项目八液体混合控制系统.docx

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项目八液体混合控制系统

教时安排

第　周

授课课题

项目八　液体混合控制系统

授课类型

理论+实训课

教学目标、要求

1.掌握步进顺序指令得用法

2.能根据控制要求用状态继电器编写流程图、梯形图,并上机调试

3.进一步提高ＰLC得编程能力,将PLC与生产过程自动化联系起来

教学重点

状态继电器编写流程图、梯形图

教学难点

状态继电器编写流程图、梯形图

教具准备

课件

教学方法、手段

讲授法、举例法、演示法

参考资料

三菱ＦX系列PＬＣ应用技能实训

教学过程

本项目得主要内容就是以图８－1所示得液体（药剂）混合机为例,运用PLC得顺序控制设计中得步进顺控指令编程法,　完成对液体自动混合装置得电气控制。

图８—2所示为液体自动混合装置得示意图,其控制要求如下:

1、初始状态、　　　　　　　　　　　　

液体自动混合装置投入运行时,液体A、B阀门美闭,容器为放空关闭状态

2•周期操作

按下混合装置启动按钮　SB1　,液体自动混合装置开始按以下順序工作,

（1）液体　A阀门打开,液体A流入容器,液位上升。

（２）当液位上升到SL2时,　SL2导通,关闭液体A阀f1,同时打开液体B阀门,液体B开始流入容器、

（3）当液位上升到SL１关闭液体1B网门,搅拌电动机开始搅拌、

（4）搅拌电动机工作20后停止搅拌,混合液阀门　ＹＶ3行开,放出混合液体。

（5）当液位下降到ＳL3时,　开始时,且装置继续放液,将容器放空,计时满20s后,

混合液阀门关闭,　自动开始下一个周期•

３.停止操作　

按下混合装置停止按钮SB２,在完成当前得工作循环后装置才停止操作。

一、编程元件

状态继电器　S用于记录系统得运行状态,　就是编制顺序控制程序得重要编程元件。

状态继

电器应用与步进顺序指令STＬ配合使用。

表8-1·状态继电器得类型与地址编号

类型

地址编号

数量,（个）

用途及特点

初始状态继电器

S0~S9

10

供初始化使用

回零状态继电器

S10~S19

10

供返回原点使用

通用状态继电器

S20~S499

480

没有断电保持功能,但就是可以用程序将它们设

定为有断电保持功能

断电保持功能状态继电器

S500～S899

400

具有停电保持功能,断电再启动后,可继续执

行

报警用状态继电器

S900~S999

100

用于故障诊断与报警'

在使用状态继电器时,需要注意以下几个方面:

1、状态继电器得编号必须在指定得类别范围内使用。

2、状态继电器与辅助继电器一样有很多常开与常闭触点。

３。

不使用步进顺控指令时,-状态继电器可与辅助继电器一样使用。

4、供报警用得状态继电器可用于外部故障诊断得输出、　、

5、通用状态继电器与断电保持状态继电器得地址编号分配可通过改变参数来设置。

二、步进顺控指令（STＬ、REＴ）

1、指令功能

（1）SＴL　　　　　　　　　　　　　　～　　　　　　　　步进开始指令,　与母线直接连接,表示步;i生顺控开始。

ＳTL得操作元件为S０～S89９。

（2）RET

步进结束指令,表示步进顺控结束,用于状态流程图结東返回主程序。

ＲET无操作元件。

２。

编程实例

使用　STL指令得状态继电器得常开触点称为ＳTL触点　。

从图8=3所示可以瞧出顺序功能图、步进梯形图与指令表得对应关系、

３。

指令使用说明　　　　　　　　　　　　　　　　

（1）每一个状态继电器具有三种功能,,即对负载得驱动处理、指定转换条件与指定转换目标,如图８—３a所示、　　　　　　　　　　　　　　　　　

（2）ＳTL触点与左母线连接,与STL相连得起始触点要使用LＤ或ＬDＩ指令。

使用ＳTL指令后,相当于母线右移至　SＴL触点得右侧,,形成子母线,一直到出现下一条　sTL指令或者出现ＲET指令为止。

　RET指令使右移后得子母线返回原来得母线,　表示顺控结束、使用ＳTL指令为新得状态置位　　前一状态自动复位。

步进触点指令只用子常开角成点、　　　　　　

每一状态得转换条件由指令LD或LDI引入,当转换条件有效时,　该状态由置位指令激活,并由步进指令进入该状态,接着列出该状态下得所有基本顺序指令及转换条件。

　在SＴL指令后出现ＲＥT指令,则表明步进顺控过程结束。

（3）STL触点可以直接驱动或通过别得触点驱动Y、M、S、T等元件中餐事与年用指令。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）由于CＰU,只执行活动步对应得电路块,所以使用STL指令时允许双线圈输出,即不同得STL触点可以分别驱动同一编程元件得一个线圈。

但就是,同一元件得线圈不能在同时为活动步得SＴＬ区。

内出现,　在有并行序列得顺序功能图中,应特别注意这一问题、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（5）在步进顺控程序中使用定时器时,　不同状态内可以重复使用同一编号得定时器,但相邻状态不可以使用。

三、步进顺控指令得单序列结构得编程方法

如图8—3所示,。

该系统一个周期由3步组成、它们可分别对应Sｏ、S2o与Ｓ２１,;步S０代表初始步。

当PLC通电进入ＲＵN状态,初始化脉冲M８002得常开触点－闭合一个掏構周期,梯形图第一行得　SET指令将初始步So置为活动步。

—除初始状态外,其余得状态必须用、　STI指令来引导。

在梯形图中,　每一个状态得转换条件由指令Ｉ_I）•或ＬDＩ引入,当转换条件有效时,　该状态由置位指令SET激活,并由步进指令进入该状态,接着列出该状态下得所有基本Jｌ质控指,令及转换条件、、　　　　　　　　　、　　　　

在梯形图得第二行,　So得STL-触点与转換条件　X000　得常开触点组成得串联电路,代

表转换实现得兩个条件_。

当初始步S０为活动步,X0０0得常开触点闭合,转换实现得两个条

件同时满足,置位指令ＳＥTS20被执行,后续步S20变为活动步,同时　S0自动复位为不活

动步。

S２0得STL触点闭合后,该步得负载被驱动,Y0００线圈得电。

转换条件X００1得常开触点闭合时,转换条件得到满就是,　下一步得状态继电器S２1被置位,同时状态继电器Ｓ20被自动复位。

S21得SＴL触点闭合后,该步得负载被驱动,Ｙ001线圈得电。

当转换条件X002得常开触点闭合时,用　OUTＳ０指令使S0变为0N并保持,系统返回到初始步。

注意,在上述程序中得一-•系列STL指令之后要有　ＲＥT指令,－意为步进顺金结東,　返回

主程序。

作业布置

课后习题

教学后记

教时安排

第周

授课课题

项目八　液体混合控制系统２

授课类型

理论+实训课

教学目标、要求

１.掌握步进顺序指令得用法

2。

能根据控制要求用状态继电器编写流程图、梯形图,并上机调试

3.进一步提高PＬC得编程能力,将ＰLC与生产过程自动化联系起来

教学重点

状态继电器编写流程图、梯形图

教学难点

状态继电器编写流程图、梯形图

教具准备

课件

教学方法、手段

讲授法、举例法、演示法

参考资料

三菱FＸ系列PＬC应用技能实训

教学过程

一、确定I／0地址分配•　　　　　　　　　　　　　

通过对本项目控制要求分析,可确定PLC需要６个输入点,4个输出点,其I/０通道分配见表、8－2、。

、l=

I/0通道地址分配表

输入

输出

·、

作用

输入继电器

元件代号

作用

输出继电器

元件代号

X0

·、·

SL2

液面传感器

YV1

A液电磁阀、

Y0

SL3

液面传感器

X1

YV2‘

B液电磁;阀

Y1

SL1

液面传感器

X2

KM

搅拌电动机控制

Y2

SB1

启动按钮、

X3

YV3

混合液电磁阀、

Y3

、t

·、、

SB2

停止按钮

X4

SA

单周/周期

X5

二、画出PLＣ接线图

PLC接线图（I/0接线图）如图8－4所示。

三、程序设计　

根据I/0通道地址分配表及项目控制要求分析,画出本项目控制得状态流程图、

顺序功能图（Seqｕｅｎｔia１Fｕnction　Chａｒt）也称状态转移图,简称SFC,在项目七中已有介绍,只就是在本项目内容中,顺序功能图中得１在用得就是状态it电器（Ｓ）。

分析本项目内容控制要求1可将液体自动ｉ昆;合装置控制工作过程划分为:

　原位（SB1）、进Ａ液体（SL２）、进B液体（SＬ1）、搅拌、放液5步;各步电磁商习ＹV1、YV2、YV３与接触器KM得状态见表8—3。

1.液体自动混合装置初始状态:

　液体排空。

2.按下SB１:

进Ａ液体、　　　　　　　　　

3.当液位达到传感器SL２得高度:

进B液体。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4。

当液位达到传感器、SL１得局度:

搅拌机开始搅拌。

５、搅拌电动机工作20s后:

放液、　　　　　　　　　　　　　　6、当液面下降到　ＳL３时,　SL3由接通变成断开,再过20s后,容器放空,混合液阀门关闭,返回初始状态开始下一个周期

表８—3　　　液体自动混合装置控制工作过程电磁间与接触器得状态表　　

序号

工作过程

YV1

YV2

、、··

YV3

KM

转换主令

1

原位（停止）

-

-

--、

SB1

-

2

进A液体

十

-

-

-

SL2

3

进B液体

-

十

-

-

SL1

4

搅拌

-

-

-

十

T0

5

放液

-

-

十

-

SL3T1

7。

状态转移图中步得确定与绘制

（１）步序得确定　　　　

原位（初始状态）、进Ａ液体、进B液体、搅拌、放液。

初始步激活:

特殊继电器M8０02。

S0～S１３:

　原位（初始状态）、进　A液体,进　B液体、搅拌、放液。

（2）状态转移图中步得绘制　　　　　　　　　　　　

根据上述得步序确定进行步得绘制,如图８-5所示

（3）转换条件与动作得绘制　　　　　　

根据控制要求分析,将各步得转换条件与输出继电器得动作在状态流程图中进行绘制如图8—6所示。

（4）初始条件得确定、　　　　　

当　PLC刚进入程序运行状态时,　由于Ｓ0得前步S13还未曾得电,S0无法得电,其所有得后续步均无法工作。

　因此,刚开始时应该给初始步一个激活信号,且此信号在激活初始步以后就不能再出现,否则会同时出现两个活动步。

初始激活信号可以用M80０2,或其她满足要求得脉冲信号,　如图8-7所示。

四、程序输入及仿真运行

１.程序输入

启动MELＳOFＴ系列GXDeveloｐeｒ编程软件,首先创建新文件名,并命名为“液体混合控制",选择PLC得类型为“FX2Ｎ”,应用前面任务所学得梯形图输入法,输入图示得梯形图。

2、仿真运行

应用前面任务所述得位元件逻辑测试方式进行仿真运行比较直观,仿真过程在此不再赘述。

五、线路安装与调试

１、根据I/O接线图,按照以下安装电路得要求在如图４—1-2０所示得模拟实物控制配线板上进行元件及线路安装。

（1）检查元器件。

配齐元器件,检查元器件得规格就是否符合要求,并用万用表检测元器件就是否完好、

（2）固定元器件。

固定好本任务所需元器件。

（3）配线安装。

根据配线原则与工艺要求,进行配线安装、

（４）自检。

对照接线图检查接线就是否无误,再使用万用表检测电路得阻值就是否与设计相符。

2.程序下载

（1）PLC与计算机连接。

使用专用通信电缆RS—232/RS４22转换器将PＬC得编程接口与计算机得1串口连接。

（2）程序写入。

首先接通系统电源,将PLＣ得RUN/ＳTOP开关拨到“STOP"得位置,然后通过MＥLSOFT系列GXＤｅveloｐer软件中得“PLＣ"菜单得“在线"栏得“PLＣ写入”,就可以把仿真成功得程序写入PＬC中。

３.通电调试

（１）经自检无误后,在指导教师得指导下,方可通电调试。

（2）首先接通系统电源,将PLC得RＵN/STOP开关拨到“RUN”得位置,然后通过计算机上得MELSＯFＴ系列GXDeｖeｌoper软件中得“监控/测试”监视程序得运行情况、如出现故障,应立即切断电源,分析原因、检查电路或梯形图,排除故障后,方可进行重新调试,直到系统功能调试成功为止。

作业布置

课后习题

教学后记

教时安排

第　　周

授课课题

项目八　液体混合控制系统3

授课类型

理论+实训课

教学目标、要求

1、掌握步进顺序指令得用法

2。

能根据控制要求用状态继电器编写流程图、梯形图,并上机调试

3进一步提高PＬC得编程能力,将ＰLC与生产过程自动化联系起来

教学重点

状态继电器编写流程图、梯形图

教学难点

状态继电器编写流程图、梯形图

教具准备

课件

参考资料

三菱FX系列PＬC应用技能实训

一、理论知识拓展

１。

桟操作指令在　STL图中得使用

在SＴＬ触点后不可以直接使用MPS栈操作指令,只有在LD、或LDI指令后才可以使用,如图8—４3所示。

２.　OUT　指令在　SＴL图中得使用

OＵT指令与SET指令对SＴL指令后得状态继电器具有相同得功能,　都会将原来得活动步对应得状态继电器自动复位。

但在　STL图中,　分离状态　（非相连状态）得转移必须使用０UT指令,如图８－44,所示。

在　ＳTL区内得OUＴ指令还用于顺序功能图中闭环与跳步,如果想」眺回已经处理过得

步,　或向前跳过若干步,可对状态继电器使用　OＵT指令1如图８-　４５所示。

ＯUＴ指令还可以用于远程跳步,即从顺序功能图中得一个序列跳到另外一个序列。

　以上情况虽然可以使用SET指令,但最好使用0UT指令。

3.•用于顺序功能图得特殊辅助继电器　　　　•　　　　　在顺序功能图中,经常会使用一些特殊辅助继电器,其名称与功能见表８—5、

元件编号

名称

功能与用途

M8000

RUN运行

PLC在运行中始终接通得继电器,可作为驱动程序得输入条件或作为PLC

运行状态得显示来使用

M8002

初始脉冲

在PLC接通（由OFF→0N）时,仅在瞬间（1个扫描周期）接通得继电

器,用于程序得初始设定或初始状态得置位/复位

M8040

禁止转移

该继电器接通后,则禁止在所有状态之间转移。

在禁止转移状态下,各状

态内得程序继续运行,输出不会断开

M8046

WL动作

任一状态继电器接通时,该继电器自动接通。

用于避免与其她流程同时启

动或者用于工序得动作标志

M8047

STL监视有效

该继电器接通,编程功能可自动读出正在工作中得元件状态并加以显示

元件编号

名称

功能与用途

M8000

RUN运行

PLC在运行中始终接通得继电器,可作为驱动程序得输入条件或作为PLC

运行状态得显示来使用

M8002

初始脉冲

在PLC接通（由OFF→0N）时,仅在瞬间（1个扫描周期）接通得继电

器,用于程序得初始设定或初始状态得置位/复位

M8040

禁止转移

该继电器接通后,则禁止在所有状态之间转移。

在禁止转移状态下,各状

态内得程序继续运行,输出不会断开

M8046

WL动作

任一状态继电器接通时,该继电器自动接通。

用于避免与其她流程同时启

动或者用于工序得动作标志

M8047

STL监视有效

该继电器接通,编程功能可自动读出正在工作中得元件状态并加以显示

4.单操标志及应用

M2800~M307１就是单操作标志,当如图8=46所示得。

M2８０0得线圈通电.时,—只有＇它后面第一个Ｍ28０0得边沿检测点（２号触点）能工作,而M2800得１号与3号脉冲触点不会动作。

　M2800得4号触点就是使用ＬＤ指令得普通触点Ｍ2８00得线圈通电时,该触点闭合。

助单操作李示有可以用一个转换条件实现多次转换、如图8－4６—b所示,　当　S２0为活动步,,X000得常开触点闭合时,Ｍ2800得第一个上升沿检测触点闭合一个扫描周期,　实现了步S2０到步S21得转换、X0００得常开触点下一一一次由断开变为接通1时,因为S20就是不活动步,,所以没有执行图中得第－条-LDP•M２80０指令。

面Ｓ21得STL触点之后得、触点就是　M2８0０得线圈之后遇到得它得第=个上升沿检测触点、,所以该触点闭合一一个扫描周期,系统由步S21

换到步Ｓ22、

教时安排

第　　周

授课课题

项目八　液体混合控制系统4

授课类型

实训课

教学目标、要求

掌握步进顺序指令得用法

能根据控制要求用状态继电器编写流程图、梯形图,并上机调试

进一步提高PＬＣ得编程能力,将PLＣ与生产过程自动化联系起来

教学重点

状态继电器编写流程图、梯形图

教学难点

状态继电器编写流程图、梯形图

教具准备

课件

教学方法、手段

讲授法、举例法、演示法

参考资料

三菱FX系列PＬC应用技能实训

教学过程

一、任务准备

实施本任务所需要得实训设备及工具材料见下表。

序号

分类

名称

型号规格

数量

单位

备注

1

工具

电工常用工具

1

套

2

仪表

万用表

MF47型

1

块

3

设备

器材

编程计算机

1

台

4

接口单元

1

套

5

通讯电缆

1

条

6

可编程序控制器

FX2N-48MR

1

台

7

安装配电盘

600×900mm

1

块

8

导轨

C45

0、3

米

9

空气断路器

Multi9C65ND20

1

只

10

熔断器

RT28-32

6

只

11

按钮

LA10-2H

1

只

12

位置开关（传感器）

1

只

13

交流接触器

CJ10-20

1

只

14

三相异步电动机

2

台

15

端子

D-20

20

只

16

消耗

材料

铜塑线

BV1/1、37mm2

10

米

主电路

17

铜塑线

BV1/1、13mm2

15

米

控制电路

18

软线

BVR7/0、75mm2

10

米

19

紧固件

M4×20螺杆

若干

只

20

M4×12螺杆

若干

只

21

Φ4平垫圈

若干

只

22

Φ4弹簧垫圈及Φ4螺母

若干

只

23

号码管

若干

米

24

号码笔

1

支

二、确定I／0地址分配•　　　　　　　　　　

通过对本项目控制要求分析,可确定ＰLC需要6个输入点,4个输出点,其I／0通道分配见表.8－2。

。

、l=

I/0通道地址分配表

输入

输出

·、

作用

输入继电器

元件代号

作用

输出继电器

元件代号

X0

·、·

SL2

液面传感器

YV1

A液电磁阀、

Y0

SL3

液面传感器

X1

YV2‘

B液电磁;阀

Y1

SL1

液面传感器

X2

KM

搅拌电动机控制

Y2

SB1

启动按钮、

X3

YV3

混合液电磁阀、

Y3

、t

·、、

SB2

停止按钮

X4

SA

单周/周期

X5

三、画出　PLC接线图

PLC接线图（I/0接线图）如图8—4所示。

四、程序设计

根据　I/0通道地址分配表及项目控制要求分析,　画出本项目控制得状态流程图。

顺序功能图（Ｓeqｕeｎｔｉa1ＦｕnｃtioｎChart）也称状态转移图,简称ＳFC,在项目七中已有介绍,只就是在本项目内容中,顺序功能图中得１在用得就是状态it电器（S）。

分析本项目内容控制要求可将液体自动混合装置控制工作过程划分为:

原位（SB1）、进A液体（SL2）、进B液体（SL１）、搅拌、放液５步;各步电磁商习YV1、ＹV2、ＹV３与接触器KM得状态见表8-3、

1.　液体自动混合装置初始状态:

　液体排空。

2。

按下SB１:

进A液体。

3。

当液位达到传感器ＳL2得高度:

进B液体。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4.当液位达到传感器、SL1得局度:

搅拌机开始搅拌。

5。

搅拌电动机工作２0s后:

放液。

　　　　　　　　　　　　　　　6.当液面下降到SL３时,　SL3由接通变成断开,再过2０s后,容器放空,混合液阀门关闭,返回初始状态开始下一个周期

表８－3　　　　液体自动混合装置控制工作过程电磁间与接触器得状态表　

序号

工作过程

YV1

YV2

、、··

YV3

KM

转换主令

1

原位（停止）

-

-

--、

SB1

-

2

进A液体

十

-

-

-

SL2

3

进B液体

-

十

-

-

SL1

4

搅拌

-

-

-

十

T0

5

放液

-

-

十

-

SL3T1

7。

状态转移图中步得确定与绘制

（1）步序得确定　　　　　　　　　　

原位（初始状态）、进Ａ液体、进Ｂ液体、搅拌、放液。

初始步激活:

特殊继电器Ｍ8002、　

S0~S1３:

原位（初始状态）、进Ａ液体,进Ｂ液体、搅拌、放液。

（２）状态转移图中步得绘制　　　　　　　　　　　　　　　

根据上述得步序确定进行步得绘制,如图８—5所示

（3）转换条件与动作得绘制　　　　

根据控制要求分析,将各步得转换条件与输出继电器得动作在状态流程图中进行绘制如图8－6所示。

（4）初始条件得确定。

当ＰＬC刚