维修电工技师实操教案.docx

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维修电工技师实操教案

课题

变频器PLC触摸屏实训

授课时间

计划课时

讲授时间

实习操作时数

52

实习班级

学生人数

教学内容：

1.变频技术应用部分

2.小型可编程序控制器应用与编程

3.人机界面触摸屏画面制作

4.PLC、触摸屏、变频器三机综合运用

教学要求：

1.学会变频技术应用PU操作与外部操作

2.掌握小型可编程序控制器的编程方法

3.掌握人机界面触摸屏画面制作技术

4.PLC、触摸屏、变频器三机综合运用

教学重点：

PLC、触摸屏、变频器三机综合运用

教学难点：

1、PLC与变频器二机通信；

2.触摸屏与变频器二机通信；

、触摸屏、变频器三机通信

安全注意事项：

1．设备安全与防盗

2．人身安全

课日安排：

《变频技术应用部分》2月18日～25日

《人机界面触摸屏画面制》2月25日～26日

《触摸屏与PLC控制项目教学》3月3日～17日

《PLC、触摸屏、变频器三机综合运用》3月18日～3月25日

图1

分课题

变频技术应用部分

授课时间

2012年2月18日～25日

计划课时

12

入门指导时数

2

实习操作时数

10

授课内容：

1.PU运行操作

2.无极调速外部控制运行操作

3.多段速度外部控制运行操作

授课目的：

1.掌握变频器面板PU运行操作

2.掌握变频器外部控制运行操作

3.掌握变频器多段速度运行

重点：

变频器面板PU运行操作

难点：

变频器多段速度运行

前课前准备:

1、变频器

2、电动机

3、连接线

4、教案

安全措施：

1、检查电源是否正常

2、检查连接线是否完好

3、检查其他安全保障是否正常

教学过程：

三相异步电动机转速公式为：

n=（60f/p）*（1-s）

从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。

从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。

在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。

改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。

从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：

高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。

有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。

一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。

一、变极对数调速方法

这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：

1、具有较硬的机械特性，稳定性良好

2、无转差损耗，效率高；

3、接线简单、控制方便、价格低；

4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速

5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。

本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。

二、变频调速方法

变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。

变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。

其特点：

1、效率高，调速过程中没有附加损耗

2、应用范围广，可用于笼型异步电动机

3、调速范围大，特性硬，精度高

4、技术复杂，造价高，维护检修困难。

本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

变频器发展展望

交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。

前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决（基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略）的硬、软件开发问题（在目前状况下主要全数字控制技术）

接线说明

1）电源及电机接线的压着端子，请使用带有绝缘管的端子。

2）当接线时剪开布线挡板上的保护衬套（22K以下的）。

3）电源一定不能接到变频器输出端上（U,V,W）,否则将损坏

变频器。

4）接线后，零碎线头必须清除干净，零碎线头可能造成异常，失灵和故障，必须始终保持变频器清洁。

在控制台上打孔时，请注意不要使碎片粉末等进入变频器中。

5）为使电压下降在2%以内，请用适当型号的电线接线。

变频器和电机间的接线距离较长时，特别是低频率输出情

况下，会由于主电路电缆的电压下降而导致电机

的转矩下降。

源型逻辑

在这种逻辑中,信号接通时,电流是流入相应的输入端子。

端子PC是触点输入信号的公共端。

端子SE是集电极开路输出信号的公共端

变频器简单操作

多功能参数单元.

用户参数组功能

变频器设置软件

编程简单（通讯运行模式）

变频器能用“外部操作模式”,“PU操作模式”,“组合操作模式”和“通讯操作模式”

（1）外部操作模式（出厂设定）

连接到端子板的外部操作信号（频率设定电位器,

启动开关等）控制变频器的运行。

当电源接通时,

启动信号（STF,STR）接通,则开始运行。

PU操作模式

变频器的操作可用PU（FR-DU04/FR-PU04）

的键盘进行.这种模式不需外接操作信号,可立即开始运行

外部/PU组合操作模式

可按下例两种方法中任一种,用外部和PU组合模式操作

变频器:

1）启动信号用外部信号设定，频率设定信号用PU操作;

2）启动信号设定用PU（FR-DU04/FR-PU04）运行命令键，频率设定信号用外部频率设定电位器设定。

频率设定模式

参数设定方法

小结：

分课题

人机界面触摸屏画面制作

授课时间

2012年2月25日～26日

计划课时

18

入门指导时数

3

实习操作时数

15

授课内容：

1.字符串显示

2.PLC内部寄存器链接

3.两台电机启动、三相六拍步进电机控制、售货机控制实例。

授课目的：

1.掌握触摸屏画面制作

2.掌握触摸屏与PLC内部寄存器链接

3.字符串显示、交通灯控制实例

重点：

字符串及字幕制作

难点：

掌握字符串显示、交通灯控制实例

前课前准备:

1、触摸屏GTOF940

2、电脑

3、连接线

4、教案

安全措施：

1、检查电源是否正常

2、检查连接线是否完好

3、检查其他安全保障是否正常

教学过程：

触摸屏基础知识

一、概述

本实验设备采用的触摸屏为三菱公司的GOTF940型号，它可以同时显示八种不同的色彩，灯管寿命较高。

如今，人机界面已经成为高级设备控制终端的流行装置，它可以方便地将CPU的内部寄存器和继电器展示出来，并且加以编辑及控制。

它使工控设备的操作和控制更加容易，更能体现出现代高科技的便利。

人机界面触摸屏（以下简称触摸屏）可以将对外设的CPU内部的参数进行监控。

使编制的程序更加直观和方便。

二、触摸屏编程软件

本实验设备配置的是“FX-PCS-DU-WIN-C”编程软件和“GTDesigner”，利用它可以随心所欲地编制触摸屏的控制画面。

参考画面的实例是用“FX-PCS-DU-WIN-C”编制。

先从产品配送的光盘里找到“人机界面F940”的内容，然后安装“FX-PCS-DU-WIN-C”软件。

安装完毕后运行该软件

1．点击“新建”，就出现项目设定的对话窗口。

其中

终端：

选择人机界面触摸屏的型号。

本实验设置成F940GOT－SWD

PLC系统：

设置人机界面触摸屏监控的外设。

本实验设置成MELSEC－FX。

常用设备注解如下

MELSEC－FX：

三菱FX系列PLC

MELSEC－QnA，Q：

三菱QnA及Q系列PLC

MELSEC－A：

三菱A系列PLC

欧姆龙－C：

欧姆龙C系列PLC

松下—FP：

松下FP0、FP1系列PLC

SIEMENS－S7300：

西门子S7-300系列PLC

SIEMENS－S7200：

西门子S7-200系列PLC

FREQROL：

三菱变频器

DU系统语言：

触摸屏编程软件的系统语言，一般选择简体中文“Chinese（Simplified）”。

字符设定：

指触摸屏显示出来的字符字体，一般也选择简体中文“Chinese（Simplified）”

2．本套设备配备了参考程序，学员通过设备配套的光盘找到该实验。

找到文件，用编程软件FX-PCS-DU-WIN-C打开。

出现画面清单，该参考文件包含了显示字串实例，窗口连接实例，PLC内部数据实例，路口交通灯实例，闪烁灯光控制等。

其中，交通灯实验和闪烁灯光实验需要配合PLC程序

三、RS232编程口接线方式

本实验设备提供的触摸屏可以通过电脑RS232串口直接进行编程，其引脚接线图如下图所示，本设备提供了配套的连接线。

四、基本参数设置

在对触摸屏进行编程之前需先对触摸屏进行通讯参数设置。

如下图点击左上角区域，就会弹出基本参数设置画面，此画面存于触摸屏的ROM里，可以随时调用。

1．先对RS232的串口参数进行设置。

调出主菜单。

按下列图示顺序调出串行通讯口的设置画面。

此串口设置只针对触摸屏的RS232C串口。

用PC机对触摸屏进行编程的时候，通讯口采用默认设置。

即，速度：

300bps，数据位：

7位，停止位：

1位，校验：

偶，握手：

DSR/DTR，打印机：

不使用。

2．连接通讯线

触摸屏有两个通讯端口，一般我们用RS-232C进行编程和控制外设PLC，RS-422控制变频器PU口（详细情况参阅通讯实验部分）。

本章节只接受触摸屏的编程和监控PLC通讯线连接。

3．GOT－PLC的参数设置

当触摸屏监控PLC时，需要对触摸屏的参数进行设置。

设置过程如下图组所示。

“PLC类型”设置成FX系列，当触摸屏要监控其他设备时需要将这里更改，如控制变频器PU（祥见通讯部分）。

五、下载画面

1．

当画面编辑完毕以后利用编程线将其下载到触摸屏里。

这时在“FX-PCS-DU-WIN-C”的菜单栏里选择“传送－DU”，弹出如下窗口。

点击“发送”就可以将编制好的画面下载到触摸屏里，在发送选择项目中可以点击“全部”或者指定画面序号来进行单个画面的传送。

将画面下载到触摸屏

2．

选择单个窗口画面进行传送

3．传送过程中如果遇到“终端无响应”的提示就要检查连接线或触摸屏电源，如果提示“接收到非法字符”通过手动设置进行通讯，具体设置方法如下列图组。

出现“计算机－GOT”的界面即可。

六、设备内部接线示意图

实例一窗口链接

窗口的链接的目的是实现在触摸屏中不同画面之间的切换，一般使用触摸键作为其链接的切换键。

当点击“打开窗口1”时，它将切换至画面6，点击“CLOSE”将切换回画面2，

当点击“打开窗口2”时，它将切换到画面7，点击“CLOSE”将切换回画面2。

字串：

使用字串部件

，字串设置为“窗口链接”

时间：

使用时间部件

，按默认值即可，显示系统时间

触摸键1：

使用触摸键部件

，标签为“打开窗口1”，功能为切换画面

触摸键2：

使用触摸键部件

，标签为“打开窗口2”，功能为切换画面

触摸键3：

使用触摸键部件

，标签为“CLOSE”，功能为切换画面

实例二字符串显示

字符串显示实验通过控制位元件（Y）的通断显示不同字符串。

例如：

当Y0为OFF时，字符串显示“热烈欢迎各级领导参观指导！

”，ON时，显示“我们将谒诚为你服务！

”

字符串：

使用字符串部件

，功能直接显示。

实例三PLC内部寄存器链接

通过触摸屏的触摸键改变PLC内总部的数据寄存器（D0）的数值。

触摸键1和触摸键2分别为十100、-100的改变数据寄存器D0的值，数值、圆形图、棒图分别以数字和图形的方式表示数据寄存器D0的值

触摸键1：

使用触摸键部件

，功能为字元件数据+n。

触摸键2：

使用触摸键部件

，功能为字元件数据-n。

数值：

使用数值部件

，功能为显示字元件数值。

棒图：

使用棒图部件

，功能是以条形进度显示字元件数值。

圆形图：

使用圆形图部件

，功能是以圆形的度数显示字元件数值。

实例四交通灯控制实例

本实验需要配合PLC部分的参考程序交通灯实验，根据PLC部分的操作指导，将PLC梯型图下载到PLC内。

在实验光盘中PLC部分的参考程序，打开“FX2N”文件夹，找到“交通灯自控”实验，写入到PLC内。

标签指示器主要是通过位元件（Y）控制其颜色变化。

交通灯实验中，将要控制东西红灯（Y0）、东西黄灯（Y1）、东西绿灯（Y2）、南北红灯（Y3）、南北黄灯（Y4）、南北绿灯（Y5）六种灯的亮与灭。

点击“START”时，画面中的标签图形将根据PLC程序的输出点（Y0~Y5）的通断而变化，点击“STOP”时，变化将停止。

触摸键1：

使用触摸键部件

，功能为开关，由位元件控制其启动。

触摸键2：

使用触摸键部件

，功能为开关，由位元件控制其停止。

标签：

使用标签指示器部件

，功能为改变其标签的颜色。

实例：

五多组闪烁灯管实例

在这个原理同实验5，PLC的输出端口如果是驱动多组闪烁灯管，就能做出霓虹灯的效果。

本实验就是通过3个端口Y0、Y1和Y2来分别控制GOT三个字母的闪烁。

其中GOT没个字母的“灯泡”都是由“标签指示器”制作而成，通过拼接做成如图的效果。

学员可以自行编制一段PLC程序进行演示操作。

小结：

分课题

PLC与触摸屏项目教学

授课时间

2012年3月3日～17日

计划课时

60

入门指导时数

10

实习操作时数

50

授课内容：

1.PLC触摸屏控制两台电机Y-△启动

2.用PLC及触摸屏对三相六拍电机系统的控制

3.用PLC对自动售货机系统的控制

授课目的：

1.学会用PLC功能指令实现两台电机的安顺序Y-△启动

2.学会用DECO指令编程实现三相步进电机按照三相六拍方式运行;

3.学会用PLC指令编程实现自动售货机的计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统、退币系统和报警系统的程序设计。

重点：

用DECO指令编程实现三相步进电机按照三相六拍方式运行;

难点：

用PLC比较指令编程实现自动售货机的计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统、退币系统和报警系统的程序设计。

前课前准备:

1、PLC主机FX-48MR

2、电脑

3、连接线

4、教案

安全措施：

1、检查电源是否正常

2、检查连接线是否完好

3、检查其他安全保障是否正常

教学过程：

一、PLC触摸屏控制两台电机Y-△启动

用触摸屏、PLC功能指令实现两台电机的安顺序Y-△启动，要求如下：

1．按下触摸屏上的“启动”按钮，1#电机Y启动，1秒后，1#电机△启动；相隔T秒后，2#电机Y启动，1秒后，2#电机△启动；

2．按下触摸屏上的“停止”按钮，所有电机不管处于何种状态都停下；

3．定时范围是5~10秒

4．使用功能指令（MOV）编写程序。

5．在试卷上画出PLC的I/O分配图、PLC的梯形图和触摸屏的画面。

二、用PLC及触摸屏对三相六拍电机系统的控制

一、控制要求

根据三相六拍电机自动控制系统的流程可以知道三相六拍电机的主要系统包括：

正转,反转,手动控制和自动控制,加速和减速控制系统。

1．正反转系统：

三相六拍电机由Y0、Y1、Y2三相输出。

输出顺序为Y0—>Y0、Y1—>Y1—>Y1、Y2—>Y2—>Y2、Y0—>Y0。

当按下反转按钮后能逆向输出。

即Y2、Y0—>Y2—>Y1、Y2—>Y1—>Y0、Y1—>Y0—>Y2、Y0。

2．加减速控制系统：

利用加速减速控制按钮控制三相六拍电机的速度，能实现在触摸屏上无级调速控制。

3．手/自控制系统：

三相六拍电机能够实现手动及自动控制，手动方式可由手动按钮一步一步运行。

4.题目要求:

用DECO指令编程实现三相步进电机,要求如下

1.按照三相六拍方式运行;

2.能实现步进电机的正转、反转，可以手动输入任意的时间间隔，每步的时间间隔范围是20ms~2s。

3.触摸屏上能正转、反转、停止、任意输入每步的时间间隔。

4.触摸屏上能显示步进电机每一相的状态。

5.在试卷上画出PLC的IO分配图和触摸屏的画面。

二、主要系统配置

1．FX2N-48MRPLC一台

2．F940GOT触摸屏一台

三、PLC输入点与输出点的分配表

输入/输出点分配表：

名称

代号

输入编号

触摸屏的

触摸键操作

名称

代号

输出编号

启动

M200

瞬间

A相

Y0

停止

M100

瞬间

B相

Y1

正反转切换

M203

瞬间

C相

Y2

自动手动切换

M201

交替

手动控制

M102

瞬间

加速

M104

瞬间

减速

M105

瞬间

速度周期

D0

三、用PLC对自动售货机系统的控制

一、控制要求

根据售货机自动控制系统的流程可以知道自动售货机的主要系统包括：

计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统、退币系统和报警系统。

3．计币系统：

当有顾额色买饮料时，投入的钱币经过感应器，感应器记忆投币的个数关且传送到检测系统（即电子天平）和计币系统。

只有当电子天平测量的重量少于误差值时，允许计币系统进行叠加钱币，叠加的钱币数据存放在数据寄存器D2中。

如果不正确时，认为是假币。

既定出投币，既定出系统，等待新顾客。

4．比较系统：

投入完毕后，系统会把D2内钱币数据和可以购买饮料的价格进行区间比较，当投入的钱币小于2元时，指示灯Y0亮，显示投入的钱币不足。

此时可以再投币或选择退币。

当投稿的钱币在2~3元之间时，汔水选择指示灯长亮。

当大于3元时，汔水和咖啡的指示灯同时长亮。

此时可以选择饮料或选择退币。

5．选择系统：

比较电路完成后选择电路指示灯是长亮的，当按下汽水或咖啡选择时，相应的选择指示灯由长亮转为以1秒为周期闪烁。

当饮料供应完毕时，闪烁同时停止。

6．饮料供应系统：

当按下选择按钮时，相应的电磁阀（Y4或Y6）和电机（Y3或Y5）同时启动。

在饮料输出的同时，减去相应的购买钱币数。

当饮料输出达到8秒时，电磁阀首先关断，小电机继续工作秒后停机。

此小电机的作用是：

在输出饮料时，加快输出。

在电磁阀关断时，给电磁阀加压作用，加速电磁阀的关断。

（注：

由于该售货机是长期使用，电磁阀使用过多时，返回弹力减少，不能完全关断会出现漏饮料的现象。

此时电机Y3和Y5延长工作秒起到电磁阀加压的作用，使电磁阀可以完好的关断。

）

7．退币系统：

当顾客购完饮料后，多余的钱币只要按下退币按钮。

系统就会把数据寄存器D2内的钱币数首先除以10得到整数部分，是1元钱需要退回的数量，存放在D10里。

余数存放在D11里。

再用D11除以5得到的整数部分是5角钱需要退回的数量，存放在D12里。

余数存放在D13里。

最后D13里面的数值，就是1角钱需要退回的数量。

在选择退币的同时启动3个退币电机。

3个感应器开始计数，当感应器记录的个数等于数据寄存器退回的币数时，退币电机停止运转。

8．报警系统：

报警系统如果是非故障报警，只要通过网络通知送液车或者送币车即可。

但是如果是故障报警则需要通知维修人员到现声进行维修。

同时停止服务，避免造成顾客的损失。

三、主要系统配置

1．FX2N-48MRPLC一台

三、PLC输入点与输出点的分配表

输入点分配表：

名称

代号

输入编号

名称

代号

输入编号

1角钱币入口

X0

退币感应器

SB4

X10

5角钱币入口

X1

汽水液量不足

X11

1元钱币入口

X2

咖啡液量不足

X12

汽水选择按钮

SB2

X3

1元钱币不足

X13

咖啡选择按钮

SB3

X4

5元钱币不足

X14

1元退币感应器

X5

1角钱币不足

X15

5角退币感应器

X6

启动

SB0

X16

1角退币感应器

X7

急停

SB1

X17

输出分配表：

名称

代号

输入编号

名称

代号

输入编号

钱币不足

EL

Y0

没有汽水报警

EL

Y11

汽水选择灯

EL

Y1

没有咖啡报警

EL

Y12

咖啡选择灯

EL

Y2

1元传动电机

KM3

Y13

汽水电机

KM1

Y3

5角传动电机

KM4

Y14

汽水电磁阀

YV1

Y4

1角传动电机

KM5

Y15

咖啡电机

KM2

Y5

咖啡电磁阀

YV2

Y6

无币报警

EL

Y7

分课题

PLC触摸屏、变频器三机综合运用

授课时间

2012年3月18日～3月25日

计划课时

60

入门指导时数

10

实习操作时数

50

授课内容：

1.触摸屏与变频器通讯控制

2.PLC与变频器通讯控制

3.智能型恒压供水实训

4、网络型综合工业自动化实训

授课目的：

1.掌握触摸屏与变频器通讯控制

2.掌握PLC与变频器通讯控制

3.掌握智能型恒压供水实训

4、掌握网络型综合工业自动化实训

重点：

1.掌握触摸屏与变频器通讯控制

2.掌握PLC与变频器通讯控制

难点：

1.掌握智能型恒压供水实训

2、掌握网络型综合工业自动化实训

前课前准备:

1、PLC、触摸屏GTOF940、变频器

2、电脑

3、连接线

4、教案

安全措施：

1、检查电源是否正常

2、检查连接线是否完好

3、检查其他安全保障是否正常

教学过程：

一、触摸屏与变频器的通讯

触摸屏与变频器的通讯要注意几个方面的内容:

1.变频器的的站号要与与触摸屏的编写站号一一对应.

2.项目设定时PLC系统要改为FREQROL如下图所示,不然在编写数值时不能改写.

变频器参数设定（设定前请先清除所有参数）

参数号

名称

设定值

备注

117

通讯站号

3

3变频器站号

118

通信速率

192

119

停止位长/字节长

10

7位/停止位长1位

120

奇偶校验有/无

1

奇校验

121

通信再试次数

9999

122

通信时间间隔

9999

123

等侍时间设定

0

124

CR，LF有/无选择

1

计算机通讯模式

79

操作模式选择

1

PU操作模式

52

显示数据选择

14

输出功率

342

EEPROM保存选择

0

写入RAM

另外：

设定变频器参数时要注意其站号的设定，站号设置错误，将无法通信。

电动机将不动作。

4．触摸屏元件数值设