plc课程设计通风机.doc

中北大学可编程控制器课程设计说明书

1引言

1.1设计任务与要求

在一个通风系统中，有4台电动机驱动4台风机运转。为了保证工作人员的安全，一般要求至少3台电动机同时运转。因此，用绿、黄、红三色柱状指示灯来对电动机的运行状态进行指示。要求当3台及以上电动机同时运行时，绿灯亮，表示系统通风良好；当两台电动机同时运行时，黄灯亮，表示通风状况不佳，需要改善；少于两台电动机运行时，红灯亮起并闪烁，发出警告表示通风太差，需要马上排除故障或进行人员疏散。
由控制任务可知，这是一个对通风机运行状态进行监视的问题。显然，必须把4台通风机的各种运行状态的信号输入到PLC中(由PLC外部的输入电路来实现)；各种运行状态对应的显示信号是PLC的输出。

PLC概况

首先介绍一下可编程控制器（PLC）和PLC控制系统的基本知识，包括PLC的产生和发展、特点、技术指标、基本结构、工作原理及PLC控制系统等相关知识。
2.1PLC的基本概念
可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC
2.2PLC发展概况
PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。
目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。
2.3PLC技术发展动向
1.产品规模向大、小两个方向发展
大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。
2.PLC在闭环过程控制中应用日益广泛
3.不断加强通讯功能
4.新器件和模块不断推出
高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。
5.编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化
有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。
6.发展容错技术
采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。
7.追求软硬件的标准化。

设计过程
为了讨论问题方便，设四台通风机分别为A、B、C、D，红灯为F1,绿灯为F2.。由于各种运行情况所对应的显示状态是惟一的，故可将几种运行情况分开进行程序设计。

3.1红灯常亮的程序设计
当4台通风机都不开机时红灯常亮。设灯常亮为“1”、灭为“0”，通风机开机为“1”、停为“0”(下同)。其状态表为：由状态表可得Fl的逻辑函数：(1)
根据逻辑函数(1)容易画出其梯形图如下图所示。

3.2.绿灯常亮的程序设计
能引起绿灯常亮的情况有5种，列状态表为下左表：由状态表可得F2函数的逻辑表达式为：
(2)
根据这个逻辑函数直接画梯形图时，梯形图会很烦琐，所以要先对逻辑函数(2)进行化简。
例如将(2)化简成下式：F2=AB(D+C)+CD(A十B)(3)
再根据(3)画出的梯形图如下右图所示。

3.3红灯闪烁的程序设计
设红灯闪烁为“1”，列状态表为左下表：由状态表可得F1的逻辑函数为：

（4）

将(4)化简为：
(5)

由(5)画出的梯形图如右下图所示。其中M8012能产生100ms即2.5Hz的脉冲信号。

3.4绿灯闪烁的程序设计
设绿灯闪烁为“1”，列状态表左下表为：由状态表可得F2的逻辑函数为：

将上式化简为:
(7)

根据(7)画出其梯形图如右下图所示。

选择PLC机型
4.1PLC的类型
PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O