教案 自动送料装车系统

PAGE14-《自动送料装车系统》教案学习领域电器及PLC控制技术目标群体18电气授课日期学习单元PLC控制系统设计课题自动送料装车系统教学方法任务教学法教学地点实训楼2306教学内容自动送料装车系统本教案课时数2课时能力目标专业能力熟悉定时器、计数器指令的功能和使用方法熟悉PLC控制系统设计方法能力初步掌握根据控制要求编制、调试程序的基本方法学会熟练使用PLC解决生产实际问题社会能力(德育、职业素养)了解工业生产过程中PLC控制方法安全文明生产解决问题能力与人交流能力教具与器材THPLC-2型实验箱GXDeveloperVersion教学重点PLC控制系统设计教学难点定时器指令的功能和使用方法计数器指令的功能和使用方法教学过程包括师生问候、学生考勤、旧知识回顾（作业分析讲解）、新课导入、新知识传授、巩固练习、归纳总结、布置作业等环节。5ˊ温故而知新加深对知识点的熟悉掌握组织教学1．师生问候、学生考勤2．实训准备3．强调安全文明生产旧知识回顾1．皮带运输机控制一个由四台电动机拖动四条皮带运输机的四节传送系统，要求按如下控制：启动时先起动最末一条皮带，经过2秒延时，再依次起动其它皮带机；停止时应先停止最前一条皮带机，再依次停止其它皮带机。图1四节传送带图2定时器应用1ˊ工程实例导入3ˊ工程实例展示6ˊ重点知识知识点总结分发学习任务书15ˊ演示教学，结合讲解解决问题能力培养学生参与师生互动程序分析，难点知识与人交流能力培养学生实践25ˊ任务一提示分析巡回指导，师生互动3ˊ任务评价20ˊ任务三简单分析难点提示程序设计指导3ˊ任务评价9ˊ2．定时器应用如果定时器线圈T0的驱动输入X0为ON，T0用当前值累计10ms的时钟脉冲，如果该值等于K20时，定时器的输出触点动作。驱动输入X0断开，定时器复位，输出触点复位。（时序分析）图课题导入皮带运输机应用场合：采（沙）石、装配生产线、送料装车系统等。今天我们就以自动送料装车系统来学习使用PLC解决生产实际问题。新知识讲授1．自动装车控制自动装车系统由三节传送带、料箱（斗）、车位检测等环节组成。控制要求：初始状态：红灯L1灭，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，出料阀K2和电动机M1、M2、M3均为OFF；当汽车到来时车位测量传感器S2接通，红灯L1=ON，绿灯L2=OFF，电动机M3=ON，M2在M3启动2秒后再启动，M1在M2启动2秒后再启动，K2在M1启动2秒后打开出料；当料满后（S2断开），料斗K2关闭，电动机M1延时2秒停止，M2在M1停止2秒后停止，M3在M2停止2秒后停止，同时绿灯L2点亮，红灯L1熄灭，表示汽车可以开走。图3图3定时器应用时序图1s2s图3定时器应用时序图图4自动装车系统示意图（1）根据生产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、必需的保护和连锁等）、操作方式（手动、自动、连续、单周期、单步等）。1s2s图3定时器应用时序图图4自动装车系统示意图（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I/O点数。（5）选择PLC。分配PLC的I/O点，设计I/O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。总之，一项PLC应用系统设计包括硬件设计和应用控制软件设计两部分。其中硬件设计主要是选型设计和外围电路的常规设计；应用软件设计则是依据控制要求和PLC指令系统进行设计。图5设计PLC控制系统的一般步骤实训内容设计用PLC控制自动装车系统（任务一）分析控制要求（工艺流程）初始状态（停止时）只亮红灯L1，S2手动控制系统启停，启动后亮绿灯L2灭红灯。传送带电动机M1、M2、M3逆序启动，顺序停止，间隔2秒。料斗出料阀K2后启先停，间隔2秒。确定系统方案控制要求简单，采用单机控制系统，手动控制系统启停，自动运行。确定I/O输入设备1个：车位检测传感器S2输入设备6个：接触器KM1、KM2、KM3控制传送带电动机M1、M2、M3，出料阀（电磁阀）K2，信号灯红灯L1绿灯L2。交流220V。选择PLC。分配I/O点，设计I/O连接图。选用FX2N-48MR，小型，24入，24出，继电器输出。I/O分配表。表1自动装车系统I/O分配表输入车位检测S2X1常开触点输出出料阀K2Y0电磁阀红灯L1Y1信号灯绿灯L2Y2信号灯电动机M1Y3接触器KM1电动机M2Y4接触器KM2电动机M2Y5接触器KM3I/O连接图。图6自动装车系统I/O连接图在实验面板自动配料/四节传送带的模拟实验区完成连接。输入SQ1（S2）主机模块COM接I/O的COM1、COM2主机模块24+、COM分接实验单元V+、COMX1输出D2（K2）L1L2M1M2M3Y0Y1Y2Y3Y4Y5PLC程序设计采用经验设计法。编制梯形图，分析梯形图，是否能实现控制要求。图7自动装车控制梯形图联机调试。使用编程线缆连接PC与PLC，下载程序，设置PLC为运行状态。操作：S2→OFF，L1=OFF，L2=ON，K2=OFF，M1=OFF，M2=OFF，M3=OFF；S2→ON，L1=ON，L2=OFF，M3=ON，延时2秒M2=ON，延时2秒M1=ON，延时2秒K2=ON；S2→OFF，K2=OFF，延时2秒M1=OFF，延时2秒M2=OFF，延时2秒M1=OFF，L2=ON，L1=OFF，完成一次循环。学生实训（一）学生分组完成任务二：设计PLC自动送料装车控制控制要求初始状态：红灯L1灭，绿灯L2点亮，表示允许汽车开进装料，出料阀K2、电动机M1、M2、M3均为OFF；当料不满（S1=OFF），出料阀K2关闭（K2=OFF），不出料，进料阀K1打开（K1=ON）进料；图8自动送料装车系统示意图当汽车到来时S2接通（S2=ON），L1=ON，L2=OFF，M3=ON，电动机M2在M3启动2秒后再启动（M2=ON），M1在M2启动2秒后再启动（M1=ON），K2在M1启动2秒后打开出料；图8自动送料装车系统示意图当料满后（S2=OFF），出料阀K2关闭，电动机M1延时2秒停止(M1=OFF)，M2在M1停止2秒后停止（M2=OFF），M3在M2停止2秒后停止，同时绿灯L2点亮，红灯L1灭，表示汽车可以开走。了解工艺过程，分析控制要求与任务一相比增加了料箱控制，料满才能出料，料不满进料。确定系统方案与任务一相同确定I/O输入设备2个：车位检测传感器S2，料位传感器S1输入设备7个：接触器KM1、KM2、KM3控制传送带电动机M1、M2、M3，进料阀（电磁阀）K1，出料阀（电磁阀）K2，信号灯红灯L1绿灯L2。交流220V。选择PLC。分配I/O点，设计I/O连接图。（1）选用FX2N-48MR，小型，24入，24出，继电器输出。（2）I/O分配表。表1自动装车系统I/O分配表输入料位传感器S1X0常开触点车位检测S2X1常开触点输出进料阀K1Y0电磁阀出料阀K2Y1电磁阀红灯L1Y2信号灯绿灯L2Y3信号灯电动机M1Y4接触器KM1电动机M2Y5接触器KM2电动机M2Y6接触器KM3I/O连接图图9自动装车系统I/O连接图在实验面板自动配料/四节传送带的模拟实验区完成连接。输入S1SQ1（S2）主机模块COM接I/O的COM1、COM2主机模块24+、COM分接实验单元V+、COMX0X1输出D4（K1）D2（K2）L1L2M1M2M3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6PLC程序设计采用经验设计法，结合比较任务一、任务二间的功能区别，完成PLC程序设计，检查是否能实现控制要求。图10自动送料装车控制梯形图联机调试使用编程线缆连接PC与PLC，下载程序，设置PLC为运行状态。操作：S1→OFF，S2→OFF，L1=OFF，L2=ON，K2=OFF，M2=OFF，M3=OFF，K1=ON；S1→ON，S2→ON，L1=ON，L2=OFF，M3=ON，延时2秒M2=ON，延时2秒M1=ON，延时2秒K2=ON；S2→OFF，K2=OFF，延时2秒M1=OFF，延时2秒M2=OFF，延时2秒M3=OFF，L2=ON，L1=OFF，完成一次循环。（二）任务三：设计带计数自动送料装车PLC控制系统自动送料装车系统由三级传送带、料箱、料位检测与送料、车位和吨位检测等环节组成，如图11所示，其控制要求如下：（1）初始状态红灯L1灭，绿灯L2亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料阀K2关闭，电动机M1、M2和M3皆为停止状态。（2）进料如料箱中料不满（料位传感器S1为OFF），进料电磁阀K1开启进料；当料满（S1为ON）时，中止进料。图11带计数自动送料装车系统示意图（3）装车当汽车开进到装车位置（车位传感器S2为ON）时，红灯L1亮，绿灯L2灭；同时启动M3，经2s后启动M2，再经2s后启动M1，再经2s后打开料箱（出料阀K2为ON）出料。图11带计数自动送料装车系统示意图当车装满（称重传感器S3为ON）时，料箱关闭（K2为OFF），经2s后M1停止，再经2s后M2停止，再经2s后M3停止，计数一次，同时红灯L1灭，绿灯L2亮，表明汽车可以开走。（4）停机装满5车，货车开走后（S2=0）整个系统中止运行（只亮红灯）。了解工艺过程，分析控制要求与任务二相比增加了装车计数功能，达到数量后系统中止运行，以称重传感器信号做为满车条件。确定系统方案与任务二相同。确定I/O增加1个输入设备：称重传感器S3。选择PLC。分配I/O点，设计I/O连接图。输入：称重传感器S3X2，实验面板SQ2接X0。I/O连接图略。PLC程序设计在任务二程序基础上修改PLC程序，以实现控制要求。计数器指令应用计数器在M3电动机停止后计数（边沿触发驱动），系统启动时复位清零（M8002启动脉冲应用）。图12计数器应用梯形图系统启停控制装车总数不到设定值可以启动（S2做启动信号），称重信号S3做停止装车信号，计数器触点做系统停止信号，并货车开走后（S2断）驱动红灯。联机调试下载并运行用户程序，观察程序运行结果，装车5次，观察是否现实控制要求。巡回指导1．实训操作规范、熟练程度等。2．

对个别学生在实习中有问题，给予单独指导。3．

对学生在实习中普遍存在的问题，采取集中指导，解决问题。结束讲评重申实训要安全文明。任务实训成绩评定各任务实训知识点总结。指出实训操作的普遍问题及解决措施。作业布置课后自行收集其它简单PLC控制系统资料，分析其控制过程及程序等。按7S标准整理实训设备，清理实训场地卫生。板书设计板书结合PPT演示PLC控制系统设计皮带运输机定时器应用任务一自动装车控制PLC控制系统设计一般步骤任务二自动送料装车控制设计实训任务三带计数自动送料装车控制计数器应用教育教学反思教学过程采用职业活动导向模式，以具有工业对象的典型控制类产品为载体，教师边讲解、边演示，学生边学习、边实践，真正使学生掌握PLC控制系统设计的基本步骤和方法。通过模拟设备模拟实操环境，接近理论与工业现场的距离，为学生就业后尽快适应工作岗位打下坚实的基础。教学效果良好。

PLC控制系统设计实训（学生任务书）PLC控制系统设计一般步骤1s2s图3定时器应用时序图（1）根据生产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、必需的保护和连锁等）、操作方式（手动、自动、连续、单周期、单步等）。1s2s图3定时器应用时序图（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I/O点数。（5）选择PLC。分配PLC的I/O点，设计I/O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。PLC控制系统设计流程学习目标1．熟悉PLC控制系统设计流程2．熟悉定时器指令功能及应用3．熟悉计数器指令功能及应用

任务一自动装车系统自动装车系统由三节传送带、料箱（斗）、车位检测等环节组成。控制要求初始状态：红灯L1灭，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，出料阀K2和电动机M1、M2、M3均为OFF；当汽车到来时车位测量传感器S2接通，红灯L1=ON，绿灯L2=OFF，电动机M3=ON，M2在M3启动2秒后再启动，M1在M2启动2秒后再启动，K2在M1启动2秒后打开出料；当料满后（S2断开），料斗K2关闭，电动机M1延时2秒停止，M2在M1停止2秒后停止，M3在M2停止2秒后停止，同时绿灯L2点亮，红灯L1熄灭，表示汽车可以开走。I/O分配表I/O连接图输入车位检测S2X1常开触点输出出料阀K2Y0电磁阀红灯L1Y1信号灯绿灯L2Y2信号灯电动机M1Y3接触器KM1电动机M2Y4接触器KM2电动机M2Y5接触器KM3自动装车控制梯形图联机调试使用编程线缆连接PC与PLC，下载程序，设置PLC为运行状态。操作：S2→OFF，L1=OFF，L2=ON，K2=OFF，M1=OFF，M2=OFF，M3=OFF；S2→ON，L1=ON，L2=OFF，M3=ON，延时2秒M2=ON，延时2秒M1=ON，延时2秒K2=ON；S2→OFF，K2=OFF，延时2秒M1=OFF，延时2秒M2=OFF，延时2秒M1=OFF，L2=ON，L1=OFF，完成一次循环。任务二自动送料装车系统设计PLC自动送料装车控制控制要求初始状态：红灯L1灭，绿灯L2点亮，表示允许汽车开进装料，出料阀K2、电动机M1、M2、M3均为OFF；当料不满（S1=OFF），出料阀K2关闭（K2=OFF），不出料，进料阀K1打开（K1=ON）进料；当汽车到来时S2接通（S2=ON），L1=ON，L2=OFF，M3=ON，电动机M2在M3启动2秒后再启动（M2=ON），M1在M2启动2秒后再启动（M1=ON），K2在M1启动2秒后打开出料；当料满后（S2=OFF），出料阀K2关闭，电动机M1延时2秒停止(M1=OFF)，M2在M1停止2秒后停止（M2=OFF），M3在M2停止2秒后停止，同时绿灯L2点亮，红灯L1灭，表示汽车可以开走。了解工艺过程，分析控制要求思考与任务一自动装车系统控制要求有何不同之处。确定系统方案与任务一是否相同？确定I/O输入设备2个：车位检测传感器S2，料位传感器S1输入设备7个：接触器KM1、KM2、KM3控制传送带电动机M1、M2、M3，进料阀（电磁阀）K1，出料阀（电磁阀）K2，信号灯红灯L1绿灯L2。交流220V。选择PLC。分配I/O点，设计I/O连接图。（1）选用FX2N-48MR，小型，24入，24出，继电器输出。（2）I/O分配表。输入料位传感器S1X0常开触点车位检测S2X1常开触点输出进料阀K1Y0电磁阀出料阀K2Y1电磁阀红灯L1Y2信号灯绿灯L2Y3信号灯电动机M1Y4接触器KM1电动机M2Y5接触器KM2电动机M2Y6接触器KM3I/O连接图图9自动装车系统I/O连接图在实验面板自动配料/四节传送带的模拟实验区完成连接。输入S1SQ1（S2）主机模块COM接I/O的COM1、COM2主机模块24+、COM分接实验单元V+、COMX0X1输出D4（K1）D2（K2）L1L2M1M2M3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6PLC程序设计采用经验设计法，结合比较任务一、任务二间的功能区别，完成PLC程序设计，检查是否能实现控制要求。联机调试使用编程线缆连接PC与PLC，下载并运行用户程序，观察程序运行结果，是否现实控制要求。操作：S1→OFF，S2→OFF，L1=OFF，L2=ON，K2=OFF，M2=OFF，M3=OFF，K1=ON；S1→ON，S2→ON，L1=ON，L2=OFF，M3=ON，延时2秒M2=ON，延时2秒M1=ON，延时2秒K2=ON；S2→OFF，K2=OFF，延时2秒M1=OFF，延时2秒M2=OFF，延时2秒M3=OFF，L2=ON，L1=OFF，完成一次循环。任务学习评价学生自评任务完成度5：学习目标完成度5：安全文明生产5：同学互评团队合作能力5：老师评价解决问题能力5：与人交流能力5：任务三：设计带计数自动送料装车PLC控制系统自动送料装车系统由三级传送带、料箱、料位检测与送料、车位和吨位检测等环节组成，如图11所示，其控制要求如下