项目八液体混合控制系统.docx

1、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.掌握步进顺序指令的用法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的编程能力，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的主要内容是以图8-1所示的液体(药剂)混合机为例,运用 PLC的顺序控制设计中的步进顺控指令编程法, 完成对液体自动混合装置的电气控制。 图8-2所示为液体自动混合装置的示意

2、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20 s后, 混合

3、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，在完成当前的工作循环后装置才停止操作。一、编程元件状态继电器 S用于记录系统的运行状态, 是编制顺序控制程序的重要编程元件。 状态继电器应用与步进顺序指令STL配合使用。表8-1 状态继电器的类型和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S0S910供初始化使用回零状态继电器 S10S1910供返回原点使用通用状态继电器S20S499 480 没有断电保持功能,但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S500S899400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

4、S900S999100用于故障诊断和报警 在使用状态继电器时,需要注意以下几个方面:1.状态继电器的编号必须在指定的类别范围内使用 。2.状态继电器与辅助继电器一样有很多常开和常闭触点。 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.供报警用的状态继电器可用于外部故障诊断的输出 。 、5.通用状态继电器和断电保持状态继电器的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的操作元件为 S0S899。(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

5、回主程序。RET无操作元件。 2.编程实例使用 STL指令的状态继电器的常开触点称为 STL触点 。 从图 8=3 所示可以看出顺序 功能图、步进梯形图和指令表的对应关系。3.指令使用说明 (1) 每一个状态继电器具有三种功能, ,即对负载的驱动处理、 指定转换条件和指定转换目标,如图8-3a所示。 (2) STL触点与左母线连接,与 STL相连的起始触点要使用LD或 LDI指令。使用STL指令后, 相当于母线右移至 STL触点的右侧,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指令使右移后的子母线返回原来的母线, 表示顺控结束 。使用 ST L指令为新的状态置

6、位 前一状态自动复位。 步进触点指令只用子常开角成点。 每一状态的转换条件由指令 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, 接着列出该状态下的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的触点驱动 Y、 M、 S、 T等元件中餐事和年用指令。 (4)由于 CPU,只执行活动步对应的电路块, 所以使用 STL 指令时允许双线圈输出, 即不同的 STL触点可以分别驱动同一编程元件的一个线圈 。 但是, 同一元件的线圈不能在同时为活动步的 STL区.内出现, 在有并行序列

7、的顺序功能图中，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的定时器 , 但相邻状态不可以使用。 三、步进顺控指令的单序列结构的编程方法 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和 S21, ;步 S0 代表初始步。当 PLC通电进入RUN状态,初始化脉冲 M8002的常开触点-闭合一个掏構周期,梯形图第一行的 SET指令将初始步 So置为活动步。-除初始状态外, 其余的状态必须用. STI指令来引导。在梯形图中, 每一 个状态的转换条件由指令 I_I)或 LDI引入, 当转换条件有效时, 该状态由置位指令 S

8、ET激活, 并由步进指令进入该状态, 接着列出该状态下的所有基本Jl质控指, 令及转换条件。. . 在梯形图的第二行, So的 STL-触点与转換条件 X000 的常开触点组成的串联电路, 代表转换实现的兩个条件_。当初始步 S0为活动步, X000的常开触点闭合,转换实现的两个条件同时满足, 置位指令SET S20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的STL触点闭合后, 该步的负载被驱动, Y000线圈得电。转换条件 X001的常开触点闭合时, 转换条件得到满是, 下一步的状态继电器 S21被置位, 同时状态继电器S20被自动复位。 S21的 STL触点

9、闭合后,该步的负载被驱动, Y001线圈得电。当转换条件 X002的常开触点闭合时,用 OUT S0指令使 S0变为 0N并保持,系统返回到初始步。 注意, 在上述程序中的一-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.掌握步进顺序指令的用法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的编程能力，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

10、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YV1A液电磁阀、Y0SL3液面传感器X1YV2 B液电 磁;阀Y1SL1液面传感器X2KM搅拌电动机控制Y2SB1启动按钮.X3YV3混合液电磁阀.Y3. t 、 .SB2停止按钮X4SA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

11、根据 I/0通道地址分配表及项目控制要求分析, 画出本项目控制的状态流程图。顺序功能图(Sequentia1 Function Chart) 也称状态转移图,简称 SFC,在项目七中已有介绍,只是在本项目内容中,顺序功能图中的1 在用的 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和 接触器 KM的状态见表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的高度:进B液体。 4.当液

12、位达到传感器.SL1的局度:搅拌机开始搅拌。5.搅拌电动机工作20 s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和接触器的状态表 序号工作过程YV1YV2. . YV3KM转换主令1原位(停止)- - 、 SB1-2进 A液体十-SL23进 B液体-十 -SL14搅拌-十T05放液-十-SL3 T1 7。状态转移图中步的确定与绘制(1)步序的确定 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。 S0S13: 原位(初始状态)

13、、进 A液体,进 B液体、搅拌、放液。(2)状态转移图中步的绘制 根据上述的步序确定进行步的绘制,如图8-5所示(3)转换条件和动作的绘制 根据控制要求分析, 将各步的转换条件和输出继电器的动作在状态流程图中进行绘制如图8-6所示。 (4)初始条件的确定. 当 PLC刚进入程序运行状态时, 由于 S0的前步 S13还未曾得电, S0无法得电,其所有的后续步均无法工作 。 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,或其他满足要求的脉冲信号, 如图8-7所示。四、程序输入及仿真运行1程序输入启动MEL

14、SOFT系列GX Developer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的类型为“FX2N”，应用前面任务所学的梯形图输入法，输入图示的梯形图。2仿真运行应用前面任务所述的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，按照以下安装电路的要求在如图4-1-20所示的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，检查元器件的规格是否符合要求，并用万用表检测元器件是否完好。（2）固定元器件。固定好本任务所需元器件。（3）配线安装。根据配线原则和工艺要求，进行配线安装。（4）自检。对照接线图检查接

15、线是否无误，再使用万用表检测电路的阻值是否与设计相符。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的编程接口与计算机的COM1串口连接。（2）程序写入。首先接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨到“STOP”的位置，然后通过MELSOFT系列GX Developer软件中的“PLC”菜单的“在线”栏的“PLC写入”，就可以把仿真成功的程序写入PLC中。3通电调试（1）经自检无误后，在指导教师的指导下，方可通电调试。（2）首先接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨到“RUN”的位置，然后通过计算机上的MELSOFT系列GX Devel

16、oper软件中的“监控/测试”监视程序的运行情况。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.掌握步进顺序指令的用法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的编程能力，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图中的使用在 STL触

17、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图中的使用 OUT指令和 SET指令对 STL指令后的状态继电器具有相同的功能, 都会将原来的活动步对应的状态继电器自动复位。 但在 STL图中, 分离状态 (非相连状态) 的转移必须使用0UT指令,如图8-44,所示。在 STL区内的 OUT 指令还用于顺序功能图中闭环和跳步, 如果想眺回 已经处理过的步, 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, 即从顺序功能图中的一个序列跳到另外一个序列 。 以上情况虽然

18、可以使用SET指令,但最好使用0UT指令。3.用于顺序功能图的特殊辅助继电器 在顺序功能图中, 经常会使用一些特殊辅助继电器, 其名称和功能见表8-5。 元件编号名称功能和用途M8000RUN 运行PLC在运行中始终接通的继电器, 可作为驱动程序的输入条件或作为 PLC运行状态的显示来使用M8002初始脉冲在PLC接通(由 OFF0N)时,仅在瞬间(1个扫描周期)接通的继电器,用于程序的初始设定或初始状态的置位/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,各状态内的程序继续运行,输出不会断开 M8046WL动作 任一状态继电器接通时, 该继电器自动接通

19、。 用于避免与其他流程同时启动或者用于工序的动作标志M8047STL监视有效 该继电器接通, 编程功能可自动读出正在工作中的元件状态并加以显示 元件编号名称功能和用途M8000RUN 运行PLC在运行中始终接通的继电器, 可作为驱动程序的输入条件或作为 PLC运行状态的显示来使用M8002初始脉冲在PLC接通(由 OFF0N)时,仅在瞬间(1个扫描周期)接通的继电器,用于程序的初始设定或初始状态的置位/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,各状态内的程序继续运行,输出不会断开 M8046WL动作 任一状态继电器接通时, 该继电器自动接通 。 用于避

20、免与其他流程同时启动或者用于工序的动作标志M8047STL监视有效 该继电器接通, 编程功能可自动读出正在工作中的元件状态并加以显示 4单操标志及应用M2800M3071是单操作标志, 当如图8=46所示的.M2800的线圈通电.时,-只有它后面第一个M2800的边沿检测点(2号触点)能工作,而 M2800的1号和3号脉冲触点不会动作。 M2800的4号触点是使用 LD指令的普通触点M2800的线圈通电时, 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的常开触点闭合时, M2800的第一个上升沿检测触点闭合一个扫描周期,

21、实现了步 S20到步 S21的转换。X000的常开触点下一一一次由断开变为接通1时, 因为S20是不活动步,所以没有执行图中的第-条-LDPM2800指令。面 S21的 STL触点之后的.触点是 M2800的线圈之后遇到的它的第=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的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的编程能力，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

22、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的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-48MR1台7安装配电盘600900mm1块8导轨C450.3米9空气断路器Multi9 C65N D201只10熔断器RT28-326只11按钮LA10-2H1只12位置开关（传感器）1只13交流接触器CJ10-201只14三相异步电动机2台15端子D-2020只16消耗材料铜塑线BV1

23、/1.37mm210米主电路17铜塑线BV1/1.13mm215米控制电路18软线BVR7/0.75mm210米19紧固件 M420螺杆若干只20M412螺杆若干只214平垫圈若干只224弹簧垫圈及4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YV1A液电磁阀、Y0SL3液面传感器X1YV2 B液电 磁;阀Y1SL1液面传感器X2KM搅拌电动机控制Y2SB1

24、启动按钮.X3YV3混合液电磁阀.Y3. t 、 .SB2停止按钮X4SA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, 画出本项目控制的状态流程图。顺序功能图(Sequentia1 Function Chart) 也称状态转移图,简称 SFC,在项目七中已有介绍,只是在本项目内容中,顺序功能图中的1 在用的 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、YV

25、3和 接触器 KM的状态见表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的高度:进B液体。 4.当液位达到传感器.SL1的局度:搅拌机开始搅拌。5.搅拌电动机工作20 s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和接触器的状态表 序号工作过程YV1YV2. . YV3KM转换主令1原位(停止)- - 、 SB1-2进 A液体十-SL23进 B液体-十 -SL14搅拌-十T05放液-十-SL3 T1 7。

26、状态转移图中步的确定与绘制(1)步序的确定 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。 S0S13: 原位(初始状态)、进 A液体,进 B液体、搅拌、放液。(2)状态转移图中步的绘制 根据上述的步序确定进行步的绘制,如图8-5所示(3)转换条件和动作的绘制 根据控制要求分析, 将各步的转换条件和输出继电器的动作在状态流程图中进行绘制如图8-6所示。 (4)初始条件的确定. 当 PLC刚进入程序运行状态时, 由于 S0的前步 S13还未曾得电, S0无法得电,其所有的后续步均无法工作 。 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

27、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,或其他满足要求的脉冲信号, 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GX Developer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的类型为“FX2N”，应用前面任务所学的梯形图输入法，输入图示的梯形图。2仿真运行应用前面任务所述的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，按照以下安装电路的要求在如图4-1-20所示的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，检查元器件的规格是否符合要求，并用万用表检测元器件是否完好。（2）固定元器件。固定好本任务所需元器件。（3）配线安装。根据配线原则和工艺要求，进行配线安装。（4）自检。对照接线图检查接线是否无误，再使用万用表检测电路的阻值是否与设计相符。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的