PLC 三種故障標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路控制

1、目錄1、引言11.1 設(shè)計(jì)目的11.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)12、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)22.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理22.1.1 PLC的選型22.1.2 容量的估算32.2 系統(tǒng)硬件電路圖53、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)73.1系統(tǒng)功能分析73.2控制程序設(shè)計(jì)思路73.3 各部分功能具體實(shí)現(xiàn)84、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析114.1 系統(tǒng)調(diào)試114.2 結(jié)果分析12結(jié)束語13參考文獻(xiàn)14附錄一151、引言1.1 設(shè)計(jì)目的本次PLC課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過某一PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，是學(xué)生能夠熟練的進(jìn)行PLC系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)、接線、編程、調(diào)試等工作，培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)報(bào)警是

2、電氣自動(dòng)控制中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)警功能應(yīng)該是聲光報(bào)警。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，報(bào)警指示燈閃爍，報(bào)警電鈴或蜂鳴器響。操作人員知道故障發(fā)生后，按消鈴按鈕，把電鈴關(guān)掉，報(bào)警指示燈從閃爍變?yōu)槌Ａ?。故障消失后，?bào)警燈熄滅。另外還應(yīng)設(shè)置試燈、試鈴按鈕，用于平時(shí)檢測報(bào)警指示燈和電鈴的好壞。在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障一般有多種。對報(bào)警指示燈來說，一種故障對應(yīng)于一個(gè)指示燈，但一個(gè)系統(tǒng)只能有一個(gè)電鈴。設(shè)計(jì)一個(gè)三種故障標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路，報(bào)警具有優(yōu)先級。2、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理2.1.1 PLC的選型FX系列PLC型號的含義如下： 圖2.1 FX PLC型號含義其中系列名稱：如0、2、0S

3、、1S、ON、1N、2N、2NC等單元類型：M基本單元 E輸入輸出混合擴(kuò)展單元 EX擴(kuò)展輸入模塊 EY擴(kuò)展輸出模塊 輸出方式：R繼電器輸出 S晶閘管輸出 T晶體管輸出 特殊品種：DDC電源，DC輸出 A1AC電源AC（AC100120V）輸入或AC輸出模塊 H大電流輸出擴(kuò)展模塊 V立式端子排的擴(kuò)展模塊 C接插口輸入輸出方式 F輸入濾波時(shí)間常數(shù)為1ms的擴(kuò)展模塊如果特殊品種一項(xiàng)無符號，為AC電源、DC輸入、橫式端子排、標(biāo)準(zhǔn)輸出。例如FX2N32MTD表示FX2N系列，32個(gè)I/O點(diǎn)基本單位，晶體管輸出，使用直流電源，24V直流輸出型。PLC機(jī)型選擇的基本原則是：在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠

4、、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比最優(yōu)的機(jī)型。通常做法是，在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好的場合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其他情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC；對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶 A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求；而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或高檔機(jī)（其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等）。應(yīng)該注意的是，同一企業(yè)應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。這樣，

5、同一機(jī)型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時(shí)，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；此外，由于其外部設(shè)備通用，資源可以共享，因此，配以上位計(jì)算機(jī)后即可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC聯(lián)成一個(gè)DCS系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。本次設(shè)計(jì)選用三菱公司的FX0S系列的PLC。2.1.2 容量的估算PLC容量的估算，包括兩個(gè)方面：一是I/O口的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)量的容量。（1）I/O點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標(biāo)，一般來說，輸入點(diǎn)與輸入信號，輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對應(yīng)的，個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號公用一個(gè)輸入點(diǎn)的。表2.1列出了典

6、型傳動(dòng)設(shè)備及電器元件所需PLC I/O點(diǎn)數(shù)。表2.1 典型傳動(dòng)設(shè)備及電器元件所需PLC I/O點(diǎn)數(shù)序號電氣設(shè)備、元件輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)I/O總點(diǎn)數(shù)1Y-啟動(dòng)的籠型電動(dòng)機(jī)4372單向運(yùn)行的籠型電動(dòng)機(jī)4153可逆運(yùn)行的籠型電動(dòng)機(jī)5274單相變極電動(dòng)機(jī)5385可逆變極電動(dòng)機(jī)64106單向運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī)96157可逆運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī)128208單向運(yùn)行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)3479可逆運(yùn)行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)45910單線圈電磁閥21311雙線圈電磁閥32512按鈕1113光電開關(guān)2214撥碼開關(guān)4415行程開關(guān)1116位置開關(guān)2217信號燈1118風(fēng)機(jī)11（2） 用戶存儲(chǔ)器容量的估算PLC的存儲(chǔ)器容量

7、選擇和計(jì)算的第一種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)精確計(jì)算存儲(chǔ)器的實(shí)際使用容量。第二種為估算法，用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按照（式2.1）來估算。為了使用方便，一般應(yīng)留有25%的裕量。存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=（開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)*10）+（模擬量通道數(shù)*150） （式2.1）本次設(shè)計(jì)共用到按鈕4個(gè)，開關(guān)3個(gè)，有7個(gè)輸入信號。考慮15%的裕量，取整數(shù)9，需9個(gè)輸入點(diǎn)。輸出信號信號燈4個(gè)，接觸器1個(gè)，占5個(gè)輸出點(diǎn)，考慮15%的裕量，最多需6個(gè)輸出點(diǎn)。則輸入和輸出點(diǎn)數(shù)之和為15。綜合上面分析，可選用FX0S-20MR-D型PLC，該P(yáng)LC有12個(gè)輸入點(diǎn)，8個(gè)輸出點(diǎn)，存儲(chǔ)器容量滿足要求。圖2.2為FX0S-20MR

8、-D型PLC。圖2.2 FX0S-20MR-D型PLC2.2 系統(tǒng)硬件電路圖三種故障標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路控制I/O分配表如表2.1所示。表中故障一、故障二、故障三由于無法進(jìn)行模擬，這里將開關(guān)的狀態(tài)來表示是否有故障發(fā)生。表2.1 三種故障標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路控制I/O分配表輸入設(shè)備輸入端子輸出設(shè)備輸出端子啟動(dòng)按鈕SB1X000系統(tǒng)運(yùn)行指示燈HL1Y000停止按鈕SB2X001故障一指示燈HL2Y001故障一信號模擬開關(guān)SS1X002故障二指示燈HL3Y002故障二信號模擬開關(guān)SS2X003故障三指示燈HL4Y003故障三信號模擬開關(guān)SS3X004報(bào)警電鈴接觸器KM1Y004消鈴按鈕SB3X005試燈試鈴按鈕SB

9、4X006PLC輸入輸出端子接線圖如圖2.3所示。圖2.3 三種故障標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路控制I/O接線圖3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)功能分析系統(tǒng)程序流程圖如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)程序流程圖3.2控制程序設(shè)計(jì)思路（1） 當(dāng)有故障產(chǎn)生時(shí)，故障檢測電路檢測到故障信號，故障信號進(jìn)入PLC輸入口，則相應(yīng)的故障指示燈閃爍，報(bào)警電鈴提示。（2） 當(dāng)有故障信號時(shí)，用故障信號去啟動(dòng)報(bào)警電鈴，因?yàn)楣收闲盘栔甘緹羰情W爍狀態(tài)，因此需要向報(bào)警電路加互鎖。（3） 當(dāng)按下消鈴按鈕時(shí)，報(bào)警電鈴?fù)Ｖ构ぷ?，并使故障指示燈常亮，需要將閃爍電路斷開，若只用一個(gè)按鈕斷開，無法實(shí)現(xiàn)故障指示燈的常亮，因此還需要加入一個(gè)輔助繼電器M0。（4）

10、故障電路具有優(yōu)先級，當(dāng)有故障同時(shí)發(fā)生時(shí)，故障優(yōu)先級最高的先提示，當(dāng)故障優(yōu)先級最高的排除之后，然后顯示下一個(gè)優(yōu)先級相對較高的故障指示燈，可以將優(yōu)先級高的指示燈的常閉觸電控制優(yōu)先級低的電路。3.3 各部分功能具體實(shí)現(xiàn)（1）故障指示路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)指示燈在T0影響下，故障指示燈實(shí)現(xiàn)閃爍效果，報(bào)警電鈴響。按下消鈴按鈕，M0線圈通電，M0的常閉觸電斷開，常開觸點(diǎn)閉合，故障指示燈有閃爍變?yōu)槌Ａ?，?bào)警電鈴?fù)Ｖ构ぷ鳌Ｏ鄳?yīng)程序如圖3.2、圖3.3、圖3.4、圖3.5所示。 圖3.1 故障一指示電路圖3.2 故障二指示電路圖3.3 故障三指示電路圖3.4 報(bào)警電鈴提示電路（2） 閃爍電路的設(shè)計(jì)

11、系統(tǒng)啟動(dòng)，當(dāng)有故障信號發(fā)生時(shí)，T0計(jì)時(shí)0.5s后通電，在T0通電時(shí)，T1開始計(jì)時(shí)，0.5s后T1通電，T1的常閉觸點(diǎn)斷開，T0斷電，然后T1斷電，T0開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間到，T0通電，以此循環(huán)，直至消鈴按鈕按下。程序如圖3.5所示。圖3.5 閃爍電路設(shè)計(jì)程序圖程序梯形圖見附錄一。4、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析4.1 系統(tǒng)調(diào)試本次系統(tǒng)仿真如果只采用GX Developer中的GX Simulator6進(jìn)行仿真，只能看出繼電器的輸出狀態(tài)，在詢問老師之后，又用了GT Designer3和GT Simulator3進(jìn)行模擬仿真。仿真圖如圖4.1和圖4.2所示。圖4.1 GT Designer3設(shè)計(jì)仿真圖圖4.2

12、 繼電器內(nèi)存監(jiān)視仿真在仿真的時(shí)候由于用故障信號指示燈來控制報(bào)警電鈴，由于故障信號指示燈在不消鈴的情況下是閃爍狀態(tài)，因此用了報(bào)警電鈴的自鎖，這樣在設(shè)計(jì)試鈴的時(shí)候，不管怎么設(shè)計(jì)總會(huì)在試鈴的時(shí)候?qū)е聢?bào)警電鈴的常響。后來在分析課題要求之后，改用故障信號來控制電鈴，這樣就可以將報(bào)警電鈴的自鎖去掉，在試鈴的時(shí)候就不會(huì)有意外發(fā)生。4.2 結(jié)果分析按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)，當(dāng)只有一種故障發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的故障指示燈閃爍，報(bào)警電鈴報(bào)警，按下消鈴按鈕，報(bào)警電鈴?fù)Ｖ?，故障指示燈停止閃爍，改為常亮。故障排除后，相應(yīng)的故障指示燈熄滅。當(dāng)有多種故障同時(shí)發(fā)生時(shí)，優(yōu)先級高的指示燈亮，優(yōu)先級低的指示燈會(huì)在優(yōu)先級高的故障排除之后亮。結(jié)束語從仿真結(jié)果可以看出，本次設(shè)計(jì)比較成功，滿足三次故障報(bào)警和優(yōu)先級的功能。整個(gè)設(shè)計(jì)過程，就是學(xué)習(xí)和熟悉PLC的過程，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)故障指示燈和報(bào)警電鈴的時(shí)候，只用一個(gè)I/O口來檢測三個(gè)故障指示燈和報(bào)警電鈴，這樣做可以節(jié)省I/O點(diǎn)數(shù)，以備其他電路設(shè)計(jì)使用。經(jīng)過一周的課程設(shè)計(jì)，完成了三種故障標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路控制的設(shè)計(jì)，從開始的I/O口的分配到最后的仿真成功實(shí)現(xiàn)，使我更好的了解了PLC，也讓我學(xué)會(huì)了如何計(jì)算PLC的I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量，學(xué)會(huì)了PLC的選型方法。此外，還學(xué)會(huì)了GX Developer、GT Designer3 的簡單使用方法，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，讓我更加清楚了理論知識和實(shí)踐能力的差別，了