(完整word版)plc課程設(shè)計(jì)通風(fēng)機(jī)

1、中北大學(xué)可編程控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 引言1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求在一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)中，有 4 臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 4 臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。為了保證工作人員的安全，一般要求至少 3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，用綠、黃、紅三色柱狀指示燈來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行指示。 要求當(dāng) 3 臺(tái)及以上電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)， 綠燈亮，表示系統(tǒng)通風(fēng)良好； 當(dāng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)， 黃燈亮，表示通風(fēng)狀況不佳，需要改善；少于兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，紅燈亮起并閃爍，發(fā)出警告表示通風(fēng)太差，需要馬上排除故障或進(jìn)行人員疏散。由控制任務(wù)可知，這是一個(gè)對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的問(wèn)題。顯然，必須把 4 臺(tái)通風(fēng)機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)輸入到PLC中 ( 由 PLC外部

2、的輸入電路來(lái)實(shí)現(xiàn) ) ；各種運(yùn)行狀態(tài)對(duì)應(yīng)的顯示信號(hào)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(shí)，包括PLC的產(chǎn)生和發(fā)展、特點(diǎn)、技術(shù)指標(biāo)、基本結(jié)構(gòu)、工作原理及PLC控制系統(tǒng)等相關(guān)知識(shí)。2. 1PLC 的基本概念可編程控制器 (Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(jiǎn)稱 PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展， 這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)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(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC1中北大學(xué)可編程控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2.2PLC發(fā)展概況PLC自問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40 多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。 世界總銷售額不斷上升、 生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、 品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。目前，世界上有 200 多個(gè)廠家生產(chǎn) PLC，較有名的：美國(guó)： 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(guó)：西門子公司；法國(guó)： TE 施耐德公司；韓國(guó)：三星、 LG公司等。2.3PLC技術(shù)發(fā)展

4、動(dòng)向1. 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展大：I/O 點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336 點(diǎn)、32 位為微處理器、 多 CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描 速度高速化。?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。2. PLC 在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛3. 不斷加強(qiáng)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(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)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(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的P

5、LC指令系統(tǒng)。6. 發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)化。3. 設(shè)計(jì)過(guò)程為了討論問(wèn)題方便，設(shè)四臺(tái)通風(fēng)機(jī)分別為A、B、C、D，紅燈為 F1, 綠燈為 F2.。由于各種運(yùn)行情況所對(duì)應(yīng)的顯示狀態(tài)是惟一的，故可將幾種運(yùn)行情況分開(kāi)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。2中北大學(xué)可編程控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.1 紅燈常亮的程序設(shè)計(jì)當(dāng) 4 臺(tái)通風(fēng)機(jī)都不開(kāi)機(jī)時(shí)紅燈常亮。設(shè)燈常亮為“1”、滅為“0”，通風(fēng)機(jī)開(kāi)機(jī)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(jù)

6、邏輯函數(shù)(1) 容易畫(huà)出其梯形圖如下圖所示。3.2. 綠燈常亮的程序設(shè)計(jì)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(dá)式為：F 2ABCDABCDABC DABC DABCD(2)根據(jù)這個(gè)邏輯函數(shù)直接畫(huà)梯形圖時(shí)，梯形圖會(huì)很煩瑣， 所以要先對(duì)邏輯函數(shù)(2) 進(jìn)行化簡(jiǎn)。例如將 (2) 化簡(jiǎn)成下式： F2=AB(D+C)+CD(A十 B)(3)再根據(jù) (3) 畫(huà)出的梯形圖如下右圖所示。3中北大學(xué)可編程控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.3 紅燈閃爍的程序設(shè)計(jì)設(shè)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(jiǎn)為：(5)F1ABCDCDCDABAB由 (5) 畫(huà)出的梯形圖如右下圖所示。其中 M8012能產(chǎn)生 100ms即 2.5Hz 的脈沖信號(hào)。4中北大學(xué)可編程控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.4 綠燈閃爍的程序設(shè)計(jì)設(shè)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(jiǎn)為 :F2ABABCDCDABCDABCD(7)根據(jù) (7) 畫(huà)出其梯形圖如右下圖所示。5中北大學(xué)可編程控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4. 選擇 PLC機(jī)型4.1 PLC 的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)

8、安裝和控制室安裝兩類；按 CPU字長(zhǎng)分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型 PLC的 I/O 點(diǎn)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(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)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(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使

9、用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)； 可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)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(yīng)用要求應(yīng)一致。 可根據(jù)應(yīng)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(yīng)用成本。考慮是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程 I/O 機(jī)架等。4.3 電源的選擇PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn) PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)要求設(shè)計(jì)和選用外，一般 PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用 220VAC電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合， 應(yīng)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(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)

10、用要求， 否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。 為防6中北大學(xué)可編程控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。4.4 存儲(chǔ)器的選擇由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求 PLC的存儲(chǔ)器容量，按 256 個(gè) I/O 點(diǎn)至少選 8K 存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。4.5經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇 PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)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(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì) CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)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(chǎn)品。 常見(jiàn)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(hào)。根據(jù)所需用戶輸入輸出設(shè)備及 I/O 點(diǎn)數(shù)，選擇型 PLC就可滿足控制系統(tǒng)的要求。5. 作 I/O 點(diǎn)分配本例只有 A、B、 C、 D4個(gè)輸入信號(hào)， F1,F2,F3 兩個(gè)輸出；作出 I/O 分配

12、如表所示；7中北大學(xué)可編程控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(gè)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(jìn)行編程和仿真。 根據(jù)設(shè)計(jì)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(xué)可編程控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)6.2 指令表9中北大學(xué)可編程控制器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)7. 總結(jié)一學(xué)期的學(xué)習(xí)即將結(jié)束。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我更深入的理解了 PLC編程及應(yīng)用的使用方法。 在完成課程設(shè)計(jì)期間雖然遇到一些困難， 但經(jīng)過(guò)努力解決了困難，自

13、己的能力已得到極大提高。對(duì)“通風(fēng)機(jī)工作狀態(tài) PLC控制設(shè)計(jì)”課題設(shè)計(jì)中。首先，自己很認(rèn)真的調(diào)整字體大小、圖片樣式、段落格式、頁(yè)眉頁(yè)腳，最終做出相對(duì)滿意的 Word排版。其次，在對(duì)“通風(fēng)機(jī)工作狀態(tài) PLC控制設(shè)計(jì)”課題的構(gòu)思中，通過(guò)自己的獨(dú)立思考，與同學(xué)的熱枕交流， 向老師的誠(chéng)懇咨詢， 多次查閱相關(guān)資料， 不但極大的豐富了學(xué)識(shí)，還讓自己做出了更合理、更科學(xué)的課程設(shè)計(jì)。最后，在對(duì)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐操作中，自己使用電腦上最基本的繪圖軟件，通過(guò)不斷的設(shè)計(jì)，多次的修改，最終畫(huà)出自己滿意的 “通風(fēng)機(jī)工作狀態(tài) PLC控制設(shè)計(jì)” 課題的 I/O 端口設(shè)置和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，并通過(guò)截圖軟件截圖，再插入任務(wù)書(shū)中，調(diào)整大小，最終完成。在寫指令表時(shí)，先插入表格， 輸入文字，隱藏表格邊框， 以達(dá)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(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束， 自己深刻體會(huì)到可編程控制器應(yīng)用技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的強(qiáng)大的實(shí)用功能， 并為之贊嘆。因此，在以后的學(xué)習(xí)工作中， 我會(huì)繼續(xù)對(duì) PLC 編程及應(yīng)用