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1、. . . . . . . 目目 录录 1 1 绪论绪论 .1 1 1.1 课程设计的意义.1 1.2 课程设计的目的.1 1.3 PLC 的基本概念 .1 1.4 PLC 的基本结构 .2 1.5 PLC 的编程语言 .4 1.6 PLC 技术发展呈现新的动向 .5 1.7 OMRON 公司的 CPM2A 介绍 .5 1.8 欧姆龙 3G3MV 系列通用变频器.5 1.9 全自动洗衣机.6 2 2 系统方案设计及确定系统方案设计及确定 .8 8 2.1 功能要求.8 2.2 系统方案说明.8 3 3 系统硬件设计系统硬件设计 .9 9 3.1 CPM2A 模拟量输入/输出单元 .9 4 4
2、系统软件设计系统软件设计 .9 9 4.1 I/O 端子表 .9 4.2系统流程图.10 5 5 系统调试系统调试 .1111 5.1 硬件调试.11 5.2 软件调试.12 6 6 总结总结 .1313 7 7 参考文献参考文献 .1414 8 8 致致 .1515 9 9 附录附录 .1616 附录一 梯形图.16 附录二 时序图.19 . . . . . . . 1 绪论 在现代工业控制系统中，PLC 和变频器的综合应用最为普遍。PLC 采用一类 可编程的存储器，用于其部存储程序，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
3、机械或生产过程。 它比传统继电器更稳定，更节能，更抗干扰。随着 PLC 功能的不断完善，性能价格比的不断提高， PLC 的应用面也越来越广。目 前，PLC 已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工等各行各业中。特别适 用于自动化和智能化的家用电器。 1.1 课程设计的意义 电气控制技术是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业课，该课程不但 有较高的理论基础要求，而且工程实践性很强，因此除安排上完理论课时外， 还安排了两周的课程设计 。 1.2 课程设计的目的 (1)综合运用 PLC 课程和其它选修课程的理论和知识，掌握 PLC 设计的一般 方法，树立正确的设计思想，培养分析问题和解决实际问题的
4、能力； (2)学会从控制系统功能的要求出发，合理的选择外围设备，制定设计方案， 编写控制程序。 (3)学习使用技术手册，掌握查阅专业资料的相关方法。 (4)控制程序要求调试通过，书写报告。 1.3 PLC 的基本概念 可编程控制器 (Programmable Controller)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 (Programmable Logic Controller)，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围， . . . . . . . 因此，今天这种装置称作
5、可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算 机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。 1.4 PLC 的基本结构 中央处理单元 （CPU） 编程器 输出 电路 输入 电路 系统程序存 储器 系统程序存 储器 电源 图 1.1 PLC 的基本结构 如图 1.1，PLC 的基本结构有电源、中央处理单元、存储器、输入输出接 口电路，此外还有功能模块、通信模块。 a、电源 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可 靠的电源系统是无常工作的，因此PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分 重视。一般交流电压波动在 +10%(+15%
6、)围，可以不采取其它措施而将 PLC 直 接连接到交流电网上去 。 b、中央处理单元 (CPU) 如图 1.2，中央处理单元 (CPU)是 PLC 的控制中枢。它按照 PLC 系统程序 赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、 I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入 运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按 指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器。等所 . . . . . . . 有的用户程序执行完毕之后
7、，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器 的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高 PLC 的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗 余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障，整个 系统仍能正常运行。 输 入 回 路 外围端口 RS-232C端口 通信开关 程序 I/O存储器 输 出 回 路 PC设置 外部输出设 备 外部输入设 备 设定 设定 通信处理 设定 图 1.2 PLC 的 CPU 基本结构 c、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为 用户程序存储器。 d、输入输出
8、接口电路 (1)现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC 与现场控制的接口界面的输入通道。 (2)现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成， 作用 PLC 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 e、功能模块 如计数、定位等功能模块 。 f、通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP 通讯模块等 。 . . . . . . . 1.5 PLC 的编程语言 在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语 言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布 尔助记符语言是基本程序设计语言
9、，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以 完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制 和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能表 图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操 作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无 法完成的功能。功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成 所要求的控制功能，它不仅在可编程序控制器中得到了广泛的应用，在集散控制 系统的编程和组态时也常常被采用，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握 等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。 梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言，它来源于继电器逻辑控 制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为 熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛 的应用。 ，梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一
