電控與PLC課程設(shè)計報告

1、 摘 要 plc是一種用于自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方plc控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。plc采用了可編程程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、和算術(shù)運算等操作的指令。并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程；而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應按易與工業(yè)系統(tǒng)連成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。plc存在許許多多的的優(yōu)點，因此，plc已經(jīng)在工業(yè)市場占有一大片領(lǐng)域。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進入一個嶄新的時代，其應用越來越廣目前，plc在國

2、內(nèi)外已經(jīng)廣泛應用于鋼鐵，石油化工，建材，機械制造，交通運輸?shù)雀鱾€行業(yè)。 為了將我們的編程能力提升到一個更高的水平，深化面向?qū)ο蟮木幊趟季S和解決問題的能力，值此課程設(shè)計周期間，進行基于基于em235的兩路測溫系統(tǒng)和基于plc的交通燈的設(shè)計，對plc的基本指令和基礎(chǔ)知識進行回憶和熟悉。關(guān)鍵詞：plc 電機啟動及能耗制動 em235 目錄 1、 基于plc的多通道溫濕度監(jiān)控裝置1.1題目要求31.2方案說明31.3 em235模塊 31.4溫濕度監(jiān)控的實現(xiàn)71.5程序設(shè)計81.6 圖片11 2、 基于plc實現(xiàn)智能交通燈控制 2.1 題目要求12 2.2方案說明12 2.3電機的啟動及能耗制動12

3、2.4智能交通的實現(xiàn)13 2.5程序設(shè)計14 2.6圖片253、 總結(jié)4、 參考文獻5、 成績評定表plc的介紹0.1 plc的定義 可編程邏輯控制器，簡稱plc (programmable logic controller)，,是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專門為在工業(yè)環(huán)境應用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部

4、存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 plc的種類很多，其實現(xiàn)的功能、內(nèi)存容量、控制規(guī)模、外型等方面均存在較大的差異。因此，plc的分類沒有一個嚴格的統(tǒng)一標準，而是按照結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模、實現(xiàn)的功能進行大致的分類。0.2 plc的特點及重要性plc具有一下幾個特點：1) 可靠性高，抗干擾能力強2) 通用性強，控制程序可變3) 使用方便功能強，適應面廣編程簡單4) 容易掌握體積小、重量輕、功耗低、維護方便、價格便宜

5、由于plc的自身特點，plc已經(jīng)廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電氣、建材機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各行業(yè)，無論其船上還是路上都有其廣泛應用0.3 西門子s7-200介紹 s7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。 s7-200應用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。 s7-200系列plc可提供4個不同的基本型號的8種cpu供使用。cpu 226

6、 本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量i/o 點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量i/o 點或35路模擬量i/o 點。13k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。2個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。 1.4 plc的發(fā)展方向 隨著計算機科學的發(fā)展和工業(yè)自動化愈來愈高的需求，可編程控制技

7、術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。僅僅將plc理解為開關(guān)量控制的時代己經(jīng)過去，plc不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。今后，plc將主要朝著以下兩個方向發(fā)展:一個是向超小型專用化和低價格方向發(fā)展;另一個是向高速多功能和分布式自動化網(wǎng)絡方向發(fā)展。總的趨勢如下階：1) 可編程控制技術(shù)的標準化2) cpu處理速度進一步加快可編程控制技術(shù)的智能化3) 系統(tǒng)的開放性和兼容性通用性和專業(yè)化的結(jié)合4) 可靠性進一步提高5) 控制系統(tǒng)分散化控制與管理功能一體化1、 基plc的多通道溫濕度監(jiān)控裝置1.1題目要求： 用穩(wěn)壓器給定2路輸入信號

8、為0-5v標準直流電壓信號分別表示為溫度、濕度對應的電壓信號。分別經(jīng)過em235轉(zhuǎn)換之后，用2位led交替顯示相應電壓值的個位和第一個小數(shù)位（靜態(tài)顯示方式），要實現(xiàn)可自動每隔2秒交替，也可手動按鍵交替顯示。把其中的一路模擬量輸入，通過em235的模擬量輸出端直接輸出，可用萬用表測量。要保證顯示精度。要有啟動和停止按鈕！1.2方案說明em235模塊的要點： 溫度濕度對應的電壓信號可以自動實現(xiàn)2s交替，也可以用手動控制，二個手動按鈕分別控制溫度與濕度對應的電壓信號，輸出的電壓信號經(jīng)過em235的轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在通過數(shù)碼管分別顯示個位與小數(shù)點第一位。1.3 em235模塊的要點： em2

9、35是最常用的模擬量擴展模塊，它實現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。下面以em235為例講解模擬量擴展模塊接線圖，如下圖1所示。圖1圖1演示了模擬量擴展模塊的接線方法，對于電壓信號，按正、負極直接接入x和x；對于電流信號，將rx和x短接后接入電流輸入信號的“”端；未連接傳感器的通道要將x和x短接。對于某一模塊，只能將輸入端同時設(shè)置為一種量程和格式，即相同的輸入量程和分辨率。（后面將詳細介紹）em235的常用技術(shù)參數(shù)：模擬量輸入特性模擬量輸入點數(shù)4輸入范圍電壓（單極性）010v 05v 01v 0500mv 0100mv 050mv 電壓（雙極性）10v 5v 2.5v 1v 500mv

10、250mv 100mv 50mv 25mv電流020ma數(shù)據(jù)字格式雙極性 全量程范圍-32000+32000單極性 全量程范圍032000分辨率12位a/d轉(zhuǎn)換器模擬量輸出特性模擬量輸出點數(shù)1信號范圍電壓輸出 10v電流輸出020ma數(shù)據(jù)字格式電壓-32000+32000電流032000分辨率電流電壓12位電流11位下表說明如何用dip開關(guān)設(shè)置em235擴展模塊，開關(guān)1到6可選擇輸入模擬量的單/雙極性、增益和衰減。em235開關(guān) 單/雙極性選擇增益選擇衰減選擇sw1sw2sw3sw4sw5sw6on單極性off 雙極性off off x1off onx10 onoff x100onon無效on

11、off off 0.8off onoff 0.4off off on0.2由上表可知，dip開關(guān)sw6決定模擬量輸入的單雙極性，當sw6為on時，模擬量輸入為單極性輸入，sw6為off時，模擬量輸入為雙極性輸入。sw4和sw5決定輸入模擬量的增益選擇，而sw1，sw2，sw3共同決定了模擬量的衰減選擇。根據(jù)上表6個dip開關(guān)的功能進行排列組合，所有的輸入設(shè)置如下表：單極性滿量程輸入分辨率sw1 sw2sw3 sw4 sw5 sw6 onoffoffonoffon0到50mv 12.5v offonoffonoffon0到100mv 25v onoffoffoffonon0到500mv125ua

12、 offonoffoffonon0到1v 250vonoffoffoffoffon0到5v1.25mv onoffoffoffoffon0到20ma 5aoffonoffoffoffon0到10v 2.5mv 雙極性滿量程輸入分辨率sw1 sw2sw3sw4sw5sw6onoff off onoff off 25mv 12.5v off onoff onoff off 50mv 25voff off ononoff off 100mv 50v onoff off off onoff 250mv 125voff onoff off onoff 500 250voff off onoff onof

13、f 1v 500v onoff off off off off 2.5v 1.25mv off onoff off off off 5v 2.5mv off off onoff off off 10v 5mv 6個dip開關(guān)決定了所有的輸入設(shè)置。也就是說開關(guān)的設(shè)置應用于整個模塊，開關(guān)設(shè)置也只有在重新上電后才能生效。輸入校準模擬量輸入模塊使用前應進行輸入校準。其實出廠前已經(jīng)進行了輸入校準，如果offset和gain電位器已被重新調(diào)整，需要重新進行輸入校準。其步驟如下：a、 切斷模塊電源，選擇需要的輸入范圍。b、 接通cpu和模塊電源，使模塊穩(wěn)定15分鐘。c、 用一個變送器，一個電壓源或一個電流源

14、，將零值信號加到一個輸入端。d、 讀取適當?shù)妮斎胪ǖ涝赾pu中的測量值。e、 調(diào)節(jié)offset（偏置）電位計，直到讀數(shù)為零，或所需要的數(shù)字數(shù)據(jù)值。f、 將一個滿刻度值信號接到輸入端子中的一個，讀出送到cpu的值。g、 調(diào)節(jié)gain（增益）電位計，直到讀數(shù)為32000或所需要的數(shù)字數(shù)據(jù)值。h、 必要時，重復偏置和增益校準過程。em235輸入數(shù)據(jù)字格式下圖給出了12位數(shù)據(jù)值在cpu的模擬量輸入字中的位置：圖2可見，模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（adc）的12位讀數(shù)是左對齊的。最高有效位是符號位，0表示正值。在單極性格式中，3個連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（adc）每變化1個單位，數(shù)據(jù)字則以8個單位變化

15、。在雙極性格式中，4個連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器每變化1個單位，數(shù)據(jù)字則以16為單位變化。em235輸出數(shù)據(jù)字格式，圖3給出了12位數(shù)據(jù)值在cpu的模擬量輸出字中的位置：圖3數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（dac）的12位讀數(shù)在其輸出格式中是左端對齊的，最高有效位是符號位，0表示正值；模擬量擴展模塊的尋址：每個模擬量擴展模塊，按擴展模塊的先后順序進行排序，其中，模擬量根據(jù)輸入、輸出不同分別排序。模擬量的數(shù)據(jù)格式為一個字長，所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始。例如：aiw0，aiw2，aiw4、aqw0，aqw2。每個模擬量擴展模塊至少占兩個通道，即使第一個模塊只有一個輸出aqw0,第二個模塊模擬量輸出地址

16、也應從aqw4開始尋址，以此類推。1.4 溫濕度監(jiān)控的實現(xiàn)接口：功能接口功能接口自動交替i0.0小數(shù)點后一位qb2停止i0.1個位顯示qb0手動交替i0.2顯示小數(shù)點q1.0i0.31.5程序設(shè)計： 1.6圖片：2、基于plc實現(xiàn)智能交通燈控制2.1題目要求： 著至關(guān)重要作用。我們負責設(shè)計的交通燈控制系統(tǒng)，原是采用繼電器線路控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)故障率高，不易維修，另外繼電器壽命短，更換元件不方便，綜上原因就嚴重影響生產(chǎn)效益，因此對本設(shè)備進行自動化控制就首當其沖。南北方向為主干道，東西方向為次干道。要有啟動和停止按鈕 交通燈是交通中一種比較普遍的設(shè)備，它在工藝生產(chǎn)上起 東西方向紅燈亮20s，南北方向

17、綠燈亮13s，閃4次（每次0.5s亮，0.5s滅），黃燈亮3s；然后，東西方向綠燈亮8s，閃3次（每次0.5s亮，0.5s滅），黃燈亮3s，南北方向的紅燈亮14s；再然后，東西方向紅燈亮20s，南北方向綠燈亮13s，閃4。這樣東西南北交通燈循環(huán)運行； 當人行道上有人要過馬路時，按相應人行道按鈕（注：當要過路口已經(jīng)為綠燈，按下無效），所有燈變?yōu)榧t燈，延時3s鐘后（為了給正行駛在馬路上的機動車通過時間）相應馬路、人行道變綠燈，而垂直方向變紅燈，延時6s鐘后，垂直方向馬路燈及人行燈變綠燈恢復正常循環(huán)運行（系統(tǒng)接著按人行道按鈕前狀態(tài)運行）； 用led正序顯示南北方向紅燈時間；每次按下人行道按鈕后，三相

18、異步電動機自動全壓啟動，各交通燈恢復正常時間后，電機停止（停止方式為能耗制動）；同時，應設(shè)有電機獨立啟動、停止按鈕，并設(shè)有電機自動啟動、手動啟動指示燈。2.2方案說明： 2.2.1 對交通燈采用自動化控制時，可選比較先進而又穩(wěn)定的單片機和plc控制，但采用單片機控制還要附加配套的集成電路i/o接口，又必須完成大量硬件設(shè)計和制作工作，而且單片機的維修對工人的知識水平要求較高，據(jù)當前國情，經(jīng)深思熟慮，我組用經(jīng)濟的plc控制。2.2.2. 信號燈受啟動及停止按鈕的控制，當按下啟動按鈕時，信號燈系統(tǒng)開始工作，并周而復始地循環(huán)工作，當按下停止按鈕時，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號燈都熄滅。并且在南北和東

19、西方向設(shè)置人行道過街，并伴有l(wèi)ed數(shù)碼管顯示。2.3電機的啟動及能耗制動：2.3.1 三相籠式異步電動機單向全壓啟動控制線路，主電路由自動開關(guān)、接觸器的主觸點、熱繼電器的熱元件和電動機構(gòu)成?？刂凭€路由熱繼電器的常閉觸點、停止按鈕、啟動按鈕、接觸器常開觸點及它的線圈組成。2.3.2 能耗制動就是在電機脫離三相交流電源后，定子繞組上加一直流電壓，即通入直流電流，利用轉(zhuǎn)子感應電流與靜止磁場的作用以達到制動的目的。根據(jù)能耗制動時間原則，用plc中時間繼電器進行控制。2.4智能交通的實現(xiàn)：簡化時序原理圖如下：輸入功能輸出功能i0.0開始，停止qb0數(shù)碼管段選i0.1東西過馬路按鈕，接sw2/sw4q1.1/q1.0主道東西/南北紅燈，接r2/r1i0.2南北過馬路按鈕，接sw1/sw3q2.0/q2.2主道東西/南北綠燈，接g2/g1i0.5電機獨立啟動按鈕q2.1/q2.3主道東西/南北黃燈，接y2/y1i0.6電機獨立停止按鈕q2.4人行道東西紅燈，接r4,r6q2.5人行道東西綠燈，接g4，g6q2.6人行道南北紅燈，接r3，r5q3.0人行道南北綠燈，接g3，g5q3.1電機啟動繼電器q3.2能耗制動繼電器q3.6電機自啟動指示燈q3.