plc电机正反转教案.docx
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plc电机正反转教案.docx
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plc电机正反转教案
一体化教案首页
课程名称
可编程控制器案例教程
课型
一体化
一体化
课题
总任务:
电机的正反转
分任务:
学习plc中各软硬件的配合使用
一体化
授课方法
演示、任务驱动、讨论法等
授课班级
中专机电1班
授课
时间
第13周
2017年5月12日
课
时
2
教学目的
技术理论知识
一、理论知识
1.了解辅助继电器,计数器、定时器等的知识
2.掌握电机正反转的控制
3.学会软元件的运用
二、思想情感
1.感受电机正反转运作带来的效应
2.培养学生对实际问题的分析和推理能力
实际技术操作能力
一、操作技能
电机正反转的组建方法
电机正反转控制电路的画法
二、行为态度
电机正反转的整个控制系统的设计
plc控制电机带来的社会变化
一体化
教学重点
1.正确理解掌握电机正反转的设计
一体化
教学难点
1.对定时器、计数器等软件的正确理解和使用
2.物理线路的连接
仪器、设备、工具准备
实验箱、电脑等
材料准备
教材、实验箱、项目任务书、PLC接线示图、评分表等
课后回顾
plc各软元件的认识及plc的简单控制。
说明
注:
有课时变动、教学内容调整等在此说明。
教案内页
教学环节(时间分配)
教学内容与过程、活动、方法、意图
A.新课导入(2分钟)
教
学
内
容
与过
程
一、导入情境:
通过对电梯上下、汽车前进后退和人的进退来引入电机的正反转。
(人的大脑比喻成plc,脚比喻成电机)
二、导入方式:
边思考、边提问、边讨论
三、导入课题:
总任务:
设计电机的正反转
分任务:
学习plc中各软硬件的配合使用
教师
活动
通过对生活中电梯上下、汽车前进后退和人的进退来引导学生学会找到观察角度,进而剖析电机实现正反转的要求和特点等。
学生
活动
结合所学知识,根据老师提问的问题进行思考,从而进入新课的学习。
教学
方法
案例法、思考回忆法与讨论法等
设计
意图
通过学生的思考、解剖与讨论,让他们形成有关电机正反转的感性认识,从而尽快进入学习状态。
B.下达任务
(2分钟)
教
学
内
容
与
过
程
一、控制内容和要求:
1.控制内容:
一台由电动机拖动的自动往复微型加工设备对工件的加工过程是:
启动后,电机正向转动,5s后电机反向转动,5s后电机又正向转动……,如此正转、反转反复运行3次自动停机。
2.控制要求:
(1)用常开按钮作启动控制。
(2)用常闭按钮作急停控制,停止后,当前数据与状态保持,急停按钮复位后加工继续进行。
(3)用热继电器常闭触点对电动机设过载保护。
当电动机发生过载时,常闭触点断开,电机停止运行,当前状态与数据全部复位清零。
过载消除后,常闭触点复位,按启动按钮后重新运行。
(4)设置复位按钮。
急停后如要重新开始运行,可按复位按钮复位清零。
二、学习重点
1.控制内容和要求的实现
2.各软硬件的选择使用
三、学习难点
1.对定时器、计数器等软件的正确理解和使用
2.物理线路的连接
教师
活动
教师根据电机正反转控制的特点,融入理论知识、操作技能、思想情感与行为态度,结合学生具体的能力情况,制定出工作任务书,并向学生下达,督促完成。
学生
活动
仔细阅读工作任务书,明白工作内容,清晰工作步骤,作好执行任务的前期准备工作。
教学
方法
任务驱动法
设计
意图
课堂教学任务明确,目的明朗,学生能看懂工作任务书,并按照步骤就能完成任务。
C.讨论分析
(2分钟)
教
学
内
容
与
过
程
一、问题讨论
1.思考电机的工作状态:
通过对电机的工作状态的思考,采用讨论法列举生活中哪些情况用到了电机,并涉及到正反转状态。
电机正反转的工作状态:
解刨电机正反转的变化规律。
电机正反转工作的实现:
通过对电机正反转的工作状态的解剖,采用讨论法对电机正反转工作的实现进行分析。
4.设计plc控制电机的正反转:
深入分析电机正反转的特点,采用任务驱动法对电机正反转的控制进行设计。
(1)课程教材:
提供相对应的文本学习材料
(2)教学课件:
展示老师讲课的场景,提供学习辅导的视听材料。
(3)电路图纸:
专业技术材料,作为技术分析与操作的依据。
(4)技术文献:
专业技术比较可靠、全面、深刻的技术资料,一般作为深入研究之用。
(5)网络资源:
普通而新颖,便于查询的知识与技术资料。
不能不信,也不能全信。
3.填写任务书(讨论结果内容)
教师
活动
关注学生讨论内容与氛围,指导学生讨论要具有科学性和有效性,并对讨论进行管控。
根据任务书的具体内容进行相关知识与技能的专业讨论,得知他们的理论困惑与技能不知行。
学生
活动
根据工作任务书的具体内容步骤,合理使用信息资源、获得相关知识、技能,生生间、师生间进行探讨,分析制定出工作任务执行计划。
教学
方法
设计
意图
学生明确任务要求,并按照任务书要求,自我获取信息、制定工作计划,确定工作步骤,必要的工作资料,任务的时间顺序,团队工作中的具体分工。
与老师进行一次关于计划的专业谈话,确定最终计划。
D.任务精讲与实施
(9分钟)
教
学
内
容
与
过
程
一、理论知识
引入
1、仔细观察电梯的上下行、汽车和人的进退,电机在怎样工作?
正反转交替
2、如何实现电机的正反转控制?
(提问引起学生的注意,增加其好奇心)
师生共同探讨
(将人脑比喻成plc,脚比喻成电机,plc去控制电机的正反转。
)
一、回顾概念
(SET/RST)
(1)SET(置位指令)它的作用是使被操作的目标元件置位并保持。
(2)RST(复位指令)使被操作的目标元件复位并保持清零状态。
(MPS/MRD/MPP)
(1)MPS(进栈指令)将运算结果送入栈存储器的第一段,同时将先前送入的数据依次移到栈的下一段。
(2)MRD(读栈指令)将栈存储器的第一段数据(最后进栈的数据)读出且该数据继续保存在栈存储器的第一段,栈内的数据不发生移动。
(3)MPP(出栈指令)将栈存储器的第一段数据(最后进栈的数据)读出且该数据从栈中消失,同时将栈中其它数据依次上移。
3.逻辑反、空操作与结束指令(INV/NOP/END)
(1)INV(反指令)执行该指令后将原来的运算结果取反。
(2)NOP(空操作指令)不执行操作,但占一个程序步。
(3)END(结束指令)表示程序结束。
4.计数器:
1)计数器作用:
对触点动作次数(或状态执行次数)进行计数:
2)计数器组成:
线圈与触点(每一个计数器都有无数对常开与常闭触点)
3)计数范围(FX2N)
16位计数器:
0~32,767
32位计数器:
-2,147,483,648~+2,147,483,647
二.计划与实施(任务步骤)
1.准备工作:
检查电脑、PLC实训操作台及电源是否正常,从模块箱取出电机实训模块,领取带插头的连接线10条。
领取工作任务书,并认真阅读工作内容及要求。
2.工作步骤:
1)根据控制要求确定I/O分配表
根据任务内容及控制要求在工作任务书的I/O分配表中填好输入和输出的地址号及对应的外接元件,如下表所示。
1)画I/O接线图
结合I/O分配表中输入和输出的地址号,按照PLC接线图的画图规则及要求,在工作任务书的
《画I/O接线图》栏的空白处画出I/O接线图,如图1-48。
图1-48
2)外部接线,如图1-49所示
取电机控制模块,将实训台上PLC的输入X0、X10、X11、X12和输出Y0、Y1的插孔分别与模块
上的SB1、SB2、FR、SB3、KM1、KM2对应插孔用带插头的连线相连,实训台上24V电源的正极接COM1,负极接COM和模块上的0V,如图1-49所示。
接线注意事项:
1)接线前先观察24V电源指示是否正常,PLC的输入线和输出线不能插错。
2)输入的COM和输出的COM0、COM1不能插错。
3)24V电源不能插错,千万不能插到实训台上的高压插孔,否者会烧坏PLC。
图1-49
4)编写程序
编程思路:
⑴由于电机正反转是由2个继电器分别控制的,可用2个设定值为5s的定时器设定正反转时间,并用定时器的触点作正转与反转的切换控制。
⑵用计数器作机往复运行3次的控制,注意计数器应由设定反转时间的定时器触点驱动,以保证正反转都运行3次才停机。
⑶为了保证电机往复运行3次自动停机后能再次启动,计数器动作时,其触点应同时将运行状态与数据元件(包括计数器本身)复位清零。
⑷在过载保护触点动作时,要同时将运行状态与数据元件复位清零。
由于过载保护使用常闭触点,所以正常运行时,要保证控制复位清零的过载触点处于断开状态。
⑸由于急停后要保持当前的状态与数据,所以控制运行的定时器与计数器要有停电保持功能。
⑹由于使用了有停电保持功能的定时器,因此每完成一次运行都要将二个定时器复位清零。
⑺为保证正反转继电器不会同时闭合造成短路,程序中对2个输出执行元件要作软联锁保护。
梯形图程序如图1-50所示:
可用开关SA1代替热继电器触点。
用二个指示灯分别替代继电器,接PLC输出端的Y0与Y1。
图1-50
5)运行调试
⑴正常运行:
按下启动按钮SB1,灯1发光5s,熄灭后灯2发光5s;反复进行3次后自动熄灭(表示电机自动停机)
⑵急停控制:
运行中按下停止按钮SB2,灯熄灭(表示电机停止运行),按SB1再次启动,程序在停止时的状态上继续运行。
若停止后要重新开始运行,可先按复位清零按钮SB3后再启动。
⑶过载动作:
将开关SA1断开,灯熄灭,可按SB1启动重新开始运行。
如果动作不对或无反应,应先检查电源和外部输入接线;后检查程序;再检查输出接线
教师
活动
1.教师构建并展示学习引导流程图,分解学习任务,进行任务驱动。
根据重点、难点及化解突破方法,按照知识、技能与思想等方面进行精讲,解开学生理论上的困惑和技能上的无为,为任务的实施抛砖引玉。
2.师生互动交流,引导学生主动寻找解决问题的方法和思路,从而激发学生的学习热情。
3学生操作时,教师要巡回指导,及时发现问题,引导学生纠正,并提醒学生“细节决定成功”这一重要理念,指导学生完成工作任务。
.
学生
活动
“学到用时方恨少”的强烈求知欲,此时只有专心听讲,认真踹磨老师知识、技能与思想,才能会做、懂得做得更好。
2.学生认真观察学习电路图。
学生思考、讨论和查找相关资料,完成plc控制电机正反转的认识及关键检测任务。
小组合作互相帮助,遇到难题及时请教老师。
3.小组成员根据学习任务书进行工作准备,分析详细的操作程序与方法,利用小组间同学的分工与互助,动手操作。
教学
方法
1.讲授2.启发3.实操
设计
意图
1.通过老师的任务精讲,能使学生理解相关的理论知识、熟悉操作技能、感悟工作思想,最终能使学生朝着“怎样做、为什么这样做、怎样做得更好”教学目标前行。
2..让学生自己动手测量与调试,让学生在做中学,在学中做,实践中寓理论,理论在实践中理解。
F、小结激励
(1分钟)
检查与评价
根据实训设备情况,分5个大组,25个小组,原则上两人为1小组,5个小组为一个大组,每个大组选一个组长,任务完成后由组长对本组的每个小组的情况向全班进行简评,最后汇总由老师进行总评。
评价主要从以下几个方面考虑:
1.外部接线(输入、输出和电源)要求接触良好,输入和输出、电源无错点、短路和断路,电源正、负极性不能接反。
2.功能考核按任务内容的动作要求,电动机正传启动和停止,电动机反转启动和停止,
3.如有问题能否及时处理,主要是检查学生综合处理问题的能力。
4.安全操作是指学生在操作的全过程中是否按照安全规程操作。
教师
活动
教师引导学生分析总结,并引申到维修实践中,希望引起学生重视
学生
活动
学生认真总结和回顾,明确学习任务,提高其归纳总结的能力。
教学
方法
1.实操训练
设计
意图
通过归纳总结回顾知识点,加深学生对任务知识、技能的理解与掌握。
G、作业与拓展
(1分钟)
教学
内容
与过
程
异步电机的控制除了上述的三种控制外,还有其它的控制类型,如多地控制;自动往返运动控制;各种制动控制等等。
思考这些控制的原理及程序的编写。
教师
活动
教师布置作业及拓展任务。
学生
活动
学生课后自行完成作业及拓展任务,检查学习效果,培养学生自学和互相学习能力。
教学
方法
问题导向,问题探索。
设计
意图
本环节给作为本次课的课内外补充内容,巩固学生所学内容,拓展学生思维能力,如有疑问下次课解答。
老师要鼓励学生都参与进来,引导学生树立“钻研铸造创新”的职业工作理念。
审核:
年月日
第一章部分习题答案
1-1不能,因为熔断器用于短路保护;热继电器用于过载保护,且由于热效应,热继电器在短路时来不及动作,故不能起到短路保护。
1-2接触器有三个主触点,电流较大,用于主电路。中间继电器触点多,容许的电流通常比接触器小,用于控制电路。当主电路电流较小时,可用中间继电器触点代替接触器的主触点。
1-3不会,热继电器动作需要时间。
1-4
1-5不可以,同1-1
1-6短路、过载、零电压及欠电压保护
1)短路保护
电动机绕组或导线的绝缘损坏,或者线路发生故障时,都可能造成短路事故。短路时,若不迅速切断电源,会产生很大的短路电流,使电气设备损坏。
2)过载保护
三相异步电动机的负载突然增加、断相运行或电网电压降低都会引起过载。电动机长期超载运行,其绕组温升将超过允许值,会造成绝缘材料变脆、变硬、减少寿命,甚至造成电动机损坏,因此要进行过载保护。
3)零电压及欠电压保护
零电压保护是为防止电网失电后恢复供电时,电动机自行启动而实行的保护。当电动机正在运行时,如果电源电压因某种原因消失,那么在电源电压恢复时,必须防止电动机自行启动。否则,将可能造成生产设备的损坏,甚至发生人身事故。而对电网来说,若同时有许多电动机自行启动,则会引起过总电流增加,也会使电网电压瞬间下降,因此要进行零电压保护。
1-11
1-12SQ1原点SQ2终点
1-13
1)电流或电压达不到额定值,电动机相当于降压启动和运行。
2)KS失灵,无法停车。
第二章部分习题答案
2-3
2-4
有点动,说明KM1有电,只是没有自锁,即KA可能有问题。KA问题不影响冷却泵,故冷却泵还可以工作。
2-5
冷却泵和快速电机的功率小,工作电流小,中间继电器触点可承受。
2-6
YC1:
主轴制动电磁离合器
YC2:
工作台进给电磁离合器
YC3:
快速移动电磁离合器
2-7在将变速手柄推回原位置时,将瞬间压下主轴变速行程开关SQ5,使SQ5常闭触点(C6)断开,KM2线圈(D6)断电,主电动机M1停止;SQ5常开触点(C6)闭合,KM2线圈(D6)又瞬间通电,主电动机M1作瞬时转动,有利于齿轮啮合。当变速手柄榫块落入槽内时,SQ5不再受压,其常开触点(C6)断开,切断主电动机瞬时点动电路,主轴变速冲动结束。
2-8若要工作台向左进给,则将纵向手柄扳向左,使得SQ2受压,KM3通电,M2反转。工作台向左进给,KM3通电的电流通路为:
线号19→SQ6(C8)→SQ4(C8)→SQ3(C8)→SA3(C8)→SQ2(D9)→KM3常闭互锁触点(D9)→KM4线圈(D9)→线号0
2-9不是,是靠电磁离合器制动的
2-10开门断电是电器柜开门时,总电路断电,防止电器柜内触电。开门时,SQ7释放闭合,空气开关脱扣线圈通电,空气开关脱扣,电源断开。
2-11冷却泵电流大,其他电动机的功率小,工作电流小,中间继电器触点可承受。
2-12略
2-13按下夹紧按钮SB6(A18)→接触器KM5线圈(C18)吸合→液压泵电动机M3反转,拖动液压泵送出压力油至夹紧油腔,使立柱与主轴箱同时夹紧→压下夹紧行程开关SQ4,SQ4常闭触点(B10)断开,HL1(C10)灯灭;SQ4常开触点(B10)闭合,HL2(C10)亮,指示立柱与主轴箱均已夹紧,可以进行钻削加工。
2-14YA为2位六通电磁阀线圈,即放松夹紧电磁阀。
电磁阀线圈YA通电时,其送出的压力油经2位六通阀进入其中一油路,即进入立柱与主轴箱夹紧油腔,推动活塞和菱形块使立柱和主轴箱同时夹紧;电磁阀线圈YA不通电时,其送出的压力油经2位六通阀进入另一油路,即进入立柱与主轴箱松开油腔,推动活塞和菱形块使立柱和主轴箱同时松开。
2-15SQ3夹紧到位行程开关。SQ3在摇臂夹紧时断开、摇臂松开时接通。SQ3应调整到摇臂夹紧后即动作的状态。若常闭点断不开,摇臂夹紧后不能动作,将使液压泵电动机M3长期工作而过载。若常闭点合不上,SB6松手后液压泵电动机M3便断开,不能保证摇臂可靠夹紧。
2-16KT是断电延时继电器。用了一个瞬动常开点、延时闭合常闭点、延时断开常开点,确保了升降电动机M2在断开电源且完全停止后才开始夹紧联锁。
2-17若按下主轴启动按钮SB2,主轴是立刻带动钻头开始旋转。
2-18TSPX619型卧式镗床的进给运动有主轴的轴向进给、平旋盘上刀架溜板的径向进给、主轴箱的垂直进给、工作台的纵向进给和横向进给。
2-19
2-20
当主电动机M1高速或低速反向运行时,因主轴转速n>120r/min,速度继电器KS-2反向动合触点(B8)闭合,为主电动机M1的反接制动做准备。
按下停止按钮SB6(A6)→中间继电器KA2(C6)、接触器KM3(C7)、KM2(C8)断电释放→接触器KM1(C8)、KM6(C9)线圈得电吸合→M1正向三角形接法,并串电阻R反接制动,转速迅速下降。当转速下降到n<100r/min时→已经闭合的KS-2动合触点(B8)断开→接触器KM1(C8)、KM6(C9)断电→M1反接制动结束。
2-21进给变速控制过程与主轴变速控制过程基本相似,拉出的变速手柄是进给变速操作手柄,分析时将主轴变速控制中的行程开关SQ1、SQ2换成SQ3、SQ4。
2-22电磁吸盘控制电路用欠电压继电器KV进行了欠电压保护,确保电磁吸盘可靠装夹工件。此外,对电磁吸盘线圈还有过电压及短路保护。
2-23砂轮下降控制过程:
按下SB7(B5)→KM4线圈(C5)得电吸合→M4启动反转→砂轮升降指示灯HL4(C8)亮。当砂轮下降到预定位置时,松开SB7(B5)→KM4线圈(C5)失电释放→M4停转→HL4(C8)灭。
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