机电一体化培训材料.docx

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机电一体化培训材料

机电一体化

实

训

指

导

指导教师：

郑同生、谭涛

2013年4月

模块一、三菱PLC基本指令编程………………………………

Ⅰ、基本指令训练………………………………………………

Ⅱ、PLC控制电机顺序启动……………………………………

Ⅲ、PLC控制三相异步电动机Y-△启动电路……………

Ⅳ、扩展项目（常见编程实例）……………………………………

模块二、电气安装应注意的问题………………………………

模块三、CA6140车床电气控制线路故障检修训练……………….

Ⅰ、基本指令训练

⑴自锁电路训练

自锁电路梯形图

1、编程：

用编程器或编程软件输入程序，并检验。

2、将X0钮子开关合上，Y0指示应亮。

3、将X0开关断开，Y0指示灯仍保持亮。

4、将X1开关接通，Y0指示灯灭。

自锁电路时序图

⑵S/R置位复位指令训练

S/R置位复位指令应用梯形图

1、编程：

用编程器或编程软件输入程序、并检验。

2、合上X1号开关，观察Y0指示灯。

3、断开X1号开关，观察Y0指示灯。

4、合上X2号开关，观察Y0指示灯。

5、断开X2号开关，观察Y0指示灯。

S/R置位复位指令应用时序图

⑶PLS脉冲指令训练

PLS脉冲指令应用梯形图

1、编程：

用编程器或编程软件输入程序，并检验。

2、运行程序。

3、合上X0开关，观察Y0指示灯。

4、断开X0开关，观察Y0指示灯。

5、合上X1开关，观察Y0指示灯。

6、断开X1开关，观察Y0指示灯。

M000

图2-6PLS脉冲指令应用时序图

（4）定时器指令与应用训练一

定时器指令应用梯形图

1、编程：

用编程序或编程软件输入程序，并检验。

2、闭合X0开关，观察Y0、Y1输出的变化。

定时器指令应用时序图

（5）、定时器指令与应用训练二（振荡器）

振荡器梯形图

1、输入程序并检验，然后运行程序。

2、观察Y0的变化。

3、闭合X0开关，观察Y0的变化，并监控T0、T1的工作情况。

振荡器时序图

⑹计数器指令与应用

计数器指令应用梯形图

1、编程输入程序并检验，然后运行程序。

2、当X0开关断/通一次，计数器现行值加1。

3、当X0开关断/通5次时，计数器的值为5，Y0接通。

4、当X1开关接通/断开时，C0复位，Y0灯灭。

计数器指令应用时序图

Ⅱ、PLC控制电机顺序启动

一、训练目标

1.学会使用基本控制指令编制程序；

2.熟悉定时器在程序中的应用；

3.掌握编制PLC控制程序的一般步骤和方法；

4.了解PLC在顺序控制上的应用。

二、训练器材

1.可编程序控制器FX2N-48MR1台；

2.按钮开关3个和220伏交流接触器2个、热继电器2个；

3.训练用的连接导线若干；

4.编程下载线一条。

三、训练内容及步骤

（一）控制任务和要求

1.动作顺序

2台电动机的启动顺序是：

电动机M2启动后，电动机M1才能启动；电动机M2不启动，电动机M1不能启动。

停止顺序是：

电动机M1停止10s后，电动机M2自动停止。

2.动作要求

2台电动机均为单向转动，启动方式均为全压启动。

（二）训练步骤

1.选择控制元件和接线端子分配

根据电机顺序控制要求，选择控制元件及分配接线端子。

下表2-1选择的元件及接线端子分配，仅供参考

表2-1控制元件及接线端子分配

输入

输出

控制元件

控制功能

端子分配

控制元件

控制功能

端子分配

按钮SB1

M2的启动

接触器KM1

控制电动机M1

按钮SB2

M1的启动

接触器KM2

控制电动机M2

按钮SB3

正常停止按钮

RF1

对M1进行热保护

FR2

对M2进行热保护

2.外部接线

根据选择的元件及其接线端子分配，画出PLC外部接线示意图，然后根据接线示意图连接PLC外部电路。

如图2-1所示的外部接线示意图仅供参

图2-1PLC的外部接线图

3.梯形图程序

根据控制任务和控制要求，结合选择的控制元件和接线端子的分配，编制梯形图程序。

参考梯形图程序如图2-2所示。

编制该梯形图程序的基本思路是：

首先用按钮SB1驱动输入继电器X000，其动合触点X000闭合驱动输出继电器Y001，使电动机M2启动。

同时程序中的Y001常开触点自锁Y001，再用按钮SB2驱动输入继电器X001，其动合触点X001闭合驱动输出继电器Y000，使电动机M1启动，同时程序中的Y000常开触点闭合自锁Y000，正常启动任务完成。

热继电器FR1与FR2是对电机M1与M2进行过载保护，当相应电机运行过载时FR1或者FR2常闭触点断开对电机保护。

停止时用按钮SB3驱动输入继电器X002，其动合触点X002闭合使M0置“1”，M0的常开触点闭合T0开始计时，同时动断触点X002断开，输出继电器Y000立即失电停止工作，当时间继电器T0时间到达10S时动断触点断开Y001失电，停止工作。

同时T0的动合触点闭合使M0复位“0”，时间继电器T0也复位。

整个工作过程结束。

参考梯形图程序图2-2所示

Ⅲ、PLC控制三相异步电动机Y-△启动电路

一、训练目标

1.学会使用基本顺序控制指令编制电动机自动控制程序；

2.熟悉定时器在程序中的应用；

3.掌握编制PLC自动控制程序的一般步骤和方法；

4.进一步熟练掌握程序的输入与调试操作。

二、训练器材

1）可编程序控制1台；

2）RS232/RS422通信电缆1根；

3）220伏交流接触器3只；

4）训练用的连接导线若干。

三、训练内容及步骤

（一）训练内容

1.动作要求

减压起动又称降压起动，电动机起动时，使加到其定子绕组上电源电压适当降低，电动机减压起动，起动后再使加到电动机定子绕组上电源电压恢复到额定值，使电动机作全压运转。

星形---三角形（Ｙ－△）减压起动是三相异步鼠笼型电动机常用的降压起动方法之一。

起动时先将绕组作Ｙ形连接，降低起动电压，待转速升高到一定值后，再将绕组改为△形连接，使电动机作全压运转。

2.动作顺序

按下启动按钮，电动机M降压起动，启动5s后，通过定时器自动切换作全压运转。

需要停止时按下停止按钮电动机M停止运转。

（二）训练步骤

1.选择控制元件和接线端子分配

根据电机自动切换控制要求，选择控制元件及分配接线端子。

表3-1选择的元件及接线端子分配，仅供参考。

表3-1控制元件及接线端子分配表

输入

输出

控制元件

控制功能

端子分配

控制元件

控制功能

端子分配

按钮SB1

启动按钮

接触器KM1

控制主接触器

按钮SB2

停止按钮

接触器KM2

Y形减起动

接触器KM3

△形全压运转

2.外部接线

根据选择的元件及其接线端子分配，画出PLC外部接线示意图，然后根据接线示意图连接PLC外部电路。

如图3-2所示的外部接线示意图仅供参考。

图3-2外部接线示意图

3.梯形图程序

根据电机减压起动与全压运转自动切换的动作顺序和要求，结合选择的控制元件和接线端子的分配，编制梯形图程序如下；

编制该梯形图程序的基本思路是：

首先用按钮SB1驱动输入继电器X0，其动合触点X0闭合，驱动输出继电器Y0与Y1同时T0开始计时。

输出继电器Y0被驱动后，其动合触点闭合自锁，星星启动完成，当T0时间到达5S时动断触点断开输出继电器Y1，Y1失电同时T0动合触点闭合使输出继电器Y2工作，电动机绕组作△形连接并全压运转。

当按下停止按钮SB2，驱动输入继电器X1，其动断触点X1断开，使输出继电器Y0、Y1和T0同时失电,电动机M停止转动。

4.指令表程序

检查梯形图程序，然后将其转化为指令表程序。

根据梯形图转化的指令表如下表所示。

步序号

助记符

元件编号

步序号

助记符

元件编号

ANI

OUT

END

MPS

ANI

OUT

MPP

OUT

T0K50

Ⅳ、扩展项目（常见编程实例）

项目一：

按钮控制灯的亮灭

一、项目描述

用不同方式来控制灯的亮灭。

【项目分析】

任务一、按下按钮SB0灯1点亮，松开按钮SB0灯1灭。

按下按钮SB1灯2灭，松开按钮SB1灯2亮。

任务二、按下启动按钮SB2，灯3点亮，并一直保持；按下停止按钮SB3，灯3灭。

按下测试按钮SB4，灯3点亮，松开按钮SB4灯灭。

项目二、楼梯灯的控制

【项目描述】楼梯照明系统中，要求人在楼梯底和楼梯顶两处都可以控制楼梯灯的亮灭。

【项目分析】楼梯照明系统中，在楼梯底部和顶部各设一个开关，人们可以用开关控制灯的亮灭。

项目三、电动门的开关控制

【项目描述】有车辆进时，开门；车辆走后，关门。

【项目分析】按下开门按钮，电动机正转，拖动电动门开门，碰到限位开关SQ1，停止；按下关门按钮，电动机反转，拖动电动门关门；碰到限位开关SQ2，停止；按下停止按钮，电动机随时都可以停止。

项目四、三人抢答器

【项目描述】由小学生、中学生、教授三组选手组成智力抢答器。

【项目要求】

任务1、有小学生、中学生、教授3组选手参加智力竞赛。

各组桌上都有一个抢答按钮SB0、SB2、SB3。

要获得回答主持人问题的机会，必须抢先按下桌上的抢答按钮。

任何一组抢答成功后，其它组再按按钮无效。

任务2、（在任务1的基础上）为达到公平的目的，给小学生组和教授组桌上各增加一个抢答按钮SB1和SB4，为给小学生组一些优待，其桌上的SB0和SB1任何一人按下抢答按钮，L0灯都亮；而为了限制教授组，必须两名教授都按下其桌上的SB3和SB4抢答按钮，L2灯才亮；中学生组按下SB2按钮，L1灯亮。

任务3、（在以上任务的基础上）抢答有效后，相应组的指示灯亮，主持人按下SB5复位按钮时，抢答指示灯才熄灭。

任务4、（在以上任务的基础上）参加竞赛者要在主持人按下“开始抢答按钮”SB5后，才能按下桌子上的抢答按钮，若竞赛者在主持人还未按下抢答按钮SB5之前抢先按下抢答按钮，属于违例，并且最先违例者指示灯亮，同时，警告指示灯L3点亮。

任务5、（在以上任务的基础上）抢答开始，主持人按下按键10S后无人回答，此后抢答无效，超时灯L4以1S的周期开始闪烁。

任务6、（在以上任务的基础上）抢答开始后，任一组抢先按下按键，七段数码显示器分别以数码1、2、3的形式显示该组的编号。

项目五、跑马灯设计

【项目描述】有6个霓虹灯，能依次点亮

【项目分析】

任务1、按下启动按钮，霓虹灯能按照由小到大的编号（L0~L5）依次亮200ms后熄灭。

任务2、完成任务1后，霓虹灯又能按照由大到小的编号（L0~L5）依次亮200ms后熄灭。

任务3、将以上两任务形成循环，按下复位按钮，所有霓虹灯熄灭。

项目六、冲床

【项目要求】

任务一、某冲床工作过程如下：

初始状态下，某压力机的冲压头停在上面，限位开关闭合，按下启动按钮，控制下行的电磁阀线圈通电，冲压头下行。

压到工件后，压力升高，压力继电器KP动作，保压5秒后，控制下行的电磁阀线圈断电，上行电磁阀线圈通电，冲头开始反向移动，碰到上限位开关，系统回到初始位置，冲压头回到初始位置。

任务二、若10秒后，冲头没有回到初始位置，则蜂鸣器报警，报警指示灯以亮1秒灭2秒的周期闪烁。

项目七、全自动洗衣机

【项目要求】

（1）洗衣机接通电源后，按下启动按钮，首先打开进水阀进水，直到水位到达高水位检测标志后，高水位检测开关闭合，关闭进水阀停止进水动作；

（2）驱动电机正向30秒，开始正向洗涤；

（3）30秒时间到，断开正向洗涤的控制信号，暂停3秒；

（4）驱动电动机反转30秒，进行反向洗涤；

（5）断开反向洗涤的控制信号，暂停3秒；

（6）将以上正、反向洗涤动作循环执行3次（小循环过程）；

（7）正、反向洗涤3次结束后，打开排水阀进行排水，当水位下降到低水位时开关断开。

（8）驱动电动机执行脱水动作，时间为10s

（9再循环2—8步的动作，一共三次（大循环过程）

（10）3次大循环过程结束后，进行洗完报警，即驱动蜂鸣器报警5s。

项目八、交通信号灯

【项目描述】控制信号灯的亮灭

【项目分析】

任务1、设置一个启动按钮SB0，当它接通时，信号灯控制系统开始工作，南北红灯亮15秒钟后，绿灯亮10秒，黄灯亮2秒钟。

任务2、（在任务1的基础上）要求绿灯在亮10秒后，开始闪亮3秒，周期为0、5秒，之后，黄灯亮2秒。

任务3、（在以上任务的基础上）要求红灯、绿灯、黄灯依次循环点亮。

任务4、（在以上任务的基础上）在南北红灯亮并保持15秒钟时，东西绿灯10秒，闪亮3秒，周期为0、5秒，之后黄灯亮2秒，红灯亮15秒钟，并以此循环。

任务5、晚上，设置一个开关SB1，黄灯闪亮，周期为1.5秒，即亮1秒，灭0.5秒。

项目九、钻床

【项目要求】

钻床工作时，要求油泵电机工作后，主轴电机才能开启，当钻到设定的深度，能自动返回到初始状态，工作台能进行前后移动，且具有微调和限位保护功能，为应对突发事件，设备具有急停功能。

项目十、自动剪板机

【项目描述】自动剪板机是一种精确控制板材加工尺寸，将大块板材进行自动循环剪切加工、薄板开料等操作。

系统由送料、压紧、剪切三个主要部分组成。

送料机构、压钳和剪刀分别由三台电机拖动。

初始状态时，压钳和剪刀分别在各自的上限位置，上限位开关接通。

板料加工尺寸和加工数量由用户设置。

【工艺描述】按下启动按钮，系统开始工作。

送料电动机运转，传送板料向右移动，当板材碰到限位开关时，送料电动机停止运转。

然后自动启动压紧电机，使压钳向下移动。

当压钳到位压紧板材后，压力开关接通，压钳保持压紧状态。

接着剪切电动机启动，控制剪刀下落。

剪断板材后，剪刀下限位开关接通。

启动压钳和剪刀同时上行，直到碰到各自的上限位开关后停止。

当剪刀电动机和压钳电动机都停止后，又开始下一循环的工作。

剪切完10次后，停止工作，并停在初始位置，等待下一次的启动命令。

项目十一、小车往返的运行控制

设有启动（SB2）、停止（SB3）按钮且带有热保护继电器的PLC控制的小车运动。

设小车在B位时启动小车，小车正向向A点运动；到达A点后（通过SA1模拟A点限位），在延时3s后，小车反向向后运动到B点（通过SA1模拟A点限位），小车停止运动；同样，到达B位时延时5s，继续向前运动，循环往复。

为避免小车往返超行程事故，电路设计时要带有限位保护（左极限限位SA4、右极限限位SA3），操作左、右极限限位。

均可以停车，并停3秒或5秒后向相反方向运动。

热继电器的整定电流为0.35~0.4A。

小车运动示意图如图4-1所示。

（控制对象为三相异步电动机

图4-1小车往返运动的示意图

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