大专触摸屏星三角毕业论文

1、苏州职业大学触摸屏控制异步电动机的探讨姓名: 莱庆典学号：1220310324班级：电气11大1专业：电气自动化指导老师：何志伟2014年6月19日触摸屏控制异步电动机的探讨摘 要可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。本文基于可编程逻辑控制器PLC和触摸屏软件设计三相异步电动机星三角降压启动系统和监

2、控系统。本设计采用三菱公司推出的高性能小型可编程控制器FX2N系列来控制三相异步电动机星三角降压启动系统,FX系列PLC中应用最广泛的产品,该系列PLC是1991年推出,因其具有较高的性能价格比,受到广大用户的青睐.FX2N系列PLC是采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。通过梯形图编程语言编制更能直接明了，从而使该电气系统按要求自动运行，其次，三相异步电动机星三角降压启动系统的触摸屏监控系统则实现数据的实时监控。本文主要包括了对电气系统过程控制概述与设计，星三角降压系统原理的总体设计，三菱plc编程设计软件、触摸屏设计软件在三相异步电动机星三角降压启动系统中的应用，以及plc与触摸屏之间的通

3、讯。关键词：可控制编程器； 星三角降压； 触摸屏监控 AbstractProgrammable Logic Controller (Programmable Logic Controller, PLC, it USES a Programmable memory, used for its internal storage procedures, to perform the Logic operation, sequence control, timing, counting and arithmetic operations such as user-oriented instructio

4、ns, and through the digital or analog input/output control various types of machinery or production process.Programmable logic controller is a specialized in industrial control computer, its hardware structure is basically the same as a microcomputer. This article is based on programmable logic cont

5、roller PLC and touch screen software design three-phase asynchronous motor star triangle step-down start system and monitoring system. This design USES mitsubishi's high-performance small FX2N series programmable controller to control the three-phase asynchronous motor star triangle step-down st

6、artup system, FX series PLC, the most widely used products in the series of PLC was introduced in 1991, because of its high cost performance, get the favour of the masses of users. FX2N series PLC is the combination of the integral and modular stack structure. By ladder diagram programming language

7、more straightforward, so that the electrical systems run automatically according to the requirement, and second, the three-phase asynchronous motor star triangle step-down starting system of touch screen monitor system is to realize the real-time monitoring data.This article mainly includes the desc

8、ription of the process control and the design of electric system, the overall design of the principle of star triangle decompression system of mitsubishi PLC, touch screen programming design software design software in the three-phase asynchronous motor star triangle step-down startup system, the ap

9、plication of and the communication between PLC and touch screen.Keywords: can control programmer, star triangle decompression, touch screen monitor目 录摘要.1Abstract21.概论41.1可控制编程器在自动控制系统中的应用概述41.2可控制编程器发展趋势42.可控制编程器硬件系统设计52.1三菱PLC FX-2N系列系统概述.82.2三相异步电动机星三角降压启动系统83.三相异步电动机星三角降压启动系统的设计 .83.1介绍三菱plc编程设计

10、软件Gx-Works2基本使用.83.2三相异步电动机星三角降压启动系统控制设计.94、系统改进与完善.94.1监控系统触摸屏的功能介绍.94.2三相异步电动机星三角降压启动系统在触摸屏中的应用.12参考文献141. 概论1.1可控制编程器在自动控制系统中的应用概述可控制编程器（plc）使用范围十分广泛，往往涉及到许多相关的电气知识和其他专业控制领域的相关知识，可控制编程器在电气控制系统中，主要根据控制梯形图进行开关量的逻辑运算，根据运算结果进行开关量的输出控制。如果和特殊模块连接，也可以进行模拟量的输入/输出控制。可控制编程器的设计主要分为控制梯形图设计、可控制编程器的输入/输出接线设计以及

11、主电路的设计等，其中控制梯形图的设计是整个设计的核心部分。由于控制梯形图的设计基本上和常规电气的控制电路一样，所以掌握常规电器控制电路的控制原理和设计方法是可控制编程器设计的基础。PLC电气控制系统是控制电气设备的核心部件，因此PLC的控制性能是关系到整个控制系统是否能正常、安全、可靠、高效运行的关键所在。(1)系统硬件的设计：首先是选择机型和相关配套的模块。机型的选择要综合考虑其性能、可靠性、价格以及配套的各种功能模块等因素,从中选出最适合的机型。其次是选择I/O接口。一般来说。I/O的选择有四个步骤：一是选择I/O的数量,选择时必须考虑留出一定的接口数量作为备用;二是确定离散和模拟输入输出

12、;三是确定特殊的输入输出,由于有些特殊类型功能模块不能使用I/O接口通信,因此要特别注意厂家是否提供了相关模块;四是确定智能输入输出,智能输入输出模块可以提高PLC对数据的处理和反应速度,因此在选用时要特别注意。再次是电源的选择。电源模块的选择没有什么特殊的要求,只需要电源模块提供的电流能够大于PLC控制系统工作时所需电流即可。然后是考虑抗干扰措施设计。由于PLC的电路对于环境湿度、温度等比较敏感,工作性能受环境因素影响比较大,因此在PLC硬件系统的设计过程中一定要考虑其考干扰措施的设计,优先选用抗干扰措施设计较好的硬件。最后是控制元件的设计。主要任务有两个,分别是存储器空间的分配和专用存储器

13、的确定。(2)系统软件的设计：首先是进行系统程序的初始化设计。综合考虑电气自动控制系统程序的启动条件、关断条件以及其制约条件等,从而从整体上确定PLC程序的结构形式。其次是选用合适的编程方法和编程语言对PLC程序进行编写,并对编写好的PLC程序进行检查。最后是进行系统的调试。首先进行系统的模拟调试,将控制系统同主电源断开,单独对电气自动化控制系统进行模拟调试。若模拟软件测试过程中发现问题,需要对软件进行修改。若在此过程中未发现问题,则通过系统的模调试,进入系统的联机测试。将合格的程序载入电气自动控制系统中,进行现场的运行,反复修改调试直至达到通过利用PLC改造老式的电气自动控制系统的预期目的。

14、完成以上工作后编写相关技术文献交付使用后利用PLC改造老式电气自动控制系统的工作就完成了。1.2可控制编程器发展趋势随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。（1）在产品规模方面，向两极发展。一方面，大力发展速度更快、性价比更高的小型和超小型PLC。以适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。（2）向通信网络化发展。 PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的

15、潮流。PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。目前，PLC制造商都在发展自己专用的通信模块和通信软件以加强PLC的联网能力。各PLC制造商之间也在协商指定通用的通信标准，以构成更大的网络系统。PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的组成部分。（3）向模块化、智能化发展。为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC厂家先后开发了不少新器件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。（4）编程语言和编程工具的多样化和标准化。多种编程语

16、言的并存、互补与发展是PLC软件进步的一种趋势。 PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时，日益向MAP(制造自动化协议)靠拢，使PLC的基本部件，包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范化和标准化。2、可控制编程器硬件系统设计2.1三菱PLC FX-2N系列系统概述2.11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。（1）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

17、号，执行用户程序，刷新系统输出。（2）储存器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放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。（3）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信号，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一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。输入接口电路PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直

18、流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关，光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。交流输入电路和直流输入电路类似，外接的输入电源改为220V交流电源。输出接口电路输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似，只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。（4）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

19、“人-机”或“机-机”之间的对话。（5）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。2.12工作原理当可编程逻辑控制器投入运行后，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。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（1）输入采样阶段在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶

20、段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。（2）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特

21、殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。（3）输出刷新阶段当扫描用户程序结束

22、后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。2.13控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。（1）运算功能简单可编程逻辑控制器的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通可编程逻辑控制器的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型可编程逻辑控制器中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，在可编程逻辑控制器中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机

23、的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。（2）控制功能控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。可编程逻辑控制器主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高可编程逻辑控制器的处理速度

24、和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。（3）通信功能大中型可编程逻辑控制器系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。可编程逻辑控制器系统的通信接口应包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等；大中型可编程逻辑控制器通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。可编程逻辑控制器系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。可编程

25、逻辑控制器系统的通信网络主要形式有下列几种形式：1）、PC为主站，多台同型号可编程逻辑控制器为从站，组成简易可编程逻辑控制器网络；2）、1台可编程逻辑控制器为主站，其他同型号可编程逻辑控制器为从站，构成主从式可编程逻辑控制器网络；3）、可编程逻辑控制器网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）、专用可编程逻辑控制器网络（各厂商的专用可编程逻辑控制器通信网络）。为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、）通信处理器。（4）编程功能离线编程方式：可编程逻辑控制器和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，

26、不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型可编程逻辑控制器中常采用五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同

27、时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。（5）诊断功能可编程逻辑控制器的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对可编程逻辑控制器的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。可编程逻辑控制器的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。（6）处理速度可编程逻辑控制器采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则可编程逻辑控制器将扫描不到该信号，造成信

28、号数据的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。可编程逻辑控制器接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.20.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.2ms/K。2.2三相异步电动机星三角降压启动系统三相异步电动机启动时将三相定子绕组接成星型，以降低定子绕组电压，以到达减小启动电流的目的，启动结束后再将三相定子绕组接成三角形，电动机在额定电压下正常运行。星型降压启动过程实际上和延边三角形降压启动过程一样，所以启动控制电路或

29、控制梯形图是一样的。三相异步电动机星型-三角形（星三角）降压启动控制主电路如左图3、三相异步电动机星三角降压启动系统的设计3.1介绍三菱plc编程设计软件Gx-Works 2基本使用（1）创建新工程。启动GX-Works2，对简单工程进行新建。（2）参数的设置。对参数进行设置并检查。（3）梯形图程序情况下，对程序的编辑及转换编译并检查。（4）连接至可编程控制器CPU,对连接目标进行设置。（5）对可编程控制器CPU进行写入。（6）动作确认，对顺控程序的执行状态进行监控。（7）通过使用注解，可以对程序中的线圈 / 应用指令附加注释。 通过附加注释，线圈及应用指令的内容等易于理解。（8）工程的结束进

30、行保存，结束GX-Works2.3.2三相异步电动机星三角降压启动系统控制设计（1）输入输出元件及控制功能PLC软元件元件文字符号元件名称控制功能输入X0SB1停止按钮停止电动机热继电器节点电动机过载保护X1SB2启动按钮启动电动机输出Y0KM1接触器1电源连接Y1KM2接触器2星型连接Y2KM3接触器3三角形连接（2）电路设计PLC接线图和梯形图如下(3)启动时按下启动按钮X1，Y0线圈得电自锁，同时Y1线圈得电，驱动接触器KM1、KM2线圈得电，电动机M接成星型接线启动。定时器T0得电延时时，5S后T0常闭接点断开Y1，T0常开接点接通Y2，电动机M由星型接线改接成三角形接线全电压运行。再

31、按一下常闭停止按钮X0，X0常开接点断开，Y0、Y1、Y2和T0线圈均失电，电动机停转。4、系统改进与完善在三相异步电动机星三角降压启动系统中，如果想随时检查系统运行状况而且能在发生故障且自动报警，那么必须要有一套监控系统与plc进行结合，于是就考虑设计一套监控系统，这里主要介绍plc与触摸屏之间的连接。4.1监控系统触摸屏的功能介绍4.11 GT-Designer3介绍使用（1）点击安装好的开始菜单中的GT-Designer3 或者双击桌面上的GT-Designer3 ，就能启动编程软件，再启动软件时会启动新建工程向导，引导完成工程的初始化设置。（2）然后依次选择合适的“机器型号”、选择合适

32、的触摸屏连接的PLC型号、选择触摸屏的通讯口、选择触摸屏安装对应型号PLC的驱动、确认连接PLC的相关设置、设置画面切换软元件，最后确认整个新建工程的设置是否正确，如正确点击“结束”按钮完成整个初始设置。（3）点击结束按钮完成工程新建并出来第一个画面设计界面。（4）此工程新建向导是一步步向下设置，中途如需要返回改变设置，可以点击“上一步”到要改变的位置重新设置，如果是完全设置完新建向导，到设计画面后再需要更改基本的设置，可以到编程软件的“公共设置”菜单中去更改。（5）在画面中放置一个时刻显示元件，点击对象菜单下日期时刻显示下的时刻显示后在画面中点击下，就出现了一个时刻显示元件。双击画面中时刻显

33、示元件，出来属性设置框，可以设置时刻显示的格式。（6）工程文件的保存:GT Desiger3保存时出现一个workspacelist的文件和一个对应保存时命名的文件夹，拷贝程序时要将这两个文件一同拷贝，为了在以后的程序拷贝复制时不遗漏，可以先新建一个单独的文件夹，然后将程序保存到这个文件夹，使得工作区列表和文件都在这个文件夹下，方便以后的拷贝。4.12 GT-Designer3元件应用(1)开关元件的应用1、开关元件是触摸屏中常用的元件，开关元件可以控制PLC的软元件，例如对应三菱FX系列PLC，可以控制辅助继电器M和输出元件Y。2、开关操作位软件时可以操作PLC内部的辅助继电器，输出等元件，

34、对于输入点，比如三菱FX系列的X是不可以操作的，实际的输入信号由PLC外接信号决定，不能通过触摸屏控制。3、在开关操作中除了控制位元件的开关之外，还有一个常用的开关就是画面切换开关，在一个触摸屏工程中，通常不会是有一个画面，一个工程是有多个画面组成，在各个画面中要放置一些画面切换开关从一个画面切换到另一个画面。4、基本设置中“设置切换目标”的“切换画面种类”选择基本可以在基本画面间切换，然后选择“固定画面”后再设置画面的编号，就能指定切换到对应编号的画面。如果选择“前画面（上层/记录）”就能切换到当前显示画面前的那个画面。“基本设置”中的“样式”可以选择“画面切换开关”的图形和显示的颜色。“基本设置”中的“文本”可以设置画面切换开关元件上显示的文字，通过显示的文字可以直观地知道此元件切换到哪个画面。（2）指示灯元件的应用1、触摸屏中指示灯元件，可以显示PLC中或是触摸屏中的元件的状态，比如连接三菱FX系列PLC时，可以指示辅助继电器M或是输入输出X Y等元件的状态，状态改变时指示灯状态也跟着改变。2、指示灯有位状态指示灯和字状态指示灯，位状态指示灯用的多些，位状态指示灯根据对应位元件的状态来显示，字状态指示灯根据字元件中的数值来显示状态。（3）图形元件的应用1、在触摸屏的画面中还经常用到文本、直线、折线、图形等元件，这些元件在属性设置中不对应P