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1、项目八液体混合控制系统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

2、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

3、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 S0S9 10 供初始化使用 回零状态继电器 S10S19 10 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

4、能 断电保持功能状态继电器 S500S899 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 S900S999 100 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 X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

5、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

6、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

7、的线圈不能在同时为活动步的 STL区.内出现,在有并行序列的顺序功能图中，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

8、,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

9、自动复位。S21 的 STL触点闭合后,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

10、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 教学方讲授法、举例法、演示法 法、手段 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

11、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 Y

12、V1、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 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 -S

13、L1 4 搅拌-十 T0 5 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)、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

14、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 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

15、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 的编程接口与计算机的 1 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

16、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 Developer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.

17、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

18、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 M8000 RUN 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

19、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 M8046 WL动作 任一状态继电器接通时,该继电器自动接通。用于避免与其他流程同时启 动或者用于工序的动作标志 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的元件状态并加以显示 元件编号 名称 功能和用途 M8000 RUN 运行 PLC 在运行中始终接通的继电器

20、,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 M8046 WL动作 任一状态继电器接通时,该继电器自动接通。用于避免与其他流程同时启 动或者用于工序的动作标志 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=

21、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,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

22、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

23、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-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 Multi9 C65N D20 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

24、 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 4平垫圈 若干 只 22 4弹簧垫圈及4螺母 若干 只 23 管 若干 米 24 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

25、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

26、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、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

27、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 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-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)、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

28、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 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。

29、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 的编程接口与

30、计算机的 1 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 Developer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