會議室換氣扇PLC系統(tǒng)控制設(shè)計

1、1 PLC的基礎(chǔ)知識11.1 PLC 概述 11.2 PLC的工作原理 21.3 PLC的主要特點32會議室換氣扇設(shè)計目標(biāo)及要求 52.1 課程設(shè)計（論文）目的52.2 設(shè)計內(nèi)容 52.3 設(shè)計要求 53硬件電路設(shè)計64軟件設(shè)計 95課題總結(jié)及展望115.1 課題總結(jié) 115.2 展望 11參考文獻 12致謝 13附錄 141 PLC的基礎(chǔ)知識1.1 PLC概述可編程控制器（PLQ是以微處理器為核心，將計算機技術(shù)、自動控制技 術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的一種專門為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計的工業(yè)控制 裝置，涉及到很多自動控制、電器方面的知識。經(jīng)過 30多年的發(fā)展，在工業(yè)生 產(chǎn)中獲得極其廣泛的應(yīng)用。目

2、前，可編程控制器成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重 要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機器 人、計算機輔助設(shè)計與制造）的首位。其應(yīng)用的深度和廣度成為衡量一個國家 工業(yè)自動化程度高低的標(biāo)志。下面是PLC的基本單元結(jié)構(gòu)圖：存儲器擴展模塊擴展模塊圖1.1 PLC基本單元物理結(jié)構(gòu)圖PLC的具有可靠性高、功能性強和編程簡單等優(yōu)點，所以深受設(shè)計人員的喜愛。PLC就如同一部計算機與繼電器控制設(shè)備相結(jié)合的新型高性能控制裝置。PLC的基本單元包括中央控制器（PLC）、存儲器、輸入單元和輸出單元。采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC 以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)

3、構(gòu)。PLC的各個部件包括CPU電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。編程簡單易學(xué)PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。1.2 PLC 的工作原理PLC 的工作原理：電力線是一個極其不穩(wěn)定的高躁聲、強衰減的傳輸通道，要實現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素如：噪聲、阻抗波動、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負載引起的信號衰減等主要因素對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?。掃描技術(shù)：當(dāng) PLC 投入運行后，其工作過程一般分為

4、三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPUZ一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。1、輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2、用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次

5、地掃描用戶程序（梯形圖 ） 。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控1/16制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O 映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯 形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；

6、相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。3、輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。1.3 PLC的主要特點（ 1）高可靠性所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。各輸入端均采用R-C 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。采用性能優(yōu)良的開關(guān)電 源。對采用的器件進行嚴格的篩選。良好的自診斷功

7、能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。大型 PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或 有三CPU勾成表決系統(tǒng)，使可靠性更進一步提高。（ 2）豐富的I/O 接口模塊（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型PLC以外絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)PLC的各個部件包括CPU電源、I/O 口等均采用模塊化設(shè)計由機架及電纜將各模塊連接起來系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。（ 4）編程簡單易學(xué)PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式對使用者來說 不需要具備計算機的專門知識因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。（ 5）安

8、裝簡單維修方便PLC 不需要專門的機房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行使用時只需將現(xiàn) 場的各種設(shè)備與PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接即可投入運行各種模塊上均有運行和故障指示裝置便于用戶了解運行情況和查找故障，由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。13 / 162 會議室換氣扇設(shè)計目標(biāo)及要求2.1 課程設(shè)計（論文）目的PLC 原理及應(yīng)用課程設(shè)計是電氣工程及其自動化專業(yè)領(lǐng)域重要的實踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實用性 PLC控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計為主。課程設(shè)計的目的和任務(wù)：全面熟練掌握PLC 的硬件組成以及各種指令的應(yīng)用，使學(xué)生掌握小型PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的步驟，

9、熟悉和掌握 PLC開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用和軟件調(diào)試過程，通過 設(shè)計過程中對故障的分析、判斷、檢修進一步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。2.2 設(shè)計內(nèi)容利用PLC控制會議室換氣扇，實現(xiàn)全自動運行。該系統(tǒng)由進氣扇K1、排氣扇K2、停止開關(guān)S0、啟動開關(guān)S1、氣流傳感器S2、氣流彳感器S&風(fēng)扇指示 燈H1、風(fēng)扇指示燈H2等組成，自動控制室內(nèi)的空氣換氣，要求室內(nèi)壓力不能 大于 1 個大氣壓。按下啟動開關(guān)S1,系統(tǒng)開始工作。由于要求室內(nèi)壓力不能大于1個大氣壓，所以，排氣扇必須先行工作 5s,且安裝在排氣扇上的氣流傳感器 S3發(fā)出 閉合信號后，進氣扇才能工作，如果進氣扇或排氣上工作10s 后，安裝在各自風(fēng)扇上的

10、氣流傳感器沒有信號，則顯示風(fēng)扇工作的指示燈閃動報警。2.3 設(shè)計要求1、設(shè)計系統(tǒng)的PLC外部接線圖2、系統(tǒng)的操作面板3、設(shè)計好順序功能圖4、系統(tǒng)的梯形圖5、系統(tǒng)調(diào)試6、撰寫課程設(shè)計論文3硬件電路設(shè)計外部輸入輸入接口內(nèi)部設(shè)福1 輸出接口外部輸出圖3-1 PLC硬件組成框圖會議室換氣扇PLC控制系統(tǒng)設(shè)計采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。車輛進出停車場是由PLC為中心控制系統(tǒng)工作的。PLC是停止開關(guān)啟動開關(guān)十氣流傳感器S，氣漬傳感器S2+卡 6/+JP 叼 4 1141. « »Y Y Y Y 84NZX 工 CW風(fēng)闌旨示燈H1 風(fēng)扇指示燈整，田根卻&#

11、174; 1H：報智圖3-2 PLC的外部接線整體模塊，圖集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也 相對簡單。圖中接線用指示燈代替了進氣扇、排氣扇、風(fēng)扇指示燈，用開關(guān)代 替了氣流傳感器。僖止*圖3-3 順序功能圖說明：X1是啟動開關(guān)，X2是氣流傳感器s2, X3是氣流傳感器S3, X0是 停止開關(guān)，Y1是排氣扇K1, Y2是排氣扇K2, Y11是風(fēng)扇報警燈H1, Y12是風(fēng) 扇報警燈H2表3 I/O分配表輸入X000停止開關(guān)X001啟動開關(guān)輸出Y001排氣扇K1Y002排氣扇K2Y011風(fēng)扇指示燈H1Y012風(fēng)

12、扇指示燈H2按下啟動開關(guān)S1,系統(tǒng)開始工作。由于要求室內(nèi)壓力不能大于1個大氣壓，所以，排氣扇必須先行工作 5s,且安裝在排氣扇上的氣流傳感器 S3發(fā)出閉合信號后，進氣扇才能工作，如果進氣扇或排氣上工作10s后，安裝在各自風(fēng)扇上的氣流傳感器沒有信號，則顯示風(fēng)扇工作的指示燈閃動報報警燈H1報警燈H2排氣扇K1排氣扇K2啟動X1停止X2圖4-3 系統(tǒng)控制面板設(shè)計說明：此操作面板有兩個開關(guān)按鈕組成，X1為啟動開關(guān)S1, X2為停止開關(guān)S2,操作簡單易懂，控制較為方便。K1是排氣扇，K2是排氣扇，H1、H2是 風(fēng)扇報警燈。按下啟動開關(guān) S1,系統(tǒng)開始工作，按下停止開關(guān) X2,系統(tǒng)停止工 作。安裝在各自風(fēng)

13、扇上的氣流傳感器沒有信號，則顯示風(fēng)扇工作的指示燈閃動 報警。4軟件設(shè)計0LDM80021ORxooo2ORMO3AFIMl4OUTMO5LDMO6ANDX0017ORMl8AN IM29ANIXOOO10OUTMl11OUTY00212OUTT1K5015LDMl16ANDT117ORKISANDX00319ORM220AN IM321AKIM422AN IXOOO23OUTM224OUTY00125OUTT2K10028LDM229ANDX00230ORM331AKIM532ANIXOOO33OUTM334OUTY00235OUTT3K10038LDM2<9ANDT240ANIX002

14、41ORM442ANIXOOO43OUTM444OUTYOU45LDM346ANDT347AKIX00348ORM549ANIXOOO50OUTM551OUTY01252Fwn圖4-1會議室排風(fēng)扇指令圖M。；118002 MlT r-XDOO,10X002 T卜M2X000M3(Y002K100<T338M2卜XOO2XOOO45M41 h(Y011M3T卜T3X003XOOO沙卜<M5<Y0l2圖4-2會議室排風(fēng)扇梯形圖5 課題總結(jié)及展望5.1 課題總結(jié)本文研究的主要內(nèi)容是基于PLC的會議室排風(fēng)扇控制系統(tǒng)，在前人的基礎(chǔ)上 做了進一步的研究，吸取了前人研究的精華，補充了前人研

15、究的不足。本系統(tǒng)是基于PLC的自動控制系統(tǒng)，由于 PLC本身的特點使自動控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的可靠性。在老師的正確指導(dǎo)下，以及整組同學(xué)的積極配合和不斷努力下，經(jīng)過了十多天的學(xué)習(xí)與研究，終于完成了這一份艱難的課程設(shè)計。本來以為自己對可編程序控制器原理的知識掌握的還比較好，但是到做課程設(shè)計的時候才發(fā)現(xiàn)自己存在著諸多不足，其中就有很多基礎(chǔ)知識都不是很完善，很多知識都掌握的不是很扎實。值得鼓勵的是我們?nèi)w組員不懈努力，我們一直地突破，一直地完善，一直地積極地尋找各種解決問題的方法。我很興奮，因為整個過程都是我們自己去設(shè)計的。盡管有過爭執(zhí)，有過激勵的爭辯，但是我可以很驕傲地說，這個設(shè)計是我們自己

16、的東西，是我們自己努力而完成的。5.2 展望由于本系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)要求比較高，而且課題研究的時間倉促，以及本人能力有限，因此還有很多地方存在著不足之處：（ 1）本系統(tǒng)中的硬件部分不能實現(xiàn)集中控制，這樣就增加了程序的編寫難度，也相應(yīng)的增加了系統(tǒng)的成本。（ 2）系統(tǒng)穩(wěn)定性需要加強，復(fù)位電路有時會出現(xiàn)不能自動復(fù)位的情況，由于本人能力有限未能找出其中的原因，盡管這種情況不常發(fā)生，但是一旦發(fā)生就影響系統(tǒng)的運行。（ 3）在功能上需要更加完善，本系統(tǒng)沒有設(shè)置報警裝置，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)不能做出報警動作，這樣也會影響系統(tǒng)的跟蹤質(zhì)量。參考文獻1 廖常初 . 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)（第五版）. 重慶大學(xué)出版社，

17、2007.2 張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20023 廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用. 北京：機械工業(yè)出版社，20024廖常初主編.FX系列PLC編程及應(yīng)用M.北京：機械工業(yè)出版社，2005.5 張鳳珊 . 電器控制及可編程控制器. 北京：中國輕工業(yè)出版社.20016 宋德玉主編. 可編程序控制器原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù). 北京：冶金工業(yè)出版社，20017 陳在平 . 可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社，20038 王紅可編程控制器使用教程北京：電子工業(yè)出版社，20039 王兆義 . 可編程控制器使用技術(shù). 北京：機械工業(yè)出版社，200410 史國生 . 電氣控制與可編程控制器技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200311 阮友德 . 電氣控制與PLC 實訓(xùn)教程.北京：人民郵電出版社，2006致謝首先，我要感謝我的導(dǎo)師給了我一個展示自我的平臺，讓我把大學(xué)期間所 學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)地