多种液体混合的PLC控制系统设计课件.ppt

任务一 多种液体混合的PLC控制系统设计任务二 应用单流程模式实现3台电动机顺序启动控制任务三 应用选择流程模式实现运料小车控制任务四 应用并行流程模式实现交通信号灯控制,项目三 PLC步进指令的应用,一工作任务 多种液体混合的PLC控制系统设计二、任务描述 多种液体混合在化工、冶金、造纸和环保等行业中得到广泛运用，其按照工艺要求对阀门组进行周期性开闭控制，实现原料配比。本任务用单流程SFC编制多种液体混合的程序。,任务一 多种液体混合的PLC控制系统设计,三、任务要求1、初始状态：容器是空的。电磁阀YVA，YVB，YVC和YVD，搅拌电机M，液面传感器S1，S2，S3，加热器H和温度传感器S4均为OFF。2、按下启动控制开始操作：按下启动按钮SB1，打开阀门YVA，使液体A进入；液面达到S3，关闭阀门YVA，同时打开阀门YVB，使液体B进入；液面达到S2，关闭阀门YVB，同时打开阀门YVC，使液体C进入；液面达到S1，关闭阀门YVC，同时启动搅拌器电动机，搅拌10秒；搅拌完毕，加热丝开始加热；温度达到S4，打开阀门YVD，开始排液；液面降达S3，继续排液5秒；排液时间到，关闭阀门YVD，一个周期结束。3、工作方式：循环工作方式。如果没有按停止，排液完成后打开阀门YVA，如此循环；如果按下停止按钮SB2，必须一个周期结束自动停止。,四、任务目标【知识目标】1、掌握状态寄存器的分类及其用途2、重点强调状态的三要素，明确状态转移图（SFC）的特点3、单流程状态转移图的编程原则（先驱动负载，再转移条件，后转移方向）4、单流程状态转移图的编程方法【能力目标】专业能力：1、掌握FX2n系列PLC步进指令。2、掌握用步进指令实现系统的编程3、学会PLC程序调试的基本步骤及方法方法能力：设计、评价、实际操作技能能力社会能力：团队合作、自主学习、组织、统筹能力【德育目标】1、通过对线路工艺安装的要求，培养学生的审美能力。2、通过本课题的教学，培养学生分析问题和解决问题的能力。3、分组合作，增强学生团队协作精神和竞争意识。【安全规范目标】1、带电调试必须要请示指导教师，在老师同意下方可操作 2、软件调试独立完成，严禁抄袭别人项目,五、任务准备（一）相关理论知识知识链接一 FX2N系列 PLC的状态元件,注:1.状态的编号必须在指定范围内选择。2.各状态元件的触点,在PLC内部可自由使用,次数不限。3.在不用步进顺控指令时,状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。4.通过参数设置,可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。,知识链接二 步进顺控指令功能及梯形图符号,1、STL指令的作用一是将上一状态复位，二是激活本状态，将步进接点接到左母线。,FX软件编制的状态转移图与状态梯形图对照,2、RET指令的作用是在步进程序结束后返回主母线，使子母线回到原来主母线的位置。,3、状态转移图与指令表,注：状态转移图的三要素驱动负载-转移条件-转移方向（1）先进行负载驱动处理，再进行转移处理。（2）负载驱动处理就是该状态的输出处理。（3）转移处理就是根据转移条件和转移方向实现向下一个状态的转移。4、状态编程的一般思想：将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态,明确各状态的任务、状态转移条件和转移方向,再依据总的控制顺序要求,将这些状态组合形成状态转移图,最后依一定的规则将状态转移图转绘为梯形图程序。,（二）外围设备、工具的准备为完成工作任务，每个工作小组需要向工作站内仓库工作人员提供借用工具清单。借用工具清单材料的准备为完成工作任务，每个工作小组需要向工作站内仓库工作人员提供领用材料清单。,（四）团队分配的方案将学生分为 5 个小组，每组 6 人，每组指定 1 人为小组长、2 人为材料管理员，材料管理员负责材料领取分发，小组长负责组织本组相关问题的计划、实施及讨论汇总，填写各组员工作任务实施所需文字材料的相关记录表。六、制定工作计划各小组成员自行制定工作计划并讨论,七、任务实施1、电磁阀采用交流220V，接触器和加热丝都采用交流220V,如何分配输入输出接口？2、绘制PLC电气原理图,3、绘制SFC状态转移图,4、激活SFC状态转移图导入梯形图,SFC的特点:1、按照预定的动作执行顺序控制的 流程；2、每个状态有其激活的条件，一旦后一个状态被激活，其前一个状态就会自动关闭。,5、系统安装及调试（1）设计元件布置图，检查元器件的好坏，按照图的要求，正确安装元件。（2）根据PLC外部接线图完成PLC的输入输出接线，并检查有无断路及短路现象。（3）给PLC上电，用FX软件输入状态转移图程序并下载到PLC。（4）将运行模式选择开关拨到“RUN”位置，使PLC进入运行方式，按下启动按钮SB1和停止按钮SB2，以及模拟操作行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4的动作，观察交流接触器KM，电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4和加热器的线圈是否按要求动作。（5）接入主电路的三相电，并接上电动机进行调试运行。（6）在电动机运转状态下，手动按下热保护继电器动断触点，模拟电动机过载，观察电路是否能够立刻停止运行，具有过载保护作用。,八、任务评价（一）成果展示1、各小组派代表上台总结完成任务的过程中，掌握了哪些技能技巧，发现错误后如何改正，并展示已接好的电路，通电试验，观察电动机的转动情况。（二）学生自我评估与总结（三）小组评估与总结（四）教师评估与总结（五）各小组对工作岗位的“6S”处理在小组和教师都完成工作任务总结以后，各小组必须对自己的工作岗位进行“整理、整顿、清扫、清洁、安全、素养”；归还所借的工量具和实习工件。（六）评价表,九、技能拓展如何能使PLC应用单流程模式实现3台电动机顺序启动控制要求：（1）用文字叙述说明；（2）绘制PLC电气原理图,任务二 应用单流程模式实现3台电动机顺序启动控制,一、工作任务 应用单流程模式实现3台电动机顺序启动控制二、任务描述 某设备有3台电动机，控制要求是：按下启动按钮，第1台电动机M1启动；运行5s后，第2台电动机M2启动；M2运行15s后，第3台电动机M3启动。按下停止按钮或发生过载故障时，3台电动机全部停止。三、任务要求 1、将整个工作过程按工作步序进行分解，每个工作步序对应一个状态，将其分为若干个状态2、理解每个状态的功能和作用，即设计负载驱动程序。3、找出每个状态的转移条件和转移方向。,四、任务目标【知识目标】1、掌握状态寄存器的分类及其用途2、重点强调状态的三要素，明确状态转移图（SFC）的特点3、单流程状态转移图的编程原则（先驱动负载，再转移条件，后转移方向）4、单流程状态转移图的编程方法【能力目标】专业能力：1、掌握FX2n系列PLC步进指令。2、掌握用步进指令实现系统的编程3、学会PLC程序调试的基本步骤及方法方法能力：设计、评价、实际操作技能能力社会能力：团队合作、自主学习、组织、统筹能力【德育目标】1、通过对线路工艺安装的要求，培养学生的审美能力。2、通过本课题的教学，培养学生分析问题和解决问题的能力。3、分组合作，增强学生团队协作精神和竞争意识。【安全规范目标】1、带电调试必须要请示指导教师，在老师同意下方可操作 2、软件调试独立完成，严禁抄袭别人项目,五、任务准备（一）相关理论知识知识链接一 单流程的程序1、工序图 工序图是整个工作过程按一定步骤有序动作的图形，它是一种通用的技术语言。绘制工序图时要将整个工作过程依工艺顺序分为若干步工序，每一步工序用一个矩形框表示，两个相邻工序之间用流程线连接，当满足转移条件时即转入下一步工序。2、状态流程图 状态流程图是在工序图的基础上利用状态继电器S来描述顺序控制功能的图形，也是设计步进指令程序的依据。状态流程图主要由状态继电器、控制对象、有向连线和转移条件组成。,1）、状态继电器,2）、控制对象3）、有向连线4）、转移条件,（二）外围设备、工具的准备为完成工作任务，每个工作小组需要向工作站内仓库工作人员提供借用工具清单。借用工具清单材料的准备为完成工作任务，每个工作小组需要向工作站内仓库工作人员提供领用材料清单。,（四）团队分配的方案将学生分为 5 个小组，每组 6 人，每组指定 1 人为小组长、2 人为材料管理员，材料管理员负责材料领取分发，小组长负责组织本组相关问题的计划、实施及讨论汇总，填写各组员工作任务实施所需文字材料的相关记录表。六、制定工作计划各小组成员自行制定工作计划并讨论,七、任务实施1、绘制PLC电气原理图,2、绘制梯形图,3、系统安装及调试（1）按图3.1所示连接3台电动机顺序启动控制电路。（2）将图3.3所示步进指令程序写入PLC。（3）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。（4）PLC上输入继电器X0指示灯应点亮，表示热继电器和停止按钮连接正常。（5）按下启动按钮SB2，第1台电动机启动；运行5s后，第2台电动机启动；M2运行15s后，第3台电动机启动。（6）按下停止按钮SB1，3台电动机全部停机。,八、任务评价（一）成果展示1、各小组派代表上台总结完成任务的过程中，掌握了哪些技能技巧，发现错误后如何改正，并展示已接好的电路，通电试验，观察电动机的转动情况。（二）学生自我评估与总结（三）小组评估与总结（四）教师评估与总结（五）各小组对工作岗位的“6S”处理在小组和教师都完成工作任务总结以后，各小组必须对自己的工作岗位进行“整理、整顿、清扫、清洁、安全、素养”；归还所借的工量具和实习工件。（六）评价表,九、技能拓展如何能使PLC应用选择性流程模式实现运料小车控制要求：（1）用文字叙述说明；（2）绘制PLC电气原理图,一、工作任务应用选择流程模式实现运料小车控制二、任务描述 在多分支结构中，根据不同的转移条件来选择其中的某一个分支，就是选择流程模式。运料小车在左边装料处（X2限位）从a、b两种原料中选择一种装入，然后右行，自动将原料对应卸在A（X3限位）、B（X4限位）处，然后返回装料处。用开关X0的状态选择在何处卸料，当X0=1时，选择卸在A处；当X0=0时，选择卸在B处。三、任务要求1、将整个工作过程按工作步序进行分解，每个工作步序对应一个状态，将其分为若干个状态2、理解每个状态的功能和作用，即设计负载驱动程序。3、找出每个状态的转移条件和转移方向。,任务三 应用选择流程模式实现运料小车控制,四、任务目标【知识目标】1、掌握状态寄存器的分类及其用途2、重点强调状态的三要素，明确状态转移图（SFC）的特点3、选择性程状态转移图的编程原则（先驱动负载，再转移条件，后转移方向）4、选择性状态转移图的编程方法【能力目标】专业能力：1、掌握FX2n系列PLC步进指令。2、掌握用步进指令实现系统的编程3、学会PLC程序调试的基本步骤及方法方法能力：设计、评价、实际操作技能能力社会能力：团队合作、自主学习、组织、统筹能力【德育目标】1、通过对线路工艺安装的要求，培养学生的审美能力。2、通过本课题的教学，培养学生分析问题和解决问题的能力。3、分组合作，增强学生团队协作精神和竞争意识。【安全规范目标】1、带电调试必须要请示指导教师，在老师同意下方可操作 2、软件调试独立完成，严禁抄袭别人项目,五、任务准备（一）相关理论知识知识链接一 选择性流程及其编程1、选择性流程程序的特点选择性流程程序：由两个及以上的分支程序组成的，但只能从中选择一个分支执行的程序，称为选择性流程程序。,选择性流程程序的结构形式（1）、从3个流程中选择执行哪一个流程由转移条件X0、X10、X20决定；（2）、分支转移条件X0、X10、X20不能同时接通，哪个接通，就执行哪条分支；（3）、当S20已动作，一旦X0接通，程序就向S21转移，则S20就复位。因此，即使以后X10或X20接通，S31或S41也不会动作；（4）、汇合状态S50，可由S22、S32、S42中任意一个驱动。,知识链接二 选择性流程编程选择性流程编程原则：先集中处理分支状态，然后再集中处理汇合状态。1、选择性分支的编程选择性分支的编程与一般状态的编程一样，先进行驱动处理，然后进行转移处理，所有的转移处理按顺序执行，简称先驱动后转移。因此，首先对S20进行驱动处理(OUT Y0)，然后按S21、S31、S41的顺序进行转移处理。选择性分支的程序如下：,2选择性汇合的编程选择性汇合的编程是先进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序向汇合状态进行转移处理。因此，首先对第一分支(S21、S22)、第二分支(S31、S32)、第三分支(S41、S42)进行驱动处理，然后按S22、S32、S42的顺序向S50转移。选择性汇合的程序如下：,（二）外围设备、工具的准备为完成工作任务，每个工作小组需要向工作站内仓库工作人员提供借用工具清单。借用工具清单材料的准备为完成工作任务，每个工作小组需要向工作站内仓库工作人员提供领用材料清单。,（四）团队分配的方案将学生分为 5 个小组，每组 6 人，每组指定 1 人为小组长、2 人为材料管理员，材料管理员负责材料领取分发，小组长负责组织本组相关问题的计划、实施及讨论汇总，填写各组员工作任务实施所需文字材料的相关记录表。六、制定工作计划各小组成员自行制定工作计划并讨论,七、任务实施1、小车运料方式示意图,2、绘制PLC电气原理图,3、绘制运料小车状态流程图,4、绘制梯形图,5、系统安装及调试（1）将图3.8所示的运料小车控制程序写入PLC。（2）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。（3）模拟运料小车工作过程。a原料卸在A处：X0=1，X2=1，按下运行按钮X1，Y0灯亮，模拟小车右行；断开X2，接通X3，延时20s后Y1灯亮，模拟小车左行；接通X2，程序返回S0状态，小车停止。b原料卸在B处：X0=0，X2=1，按下运行按钮X1，Y0灯亮，模拟小车右行；断开X2，接通X3，状态无变化；接通X4，延时20s后Y1 灯亮，模拟小车左行；接通X2，程序返回S0状态，小车停止。（4）在模拟运料小车运行过程中，使PLC处于程序停止状态，小车停止运行。再次使PLC处于程序运行状态，小车保持原方向继续运行。,八、任务评价（一）成果展示1、各小组派代表上台总结完成任务的过程中，掌握了哪些技能技巧，发现错误后如何改正，并展示已接好的电路，通电试验，观察电动机的转动情况。（二）学生自我评估与总结（三）小组评估与总结（四）教师评估与总结（五）各小组对工作岗位的“6S”处理在小组和教师都完成工作任务总结以后，各小组必须对自己的工作岗位进行“整理、整顿、清扫、清洁、安全、素养”；归还所借的工量具和实习工件。（六）评价表,九、技能拓展如何能使PLC应用并行流程模式实现交通信号灯控制要求：（1）用文字叙述说明；（2）绘制PLC电气原理图,任务四 应用并行流程模式实现交通信号灯控制,一、工作任务 应用并行流程模式实现交通信号灯控制二、任务描述 在是需要纵向或者横行行驶的交通系统中，也需要考虑另一方向的人行道，东西方向和南北方向都有车道。正常情况下，车道上有车辆行驶。如果有行人要过交通路口，先按动按钮，等绿灯亮时，方可通过，此时东西方向车道上的红灯亮，延时一段时间后，南北方向的红灯亮，东西方向的绿灯亮。三、任务要求1、将整个工作过程按工作步序进行分解，每个工作步序对应一个状态，将其分为若干个状态。2、理解每个状态的功能和作用，即设计负载驱动程序。3、找出每个状态的转移条件和转移方向。,四、任务目标【知识目标】1、并行性流程程序的特点2、并行性分支的编程3、并行性汇合的编程【能力目标】专业能力：1、掌握FX2n系列PLC步进指令。2、掌握用步进指令实现系统的编程3、学会PLC程序调试的基本步骤及方法方法能力：设计、评价、实际操作技能能力社会能力：团队合作、自主学习、组织、统筹能力【德育目标】1、通过对线路工艺安装的要求，培养学生的审美能力。2、通过本课题的教学，培养学生分析问题和解决问题的能力。3、分组合作，增强学生团队协作精神和竞争意识。【安全规范目标】1、带电调试必须要请示指导教师，在老师同意下方可操作 2、软件调试独立完成，严禁抄袭别人项目,五、任务准备（一）相关理论知识知识链接一 并行性流程及其编程1、并行分支编程如果某个状态的转移条件满足，在将该状态置0的同时，需要将若干状态置1，即有几个状态同时工作。这时，可采用并行分支的编程方法，其用户程序如图1所示。与一般状态编程一样，先进行驱动处理，然后进行转移处理，转移处理从左到右依次进行。对于所有的初始状态（S0S9），每一状态下的分支电路数总和不大于16个，并且在每一分支点分支数不大于8个。,2、并行支路 汇合编程汇合前先对各状态的输出处理分别编程，然后从左到右进行汇合处理。设三条并行支路分别编制到状态S29、S39、S49，需要汇合到S50，相当于S29、S39、S49相与的关系。其用户程序如图2所示。,并行分支结构是指同时处理多个程序流程。图3中当S20步被激活成为活动步后，若转换条件X0成立就同时执行左、中、右三支程序。S50为汇合状态，由S22、S32、S42三个状态共同驱动，当这三个状态都成为活动步且转换条件X4成立时，汇合转换成S50步。并行性分支、汇合的编程原则是先集中处理分支转移情况，然后依顺序进行各分支程序处理，最后集中处理汇合状态，见图4所示，根据步近梯形图可以写出指令表程序。,（二）外围设备、工具的准备为完成工作任务，每个工作小组需要向工作站内仓库工作人员提供借用工具清单。借用工具清单材料的准备为完成工作任务，每个工作小组需要向工作站内仓库工作人员提供领用材料清单。,（四）团队分配的方案将学生分为 5 个小组，每组 6 人，每组指定 1 人为小组长、2 人为材料管理员，材料管理员负责材料领取分发，小组长负责组织本组相关问题的计划、实施及讨论汇总，填写各组员工作任务实施所需文字材料的相关记录表。六、制定工作计划各小组成员自行制定工作计划并讨论,七、任务实施1、绘制PLC电气原理图,2、引入交通信号灯一个周期（120s）的时序图如图3.11所示。,3、绘制状态流程图,4、注意事项 由两个及两个以上的分支流程组成，并且同时执行各分支流程，称为并行流程模式。在并行结构的分支处，一旦转移条件满足，则所有分支流程同时被执行；在并行结构的汇合处，要等所有分支流程都执行完毕后，才能同时转移到下一个状态。并行流程模式程序梯形图中各状态继电器按状态流程图从左至右、从上至下的顺序依次编程。例如，对图3.12所示状态流程图编写步进程序可按S0、S20、S30、S21、S31、S22、S32的顺序进行。,5、绘制梯形图,8、系统安装及调试（1）按图3.10所示连接交通信号灯控制电路。（2）接通PLC电源，将图3.13所示步进程序写入PLC。（3）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。（4）拨动运行/停止开关X0，步进程序运行，相应交通指示灯循环亮灭。,八、任务评价（一）成果展示1、各小组派代表上台总结完成任务的过程中，掌握了哪些技能技巧，发现错误后如何改正，并展示已接好的电路，通电试验，观察电动机的转动情况。（二）学生自我评估与总结（三）小组评估与总结（四）教师评估与总结（五）各小组对工作岗位的“6S”处理在小组和教师都完成工作任务总结以后，各小组必须对自己的工作岗位进行“整理、整顿、清扫、清洁、安全、素养”；归还所借的工量具和实习工件。（六）评价表,九、技能拓展如何能使PLC应用选择性流程模式实现运料小车控制要求：（1）用文字叙述说明；（2）绘制PLC电气原理图,