PLC综合实训指导书.docx
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PLC综合实训指导书
PLC综合实训指导书
目录
绪论
第一章实训装置简介
1.1外观与概述
1.2实训项目
1.3系统配置与技术参数
第二章装置机构说明
2.1工作流程与原理
2.2机械机构
2.3气动原理与机构
第三章控制系统设计与调试
3.1电气电路的组成
3.2PLC控制原理图
3.3变频器参数设置要求
第四章系统调试与实训组织
4.1系统调试
4.2实训的组织
附录FX—20P—E简易编程器的使用方法
绪论
自动化技术是当今几大高新技术之一，从某种意义来说，自动化技术已成为现代化的代名词。
随着我国产业结构的调整、现代化进程的加快，自动化技术对现代工业生产的推动作用将越来越重要。
浙江省近几年来已基本形成了以制造业为主体的四大特色优势产业，确定了以“打造先进制造基地，促进工业结构优化升级”作为今后一段时期政府的主要工作目标。
随着各类工业企业的技术进步，工业自动化生产必将得到广泛的普及，电气控制设备、自动化生产线的安装、调试、维修；自动控制系统的技术改造、开发应用；设备运行管理等方面工作量是非常巨大，需要大量的懂原理、能动手的专业技术人才，而能从事一线现代化生产的技术人员需求量更大。
实训装置作为掌握与应用新技术的重要载体，其作用已为广大科技工作者所共识。
发达国家和地区，一方面投入大量人力、物力进行新技术、新工艺等的研究，同时极其重视实训装置的开发工作，并常常将最为先进、完善的设备与装置首先投入职业培训与职业教育中。
我校是教育部定点的电工电子及自动化技术国家实训基地，承担着本地区的职业培训和职业教育、新技术的吸收与转化之重任。
为了加快人才培养，完善教学手段，积极吸收与转化新技术、新工艺、新方法，研发符合应用人才培养目标的、较先进的实训装置，对本地区的技术进步，促进工业结构的优化升级，具有重要的作用。
基于以上情况，并认真调查了高职学生现有的知识和技术水平，我们设计开发了本套实验装置，以满足电类专业课程设计、毕业设计之用。
第一章实训装置简介
1.1外观
1.2概述
亚龙YL－235型光机电一体化实训考核装置，由铝合金导轨式实训台、上料机构、上料检测机构、搬运机构、物料传送和分拣机构等组成。
各个机构紧密相连，学生可以自由组装和调试。
控制系统采用模块组合式，由PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、接线端子排和各种传感器等组成。
PLC模块、变频器模块、按钮模块等可按实训需要进行组合、安装、调试。
该系统包含了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、机械传动、气动、可编程控制器、传感器，变频调速等多项技术，为学生提供了一个典型的综合实训环境，使学生对过去学过的诸多单科的专业和基础知识，在这里能得到全面的认识、综合的训练和实际运用。
1.3实训项目
1.自动检测技术使用实训
2.气动技术应用实训
3.可编程控制器编程实训
4.电气控制电路实训
5.变频器应用实训
6.自动控制技术教学与实训
7.机械系统安装和调试实训
8.系统维护与故障检测实训
1.4配置
该装置配置了可编程控制器（PLC）、变频器装置、气动装置、传感器、机械手、上料器、送料传动和分拣装置等实验机构。
整个系统为模块化结构提供开放式实训平台，实训模块可根据不同的实训要求进行组合；同时学校还可以根据教学需要，配置不同品牌的（PLC）模块和变频器模块，也可以增加其它实训模块。
系统的控制部分采用可编程控制器（PLC），执行机构由气动电磁阀-气缸构成的气压驱动装置，实现了整个系统自动运行，并完成物料的分拣。
整个实训考核装置的模块之间连接方式采用安全导线连接，以确保实训和考核安全。
1.5配置清单
序号
名称
主要元件或型号、规格
数量
单位
备注
1
工作台
1190mm×800mm
1
张
2
PLC模块
1
台
用户可在清单内选择，见1.5.1
3
变频器模块
1
台
4
电源模块
三相电源总开关（带漏电和短路保护）1个，熔断器3只，单相三极电源插座2个，安全插座5个
1
块
5
按钮模块
开关电源（24V/6A）1组，急停按钮1只，转换开关2只，蜂鸣器1只，复位按钮黄、绿、红各1只，自锁按钮黄、绿、红各1只，24V指示灯黄、绿、红各2只
1
套
6
送料机构
直流减速电机（24V，输出转速r/min）1台，送料盘1个，物料导槽1个，支撑架1个
单出杆气缸1只，光电开关1只，安装支架1个，双向电控阀24V1只，磁性开关2只
1
套
7
气动机械手部件
单出双杆气缸1只，单出杆气缸1只，气手指及气缸1只，旋转气缸1只，光电开关1只，磁性开关2只，缓冲阀2只，安装支架1个，双向控电磁换向阀3只，单向电控阀1只
1
套
8
物料传送和分拣机构
三相减速电机（380V，输出转速40r/min）1台，平皮带70mm×1500mm1条，安装支架1个
单出杆气缸2只，金属传感器1只，光电开关2只，磁性开关4只，物件导槽2个，单向电控阀1只，双向控电磁换向阀1只
1
套
9
接线端子排
接线端子和安全插座
1套
10
物料
金属和塑料各15个
30
个
11
安全接插线
1
套
12
气压导管
φ4\φ6
1
套
13
PLC编程线缆
亚龙
1
条
14
PLC编程软件
1
套
拷贝版
15
电脑推车
亚龙
1
台
16
计算机
品牌机
1
台
学校自备
17
空气压缩机
1
台
学校自备
选配模块
学校可按要求选购
见1.5.2、1.5.3
1.5.1亚龙YL-701实操单元模块（电动机控制元件模块）
序号
名称
主要元件或型号、规格
数量
单位
备注
1
多孔板
690mm×400mm×30mm
1
块
2
交流接触器
CJ20-10，220V
6
只
3
自复位按钮
绿色，220V，2A
6
只
4
自锁按钮
红色，220V，2A
6
只
5
行程开关
LX-19，220V，5A
2
只
6
行程开关
TZ-8104，220V，5A
2
只
7
转换开关
220V，5A
2
只
用于手动、自动转换
8
指示灯
220V红、绿、黄各只
6
只
9
蜂鸣器
220V，连续发声
1
只
10
漏电保护开关
DZ47LE-32，380V，15A
1
只
11
三相电动机
JW5014，380V，0.25A，
3
台
其中一台为△接法
1.6技术参数
1、交流电源：
三相AC380V±10%50Hz；
2、温度：
-10℃~40℃；环境湿度：
≤90%（25℃）；
3、外形尺寸：
长×宽×高=1200mm×800mm×840mm
4、整机消耗：
≤1kVA
5、安全保护措施：
具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。
采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。
第二章装置机构说明
2.1整机工作流程
2.2工作原理
按启动按扭后，PLC启动送料电机驱动放料盘旋转，物料由送料槽滑到物料提升位置，物料检测光电传感器开始检测；如果送料电机运行4秒钟后，如果物料检测光电传感器仍未检测到物料，则说明送料机构已经无物料，这时要停机并报警；当物料检测光电传感器检测到有物料，将给PLC发出信号,由PLC驱动上料单向电磁阀上料，机械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂缩回，手臂向右旋转到右限位，手臂伸出，手爪下降将物料放到传送带上，传送带输送物料，传感器则根据物料性质（金属和非金属），分别由PLC控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。
最后机械手返回原位重新开始下一个流程。
2.3送料机构
放料转盘：
转盘中共放两种物料，一种金属物料、一种非金属物料。
驱动电机：
电机采用24V直流减速电机，转速10r/min转矩30kg/cm；用于驱动放料转盘旋转。
物料滑槽：
放料转盘旋转，物料互相推挤趋向入料口，物料则从入料口顺着滑槽落到提升台上。
提升台：
将物料和滑槽有效分离，并确保每次只上一个物料。
物料检测：
物料检测为光电漫反射型传感器，主要为PLC提供一个输入信号，如果有物料在提升台上，就会驱动提升气缸提升物料；如果运行中，光电传感器没有检测到物料并保持4秒钟，则让系统停机然后报警。
磁性传感器：
用于气缸的位置检测。
检测气缸伸出和缩回是否到位，为此在前点和后点上各一个，当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个信号。
磁性传感器接线时注意。
（棕色接“+”，蓝色接“-”）
提升气缸：
提升气缸使用的是单向电控气阀。
当电控气阀得电，物料提升台上升，当电控气阀断电，则物料提升台下降。
2.4机械手搬运机构
整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪紧松。
手爪提升气缸：
提升气缸采用双向电控气阀控制，气缸伸出或缩回可任意定位。
磁性传感器：
检测手爪提升气缸处于伸出或缩回位置。
（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”）
手爪:
抓取物料由单向电控气阀控制，当单向电控气阀得电，手爪夹紧磁性传感器有信号输出，指示灯亮，单向电控气阀断电，手爪松开。
旋转气缸：
机械手臂的正反转，由双向电控气阀控制。
接近传感器：
机械手臂正转和反转到位后，接近传感器信号输出。
（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）
双杆气缸：
机械手臂伸出、缩回，由双向电控气阀控制。
气缸上装有两个磁性传感器，检测气缸伸出或缩回位置。
（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”）
缓冲器：
旋转气缸高速正转和反转到位时，起缓冲减速作用。
2.5物料传送和分拣机构
落料光电传感器：
检测是否有物料到传送带上，并给PLC一个输入信号。
（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）
放料孔：
物料落料位置定位。
金属料槽：
放置金属物料。
塑料料槽：
放置非金属物料。
电感式传感器：
检测金属材料，检测距离为3~5mm（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）
电容式传感器：
用于检测非金属材料，检测距离为5~10mm（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）
三相异步电机：
驱动传送带转动，由变频器控制。
推料气缸：
将物料推入料槽，由双向电控气阀控制。
2.6气动原理
本装置气动主要分为两部分：
一、气动执行元件部分有单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸。
二、气动控制元件部分有单控电磁换向阀、双控电磁换向阀、磁性限位传感器。
气路原理图
2.7气缸电控阀使用
气缸示意图
注：
气缸的正确运动使物料分到相应的位置，只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出（缩回）运动，气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。
双向电磁阀示意图
注：
双向电控阀用来控制气缸进气和出气，从而实现气缸的伸出、缩回运动。
电控阀内装的红色指示灯有正负极性，如果极性接反了也能正常工作，但指示灯不会亮。
单相电磁阀示意图
注：
单向电控阀用来控制气缸单个方向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。
与双向电控阀区别在双向电控阀初始位置是任意的可以随意控制两个位置，而单控阀初始位置是固定的只能控制一个方向。
气动手爪控制图：
手爪控制示意图
上图中手爪夹紧由单向电控气阀控制，当电控气阀得电，手爪夹紧。
当电控气阀断电后手爪张开。
第三章控制系统设计与调试
3.1电气电路组成
本装置电气部分主要有电源模块、按钮模块、可编程控制器（PLC）模块、变频器模块、三相异步电动机、接线端子排等组成。
所有的电气元件均连接到接线端子排上，通过接线端子排连接到安全插孔，由安全接插孔连接到各个模块，提高实训考核装置安全性。
结构为拼装式，各个模块均为通用模块，可以互换，能完成不同的实训项目，扩展性较强，
3.2三菱PLC主机、变频器
电源模块：
三相电源总开关（带漏电和短路保护）、熔断器。
单相电源插座用于模块电源连接和给外部设备提供电源，模块之间电源连接采用安全导线方式连接。
按钮模块：
提供了多种不同功能的按钮和指示灯（DC24V），急停按钮、转换开关、蜂鸣器。
所有接口采用安全插连接。
内置开关电源（24V/6A）为外部设备提供电源。
PLC模块：
采用三菱FX2N-48MR继电器输出，所有接口采用安全插连接。
变频器模块：
三菱E540-0.75KW控制传送带电机转动，所有接口采用安全插连
警示灯：
共有绿色和红色两种颜色。
引出线五根，其中并在一起的两根粗线是电源线（红线接“+24”，黑红双色线接“GND”），其余三根是信号控制线（棕色线为控制信号公共端，如果将控制信号线中的红色线和棕色线接通，则红灯闪烁，将控制信号线中的绿色线和棕色线接通，则绿灯闪烁）。
3.2.1端子接线图
3.2.2三菱PLC控制原理图
序号
输入地址
说明
序号
输入地址
说明
1
X0
启动
11
X12
上料气缸下限位
2
X1
停止
12
X13
物料检测（光电）
3
X2
气动手爪传感器
13
X14
推料一气缸前限位
4
X3
旋转左限位（接近）
14
X15
推料一气缸后限位
5
X4
旋转右限位（接近）
15
X16
推料二气缸前限位
6
X5
伸出臂前点
16
X17
推料二气缸后限位
7
X6
缩回臂后点
17
X20
电感式传感器（推料1气缸）
8
X7
提升气缸上限位
18
X21
电容式传感器（推料2气缸）
9
X10
提升气缸下限位
19
X22
传送带物料检测光电传感器
10
X11
上料气缸上限位
20
X23
序号
输出地址
说明
序号
输出地址
说明
1
Y0
驱动电机
10
Y11
推料一气缸（推出）
2
Y1
上料电磁阀
11
Y12
推料二气缸（推出）
3
Y2
臂气缸伸出
12
Y13
推料二气缸（缩回）
4
Y3
臂气缸返回
13
Y14
报警输出
5
Y4
提升气缸下降
14
Y15
手爪夹紧
6
Y5
提升气缸上升
15
Y16
停止指示
7
Y6
旋转气缸正转
16
Y17
启动指示
8
Y7
旋转气缸反转
17
Y20
变频器正转
变频器低速度
9
Y10
推料一气缸（缩回）
18
3.2.3三菱I/O分配图
3.2.4三菱变频器操作
3.2.5变频器操作面版说明
3.2.6参数设置方法
3.2.7三菱变频器参数设置
序号
参数代号
参数值
说明
1
P4
35
高速
2
P5
20
中速
3
P6
11
低速
4
P7
5
加速时间
5
P8
5
减速时间
6
P14
0
7
P79
2
电动机控制模式
8
P80
默认
电动机的额定功率
9
P82
默认
电动机的额定电流
10
P83
默认
电动机的额定电压
11
P84
默认
电动机的额定频率
第四章系统调试及实训组织
4.1系统调试
这一步骤是生产设备在正式投入使用以前的必经步骤。
4.1.1调试前的准备工作
1、调试前必须了解各种电器设备和整个电气系统的功能，掌握调试的方法和步骤。
2、做好调试前的检查工作，包括：
1、根据电气原理图和电气安装接线图、电器布置图检查元件的位置是否正确，并检查其外观有无损坏；触点接触是否良好；配线时候符合要求；柜内柜外的接线是否正确可靠；电动机有无卡壳现象；各种操作、复位机构是否灵活；保护电器的整定值是否适合；各种指示和信号装置是否能按照要求发出指定信号等。
2、对电动机和连接电线进行绝缘电阻检查。
如连接导线的绝缘电阻不小于7MΩ，电动机的绝缘电阻不小于0.5MΩ等。
3、检查各开关按钮、行程开关等电器元件应处于原始位置。
4.1.2电气控制柜的调试
在调试前的准备工作完成之后方可进行试车和调整工作。
1、空操作试车
断开主电路，接通电源开关，使控制电路空操作。
检查控制电路的工作情况，如按钮对继电器、接触器的控制作用；自锁连锁的功能；PLC输入输出指示是否正常；限位开关的作用等。
如有异常马上切断电源检查原因。
2、空载试车
在第一步的基础上，接通主电路即可进行。
首先点动检查各电动机的转向及转速是否符合要求，然后调整好保护电器的整定值，检查指示信号和照明灯的完好性等。
3、带负荷试车
在第一、第二步通过之后，才可进行带负荷试车。
此时，在正常工作条件下，验证电气设备所以部件运行的正确性，特别是验证在电源中断和恢复时对人身和设备是否伤害、损害程度等。
并进一步观察机械动作和电器动作是否符合原始工艺要求；对各种电器元件的整定值做进一步调整。
4、试车的注意事项
1、通电时，先接通主电源。
断电时顺序相反。
2、通电后，注意观察各种现象，随时做好停车准备，以防止意外事故发生。
如有异常应立即停车，待查明原因后再继续进行。
未查明事故原因不得强行送电。
4.1.3本系统的调试
本系统在调试过程中要注意以下情况：
1、强电和弱电的公共端（工作地）应明确区分，不能合并。
2、由于继电器系统和PLC系统共用一套液位检测开关，所以必须采用隔离开关，以免互相干扰。
3、上水箱液位在上升或下降时，由于受水流冲击的影响液位会产生波动，从而使液位检测开关产生扰动信号。
在调试时应注意该情况。
4、由于继电器系统和PLC系统控制的是同一对象，所以在调试时应注意系统输出的极性是否一致。
5、PLC程序的调试可在安装前进行，利用本身提供的24V电源作为输入信号，测试输出信号是否按照程序设定执行。
6、若在调试过程中发现疑难问题，必须先向指导老师汇报。
在问题排除以前，不能强行送电。
4.2实训的组织
为了充分利用实训设备，调动学生动手的兴趣，提高实际工作能力。
我们必须精心组织、合理安排。
以期达到我们预期的实训效果。
4.2.1人员安排
根据现有的实训设备，预计可安排4—5组学生同时进行实训。
每组五人，其中继电器控制二人、PLC控制二人、组长一人。
参训的学生必须已取得中级电工证书，组长最好已取得高级电工证。
4.2.2设备安排
在已有二个台式控制柜的基础上，配置控制板8—10块；不同型号的低压控制电器若干，如有不足应及时配齐；不同型号的PLC2—4只；工具、导线若干。
总的原则是必须满足实训要求。
4.2.3时间安排
这项实训总体时间以二周为宜。
其中方案设计、器件选择二天；控制板布置与安装三天；系统总装和调试三天；实训总结及实训报告写作二天。
4.2.4考核要求
本次实训总分为100分，其中方案设计、器件选择：
25分；控制板布置与安装：
25分；系统总装和调试：
25分；实训报告：
25分。
每小组按照其完成质量、完成时间、实训报告写作情况，由实训指导老师给出小组成绩。
小组成员得分则由组长按其表现给出得分系数（百分比），该系数乘以小组分即为该学生实训得分。
各小组按本指导书提供的参考方案进行安装，则满分为七十分。
若能提出新的控制方案、设计出新的控制线路、采用新的控制器件等，每创新处加五分。
附录FX—20P—E简易编程器的使用方法
编程器是可编程序控制器最重要的外部设备，除了用它来给可编程序控制器编程外，还可以用来监视可编程序控制器的工作状态。
简易编程器具有体积小、重量轻、价格低等特点，广泛用于小型可编程序控制器的用户程序编制、现场调试和监控。
FX—20P—E简易编程器可以用于FX2，FX0，FX0s，FX2N，FX2c系列可编程序控制器，也可以通过FX—20P—FKIT转换器用于Fl和F2系列可编程序控制器。
一、FX—20P—E型简易编程器的组成与面板布置
1、FX—20P—E型简易编程器的组成
FX—20P—E型简易编程器的硬件主要包括以下几个部件：
（1）FX—20P—E型编程器；
（2）FX—20P—CAB型电缆；
（3）FX—20P—RWM型ROM写入器模块；
（4）FX—20P—ADP型电源适配器；
（5）FX—20P—FKIT型接口。
其中编程器与电缆是必须的，其他部分是选配件。
编程器右侧面的上方有一个插座，将FX—20P—CAB电缆的一端插入该插座内（见图3.1），电缆的另一端插到FX系列可编程序控制器的RS-422编程器插座内。
图3.1
FX—20P—E型编程器的顶部有一个插座，可以连接FX-20P-RWM型ROM写入器，编程器底部插有系统程序存储器卡盒，需要将编程器的系统程序更新时，只要更换系统程序存储器即可。
在FX-20P-E型编程器与可编程序控制器不相连的情况下（脱机或离线方式），需要用该编程器编制用户程序时，可以使用FX-20P-ADP型电源适配器对编程器供电。
FX-20P-E型编程器内附有8K步RAM，脱机方式时用来保存用户程序。
编程器内附有高性能的电容器，通电一小时后，在该电容器的支持下，RAM内的信息可以保留三天。
2、FX-20P-E型编程器的面板布置
FX-20P-E型编程器的面板布置如图3.2所示。
面板的上方是一个16*4个字符的液晶显示器。
它的下面共有35个键，最上面一行和最右边一列为11个功能键，其余的24个键为指令键和数字键。
图3.2
3、FX-20P-E型编程器的功能键
11个功能键在编程时的功能简述如下：
RD/WR：
读出/写入键；INS/DEL：
插入/删除键；MNT/TEST：
监视/测试键。
3个键都是双功能键，以RD/WR键为例，按第一下选择读出方式：
按第二下选择写入方式，按第三下又回到读出方式，编程器当时的工作状态显示在液晶显示屏的左上角。
GO键为执行键，用于对指令的确认和执行命令，在键入某指令后，再按GO键，编程器就将该指令写入可编程序控制器的用户程序存储器中，该键还用来选择工作方式。
CLEAR键为清除键，在未按GO键之前，按下CLEAR键，刚刚键入的操作码或操作数被清除。
另外，该键还用来清除屏幕上的错误内容或恢复原来的画面。
SP键为空格键，输入多参数的指令时，用来指定操作数或常数。
在监视工作方式下，若要监视位编程元件，先按下SP键，再送该编程元件的元件号。
STEP键为步序键，如果需要显示某步的指令，先按STEP键，再送步序号。
↑、↓键为光标键，使光标“►”上移或下移。
HELP键为帮助键，在编制用户程序时，如果对某条功能指令的编程代码不清楚，按下FNC键后按HELP键，屏幕上会显示特殊功能指令的分类菜单，再按下相应的数字键，就会显示出该类指令的全部编程代码。
在监视方式下按HELP键，可以使字编程元件内的数据在十进制和十六进制数之间进行切换。
OTHER键为“其他”键，无论什么时候按下，立即进入工作方式的选择。
4、指令键、元件符号键和数字键
它们都是双功能键，键的上面是指令助记符，下面是元件符号或数字，上、下档功能自动切换，下面的元件符号Z/V，K/H和P/I
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