PLC电子教案模块三项目4Word格式文档下载.docx
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2.具备企业需要的基本职业道德和素质;
3.具备主动学习的能力、心态和行动
重点
S7-200PLC的计数器指令及比较指令格式及应用
交通灯控制过程
难点
交通灯时序图的绘制
授课
方法
综合法(演示、讲练穿插、巡回指导)
课型
新授课
教具
实验
PLC实验箱、电脑、投影等
教学内容及过程
【组织教学】
【导入新课】
一、项目要求
请用PLC实现交通信号灯控制要求。
控制要求如下:
合上空气开关QF后,PLC控制系统进入准备工作状态。
1.自动运行控制,将手动/自动旋转开关旋转到自动位置。
按下起动按钮SB0,交通信号灯运行工作;
按下停止按钮SB1,信号灯运行停止。
信号灯一个工作周期时序如下:
路口某方向绿灯显示(另一方向亮红灯)20s后,黄灯以占空比为50%的2s周期(1s脉冲宽度)闪烁3次(此时另一方向仍亮红灯),然后变为红灯(此时另一方向绿灯亮20s,黄灯闪烁),如此循环工作。
2.手动运行控制,将手动/自动旋转开关旋转到手动位置。
信号灯工作过程如下:
按下按钮SB2,南北红灯、东西绿灯亮,表示东西方向强行通行;
按下SB1,南北红灯、东西绿灯同时灭。
按下按钮SB3,南北绿灯、东西红灯亮,表示南北方向强行通行;
按下SB1,南北绿灯、东西红灯同时灭。
图3-4-1交通信号灯控制示意图(动画见课件)
二、项目分析
手动/自动开关旋转到自动位置时,手动运行按钮不起作用;
同样,手动/自动开关旋转到手动位置时,自动控制的启动按钮不起作用。
交通信号灯的自动循环控制,是按照时间顺序周期工作,时序分析是编制程序的基本依据。
图3-4-2交通信号灯控制时序图
三、项目实施
步骤一确定I/O点总数及地址分配
表3-4-1交通信号灯控制I/O地址分配表
输入信号
输出信号
1
I0.0
起动按钮SB0
Q0.0
东西红灯HL0
2
I0.1
停止按钮SB1
Q0.1
东西黄灯HL1
3
I0.2
转换开关自动位置SA_1
Q0.2
东西绿灯HL2
4
I0.3
转换开关手动位置SA_2
Q0.3
南北红灯HL3
5
I0.4
东西绿灯南北红灯控制按钮SB2
Q0.4
南北黄灯HL
6
I0.5
东西红灯南北绿灯控制按钮SB3
Q0.5
南北绿灯HL5
步骤二PLC选型
根据控制系统的要求,考虑到系统的扩展(如增加左转弯)和功能,选用一台晶体管输出结构的CPU224(输入14、输出10)小型PLC作为交通灯的控制核心。
步骤三控制电路设计
参照PLC的I/O分配表,结合系统的电气要求,设计信号灯采用直流24V电源供电,并且负载电流很小,可由PLC输出接点直接驱动,交通灯PLC控制电气接线如图3-4-3所示。
图3-4-3交通信号灯控制接线图
步骤四程序设计
相关知识
1.计数器指令
S7-200系列PLC提供三种计数器:
加计数器、减计数器和加减计数器。
表3-4-2计数器指令
计数器类型
梯形图
语句表
功能
加计数器(CTU)
CTUC×
×
PV
加计数器(CTU)的复位端R断开且脉冲输入端CU检测到输入信号正跳变时当前值加1,直到达到PV端设定值时,计数器位变为ON。
减计数器(CTD)
CTDC×
减计数器(CTD)的装载输入端LD断开且脉冲输入端CD检测到输入信号正跳变时当前值从PV端的设定值开始减1,变为0时,计数器位变为ON。
加减计数器(CTUD)
CTUDC×
加减计数器(CTUD)的复位端R断开且加输入端CU检测到输入信号正跳变时当前值加1,当减输入端CD检测到输入信号正跳变时当前值减1,当前值大于等于PV端设定值时,计数器位变为ON。
说明:
(1)三种计数器号的范围都是0~255,设定值PV端的取值范围都是1~32767;
(2)不能重复使用同一个计数器的线圈编号,即每个计数器的线圈编号只能使用1次。
(3)可以使用复位指令对加计数器进行复位;
(4)减计数器的装载输入端LD为ON时,计数器位被复位,设定值被装入当前值;
对于加计数器与加减计数器,当复位输入(R)为ON或执行复位指令时,计数器被复位;
(5)对于加减计数器,其当前值达到最大值32767时,下一个CU的正跳变将使当前值变为最小值-32768,反之亦然。
分析以下程序及其时序图,有助于帮你更好的理解计数器指令的应用。
①加计数器程序与时序图如图3-4-4所示。
图3-4-4加计数器程序与时序图
②减计数器程序与时序图如图3-4-5所示。
图3-4-5减计数器程序与时序图
③加减计数器程序与时序图如图3-4-6所示。
图3-4-6加减计数器程序与时序图
【例1】扩展定时器的定时范围。
S7-200的定时器的最长定时时间为3276.7s,如果需要更长的定时时间,可通过几个定时器串联,达到扩充设定值的目的,如图3-4-7所示;
也可通过定时器和计数器的配合来实现,如图3-4-8所示。
图3-4-7用定时器串联实现定时范围扩展
图3-4-8用定时器计数器配合实现定时范围扩展
【例2】药片自动数粒装瓶控制。
采用光敏开关检测药片,每检测到100片后自动发出换瓶指令。
设光敏开关输入信号连接I0.0,换瓶信号由Q0.1发出,则对应的PLC程序如所示。
图3-4-9药片自动数粒装瓶控制梯形图和语句表
动动脑吧:
同学们自己分析一下以上两个例子程序的执行过程吧!
2.比较指令
图3-4-10字节比较的指令格式
(1)“B”改为I、D、R,就分别表示字节、字整数、双字整数、实数。
(2)字整数比较指令,梯形图是I,语句表是W。
(3)指令中上下数据的寻址范围要与指令码一致。
(4)字节指令是无符号的,字整数、双字整数及实数比较都是有符号的。
【例3】用比较指令实现炉温控制
实际炉温由温度传感器检测后,由A/D送到PLC中的输入寄存器AIW0中。
VW0中为炉温下限所对应的数据,VW1中为炉温上限所对应的数据。
当实际炉温低于下限时,红灯亮(Q0.0),同时电加热器开始加热(Q0.1);
当实际炉温在上限和下限值之间时,绿灯亮(Q0.2),表示可以饮用;
当实际炉温高于上限时,发出警铃(Q0.3)。
对应的梯形图如图3-4-11所示。
图3-4-11比较指令编程举例
参考程序
根据项目分析中的时序图可以看出,交通信号灯的每一个工作周期是50秒。
通过各个信号灯在一个周期中所处的时间段进行编程,也是一种比较不错的方法,各灯所处时间段总结如下:
(1)东西红灯的输出时间段是25~50秒之间;
(2)东西黄灯的输出时间是在第20秒、22秒、24秒3次闪烁;
(3)东西绿灯的输出时间段是0~20秒之间;
(4)南北红灯的输出时间段0~25秒之间;
(5)南北黄灯的输出时间是在第45秒、47秒、49秒3次闪烁;
(6)南北绿灯的输出时间段是25~45秒之间;
通过对工作时间段的比较进行编程,程序如图3-4-12所示。
3-4-12交通灯控制参考程序
步骤六调试运行
(1)根据原理图连接PLC线路,检查无误后,将程序下载到PLC中,运行程序,观察控制过程。
(2)按下起动按钮SB0,输入继电器I0.0闭合,将旋钮打到自动档上输入继电器I0.2闭合,
观察定时器计数器C0及输出继电器Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4和Q0.5的变化。
(3)按下停止按钮,在观察计数器及输出继电器的变化;
将旋钮打到手动档上,观察输出继电器变化;
分别按下按钮SB2,SB3,观察输出继电器Q0.0到Q0.5的变化情况。
四、知识测评
(1)计数器具有、和三种类型。
(2)比较指令比较条件满足时,该触点。
(3)特殊标志位()可产生占空比为50﹪,周期为1s的脉冲串,称为秒脉冲。
A.SM0.0B.SM0.4C.SM0.1D.SM0.5
(4)PLC运行时总是ON的特殊存储器位是。
首次扫描时为1,用于程序的初始化的特殊存储器位是。
(5)中间继电器用字母()来表示的。
A.字母QB.字母IC.字母MD.字母V
五、项目评估
项目名称:
交通信号灯控制系统设计与调试组别:
项目
配分
考核要求
扣分标准
扣分记录
得分
电路设计
40分
根据给定的控制电路图,列出PLC输入/输出元件地址分配表,设计梯形图及PLC输入/输出接线图,根据梯形图,列出指令表
(1)输入/输出地址遗漏或写错,每处扣2分
(2)梯形图表达不正确或画法不规范,每处扣3分(3)接线图表达不正确或画法不规范,每处扣3分
(4)指令有错误,每条扣2分
安装与接线
30分
按照PLC输入/输出接线图在模拟配线板上正确安装元件,元件在配线板上布置要合理,安装要准确紧固。
配线美观,下入线槽中且有端子标号,引出端要有别径压端子
(1)元件布置不整齐、不均匀、不合理,每处扣1分
(2)元件安装不牢固、安装元件时漏装螺钉,每处扣1分
(3)损坏元件,扣5分
(4)电动机运行正常,如不按电路图接线,扣1分(5)布线不入线槽、不美观,主电路、控制电路每根扣0.5分(6)接点松动、露铜过长、反圈、压绝缘层,标记线号不清楚、遗漏或误标,引出端子无别径压端子,每处扣0.5分(7)损伤导线绝缘或线芯,每根扣0.5分(8)不按PLC控制I/O接线图接线,每处扣2分
程序输入与调试
20分
熟练操作键盘,能正确地将所编写的程序下载到PLC;
按照被控设备的动作要求进行模拟调试,达到设计要求
(1)不熟练录入指令,扣2分
(2)不会用删除、插入、修改等命令,每项扣2分(3)1次试车不成功扣4分,2次试车不成功扣8分,3次试车不成功扣10分
安全、文明工作
10分
(1)安全用电,无人为损坏仪器、元件和设备
(2)保持环境整洁,秩序井然,操作习惯良好(3)小组成员协作和谐,态度正确(4)不迟到、早退、旷课
(1)发生安全事故,扣10分
(2)人为损坏设备、元器件,扣10分(3)现场不整洁、工作不文明,团队不协作,扣5分(4)不遵守考勤制度,每次扣2~5分
总分
演示讲解
PPT
图片展示
巡回指导
练习巩固
讨论交流
讲练穿插
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