PLC机械滑台控制

目录

1、任务书........................................ 错误！未定义书签。

1.1题目：机械滑台工艺流程控制系统设计 ............. 错误！未定义书签。

1.2任务1 变频器的面板操作与运行 (5)

1.3任务2 变频器的外部运行操作 (8)

1.4任务3 变频器的模拟信号操作控制 .................. ...... ..11

2、总体设计方案 (13)

3、、I/O分配表、PLC外部接线图、使用元件及功能表 (14)

3.1 I/O分配表 (14)

3.2PLC外部接线图 (15)

3.3程序中使用的元件及功能表 (16)

4、系统程序控制状态转移图、梯形图 (17)

4.1步进指令的介绍 (17)

4.2主程序状态转移图 (17)

4.3程序控制的梯形图 (18)

5、调试及其运行结果 (20)

6、收获、感想 (21)

6.1收获 (21)

6.2感想 (21)

7、参考文献 (21)

1、任务书

1.1题目：机械滑台工艺流程控制系统设计（B）

实训学生需要完成2个基础实训项目和1个综合型自主实训项目的训练。

一、基础实训项目一：变频器对电机的运行控制

一）实训目的

1、进一步巩固掌握PLC基本指令功能的及其运用方法；

2、根据实训设备，熟练掌握PLC的外围I/O设备接线方法；

3、掌握异步电动机变频调速原理，熟悉变频器的用法。

二)实训设备

PLC主机单元模块、电位器、MM440(或MM420)变频器、个人计算机 PC、PC/PPI 编程电缆。

三) 工艺控制要求

使用变频器实现异步电动机的可逆调速控制，即可以电动机可正反向运行、调速和点动功能。速度控制有两种方式：（1）由外接的电位器控制，（2）由PLC的模拟量输出通道控制。

变频器参数设置见附表1。

四) 实训步骤

1、进行PLC的I/O地址分配，并画出变频器对电机控制的PLC控制系统的接线图。

2、设计由PLC 控制的梯形图程序。

3、输入自编程序，上机调试、运行直至符合动作要求。

二、基础实训项目二：模拟量采集与数据处理的综合应用

一）实训目的

1、掌握PLC中模拟量输入、输出的基本工作原理；

2、掌握数据处理指令的运用方法；

3、熟悉触摸屏的基本用法。

二）实训设备

PLC主机单元模块、电位器、万用表、EVIEW 5000触摸屏、个人计算机 PC、PC/PPI 编程电缆。

三）实训项目原理与要求

1、用扩展模块中的电位器模拟温度测量变送器，假设当温度是0℃时，对应电位器输出0V 电压，假设当温度是100℃时，对应电位器输出电压10V电压。用FX2N-2AD、2DA的模拟量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后的温度值存储在变量存储器中，并在触摸屏上

显示出具体温度。

2、用PLC模拟量输出通道控制电动执行器，执行器开度设置为0%时，输出电压为0V，执行器开度为100%时，输出电压10V。执行器开度控制量的多少采用触摸屏输入，观察模拟量输出的数值，并用万用表测量输出电压值。

四）实训项目的步骤

1、根据项目要求拟定I/O地址分配表，画出外部接线图，并进行接线图线路连接。

2、设计梯形图程序，调试并记录数据。

三、综合型自主实训项目：机械滑台工艺流程控制系统设计

一）实训项目工艺要求：本课题要求设计机械滑台工流程控制系统，具体要求是：

采用三菱FX2N系列PLC和圆工作台实验模块完成控制任务。圆工作台模拟机械滑台。圆工作台运动由PLC通过控制交流接触器拖动三相异步电动机实现。工作台的工艺流程由任课老师指定。SQ1~SQ4为接近开关。

控制要求：圆工作台运行状态分为三种方式：手动、单周期和自动循环三种控制方式。其中，运行方式由旋转开关SA选择。运行方式切换时，滑台应立即停止运行。

要启动滑台运行，必须先按启动按钮SB1，启动润滑泵运行（用灯指示）。然后才能控制滑台运动。按急停按钮停止滑台的全部运行。

手动控制：（点动）手动控制指示灯亮，按住SBS，工作台前进（圆工作台顺时针转）；按住SBX，工作台后退（逆时针）。（松开按钮立即停止）

单周期运行：单周期指示灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SBQ，按工艺流程自动运行一周后停在初始原点。按停止按钮SB2，立即停止运行。

自动循环控制：自动循环灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SBQ，按工艺流程自动循环运行，运行一周后回到原点后暂停5秒后再接着运行，按停止按钮SB2，立即停止运行。

工艺流程中暂停延时需要用指示灯以1HZ的频率闪烁指示。

二）实训目的

通过本次课程设计使学生掌握：1）GX Developer编程软件的使用方法和梯形图、SFC图编程语言的运用；2）实际程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。从而提高学

生对PLC控制系统的设计和调试能力。

三）实训内容与要求

园工作台控制工艺流程为：（流程贴到此处）

1、通过基本实验熟悉与本设计相关的控制模块的应用；

2、滑台工艺流程控制系统设计；

3、硬件接线图

4、采用状态转移图SFC图进行设计或经验设计法设计；

5、程序清单；

四、实训报告要求

报告应采用统一的报告纸书写，应包括评分表、封面、目录、正文、收获、参考文献（并按此顺序装订）。报告中提供如下内容：

1、目录

2、正文

（1）实训任务书；

（2）实训内容，三个任务分别写

a、每个实训任务的总体设计方案（应有PLC的选型及依据）

b、I/O分配表，PLC外部接线图，程序中使用的元件及功能表；

c、程序控制的SFC图、梯形图或指令表清单，注释说明；

d、调试、运行及其结果；

3、收获、体会

4、参考文献

（注意实训报告原则上手写，允许打印，但雷同者以零分处理）

五、实训进度安排

六、实训考核办法

本实训满分为100分，其中实训平时表现（含2个基础实训项目完成情况）30%、综合型实训项目答辩50%，实训报告20%。

1.2任务1 变频器的面板操作与运行

任务目的：

1. 熟悉变频器的面板操作方法。

2. 熟练变频器的功能参数设置。

3. 熟练掌握变频器的正反转、点动、频率调节方法。

任务引入：

变频器MM420系列（MicroMaster420）是德国西门子公司广泛应用与工业场合的多功能标准变频器。它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。对于变频器的应用，必须首先熟练对变频器的面板操作，以及根据实际应用，对变频器的各种功能参数进行设置。

相关知识点：

一．变频器面板的操作

利用变频器的操作面板和相关参数设置，即可实现对变频器的某些基本操作如正反转、点动等运行。

二．基本操作面板修改设置参数的方法

MM420在缺省设置时，用BOP控制电动机的功能是被禁止的。如果要用 BOP 进行控制，参数 P0700应设置为 1，参数 P1000 也应设置为 1。用基本操作面板(BOP)可以修改任何一个参数。修改参数的数值时，BOP有时会显示“busy”，表明变频器正忙于处理优先级更高的任务。下面就以设置P1000=1的过程为例，来介绍通过基本操作面板(BOP)修改设置参数的流程，见表1-1。

表1-1 基本操作面板(BOP)修改设置参数流程

键，访问参数

键，直到显示

按

键，显示当前值

键，达到所要求的值

键，存储当前设置

键，显示

键，显示频率

任务训练 ：

一、训练内容

通过变频器操作面板对电动机的启动、正反转、点动、调速控制。

二、操作方法和步骤

1．按要求接线

系统接线如图1-1所示，检查电路正确无误后， 合上主电源开关QS 。

图1-1 变频调速系统电气图

2．参数设置

（1）设定P0010＝30和P0970＝1，按下P 键，开始复位，复位过程大约3min ，这样就可保证变频器的参数回复到工厂默认值。

（2）设置电动机参数，为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。电动机参数设置见表1-2。电动机参数设定完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。

表1-2 电动机参数设置

（3）设置面板操作控制参数，见表1-3。

表1-3面板基本操作控制参数

3．变频器运行操作

（1）变频器启动：在变频器的前操作面板上按运行键，变频器将驱动电动机升速，并

运行在由P1040所设定的20Hz频率对应的560r∕min的转速上。

（2）正反转及加减速运行：电动机的转速（运行频率）及旋转方向可直接通过按前操作面板上的键∕减少键（▲/▼）来改变。

（3

）点动运行：按下变频器前操作面板上的点动键，则变频器驱动电动机升速，并运

行在由P1058所设置的正向点动10Hz频率值上。当松开变频器前错做面板上的点动键，则变频器将驱动电动机降速至零。这时，如果按下一变频器前操作面板上的换向键，在重复上述的点动运行操作，电动机可在变频器的驱动下反向点动运行。

（4）电动机停车：在变频器的前操作面板上按停止键，则变频器将驱动电动机降速至零。

1.3任务2 变频器的外部运行操作

任务目的：

1．掌握MM420变频器基本参数的输入方法。

2．掌握MM420变频器输入端子的操作控制方式。

3．熟练掌握MM420变频器的运行操作过程。

任务引入：

变频器在实际使用中，电动机经常要根据各类机械的某种状态而进行正转、反转、点动等运行，变频器的给定频率信号、电动机的起动信号等都是通过变频器控制端子给出，即变频器的外部运行操作，大大提高了生产过程的自动化程度。下面为变频器的外部运行操作相关知识。

相关知识点：

一．MM420变频器的数字输入端口

MM420变频器有3个数字输入端口，具体如图2-1所示。

图2-1 MM420变频器的数字输入端口

二．数字输入端口功能

MM420变频器的3个数字输入端口（DIN1~DIN3），即端口“5”、“6”、“7”，每一个数字输入端口功能很多，用户可根据需要进行设置。参数号P0701~P0703为与端口数字输入1功能至数字输入3功能，每一个数字输入功能设置参数值范围均为0~99，出厂默认值均为1。以下列出其中几个常用的参数值，各数值的具体含义见表2-1。

表2-1 MM420数字输入端口功能设置表

任务训练：

一、训练内容

用PLC控制MM420变频器的运行，实现电动机正转和反转控制。其中端口“5”（DIN1）设为正转控制，端口“6”（DIN1）设为反转控制。对应的功能分别由P0701和P0702的参数值设置。

二、操作方法和步骤

1．按要求接线

变频器外部运行操作接线图如图2-2所示。

图2-2 外部运行操作接线图

2．参数设置

在变频器在通电的情况下，完成相关参数设置，具体设置见表2-2。

表2-2 变频器参数设置

3．变频器运行操作

（1）正向运行：当PLC输出使变频器数字端口“5”为ON，电动机按P1120所设置的5S 斜坡上升时间正向启动运行，经5S后稳定运行在560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz对应。放开按钮SB1，变频器数字端口“5”为OFF，电动机按P1121所设置的5S斜坡下降时间停止运行。

（2）反向运行：当PLC输出使变频器数字端口“6”为ON，电动机按P1120所设置的5S 斜坡上升时间正向启动运行，经5S后稳定运行在560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz对应。放开按钮SB2，变频器数字端口“6”为OFF，电动机按P1121所设置的5S斜坡下降时间停止运行。

（3）电动机的点动运行

正向点动运行：当PLC输出使变频器数字端口“7”为ON，电动机按P1060所设置的5S 点动斜坡上升时间正向启动运行，经5S后稳定运行在280r/min的转速上，此转速与P1058所设置的10Hz对应。放开按钮SB3，变频器数字端口“7”为OFF，电动机按P1061所设置的5S 点动斜坡下降时间停止运行。

（4）电动机的速度调节

分别更改P1040和P1058、P1059的值，按上步操作过程，就可以改变电动机正常运行速度和正、反向点动运行速度。

1.4 任务3 变频器的模拟信号操作控制

任务目的：

1．掌握MM420变频器的模拟信号控制；

2．掌握MM420变频器基本参数的输入方法；

3．熟练掌握MM420变频器的运行操作过程。

任务引入：

MM420变频器可以通过3个数字输入端口对电动机进行正反转运行、正反转点动运行方向控制.可通过基本操作板,按频率调节按键可增加和减少输出频率,从而设置正反向转速的大小。也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小。本任务的目的就是通过模拟输入端的模拟量控制电动机转速的大小。

相关知识点：

MM420变频器的“1”、“2”输出端为用户的给定单元提供了一个高精度的+10V直流稳压电源。可利用转速调节电位器串联在电路中,调节电位器, 改变输入端口AIN1+给定的模拟输入电压,变频器的输入量将紧紧跟踪给定量的变化,从而平滑无极地调节电动机转速的大小。

MM420变频器为用户提供了模拟输入端口，即端口“3”、“4”，通过设置P0701的参数值，使数字输入“5”端口据有正转控制功能；通过设置P0702的参数值，使数字输入“6”端口具有反转控制功能；模拟输入“3”、“4”端口外接电位器，通过“3”端口输入大小可调的模拟电压信号，控制电动机转速的大小。即由数字输入端控制电动机转速的方向，由模拟输入端控制转速的大小。

任务训练：

一、训练内容

用自锁按钮SB1控制实现电动机起停工能，由模拟输入端控制电动机转速的大小。

二、操作方法和步骤

1．按要求接线

变频器模拟信号控制接线如图3-1所示。

图3-1 MM420变频器模拟信号控制接线图

2. 参数设置

（1）恢复变频器工厂默认值，设定P0010=30和P0970=1，按下P键，开始复位。

（2）设置电动机参数，电动机参数设置见表3-1。电动机参数设置完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。

表3-1 电动机参数设置

（3）设置模拟信号操作控制参数，模拟信号操作控制参数设置见表3-2。

表3-2 模拟信号操作控制参数

3. 变频器运行操作

（1）电动机正转与调速

按下电动机正转自锁按钮SB1,数字输入端口DINI为”ON”,电动机正转运行,转速由外接电位器RP1来控制,模拟电压信号在0~10V之间变化，对应变频器的频率在0~50Hz之间变化，对应电动机的转速在0~1500 r∕min之间变化。当松开带锁按钮SB1时，电动机停止运转。

（2）电动机反转与调速

按下电动机反转自锁按钮SB2，,数字输入端口DIN2为”ON”,电动机反转运行,与电动机正转相同，反转转速的大小仍由外接电位器来调节。当松开带锁按钮SB2时，电动机停止运转。

2、总体设计方案

（1）控制要求

控制要求：圆工作台运行状态分为三种方式：手动、单周期和自动循环三种控制方式。其中，运行方式由旋转开关SA选择。运行方式切换时，滑台应立即停止运行。

要启动滑台运行，必须先按启动按钮SB1，然后才能控制滑台运动。按急停按钮停止滑台的全部运行。

（2）手动控制

手动控制：（点动）手动控制指示灯亮，按住SB2，工作台前进（圆工作台顺时针转），按住SB3，工作台后退（逆时针）。（松开按钮立即停止）

（3）单周期运行

单周期运行：单周期指示灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SB4，按工艺流程自动运行一周后停在初始原点。按停止按钮SB5，立即停止运行。

（4）自动循环控制

自动循环控制：自动循环灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SB4，按工艺流程自动循环运行，运行一周后回到原点后暂停5秒后再接着运行，按停止按钮SB5，立即停止运行。

3、I/O分配表、PLC外部接线图、使用元件及功能表3.1 I/O分配表

3.2 PLC外部接线图

3.3 程序中使用的元件及功能表

（1）输入继电器

输入继电器用X来表示，地址采用八进制方式，编号从X0开始，其范围和数量由PLC产品决定。输入继电器用于接收和存储外部输入信号，其触点只能通过外部开关信号来控制且使用次数不限。

（2）输出继电器

输出继电器用Ｙ来表示，地址采用八进制方式，编号范围为Y0~Y267。输出继电器线圈只能通过程序控制，用于驱动外部负载。

（3）辅助继电器

普通用途辅助继电器的元件编号为M0~M499,共500个，其用法与输出继电器相同，但不能直接驱动外部电路。

（4）特殊辅助继电器

可编程控制器内的特殊辅助继电器元件编号为M8000~M8255，共256个。按其使用方式不同可分为两类：第一类是触点使用型特殊辅助继电器，其线圈由PLC运行时自动驱动，用户在程序中只能使用其触点。第二类是线圈驱动型特殊辅助继电器，这类继电器由用户程序驱动线圈后，使可编程控制器作特殊的操作。M8002仅在PLC运行的第一个周期内产生一个脉冲（初始化脉冲），可用于初始化处理；M8012产生100ms的时钟脉冲。

（5）定时器

定时器相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中用于延时控制。FX2N系列可编程控制器可提供多达256个定时器[T]，其中普通定时器246个），累计定时器10个，其地址编号为T0~T255。

4、系统程序控制状态转移图、梯形图

4.1 步进指令的介绍

4.2主程序状态转移图

4.3 程序控制的梯形图

5、调试及其运行结果