三相异步电动机单向连续运行的PLC控制(教案)

三相异步电动机单向连续运行的PLC控制宜都职教中心蔡鹏授课内容：三相异步电动机的单向连续运行的PLC控制授课班级：12级电子班授课时间：2013年10月11日第3、4节学生人数：40人授课地点：PLC实训室授课使用教材：《可编程序控制器技术与应用（西门子系列）》丛书主编：程周主编：常辉电子工业出版社教学目的及要求：知识目标：1、深入理解输入继电器I及输出继电器Q；2、掌握PLC启保停形式的梯形图；能力目标：1、培养学习能力和对知识的应用能力。2、培养学生动手能力和实践能力。过程与方法目标：1、体验PLC控制系统设计的基本步骤；2、学会硬件连接的方法；3、熟悉STEP7-MICRO/WIN编程软件；4、初步学会用梯形图语言编写应用程序；5、体验“做中学”、“学中做”的学习方法。德育渗透目标：（1）、培养协作精神和团队意识（2）、培养认真细致的工作态度课程类型：实验课教学方法：观察法、演示法、讲授法、实习法。教学重点及难点1、输入继电器I和输出继电器Q;2、硬件连接；3、启保停形式的梯形图；教学过程：【复习】1、复习输入继电器I（软元件）输出继电器Q（软元件）、接触器（硬元件）输入继电器I(如：I0.0)输出继电器Q（如：Q0.0）接触器（硬元件）组成I0.0Q0.0I0.0Q0.0I0.0（编程时不使用）Q0.0对应的I/O点开关量输入点I0.0开关量输出点Q0.0在存储器中的位地址I0.0Q0.0线圈驱动来源外部开关信号程序执行的结果辅助控制电路功能接受外部开关信号驱动外部负载主触点开闭电路，辅助触点开闭控制回路。触点使用次数无数次无数次有限①PLC是如何获取外部开关信号的？是通过输入继电器I来获得的。输入继电器I是专门用来获取PLC外部开关信号的元件。PLC通过输入单元电路将外部输入信号的状态（接通时为“1”，断开时为“0”）读入并存储到输入映像寄存器对应的位中。②输出继电器Q是如何驱动PLC外部的负载的？输出继电器Q由程序执行的结果驱动，其线圈的状态（接通时为“1”，断开时为“0”）传送给输出单元电路，由输出单元电路接通或断开PLC外部的负载。③PLC的软元件与继电控制元件有哪些相似之处？PLC的软元件具有继电控制特性，在编程时可以替代继电控制元件（硬元件）。2、复习由纯继电控制元件所构成的电机单向连续运行电路。①请指出这个电路图的哪一部分为主电路？哪一部分为辅助电路？②在辅助电路中含有哪些元件？这些元件其功能是什么？是如何连接的？热继电器FR常闭触点（过载保护）、按钮SB1（停止）、按钮SB2（启动）、接触器KM常开辅助触点（自锁）串联【引入】如果用PLC来对三相异步电动机进行单向连续运行控制，我们应该怎么做？【实验】一、分析系统控制要求（1）分析实验所需元件及设备：（需要哪些元件及设备？）启动按钮、停止按钮、热继电器、接触器、PLC（2）选择实验元件及设备（为硬件连接作准备）按钮SB2（绿色）、按钮SB3（红色）、接触器KM1、热继电器FR、西门子PLC(226CN)（3）明确系统控制要求：（有哪些控制要求？）给启动信号，电机连续运转；给停止信号，电机停止运转；给过载信号，电机停止运转；概括为启保停。二、画I/O分配表（这些硬元件应当连接到PLC的什么位置？）引导学生对外部元件进行I/O分配，画出I/O分配表。三、画PLC外部接线图（为了施工和维修方便）(1)画CPU模块简图①CPU模块的型号：CPU226CN；②3个输入点I0.0、I0.1、I0.2及对应的输入单元电路方框、输入公共点L；③画1个开关量输出点Q0.0、输出单元电路方框及输出公共点M。(2)画输入回路：把每个外部开关元件与输入点及对应的输入单元电路、输入公共点、输入传感器电源串联成回路。（为什么要把输入部分画成回路？因为PLC外部开关元件就是通过输入回路对输入继电器产生影响的）①将按钮SB2的常开触点与输入点I0.0及I0.0的输入单元电路、输入公共点1M、DC24V电源串联成回路。②将按钮SB3的常开触点与输入点I0.1及I0.1的输入单元电路、输入公共点1M、DC24V电源串联成回路。③将热继电器FR的常开触点与输入点I0.2及I0.2的输入单元电路、输入公共点1M、DC24V电源串联成回路。思考：在由PLC构成的控制电路中，为什么没有采用按钮SB3的常闭触点作停止信号？为什么没有采用热继电器的常闭触点作过载停机信号？（只是为了符合编程习惯，其实采用常闭触点也是可以的，只是编程时对相应的输入继电器所采用的触点正好相反）(2)画输出回路：把每个外部负载与输出点及对应的输出单元电路、输出公共点、输出电源串联成回路。（为什么要把输出部分画成回路？因为外部负载是通过输出回路来驱动的。）把接触器KM1的线圈、输出点Q0.0及Q0.0的输出单元电路、输出公共点1L、输出电源为AC220V，思考：PLC控制电路与纯继电控制电路硬件连接上有哪些区别？（在PLC控制电路中，启动按钮、停止按钮、热继电器的触点并不直接参与驱动接触器的线圈，只是给PLC提供信号输入，而接触器的线圈由PLC的输出点驱动，因此不能象纯继电控制电路那样来进行硬件连接。）这里指出这两者在硬件连接上的区别，是为了克服由纯继电控制电路带来的思维定势。（4）画主电路接线图（略）四、硬件连接(1)切断实验台电源。在接线之前，先把实验台左侧的空气开关（带漏电保护）扳到OFF位置，这是为了防止学生在接线时触电，同时防止因错误接线发生短路而导致的烧保险。（2）硬件连接。技巧①：分部接线，先接由PLC及外部元件所构成的控制电路，后接主电路。在接控制电路时，先接输入回路，后接输出回路。技巧②：先指定每个回路电流的参考方向，顺着回路电流的参考方向接线。这样就可以避免因各部分交叉接线而造成的电源短路、漏接、错接。五、检查、通电检查接线有无电源短路、漏接、错接，无误后通电。检查接线的方法与硬件连接的方法相同。六、编程：（1）新建项目；系统默认的项目名为项目1（2）画梯形图:①分析控制要求，指定编程所需的软元件。（需要哪些软元件？）输入继电器I0.0，输入继电器I0.1，输入继电器I0.2，输出继电器Q0.0②对照前面由纯继电控制元件构成的辅助电路，用软元件替代硬元件，画出梯形图（如何画梯形图？）（3）保存项目项目名：三相异步电动机单向连续运行的PLC控制（4）编译编译完成后，看输出窗口中显示的编译结果，程序有无错误或警告。（5）下载如果在下载的过程中出现通信错误，则检查通信设置（通常采用默认设置）。（6）运行程序七、系统调试（程序能否达到设计的控制要求？如何调试程序？）（1）开始程序状态监控，观察梯形图中软元件的状态和能流（梯形图中的能流相当于实体电路中的电流），看程序运行的结果是否达到系统设计要求。按下启动按钮SB2，观察电机是否运转，观察电脑屏幕上软元件的状态和能流。如果该网络从左母线开始到网络末端的软元件及软元件间的连接都变成蓝色，就说明该网络形成了通路，相当于实体电路通了电，这条蓝色的通路就是网络中能流的通路。按下停止按钮SB3，观察电机是否停止，观察电脑屏幕上软元件的状态和能流。（2）打开状态表，观察软元件的值，看程序运行的结果是否达到系统设计要求。在状态表中填入程序中四个软元件的地址，观察在对电动机进行操控的过程中这些软元件在对应存储器位（bit）中的二进制值的变化。加深对输入继电器I、输出继电器Q的理解。（3）修改和完善程序说明：程序状态监控和状态表所起的作用是一致的，只是表达问题的方式不同，程序状态监控采用的是模拟方式，很形象、很生动，而状态表是用软元件在存储器中的状态（数值）来表示的八、根据实验现象，概括启保停形式的梯形图①指出梯形图中有负责启动、保持、和停止的触点②分别指出启动环节和保持环节能流经过的路径及停止时能流被切断的过程。教学反思：请学生谈谈本次实验课的收获。作业：1、三相异步电动机单向连续运行的PLC控制外部接线图；2、三相异步电动机单向连续运行的PLC控制外部程序。