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1、本科生课程设计课 程：电气控制及可编程控制器课程设计专 业：班 级：学 号：姓 名：指导老师：完成日期：2014年仅供借鉴#目录第一章 任务2第二章 任务分析3一 PLC控制的优点31.可靠性高，抗干扰能力强32 .通用性强，控制程序可变，使用方便43.功能强，适应面广44.编程简单，容易掌握45.减少了控制系统的设计及施工的工作量56.体积小、重量轻、功耗低、维护方便5 二 设计思路61. OMRON CPM1A 小型可编程控制器62. 流程图7第三章 系统设计8一 硬件部分81.主电路图82.I/O接线图8二 软件部分91.梯形图92.指令语句9第四章 总结11一 研究成果11二 遇到的问
2、题11三 解决方案11第五章 参考文献12第一章 任务 除尘室的PLC控制概况及控制要求： 制药、水厂等一些对除尘要求比较严格的车间，人或物进入这些场合前首先需要进行除尘处理，为了保证除尘操作的严格进行，避免人为因素对除尘要求的影响，需对除尘室的门进行有效控制，在本系统中，人或物进入无污染、无尘车间前，首先需在除尘室严格进行指定时间的除尘才能进入车间，否则门打个开，进入不了车间。第一道门处设有两个传感器：开门传感器和关门传感器；除尘室内有两台风机，用来对人或物除尘：第二道门上装有开门传感器和电磁锁，该锁在系统控制下自动锁上或打开。另外，进入室内时需要除尘、出来时不需除尘。1、除尘室有两道门，两
3、道门之间有两台风机，用来对人或物除尘。第二道门上有电磁锁，该锁在系统控制下自动锁上或打开2、人进入车间时必须先打开第一道门进入除尘室，除尘后方可进入室内。当第一道门打开时，开门传感器动作，第一道门关上时关门传感器动作，第二道门打开时相应的开门传感器动作。3、第一道门关上后，风机开始吹风，电磁锁把第二道门锁上并延时20s(可设定)后风机自动停止，电磁锁自动打开，此时可打开第二道门进入室内。4、人从室内出来时，第二道门的开门传感器先动作，第一道门开门传感器才动作。关门传感器与进入时动作相同，但由于此时不需除尘，所以风机、电磁铁均不动作。第二章 任务分析一 PLC控制的优点PLC控制具有以下几个优点
4、：1.可靠性高，抗干扰能力强各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PLC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PLC具有了很强的抗干扰能力。硬件措施： 主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。屏蔽对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。滤波对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。电源调整与保护对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤
5、波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。隔离在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O口之间亦彼此隔离。采用模块式结构这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。软件措施： 有极强的自检及保护功能。故障检测软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。以便及时进行处理。信息保护与恢复当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息。一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以
6、，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。设置警戒时钟WDT（看门狗）如果程序每循环执行时间超过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警。加强对程序的检查和校验一旦程序有错，立即报警，并停止执行。对程序及动态数据进行电池后备停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。PLC的出厂试验项目中，有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V，上升时间1nS，脉冲宽度为1S的干扰脉冲。一般，平均故障间隔时间可达几十万上千万小时；制成系统亦可达45万小时甚至更长时间。2 .通用性强，控制程序可变，使用
7、方便PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。3.功能强，适应面广现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。4.编程简单，容易掌握 目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又
8、考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。5.减少了控制系统的设计及施工的工作量由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时
9、间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便 PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例：其外型尺寸仅为305110110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC，与其
10、超小型品种F1系列相比：面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24128点。二 设计思路 本次任务主要要实现除尘室的两道门的进出控制、风机的自动起停控制以及电磁锁的控制。人进入车间打开的第一道门采用按钮控制，关门的实现也通过按钮的开端来实现，并且在开门与关门之间应设置一个互锁环节。第一道门关上时，同时启动风机与定时器一，即用一个关门输出的常开触点来控制风机的启动，此时电磁锁也接通，对第二道门进行锁动作，定时时间到时，风机停且电磁锁打开（通过辅助继电器来实现）。这时可以通过按钮打开第二道门。人从室内出来时，打开第二道门并启动定时器二，定时时间到时，第一道门打开（此时
11、不除尘，风机不启动）。 我们用OMRON CPM1A型机来进行软件编程测试，因此要对OMRON CPM1A 小型可编程控制器有基本的了解，熟悉其指令系统为绘制梯形图做准备。仔细阅读题目要求，画出流程图，根据流程图思考怎样用基本的指令实现每一步任务，并通过软件编程以及在实验装置上搭接实验电路，查看能否实现题目要求，检查出错误后再进行进一步的修正。1. OMRON CPM1A 小型可编程控制器日本OMRON电机株式会社是世界上生产PLC的著名厂商之一。OMRON C系列PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。大致可以分成微型、小型、大型四大类产品。小型PLC机以P型机和CPM型机最为典型、这两
12、种都属坚固整体型结构。CPM型机时继P型机之后推出的一款新机型，根据输入输出点数的不同和附加功能的需要，可分为CPM1A、CPM2A、CPM2C三个系类型号，与P型机相比，CPM型机具有体积更小、指令更丰富、性能更优越等特点。CPM系列机采用整体式结构，内部有CPU、电源、系统程序区、用户程序区、输入/输出接口、I/O扩展单元、编程器接口及其他外部设备组成。2. 流程图 图2-1 第三章 系统设计一 硬件部分1.主电路图 图3-12.I/O接线图 图3-2二 软件部分1.梯形图 图3-32.指令语句仅供借鉴#LD 0.00LD 10.00ANDNOT 10.01ORLDOR TIM001OUT
13、 10.00LD 0.01LD 10.01ANDNOT 10.00ORLDOUT 10.01LD 10.01ANDNOT TIM000OUT TR0ANDNOT 200.00OUT 10.02LD TR0ANDNOT 200.00OUT 10.03LD TR0TIM 000 #100ANDNOT 200.00OUT 10.04LD 200.00OR TIM000ANDNOT 0.05OUT 200.00LD 0.02OR 200.01OUT TR0ANDNOT TIM001OUT 200.01LD TR0TIM 001 #50LD 10.03ORNOT 200.01OUT 10.05第四章 总
14、结一 研究成果通过不断地修改，最终实现了除尘室的PLC控制要求，即人进入车间时必须先打开第一道门进入除尘室，除尘后方可进入室内。当第一道门打开时，开门传感器动作，第一道门关上时关门传感器动作，第二道门打开时相应的开门传感器动作；第一道门关上后，风机开始吹风，电磁锁把第二道门锁上并延时20s(可设定)后风机自动停止，电磁锁自动打开，此时可打开第二道门进入室内；人从室内出来时，第二道门的开门传感器先动作，第一道门开门传感器才动作。关门传感器与进入时动作相同，但由于此时不需除尘，所以风机、电磁铁均不动作。二 遇到的问题用来断开电磁锁的中间继电器在第一次接通后就不能够自动断开，所以在人从除尘室出来后还要手动切掉这个中间继电器，否则会影响再次进入除尘室后使用，没有实现最大的自动化控制。三 解决方案 在中间继电器的支路上添加一个按钮，手动断开此中间继电器，由于不是从根本上解决了此问题，因此还不是最好的解决方案。第五章 参考文献1、电器与可编程控制器应用技术 邓则名等2、可编程控制器教程 王兆义主编3、工厂常用电气设备手册（第2版
