PLC三種故障標準報警電路控制

-.z.目錄TOC\o"1-3"\h\u37411、引言 1304851.1設(shè)計目的 1182271.2設(shè)計容及要實現(xiàn)的目標 130012、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 2274482.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理 288222.1.1PLC的選型 294092.1.2容量的估算 3271952.2系統(tǒng)硬件電路圖 5100873、系統(tǒng)軟件設(shè)計 7120393.1系統(tǒng)功能分析 7253223.2控制程序設(shè)計思路 736893.3各部分功能具體實現(xiàn) 8394、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 11125874.1系統(tǒng)調(diào)試 1188594.2結(jié)果分析 1215174結(jié)束語 1331487參考文獻 1427797附錄一 15-.z.1、引言1.1設(shè)計目的本次PLC課程設(shè)計的主要目的是通過*一PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計實踐，是學生能夠熟練的進行PLC系統(tǒng)外圍電路設(shè)計、接線、編程、調(diào)試等工作，培養(yǎng)學生的工程技術(shù)應(yīng)用能力。1.2設(shè)計容及要實現(xiàn)的目標報警是電氣自動控制中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，標準的報警功能應(yīng)該是聲光報警。當故障發(fā)生時，報警指示燈閃爍，報警電鈴或蜂鳴器響。操作人員知道故障發(fā)生后，按消鈴按鈕，把電鈴關(guān)掉，報警指示燈從閃爍變?yōu)槌Ａ?。故障消失后，報警燈熄滅。另外還應(yīng)設(shè)置試燈、試鈴按鈕，用于平時檢測報警指示燈和電鈴的好壞。在實際的應(yīng)用系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障一般有多種。對報警指示燈來說，一種故障對應(yīng)于一個指示燈，但一個系統(tǒng)只能有一個電鈴。設(shè)計一個三種故障標準報警電路，報警具有優(yōu)先級。

2、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理2.1.1PLC的選型F*系列PLC型號的含義如下：圖2.1F*PLC型號含義其中系列名稱：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等單元類型：M－－基本單元E－－輸入輸出混合擴展單元E*－－擴展輸入模塊EY－－擴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：D－－DC電源，DC輸出A1－－AC電源AC（AC100～120V）輸入或AC輸出模塊H－－大電流輸出擴展模塊V－－立式端子排的擴展模塊C－－接插口輸入輸出方式F－－輸入濾波時間常數(shù)為1ms的擴展模塊如果特殊品種一項無符號，為AC電源、DC輸入、橫式端子排、標準輸出。例如F*2N－32MT－D表示F*2N系列，32個I/O點基本單位，晶體管輸出，使用直流電源，24V直流輸出型。PLC機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、維護使用最方便以及性能價格比最優(yōu)的機型。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、加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機就能滿足要求；而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機（其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等）。應(yīng)該注意的是，同一企業(yè)應(yīng)盡量做到機型統(tǒng)一。這樣，同一機型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓、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，配以上位計算機后即可把控制各獨立系統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個DCS系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。本次設(shè)計選用三菱公司的F*0S系列的PLC。2.1.2容量的估算PLC容量的估算，包括兩個方面：一是I/O口的點數(shù)，二是用戶存儲量的容量。（1）I/O點數(shù)的估算I/O點數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標，一般來說，輸入點與輸入信號，輸出點與輸出控制是一一對應(yīng)的，個別情況下，也有兩個信號公用一個輸入點的。表2.1列出了典型傳動設(shè)備及電器元件所需PLCI/O點數(shù)。表2.1典型傳動設(shè)備及電器元件所需PLCI/O點數(shù)序號電氣設(shè)備、元件輸入點數(shù)輸出點數(shù)I/O總點數(shù)1Y-△啟動的籠型電動機4372單向運行的籠型電動機4153可逆運行的籠型電動機5274單相變極電動機5385可逆變極電動機64106單向運行的直流電動機96157可逆運行的直流電動機128208單向運行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機3479可逆運行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機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風機11用戶存儲器容量的估算PLC的存儲器容量選擇和計算的第一種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點數(shù)精確計算存儲器的實際使用容量。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。存儲器字數(shù)=（開關(guān)量I/O點數(shù)*10）+（模擬量通道數(shù)*150）（式2.1）本次設(shè)計共用到按鈕4個，開關(guān)3個，有7個輸入信號?？紤]15%的裕量，取整數(shù)9，需9個輸入點。輸出信號信號燈4個，接觸器1個，占5個輸出點，考慮15%的裕量，最多需6個輸出點。則輸入和輸出點數(shù)之和為15。綜合上面分析，可選用F*0S-20MR-D型PLC，該PLC有12個輸入點，8個輸出點，存儲器容量滿足要求。圖2.2為F*0S-20MR-D型PLC。圖2.2F*0S-20MR-D型PLC2.2系統(tǒng)硬件電路圖三種故障標準報警電路控制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2.1三種故障標準報警電路控制I/O分配表輸入設(shè)備輸入端子輸出設(shè)備輸出端子啟動按鈕SB1*000系統(tǒng)運行指示燈HL1Y000停止按鈕SB2*001故障一指示燈HL2Y001故障一信號模擬開關(guān)SS1*002故障二指示燈HL3Y002故障二信號模擬開關(guān)SS2*003故障三指示燈HL4Y003故障三信號模擬開關(guān)SS3*004報警電鈴接觸器KM1Y004消鈴按鈕SB3*005試燈試鈴按鈕SB4*006PLC輸入輸出端子接線圖如圖2.3所示。圖2.3三種故障標準報警電路控制I/O接線圖

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計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)計思路當有故障產(chǎn)生時，故障檢測電路檢測到故障信號，故障信號進入PLC輸入口，則相應(yīng)的故障指示燈閃爍，報警電鈴提示。當有故障信號時，用故障信號去啟動報警電鈴，因為故障信號指示燈是閃爍狀態(tài)，因此需要向報警電路加互鎖。當按下消鈴按鈕時，報警電鈴停止工作，并使故障指示燈常亮，需要將閃爍電路斷開，若只用一個按鈕斷開，無法實現(xiàn)故障指示燈的常亮，因此還需要加入一個輔助繼電器M0。故障電路具有優(yōu)先級，當有故障同時發(fā)生時，故障優(yōu)先級最高的先提示，當故障優(yōu)先級最高的排除之后，然后顯示下一個優(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各部分功能具體實現(xiàn)（1）故障指示路的設(shè)計系統(tǒng)運行，當故障發(fā)生時，系統(tǒng)指示燈在T0影響下，故障指示燈實現(xiàn)閃爍效果，報警電鈴響。按下消鈴按鈕，M0線圈通電，M0的常閉觸電斷開，常開觸點閉合，故障指示燈有閃爍變?yōu)槌Ａ?，報警電鈴停止工作。相?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報警電鈴提示電路閃爍電路的設(shè)計系統(tǒng)啟動，當有故障信號發(fā)生時，T0計時0.5s后通電，在T0通電時，T1開始計時，0.5s后T1通電，T1的常閉觸點斷開，T0斷電， 然后T1斷電，T0開始計時，計時時間到，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G*Developer中的G*Simulator6進行仿真，只能看出繼電器的輸出狀態(tài)，在詢問老師之后，又用了GTDesigner3和GTSimulator3進行模擬仿真。仿真圖如圖4.1和圖4.2所示。圖4.1GTDesigner3設(shè)計仿真圖圖4.2繼電器存監(jiān)視仿真在仿真的時候由于用故障信號指示燈來控制報警電鈴，由于故障信號指示燈在不消鈴的情況下是閃爍狀態(tài)，因此用了報警電鈴的自鎖，這樣在設(shè)計試鈴的時候，不管怎么設(shè)計總會在試鈴的時候?qū)е聢缶娾彽某ｍ?。后來在分析課題要求之后，改用故障信號來控制電鈴，這樣就可以將報警電鈴的自鎖去掉，在試鈴的時候就不會有意外發(fā)生。4.2結(jié)果分析按下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，當只有一種故障發(fā)生時，相應(yīng)的故障指示燈閃爍，報警電鈴報警，按下消鈴按鈕，報警電鈴停止，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。當有多種故障同時發(fā)生時，優(yōu)先級高的指示燈亮，優(yōu)先級低的指示燈會在優(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)計比較成功，滿足三次故障報警和優(yōu)先級的功能。整個設(shè)計過程，就是學習和熟悉PLC的過程，在設(shè)計試驗故障指示燈和報警電鈴的時候，只用一個I/O口來檢測三個故障指示燈和報警電鈴，這樣做可以節(jié)省I/O點數(shù)，以備其他電路設(shè)計使用。經(jīng)過一周的課程設(shè)計，完成了三種故障標準報警電路控制的設(shè)計，從開始的I/O口的分配到最后的仿真成功實現(xiàn)，使我更好的了解了PLC，也讓我學會了如何計算PLC的I/O點數(shù)和存儲器容量，學會了PLC的選型方法。此外，還學會了G*Developer、GTDesigner3的簡單使用方法，在整個設(shè)計過程中，讓我更加清楚了理論知識和實踐能力的差別，了解到自己的短處，