机电一体化系统综合实训《声光报警系统的PLC控制》.doc

声光报警系统的PLC控制摘要 简易自动响铃装置是生活中常见的报警装置，报警装置在生产和生活中是随处可见的，它虽然并不复杂，但是在日常的生产生活中起着十分重要的作用，比如一些容易发生危险的地方，人多的场合，如果将要发生危险，报警装置可以提前通知人们，达到防患于未然，在小的方面应用也很多，在这就不一一列举，以前报警装置一模拟电路为主，但由可编程器件构成的电路现在明显比模拟电路优点多，可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。所以可编程逻辑器件现在是主流！关键词：响铃 可编程器件 目录绪论1.可编程逻辑器件的简介12.可编程逻辑器件的应用与特点1第一章 整体方案的选择1产品现状分析12方案选择1第二章 电路设计1.所用控制单元12.I/O分配43.梯形图设计54.运行过程分析55.源程序66.电路安装调试6第三章 总结1.总结82.参考文献8绪论可编程逻辑器件的简介 可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。第一章 整体方案的选择1产品现状分析 声光报警系统在现在的生产生活中应用是非常广泛的，其结构大致分为感应端和反应端，感应电路来检测某些要感应的参数，然后把它们转换成声音和光信号来告知人们，比如火灾报警器，当发生火灾时它会告知人们此处有火灾，需要尽快逃离，虽然只是一个报警器，但往往在应用中起很大的作用，来避免一些不必要的损失，本设计是一个噪音报警器，也就是说当外部噪音超过某个标准时它就会自动报警来提醒人们，现在的报警器大都是由模拟电路构成的，其结构比较复杂，电路繁琐，而且容易出故障，成本比较高，可靠性不高，在应用过程中往往达不到监测的目的，而由PLC构成的报警器结构简单实用，反应速度快，能适应很多环境，是现在报警系统的主流。2方案选择根据设计要求，要设计一个简易自动响铃报警系统，所以我选用欧姆龙公司的CPM1A系列的P型机，外部电路是有一个声光报警器和一个声控开关构成，声控开关来触发PLC电路报警，声光报警器由PLC电路触发，形成一个简易的报警系统。其中电路每5分钟会响一次来提示人们它在工作中，为了节约能源，我们还让它每响三次休息10分钟，电路有两个开关来控制它的启动与停止，声控开关来感应噪音的大小，如果超标，不管电路处在什么状态，都将开始报警。第二章 电路设计1.所用控制单元下面介绍一下本设计所用的控制单元1.LD指令LD指令是逻辑条件类指令，它的作用是把由操作数指定的触点状态（ON或OFF）送到存储器的一个工作单元中。指令格式：LD XXXX操作数XXXX为继电器号。LD指令在梯形图中的符号：2.LD NOT 指令 LD NOT指令也是逻辑条件类指令，他的作用是把由操作数指定的触点状态（ON或OFF）取反后送到结果寄存器。指令格式：LD NOT XXXX操作数XXXX为继电器号。LD NOT指令可使用的继电器号同LD指令。LD NOT在梯形图中的符号：由此可见，LD NOT 指令的功能是将动断触点接到逻辑母线上。3.AND 指令AND 指令也是逻辑条件类指令。它的作用是把由操作数指定的触点状态与结果寄存器的状态进行逻辑与，其结果再送结果寄存器。指令格式：AND XXXX ，操作数XXXX为继电器号。AND指令在梯形图中的符号：由此可见，AND指令的功能是串联一个动合触点。4.AND NOT 指令AND NOT指令也是逻辑条件类指令。它的作用是把由操作数指定的触点状态取反后与结果寄存器的状态进行逻辑与，其结果再送结果寄存器。指令格式：AND NOT XXXX操作数XXXX为继电器号，可使用的继电器同AND指令。AND NOT指令在梯形图中的符号：由此可见，AND NOT 指令的功能是串联一个动断触点。5.OR指令OR指令也是逻辑条件类指令。它的作用是把由操作数指定的触点状态与结果寄存器的状态进行逻辑或，其结果再送结果寄存器。指令格式：OR XXXX操作数XXXX为继电器号，可使用的继电器同AND指令。OR指令在梯形图中的符号：由此可见，OR指令的功能是并联一个动合触点。6.OR NOT 指令OR NOT 指令也是逻辑条件类指令。它的作用是把由操作数指定的触点状态取反后与结果寄存器的状态进行逻辑或，其结果再送结果寄存器。指令格式：OR NOT XXXXOR NOT在梯形图中的符号：由此可见，OR NOT指令的功能是并联一个动断触点。7.OUT 指令OUT 指令是输出指令，它的作用是把结果寄存器的内容写到由操作数制定的继电器中。指令格式：OUT XXXX操作数XXXX为继电器号。OUT指令在梯形图中的符号：由此可见，OUT指令的功能就是接一个继电器的线圈。一般OUT指令出现在每个阶梯的最右端，该指令将结果寄存器中的内容写道指定的继电器。如输出给输出继电器，则可驱动相应的外部负载。注意：OUT指令后的继电器号，一般不能重复使用，否者可能引起逻辑上的混乱。8.TIM 定时器指令指令格式：TIM XX #XXXX定时器指令要求两个操作数:第一个操作XX为定时器号，范围从00 47.第二个操作是#后XXXX,为定时器的设定值，其范围为0000 9999（十进制，单位0.1s），计时范围为0 999.9s。#表示立即数，如无#，则用XX表示通道号，其意义使用该通道的内容作为定时器的设定值。TIM指令在梯形图中的符号：由此可见，定时器指令就是接一个时间继电器的线圈。C系列P型机中，定时器与计数器总共有48个（00 47），一旦你用TIM指令制定某一个作为定时器，就不能再将其作为计数器使用。TIM定时器为减1定时，即当满足定时工作条件时，启动定时器工作，定时器的当前值每隔0.1秒减1，直到当前值减到0000时，定时器动作，产生条件时，则定时器复位，从当前值返回到设定值。注意：定时器不能直接对外输出，需要时可借助输出继电器。9.CNT 计数器指令指令格式： CNT XX #XXXXCNT 指令在梯形图中的符号：CNT指令也要求两个操作：第一个操作数XX为计数器号，范围从00 47（不能与已使用的定时器或计数器号相同）；第二个操作是#后XXXX，为计数设定值，设定为0 9999，计数范围为0 9999次。#表示立即数，如无#，则用XX表示通道号，其意义是用该通道的内容作为计数器的设定值。由此可见，CNT指令就是接入一个计数器的线圈。在计数器中，CP端为计数输入端。CP端每次由OFF到ON时，该计数器的当前值减一，当计数器的当前值减到0000时，计数器动作。R端为复位输入端，当R端由OFF到ON时，计数器的计数值由当前值复位为设定值。若CP与R信号同时出现，复位优先。计数器还有一个特点，当电源停电时，其计数值保存在存储器中不丢失，电源恢复送电时，若满足计数条件，则在停电前的计数值基础上继续计数。这一点和定时器不同，定时器在电源停电时被复位，在恢复送电后，若满足定时器工作条件，则定时器重新开始定时工作。2.I/O分配0000为电路总开关，当按下0000后，整个电路开始工作。0001为关断开关，按下0001后，除了在异常报警状态下外，电路都将停止工作。0002为异常报警开关，因为此电路为噪音报警电路，所以当外界噪音超标以后，0002就会闭合，整个电路当时无论处于什么状态，都将转为报警状态。TIM00,TIM01,TIM02 为定时器，为电路提供定时开关。CNT03 为计数器，在本设计中其设定值为3.0010，0020 为辅助继电器，提供辅助触点。0500 为输出继电器，用来控制报警灯和铃，本设计中报警灯和铃是并联的3.梯形图设计。4.运行过程分析1.当按下开关0000时，辅助继电器0010开始工作，其常闭触点断开，常开触点闭合，此时0010自锁，而且TIM00得电开始计时，其余电路暂时不工作。2.TIM00在工作5分钟后TIM00触点动作，其常闭触点断开，常开触点闭合，继而使TIM02与0500开始工作。TIM02开始计时，同时0500工作，是报警灯亮并且响铃。3.两秒钟后TIM02触点动作，其常闭触点断开，常开触点闭合，继而会使0500和TIM00与电源断开，使其停止工作。4.TIM00被断开后失电，其触点再次动作，其常闭触点闭合，常开触点断开，继而使TIM02断电，TIM02所有触点再次动作，其常闭触点闭合，常开触点断开，计数器CNT03计数一次。5.TIM02断电后，其常闭触点闭合，常开触点断开，使TIM00重新得电工作，TIM00重新计时，电路完成一个局部循环。6.上述循环每进行一次都会使TIM02触点断开闭合一次，每一次都会使CNT03计数，因为CNT03的设定值为3，所以当上述循环进行3次后CNT03的触点将会动作。7.计数器CNT03触点动作后，其常闭触点断开，常开触点闭合，辅助继电器0010被断开，其常闭触点闭合，常开触点断开，而辅助继电器0020此时得电工作并自锁，同时CNT03被复位。8.辅助继电器0020工作后，其触点动作，其常闭触点断开，常开触点闭合，使TIM01开始工作，此时其余电路暂时不工作。9.TIM01在工作5分钟后其触点动作，其常闭触点断开，常开触点闭合，使辅助继电器0020停止工作，辅助继电器0010重新得电工作，整个电路又回到初始状态，完成整个循环。10.当外界噪音超标后，开关0002动作，此时无论电路处于什么状态，0500都会得电使报警灯亮，并且响铃。经过以上分析可知：电路正常工作时，每五分钟响铃一次，时常为2秒，循环3次后电路停止工作5分钟，然后电路重新开始工作，当电路再次响铃时和上轮刚好相差10分钟，满足设计要求。5.源程序LD0000OR0010ORTIM01AND NOTCNT00OUT0010LDCNT03OR0020AND NOT0001AND NOTTIM01OUT0020LD0010AND NOTtim02TIM0000#3000LD0020TIM020020LDTIM02LDCNT03CNT03#0003LDTIM00AND NOTTIM02OR0002OUT05006.电路安装调试 本电路为简易响铃报警电路，相对简单一些，电路主要调试的参数有声开关感应值，响铃电路，安装好后如发现问题，应当从梯形图上逐步分析。再与电路对照。整体电路简图（附录）。第三章 总结通过本简易自动响铃系统的设计,我大有收获，在制作过程中，一定要注意的每个工作步骤的检查，确保制作成功。比如在合理布线，检查装配无误的情况下，如果还出现电路无输出的情况，那么可以肯定是原理图错误，这时就要回到原理图进行检查。总体的检查顺序应该是原理图、梯形图、装配情况。参考文献1 汤自春.PLC原理与应用技术.北京：高等教育出版社，2006.2 李光飞.PLC课程设计实例指导.北京：北京航空航天大学出版社，2004.3 李景学 金广业.可编程控制器应用系统设计方法.北京：电子工业出版社，