PLC三種故障標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路控制

-.z.目錄TOC\o"1-3"\h\u37411、引言 1304851.1設(shè)計(jì)目的 1182271.2設(shè)計(jì)容及要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 130012、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 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(jì) 7120393.1系統(tǒng)功能分析 7253223.2控制程序設(shè)計(jì)思路 736893.3各部分功能具體實(shí)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(yǔ) 1331487參考文獻(xiàn) 1427797附錄一 15-.z.1、引言1.1設(shè)計(jì)目的本次PLC課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過(guò)*一PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，是學(xué)生能夠熟練的進(jìn)行PLC系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)、接線、編程、調(diào)試等工作，培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力。1.2設(shè)計(jì)容及要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)報(bào)警是電氣自動(dòng)控制中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)警功能應(yīng)該是聲光報(bào)警。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，報(bào)警指示燈閃爍，報(bào)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(bào)警指示燈從閃爍變?yōu)槌Ａ痢９收舷Ш?，?bào)警燈熄滅。另外還應(yīng)設(shè)置試燈、試鈴按鈕，用于平時(shí)檢測(cè)報(bào)警指示燈和電鈴的好壞。在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障一般有多種。對(duì)報(bào)警指示燈來(lái)說(shuō)，一種故障對(duì)應(yīng)于一個(gè)指示燈，但一個(gè)系統(tǒng)只能有一個(gè)電鈴。設(shè)計(jì)一個(gè)三種故障標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路，報(bào)警具有優(yōu)先級(jí)。

2、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)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(hào)的含義如下：圖2.1F*PLC型號(hào)含義其中系列名稱：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等單元類(lèi)型：M－－基本單元E－－輸入輸出混合擴(kuò)展單元E*－－擴(kuò)展輸入模塊EY－－擴(kuò)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(kuò)展模塊V－－立式端子排的擴(kuò)展模塊C－－接插口輸入輸出方式F－－輸入濾波時(shí)間常數(shù)為1ms的擴(kuò)展模塊如果特殊品種一項(xiàng)無(wú)符號(hào)，為AC電源、DC輸入、橫式端子排、標(biāo)準(zhǔn)輸出。例如F*2N－32MT－D表示F*2N系列，32個(gè)I/O點(diǎn)基本單位，晶體管輸出，使用直流電源，24V直流輸出型。PLC機(jī)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(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比最優(yōu)的機(jī)型。通常做法是，在工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好的場(chǎng)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(duì)于開(kāi)關(guān)量控制以及以開(kāi)關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無(wú)須考慮，因此，選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求；而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來(lái)選用中檔或高檔機(jī)（其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等）。應(yīng)該注意的是，同一企業(yè)應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。這樣，同一機(jī)型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理；同時(shí)，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開(kāi)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(jì)算機(jī)后即可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC聯(lián)成一個(gè)DCS系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。本次設(shè)計(jì)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(gè)方面：一是I/O口的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)量的容量。（1）I/O點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標(biāo)，一般來(lái)說(shuō)，輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)，輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的，個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號(hào)公用一個(gè)輸入點(diǎn)的。表2.1列出了典型傳動(dòng)設(shè)備及電器元件所需PLCI/O點(diǎn)數(shù)。表2.1典型傳動(dòng)設(shè)備及電器元件所需PLCI/O點(diǎn)數(shù)序號(hào)電氣設(shè)備、元件輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)I/O總點(diǎn)數(shù)1Y-△啟動(dòng)的籠型電動(dòng)機(jī)4372單向運(yùn)行的籠型電動(dòng)機(jī)4153可逆運(yùn)行的籠型電動(dòng)機(jī)5274單相變極電動(dòng)機(jī)5385可逆變極電動(dòng)機(jī)64106單向運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī)96157可逆運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī)128208單向運(yùn)行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)3479可逆運(yùn)行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)45910單線圈電磁閥21311雙線圈電磁閥32512按鈕1113光電開(kāi)關(guān)2214撥碼開(kāi)關(guān)4415行程開(kāi)關(guān)1116位置開(kāi)關(guān)2217信號(hào)燈1118風(fēng)機(jī)11用戶存儲(chǔ)器容量的估算PLC的存儲(chǔ)器容量選擇和計(jì)算的第一種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)精確計(jì)算存儲(chǔ)器的實(shí)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(lái)估算。為了使用方便，一般應(yīng)留有25%的裕量。存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=（開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)*10）+（模擬量通道數(shù)*150）（式2.1）本次設(shè)計(jì)共用到按鈕4個(gè)，開(kāi)關(guān)3個(gè)，有7個(gè)輸入信號(hào)。考慮15%的裕量，取整數(shù)9，需9個(gè)輸入點(diǎn)。輸出信號(hào)信號(hào)燈4個(gè)，接觸器1個(gè)，占5個(gè)輸出點(diǎn)，考慮15%的裕量，最多需6個(gè)輸出點(diǎn)。則輸入和輸出點(diǎn)數(shù)之和為15。綜合上面分析，可選用F*0S-20MR-D型PLC，該P(yáng)LC有12個(gè)輸入點(diǎn)，8個(gè)輸出點(diǎn)，存儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)報(bào)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(wú)法進(jìn)行模擬，這里將開(kāi)關(guān)的狀態(tài)來(lái)表示是否有故障發(fā)生。表2.1三種故障標(biāo)準(zhǔn)報(bào)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(dòng)按鈕SB1*000系統(tǒng)運(yùn)行指示燈HL1Y000停止按鈕SB2*001故障一指示燈HL2Y001故障一信號(hào)模擬開(kāi)關(guān)SS1*002故障二指示燈HL3Y002故障二信號(hào)模擬開(kāi)關(guān)SS2*003故障三指示燈HL4Y003故障三信號(hào)模擬開(kāi)關(guān)SS3*004報(bào)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(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路控制I/O接線圖

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(jì)思路當(dāng)有故障產(chǎn)生時(shí)，故障檢測(cè)電路檢測(cè)到故障信號(hào)，故障信號(hào)進(jìn)入PLC輸入口，則相應(yīng)的故障指示燈閃爍，報(bào)警電鈴提示。當(dāng)有故障信號(hào)時(shí)，用故障信號(hào)去啟動(dòng)報(bào)警電鈴，因?yàn)楣收闲盘?hào)指示燈是閃爍狀態(tài)，因此需要向報(bào)警電路加互鎖。當(dāng)按下消鈴按鈕時(shí)，報(bào)警電鈴?fù)Ｖ构ぷ鳎⑹构收现甘緹舫Ａ?，需要將閃爍電路斷開(kāi)，若只用一個(gè)按鈕斷開(kāi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)故障指示燈的常亮，因此還需要加入一個(gè)輔助繼電器M0。故障電路具有優(yōu)先級(jí)，當(dāng)有故障同時(shí)發(fā)生時(shí)，故障優(yōu)先級(jí)最高的先提示，當(dāng)故障優(yōu)先級(jí)最高的排除之后，然后顯示下一個(gè)優(yōu)先級(jí)相對(duì)較高的故障指示燈，可以將優(yōu)先級(jí)高的指示燈的常閉觸電控制優(yōu)先級(jí)低的電路。3.3各部分功能具體實(shí)現(xiàn)（1）故障指示路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)指示燈在T0影響下，故障指示燈實(shí)現(xiàn)閃爍效果，報(bào)警電鈴響。按下消鈴按鈕，M0線圈通電，M0的常閉觸電斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，故障指示燈有閃爍變?yōu)槌Ａ?，?bào)警電鈴?fù)Ｖ构ぷ?。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(bào)警電鈴提示電路閃爍電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)啟動(dòng)，當(dāng)有故障信號(hào)發(fā)生時(shí)，T0計(jì)時(shí)0.5s后通電，在T0通電時(shí)，T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，0.5s后T1通電，T1的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，T0斷電， 然后T1斷電，T0開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)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(jì)程序圖程序梯形圖見(jiàn)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(jìn)行仿真，只能看出繼電器的輸出狀態(tài)，在詢問(wèn)老師之后，又用了GTDesigner3和GTSimulator3進(jìn)行模擬仿真。仿真圖如圖4.1和圖4.2所示。圖4.1GTDesigner3設(shè)計(jì)仿真圖圖4.2繼電器存監(jiān)視仿真在仿真的時(shí)候由于用故障信號(hào)指示燈來(lái)控制報(bào)警電鈴，由于故障信號(hào)指示燈在不消鈴的情況下是閃爍狀態(tài)，因此用了報(bào)警電鈴的自鎖，這樣在設(shè)計(jì)試鈴的時(shí)候，不管怎么設(shè)計(jì)總會(huì)在試鈴的時(shí)候?qū)е聢?bào)警電鈴的常響。后來(lái)在分析課題要求之后，改用故障信號(hào)來(lái)控制電鈴，這樣就可以將報(bào)警電鈴的自鎖去掉，在試鈴的時(shí)候就不會(huì)有意外發(fā)生。4.2結(jié)果分析按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)，當(dāng)只有一種故障發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的故障指示燈閃爍，報(bào)警電鈴報(bào)警，按下消鈴按鈕，報(bào)警電鈴?fù)Ｖ?，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(dāng)有多種故障同時(shí)發(fā)生時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的指示燈亮，優(yōu)先級(jí)低的指示燈會(huì)在優(yōu)先級(jí)高的故障排除之后亮。結(jié)束語(yǔ)從仿真結(jié)果可以看出，本次設(shè)計(jì)比較成功，滿足三次故障報(bào)警和優(yōu)先級(jí)的功能。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，就是學(xué)習(xí)和熟悉PLC的過(guò)程，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)故障指示燈和報(bào)警電鈴的時(shí)候，只用一個(gè)I/O口來(lái)檢測(cè)三個(gè)故障指示燈和報(bào)警電鈴，這樣做可以節(jié)省I/O點(diǎn)數(shù)，以備其他電路設(shè)計(jì)使用。經(jīng)過(guò)一周的課程設(shè)計(jì)，完成了三種故障標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路控制的設(shè)計(jì)，從開(kāi)始的I/O口的分配到最后的仿真成功實(shí)現(xiàn)，使我更好的了解了PLC，也讓我學(xué)會(huì)了如何計(jì)算PLC的I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量，學(xué)會(huì)了PLC的選型方法。此外，還學(xué)會(huì)了G*Developer、GTDesigner3的簡(jiǎn)單使用方法，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，讓我更加清楚了理論知識(shí)和實(shí)踐能力的差別，了解到自己的短處，