《自动送料装车系统》教案
学习领域 电器及PLC控制技术 目标群体 18电气 授课日期 学习单元 PLC控制系统设计 课题 自动送料装车系统 教学方法 任务教学法 教学地点 实训楼2306 教学内容 自动送料装车系统 本教案课时数 2课时 能力目标 专业能力 熟悉指令的功能和使用方法初步掌握根据控制要求编制、调试程序的基本方法学会熟练使用PLC解决生产实际问题了解工业生产过程中PLC控制方法 THPLC-2型实验箱GXDeveloperVersion 教学重点 PLC控制系统设计 教学难点 定时器指令的使用方法
教学过程
包括师生问候、学生考勤、旧知识回顾（作业分析讲解）、新课导入、新知识传授、巩固练习、归纳总结、布置作业等环节。
5ˊ
温故而知新
加深对知识点的熟悉掌握 组织教学
1．师生问候、学生考勤
2．实训准备
3．强调安全文明生产
旧知识回顾
1．皮带运输机控制
一个由四台电动机拖动四条皮带运输机的四节传送系统，要求按如下控制：启动时先起动最末一条皮带，经过2秒延时，再依次起动其它皮带机；停止时应先停止最前一条皮带机，再依次停止其它皮带机。
图1四节传送带图2定时器应用
1ˊ
工程实例导入
3ˊ
工程实例展示
6ˊ
重点知识
知识点总结
分发学习任务书
15ˊ
演示教学，结合讲解
解决问题能力培养
学生参与
师生互动
程序分析，难点知识
与人交流能力培养
学生实践
25ˊ
任务一
提示分析
巡回指导，师生互动
3ˊ
任务评价
20ˊ
任务三
简单分析
难点提示
程序设计指导
3ˊ
任务评价
9ˊ
2．定时器应用
如果定时器线圈T0的驱动输入X0为ON，T0用当前值累计10ms的时钟脉冲，如果该值等于K20时，定时器的输出触点动作。驱动输入X0断开，定时器复位，输出触点复位。（时序分析）
图
课题导入
皮带运输机应用场合：采（沙）石、装配生产线、送料装车系统等。今天我们就以自动送料装车系统来学习使用PLC解决生产实际问题当料满后（S2断开），料斗K2关闭，电动机M1延时2秒停止，M2在M1停止2秒后停止，M3在M2停止2秒后停止，同时绿灯L2点亮，红灯L1熄灭，表示汽车可以开走。
2．PLC控制系统设计步骤
（1）根据生产工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必需的保护和连锁等）、操作方式（手动、自动、连续、单周期、单步等）。
（2）根据控制要求确定系统控制方案。
（3）根据系统构成方案和工艺要求确定系统运行方式。
（4）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。
（5）选择PLC。分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。
（6）进行PLC的程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。
（7）联机调试。如不满足要求，再返回修改程序或检查接线，直到满足要求为止。
（8）编制技术文件。交付使用。
总之，一项PLC应用系统设计包括硬件设计和应用控制软件设计两部分。其中硬件设计主要是选型设计和外围电路的常规设计；应用软件设计则是依据控制要求和PLC指令系统进行设计。
图5设计PLC控制系统的一般步骤
实训内容
设计用PLC控制自动装车系统（任务一）
分析控制要求（工艺流程）
初始状态（停止时）只亮红灯L1，S2手动控制系统启停，启动后亮绿灯L2灭红灯。
传送带电动机M1、M2、M3逆序启动，顺序停止，间隔2秒。料斗出料阀K2后启先停，间隔2秒。
确定系统方案
控制要求简单，采用单机控制系统，手动控制系统启停，自动运行。
确定I/O
输入设备1个：车位检测传感器S2
输入设备6个：接触器KM1、KM2、KM3控制传送带电动机M1、M2、M3，出料阀（电磁阀）K2，信号灯红灯L1绿灯L2。交流220V。
选择PLC。分配I/O点，设计I/O连接图。
选用FX2N-48MR，小型，24入，24出，继电器输出。
I/O分配表。
表1自动装车系统I/O分配表
输入
车位检测S2
X1
常开触点
输出
出料阀K2
Y0
电磁阀
红灯L1
Y1
信号灯
绿灯L2
Y2
信号灯
电动机M1
Y3
接触器KM1
电动机M2
Y4
接触器KM2
电动机M2
Y5
接触器KM3
I/O连接图。
图6自动装车系统I/O连接图
在实验面板自动配料/四节传送带的模拟实验区完成连接。
输入
SQ1（S2）
主机模块COM接I/O的COM1、COM2
主机模块24+、COM分接实验单元V+、COM
X1
输出
D2（K2）
L1
L2
M1
M2
M3
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
PLC程序设计
采用经验设计法。编制梯形图，分析梯形图，是否能实现控制要求。
图7自动装车控制梯形图
联机调试。
使用编程线缆连接PC与PLC，下载程序，设置PLC为运行状态。
操作：S2→OFF，L1=OFF，L2=ON，K2=OFF，M1=OFF，M2=OFF，M3=OFF；
S2→ON，L1=ON，L2=OFF，M3=ON，延时2秒M2=ON，延时2秒M1=ON，延时2秒K2=ON；
S2→OFF，K2=OFF，延时2秒M1=OFF，延时2秒M2=OFF，延时2秒M1=OFF，L2=ON，L1=OFF，完成一次循环。
学生实训
（一）学生分组完成任务二：设计PLC自动送料装车控制
控制要求
初始状态：红灯L1灭，绿灯L2点亮，表示允许汽车开进装料，出料阀K2、电动机M1、M2、M3均为OFF；
当料不满（S1=OFF），出料阀K2关闭（K2=OFF）））））））
图9自动装车系统I/O连接图
在实验面板自动配料/四节传送带的模拟实验区完成连接。
输入
S1
SQ1（S2）
主机模块COM接I/O的COM1、COM2
主机模块24+、COM分接实验单元V+、COM
X0
X1
输出
D4（K1）
D2（K2）
L1
L2
M1
M2
M3
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
PLC程序设计
采用经验设计法，结合比较任务一、任务二间的功能区别，完成PLC程序设计，检查是否能实现控制要求。
图10自动送料装车控制梯形图
联机调试
使用编程线缆连接PC与PLC，下载程序，设置PLC为运行状态。
操作：S1→OFF，S2→OFF，L1=OFF，L2=ON，K2=OFF，M2=OFF，M3=OFF，K1=ON；
S1→ON，S2→ON，L1=ON，L2=OFF，M3=ON，延时2秒M2=ON，延时2秒M1=ON，延时2秒K2=ON；
S2→OFF，K2=OFF，延时2秒M1=OFF，延时2秒M2=OFF，延时2秒M3=OFF，L2=ON，L1=OFF，完成一次循环。
（二）任务三：设计带计数自动送料装车PLC控制系统
自动送料装车系统由三级传送带、料箱、料位检测与送料、车位和吨位检测等环节组成，如图11所示，其控制要求如下：
（1）初始状态红灯L1灭，绿灯L2亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料阀K2关闭，电动机M1、M2和M3皆为停止状态。
（2）进料如料箱中料不满（料位传感器S1为OFF），进料电磁阀K1开启进料；当料满（S1为ON）时，中止进料。
（3）装车当汽车开进到装车位置（车位传感器S2为ON）时，红灯L1亮，绿灯L2灭；同时启动M3，经2s后启动M2，再经2s后启动M1，再经2s后打开料箱（出料阀K2为ON）出料。
当车装满（称重传感器S3为ON）时，料箱关闭（K2为OFF），经2s后M1停止，再经2s后M2停止，再经2s后M3停止，计数一次，同时红灯L1灭，绿灯L2亮，表明汽车可以开走。
（4）停机装满5车，货车开走后（S2=0）整个系统中止运行（只亮红灯）。
了解工艺过程，分析控制要求
与任务二相比增加了装车计数功能，达到数量后系统中止运行，以称重传感器信号做为满车条件。
确定系统方案
与任务二相同。
确定I/O
增加1个输入设备：称重传感器S3。
选择PLC。分配I/O点，设计I/O连接图。
输入：称重传感器S3X2，实验面板SQ2接X0。I/O连接图略。
PLC程序设计
在任务二程序基础上修改PLC程序，以实现控制要求。
计数器指令应用
计数器在M3电动机停止后计数（边沿触发驱动），系统启动时复位清零（M8002启动脉冲应用）。
图12计数器应用梯形图
系统启停控制
装车总数不到设定值可以启动（S2做启动信号），称重信号S3做停止装车信号，计数器触点做系统停止信号，并货车开走后（S2断）驱动红灯。
联机调试
下载并运行用户程序，观察程序运行结果，装车5次，观察是否现实控制要求。
巡回指导
1．实操作规范、熟练程度等2．?对个别学生在实习中有问题，给予单独指导。．?对学生在实习中普遍存在的问题，采取集中指导，解决问题。
重申实要安全文明指出实操作的普遍问题及解决措施整理实设备清理实场地卫生PLC控制系统设计实训（学生任务书）
PLC控制系统设计一般步骤
（1）根据生产工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必需的保护和连锁等）、操作方式（手动、自动、连续、单周期、单步等）。
（2）根据控制要求确定系统控制方案。
（3）根据系统构成方案和工艺要求确定系统运行方式。
（4）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。
（5）选择PLC。分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。
（6）进行PLC的程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。
（7）联机调试。如不满足要求，再返回修改程序或检查接线，直到满足要求为止。
（8）编制技术文件。交付使用。
PLC控制系统设计流程
学习目标
1．熟悉PLC控制系统设计流程
2．熟悉定时器指令功能及应用
3．熟悉计数器指令功能及应用任务一自动装车系统
自动装车系统由三节传送带、料箱（斗）、车位检测等环节组成。
控制要求
初始状态：红灯L1灭，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，出料阀K2和电动机M1、M2、M3均为OFF；
当汽车到来时车位测量传感器S2接通，红灯L1=ON，绿灯L2=OFF，电动机M3=ON，M2在M3启动2秒后再启动，M1在M2启动2秒后再启动，K2在M1启动2秒后打开出料；
当料满后（S2断开），料斗K2关闭，电动机M1延时2秒停止，M2在M1停止2秒后停止，M3在M2停止2秒后停止，同时绿灯L2点亮，红灯L1熄灭，表示汽车可以开走。
I/O分配表I/O连接图
输入 车位检测S2 X1 常开触点 输出 出料阀K2 Y0 电磁阀 红灯L1 Y1 信号灯 绿灯L2 Y2 信号灯 电动机M1 Y3 接触器KM1 电动机M2 Y4 接触器KM2 电动机M2 Y5 接触器KM3
自动装车控制梯形图
联机调试
使用编程线缆连接PC与PLC，下载程序，设置PLC为运行状态。
操作：S2→OFF，L1=OFF，L2=ON，K2=OFF，M1=OFF，M2=OFF，M3=OFF；
S2→ON，L1=ON，L2=OFF，M3=ON，延时2秒M2=ON，延时2秒M1=ON，延时2秒K2=ON；
S2→OFF，K2=OFF，延时2秒M1=OFF，延时2秒M2=OFF，延时2秒M1=OFF，L2=ON，L1=OFF，完成一次循环。
任务二自动送料装车系统
设计PLC自动送料装车控制
控制要求
初始状态：红灯L1灭，绿灯L2点亮，表示允许汽车开进装料，出料阀K2、电动机M1、M2、M3均为OFF；
当料不满（S1=OFF），出料阀K2关闭（K2=OFF）））））））
图9自动装车系统I/O连接图
在实验面板自动配料/四节传送带的模拟实验区完成连接。
输入 S1 SQ1（S2） 主机模块COM接I/O的COM1、COM2
主机模块24+、COM分接实验单元V+、COM X0 X1 输出 D4（K1） D2（K2） L1 L2 M1 M2 M3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 PLC程序设计
采用经验设计法，结合比较任务一、任务二间的功能区别，完成PLC程序设计，检查是否能实现控制要求。
联机调试
使用编程线缆连接PC与PLC，下载并运行用户程序，观察程序运行结果，是否现实控制要求。
操作：S1→OFF，S2→OFF，L1=OFF，L2=ON，K2=OFF，M2=OFF，M3=OFF，K1=ON；
S1→ON，S2→ON，L1=ON，L2=OFF，M3=ON，延时2秒M2=ON，延时2秒M1=ON，延时2秒K2=ON；
S2→OFF，K2=OFF，延时2秒M1=OFF，延时2秒M2=OFF，延时2秒M3=OFF，L2=ON，L1=OFF，完成一次循环。
任务学习评价
学生自评
任务完成度5：
学习目标完成度5：
安全文明生产5：
同学互评
团队合作能力5：
老师评价
解决问题能力5：
与人交流能力5：
任务三：设计带计数自动送料装车PLC控制系统
自动送料装车系统由三级传送带、料箱、料位检测与送料、车位和吨位检测等环节组成，如图11所示，其控制要求如下：
（1）初始状态红灯L1灭，绿灯L2亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料阀K2关闭，电动机M1、M2和M3皆为停止状态。
（2）进料如料箱中料不满（料位传感器S1为OFF），进料电磁阀K1开启进料；当料满（S1为ON）时，中止进料。
（3）装车当汽车开进到装车位置（车位传感器S2为ON）时，红灯L1亮，绿灯L2灭；同时启动M3，经2s后启动M2，再经2s后启动M1，再经2s后打开料箱（出料阀K2为ON）出料。
当车装满（称重传感器S3为ON）时，料箱关闭（K2为OFF），经2s后M1停止，再经2s后M2停止，再经2s后M3停止，计数一次，同时红灯L1灭，绿灯L2亮，表明汽车可以开走。
（4）停机装满5车，货车开走后（S2=0）整个系统中止运行（只亮红灯）。
了解工艺过程，分析控制要求
与任务二相比增加了什么功能，控制要求有何不同之处？（装车方面，系统启停方面）
确定系统方案
确定I/O增加了什么设备？
选择PLC。分配I/O点，设计I/O连接图。I/O连接图略。
PLC程序设计
在任务二程序基础上修改PLC程序，以实现控制要求。
提示：计数器在M3电动机停止后计数（边沿触发驱动），系统启动时复位清零（M8002启动脉冲应用）。
计数器应用梯形图
系统启停控制
装车总数不到设定值可以启动（S2做启动信号），称重信号S3做停止装车信号，计数器触点做系统停止信号，并货车开走后（S2断）驱动红灯。
联机调试
下载并运行用户程序，观察程序运行结果，装车5次，观察是否现实控制要求。
7.任务学习评价
学生自评
任务完成度5：学习目标完成度5：
安全文明生产5：
同学互评团队合作能力5：
老师评价
解决问题能力5：与人交流能力5：
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图3定时器应用时序图
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图3定时器应用时序图
图4自动装车系统示意图
图8自动送料装车系统示意图
图11带计数自动送料装车系统示意图
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图3定时器应用时序图
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