项目八液体混合控制系统上课讲义.docx

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项目八液体混合控制系统上课讲义

项目八液体混合控制系统

教时安排

第周

授课课题

项目八液体混合控制系统

授课类型

理论+实训课

教学目标、要求

1.掌握步进顺序指令的用法

2.能根据控制要求用状态继电器编写流程图、梯形图，并上机调试

3.进一步提高PLC的编程能力，将PLC与生产过程自动化联系起来

教学重点

状态继电器编写流程图、梯形图

教学难点

状态继电器编写流程图、梯形图

教具准备

课件

教学方法、手段

讲授法、举例法、演示法

参考资料

三菱FX系列PLC应用技能实训

教学过程

本项目的主要内容是以图8-1所示的液体（药剂）混合机为例,运用PLC的顺序控制设计中的步进顺控指令编程法,完成对液体自动混合装置的电气控制。

图8-2所示为液体自动混合装置的示意图,其控制要求如下:

1．初始状态、

液体自动混合装置投入运行时,液体A、B阀门美闭,容器为放空关闭状态

2•周期操作

按下混合装置启动按钮SB1,液体自动混合装置开始按以下順序工作,

（1）液体A阀门打开,液体A流入容器,液位上升。

（2）当液位上升到SL2时,SL2导通,关闭液体A阀f1,同时打开液体B阀门,液体B开始流入容器。

（3）当液位上升到SL1关闭液体1B网门,搅拌电动机开始搅拌。

（4）搅拌电动机工作20后停止搅拌,混合液阀门YV3行开,放出混合液体。

（5）当液位下降到SL3时,开始时,且装置继续放液,将容器放空,计时满20s后,

混合液阀门关闭,自动开始下一个周期•

3.停止操作

按下混合装置停止按钮SB2，在完成当前的工作循环后装置才停止操作。

一、编程元件

状态继电器S用于记录系统的运行状态,是编制顺序控制程序的重要编程元件。

状态继

电器应用与步进顺序指令STL配合使用。

表8-1·状态继电器的类型和地址编号

类型

地址编号

数量,（个）

用途及特点

初始状态继电器

S0~S9

供初始化使用

回零状态继电器

S10~S19

供返回原点使用

通用状态继电器

S20~S499

480

没有断电保持功能,但是可以用程序将它们设

定为有断电保持功能

断电保持功能状态继电器

S500～S899

400

具有停电保持功能,断电再启动后,可继续执

行

报警用状态继电器

S900~S999

100

用于故障诊断和报警'

在使用状态继电器时,需要注意以下几个方面:

1.状态继电器的编号必须在指定的类别范围内使用。

2.状态继电器与辅助继电器一样有很多常开和常闭触点。

3.不使用步进顺控指令时,-状态继电器可与辅助继电器一样使用。

4.供报警用的状态继电器可用于外部故障诊断的输出。

、

5.通用状态继电器和断电保持状态继电器的地址编号分配可通过改变参数来设置。

二、步进顺控指令（STL、RET）

1.指令功能

（1）STL~步进开始指令,与母线直接连接,表示步;i生顺控开始。

STL的操作元件为S0～S899。

（2）RET

步进结束指令,表示步进顺控结束,用于状态流程图结東返回主程序。

RET无操作元件。

2.编程实例

使用STL指令的状态继电器的常开触点称为STL触点。

从图8=3所示可以看出顺序功能图、步进梯形图和指令表的对应关系。

3.指令使用说明

（1）每一个状态继电器具有三种功能,,即对负载的驱动处理、指定转换条件和指定转换目标,如图8-3a所示。

（2）STL触点与左母线连接,与STL相连的起始触点要使用LD或LDI指令。

使用STL指令后,相当于母线右移至STL触点的右侧,,形成子母线，一直到出现下一条sTL指令或者出现RET指令为止。

RET指令使右移后的子母线返回原来的母线,表示顺控结束。

使用STL指令为新的状态置位前一状态自动复位。

步进触点指令只用子常开角成点。

每一状态的转换条件由指令LD或LDI引入,当转换条件有效时,该状态由置位指令激活,并由步进指令进入该状态,接着列出该状态下的所有基本顺序指令及转换条件。

在STL指令后出现RET指令,则表明步进顺控过程结束。

（3）STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件中餐事和年用指令。

（4）由于CPU,只执行活动步对应的电路块,所以使用STL指令时允许双线圈输出,即不同的STL触点可以分别驱动同一编程元件的一个线圈。

但是,同一元件的线圈不能在同时为活动步的STL区.内出现,在有并行序列的顺序功能图中，应特别注意这一问题。

（5）在步进顺控程序中使用定时器时,不同状态内可以重复使用同一编号的定时器,但相邻状态不可以使用。

三、步进顺控指令的单序列结构的编程方法

如图8-3所示,.该系统一个周期由3步组成。

它们可分别对应So、S2o和S21,;步S0代表初始步。

当PLC通电进入RUN状态,初始化脉冲M8002的常开触点-闭合一个掏構周期,梯形图第一行的SET指令将初始步So置为活动步。

-除初始状态外,其余的状态必须用.STI指令来引导。

在梯形图中,每一个状态的转换条件由指令I_I）•或LDI引入,当转换条件有效时,该状态由置位指令SET激活,并由步进指令进入该状态,接着列出该状态下的所有基本Jl质控指,令及转换条件。

在梯形图的第二行,So的STL-触点与转換条件X000的常开触点组成的串联电路,代

表转换实现的兩个条件_。

当初始步S0为活动步,X000的常开触点闭合,转换实现的两个条

件同时满足,置位指令SETS20被执行,后续步S20变为活动步,同时S0自动复位为不活

动步。

S20的STL触点闭合后,该步的负载被驱动,Y000线圈得电。

转换条件X001的常开触点闭合时,转换条件得到满是,下一步的状态继电器S21被置位,同时状态继电器S20被自动复位。

S21的STL触点闭合后,该步的负载被驱动,Y001线圈得电。

当转换条件X002的常开触点闭合时,用OUTS0指令使S0变为0N并保持,系统返回到初始步。

注意,在上述程序中的一-•系列STL指令之后要有RET指令,-意为步进顺金结東,返回

主程序。

作业布置

课后习题

教学后记

教时安排

第周

授课课题

项目八液体混合控制系统2

授课类型

理论+实训课

教学目标、要求

1.掌握步进顺序指令的用法

2.能根据控制要求用状态继电器编写流程图、梯形图，并上机调试

3.进一步提高PLC的编程能力，将PLC与生产过程自动化联系起来

教学重点

状态继电器编写流程图、梯形图

教学难点

状态继电器编写流程图、梯形图

教具准备

课件

教学方法、手段

讲授法、举例法、演示法

参考资料

三菱FX系列PLC应用技能实训

教学过程

一、确定I/0地址分配•

通过对本项目控制要求分析,可确定PLC需要6个输入点,4个输出点,其I/0通道分配见表.8-2.。

.l=

I/0通道地址分配表

输入

输出

·.

作用

输入继电器

元件代号

作用

输出继电器

元件代号

·、·

SL2

液面传感器

YV1

A液电磁阀、

SL3

液面传感器

YV2‘

B液电磁;阀

SL1

液面传感器

搅拌电动机控制

SB1

启动按钮.

YV3

混合液电磁阀.

·、.

SB2

停止按钮

单周/周期

二、画出PLC接线图

PLC接线图（I/0接线图）如图8-4所示。

三、程序设计

根据I/0通道地址分配表及项目控制要求分析,画出本项目控制的状态流程图。

顺序功能图（Sequentia1FunctionChart）也称状态转移图,简称SFC,在项目七中已有介绍,只是在本项目内容中,顺序功能图中的1在用的是状态it电器（S）。

分析本项目内容控制要求1可将液体自动i昆;合装置控制工作过程划分为:

原位（SB1）、进A液体（SL2）、进B液体（SL1）、搅拌、放液5步;各步电磁商习YV1、YV2、YV3和接触器KM的状态见表8-3。

1.液体自动混合装置初始状态:

液体排空。

2.按下SB1:

进A液体。

3.当液位达到传感器SL2的高度:

进B液体。

4.当液位达到传感器.SL1的局度:

搅拌机开始搅拌。

5.搅拌电动机工作20s后:

放液。

6.当液面下降到SL3时,SL3由接通变成断开,再过20s后,容器放空,混合液阀门关闭,返回初始状态开始下一个周期

表8-3液体自动混合装置控制工作过程电磁间和接触器的状态表

序号

工作过程

YV1

YV2

..··

YV3

转换主令

原位（停止）

--、

SB1

进A液体

十

SL2

进B液体

十

SL1

搅拌

十

放液

十

SL3T1

7。

状态转移图中步的确定与绘制

（1）步序的确定

原位（初始状态）、进A液体、进B液体、搅拌、放液。

初始步激活:

特殊继电器M8002。

S0~S13:

原位（初始状态）、进A液体,进B液体、搅拌、放液。

（2）状态转移图中步的绘制

根据上述的步序确定进行步的绘制,如图8-5所示

（3）转换条件和动作的绘制

根据控制要求分析,将各步的转换条件和输出继电器的动作在状态流程图中进行绘制如图8-6所示。

（4）初始条件的确定.

当PLC刚进入程序运行状态时,由于S0的前步S13还未曾得电,S0无法得电,其所有的后续步均无法工作。

因此,刚开始时应该给初始步一个激活信号,且此信号在激活初始步以后就不能再出现,否则会同时出现两个活动步。

初始激活信号可以用M8002,或其他满足要求的脉冲信号,如图8-7所示。

四、程序输入及仿真运行

1．程序输入

启动MELSOFT系列GXDeveloper编程软件，首先创建新文件名，并命名为“液体混合控制”，选择PLC的类型为“FX2N”，应用前面任务所学的梯形图输入法，输入图示的梯形图。

2．仿真运行

应用前面任务所述的位元件逻辑测试方式进行仿真运行比较直观，仿真过程在此不再赘述。

五、线路安装与调试

1．根据I/O接线图，按照以下安装电路的要求在如图4-1-20所示的模拟实物控制配线板上进行元件及线路安装。

（1）检查元器件。

配齐元器件，检查元器件的规格是否符合要求，并用万用表检测元器件是否完好。

（2）固定元器件。

固定好本任务所需元器件。

（3）配线安装。

根据配线原则和工艺要求，进行配线安装。

（4）自检。

对照接线图检查接线是否无误，再使用万用表检测电路的阻值是否与设计相符。

2．程序下载

（1）PLC与计算机连接。

使用专用通信电缆RS-232/RS422转换器将PLC的编程接口与计算机的COM1串口连接。

（2）程序写入。

首先接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨到“STOP”的位置，然后通过MELSOFT系列GXDeveloper软件中的“PLC”菜单的“在线”栏的“PLC写入”，就可以把仿真成功的程序写入PLC中。

3．通电调试

（1）经自检无误后，在指导教师的指导下，方可通电调试。

（2）首先接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨到“RUN”的位置，然后通过计算机上的MELSOFT系列GXDeveloper软件中的“监控/测试”监视程序的运行情况。

如出现故障，应立即切断电源，分析原因、检查电路或梯形图，排除故障后，方可进行重新调试，直到系统功能调试成功为止。

作业布置

课后习题

教学后记

教时安排

第周

授课课题

项目八液体混合控制系统3

授课类型

理论+实训课

教学目标、要求

1.掌握步进顺序指令的用法

2.能根据控制要求用状态继电器编写流程图、梯形图，并上机调试

3进一步提高PLC的编程能力，将PLC与生产过程自动化联系起来

教学重点

状态继电器编写流程图、梯形图

教学难点

状态继电器编写流程图、梯形图

教具准备

课件

参考资料

三菱FX系列PLC应用技能实训

一、理论知识拓展

1.桟操作指令在STL图中的使用

在STL触点后不可以直接使用MPS栈操作指令,只有在LD.或LDI指令后才可以使用,如图8-43所示。

2．OUT指令在STL图中的使用

OUT指令和SET指令对STL指令后的状态继电器具有相同的功能,都会将原来的活动步对应的状态继电器自动复位。

但在STL图中,分离状态（非相连状态）的转移必须使用0UT指令,如图8-44,所示。

在STL区内的OUT指令还用于顺序功能图中闭环和跳步,如果想」眺回已经处理过的

步,或向前跳过若干步,可对状态继电器使用OUT指令1如图8-45所示。

OUT指令还可以用于远程跳步,即从顺序功能图中的一个序列跳到另外一个序列。

以上情况虽然可以使用SET指令,但最好使用0UT指令。

3.•用于顺序功能图的特殊辅助继电器•在顺序功能图中,经常会使用一些特殊辅助继电器,其名称和功能见表8-5。

元件编号

名称

功能和用途

M8000

RUN运行

PLC在运行中始终接通的继电器,可作为驱动程序的输入条件或作为PLC

运行状态的显示来使用

M8002

初始脉冲

在PLC接通（由OFF→0N）时,仅在瞬间（1个扫描周期）接通的继电

器,用于程序的初始设定或初始状态的置位/复位

M8040

禁止转移

该继电器接通后,则禁止在所有状态之间转移。

在禁止转移状态下,各状

态内的程序继续运行,输出不会断开

M8046

WL动作

任一状态继电器接通时,该继电器自动接通。

用于避免与其他流程同时启

动或者用于工序的动作标志

M8047

STL监视有效

该继电器接通,编程功能可自动读出正在工作中的元件状态并加以显示

元件编号

名称

功能和用途

M8000

RUN运行

PLC在运行中始终接通的继电器,可作为驱动程序的输入条件或作为PLC

运行状态的显示来使用

M8002

初始脉冲

在PLC接通（由OFF→0N）时,仅在瞬间（1个扫描周期）接通的继电

器,用于程序的初始设定或初始状态的置位/复位

M8040

禁止转移

该继电器接通后,则禁止在所有状态之间转移。

在禁止转移状态下,各状

态内的程序继续运行,输出不会断开

M8046

WL动作

任一状态继电器接通时,该继电器自动接通。

用于避免与其他流程同时启

动或者用于工序的动作标志

M8047

STL监视有效

该继电器接通,编程功能可自动读出正在工作中的元件状态并加以显示

4．单操标志及应用

M2800~M3071是单操作标志,当如图8=46所示的.M2800的线圈通电.时,-只有'它后面第一个M2800的边沿检测点（2号触点）能工作,而M2800的1号和3号脉冲触点不会动作。

M2800的4号触点是使用LD指令的普通触点M2800的线圈通电时,该触点闭合。

助单操作李示有可以用一个转换条件实现多次转换。

如图8-46-b所示，当S20为活动步,,X000的常开触点闭合时,M2800的第一个上升沿检测触点闭合一个扫描周期,实现了步S20到步S21的转换。

X000的常开触点下一一一次由断开变为接通1时,因为S20是不活动步,,所以没有执行图中的第-条-LDP•M2800指令。

面S21的STL触点之后的.触点是M2800的线圈之后遇到的它的第=个上升沿检测触点、,所以该触点闭合一一个扫描周期,系统由步S21

换到步S22。

教时安排

第周

授课课题

项目八液体混合控制系统4

授课类型

实训课

教学目标、要求

掌握步进顺序指令的用法

能根据控制要求用状态继电器编写流程图、梯形图，并上机调试

进一步提高PLC的编程能力，将PLC与生产过程自动化联系起来

教学重点

状态继电器编写流程图、梯形图

教学难点

状态继电器编写流程图、梯形图

教具准备

课件

教学方法、手段

讲授法、举例法、演示法

参考资料

三菱FX系列PLC应用技能实训

教学过程

一、任务准备

实施本任务所需要的实训设备及工具材料见下表。

序号

分类

名称

型号规格

数量

单位

备注

工具

电工常用工具

套

仪表

万用表

MF47型

块

设备

器材

编程计算机

台

接口单元

套

通讯电缆

条

可编程序控制器

FX2N-48MR

台

安装配电盘

600×900mm

块

导轨

C45

0.3

米

空气断路器

Multi9C65ND20

只

熔断器

RT28-32

只

按钮

LA10-2H

只

位置开关（传感器）

只

交流接触器

CJ10-20

只

三相异步电动机

台

端子

D-20

只

消耗

材料

铜塑线

BV1/1.37mm2

米

主电路

铜塑线

BV1/1.13mm2

米

控制电路

软线

BVR7/0.75mm2

米

紧固件

M4×20螺杆

若干

只

M4×12螺杆

若干

只

Φ4平垫圈

若干

只

Φ4弹簧垫圈及Φ4螺母

若干

只

号码管

若干

米

号码笔

支

二、确定I/0地址分配•

通过对本项目控制要求分析,可确定PLC需要6个输入点,4个输出点,其I/0通道分配见表.8-2.。

.l=

I/0通道地址分配表

输入

输出

·.

作用

输入继电器

元件代号

作用

输出继电器

元件代号

·、·

SL2

液面传感器

YV1

A液电磁阀、

SL3

液面传感器

YV2‘

B液电磁;阀

SL1

液面传感器

搅拌电动机控制

SB1

启动按钮.

YV3

混合液电磁阀.

·、.

SB2

停止按钮

单周/周期

三、画出PLC接线图

PLC接线图（I/0接线图）如图8-4所示。

四、程序设计

根据I/0通道地址分配表及项目控制要求分析,画出本项目控制的状态流程图。

顺序功能图（Sequentia1FunctionChart）也称状态转移图,简称SFC,在项目七中已有介绍,只是在本项目内容中,顺序功能图中的1在用的是状态it电器（S）。

分析本项目内容控制要求可将液体自动混合装置控制工作过程划分为:

原位（SB1）、进A液体（SL2）、进B液体（SL1）、搅拌、放液5步;各步电磁商习YV1、YV2、YV3和接触器KM的状态见表8-3。

1.液体自动混合装置初始状态:

液体排空。

2.按下SB1:

进A液体。

3.当液位达到传感器SL2的高度:

进B液体。

4.当液位达到传感器.SL1的局度:

搅拌机开始搅拌。

5.搅拌电动机工作20s后:

放液。

6.当液面下降到SL3时,SL3由接通变成断开,再过20s后,容器放空,混合液阀门关闭,返回初始状态开始下一个周期

表8-3液体自动混合装置控制工作过程电磁间和接触器的状态表

序号

工作过程

YV1

YV2

..··

YV3

转换主令

原位（停止）

--、

SB1

进A液体

十

SL2

进B液体

十

SL1

搅拌

十

放液

十

SL3T1

7。

状态转移图中步的确定与绘制

（1）步序的确定

原位（初始状态）、进A液体、进B液体、搅拌、放液。

初始步激活:

特殊继电器M8002。

S0~S13:

原位（初始状态）、进A液体,进B液体、搅拌、放液。

（2）状态转移图中步的绘制

根据上述的步序确定进行步的绘制,如图8-5所示

（3）转换条件和动作的绘制

根据控制要求分析,将各步的转换条件和输出继电器的动作在状态流程图中进行绘制如图8-6所示。

（4）初始条件的确定.

当PLC刚进入程序运行状态时,由于S0的前步S13还未曾得电,S0无法得电,其所有的后续步均无法工作。

因此,刚开始时应该给初始步一个激活信号,且此信号在激活初始步以后就不能再出现,否则会同时出现两个活动步。

初始激活信号可以用M8002,或其他满足要求的脉冲信号,如图8-7所示。

四、程序输入及仿真运行

1．程序输入

2．仿真运行

应用前面任务所述的位元件逻辑测试方式进行仿真运行比较直观，仿真过程在此不再赘述。

五、线路安装与调试

1．根据I/O接线图，按照以下安装电路的要求在如图4-1-20所示的模拟实物控制配线板上进行元件及线路安装。

（1）检查元器件。

配齐元器件，检查元器件的规格是否符合要求，并用万用表检测元器件是否完好。

（2）固定元器件。

固定好本任务所需元器件。

（3）配线安装。

根据配线原则和工艺要求，进行配线安装。

（4）自检。

对照接线图检查接线是否无误，再使用万用表检测电路的阻值是否与设计相符。

2．程序下载

（1）PLC与计算机连接。

使用专用通信电缆RS-232/RS422转换器将PLC的编程接口与计算机的COM1串口连接。

（2）程序写入。

首先接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨到“STOP”的位置，然后通过MELSOFT系列GXDeve

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