畢業(yè)設計（論文）-塑料大棚保溫PLC控制.doc

畢業(yè)論文標題：塑料大棚保溫PLC控制系別：電子工程系專業(yè)：電子信息工程技術學號：姓名：指導教師：年月日1摘要隨著高分子聚合物聚氯乙烯、聚乙烯的產生，塑料薄膜廣泛應用于農業(yè)大棚，覆蓋的材料為塑料薄膜，大棚原是蔬菜生產的專用設備，隨著生產的發(fā)展大棚的應用越加廣泛應用領域里的用途非常廣泛。塑料大棚通過棚膜和墻體的紅外輻射、逆輻射，減少溫室大棚內部與外界的熱量交換，同時密閉的環(huán)境還可以方便空氣對流和減少熱交換產生的熱量損失。塑料大棚保溫條件要求嚴格，所以要實現(xiàn)溫度的自動控制。本課題采用PLC,溫度傳感器，電動機來設計控制系統(tǒng)，本文闡述了具體的設計方案、設計過程、組成，列出了具體的PLC外部接線圖、控制面板、順序功能圖、控制梯形圖及指令表。關鍵字：塑料大棚；溫度控制；PLC；位置開關。2目錄摘要.11緒論.31.1引言.31.2論文的研究內容和結構安排.32PLC的相關知識.42.1PLC簡介.42.2PLC的應用領域.72.3FX2N的基本性能.83課程設計的內容及設計方案.93.1設計任務及要求.93.2外部電路設計與說明.93.3軟件電路設計與說明.114程序設計及調試分析.134.1程序設計.134.2調試運行.14結束語.15致謝.16參考文獻.173塑料大棚保溫PLC控制1緒論1.1引言如今，PLC在我國各個工業(yè)領域中的應用越來越廣泛。在就業(yè)競爭日益激烈的今天，掌握PLC設計和應用是從事工業(yè)控制研發(fā)技術人員必須掌握的一門專業(yè)技術。本課程設計主要用FX2N，F(xiàn)X2N系列的功能強，速度高。內置的用戶存儲器為8K步，可以拓展到16K步，最大可以擴展到256個I/O點，有多種特殊功能模塊或功能擴展板，可以實現(xiàn)多軸定位控制。機內有實時鐘，PID指令用于模擬量閉環(huán)控制。塑料大棚首先是為了提高溫度，延長植物生長期，擴大植物的種植范圍。白天使植物光和作用旺盛，制造大量氧氣，晚上植物通過呼吸作用再釋放二氧化碳。促進白天的光合作用。這次課程設計主要是通過溫度傳感器的感應來控制關窗和開窗的電動機進而來控制開窗和關窗。通過開窗和關窗實現(xiàn)大棚內的溫度維持在1825。1.2論文的研究內容和結構安排本次設計主要是熟悉PLC的原理，外部接線，利用梯形圖編程，以及調試。通過實驗室的仿真進一步了解實際過程控制。塑料大棚的保溫是一個實際的應用，大棚內需要使溫度維持在1825，低于18，關窗保溫，高于25，開窗通風。在大棚的前后有兩扇窗，有兩臺電機分別控制開關窗。結構安排：闡明研究內容，控制對象；簡述PLC的的相關知識；PLC外部電路設計；軟件設計；調試；參考文獻。42PLC的相關知識2.1PLC簡介2.1.1PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產過程中，具有大量的開關量順序控制，要求按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集等。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司公開招標，提出研制能夠取代繼電器的控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱ProgrammableController（PC）。個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。PLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30-40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，而且在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)?，F(xiàn)今，PLC已經具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。在可預見的將來，PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的主導地位，是其他控制技術無法取代的。2.1.2PLC的構成從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。52.1.3PLC的各組成元素的構成及功能：(1)CPU的構成及功能CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規(guī)定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。對使用者來說，不必詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令，但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。(2)I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O種類有開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等。開關量是指只有開和關（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述I/O通用外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。(3)內存6內存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。不同機型的PLC期內存大小也不盡相同，除主機單元的已有的內存區(qū)外，大部分機型還可根據(jù)用戶具體需要加以擴展。(4)電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。(5)底板或機架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。(6)PLC系統(tǒng)的其它設備錯誤!未找到引用源。編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編寫程序、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。某些PLC也配有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。錯誤!未找到引用源。人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面也非常普及。錯誤!未找到引用源。輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。(7)PLC的特點錯誤!未找