(完整word版)plc課程設計通風機

1、中北大學可編程控制器課程設計說明書1 引言1.1設計任務與要求在一個通風系統(tǒng)中，有 4 臺電動機驅動 4 臺風機運轉。為了保證工作人員的安全，一般要求至少 3 臺電動機同時運轉。因此，用綠、黃、紅三色柱狀指示燈來對電動機的運行狀態(tài)進行指示。 要求當 3 臺及以上電動機同時運行時， 綠燈亮，表示系統(tǒng)通風良好； 當兩臺電動機同時運行時， 黃燈亮，表示通風狀況不佳，需要改善；少于兩臺電動機運行時，紅燈亮起并閃爍，發(fā)出警告表示通風太差，需要馬上排除故障或進行人員疏散。由控制任務可知，這是一個對通風機運行狀態(tài)進行監(jiān)視的問題。顯然，必須把 4 臺通風機的各種運行狀態(tài)的信號輸入到PLC中 ( 由 PLC外部

2、的輸入電路來實現(xiàn) ) ；各種運行狀態(tài)對應的顯示信號是PLC的輸出。2.PLC 概 況首先介紹一下可編程控制器（PLC）和 PLC控制系統(tǒng)的基本知識，包括PLC的產生和發(fā)展、特點、技術指標、基本結構、工作原理及PLC控制系統(tǒng)等相關知識。2. 1PLC 的基本概念可編程控制器 (Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。 早期的可 編程控制器稱作可 編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展， 這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，

3、今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC1中北大學可編程控制器課程設計說明書2.2PLC發(fā)展概況PLC自問世以來，經過40 多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產業(yè)之一。 世界總銷售額不斷上升、 生產廠家不斷涌現(xiàn)、 品種不斷翻新。產量產值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，世界上有 200 多個廠家生產 PLC，較有名的：美國： AB通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國：西門子公司；法國： TE 施耐德公司；韓國：三星、 LG公司等。2.3PLC技術發(fā)展

4、動向1. 產品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展大：I/O 點數(shù)達 14336 點、32 位為微處理器、 多 CPU并行工作、大容量存儲器、掃描 速度高速化。?。河烧w結構向小型模塊化結構發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。2. PLC 在閉環(huán)過程控制中應用日益廣泛3. 不斷加強通訊功能4. 新器件和模塊不斷推出高檔的 PLC除了主要采用 CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的 EPROM或RAM的智能 I/O 模塊、高速計數(shù)模塊、遠程I/O 模塊等專用化模塊。5. 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的P

5、LC指令系統(tǒng)。6. 發(fā)展容錯技術采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。7. 追求軟硬件的標準化。3. 設計過程為了討論問題方便，設四臺通風機分別為A、B、C、D，紅燈為 F1, 綠燈為 F2.。由于各種運行情況所對應的顯示狀態(tài)是惟一的，故可將幾種運行情況分開進行程序設計。2中北大學可編程控制器課程設計說明書3.1 紅燈常亮的程序設計當 4 臺通風機都不開機時紅燈常亮。設燈常亮為“1”、滅為“0”，通風機開機為“1”、停 為 “ 0 ” ( 下 同 ) 。 其 狀態(tài) 表 為 ：由 狀 態(tài) 表可 得 Fl 的 邏 輯 函 數(shù) ：(1)F1 ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD 根據

6、邏輯函數(shù)(1) 容易畫出其梯形圖如下圖所示。3.2. 綠燈常亮的程序設計能引起綠燈常亮的情況有5 種，列狀態(tài)表為下左表：由狀態(tài)表可得F2 函數(shù)的邏輯表達式為：F 2ABCDABCDABC DABC DABCD(2)根據這個邏輯函數(shù)直接畫梯形圖時，梯形圖會很煩瑣， 所以要先對邏輯函數(shù)(2) 進行化簡。例如將 (2) 化簡成下式： F2=AB(D+C)+CD(A十 B)(3)再根據 (3) 畫出的梯形圖如下右圖所示。3中北大學可編程控制器課程設計說明書3.3 紅燈閃爍的程序設計設紅燈閃爍為“ 1”，列狀態(tài)表為左下表：由狀態(tài)表可得F1 的邏輯函數(shù)為：（ 4）F 3ABCDABC DAB C DABC

7、DABCDABCD將 (4) 化簡為：(5)F1ABCDCDCDABAB由 (5) 畫出的梯形圖如右下圖所示。其中 M8012能產生 100ms即 2.5Hz 的脈沖信號。4中北大學可編程控制器課程設計說明書3.4 綠燈閃爍的程序設計設綠燈閃爍為“ 1”，列狀態(tài)表左下表為：由狀態(tài)表可得F2 的邏輯函數(shù)為：F 2ABCDABCDABC DABCDABC DAB C D將上式化簡為 :F2ABABCDCDABCDABCD(7)根據 (7) 畫出其梯形圖如右下圖所示。5中北大學可編程控制器課程設計說明書4. 選擇 PLC機型4.1 PLC 的類型PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場

8、安裝和控制室安裝兩類；按 CPU字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型 PLC的 I/O 點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小， 用于小型控制系統(tǒng)； 模塊型 PLC提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。4.2 輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使

9、用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點； 可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等， 與應用要求應一致。 可根據應用要求， 合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本。考慮是否需要擴展機架或遠程 I/O 機架等。4.3 電源的選擇PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進 PLC應根據產品說明書要求設計和選用外，一般 PLC的供電電源應設計選用 220VAC電源，與國內電網電壓一致。重要的應用場合， 應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 如果 PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應

10、用要求， 否則應設計外接供電電源。 為防6中北大學可編程控制器課程設計說明書止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。4.4 存儲器的選擇由于計算機集成芯片技術的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求 PLC的存儲器容量，按 256 個 I/O 點至少選 8K 存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。4.5經濟性的考慮選擇 PLC時，應考慮性能價格比?？紤]經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產品。輸入輸出點數(shù)對價格有

11、直接影響。 每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加，因此，點數(shù)的增加對 CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。三菱 PLC是日本三菱公司推出的系列， 是三菱廠家的典型產品。 常見輸入繼電器用“ X”表示、輸出用電器用“ Y”表示；另外有數(shù)字，為該類器件的序號。根據所需用戶輸入輸出設備及 I/O 點數(shù)，選擇型 PLC就可滿足控制系統(tǒng)的要求。5. 作 I/O 點分配本例只有 A、B、 C、 D4個輸入信號， F1,F2,F3 兩個輸出；作出 I/O 分配

12、如表所示；7中北大學可編程控制器課程設計說明書I/O 分配：輸入輸出ABCDF1F2F3M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4QO.OQ0.1由 I/O 分配及上幾個圖，綜合在一起便得到總梯形圖。6. 梯形圖及指令表用三菱 PLC編程軟件 GXDeveloper 進行編程和仿真。 根據設計要求和 I/O 分配表，繪制梯形圖和指令表如下：6.1 梯形圖8中北大學可編程控制器課程設計說明書6.2 指令表9中北大學可編程控制器課程設計說明書7. 總結一學期的學習即將結束。通過此次課程設計，我更深入的理解了 PLC編程及應用的使用方法。 在完成課程設計期間雖然遇到一些困難， 但經過努力解決了困難，自

13、己的能力已得到極大提高。對“通風機工作狀態(tài) PLC控制設計”課題設計中。首先，自己很認真的調整字體大小、圖片樣式、段落格式、頁眉頁腳，最終做出相對滿意的 Word排版。其次，在對“通風機工作狀態(tài) PLC控制設計”課題的構思中，通過自己的獨立思考，與同學的熱枕交流， 向老師的誠懇咨詢， 多次查閱相關資料， 不但極大的豐富了學識，還讓自己做出了更合理、更科學的課程設計。最后，在對課程設計的實踐操作中，自己使用電腦上最基本的繪圖軟件，通過不斷的設計，多次的修改，最終畫出自己滿意的 “通風機工作狀態(tài) PLC控制設計” 課題的 I/O 端口設置和狀態(tài)轉移圖，并通過截圖軟件截圖，再插入任務書中，調整大小，最終完成。在寫指令表時，先插入表格， 輸入文字，隱藏表格邊框， 以達到條理分明。 梯形圖是用 PLC 軟件編程后的截圖做成的。此次課程設計已經結束， 自己深刻體會到可編程控制器應用技術在現(xiàn)實生活中的強大的實用功能， 并為之贊嘆。因此，在以后的學習工作中， 我會繼續(xù)對 PLC 編程及應用