可编程控制技术教案第四章.docx

1、可编程控制技术教案第四章课程可编程控制技术班级电气工程自动化学期5课时2h累计课时44h累计课时课程类型理论，实验。课程名称（章、节）第四章 PLC控制系统的设计与故障诊断4.1 PLC控制系统的设计4.2 PLC控制系统硬件设计方法教学目的要 求1.可编程序控制器系统设计的基本内容和步骤2.系统总体方案设计. 控制系统硬件设计方法3.PLC及输入/输出模板的选择4.供电系统设计教学重点总体方案设计。.供电系统设计教学难点CPU及输入/输出模板的选择主要教具设备材料多媒体教室、计算机投影、可编程控制器S7-300/400，编程器/STEP7软件，课后记学生对实际场景概念很少。想象能力不足；应适

2、当提供现场教学课，加强学员对控制系统的总体认识；教 案教 学 内 容备 注第四章 PLC控制系统的设计与故障诊断4.1 PLC控制系统的设计4.1.1 可编程序控制器系统设计要求1最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与相关部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。 2在保证控制系统的安全、可靠的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便，满足控制要求。 3考虑到生产的发展，工艺的改进及系统扩充，在选择可编程控制器的CPU模板及I/O模板时，应适当留有余量。 4.1.2 PLC控制系统设计的基本内容1确定

3、系统运行方式与控制方式。PLC可构成各种各样的控制系统，如单机控制系统、集中控制系统等。在进行应用系统设计时，要确定系统的构成形式。 2选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法属于其他课程的内容。 3PLC的选择。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济指标起着重要的作用。选择PLC应包括机型选择、容量选择、IO模块选择、电源模块选择等。 4分配I0点，绘制I0连接图，必要时还须设计控制台(柜)。 5设计控制程序。

4、控制程序是整个系统工作的软件，是保证系统正常、安全、可靠的关键。因此控制系统的程序应经过反复调试、修改，直到满足要求为止。 6编制控制系统的技术文件，包括说明书、电气原理图及电气元件明细表、I0连接图、IO地址分配表、控制软件。教 案教 学 内 容备 注4.1.3 PLC控制系统的设计步骤设计步骤框图1根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作(动作顺序、动作条件、必须的保护和连锁等)、操作方式(手动、自动、连续、单周期、单步等)。 2根据控制要求确定系统控制方案。 3根据系统构成方案和工艺要求确定系统运行方式。 4根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的I0点数。 5

5、选择PLC。分配PLC的IO点，设计IO连接图 6进行PLC的程序设计，同时可进行控制台(柜)的设计和现场施工。 7联机调试。如不满足要求，再返回修改程序或检查接线，直到满足要求为止。 8编制技术文件。交付使用。4.2 PLC控制系统硬件设计方法4.2.1 应用系统总体方案设计1PLC控制系统类型 由PLC构成的单机控制系统。 由PLC构成的集中控制系统。 由PLC构成的分布式控制系统。 用PLC构成远程I0控制系统。2系统的运行方式 手动运行方式。 半自动运行方式。 自动运行方式。4.2.2 系统硬件设计根据1工艺要求2设备状况3控制功能4I0点数和种类5系统的先进性教 案教 学 内 容备

6、注4.2.3 可编程序控制器的机型选择1. CPU的功能2. I/0点数3. 响应速度4. 指令系统5. 机型选择的其他考虑4.2.4输入/输出模板的选择1数字量输入模块的选择2数字量输出模块的选择3模拟量模块的选择4智能I0模块的应用选择4.2.5 系统硬件设计文件1系统硬件配置图2模块统计表3I0硬件接口图及I0地址表 4.2.6 系统供电设计1供电系统的保护措施2电源模块的选择4 I0模块供电电源设计5. 系统接地设计6. 可编程序控制器供电系统设计7. 电缆设计和敷设课程可编程控制技术班级电气工程自动化学期5课时4h累计课时48h教师上课日期课程类型理论，实验。课程名称（章、节）第四章

7、 PLC控制系统的设计与故障诊断4.3程序设计与调试4.4 PLC系统的现场调试教学目的要 求1，线性化编程；分部编程以及结构化编程。2，PLC系统的现场调试。（信号模拟，寻找/替换与换线，变量监控与修改，输出/输入强制）教学重点分部编程以及结构化编程。变量监控与修改.教学难点输出/输入强制主要教具设备材料多媒体教室、计算机投影、PLC实训室。可编程控制器S7-300/400，编程器/STEP7软件。课后记实训教学的效果不错，结合实际场景来锻炼学员的实际动手能力；可以尝试项目教学法，让学员独立完成一个项目。在今后的教学中应在加强多媒体课件的投入。教 案教 学 内 容备 注4.3程序设计与调试4

8、.3.1程序结构设计线性化编程；分部编程以及结构化编程（工业搅拌系统）。被搅拌的对象要求如下：1当成分A（B）泵工作时要求：1）成分A（B）的进料阀已开，出料阀已开；2）搅拌桶未满，搅拌的出料阀关闭；3）泵的驱动电机无故障，没有紧急停止动作。2拌电机工作时的条件：1）搅拌桶未空，搅拌桶的出料阀关闭；2）搅拌马达无故障，紧急停止没有动作。3开排放阀的条件：搅拌马达停止，紧急停止没有动作。系统中的液位开关让操作者了解搅拌桶内的液位情况，并且提供输送泵和搅拌电机之间的连锁关系。一、线性化编程线性化编程就是将用户程序连续放置在一个指令块内，即一个简单的程序块内包含系统的所有指令。线性化编程不带分支，通

9、常是OB1程序按顺序执行每一条指令，软件管理的功能相对简单。二、分部编程分部式编程是把一项控制任务分成若干个独立的块，每个块用于控制一套设备或一系列工作的逻辑指令，而这些块的运行靠组织块OB内指令来调用。三、结构化编程结构化程序把过程要求的类似或相关的功能进行分类，并试图提供可以用于几个任务的通用解决方案。向指令块提供有关信息（以参数形式），结构化程序能够重复利用这些通用模块。控制软件分为五个功能块：FC10 功能块用于控制成分A的供料泵；FC20 功能块用于控制成分B的供料泵；FC30 功能块用于控制搅拌马达；FC40 功能块用于控制排料电磁阀；FC50 功能块用于控制操作站上的指示灯。教

10、案教 学 内 容备 注4.4 PLC系统的现场调试4.4.1信号模拟4.4.2寻找/替换与换线教 案教 学 内 容备 注4.4.3 变量监控与修改4.4.4 输出/输入强制课程可编程控制技术班级电气工程自动化学期5课时4h累计课时52h教师上课日期课程类型理论，实验。课程名称（章、节）第四章 PLC控制系统的设计与故障诊断4.5 组织块OB及其应用中断优先级。控制中断。日时钟中断（OB10）。延时中断OB 20。循环中断OB 35。硬件中断(OB 40)。初始化模块（OB100）教学目的要 求1. 掌握控制系统的设计与故障诊断方法2. 正确使用常用组织块教学重点循环中断OB 35。初始化模块（

11、OB100）教学难点初始化模块程序设计主要教具设备材料多媒体教室、计算机投影、PLC实训室可编程控制器S7-300/400，编程器/STEP7软件，课后记采用课件和在线答疑的方式，对学员的学习起到更好的辅助作用；应适当提供下厂观摩，加强学员对PLC系统的进一步认识；可以尝试项目教学法，让学员独立完成一个项目。教 案教 学 内 容备 注4.5 组织块OB及其应用4.5.1中断优先级OB类型（优先级）说明OB1主程序循环（1）在上一循环结束时启动OB10时间中断（2）在程序设置的日期和时间启动OB20延时中断（3）受SFC32控制启动，在一特定延时后运行OB35循环中断（12）运行在一特定时间间隔

12、内（1ms-1min）OB40硬件中断（16）当检测到来自外部模块的中断请求时启动OB80到OB87响应异步错误（26/启动时28）当检测到模块诊断错误或超时错误时启动OB100启动（27）当CPU从STOP到RUN状态时启动OB121，OB122响应同步错误（与被中断OB相同）当检测到程序错误或接受错误时启动4.5.2 中断过程系统检测到一个OB块中断时，则被中断块的累加器和寄存器上的当前信息将被作为一个中断堆栈存起来（I堆栈）。I堆栈中保存的内容有： 累加器及地址寄存器的内容； 数据块寄存器的内容； 局部数据堆栈，状态字，MCR寄存器和B堆栈指针。 如果新的OB块调用FB和FC，则每一个块

13、的处理数据将被存储堆栈中（B堆栈）B堆栈中保存的内容有： DB和DI寄存器； 临时数据（L堆栈）的指针； 块的号码及返回地址。 教 案教 学 内 容备 注4.5.3控制中断OB可以分为两类：执行周期性工作的OB（日时钟中断）和响应错误的OB（错误中断）。执行周期性工作的OB（日时钟中断）在特定的日期或时间执行 从一个编程事件开始一段特定延时后执行 按特定周期循环执行响应错误的OB（错误中断） 当 CPU检测到一个过程/硬件错误时执行 当 CPU检测到一个不依赖于程序指令的错误时执行 当 CPU检测到一个与程序指令处理有关的错误时执行4.5.4时间中断组织块一、日时钟中断（OB10）OB10可按

14、下列间隔运行：Once（一次）：只在特定日期和时间执行一次。Everyminute：从特定日期和时间开始，每分钟执行一次。Hourly：从某一特定日期和时间开始，每小时执行一次。Daily：从某一特定日期和时间开始，每天执行一次。Weekly：从某一特定日期和时间开始，每周执行一次。Monthly：从某一特定日期和时间开始，每月执行一次。Annually：从某一特定日期和时间开始，每年执行一次。OB10的起始时刻和间隔时间设置：1. 过定义OB10执行的起始时刻（日期和/或时间）和间隔时间对OB10进行配置。2. 通过S7组态工具配置CPU的日时钟的中断参数或者在程序中调用SFC28（SET-TINT）设置时间。3. 通过S7组态工具在CPU的日时钟中断参数块中选择激活