风机监视系统.doc

湖北文理学院 课程设计报告纸湖北文理学院机械与汽车工程学院课程设计成绩评定表课程名称机电传动控制课程设计课程编号07ZX091122专 业机械设计制造及其自动化班 级0912姓 名项 目评 分 标 准评分等级得分折合分平时成绩（占20）1、态度端正，设计认真，能积极动脑思考，学习纪律好。优秀2、态度较好，较认真，能积极动脑思考，学习纪律较好。良好3、态度一般，较认真，能动脑思考，学习纪律尚可。中等4、态度较差，不够认真，不善于动脑思考，纪律较差。及格5、态度差，不认真，不动脑思考，纪律差。不及格图纸质量成绩（占40）1、绘图规范，标注准确，结构合理，图纸质量高。优秀2、绘图较规范、准确，结构基本合理，图纸质量较好。良好3、绘图基本规范、准确，结构基本合理，图纸质量一般。中等4、绘图不够规范、准确，结构不太合理，图纸质量较差。及格5、绘图不规范、准确，结构不合理，图纸质量差。不及格设计报告成绩（占40）1、撰写规范，设计思路清晰，知识运用熟练，设计详尽细致，按要求完成设计。优秀2、撰写较规范，设计思路基本清晰，知识运用较熟练，设计基本详尽细致，能按要求完成设计。良好3、撰写基本规范，设计思路基本清晰，知识运用尚可，设计基本详尽细致，能按要求完成设计。中等4、撰写不够规范，设计思路不太清晰，知识运用一般，设计不够详尽细致，基本完成设计。及格5、撰写不规范，设计思路不够清晰，知识运用不熟练，设计不够详尽细致，没有按要求完成设计。不及格总评成绩指导教师： 2012年 月 日注：1、该成绩评定表每位学生一份，并装订在设计说明书的最后；2、指导教师按课程设计大纲的要求评定成绩，并给出总评成绩；3、折合分：优秀90分,良好80-89分,中等70-79分,及格60-69分,不及格60分。设计要求及任务1、元件选型、绘制主电路原理图。2、完成PLC接口地址分配、外围线路、绘制I/O图。3、绘制操纵面板图。4、梯形图的设计。5、梯形图的设计、调试。6、编写设计（实习）说明书、答辩。用PLC设计一个对三台通风机选择运转装置进行监视的系统。如果三台风机中有两台在工作，信号灯就持续发亮；如果只有一台风机工作，信号灯就以0.5HZ的频率闪光；如果三台风机都不工作，信号灯就以2Hz 频率闪光；如果选择运转装置不运行，信号灯就熄灭。（1） 风机M1、M2、M3 要求有启动和停止。（2） 风机M1、M2、M3 要求有点动。 动 力 分 配功率5KW（M1）30KW（M2）3KW（M3）型号Y200L2-4Y250L2-4Y200L2-4台数1111、机床照明（电压AC 24V）2、信号灯（电压DC 24V）3、PLC 电源（电压AC 110V）目 录第一章 概述 1.1 引言 1.2 PLC的由来及定义 1.3 PLC的发展历程 1.4 PLC的特点第二章 设计分析及方案确定 2.1 控制要求 2.2 任务分析 2.3 方案确定（包括控制规则、操作方法和设计思想） 2.4 输入输出点数的确定及PLC选型第三章 系统设计梯形图及I/O接线图 3.1 系统设计梯形图及其设计说明 3.2 PLC I/O输入输出说明第四章 PLC程序设计及其设计说明参考文献总结17第1章 概述1.1引言 本次课程设计的目的是掌握机电传动控制系统的基本原理、PLC控制电路的设计方法以及继电器接触器控制电路的PLC改造方法。掌握机电传动控制系统中继电器接触器控制和PLC控制的基本原理、设计方法及两者的关系。掌握常用电器元件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力 电气控制系统是由各种低压电器和 PLC 控制器按一定要求组成的控制系统。通过机电传动系统课程设计，进一步掌握各种低压电器和 PLC 的结构原理、选用及使用；正确处理使用中出现的各种问题；了解器件和系统的关系；培养正确的设计思想、理论联系实际的工作作风、分析问题和解决问题的能力、运用标准与规范的能力、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。1.2 PLC的由来及定义PLC的由来： 在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。继电器控制系统有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：1） 编程简单方便，可在现场修改程序；2） 硬件维护方便，最好是插件式结构；3） 可靠性要高于继电器控制装置；4） 体积小于继电器控制装置；5） 可将数据直接送入管理计算机；6） 成本上可与继电器柜竞争；7） 输入可以是交流115V；8） 输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9） 扩展时，原有系统只需做很小的改动；10） 用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。根据招标要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台PLC（PDP14型 ），并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来，而且，在工业发达国家发展很快。PLC的定义： 在PLC的发展过程中，美国电气制造商协会（NEMA）经过4年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller），英文缩写为PC，并作如下定义：“可编程序控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。”国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程序控制器标准的草案第一稿，1985年1月又发表了草案第二稿，1987年2月颁布了草案第三稿。该草案中对可编程序控制器的定义是：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，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。并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。1.3 PLC的发展历程 1968年，美国通用汽车公司（GM）根据市场形势与生产发展的需要，提出了“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌型号”的战略。要实现这个战略决策，依靠原有的工业控制装置显然不行，而必须有一种新的工业控制装置，它可以随着生产品种的改变，灵活方便地改变控制方案以满足对控制的不同要求。1969年，著名的美国数字设备公司（DEC）根据GM的功能要求，研制出了这种新的工业控制装置，并在GM公司的一条汽车自动化生产线上首次运行取得成功。根据这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案这一特点，以及专门用于逻辑控制的情况，称这种新的工业控制装置为可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。从1968年到现在，PLC经历了四次换代：第一代PLC大多用一位机开发，用磁芯存储器存储，只有逻辑控制功能。在第二代PLC产品中换成了8位微处理器及半导体存储器，PLC产品开始系列化。第三代PLC产品随着高性能微处理器及位片式CPU在PLC中大量使用，PLC的处理速度大大提高，从而促使它向多功能及联网通信方向发展。第四代PLC产品不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC（Reduced instruction set computer）精简指令系统CPU等高级CPU，而且在一台PLC中配置多个处理器，进行多通道处理。同时生产了大量内含微处理器的智能模板，使得第四代PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器。同一时期，由PLC组成的PLC网络也得到飞速发展。PLC与PLC网络成为工厂企业中首选的工业控制装置，由PLC组成的多级分布式PLC网络成为CIMS（computer-integrated manufacturing system）系统不可或缺的基本组成部分。人们高度评价PLC及其网络的重要性，认为它是现代工业自动化的三大支柱之一。1.4 PLC的特点可编程逻辑控制器（PLC）具有以下鲜明的特点。 一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。 二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。第二章 设计分析及方案确定 2.1 控制要求 （1）用PLC设计一个对三台通风机选择运转装置进行监视的系统。 （2）有两台风机运行，指示灯常亮。一台风机运行，指示灯以0.5HZ频率闪烁，没有风机运行，指示灯以2hz频率闪烁。 （3）风机M1 M2 M3要求有启动和停止。 （4）风机M1 M2 M3要求有点动功能。2.2 任务分析a. 风机M1 M2 M3要求有启动和停止，风机M1 M2 M3要求有点动功能。b. 两台风机运行，指示灯常亮。一台风机运行，指示灯以0.5HZ频率闪烁，没有风机运行，指示灯以2hz频率闪烁。2.3 方案确定（包括控制规则、操作方法和设计思想）1) 风的反馈信号采用风机接触器上常开触头，当风机运转接触器吸合，就反馈信号反馈到PLC2）风机的启动采用常开触头按钮3）风机的停止采用常闭触头4）风机既要有点动，又要有连续运转之后停止功能，可以采用选择开关进行点动择和连续运转。5）两台风机运行，指示灯常亮。一台风机运行，指示灯以0.5HZ频率闪烁，没有风机运行，指示灯以2hz频率闪烁。经过计算得知指示灯以0.5hz频率闪烁时，它周期是2S，我们采用fx1n系列plc中的系统定时器T201(k25) T202(K25)进过两个定时器组合即可实现灯以0.5HZ频率闪烁。同理我们通过T203（k100） T204（K100）实现灯以2HZ频率闪烁。2.4 输入输出点数的确定及PLC选型 1）输入点数 风机的启动停止按钮需要6个三台风机的运转反馈信号是3 输入。自动运转与连续运转选择开关是1总共有10入。 2）输出点数 三台风机运转接触器的线圈是3个输出，还有1指示灯输出共需要4输出。根据输入、输出点数选用FX2N-32MR-UA1/UL 第3章 系统设计梯形图及I/O接线图3.1 系统设计梯形图及其设计说明3.2 PLC I/O输入输出说明 X0临视开关X1风机1启动X2风机1停止X3风机2启动X4风机2停止X5风机3启动X6风机3停止X7风机1点控X8风机2点控X9风机3点控Y0指示灯报警Y1风机1接触器线圈Y2风机2接触器线圈Y3风机3接触器线圈第4章 PLC程序设计及其设计说明 1，风机点动的实现 当风机自动和点动选择开关X7 X8 X9选择点动，此时按下风机启动按钮，风机连续运转信号M0 M1 M2不会得电。风机接触器线圈Y1 Y2 Y3会在启动按钮按下的时候得电，这样接触器触头吸合，风机会转动起来，按钮松开，线圈失电，触点断开，风机就会停下来。2，风机的停止 按下按钮X4，此时风机连续运转信号M0得电，接触器触头吸合，是Y1得电，实现了风机的连续转动。按下按钮X5，即风机的停止开关，M0失电，线圈失电，接触点松开，致使Y1失电，风机停止。风机2和风机三同理。3，有两台风机运行，指示灯常亮。一台风机运行，指示灯以0.5HZ频率闪烁，没有风机运行，指示灯以2hz频率闪烁。(1)当没有风机运行时，风机没有运行反馈信号反馈到PLC，这时辅助继电器M4得电。使得Y0得电，T450开始计时，到0.5S时触头松开，使T450失电，然后以此循环。如此没有电机运行时，指示灯以2HZ频率闪烁。 (2)当有两台风机运行时，风机运行反馈信号（Y1Y2或Y1Y3或Y2Y3）反馈到PLC，只是辅助继电器M3得电，此时Y0得电，灯常亮。 （3）当只有一台风机运行时（说明有风机运行但是不是两台风机运行）。此时辅助继电器M3 M4都不得电，T451得电，开始计时，2S后，T451接触触头松开，再得电，以此循环如此。只有一台电机运行时。指示灯以0.5HZ频率闪烁。参考文献1陈宏钧.可编程控制器课程设计指导书M.天津：天津大学出版社.20012钟肇新，王灏.可编程控制器入门教程M.广州：华南理工大学出版社.19993邓星钟.机电传动控制M.武汉：华中科技大学出版社.20014三菱电机株式会社.三菱 PLC 编程手册Z. 日本：三菱电机株式会