會(huì)議室換氣扇PLC系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)只是分享

1、目錄1 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)11.1 PLC 概述 11.2 PLC的工作原理 21.3 PLC的主要特點(diǎn)32會(huì)議室換氣扇設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求 52.1課程設(shè)計(jì)（論文）目的 52.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 52.3設(shè)計(jì)要求 53硬件電路設(shè)計(jì)64軟件設(shè)計(jì) 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(xiàn) 12致謝13附錄 141 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)1.1 PLC概述可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)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(jì)的工業(yè)控制 裝置，涉及到很多自動(dòng)控制、電器方面的知識(shí)。經(jīng)過(guò)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。目前，可編程控

2、制器成為工業(yè)自動(dòng)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(dòng)化三大支柱（可編程控制器、機(jī)器 人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）的首位。其應(yīng)用的深度和廣度成為衡量一個(gè)國(guó)家 工業(yè)自動(dòng)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(chǔ)器輸入里元中央處理器CPU擴(kuò)展模塊擴(kuò)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(qiáng)和編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，所以深受設(shè)計(jì)人員的喜愛(ài)。PLC就如同一部計(jì)算機(jī)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(chǔ)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

3、采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件包括CPU電源、I/O等均采用模 塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，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(jiǎn)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(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，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(gè)極其不穩(wěn)定的高躁聲、強(qiáng)衰減的傳輸通 道，要實(shí)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(dòng)、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負(fù)載引起的信 號(hào)衰減等主要因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?。掃描技術(shù)：當(dāng)PLC投入運(yùn)行

4、后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程 序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn) 行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)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(gè)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(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該 脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)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

5、階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯 形圖）。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)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(duì)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(guò)程中，只有輸入點(diǎn) 在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映 象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)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(huì)對(duì)排在下面的凡

6、是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作 用；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(gè)掃描周期才能對(duì)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(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O 映象區(qū)內(nèi)對(duì)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(dòng) 相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。1.3 PLC的主要特點(diǎn)（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(chǎng)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(shí)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(kāi)關(guān)電

7、 源。對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。良好的自診斷功能，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(kuò)大。大型 PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或 有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)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(gè)部件包括CPU電源、I/O 口等均 采用模塊化設(shè)計(jì)由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)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(jiǎn)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(duì)使用者來(lái) 說(shuō) 不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)

8、因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌 握。（5）安裝簡(jiǎn)單維修方便PLC 不需要專門的機(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用時(shí)只需將 現(xiàn) 場(chǎng)的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接即可投入運(yùn)行各種模塊上均有 運(yùn)行和 故障指示裝置便于用戶了解運(yùn)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(guò)更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn) 行。2 會(huì)議室換氣扇設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求2.1 課程設(shè)計(jì)（論文）目的PLC 原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域重要的實(shí)踐環(huán)節(jié) 之一，主要以小型實(shí)用性 PLC控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)為主。課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)：全面熟練掌握 PLC 的硬件組成以及各

9、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(jì)的步驟，熟悉和掌握 PLC開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用和軟件調(diào)試過(guò)程，通過(guò) 設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)故障的分析、判斷、檢修進(jìn)一步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容利用PLC控制會(huì)議室換氣扇，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。該系統(tǒng)由進(jìn)氣扇K1、排氣扇K2、停止開(kāi)關(guān)SO、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S1、氣流傳感器S2、氣流傳感器S3風(fēng)扇指示 燈H1、風(fēng)扇指示燈H2等組成，自動(dòng)控制室內(nèi)的空氣換氣，要求室內(nèi)壓力不能 大于 1 個(gè)大氣壓。按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S1,系統(tǒng)開(kāi)始工作。由于要求室內(nèi)壓力不能大于 1個(gè)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(hào)后，進(jìn)氣扇才能工作

10、，如果進(jìn)氣扇或排氣上工作 1Os 后，安裝在各自 風(fēng)扇上的氣流傳感器沒(méi)有信號(hào)，則顯示風(fēng)扇工作的指示燈閃動(dòng)報(bào)警。2.3 設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的PLC外部接線圖2、系統(tǒng)的操作面板3、設(shè)計(jì)好順序功能圖4、系統(tǒng)的梯形圖5、系統(tǒng)調(diào)試6撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)論文3硬件電路設(shè)計(jì)外部輸入CPU 存儲(chǔ)器輸入接口輸出接口外部輸出內(nèi)部設(shè)備圖3-1 PLC硬件組成框圖會(huì)議室換氣扇PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jìn)出停車場(chǎng)是由PLC為中心控制系統(tǒng)工作的。PLC是停止咲啟動(dòng)開(kāi)關(guān)匸 氣流傳感器S 氣凌傳感器XQuY1+JY1Y1風(fēng)扇指示燈HPH1報(bào)晉H2報(bào)數(shù)圖3-2 PLC的外部接線

11、整體模塊，圖集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語(yǔ)言也 相對(duì)簡(jiǎn)單。圖中接線用指示燈代替了進(jìn)氣扇、排氣扇、風(fēng)扇指示燈，用開(kāi)關(guān)代 替了氣流傳感器。俸止圖3-3 順序功能圖說(shuō)明：X1是啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，X2是氣流傳感器s2, X3是氣流傳感器S3, X0是停止開(kāi)關(guān)，丫1是排氣扇K1, 丫2是排氣扇K2, Y11是風(fēng)扇報(bào)警燈H1, 丫12是風(fēng) 扇報(bào)警燈H2表3 I/O分配表輸入X000停止開(kāi)關(guān)X001啟動(dòng)開(kāi)關(guān)輸出Y001排氣扇K1Y002排氣扇K2Y011風(fēng)扇指示燈H1Y012風(fēng)扇指示燈H2按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S1，系統(tǒng)開(kāi)始工作。由于要

12、求室內(nèi)壓力不能大于 1個(gè)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(hào)后，進(jìn)氣扇才能工作，如果進(jìn)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(méi)有信號(hào)，則顯示風(fēng)扇工作的指示燈閃動(dòng)報(bào)警。風(fēng) 扇 指 示 燈報(bào)警燈H1 報(bào)警燈H20 排氣扇K1排氣扇K2操作 面 板啟動(dòng)X1停止X2圖4-3系統(tǒng)控制面板設(shè)計(jì)說(shuō)明：此操作面板有兩個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕組成，X1為啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S1, X2為停止開(kāi)關(guān)S2,操作簡(jiǎn)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(bào)警燈。按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān) S1，系統(tǒng)開(kāi)始工作，按下停止開(kāi)關(guān) X2，系統(tǒng)停止工 作。安裝在各自風(fēng)扇

13、上的氣流傳感器沒(méi)有信號(hào)，則顯示風(fēng)扇工作的指示燈閃動(dòng) 報(bào)警。4軟件設(shè)計(jì)0LDM80021ORxooo2ORm3AN IHl電OUTMO5LDMO6ANDX0017ORMl8AN IM29ANIxooo10OUTMl11OUTY00212OUTT115LD心16ANDT117ORK10ANDX00319ORM220AN1M321AKIM422AN IXOOO23OUTM224OUTY00125OUTT228LDM229ANDX00230ORM331AKIM532ANIXOOO33OUTM334OUTY00235OUTT338LDM29ANDT240ANIX00241ORM442ANIXOOO43O

14、UTM444OUTYOU45LDM346ANDT3K50K100K10047ANIX00348ORN549AFIXOOO50OUTM551OUTY01252on圖4-1會(huì)議室排風(fēng)扇指令圖M8002 MlT IWfXDOO.1038450MlM2M2彳-M3M.2M41 FM3彳卜X001J2XOOO(002K5011T1X003T HM3M4(M2(001K100(T2X002T FM5X000(Y002K100T3T3X002-M-XOOCI(youX003XOOOM5圖4-2會(huì)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(huì)議室排風(fēng)扇控制系統(tǒng)，在前人的基

15、礎(chǔ)上 做了進(jìn)一步的研究，吸取了前人研究的精華，補(bǔ)充了前人研究的不足。本系統(tǒng) 是基于PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)，由于 PLC本身的特點(diǎn)使自動(dòng)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(guò)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(jì)。本來(lái)以為自己對(duì)可編程 序控制器原理的知識(shí)掌握的還比較好，但是到做課程設(shè)計(jì)的時(shí)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(shí)都不是很完善，很多知識(shí)都掌握的不是 很扎實(shí)。值得鼓勵(lì)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(wèn)題的方法。我很興奮，因?yàn)檎麄€(gè)過(guò)程都是我 們自己去設(shè)計(jì)

16、的。盡管有過(guò)爭(zhēng)執(zhí)，有過(guò)激勵(lì)的爭(zhēng)辯，但是我可以很驕傲地說(shuō)， 這個(gè)設(shè)計(jì)是我們自己的東西，是我們自己努力而完成的。5.2 展望由于本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求比較高，而且課題研究的時(shí)間倉(cāng)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(shí)現(xiàn)集中控制，這樣就增加了程序的編寫(xiě)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(qiáng)，復(fù)位電路有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不能自動(dòng)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(yùn)行。（3）在功能上需要更加完善，本系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)置報(bào)警裝置，如果系統(tǒng)發(fā)生故 障，系統(tǒng)不能做出報(bào)警動(dòng)作，這樣也會(huì)影響系統(tǒng)的跟蹤質(zhì)

17、量。參考文獻(xiàn)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， 2007.2 張萬(wàn)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(jī)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(jī)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(guó)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(jì)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(jì) . 北京：機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社， 200410 史國(guó)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(shí)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(gè)展示自我的平臺(tái)，讓我把大學(xué)期間所