PLC机械滑台控制

1、目录1、任务书11.1题目：机械滑台工艺流程控制系统设计11.2任务1 变频器的面板操作与运行 51.3任务2 变频器的外部运行操作81.4任务3 变频器的模拟信号操作控制. .112、总体设计方案133、I/O分配表、PLC外部接线图、使用元件及功能表143.1 I/O分配表143.2 PLC外部接线图153.3程序中使用的元件及功能表164、系统程序控制状态转移图、梯形图174.1步进指令的介绍174.2主程序状态转移图174.3程序控制的梯形图185、调试及其运行结果206、收获、感想216.1收获216.2感想217、参考文献211、任务书1.1题目：机械滑台工艺流程控制系统设计（B）

2、实训学生需要完成2个基础实训项目和1个综合型自主实训项目的训练。一、基础实训项目一：变频器对电机的运行控制一）实训目的1、进一步巩固掌握PLC基本指令功能的及其运用方法；2、根据实训设备，熟练掌握PLC的外围I/O设备接线方法；3、掌握异步电动机变频调速原理，熟悉变频器的用法。二)实训设备PLC主机单元模块、电位器、MM440(或MM420)变频器、个人计算机 PC、PC/PPI 编程电缆。三) 工艺控制要求使用变频器实现异步电动机的可逆调速控制，即可以电动机可正反向运行、调速和点动功能。速度控制有两种方式：（1）由外接的电位器控制，（2）由PLC的模拟量输出通道控制。变频器参数设置见附表1。

3、四) 实训步骤1、进行PLC的I/O地址分配，并画出变频器对电机控制的PLC控制系统的接线图。 2、设计由PLC 控制的梯形图程序。3、输入自编程序，上机调试、运行直至符合动作要求。二、基础实训项目二：模拟量采集与数据处理的综合应用一） 实训目的1、掌握PLC中模拟量输入、输出的基本工作原理；2、掌握数据处理指令的运用方法；3、熟悉触摸屏的基本用法。二）实训设备PLC主机单元模块、电位器、万用表、EVIEW 5000触摸屏、个人计算机 PC、PC/PPI 编程电缆。三）实训项目原理与要求 1、用扩展模块中的电位器模拟温度测量变送器，假设当温度是0时，对应电位器输出0V电压，假设当温度是100时

4、，对应电位器输出电压10V电压。用FX2N-2AD、2DA的模拟量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后的温度值存储在变量存储器中，并在触摸屏上显示出具体温度。2、用PLC模拟量输出通道控制电动执行器，执行器开度设置为0%时，输出电压为0V，执行器开度为100%时，输出电压10V。执行器开度控制量的多少采用触摸屏输入，观察模拟量输出的数值，并用万用表测量输出电压值。 四）实训项目的步骤1、根据项目要求拟定I/O地址分配表，画出外部接线图，并进行接线图线路连接。 2、设计梯形图程序，调试并记录数据。输 入 FX2N-2AD 输 出FX2N-2DA 电压CH2 温度值执行器开度CH1 电压

5、V0V000 004V160040 40%16003.856V24006060%24005.798V320080 80%32007.7310V4000100100%40009.67三、综合型自主实训项目：机械滑台工艺流程控制系统设计一）实训项目工艺要求：本课题要求设计机械滑台工流程控制系统，具体要求是：采用三菱FX2N系列PLC和圆工作台实验模块完成控制任务。圆工作台模拟机械滑台。圆工作台运动由PLC通过控制交流接触器拖动三相异步电动机实现。工作台的工艺流程由任课老师指定。SQ1SQ4为接近开关。 控制要求：圆工作台运行状态分为三种方式：手动、单周期和自动循环三种控制方式。其中，运行方式由旋转

6、开关SA选择。运行方式切换时，滑台应立即停止运行。要启动滑台运行，必须先按启动按钮SB1，启动润滑泵运行（用灯指示）。然后才能控制滑台运动。按急停按钮停止滑台的全部运行。手动控制：（点动）手动控制指示灯亮，按住SBS，工作台前进（圆工作台顺时针转）；按住SBX，工作台后退（逆时针）。（松开按钮立即停止）单周期运行：单周期指示灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SBQ，按工艺流程自动运行一周后停在初始原点。按停止按钮SB2，立即停止运行。自动循环控制：自动循环灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SBQ，按工艺流程自动循环运行，运行一周后回到原点后暂停5秒后再接着运行，按停止按钮SB2，立即停止运

7、行。工艺流程中暂停延时需要用指示灯以1HZ的频率闪烁指示。二）实训目的通过本次课程设计使学生掌握：1）GX Developer编程软件的使用方法和梯形图、SFC图编程语言的运用；2）实际程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。从而提高学生对PLC控制系统的设计和调试能力。 三）实训内容与要求园工作台控制工艺流程为：（流程贴到此处）暂停5秒快进SQ4SQ3SQ2SQ11、通过基本实验熟悉与本设计相关的控制模块的应用；2、滑台工艺流程控制系统设计；3、硬件接线图4、采用状态转移图SFC图进行设计或经验设计法设计；5、程序清单；四、实训报告要求报告应采用统一的报告纸书写，应包括评分表、封

8、面、目录、正文、收获、参考文献（并按此顺序装订）。报告中提供如下内容：1、目录2、正文（1）实训任务书；（2）实训内容，三个任务分别写a、每个实训任务的总体设计方案（应有PLC的选型及依据）b、I/O分配表，PLC外部接线图，程序中使用的元件及功能表；c、程序控制的SFC图、梯形图或指令表清单，注释说明；d、调试、运行及其结果；3、收获、体会4、参考文献（注意实训报告原则上手写，允许打印，但雷同者以零分处理）五、实训进度安排周次工作日工作内容第一周1布置实训任务，查找相关资料，熟悉实验台。2完成两个基础实训项目。3根据综合型实训任务，完成总体设计方案（硬件选型、分配IO点等）4完成硬件接线，编

9、写程序并调试5编写程序并调试第二周1编写程序并调试2编写程序并调试3编写程序并调试及准备实训报告4完成报告，及时上交5答辩本实训共需两周时间六、实训考核办法本实训满分为100分，其中实训平时表现（含2个基础实训项目完成情况）30%、综合型实训项目答辩50%，实训报告20%。1.2任务1 变频器的面板操作与运行任务目的：1. 熟悉变频器的面板操作方法。2. 熟练变频器的功能参数设置。3. 熟练掌握变频器的正反转、点动、频率调节方法。任务引入：变频器MM420系列（MicroMaster420）是德国西门子公司广泛应用与工业场合的多功能标准变频器。它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良

10、好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。对于变频器的应用，必须首先熟练对变频器的面板操作，以及根据实际应用，对变频器的各种功能参数进行设置。相关知识点：一变频器面板的操作利用变频器的操作面板和相关参数设置，即可实现对变频器的某些基本操作如正反转、点动等运行。二基本操作面板修改设置参数的方法MM420在缺省设置时，用BOP控制电动机的功能是被禁止的。如果要用 BOP 进行控制，参数 P0700应设置为 1，参数 P1000 也应设置为 1。用基本操作面板(BOP)可以修改任何一个参数。修改参数的数值时，BOP有时会显示“busy”，表明变频器正忙于处理优先级更高的任务。下面就

11、以设置P1000=1的过程为例，来介绍通过基本操作面板(BOP)修改设置参数的流程，见表1-1。表1-1 基本操作面板(BOP)修改设置参数流程操作步骤BOP显示结果1按键，访问参数2按键，直到显示P10003按键，直到显示in000，即P1000的第0组值4按键，显示当前值25按键，达到所要求的值16按键，存储当前设置7按键，显示r00008按键，显示频率任务训练 ：一、训练内容通过变频器操作面板对电动机的启动、正反转、点动、调速控制。二、操作方法和步骤1按要求接线系统接线如图1-1所示，检查电路正确无误后，合上主电源开关QS。 图1-1 变频调速系统电气图2参数设置（1）设定P001030

12、和P09701，按下P键，开始复位，复位过程大约3min，这样就可保证变频器的参数回复到工厂默认值。（2）设置电动机参数，为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。电动机参数设置见表1-2。电动机参数设定完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。表1-2 电动机参数设置参数号出厂值设置值说明P000311设定用户访问级为标准级P001001快速调试P010000功率以KW表示，频率为50HzP0304230380电动机额定电压（V）P03053.251.05电动机额定电流（A）P03070.750.37电动机额定功率（KW）P03105050电动机额定频率（Hz）P0

13、31101400电动机额定转速（r/min）（3）设置面板操作控制参数，见表1-3。表1-3面板基本操作控制参数参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P001000正确地进行运行命令的初始化P000407命令和数字I/OP070021由键盘输入设定值（选择命令源）P000311设用户访问级为标准级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P100021由键盘（电动电位计）输入设定值P108000电动机运行的最低频率(Hz)P10825050电动机运行的最高频率(Hz)P000312设用户访问级为扩展级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P1040520设定键盘控制的频率

14、值(Hz)P1058510正向点动频率(Hz)P1059510反向点动频率(Hz)P1060105点动斜坡上升时间（s）P1061105点动斜坡下降时间（s）3变频器运行操作（1）变频器启动：在变频器的前操作面板上按运行键，变频器将驱动电动机升速，并运行在由P1040所设定的20Hz频率对应的560rmin的转速上。（2）正反转及加减速运行：电动机的转速（运行频率）及旋转方向可直接通过按前操作面板上的键减少键（/）来改变。（3）点动运行：按下变频器前操作面板上的点动键，则变频器驱动电动机升速，并运行在由P1058所设置的正向点动10Hz频率值上。当松开变频器前错做面板上的点动键，则变频器将驱动

15、电动机降速至零。这时，如果按下一变频器前操作面板上的换向键，在重复上述的点动运行操作，电动机可在变频器的驱动下反向点动运行。（4）电动机停车：在变频器的前操作面板上按停止键，则变频器将驱动电动机降速至零。1.3任务2 变频器的外部运行操作任务目的：1掌握MM420变频器基本参数的输入方法。2掌握MM420变频器输入端子的操作控制方式。3熟练掌握MM420变频器的运行操作过程。任务引入：变频器在实际使用中，电动机经常要根据各类机械的某种状态而进行正转、反转、点动等运行，变频器的给定频率信号、电动机的起动信号等都是通过变频器控制端子给出，即变频器的外部运行操作，大大提高了生产过程的自动化程度。下面

16、为变频器的外部运行操作相关知识。相关知识点：一MM420变频器的数字输入端口MM420变频器有3个数字输入端口，具体如图2-1所示。图2-1 MM420变频器的数字输入端口二数字输入端口功能MM420变频器的3个数字输入端口（DIN1DIN3），即端口“5”、“6”、“7”，每一个数字输入端口功能很多，用户可根据需要进行设置。参数号P0701P0703为与端口数字输入1功能至数字输入3功能，每一个数字输入功能设置参数值范围均为099，出厂默认值均为1。以下列出其中几个常用的参数值，各数值的具体含义见表2-1。表2-1 MM420数字输入端口功能设置表参数值功能说明0禁止数字输入1ON/OFF1

17、（接通正转、停车命令1）2ON/OFF1(接通反转、停车命令1)3OFF2（停车命令2），按惯性自由停车4OFF3（停车命令3），按斜坡函数曲线快速降速9故障确认10正向点动11反向点动12反转13MOP（电动电位计）升速（增加频率）14MOP降速（减少频率）15固定频率设定值（直接选择）16固定频率设定值（直接选择+ON命令）17固定频率设定值（二进制编码选择+ON命令）25直流注入制动任务训练：一、训练内容用PLC控制MM420变频器的运行，实现电动机正转和反转控制。其中端口“5”（DIN1）设为正转控制，端口“6”（DIN1）设为反转控制。对应的功能分别由P0701和P0702的参数值设

18、置。二、操作方法和步骤1按要求接线变频器外部运行操作接线图如图2-2所示。图2-2 外部运行操作接线图2参数设置在变频器在通电的情况下，完成相关参数设置，具体设置见表2-2。表2-2 变频器参数设置参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P000407命令和数字I/OP070022命令源选择“由端子排输入”P000312设用户访问级为扩展级P000407命令和数字I/O*P070111ON接通正转，OFF停止*P070212ON接通反转，OFF停止*P0703910正向点动P000311设用户访问级为标准级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P100021由键盘（电动电位

19、计）输入设定值*P108000电动机运行的最低频率(Hz)*P10825050电动机运行的最高频率(Hz)*P1120105斜坡上升时间（s）*P1121105斜坡下降时间（s）P000312设用户访问级为扩展级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器*P1040520设定键盘控制的频率值*P1058510正向点动频率(Hz)*P1059510反向点动频率(Hz)*P1060105点动斜坡上升时间（s）*P1061105点动斜坡下降时间（s）3变频器运行操作（1）正向运行：当PLC输出使变频器数字端口“5”为ON，电动机按P1120所设置的5S斜坡上升时间正向启动运行，经5S后稳定运行在56

20、0r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz对应。放开按钮SB1，变频器数字端口“5”为OFF，电动机按P1121所设置的5S斜坡下降时间停止运行。（2）反向运行：当PLC输出使变频器数字端口“6”为ON，电动机按P1120所设置的5S斜坡上升时间正向启动运行，经5S后稳定运行在560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz对应。放开按钮SB2，变频器数字端口“6”为OFF，电动机按P1121所设置的5S斜坡下降时间停止运行。（3）电动机的点动运行正向点动运行：当PLC输出使变频器数字端口“7”为ON，电动机按P1060所设置的5S点动斜坡上升时间正向启动运行，经5S

21、后稳定运行在280r/min的转速上，此转速与P1058所设置的10Hz对应。放开按钮SB3，变频器数字端口“7”为OFF，电动机按P1061所设置的5S点动斜坡下降时间停止运行。（4）电动机的速度调节分别更改P1040和P1058、P1059的值，按上步操作过程，就可以改变电动机正常运行速度和正、反向点动运行速度。1.4 任务3 变频器的模拟信号操作控制任务目的：1掌握MM420变频器的模拟信号控制；2掌握MM420变频器基本参数的输入方法；3熟练掌握MM420变频器的运行操作过程。任务引入：MM420变频器可以通过3个数字输入端口对电动机进行正反转运行、正反转点动运行方向控制.可通过基本操

22、作板,按频率调节按键可增加和减少输出频率,从而设置正反向转速的大小。也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小。本任务的目的就是通过模拟输入端的模拟量控制电动机转速的大小。相关知识点：MM420变频器的“1”、“2”输出端为用户的给定单元提供了一个高精度的+10V直流稳压电源。可利用转速调节电位器串联在电路中,调节电位器, 改变输入端口AIN1+给定的模拟输入电压,变频器的输入量将紧紧跟踪给定量的变化,从而平滑无极地调节电动机转速的大小。MM420变频器为用户提供了模拟输入端口，即端口“3”、“4”，通过设置P0701的参数值，使数字输入“5”端口据有正转控制功能；通过设置P0702的参数值，使数

23、字输入“6”端口具有反转控制功能；模拟输入“3”、“4”端口外接电位器，通过“3”端口输入大小可调的模拟电压信号，控制电动机转速的大小。即由数字输入端控制电动机转速的方向，由模拟输入端控制转速的大小。任务训练：一、训练内容用自锁按钮SB1控制实现电动机起停工能，由模拟输入端控制电动机转速的大小。二、操作方法和步骤1按要求接线变频器模拟信号控制接线如图3-1所示。图3-1 MM420变频器模拟信号控制接线图2. 参数设置（1）恢复变频器工厂默认值，设定P0010=30和P0970=1，按下P键，开始复位。（2）设置电动机参数，电动机参数设置见表3-1。电动机参数设置完成后，设P0010=0，变频

24、器当前处于准备状态，可正常运行。表3-1 电动机参数设置参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P001001快速调试P010000工作地区：功率以KW表示，频率为50HzP0304230230电动机额定电压（V）P03053.250.9电动机额定电流（A）P03070.750.4电动机额定功率（KW）P030800.8电动机额定功率（COS）P03105050电动机额定频率(Hz)P0311101400电动机额定转速(r/min)（3）设置模拟信号操作控制参数，模拟信号操作控制参数设置见表3-2。表3-2 模拟信号操作控制参数参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为

25、标准级P000407命令和数字I/OP070022命令源选择由端子排输入P000312设用户访问级为扩展级P000407命令和数字I/OP070111ON接通正转，OFF停止P070212ON接通反转，OFF停止P000311设用户访问级为标准级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P100022频率设定值选择为模拟输入P108000电动机运行的最低频率（HZ）P10825050电动机运行的最高频率（HZ）3. 变频器运行操作（1）电动机正转与调速按下电动机正转自锁按钮SB1,数字输入端口DINI为”ON”,电动机正转运行,转速由外接电位器RP1来控制,模拟电压信号在010V之间变化，对应

26、变频器的频率在050Hz之间变化，对应电动机的转速在01500 rmin之间变化。当松开带锁按钮SB1时，电动机停止运转。（2）电动机反转与调速按下电动机反转自锁按钮SB2，,数字输入端口DIN2为”ON”,电动机反转运行,与电动机正转相同，反转转速的大小仍由外接电位器来调节。当松开带锁按钮SB2时，电动机停止运转。2、总体设计方案（1）控制要求 控制要求：圆工作台运行状态分为三种方式：手动、单周期和自动循环三种控制方式。其中，运行方式由旋转开关SA选择。运行方式切换时，滑台应立即停止运行。 要启动滑台运行，必须先按启动按钮SB1，然后才能控制滑台运动。按急停按钮停止滑台的全部运行。（2）手动

27、控制 手动控制：（点动）手动控制指示灯亮，按住SB2，工作台前进（圆工作台顺时针转），按住SB3，工作台后退（逆时针）。（松开按钮立即停止）（3）单周期运行 单周期运行：单周期指示灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SB4，按工艺流程自动运行一周后停在初始原点。按停止按钮SB5，立即停止运行。（4）自动循环控制 自动循环控制：自动循环灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SB4，按工艺流程自动循环运行，运行一周后回到原点后暂停5秒后再接着运行，按停止按钮SB5，立即停止运行。3、I/O分配表、PLC外部接线图、使用元件及功能表3.1 I/O分配表类别电器元件PLC软件输入（I）行程开关SQ1X1

28、1行程开关SQ2X12行程开关SQ3X13行程开关SQ4X14切换开关SA0X1切换开关SA1X2切换开关SA2X3总启动按钮SB1X4手动前进按钮SB2X5手动前进按钮SB3X6启动按钮SB4X10停止按钮SB5X7 输出（O）前进指示灯Y4后退指示灯Y5手动控制指示灯Y1单周期指示灯Y2自动循环指示灯Y33.2 PLC外部接线图3.3 程序中使用的元件及功能表（1）输入继电器输入继电器用X来表示，地址采用八进制方式，编号从X0开始，其范围和数量由PLC产品决定。输入继电器用于接收和存储外部输入信号，其触点只能通过外部开关信号来控制且使用次数不限。（2）输出继电器输出继电器用来表示，地址采用

29、八进制方式，编号范围为Y0Y267。输出继电器线圈只能通过程序控制，用于驱动外部负载。（3）辅助继电器普通用途辅助继电器的元件编号为M0M499,共500个，其用法与输出继电器相同，但不能直接驱动外部电路。 （4）特殊辅助继电器可编程控制器内的特殊辅助继电器元件编号为M8000M8255，共256个。按其使用方式不同可分为两类：第一类是触点使用型特殊辅助继电器，其线圈由PLC运行时自动驱动，用户在程序中只能使用其触点。第二类是线圈驱动型特殊辅助继电器，这类继电器由用户程序驱动线圈后，使可编程控制器作特殊的操作。M8002仅在PLC运行的第一个周期内产生一个脉冲（初始化脉冲），可用于初始化处理；

30、M8012产生100ms的时钟脉冲。（5）定时器定时器相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中用于延时控制。FX2N系列可编程控制器可提供多达256个定时器T，其中普通定时器246个），累计定时器10个，其地址编号为T0T255。4、系统程序控制状态转移图、梯形图4.1 步进指令的介绍4.2主程序状态转移图4.3 程序控制的梯形图5、调试及其运行结果方式一（手动模式）：按下总启动按钮SB1，总启动灯亮。将切换开关拨到SA0处，进入手动模式，手动灯亮。按住SB2，圆台顺时针工作，松开按钮，圆台停止工作；按住SB2，圆台顺时针工作，松开按钮，圆台停止工作；按住SB3，圆台逆时针工作，松开按钮，圆台停止工作；方式二（单周期模式）：按下总启动按钮SB1，总启动灯亮。将切换开关拨到SA1处，进入单周期模式，单周期灯亮。按下启动按钮SB4，圆台开始运行，先顺时针转到SQ4处，接着逆时针返回到SQ3处，然后顺时针转到SQ4处，再逆时针转到SQ2处，再顺时针转到SQ3处，最后逆时针返回到SQ1处，停止。方式三（自动循环模式）：按下总启动按钮SB1，总启动灯亮。将切换开关拨到SA1处，进入自动循环模式，自动循环灯亮。按下启动按钮SB4，圆台开始运行，先顺时针转到SQ4处，接着逆时针返回到SQ3处，然