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1、- 本科生課程設(shè)計(jì) 課 程： 電氣控制及可編程控制器課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2021年 . z. - 目錄 第一章 任務(wù)2 第二章 任務(wù)分析3 一 PLC控制的優(yōu)點(diǎn)3 1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)3 2 .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便4 3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣4 4.編程簡(jiǎn)單，容易掌握4 5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量5 6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便5 二 設(shè)計(jì)思路6

2、 1. OMRON CPM1A 小型可編程控制器6 2. 流程圖7 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)8 一 硬件局部8 1.主電路圖8 2.I/O接線圖8 二 軟件局部9 1.梯形圖9 2.指令語(yǔ)句9 第四章 總結(jié)11 一 研究成果11 二 遇到的問(wèn)題11 三 解決方案11 第五章 參考文獻(xiàn)12 第一章 任務(wù) 除塵室的PLC控制概況及控制要求： 制藥、水廠等一些對(duì)除塵要求比較嚴(yán)格的車間，人或物進(jìn)入這些場(chǎng)合前首先需要進(jìn)展除塵處理，為了保證除塵操作的嚴(yán)格進(jìn)展，防止人為因素對(duì)除塵要求的影響，需對(duì)除塵室的門進(jìn)展有效控制，在本系統(tǒng)中，人或物進(jìn)入無(wú)污染、無(wú)塵車間前，首先

3、需在除塵室嚴(yán)格進(jìn)展指定時(shí)間的除塵才能進(jìn)入車間，否則門打個(gè)開(kāi)，進(jìn)入不了車間。 第一道門處設(shè)有兩個(gè)傳感器：開(kāi)門傳感器和關(guān)門傳感器；除塵室內(nèi)有兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，用來(lái)對(duì)人或物除塵：第二道門上裝有開(kāi)門傳感器和電磁鎖，該鎖在系統(tǒng)控制下自動(dòng)鎖上或翻開(kāi)。另外，進(jìn)入室內(nèi)時(shí)需要除塵、出來(lái)時(shí)不需除塵。 1、除塵室有兩道門，兩道門之間有兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，用來(lái)對(duì)人或物除塵。第二道門上有電磁鎖，該鎖在系統(tǒng)控制下自動(dòng)鎖上或翻開(kāi)． 2、人進(jìn)入車間時(shí)必須先翻開(kāi)第一道門進(jìn)入除塵室，除塵前方可進(jìn)入室內(nèi)。當(dāng)?shù)谝坏篱T翻開(kāi)時(shí)，開(kāi)門傳感器動(dòng)作，第一道門關(guān)上時(shí)關(guān)門傳感器動(dòng)作，第二道門翻開(kāi)時(shí)相應(yīng)的開(kāi)門傳感器動(dòng)作。 3、第一道門關(guān)上后，風(fēng)機(jī)開(kāi)場(chǎng)吹風(fēng)，電

4、磁鎖把第二道門鎖上并延時(shí)20s(可設(shè)定)后風(fēng)機(jī)自動(dòng)停頓，電磁鎖自動(dòng)翻開(kāi)，此時(shí)可翻開(kāi)第二道門進(jìn)入室內(nèi)。 4、人從室內(nèi)出來(lái)時(shí)，第二道門的開(kāi)門傳感器先動(dòng)作，第一道門開(kāi)門傳感器才動(dòng)作。關(guān)門傳感器與進(jìn)入時(shí)動(dòng)作一樣，但由于此時(shí)不需除塵，所以風(fēng)機(jī)、電磁鐵均不動(dòng)作。 第二章 任務(wù)分析 一PLC控制的優(yōu)點(diǎn) PLC控制具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停頓運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PLC具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。 ·硬件措施： 主要模塊均采用大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路，大量開(kāi)關(guān)動(dòng)

5、作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號(hào)調(diào)理電路。 ①屏蔽——對(duì)電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)展屏蔽，以防外界干擾。 ②濾波——對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。 ③電源調(diào)整與保護(hù)——對(duì)微處理器這個(gè)核心部件所需的+5V電源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)展調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。 ④隔離——在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動(dòng)作；各I/O口之間亦彼此隔離

6、。 ⑤采用模塊式構(gòu)造——這種構(gòu)造有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。一旦查出*一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。 ·軟件措施： 有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。 ①故障檢測(cè)——軟件定期地檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過(guò)低及強(qiáng)干擾信號(hào)等。以便及時(shí)進(jìn)展處理。 ②信息保護(hù)與恢復(fù)——當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來(lái)的程序工作。所以，PLC在檢測(cè)到故障條件時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，軟件配合對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)展封閉，制止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。 ③設(shè)置戒備時(shí)鐘WDT〔看門狗〕——如果程序

7、每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。 ④加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)——一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停頓執(zhí)行。 ⑤對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)展電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會(huì)喪失。 PLC的出廠試驗(yàn)工程中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn)。它要求能承受幅值為1000V，上升時(shí)間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)～上千萬(wàn)小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～5萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。 2 .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便 PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后

8、，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。 3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣 現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。 4.編程簡(jiǎn)單，容易掌握 目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的"梯形圖編程方式〞。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易承受和掌握。梯形圖語(yǔ)言的編程元件

9、的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀PLC的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。 PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ)言然后執(zhí)行〔PLC內(nèi)部增加了解釋程序〕。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微缺乏道的，完全可以滿足控制要求。 5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量 由于PLC采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以

10、在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其構(gòu)造緊湊，穩(wěn)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以三菱公司的F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司又有F*系列PLC，與其超小型品種F1系列相比：面積為47%,體積為36%，在系統(tǒng)的配置上既

11、固定又靈活，輸入輸出可達(dá)24～128點(diǎn)。 二設(shè)計(jì)思路 本次任務(wù)主要要實(shí)現(xiàn)除塵室的兩道門的進(jìn)出控制、風(fēng)機(jī)的自動(dòng)起停控制以及電磁鎖的控制。人進(jìn)入車間翻開(kāi)的第一道門采用按鈕控制，關(guān)門的實(shí)現(xiàn)也通過(guò)按鈕的開(kāi)端來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且在開(kāi)門與關(guān)門之間應(yīng)設(shè)置一個(gè)互鎖環(huán)節(jié)。第一道門關(guān)上時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)與定時(shí)器一，即用一個(gè)關(guān)門輸出的常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)控制風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)，此時(shí)電磁鎖也接通，對(duì)第二道門進(jìn)展鎖動(dòng)作，定時(shí)時(shí)間到時(shí)，風(fēng)機(jī)停且電磁鎖翻開(kāi)〔通過(guò)輔助繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)〕。這時(shí)可以通過(guò)按鈕翻開(kāi)第二道門。人從室內(nèi)出來(lái)時(shí)，翻開(kāi)第二道門并啟動(dòng)定時(shí)器二，定時(shí)時(shí)間到時(shí)，第一道門翻開(kāi)〔此時(shí)不除塵，風(fēng)機(jī)不啟動(dòng)〕。 我們用OMRON CPM1

12、A型機(jī)來(lái)進(jìn)展軟件編程測(cè)試，因此要對(duì)OMRON CPM1A 小型可編程控制器有根本的了解，熟悉其指令系統(tǒng)為繪制梯形圖做準(zhǔn)備。仔細(xì)閱讀題目要求，畫(huà)出流程圖，根據(jù)流程圖思考怎樣用根本的指令實(shí)現(xiàn)每一步任務(wù)，并通過(guò)軟件編程以及在實(shí)驗(yàn)裝置上搭接實(shí)驗(yàn)電路，查看能否實(shí)現(xiàn)題目要求，檢查出錯(cuò)誤后再進(jìn)展進(jìn)一步的修正。 1. OMRON CPM1A 小型可編程控制器 日本OMRON電機(jī)株式會(huì)社是世界上生產(chǎn)PLC的著名廠商之一。OMRON C系列PLC產(chǎn)品門類齊、型號(hào)多、功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣。大致可以分成微型、小型、大型四大類產(chǎn)品。小型PLC機(jī)以P型機(jī)和CPM型機(jī)最為典型、這兩種都屬穩(wěn)固整體型構(gòu)造。CPM型機(jī)時(shí)繼P型機(jī)

13、之后推出的一款新機(jī)型，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的不同和附加功能的需要，可分為CPM1A、CPM2A、CPM2C三個(gè)系類型號(hào)，與P型機(jī)相比，CPM型機(jī)具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越等特點(diǎn)。 CPM系列機(jī)采用整體式構(gòu)造，內(nèi)部有CPU、電源、系統(tǒng)程序區(qū)、用戶程序區(qū)、輸入/輸出接口、I/O擴(kuò)展單元、編程器接口及其他外部設(shè)備組成。 2. 流程圖 圖2-1 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一 硬件局部 1.主電路圖 圖3-1 2.I/O接線圖 圖3-2 二 軟件局部 1.梯形圖

14、 圖3-3 2.指令語(yǔ)句 . z. - LD 0.00 LD 10.00 ANDNOT 10.01 ORLD OR TIM001 OUT 10.00 LD 0.01 LD 10.01 ANDNOT 10.00 ORLD OUT 10.01 LD 10.01 ANDNOT TIM000 OUT TR0 ANDNOT 200.00 OUT 10.02 LD TR0 ANDNOT 200.00 OUT 10.03 LD TR0 TIM 000 *100 A

15、NDNOT 200.00 OUT 10.04 LD 200.00 OR TIM000 ANDNOT 0.05 OUT 200.00 LD 0.02 OR 200.01 OUT TR0 ANDNOT TIM001 OUT 200.01 LD TR0 TIM 001 *50 LD 10.03 ORNOT 200.01 OUT 10.05 . z. - 第四章總結(jié) 一研究成果 通過(guò)不斷地修改，最終實(shí)現(xiàn)了除塵室的PLC控制要求，即人進(jìn)入車間時(shí)必須先翻開(kāi)第一道門進(jìn)入除塵室，除塵前方可進(jìn)入室內(nèi)。當(dāng)?shù)谝坏篱T翻開(kāi)時(shí)，

16、開(kāi)門傳感器動(dòng)作，第一道門關(guān)上時(shí)關(guān)門傳感器動(dòng)作，第二道門翻開(kāi)時(shí)相應(yīng)的開(kāi)門傳感器動(dòng)作；第一道門關(guān)上后，風(fēng)機(jī)開(kāi)場(chǎng)吹風(fēng)，電磁鎖把第二道門鎖上并延時(shí)20s(可設(shè)定)后風(fēng)機(jī)自動(dòng)停頓，電磁鎖自動(dòng)翻開(kāi)，此時(shí)可翻開(kāi)第二道門進(jìn)入室內(nèi)；人從室內(nèi)出來(lái)時(shí)，第二道門的開(kāi)門傳感器先動(dòng)作，第一道門開(kāi)門傳感器才動(dòng)作。關(guān)門傳感器與進(jìn)入時(shí)動(dòng)作一樣，但由于此時(shí)不需除塵，所以風(fēng)機(jī)、電磁鐵均不動(dòng)作。 二 遇到的問(wèn)題 用來(lái)斷開(kāi)電磁鎖的中間繼電器在第一次接通后就不能夠自動(dòng)斷開(kāi)，所以在人從除塵室出來(lái)后還要手動(dòng)切掉這個(gè)中間繼電器，否則會(huì)影響再次進(jìn)入除塵室后使用，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)最大的自動(dòng)化控制。 三 解決方案 在中間繼電器的支路上添加一個(gè)按鈕，手動(dòng)斷開(kāi)此中間繼電器，由于不是從根本上解決了此問(wèn)題，因此還不是最好的解決方案。 第五章參考文獻(xiàn) 1、"電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)"鄧則名等 2、"可編程控制器教程"王兆義主編 3、"工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)"〔第2版〕上、下冊(cè)中國(guó)電力 4、"可編程控制器教程原理、應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)"徐世許主編 . z.