通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)

1、課程名稱： PLC課程設(shè)計設(shè)計題目： 電動盤車控制 院 系： 電氣工程系 專 業(yè)： 城軌電子本 年 級： 2013 姓 名： 張世通 指導(dǎo)教師： 許金福 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū) 年 月 日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書專 業(yè) 城軌電子本 姓 名 張世通 學(xué) 號 20138088 開題日期： 2016年 3 月 5 日 完成日期： 2016 年 6 月 15 日題 目 通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng) 一、設(shè)計的目的 利用所學(xué)的PLC知識進行簡單的編程，通過硬件調(diào)試對通風(fēng)機的控制，提高學(xué)生的動手能力，使學(xué)生對PLC更加的熟悉，能夠靈活運用！在編寫過程中，力求做到語言通暢、敘述清楚、講解細(xì)致，對學(xué)生知識的融合更加有利。

2、二、設(shè)計的內(nèi)容及要求 三臺通風(fēng)機用各自的啟停按鈕控制其運行，并采用一個指示燈顯示三臺機的運行狀態(tài)：（1）三臺風(fēng)機都不轉(zhuǎn)，指示燈顯示平光；（2）一臺風(fēng)機運轉(zhuǎn)，指示燈慢閃（設(shè)T=1s）；（3）兩臺以上風(fēng)機運轉(zhuǎn)，指示燈快閃（設(shè)T=0.4s）。 三、指導(dǎo)教師評語 四、成 績 指導(dǎo)教師 (簽章) 年 月 日 摘要系統(tǒng)按照生產(chǎn)現(xiàn)場對通風(fēng)機制定的工作規(guī)程，實現(xiàn)通風(fēng)機的正常工作、反風(fēng)工作、正常倒換通風(fēng)機以及工作通風(fēng)機在故障狀態(tài)下的倒機工作。采用西門子系列和國產(chǎn)組態(tài)軟件組態(tài)王，構(gòu)建了礦井主扇風(fēng)機的監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了在上位機上對主扇風(fēng)機的起、停、 正反風(fēng)的自動化控制和運行參數(shù)、風(fēng)門狀態(tài)的實時監(jiān)測。利用工控PLC可靠

3、性能高的特點，實現(xiàn)風(fēng)機實時在線監(jiān)測；與中央控制室的工控機連接，實現(xiàn)風(fēng)機遠(yuǎn)程監(jiān)控關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)機、PLC、硬件仿真目錄第1章PLC簡介11.1定義11.2基本結(jié)構(gòu)11.3工作原理21.4功能特點31.5 編程語言4第2章設(shè)計要求及硬件設(shè)計42.1 設(shè)計要求42.2 硬件設(shè)計5第3章程序編寫及過程分析53.1程序編寫53.2 控制過程分析8第4章運行結(jié)果9心得體會25參考資料26第1章 PLC簡介1.1 定義可編程控制器，簡稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電（International Ele

4、ctrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計?！?.2 基本結(jié)構(gòu)各種PLC的組成結(jié)構(gòu)基本相同，主要有CPU,電源，儲存器和輸入輸出接口電路等組成。如下圖所示中央處理器 中央處理器單元一般由控制器、運算器和寄存器組成。CPU通過地址總線、數(shù)

5、據(jù)總線、控制總線與儲存單元、輸入輸出接口、通信接口、擴展接口相連。CPU是PLC的核心，它不斷采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出。存儲器PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩種。系統(tǒng)存儲器用于存PLC的系統(tǒng)程序，用戶存儲器用于存放PLC的用戶程序?，F(xiàn)在的PLC一般均采用可電擦除的E2PROM存儲器來作為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。輸入輸出接口單元PLC的輸入接口電路的作用是將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號輸入CPU；PLC的輸出接口電路的作用是將CPU向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行元件的號，以便控制接觸器線圈等電器的通、斷電。PLC的輸入輸出接口電路一般采用光耦合隔離技術(shù)，可以

6、有效地保護內(nèi)部電路。擴展接口和通信接口PLC的擴展接口的作用是將擴展單元和功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要；通信接口的功能是通過這些通信接口可以和監(jiān)視器、打印機、其他的PLC或是計算機相連，從而實現(xiàn)“人-機”或“機-機”之間的對話。電源PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲器等電路提供5V、12V、24V直流電源，使PLC能正常工作。1.3 工作原理PLC 的工作方式為循環(huán)掃描方式，當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期

7、。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。其工作過程大致分為3個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行和輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新。1.4 功能特點1.使用靈活、通用性強PLC的硬件是標(biāo)準(zhǔn)化的，加之PLC的產(chǎn)品已系列化，功能模塊品種多，可以靈活組成各種不同大小和不同功能的控制系統(tǒng)。在PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出信號線。當(dāng)需要變更控制系統(tǒng)的功能時，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個PLC裝置用于不同的控制對象，只是輸入輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。2.可靠性高、抗干擾能力強微機功能強大但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾，電源波動，機械振動，溫度和

8、濕度的變化，都可能導(dǎo)致一般通用微機不能正常工作；傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)抗干擾能力強，但由于存在大量的機械觸點（易磨損、燒蝕）而壽命短，系統(tǒng)可靠性差。PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和繁雜連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高，從實際使用情況來看，PLC控制系統(tǒng)的平均無故障時間一般可達45萬小時。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，能適應(yīng)有各種強烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場，并具有故障自診斷能力。如一般PLC能抗1000V、1ms脈沖的干擾，其工作環(huán)境溫度為060，無需強迫風(fēng)冷。3.接口簡單、維護方便PLC的接口按工業(yè)控制的要求設(shè)計，有較強的帶負(fù)

9、載能力（輸入輸出可直接與交流220V，直流24V等強電相連），接口電路一般亦為模塊式，便于維修更換。有的PLC甚至可以帶電插拔輸入輸出模塊，可不脫機停電而直接更換故障模塊，大大縮短了故障修復(fù)時間。4.體積小、功耗小、性價比高以小型PLC（TSX21）為例，它具有128個I/O接口，可相當(dāng)于400800個繼電器組成的系統(tǒng)的控制功能，其尺寸僅為216×127×110mm3，重2.3kg，不帶接口的空載功耗為1.2W，其成本僅相當(dāng)于同功能繼電器系統(tǒng)的1020。PLC的輸入輸出系統(tǒng)能夠直觀地反應(yīng)現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀地反映控制系 統(tǒng)的運行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通訊

10、狀態(tài)、I/O點狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，對此均有醒目的指示，非常有利于運行和維護人員對系統(tǒng)進行監(jiān)視。5.編程簡單、容易掌握PLC是面向用戶的設(shè)備，PLC的設(shè)計者充分考慮了現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣。大多數(shù)PLC的編程均提供了常用的梯形圖方式和面向工業(yè)控制的簡單指令方式。編程語言形象直觀，指令少、語法簡便，不需要專門的計算機知識和語言，具有一定的電工和工藝知識的人員都可在短時間內(nèi)掌握。利用專用的編程器，可方便地查看、編輯、修改用戶程序。6.設(shè)計、施工、調(diào)試周期短用繼電器接觸器控制完成一項控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏（柜）的布置和接線圖等，進行安裝調(diào)試，以后修改

11、起來十分不便。而采用PLC控制，由于其靠軟件實現(xiàn)控制，硬件線路非常簡潔，并為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、容量（輸入輸出點數(shù)、內(nèi)存大?。┑冗x用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進行，因而縮短了設(shè)計周期，使設(shè)計和施工可同時進行。由于用軟件編程取代了硬接線實現(xiàn)控制功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，縮短了施工周期。PLC是通過程序完成控制任務(wù)的，采用了方便用戶的工業(yè)編程語言，且都具有強制和仿真的功能，故程序的設(shè)計、修改和調(diào)試都很方便，這樣可大大縮短設(shè)計和投運周期。1.5 編程語言五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊（FBD）三種圖形化語言和

12、指令表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。順序功能圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖，梯形圖和功能模塊圖是圖形化語言，指令表、結(jié)構(gòu)文本兩種文本語言，梯形圖的應(yīng)用直觀，與指令表可以相互轉(zhuǎn)換。第2章 設(shè)計要求及硬件設(shè)計2.1 設(shè)計要求三臺通風(fēng)機用各自的啟停按鈕控制其運行，并采用一個指示燈顯示三臺機的運行狀態(tài)：（1）三臺風(fēng)機都不轉(zhuǎn)，指示燈顯示平光；（2）一臺風(fēng)機運轉(zhuǎn)，指示燈慢閃（設(shè)T=1s）；（3）兩臺以上風(fēng)機運轉(zhuǎn)，指示燈快閃（設(shè)T=0.4s）。2.2 硬件設(shè)計圖2-1為PLC的I/O配置表圖2-1 PLC的I/O配置第3章 程序編寫及過程分析3.1 程序編寫程序如下圖所示3.2 控制過程分析（1）0

13、.4s脈沖發(fā)生器電路 定時器T378與其動斷觸點T378構(gòu)成循環(huán)計時電路，每隔0.4s，T37的觸點轉(zhuǎn)換一次，T37的動斷觸點T378斷開、動合觸點T379閉合。T378斷開T378失電T378閉合T378得電，又開始0.4s計時。T379閉合，輔助繼電器M1.08得電并自鎖，同時定時器T38開始延時，0.2s后T389斷開M1.09和T389失電，T389閉合。再過0.2s后，定時器T37的動合觸點再次接通。如此往復(fù)循環(huán)，構(gòu)成周期為0.4s的閃爍電路。（2）1、2、3風(fēng)機的啟?？刂?1、2、3風(fēng)機控制構(gòu)成相同，以1風(fēng)機為例進行介紹。按動1風(fēng)機停止按鈕SB2輸入繼電器I0.1得電I0.11閉合

14、Q0.11得電KM1得電1風(fēng)機啟動；Q0.11閉合，自鎖；按動1風(fēng)機停止按鈕SB3輸入繼電器I0.2得電I0.21斷開Q0.1失電KM1失電1風(fēng)機停止運行；Q0.11斷開，解除自鎖；（3）1臺風(fēng)機運轉(zhuǎn)的控制1臺風(fēng)機運轉(zhuǎn)時，輸出繼電器Q0.1、Q0.2、Q0.3中只有一個得電Q0.15、Q0.25、Q0.35中必有一個斷開，因此M0.05未得電M0.07閉合；Q0.16、Q0.26、Q0.36中只有一個閉合，因此M0.16未得電M0.17閉合。由于M0.07和M0.17閉合M0.27得電M0.24閉合；SM0.54閉合（提供1s時鐘脈沖）Q0.04得電HL得電，指示燈慢閃。（4）兩臺以上風(fēng)機運轉(zhuǎn)

15、的控制兩臺以上風(fēng)機運轉(zhuǎn)時，輸出繼電器Q0.1Q0.3中必有兩個以上得電Q0.1Q0.3中必有兩個以上斷開，使M0.05未得電M0.04斷開；M0.07閉合M0.27失電M0.24斷開；Q0.1Q0.3中必有兩個以上閉合，因此M0.16得電M0.14閉合通過M1.0提供的0.4s脈沖，使Q0.04得電HL得電，指示燈快閃；M0.17斷開M0.27失電M0.24斷開。（5）三臺電動機都不轉(zhuǎn)3臺電動機都不轉(zhuǎn)，因此Q0.1Q0.3均為得電Q0.25閉合M0.05得電M0.04閉合Q0.04得電HL點亮，指示燈平光。第4章 運行結(jié)果將硬件連線正確后，進行調(diào)試。結(jié)果如下圖所示心得體會作為一名專業(yè)學(xué)生掌握一

16、門或幾門制圖軟件同樣是必不可少的，由于本次大作業(yè)要求用PLC，因此要想更加有效率的做出結(jié)果，我們必須熟練的掌握它。 邊學(xué)邊用這樣才會提高效率，這是我作本次課程設(shè)計的第二大收獲。但是由于水平有限，難免會有錯誤，還望老師批評指正 經(jīng)過緊張而有辛苦的三周的課程設(shè)計結(jié)束了當(dāng)我快要完成老師下達給我的任務(wù)的時候，我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺，登上了高山之顛，頓感心曠神意，眼前豁然開朗 課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義我今天認(rèn)真的進行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能

17、穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。幾周的課程設(shè)計結(jié)束了，我們對PLC有了更深入的了解。課本上的理論知識在實踐中得到了更深刻的體會。我了解了以前不熟悉的知識，對PLC有了更深刻的認(rèn)識，復(fù)習(xí)了這學(xué)期所學(xué)的PLC內(nèi)容，弄明白了很多知識。由于我們進行調(diào)試的次數(shù)少，所以許多理論上成功的，實現(xiàn)出來的結(jié)果卻不令人滿意。有時我們意見不統(tǒng)一，但還是嘗試之后才得到解決。通過看書

18、學(xué)習(xí)，寫出了相應(yīng)的程序，達到功能要求的目的。不管怎樣，在這次課程設(shè)計過程中，我們在理論的基礎(chǔ)上進行了實踐，是一次很好的機會，提高了我們的創(chuàng)造力和動手能力。當(dāng)我們一點一點完成的時候，心中就不免興奮，不免激動。成功與失敗其實沒有界限，失敗是成功的基石，在做此設(shè)計時，我深深體會到做事與成長是一回事，沒有付出努力，那就好比一張空紙，經(jīng)不起風(fēng)波的，可是，我們要是有一定的過程，一定的付出，那滋味就蘊含在其中。在此要感謝我們的指導(dǎo)老師們對我們悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我們的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作