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1、- 本科生課程設計 課 程： 電氣控制及可編程控制器課程設計 專 業(yè)： 班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 2021年 . z. - 目錄 第一章 任務2 第二章 任務分析3 一 PLC控制的優(yōu)點3 1.可靠性高，抗干擾能力強3 2 .通用性強，控制程序可變，使用方便4 3.功能強，適應面廣4 4.編程簡單，容易掌握4 5.減少了控制系統(tǒng)的設計及施工的工作量5 6.體積小、重量輕、功耗低、維護方便5 二 設計思路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)設計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.指令語句9 第四章 總結11 一 研究成果11 二 遇到的問題11 三 解決方案11 第五章 參考文獻12 第一章 任務 除塵室的PLC控制概況及控制要求： 制藥、水廠等一些對除塵要求比較嚴格的車間，人或物進入這些場合前首先需要進展除塵處理，為了保證除塵操作的嚴格進展，防止人為因素對除塵要求的影響，需對除塵室的門進展有效控制，在本系統(tǒng)中，人或物進入無污染、無塵車間前，首先

3、需在除塵室嚴格進展指定時間的除塵才能進入車間，否則門打個開，進入不了車間。 第一道門處設有兩個傳感器：開門傳感器和關門傳感器；除塵室內有兩臺風機，用來對人或物除塵：第二道門上裝有開門傳感器和電磁鎖，該鎖在系統(tǒng)控制下自動鎖上或翻開。另外，進入室內時需要除塵、出來時不需除塵。 1、除塵室有兩道門，兩道門之間有兩臺風機，用來對人或物除塵。第二道門上有電磁鎖，該鎖在系統(tǒng)控制下自動鎖上或翻開． 2、人進入車間時必須先翻開第一道門進入除塵室，除塵前方可進入室內。當?shù)谝坏篱T翻開時，開門傳感器動作，第一道門關上時關門傳感器動作，第二道門翻開時相應的開門傳感器動作。 3、第一道門關上后，風機開場吹風，電

4、磁鎖把第二道門鎖上并延時20s(可設定)后風機自動停頓，電磁鎖自動翻開，此時可翻開第二道門進入室內。 4、人從室內出來時，第二道門的開門傳感器先動作，第一道門開門傳感器才動作。關門傳感器與進入時動作一樣，但由于此時不需除塵，所以風機、電磁鐵均不動作。 第二章 任務分析 一PLC控制的優(yōu)點 PLC控制具有以下幾個優(yōu)點： 1.可靠性高，抗干擾能力強 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除了本身具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停頓運行等待修復外，還使PLC具有了很強的抗干擾能力。 ·硬件措施： 主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開關動

5、作由無觸點的電子存儲器完成，I/O系統(tǒng)設計有完善的通道保護和信號調理電路。 ①屏蔽——對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導電、導磁良好的材料進展屏蔽，以防外界干擾。 ②濾波——對供電系統(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，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電源調整與保護——對微處理器這個核心部件所需的+5V電源，采用多級濾波，并用集成電壓調整器進展調整，以適應交流電網(wǎng)的波動和過電壓、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，減少故障和誤動作；各I/O口之間亦彼此隔離

6、。 ⑤采用模塊式構造——這種構造有助于在故障情況下短時修復。一旦查出*一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。 ·軟件措施： 有極強的自檢及保護功能。 ①故障檢測——軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便及時進展處理。 ②信息保護與恢復——當偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時，不破壞PLC內部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復正常，繼續(xù)原來的程序工作。所以，PLC在檢測到故障條件時，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進展封閉，制止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。 ③設置戒備時鐘WDT〔看門狗〕——如果程序

7、每循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定的時間，預示了程序進入死循環(huán)，立即報警。 ④加強對程序的檢查和校驗——一旦程序有錯，立即報警，并停頓執(zhí)行。 ⑤對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進展電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關狀態(tài)及信息就不會喪失。 PLC的出廠試驗工程中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V，上升時間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達幾十萬～上千萬小時；制成系統(tǒng)亦可達4～5萬小時甚至更長時間。 2 .通用性強，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)，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后

8、，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設備更新的情況下，不必改變PLC的硬設備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。 3.功能強，適應面廣 現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。 4.編程簡單，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)電氣技術人員的讀圖習慣及編程水平，所以非常容易承受和掌握。梯形圖語言的編程元件

9、的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工很快就能學會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。 PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序將它翻譯成匯編語言然后執(zhí)行〔PLC內部增加了解釋程序〕。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數(shù)機電控制設備來說，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)的設計及施工的工作量 由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以

10、在實驗室模擬調試，更減少了現(xiàn)場的調試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監(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、維護方便 PLC是將微電子技術應用于工業(yè)設備的產(chǎn)品，其構造緊湊，穩(wěn)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。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24～128點。 二設計思路 本次任務主要要實現(xiàn)除塵室的兩道門的進出控制、風機的自動起?？刂埔约半姶沛i的控制。人進入車間翻開的第一道門采用按鈕控制，關門的實現(xiàn)也通過按鈕的開端來實現(xiàn)，并且在開門與關門之間應設置一個互鎖環(huán)節(jié)。第一道門關上時，同時啟動風機與定時器一，即用一個關門輸出的常開觸點來控制風機的啟動，此時電磁鎖也接通，對第二道門進展鎖動作，定時時間到時，風機停且電磁鎖翻開〔通過輔助繼電器來實現(xiàn)〕。這時可以通過按鈕翻開第二道門。人從室內出來時，翻開第二道門并啟動定時器二，定時時間到時，第一道門翻開〔此時不除塵，風機不啟動〕。 我們用OMRON CPM1

12、A型機來進展軟件編程測試，因此要對OMRON CPM1A 小型可編程控制器有根本的了解，熟悉其指令系統(tǒng)為繪制梯形圖做準備。仔細閱讀題目要求，畫出流程圖，根據(jù)流程圖思考怎樣用根本的指令實現(xiàn)每一步任務，并通過軟件編程以及在實驗裝置上搭接實驗電路，查看能否實現(xiàn)題目要求，檢查出錯誤后再進展進一步的修正。 1. OMRON CPM1A 小型可編程控制器 日本OMRON電機株式會社是世界上生產(chǎn)PLC的著名廠商之一。OMRON C系列PLC產(chǎn)品門類齊、型號多、功能強、適應面廣。大致可以分成微型、小型、大型四大類產(chǎn)品。小型PLC機以P型機和CPM型機最為典型、這兩種都屬穩(wěn)固整體型構造。CPM型機時繼P型機

13、之后推出的一款新機型，根據(jù)輸入輸出點數(shù)的不同和附加功能的需要，可分為CPM1A、CPM2A、CPM2C三個系類型號，與P型機相比，CPM型機具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越等特點。 CPM系列機采用整體式構造，內部有CPU、電源、系統(tǒng)程序區(qū)、用戶程序區(qū)、輸入/輸出接口、I/O擴展單元、編程器接口及其他外部設備組成。 2. 流程圖 圖2-1 第三章 系統(tǒng)設計 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 一研究成果 通過不斷地修改，最終實現(xiàn)了除塵室的PLC控制要求，即人進入車間時必須先翻開第一道門進入除塵室，除塵前方可進入室內。當?shù)谝坏篱T翻開時，

16、開門傳感器動作，第一道門關上時關門傳感器動作，第二道門翻開時相應的開門傳感器動作；第一道門關上后，風機開場吹風，電磁鎖把第二道門鎖上并延時20s(可設定)后風機自動停頓，電磁鎖自動翻開，此時可翻開第二道門進入室內；人從室內出來時，第二道門的開門傳感器先動作，第一道門開門傳感器才動作。關門傳感器與進入時動作一樣，但由于此時不需除塵，所以風機、電磁鐵均不動作。 二 遇到的問題 用來斷開電磁鎖的中間繼電器在第一次接通后就不能夠自動斷開，所以在人從除塵室出來后還要手動切掉這個中間繼電器，否則會影響再次進入除塵室后使用，沒有實現(xiàn)最大的自動化控制。 三 解決方案 在中間繼電器的支路上添加一個按鈕，手動斷開此中間繼電器，由于不是從根本上解決了此問題，因此還不是最好的解決方案。 第五章參考文獻 1、"電器與可編程控制器應用技術"鄧則名等 2、"可編程控制器教程"王兆義主編 3、"工廠常用電氣設備手冊"〔第2版〕上、下冊中國電力 4、"可編程控制器教程原理、應用、網(wǎng)絡"徐世許主編 . z.