通风机监控系统(11页).doc

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1、-通风机监控系统-第 7 页课程名称： PLC课程设计设计题目： 电动盘车控制 院 系： 电气工程系 专 业： 城轨电子本 年 级： 2013 姓 名： 张世通 指导教师： 许金福 西南交通大学峨眉校区 年 月 日课 程 设 计 任 务 书专 业 城轨电子本 姓 名 张世通 学 号 20138088 开题日期： 2016年 3 月 5 日 完成日期： 2016 年 6 月 15 日题 目 通风机监控系统 一、设计的目的 利用所学的PLC知识进行简单的编程，通过硬件调试对通风机的控制，提高学生的动手能力，使学生对PLC更加的熟悉，能够灵活运用！在编写过程中，力求做到语言通畅、叙述清楚、讲解细致，

2、对学生知识的融合更加有利。 二、设计的内容及要求 三台通风机用各自的启停按钮控制其运行，并采用一个指示灯显示三台机的运行状态：（1）三台风机都不转，指示灯显示平光；（2）一台风机运转，指示灯慢闪（设T=1s）；（3）两台以上风机运转，指示灯快闪（设T=0.4s）。 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日 摘要系统按照生产现场对通风机制定的工作规程，实现通风机的正常工作、反风工作、正常倒换通风机以及工作通风机在故障状态下的倒机工作。采用西门子系列和国产组态软件组态王，构建了矿井主扇风机的监控系统，实现了在上位机上对主扇风机的起、停、 正反风的自动化控制和运行参数、风门状态的

3、实时监测。利用工控PLC可靠性能高的特点，实现风机实时在线监测；与中央控制室的工控机连接，实现风机远程监控关键词：监控系统、通风机、PLC、硬件仿真目录第1章PLC简介11.1定义11.2基本结构11.3工作原理21.4功能特点31.5 编程语言4第2章设计要求及硬件设计42.1 设计要求42.2 硬件设计5第3章程序编写及过程分析53.1程序编写53.2 控制过程分析8第4章运行结果9心得体会25参考资料26第1章 PLC简介1.1 定义可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电（Int

4、ernational Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”1.2 基本结构各种PLC的组成结构基本相同，主要有CPU,电源，储存器和输入输出接口电路等组成。如下图所示中央处理器 中央处理器单元一般由控制器、运算器和寄存器

5、组成。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。存储器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。输入输出接口单元PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。PLC的输入输出接口电路

6、一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。扩展接口和通信接口PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连，从而实现“人-机”或“机-机”之间的对话。电源PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC能正常工作。1.3 工作原理PLC 的工作方式为循环扫描方式，当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成

7、上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。其工作过程大致分为3个阶段：输入采样、程序执行和输入采样、程序执行和输出刷新。1.4 功能特点1.使用灵活、通用性强PLC的硬件是标准化的，加之PLC的产品已系列化，功能模块品种多，可以灵活组成各种不同大小和不同功能的控制系统。在PLC构成的控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的输入输出信号线。当需要变更控制系统的功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，同一个PLC装置用于不同的控制对象，只是输入输出组件和应用软件的不同。2.可靠性高、抗干扰能力强微机功能强大但抗干扰能力差，工业现场的电磁干扰

8、，电源波动，机械振动，温度和湿度的变化，都可能导致一般通用微机不能正常工作；传统的继电器接触器控制系统抗干扰能力强，但由于存在大量的机械触点（易磨损、烧蚀）而寿命短，系统可靠性差。PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和繁杂连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高，从实际使用情况来看，PLC控制系统的平均无故障时间一般可达45万小时。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，能适应有各种强烈干扰的工业现场，并具有故障自诊断能力。如一般PLC能抗1000V、1ms脉冲的干扰，其工作环境温度为060，无需强迫风冷。3.接口简单、维护方便PLC的接口按工业

9、控制的要求设计，有较强的带负载能力（输入输出可直接与交流220V，直流24V等强电相连），接口电路一般亦为模块式，便于维修更换。有的PLC甚至可以带电插拔输入输出模块，可不脱机停电而直接更换故障模块，大大缩短了故障修复时间。4.体积小、功耗小、性价比高以小型PLC（TSX21）为例，它具有128个I/O接口，可相当于400800个继电器组成的系统的控制功能，其尺寸仅为216127110mm3，重2.3kg，不带接口的空载功耗为1.2W，其成本仅相当于同功能继电器系统的1020。PLC的输入输出系统能够直观地反应现场信号的变化状态，还能通过各种方式直观地反映控制系 统的运行状态，如内部工作状态、

10、通讯状态、I/O点状态、异常状态和电源状态等，对此均有醒目的指示，非常有利于运行和维护人员对系统进行监视。5.编程简单、容易掌握PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑了现场工程技术人员的技能和习惯。大多数PLC的编程均提供了常用的梯形图方式和面向工业控制的简单指令方式。编程语言形象直观，指令少、语法简便，不需要专门的计算机知识和语言，具有一定的电工和工艺知识的人员都可在短时间内掌握。利用专用的编程器，可方便地查看、编辑、修改用户程序。6.设计、施工、调试周期短用继电器接触器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器屏（柜）的布置和接线图等，进行安装调试，以后

11、修改起来十分不便。而采用PLC控制，由于其靠软件实现控制，硬件线路非常简洁，并为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、容量（输入输出点数、内存大小）等选用组装，而大量具体的程序编制工作也可在PLC到货前进行，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。由于用软件编程取代了硬接线实现控制功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，缩短了施工周期。PLC是通过程序完成控制任务的，采用了方便用户的工业编程语言，且都具有强制和仿真的功能，故程序的设计、修改和调试都很方便，这样可大大缩短设计和投运周期。1.5 编程语言五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块（FBD）三种图形化语

12、言和指令表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。顺序功能图是一种结构块控制程序流程图，梯形图和功能模块图是图形化语言，指令表、结构文本两种文本语言，梯形图的应用直观，与指令表可以相互转换。第2章 设计要求及硬件设计2.1 设计要求三台通风机用各自的启停按钮控制其运行，并采用一个指示灯显示三台机的运行状态：（1）三台风机都不转，指示灯显示平光；（2）一台风机运转，指示灯慢闪（设T=1s）；（3）两台以上风机运转，指示灯快闪（设T=0.4s）。2.2 硬件设计图2-1为PLC的I/O配置表图2-1 PLC的I/O配置第3章 程序编写及过程分析3.1 程序编写程序如下图所示3.2 控制过程分析（1

13、）0.4s脉冲发生器电路 定时器T378与其动断触点T378构成循环计时电路，每隔0.4s，T37的触点转换一次，T37的动断触点T378断开、动合触点T379闭合。T378断开T378失电T378闭合T378得电，又开始0.4s计时。T379闭合，辅助继电器M1.08得电并自锁，同时定时器T38开始延时，0.2s后T389断开M1.09和T389失电，T389闭合。再过0.2s后，定时器T37的动合触点再次接通。如此往复循环，构成周期为0.4s的闪烁电路。（2）1、2、3风机的启停控制 1、2、3风机控制构成相同，以1风机为例进行介绍。按动1风机停止按钮SB2输入继电器I0.1得电I0.11

14、闭合Q0.11得电KM1得电1风机启动；Q0.11闭合，自锁；按动1风机停止按钮SB3输入继电器I0.2得电I0.21断开Q0.1失电KM1失电1风机停止运行；Q0.11断开，解除自锁；（3）1台风机运转的控制1台风机运转时，输出继电器Q0.1、Q0.2、Q0.3中只有一个得电Q0.15、Q0.25、Q0.35中必有一个断开，因此M0.05未得电M0.07闭合；Q0.16、Q0.26、Q0.36中只有一个闭合，因此M0.16未得电M0.17闭合。由于M0.07和M0.17闭合M0.27得电M0.24闭合；SM0.54闭合（提供1s时钟脉冲）Q0.04得电HL得电，指示灯慢闪。（4）两台以上风机

15、运转的控制两台以上风机运转时，输出继电器Q0.1Q0.3中必有两个以上得电Q0.1Q0.3中必有两个以上断开，使M0.05未得电M0.04断开；M0.07闭合M0.27失电M0.24断开；Q0.1Q0.3中必有两个以上闭合，因此M0.16得电M0.14闭合通过M1.0提供的0.4s脉冲，使Q0.04得电HL得电，指示灯快闪；M0.17断开M0.27失电M0.24断开。（5）三台电动机都不转3台电动机都不转，因此Q0.1Q0.3均为得电Q0.25闭合M0.05得电M0.04闭合Q0.04得电HL点亮，指示灯平光。第4章 运行结果将硬件连线正确后，进行调试。结果如下图所示心得体会作为一名专业学生掌

16、握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次大作业要求用PLC，因此要想更加有效率的做出结果，我们必须熟练的掌握它。 边学边用这样才会提高效率，这是我作本次课程设计的第二大收获。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正 经过紧张而有辛苦的三周的课程设计结束了当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明

17、天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。几周的课程设计结束了，我们对PLC有了更深入的了解。课本上的理论知识在实践中得到了更深刻的体会。我了解了以前不熟悉的知识，对PLC有了更深刻的认识，复习了这学期所学的PLC内容，弄明白了很多知识。由于我们进行调试的次数少，所以许多理论上成功的，实现出来的结果却不令人满意。有时我们意见不统一，但还是尝试之后才得到解决。通过

18、看书学习，写出了相应的程序，达到功能要求的目的。不管怎样，在这次课程设计过程中，我们在理论的基础上进行了实践，是一次很好的机会，提高了我们的创造力和动手能力。当我们一点一点完成的时候，心中就不免兴奋，不免激动。成功与失败其实没有界限，失败是成功的基石，在做此设计时，我深深体会到做事与成长是一回事，没有付出努力，那就好比一张空纸，经不起风波的，可是，我们要是有一定的过程，一定的付出，那滋味就蕴含在其中。在此要感谢我们的指导老师们对我们悉心的指导，感谢老师们给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同

19、样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽 然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考资料1、陈建明.电气控制与PLC应用.北京：电工工业出版社，2010年11月2、孙 平.可编程控制器原理及应用（第2版）.北京：高等教育出版社，2008年4月版3、林小峰.可编程控制器原理及应用. 北京：高等教育出版社，1994 4、于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京：清华大学出版社，2004