可编程控制器应用技术实训形考任务5.docxVIP

可编程控制器应用技术实训形考任务5

一、任务概述

本实训形考任务旨在通过一个典型的工业控制场景——物料分拣控制系统的设计与实现，综合考查学员对可编程控制器（PLC）应用技术的掌握程度。学员需独立或小组协作完成从系统需求分析、硬件选型与I/O分配、控制逻辑设计、程序编写与调试，到最终系统联调与功能验证的全过程。通过本任务，学员应能深化对PLC工作原理、梯形图（或SCL等其他编程语言）编程方法、传感器与执行器应用以及工业控制流程设计的理解，并培养工程实践能力与问题解决能力。

二、任务目标与主要内容

（一）任务目标

1.能够根据实际控制需求，进行简单控制系统的方案设计。

2.掌握PLC的I/O地址分配方法，并能正确选用常用传感器与执行器。

3.熟练运用至少一种PLC编程语言（推荐梯形图或SCL）实现指定的控制逻辑。

4.具备PLC程序的调试能力，能够排查常见的软硬件故障。

5.培养规范的工程文档撰写习惯和团队协作精神（如为小组任务）。

（二）主要内容

本任务要求设计一个基于PLC的物料分拣控制系统。该系统应能模拟工业生产线上对不同材质或颜色的物料（如金属、非金属，或不同颜色的塑料块）进行自动识别、传送和分拣。具体功能要求如下：

1.手动/自动模式切换：系统应具备手动操作和自动运行两种模式。手动模式下可单独控制各执行元件（如传送带启停、分拣推杆动作）；自动模式下系统按预设流程连续工作。

2.物料检测与识别：通过适当的传感器（如电感式接近开关检测金属，电容式接近开关检测非金属，或光电传感器检测颜色）对传送带上的物料进行检测和类型识别。

3.物料传送：物料由传送带输送，当检测到物料到达指定分拣位置时，传送带应能根据需要实现暂停或连续运行（根据分拣策略而定）。

4.物料分拣执行：根据识别结果，系统控制相应的分拣机构（如气动推杆、摆臂等）将物料推至对应的料槽或输送线上。

5.状态指示与报警：系统应设有必要的运行状态指示灯（如电源、运行、故障），并在出现异常情况（如物料堵塞）时能发出报警信号。

三、任务实施步骤

（一）系统需求分析与方案设计

1.详细分析控制要求：明确物料的种类、分拣逻辑、动作时序、各部件的动作要求及连锁关系。例如，物料的传送速度、分拣机构的动作时间、是否需要计数功能等。

2.绘制系统控制流程图：用流程图清晰描述系统在自动模式下的整体工作流程，包括启动、运行、物料检测、识别、分拣、停机等各个环节。

3.确定控制方案：选择合适的PLC型号（综合考虑I/O点数、性能、成本及实训设备条件），确定传感器类型（电感、电容、颜色传感器等）、执行器类型（电磁阀、电机等）及其他辅助元器件（电源、继电器、按钮、指示灯等）。

（二）硬件选型与I/O地址分配

1.PLC选型：根据控制需求（输入输出点数、是否需要特殊功能模块等）选择合适的PLC型号。例如，若采用西门子S____系列或S7-200SMART系列，需明确具体型号。

2.传感器与执行器选型：根据待分拣物料特性选择相应的检测传感器；根据分拣机构的动作要求选择合适的电磁阀、电机等执行元件，并考虑其驱动方式。

3.I/O地址分配表制定：

*输入设备：启动按钮、停止按钮、急停按钮、手动/自动切换开关、各物料检测传感器、传送带位置检测（如需要）等。

*输出设备：传送带运行接触器（或变频器控制信号）、各分拣推杆电磁阀、运行指示灯、故障报警灯、蜂鸣器等。

表格应清晰列出设备名称、代号、功能描述、PLC地址（如I0.0,Q0.0等）。

（三）控制程序设计与编写

1.主程序结构设计：通常采用模块化编程思想，将主程序、手动控制子程序、自动控制子程序、报警处理子程序等分开编写，以提高程序的可读性和可维护性。

2.梯形图（或其他语言）程序编写：

*手动控制逻辑：通过相应的手动操作按钮直接控制各执行元件的动作。

*自动控制逻辑：

*系统初始化与启动条件判断。

*传送带的启停控制逻辑。

*物料检测与识别信号的采集与判断。

*根据识别结果，控制相应的分拣执行机构按预定时序动作。

*考虑必要的互锁与联锁保护，例如，防止多个分拣推杆同时动作。

*故障检测与报警逻辑（如物料卡滞超时等）。

3.程序注释：在程序的关键部分添加清晰的注释，说明该段程序的功能、设计思路或注意事项。

（四）系统安装与接线（若涉及硬件实操）

1.绘制电气原理图：包括主电路（如电机驱动）和控制电路（PLC的I/O接线、传感器接线、执行器接线、电源回路等）。

2.按图接线：在实训台上或模拟板上进行硬件接线，注意安全规范，确保接线牢固、正确，避免短路。特别注意PLC输入输出公共端的接线方式。

（五）程序调试与系统联