基于PLC的三种故障报警电路设计

1、电气控制与PLC课程设计课题： 系 别： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2013年 6月 日成绩评定一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。二、评分课程设计成绩评定成绩： （五级制）指导教师签字 年 月 日目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc26635 1.引言 PAGEREF _Toc26635 1 HYPERLINK l _Toc12913 1.1设计目的 PAGEREF _Toc12913 1 HYPERLINK l _Toc24719 1.2设计内容 PAGEREF _Toc24719 1 HYPERLINK l

2、_Toc30257 1.2.1系统功能概述 PAGEREF _Toc30257 1 HYPERLINK l _Toc15752 1.2.2设计实现目标 PAGEREF _Toc15752 1 HYPERLINK l _Toc22081 2.系统总体方案设计 PAGEREF _Toc22081 2 HYPERLINK l _Toc27019 2.1硬件配置及组成原理 PAGEREF _Toc27019 2 HYPERLINK l _Toc23103 2.1.1 所用硬件 PAGEREF _Toc23103 2 HYPERLINK l _Toc32663 2.1.2系统组成原理图 PAGEREF

3、_Toc32663 2 HYPERLINK l _Toc933 2.2系统变量定义及分配表 PAGEREF _Toc933 2 HYPERLINK l _Toc19436 2.3系统接线图设计 PAGEREF _Toc19436 3 HYPERLINK l _Toc9135 2.4系统可靠性设计 PAGEREF _Toc9135 3 HYPERLINK l _Toc16590 3. 控制系统设计 PAGEREF _Toc16590 4 HYPERLINK l _Toc6569 3.1 控制程序流程图设计 PAGEREF _Toc6569 4 HYPERLINK l _Toc26149 3.2控

4、制程序时序图设计 PAGEREF _Toc26149 4 HYPERLINK l _Toc1144 3.3控制程序设计思路 PAGEREF _Toc1144 5 HYPERLINK l _Toc17241 3.4创新设计内容 PAGEREF _Toc17241 5 HYPERLINK l _Toc2456 4. 系统调试及结果分析 PAGEREF _Toc2456 5 HYPERLINK l _Toc31968 4.1系统调试及解决的问题 PAGEREF _Toc31968 5 HYPERLINK l _Toc9452 4.1.1程序梯形图 PAGEREF _Toc9452 5 HYPERLI

5、NK l _Toc27469 4.2结果分析 PAGEREF _Toc27469 7 HYPERLINK l _Toc20488 结束语 PAGEREF _Toc20488 8 HYPERLINK l _Toc24560 参考文献 PAGEREF _Toc24560 8 1.引言1.1设计目的综合运用本课程及前期课程的相关知识和技能，相对独立地设计和调试一个小型PLC应用系统，使学生获得控制技术工程的基本训练，提高工程意识和实践技能。同时提高学生对文献资料的检索和信息处理的能力，以及编写和整理设计文档的能力。1.2设计内容1.2.1系统功能概述工业控制的发展一直都是向着自动化，智能化，无人值守

6、，自动监测的方向发展，其中对于系统故障的监测便是系统自动化设计当中的一个重要环节。对于快速检测、判断、分析，故障类型及位置和排除故障具有重要作用。自动故障报警电路就是这样一个模块，这里我们设计的是三种故障报警电路。1.2.2设计实现目标三种故障标准报警电路控制：标准的报警功能应该是声光报警。当故障发生时，报警指示灯闪烁，报警电铃或蜂鸣器响。操作人员知道故障发生后，按消铃按钮，把电铃关掉，报警指示灯从闪烁变为常亮。故障消失后，报警灯熄灭。另外还应设置试灯、试铃按钮，用于平时检测报警指示灯和电铃的好坏。在实际的应用系统中可能出现的故障一般有多种。对报警指示灯来说，一种故障对应于一个指示灯，但一个系

7、统只能有一个电铃。设计一个三种故障标准报警电路，报警具有优先级。2.系统总体方案设计2.1硬件配置及组成原理2.1.1 所用硬件1、PLC,选择FX-32MT型PLC（如图2.1.1所示）选择该型号PLC ,主要考虑I/O点数满足要求，PLC价格便宜。控制规模：32点 MR/MT 内置8K容量的RAM存储器，最大可以扩展到16K CPU运算处理速度0.08S/基本指令 在FX2N系列右侧可连接输入输出扩展模块和特殊功能模块 基本单元内置2轴独立最高20kHz定位功能(晶体管输出型） 图2.1.1 FX-32MT型PLC2、非自锁按钮开关、电铃、LED发光二极管。2.1.2系统组成原理图故障信号

8、监测系统PLC控制处理机构外部硬件灯和电铃图2.1.2系统组成原理图 由上图可知该检测系统为开环系统。2.2系统变量定义及分配表表2.2.1元器件及PLC I/O分配表类别电器元件PLC软元件功能输入（I）按钮SBOX0启动、工作按钮SB1X1停止、复位故障信号1X2故障1发生故障信号2X3故障2发生故障信号三X4故障3发生按钮SB2X5停止响玲输出（O）灯HL0Y0启动状态指示灯灯HL1Y1故障1发生灯灯HL2Y2故障2发生灯灯HL3Y3故障3发生灯电铃HAY4出现故障响铃测试按钮SB4测试HL1SB6测试HL2SB6测试HL3SB7测试电铃 HL0 HL1 HL2 HL3 HA SB4 S

9、B5 SB6 SB7 X0 Y0X1 Y1X2 Y2X3 Y3X4 Y4X5 COM COMSB0SB1SB32.3系统接线图设计图2.3.1系统接线图2.4系统可靠性设计PLC的可靠性高，抗干扰力强，一般不会有误，竟LED和蜂鸣器可能会有故障，这在有些系统中是不允许的，可以用相同的LED或蜂鸣器并联，系统的可靠性就大大提高了，并且系统故障报警级别高，经济允许的情况下，可以再增添一套系统。3. 控制系统设计 3.1 控制程序流程图设计 监测判断故障有/无 灯闪烁、玲响启动监测电路消玲、灯常亮故障排除、恢复灯灭图3.1.1控制程序流程图3.3控制程序时序图设计X0Y0X2Y1X4X5X1图3.3

10、.1控制时序图 3.4 控制程序设计思路有故障产生，则有故障信号进入PLC输入口，当故障信号一直存在时，相应的故障灯一直亮着，故障消失则灯灭。响铃只需要一个脉冲信号便可以持续，所以响铃的电路必然带有自锁。故障出现时灯闪烁，则必然使用震荡电路，当肖玲后灯变为常量，所以肖玲的同时震荡电路被断路，所以肖玲与断开震荡电路时连锁的。故障电路具有优先级，所以当一个故障出现后，其他故障再出现，系统不在反应，要实现这一功能，须使用电路互锁机制。3.5创新设计内容在设计测试灯和电铃正常的的设计上，没有使用故常信号输入口，也没有使用其他的PLC输入口，而是直接将其与通过非自锁按键与电源连接，进行测试。这样做，有两

11、重有点1、节省了PLC的输入口的使用，将宝贵的接口留给其他模块的重要功能，同时也使得工程中使用的PLC的I/O点数下降，节省投资成本。2、直接接电源，不接控制器，不会干扰其他控制信号，测试时的信号也不会使PLC做出发生故障的误判。4. 系统调试及结果分析4.1系统调试及解决的问题4.1.1程序梯形图图4.1.1梯形图程序程序调试过程中发现，程序的一些设计问题，以及理论推想，与实践的差距。对程序的一些错误地方进行了修改。4.2结果分析从仿真结果来看，控制方案达到了设计要求。满足三种故障报警的功能，以下是仿真截图。4.2.1仿真时序图图4.2.2仿真内存监测图结束语整个设计过程就是一个对专业的熟悉

12、过程，学习的理论知识当真正运用到工业实践中时，需要的不止是理论分析，与专业知识应用，更重要的事，对于实践现场的环境的了解，对于。但遇到问题时首先从理论分析着眼，然后逐一排查，解决问题，通过设计增强我对本课程的兴趣，产生了一种主动学习和了解的自学愿望，另外设计方案与其他设备之间的结合也是必须注意的。觉得自己从最初设想，到方案确定，程序的编写，仿真运行，实验调试。这其实就是一个想法的实现过程，所以大胆的想象，扎实的工作是实现梦想的通途。参考文献1 秦春斌、张继伟PLC基础及应用教程北京：机械工业出版社，2010：33-56 页 附录资料:不需要的可以自行删除测量平差程序设计角度（度分秒）到弧度An

13、gleToRadian#define PI 3.14159265double AngleToRadian（double angle）int D，M；double S,radian,degree, angle,MS；D=int（angle+0.3）；MS=angle-D；M=int（MS）*100+0.3）；S=（MS*100-M）*100;degree=D+M/60.0+S/3600.0;radian=degree*PI/180.0;return radian;注意:防止数据溢出,要加个微小量,例如0.3.弧度换角度(度分秒) RadianToAngle#define PI 3.1415926

14、5double RadianToAngle(double radian)int D,M;double S,radian,degree,MS,angle;degree=radian*180/PI;D=int(degree);MS=degree-D;M=int(MS*60);S=(MS*60-M)*60;angle=D+M/100.0+S/10000.0;return angle;已知两点求坐标方位角Azimuth#include double Azimuth(double xi,double yi,double xj,double yj)double Dx,Dy,S,T;Dx=xj-xi;Dy=

15、yj-yi;S=sqrt(Dx*Dx+Dy*Dy);if(S1e-10) return 0;T=asin(Dy/S);if(Dx0&(Dy0)|T0) T=2*PI+T;return T;4.开辟二维数组的动态空间的宏#include #define NewArray2D(type,A,i,n,m)A=(type*)malloc(n*sizeof(type*); for(i=0;im;i+) Ai=(type*)malloc(m*sizeof(type); 5.释放开辟的二维数组的空间#define FreeSpace(A,i,m)for(i=0;im;i+) free(Ai); free(A

16、); 注意:释放空间与开辟空间相反,释放空间是先释放列,后释放行.6.矩阵求转置transformmatrixvoid transformmatrix（double *A，double *B，int i,int j）int m,n;for(m=0;m=i;m+)for(n=0;n=j;n+)Bnm=Amn:7.矩阵相乘(mulmatrix)void mulmatrix(double *A,double *B,double *C,int i,int j,int k)int m,n,p;for(m=0;mi;m+)for(n=0;nj;n+)Cmn=0;for(p=0;pk;p+)Cmn+=Amp

17、*Bpn:8.矩阵求逆(countermatrix)#include void countermatrix(double *T, double *s, double *r, double *Q,double *N, double *rt,int n)for(i=0;in;i+)s=Nii;for(k=0;ki;k+)s-=Tki*Tki;Tii=sqrt(s)for(j=i+1;jn;j+)s=Nij;for(k=0;ki;k+)s-=Tki*Tkj;Tij=s/Tii;for(i=0;in;i+)for(j=0;j=0;i+)rii=1/Tii;for(j=i+1;jn;j+)s=0;for

18、(k=i;kj-1;k+)s-=rik*Tkj;rij=s/Tii;for(i=0;in;i+)for(j=0;jn;j+)rij=0;transformmatrix(r,rt,n,n)mulmatrix(r,rt,Q,n,n)9.平差主程序之读入数据typedef struct POINTchar name8;double x,y;int type;POINT;typedef struct READVALUEPOINT *begin;POINT *end;double value;READVALUE;POINT *GETPOINT(char *name,POINT *pPoint,int n

19、Point)int i;for(i=0;inPoint;i+)if (strcmp(pP,name)=0)return (pPoint+i) for(i=0;i0)pPoint=(POINT*)malloc(nDirect*sizeof(POINT);if(nDirect0)pDirect=(READVALUE*)malloc(nDirect*sizeof(READVALUE);if(nDistance0)pDistance=(READVALUE*)malloc(nDistance*sizeof(RAADVALUE);fscanf(fp,”%lf,%lf,%lfn”,&mo

20、,&mf,&ms);for(i=0;inKnownPoint;i+)fscanf(fp,”%s,%lf,%lfn”,pP,&pPointi.x,&pPointi.y);type=1;for( ;inPoint;i+)pP=NULL; pPointi.x=0;pPointi.y=0;pPointi.type=0; for(i=0;inDirect;i+)fscanf(fp,”%s,%s,%lfn”,begin,end,&pDirecti.value);pDirecti.begin=GetPoint(begin,pPoint,nPoint);pDirecti

21、.end=GetPoint(end,pPoint,nPoint);for(i=0;inDistance;i+)fscanf(fp,”%s,%s,%lfn”,begin,end,&pDistancei.value);pDistancei.begin=GetPoint(begin,pPoint,nPoint);pDistancei.end=GetPoint(end,pPoint,nPoint);fclose(fp);10.角度检验（checkangle）#include int checkangle(double angle)int M,S;double MS;if(angle=0&angle36

22、0)MS=angle-(int)(angle);if(M6)S=(int)(MS*1000);if(S%106)return 1;return 0;11.前方交会#define PI=3014159265/*此处调用程序角度换弧度AngleToRadian*/Qianfang(double XE, double YE, double XF, double YF, doubleDEG, double DEF, double DFG, double DFE, double *DFE, double *DFG)double C,A,B;C=DGE-DGF;A=DEF-DEG;B=DFG-DFE;if

23、(C-2*PI)|(C0&C-PI&CPI&C2*PI)XG=(XE/tan(B)+XF/tan(A)+YE-YF)/(1/tan(A)+ 1/tan(B);YG=(YE/tan(B)+YF/tan(A)-XE+XF)/ (1/tan(A)+ 1/tan(B);12.坐标概算全方向法子函数取出观测方向GetAllDirectint GetAllDirect(char *name,int nDirect,READVALUE *pDirect, READVALUE *pStation)int i,nCount=0;for(i=0;iname,name)=0)pStationnCount.begin

24、=p(pDirectnCount.begin;pStationnCount.end=p(pDirectnCount.end;pStationnCount.value=p(pDirectnCount.value; nCount+;return nCount;坐标概算全方向法子程序实现流程(coordinate)coordinate (入口参数设置)READVALUE pStation50,pObject50;int nCount,i,j,k,m,n,p,nobject;for(i=0;i1)|( nCount=1)for(j=0;jtype=1)for(k=0;ktype=0) nobject=

25、GetAllDirect(pStationj.end-name,nDirect,pDirect,pobject)m=-1;n=-1;for(p=0;pname,pP)=0)m=p; if(strcmp(pobjectp.end-name,pStationk.end-name)=0)n=p;if(m=0&n=0)pPointi=pStationk.end-pStationj.end;pStationj.end=pObjectm.value-pObjectn.value; Xe=pPointi.x; Ye=pPointi.y; Xf=pStationj.end-x; Yf=pS

26、tationj.end-y; Lef=pStationj.value; Leg=pStationk.value; Lfe=pObjectm.value; Lfg=pObjectn.value; Qianfang(Xe,Xf,Ye,Yf,Lef,Leg,Lfe,Lfg,*Xg,*Yg;) pStationk.end-x=*xg; pStationk.end-y=*yg; pStationk.end.type=2; 13.坐标增量法(calcoordinate)子函数由端点名称得边长值的函数GetDistancedouble GetDistance(char *begin,char *end,in

27、t nDistance,READVALUE *pDistance)int i;for(i=0;iname,begin)=0&strcmp(pDistancei.end-name,end=0)|(strcmp(pDistancei.begin-name,end)=0&strcmp(pDistancei.end,begin)=0)return pDistancei.value;return -1;/*函数取出观测方向GetAllDirect*/void calcoordinate(int nDirect,READVALUE *pDirect,int nDistace,READVALUE *pDis

28、tance,int nPoint,POINT *pPoint) int nPoint,nCount,nDirect,nDistance; int m=-1,i,j,k; double x1,y1,x2,y2,A0,A,S,dx,dy; READVALUE*pDirect=NULL; READVALUE pStation50; for(i=0;i0) nCount=GetAllDirect(pP,nDirect,pDirect,pStation50); for(j=0;jtype0)m=j; if(m!=-1) for(k=0;ktype=0) x1=pPointi.x; y

29、1=pPointi.y; x2=pStationj.end-x; y2=pStationj.end-y; A0=Bearing(x1,y1,x2,y2); A=A0-(DMSToRAD(pStationm.value)-DMSToRAD(pStationk.value); if(A2*PI)A=A-2*PI; S=GetDistance(pPointi,pStationk.end,nDistance,pDistance); if(Sx=pPointi.x+dx; pStationk.end-y=pPointi.y+dy; pStationk.end-type=2; 14.高斯正反算高斯正算：#

30、include #include #define PI 3.14159265double DMSToRAD（double dDMS）int L1,L2；double T,L3；L1=(int)（dDMS+0.3）；L2=(int)(dDMS-L1)*100+0.3)；L3=(dDMS-L1)*100-L2)*100；T=(L1+L2/60.0+L3/3600.0)*PI/180.0;return T;void PreGausePositive(double B,double L,double L0, double a, double b, double *N, double *l, double *c, double *t, double *X,double *B1) double a0,a2,a4,a6,a8,m0,m2,m4,m6,m8; double e,e1; e=(sqrt(a*a-b*b)/a; e1=(sqrt(a*a-b*b)/b; B1=DMSToRAD(B); t=tanB1; c=sqrt(e1*e1*cosB1*cos*B1); l=L-L0; N=a/(sqrt(1-e*e*sinB1*sinB1); m0=a*(1-e*e); m2=3/2*e*e*m0; m4=5/4*e*e*m2; m6=7/6*e*e*m4; m8=9/8*e