高级电工专业技能训练劳动版.docx
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高级电工专业技能训练劳动版
目录
课题一可编程序控制器的程序设计、安装与调试4
§1—1FX2系列PLC的结构及工作原理4
一、实训目的4
二、实训内容及指导5
1.FX2系列PIE外部端子的功能及连接方法、I/O点的类别及技术指标5
(1)机器的硬件认识与使用5
(2)I/O点的编号及使用说明6
(3)I/O点的类别、技术规格及使用8
2.FX2系列PLC的型号8
3.PLC技术应用的初步认识9
(1)PLC控制系统的组成9
(2)实操训练题小车自动往返10
(3)实操要求11
§1—2FX2系列PLC的软元件(内部器件)及研究11
一、实训目的11
二、实训内容及指导12
1.软元件概述12
(1)输入继电器X和输出继电器Y12
(2)辅助继电器M。
12
(3)状态软元件S13
(4)定时器T14
(5)计数器C14
(6)数据寄存器D15
2.FX2软元件说明15
§1—3程序的写入、调试及监控16
一、基础知识16
1.FX-20P—E的结构及组成16
2.编程操作18
(1)写入程序18
(2)读出程序21
(3)插入程序22
3.监控操作23
(1)元件监视23
(2)导通检查24
(3)动作状态的监视24
(4)强制ON/OFF24
(5)修改T、C、D、Z、V的当前值25
(6)修改T、C设定值25
二、实训目的26
三、实训内容及指导26
1.编程操作26
(1)接线26
(2)编程准备26
(3)编程操作26
2.运行操作27
3.监控操作28
(1)元件监视28
(2)导通检查28
四、实训考核28
§1—4编程软件及其使用29
一、基础知识29
1.SWOPC—FXGP/WIN—C编程软件的主要功能29
2.系统配置29
3.SWOPC—FXGP/WIN—C编程软件的操作环境29
4.SWOPC—FXGP/WIN—C编程软件的使用29
(1)系统的启动与退出29
(2)文件的管理30
(3)梯形图编程31
(4)指令表编程32
(5)程序的检查32
(6)程序的传送32
(7)监控操作34
二、实训目的35
三、实训内容及指导35
1.编程操作35
(1)编程准备35
(2)编程操作36
2.运行操作36
3.监控操作37
四、实训考核37
§1-5基本逻辑指令的编程38
一、基础知识38
1.基本逻辑指令38
2.编程注意事项及编程技巧38
二.实训目的39
三、实训内容及指导40
1.多重输入电路40
2.保持电路40
3.优先电路40
4.比较电路40
5.微分脉冲电路41
(1)上升沿微分脉冲电路41
(2)下降沿微分脉冲电路41
6.分频电路41
7.定时器的研究及应用42
(1)延时接通电路程序的编写及运行42
(2)延时断开电路程序的编写及运行42
(3)脉冲发生器(振荡电路)程序的编写及运行43
(4)长延时电路程序的编写及运行43
8.计数器的研究及应用43
(1)计数程序的编写及运行43
(2)长延时电路的编写及运行44
四、实训考核44
§1—6状态转移图的研究及单流程编程训练45
一、实训目的45
二、实训内容及指导45
1.状态三要素45
2.状态转移图的特点及程序执行过程46
3.单流程状态转移图的编程46
(1)编程原则46
(2)编程要点及注意事项46
(3)编程实例47
三、实训考核47
1.状态三要素及状态转移图训练考核47
2.状态转移图特点的体会与研究训练48
3.单流程状态转移图的编程与调试训练48
训练题一:
电动机按顺序启停48
§1—7分支流程状态转移图的编程与调试训练50
一、实训目的50
二、实训内容及指导50
1.选择性分支状态转移图的编程训练50
(1)编程原则与编程方法50
(2)编程实例及运行观察50
(3)训练考核题52
2.并行分支状态转移图的编程训练53
(1)编程原则与编程方法53
(2)编程实例及运行观察53
(3)训练考核题54
§1—8Y—A降压启动控制设计55
一、实训目的55
二、实训内容及指导55
三、实训考核56
§1—9全自动洗衣机控制系统设计56
一、实训目的56
二、实训内容及指导57
三、实训考核58
§1—10交通信号灯控制58
一、实训目的58
二、实训内容及指导58
三、实训考核59
§1—11音乐喷泉控制系统60
一、实训目的60
二、实训内容及指导60
三、实训考核61
§1—12双面铣床控制系统61
一、实训目的61
二、实训内容及指导62
三、实训考核62
§1—13选用PLC改造继电接触器控制的三层货梯控制系统63
一、实训目的63
二、实训内容及指导63
三、实训考核65
§1—14自动焊锡机PLC控制系统设计65
一、实训目的65
二、实训内容及指导65
三、实训考核66
习题67
课题一可编程序控制器的程序设计、安装与调试
§1—1FX2系列PLC的结构及工作原理
一、实训目的
1.掌握FX2系列PLC外部端子的功能及连接方法;I/O点的编号、分类、主要技术指标及使用注意事项。
2.了解FX2系列PLC基本单元、扩展单元、特殊功能模块的型号、功能及技术指标。
3.掌握PLC控制系统的组成及技术实现。
二、实训内容及指导
1.FX2系列PIE外部端子的功能及连接方法、I/O点的类别及技术指标
(1)机器的硬件认识与使用
1)机器的外部特征PLC有单元式、模块式和叠装式(或平板式)三种结构形式,前两种为常用的结构形式。
FX2系列PLC为小型PLC,采用单元式结构形式,其外形如图1—1
所示。
图1—1FX2系列PLC外形图
FX2—32MRPLC面板如图1-2所示,由三部分组成,即外部端子(输入,输出接线端子)部分、指示部分和接口部分,各部分的组成及功能如下。
①外部接线端子外部接线端子包括PLC电源(L、N)端子、输人用直流电源(24+、COM)端子、输入端子(X)、输出端子(Y)、运行控制(RUN)端子和机器接地端子等。
它们位于机器两侧可拆卸的端子板上,每个端子均有其对应的编号,主要完成电源、输入信号和输出信号的连接。
图1--2FX2—32MRPLC面板图
②指示部分指示部分包括各输/k/输出点的状态指示、机器电源指示(POWER)、机
器运行状态指示(RUN)、用户程序存储器后备电池指示(BATY)和程序错误/CPU错误指
示(PROG—E/CPU—E)等,用于反映I/O点和机器的状态。
③接口部分FX2系列PLC有多个接口,主要包括编程器接口、存储器接口、扩展接口
和特殊功能模块接口等。
在机器面板的左下角,还设置了一个PLC运行模式转换开关SW1,
它有RUN和STOP两个位置,RUN使机器处于运行状态(RUN指示灯亮);STOP使机器处于
停止状态(RUN指示灯灭)。
当机器处于STOP状态时,可进行用户程序的录入、编辑和修
改。
接线端子板上设有一个RUN端子,它的功能与SWl相同,如果该端子有输入信号,可
使机器处于运行状态,否则,机器处于停止状态。
接口的作用是完成基本单元同编程器、外
部存储器、扩展单元和特殊功能模块的连接,在PLC技术应用中会经常用到。
各接口连接
的器件如下:
CN2:
外部存储器。
CN3:
编程器等。
CN4:
I/O扩展单元、I/O扩展模块、模拟量模块和温度控制模块等。
CN5:
通信适配器、FX2并联运行适配器和变量设置单元等。
2)机器的电源FX2系列PLC机器上有两组电源端子,分别完成PLC电源的输入和输入回路直流电源的输出。
L、N为PLC电源端子,Ⅸ2系列PLC要求用单相交流电源供电,规格为AC85~264V50/60Hz。
24+、COM是机器为输入回路提供的直流24V电源,为减少接线,其正极在机器内已与输入回路连接,当某输入点需输入信号时,只需将COM通过输入设备接至对应的输入点。
一旦COM与对应点接通,该点就为“ON”,此时对应输入点指示灯亮。
机器的输入电源还有一接地端子,用于PLC的接地保护。
(2)I/O点的编号及使用说明
L/O点是PLC的重要外部部件,是PLC与外围设备连接的通道,其数量、类别也是PLC
的主要技术指标之一。
一般,FX2系列PLC的输入点位于机器的一侧,输出点位于机器的另
一侧。
FX2系列PLC的I/O点数量、类别随机器型号的不同而不同,但I/O点的数量比例及编号规则完全相同。
一般,输入点与输出点的数量之比为l:
1,即输入点数等于输出点数。
FX2系列PLC的I/O点编号采用八进制,即00~07、10~17、20~27……输入点前面加“X”,
输出点前面加“Y”。
扩展单元和扩展模块的L/O点编号应紧接基本单元的I/O点之后依次编号。
I/O点的作用是将设备与PLC进行连接,使PLC与现场构成系统,以便通过输入设备
(元件)从现场获得信息(输入)或将经过处理后的控制命令通过输出设备(元件)送到现场(输出),从而实现自动控制的目的。
输入回路的连接如图1—3所示。
输入回路的实现是COM端通过将具体的输人元件,如
按钮、转换开关、行程开关、继电器的触点、传感器等,连接到对应的输入点上,将信息送
到PLC内部。
一旦某个输入元件的状态发生变化,对应输入点的状态也随之变化,这样PLC
可随时检测到这些信息。
图l-3输入回路的连接
输出回路是PLC的负载驱动回路,输出回路的连接如图1--4所示。
PLC通过输出点将负载和负载电源连接成一个回路。
这样负载的状态就由PLC的输出点进行控制,输出点动作,驱动负载。
负载电源的规格应根据负载的情况和输出点的技术规格进行选择。
图1--4输出回路的连接
在实现输出回路时,应注意的事项如下:
1)输出点的共COM问题一般情况下,每个输出点应有2个端子。
为了减少输出端子的个数,在PIE内部将几个输出点的一端连接到一起,形成公共端COM。
FX2系列PLC的输出点一般采用每4个点共COM连接,如图1—5所示。
在使用时要特别注意,否则可能导致负载不能正确驱动。
图1--5输出点的共COM连接
2)输出点的技术规格不同的输出类别,有不同的技术规格。
应根据负载的类别和大小、负载电源等级、响应时间等选择不同类别的输出形式。
要特别注意负载电源等级和最大负载的限制,以防止出现负载不能驱动或PLC输出点
损坏等情况。
3)多种负载和多种负载电源共存的处理同一台PIE控制的负载和负载电源的类别、电压等级可能不同。
在连接负载(实际上即分配I/O点)时,应尽量使所需负载电源不同的负载不使用共COM的输出点。
若要使用,应注意干扰和短路等问题。
(3)I/O点的类别、技术规格及使用
现场信号的类别有很多种,为适应控制的需要,PLC的I/O点具有不同的类别。
其输入分为直流输入和交流输入两种形式,前者完成直流信号的输入,后者完成交流信号的输人;
其输出分为继电器输出、可控硅输出和晶体管输出三种形式。
继电器输出和可控硅输出适用
于大电流输出的场合,晶体管输出和可控硅输出适用于快速、频繁动作的场合。
若具有相同
的驱动能力,继电器输出形式成本较低。
三种输出形式的技术规格见表1—1。
表1—1三种输出形式的技术规格
注:
1.当外接电源电压小于等于24V时,尽量保持5mA以上的电流。
2.响应时间0.2ms是在条件为24v、200mA时所需时间,实际所需时间为电路切断负载电流到电流为O的时间。
可用并接续流二极管的方法改善响应时间。
如果希望响应时间少于0.5ms,应保证电源为2,4v、60mA。
2.FX2系列PLC的型号
常用FX2系列PLC的基本单元、扩展单元、特殊功能模块的型号及功能见表1--2。
表1--2常用FX2系列PLC的基本单元、扩展单元、特殊功能模块的型号及功能
I/O点数
分类
型号
I
O
备注
FX2—16M
8
8
FX2—24M
12
12
后缀:
R-继电器输出型
基本单元
FX2—32M
16
16
T-晶体管输出型
(BU)
FX2—48M
24
24
S-晶闸管输出型
FX2—64M
32
32
有电源、CPU、I/O,能单独使用
FX2—80M
40
40
扩展单元
FX-32E
16
16
有电源、I/O,无CPU。
不能单独使用,只能与BU联合使用
(EU)
FX-48E
24
24
FX一8ER
4
4
FX—SEX
8
0
扩展模块
FX-8EY
O
8
无电源、CPU,仅提供I/O,不能单独使用。
电源从BU或EU获得
(EB)
FX-16EX
16
O
FX-16EY
0
16
FX2—24EI
FX2与F2系列SEB连接接口单元
FX-2DA
模拟量输出模块(2路)
FX-4AD
模拟量输入模块(4路)
特殊功能模块
FX-2DA—PT
温度控制模块(直接与Pr连接)
(SEB)
FX—1HG
高速计数单元
FX—1GM
定位控制单元
FX-8AV
变量设置单元
I,0点数
分类
型号
1
0
备注
FX2—40AP
FX2系列PLC并联适配器(光纤)
特殊功能模块
(SEB)
FX2—40AW
FX2系列PIE并联适配器(双绞线)
FX2—232AW
通信适配器
3.PLC技术应用的初步认识
(1)PLC控制系统的组成
PLC控制系统由硬件和软件两部分组成,如图1---6所示。
硬件部分通过输入点将输入元件与PLC连接,通过输出点将输出元件与PLC连接。
软件部分即控制程序,通过PLC指令将控制思想转变为PLC可接受的程序。
图1--6PLC控制系统的组成
(2)实操训练题小车自动往返
控制系统如图l一7所示。
其控制要求如下:
图1--7小车自动往返控制系统
1)按下启动按钮SB,小车电动机M正转,小车前进;碰到限位开关SQ1后,小车电动机M反转,小车后退。
2)小车后退碰到限位开关SQ2后,小车电动机M停转,小车停止。
暂停5s后,小车再转向前进;当碰到限位开关SQ3后开始后退。
3)小车后退,当再次碰到限位开关SQ2时,小车停止。
延时5s后重复上述动作。
根据以上要求所建立的控制系统如图1—8和图1---9所示。
图1—8控制系统组成a)主回路原理图b)系统接线图
图1--9控制的梯形图及指令表
(3)实操要求
1)先将指令程序写入PLC。
2)根据控制要求将系统连接起来。
3)观察系统的运行,体会系统的组成和控制要求。
(4)PLC技术应用的一般步骤
将图1一7所示实例改造为电动机正反转控制系统(KM1:
正转接触器;KM2:
反转接触器;SB1:
正转启动按钮;SB2:
反转启动按钮;SB3:
停止按钮;FR:
热保护继电器)。
PLC技术应用的一般步骤:
1)分析被控对象的工艺条件和控制要求。
2)根据被控对象对PLC控制系统的功能要求和所需I/O点数,选择合适的PLC。
3)分配I/O点,绘制控制系统的接线图。
4)根据被控对象的工艺条件和控制要求,设计梯形图或状态转移图。
如果控制系统是继电器一接触器控制电路,可将其改造为梯形图。
5)根据梯形图,写出指令程序。
6)用编程器将指令程序输入至PLC或直接用电脑编程传送至PLC。
7)调试系统。
首先按系统接线图连接好系统,然后根据控制要求对控制系统进行调试,直到符合要求。
§1—2FX2系列PLC的软元件(内部器件)及研究
一、实训目的
1.了解FX2系列PLC的软元件。
2.明确使用软元件应注意的问题。
3.掌握主要软元件的功能。
二、实训内容及指导
1.软元件概述
PLC内部有许多被称为继电器(输入继电器、辅助继电器、输出继电器)、定时器、计数器和数据寄存器等的软元件。
任何一个软元件均有无数个触点,这些触点在PLC内部可随意使用。
用这些软元件的线圈和触点可构成与继电器一接触器控制电路相似的控制电路(梯形图)。
(1)输入继电器X和输出继电器Y
各基本单元、扩展单元和扩展模块中均有输入继电器和输出继电器,这些继电器是I/O点在PLC内部的反映。
输入/输出继电器的功能如图1—10所示。
图1—10输入,输出继电器功能示意图
输入端子从外部接受信号,与输入端子连接的输入继电器(X)是电子继电器。
若外部输入开关闭合,输人继电器动作,对应输入点的指示发光二极管点亮。
输出端子向外部负载输出信号,输出继电器的输出触点接到PLC的输出端子上。
若输出继电器动作,其输出触点闭合,对应输出点的指示发光二极管点亮。
若将图1—10的程序写入PLC运行,当输入点X0、X1变化时,可观察到输入继电器X0和X1、输出继电器Y0状态的变化。
(2)辅助继电器M。
逻辑运算中经常需要一些中间继电器进行辅助运算。
这些继电器不能直接对外输入/输
出,一般用作状态暂存或移动运算等。
辅助继电器的触点(包括常开触点和常闭触点)在PLC内部可自由使用,而且使用次数不限,但不能直接驱动外部负载。
辅助继电器由PLC内各元件的触点驱动,因此在输出端子上就找不到它们,但可通过这些触点驱动输出继电器,再通过输出继电器驱动外部负载,如图1一11所示。
图1-11辅助继电器的使用
辅助继电器分为以下三种类型:
1)普通用途的辅助继电器MO~M499。
共500个点。
2)具有停电保持功能的辅助继电器MS00~M1023,共524个点。
这些辅助继电器在PLC停电时也能保持动作状态,故称停电保持继电器。
它们在某些需停电保持的场合很有用。
停电保持辅助继电器的应用实例如图1—12所示。
图1—12停电保持辅助继电器的应用实例
正常情况下,X3为ON,M600动作,Y1动作,工作台右移;X4为ON,M601动作,Y2动作,工作台左移。
若在右移过程中PLC停电,工作台移动停止,但M600一直保持为ON。
当电源恢复后,由于M600为ON,所以工作台继续右移。
这样可以将停电时的状态保持,当电源恢复后继续停电前的状态。
3)特殊功能辅助继电器M8000~M8255,共256个点。
这些辅助继电器与PLC的状态、
时钟、标志、运行方式、步进顺序控制、中断、出错检测、通信、扩展和高速计数等有密切关系,在PIE应用中有非常重要的作用。
(3)状态软元件S
这是步进顺序控制指令用的软元件。
在不采用步进顺序控制指令时,也可当作普通用途的辅助继电器使用。
普通用状态软元件:
S0~S499,共500个点。
停电保持用状态软元件:
S500~S899,共400个点。
信号报警用软元件:
S900~S999,共100个点。
(4)定时器T
定时器作为时间元件,相当于时间继电器。
它是字、位复合软元件,由设定值寄存器(字)、当前值寄存器(字)和定时器触点(位)组成。
定时器内部有计数器,通过计数器对PLC内部的时钟脉冲进行计数,在当前值寄存器的值等于设定值寄存器的值时,定时器触点动作。
因此,使用定时器时应掌握其设定值、当前值和定时器触点3个要素。
PLC内部的时钟脉冲有1ms、10ms和100ms3种,定时器有0.1s、0.01s和0.001s3种。
0.1s普通定时器:
T0~T199,共200个点,定时范围为0.1~3276.7s。
O.01s普通定时器:
T200~T245,共46个点,定时范围为0.1~327.67s。
0.001s积算型定时器(停电记忆):
T246~T249,4个点。
0.1s积算型定时器(停电记忆):
T250~T255,6个点。
非积算型定时器的应用如图1—13所示,通过编程器的MNT功能,可观察定时器的设
定值、当前值和触点3个要素。
若将图1—13中的T1用积算定时器T250代替,可实现停电记忆,即通电后恢复定时功能,如图1—14所示。
图1-13非积算型定时器的应用 图1—14积算型定时器的应用
定时过程中断掉PLC的电源,再恢复供电,观察定时器3个要素的变化。
通过编程器的MNT功能可观察到如下情况。
T1的当前值复位为0;T250的当前值仍为停电时的值,通电后T250的当前值在停电时的基础上进行累计。
另外,T1定时到,其触点动作的同时,当前值复位为O;而T250定时到,其触点动作的同时,当前值仍为设定值。
因此,使用积算型定时器时,一般要用RST复位指令将定时器复位,如图1—15所示。
图1-15积算型定时器的复位
(5)计数器C
PLC内部有对元件信号进行计数的计数器。
计数器同样是字、位复合软元件,由设定值寄存器(字)、当前值寄存器(字)和计数器触点(位)组成。
根据计数的特点,计数器分为以下几种类型。
普通用计数器:
C0~C99,计数范围为1~32767,共100个点。
停电保持用计数器:
C100~C199,计数范围为1~32767,共100个点,具有停电保持功能。
此外,FX2系列PLC还有计数范围为-2147483648~2147483647的可逆计数器和高速计数器。
关于计数器三个要素及不同类型计数器状态的认识,可用与上述认识定时器的相同方法进行实验观察。
在使用计数器时应注意:
一是计数器的复位;二是当计数频率较高时,应采用高速计数器。
(6)数据寄存器D
数据寄存器是用于存储16位数据的软元件,2个16位数据寄存器合并可组成32位数据寄存器。
通用数据寄存器:
D0~D199,共200个点。
停电保持用寄存器:
D200~D999,共800个点,具有停电保持功能。
文件寄存器:
D1000~D2999,共2000个点。
RAM文件寄存器:
D6000~D7999,共2000个点。
特殊用途数据寄存器:
D8000~D8255,共256个点,它们是可写入特定目的数据或已写入特定意义数据的数据寄存器。
2.FX2软元件说明
(1)软元件的触点在机器内可随意使用,且使用次数不限。
输入元件不能作为线圈用程序驱动,只能由外部输入信号驱动。
只能用输出元件驱动外部负载。
(2)由于PLC采用扫描工作方式,所以输入/输出每个周期刷新一次。
输出继电器内部触点的状态由输出映像寄存器决定,外部触点的状态是由输出锁存器决定。
输出映像寄存器的内容随每步程序的执行变化,是实时的,而输出锁存器是当一个扫描周期执行完毕后,才能将输出映像寄存器的内容传递给它。
因此,PLC外部输出触点的动作与内部触点的动作是不同步的
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