plc控制系统说明书

plc控制系统说明书（通用8篇）

plc控制系统说明书篇1

《工厂电气控制与PLC》综合设计说明书

专业：自动化

班级： 1802

学号： 1008518030203

姓名：单留伟

指导教师：栗梦媛姜久超刘振方王继超

2021年 5月 14 日

综合设计题目	深井泵PLC控制系统设计
分组情况	孙响许天浩武兴栋单留伟
指导教师	栗梦媛姜久超刘振方王继超
教师评阅与成绩
评定项目	评分成绩
1.设计方案正确，具有可行性、创新性（20分）
2.设计结果（30分）
3.态度认真、学习刻苦、遵守纪律（15分）
4.设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（20分）
5.答辩环节的内容、逻辑、语言组织（15分）
综合评定：
评阅教师：日期：年月日

深井泵PLC控制系统

深井泵PLC控制系统 4

一、绪论 4

二、总体方案设计 8

三、系统的硬件设计 9

四、PLC控制系统的软件设计 12

五、安装与调试 14

六、性能测试与分析 16

七、结论语 16

八、致谢 17

参考文献： 17

一、绪论

1.1

随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程序控制器（PLC）控制已逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。相对于工业也不例外，水泵的开停及选择切换均需人工完成，完全依赖于工人的技术、经验和责任心，也预测不了水位的增长速度，做不到根据水位和其他参数在用电的峰谷期自动开停水泵，这将严重影响工业自动化管理水平和经济效益，同时也容易由于人为因素造成各种安全隐患。

深井泵是电机与水泵直联潜入水中工作的提水机具，它适用于从深井提取地下水,也可用于河流、水库、水渠等提水工程:主要用于农田灌溉及高原山区的人畜用水,亦可供城市、工厂、铁路、矿山、工地供排水使用。由于深井泵是电机及水泵体直接潜入水中运行的，其是否安全可靠将直接影响到深井泵的使用以及工作效率，因此，安全可靠性能高的深井泵也成为首选。

在地下水源热泵系统中，经常一台深井泵的供水量能满足两台或更多热泵机组所需的水量。但是在实际运行中发现，热泵机组大部分时间都在部分负荷运行，而深井泵一直处于满负荷运行，结果造成了电费及水费的大量增加。

变频调速技术以其显著的节能效果和可靠的控制方式在空调系统中水泵和风机应用较多，并且其技术也比较成熟，但在地下水源热泵空调系统中深井泵供水应用，还很少见，但是却相当有必要。对沈阳地区的地下水源热泵应用试点调查发现，在地下水源热泵空调系统中，当热泵容量不大一台深井泵的供水量能满足两台或更多热泵机组所需的水量。在实际运行中发现，热泵机组大部分时间部分负荷运行，而深井泵一直在满负荷状态运行，结果造成了电费及水费的大量增加。因此深井泵变频调速供水技术在地下水源热泵系统中的应用具有很大的节能潜力。

1.2

1)几十年来国内学者在井泵研究方面取得了显著成果,但目前急需加强深井泵系统的水力模型设计,并探求更为准确的结构设计.2)丹麦格兰富的冲压不锈钢井泵具有高效、节能、节材、保护环境等突出优点,因此具有广阔的应用前景,市场潜力巨大.3)拥有自主知识产权的专利技术“一种叶轮自身平衡轴向力的多级离心泵”和“一种深井离心泵”的设计方法可将深井泵的单级扬程提高5%,效率也得到提高,而生产成本却大幅度降低,并可完全平衡轴向力,代表了深井泵更新换代的一个重要方向.4)针对深井泵轴向力的问题,利用数值模拟进行轴向力计算并进行新轴向力平衡试验的方法将成为研究井泵轴向力最重要也是最主要的设计手段之一.但数值模拟的精度及可靠性还有待于进一步研究.2.1 题目要求设计

1、某深井泵电机一台 30kw，额定电压380V频率50Hz。

设计要求：

(1）深井泵电机启动时采用降压起动，可以工频和变频两种方式运行，变频和工频不能同时进行,两者之间要有互锁关系。

（2）降压启动时采用自耦变压器降压启动。

(3）启动结束后转到变频运行。

(4）深井泵通过传统电气控制和 PLC 两种控制，通过设置切换开关实现控制方式的改变。

(5）变频器的型号和 PLC的型号以及其他电气设备的选择按设计需求选用。

2、指导教师简要讲解题目，参考国内外同类产品的有关资料或论文、网络资源，对应用对象的工作过程进行深入的调查和分析。需求分析通常需要综合用户的意见及用途，工程师根据系统的工作环境、应用领域，综合性地考虑系统的可靠性、通用性、可维护性、先进性，从工程角度完善整套设备的控制需求。任务需求分析是系统设计的开始，也是系统设计的依据，是决定系统用途的关键。

一、Introduction

1.1

With the rapid development of computer control technology, PLC control, which is based on microprocessor, has gradually replaced relay control, and is widely used in the field of automation control in all walks of life.Compared with industry, the start-up and selection of water pump shall be completed manually, which is completely dependent on the workers technology, experience and responsibility, and the growth rate of water level cannot be predicted.It is impossible to automatically start and stop the water pump in peak valley period according to water level and other parameters, which will seriously affect the level of industrial automation management and economic benefits, At the same time, it is easy to cause various safety hazards due to human factors.Deep well pump is a water lifting machine which is directly connected with motor and water pump to dive into water.It is suitable for extracting groundwater from deep wells, and also for water extraction projects such as rivers, reservoirs, canals, etc.it is mainly used for farmland irrigation and human and animal water in Plateau and mountainous areas, and also for drainage of cities, factories, railways, mines and construction sites.Because the deep well pump is operated by the motor and the pump body directly, whether it is safe and reliable will directly affect the use and working efficiency of the deep well pump, so the high safety and reliability performance of the deep well pump is also the first choice.In the underground water source heat pump system, the water supply quantity of one deep well pump can meet the water demand of two or more heat pump units.But in practice, it is found that the heat pump unit is running at partial load most of the time, while the deep well pump is always in full load operation, which results in a large increase in electricity and water costs.Frequency conversion speed regulation technology is widely used in water pump and fan in air conditioning system with its remarkable energy saving effect and reliable control method, and its technology is also relatively mature.But it is rare to apply deep well pump in underground water source heat pump air conditioning system, but it is very necessary.The pilot investigation of the application of the underground water source heat pump in Shenyang shows that in the air conditioning system of the underground water source heat pump, the water supply of one deep well pump with small capacity of the heat pump can meet the water demand of two or more heat pump units.It is found that the heat pump unit is running partially at most of the time, while the deep well pump is running at full load, which results in a large increase in the electricity and water costs.Therefore, the application of frequency conversion and speed regulating water supply technology of deep well pump in the underground water source heat pump system has great potential for energy saving.1.2

1)In recent decades, domestic scholars have made remarkable achievements in the research of well pump, but it is urgent to strengthen the hydraulic model design of deep well pump system and to explore more accurate structural design.2)The stamping stainless steel well pump of gryfu, Denmark, has many outstanding advantages such as high efficiency, energy saving, material saving and environmental protection, so it has a broad application prospect and huge market potential

3)The patented technology of independent intellectual property rights, the design method of “a multi-stage centrifugal pump with balanced axial force of impeller” and “one deep well centrifugal pump” can increase the single stage lift of deep well pump by 5%, and the efficiency is also improved.However, the production cost is greatly reduced, and the axial force can be completely balanced, which represents an important direction of the renewal and replacement of deep well pump

4)In view of the problem of axial force of deep well pump, the method of calculating axial force by numerical simulation and carrying out new axial force balance test will become one of the most important and main design methods for studying the axial force of well pump.However, the accuracy and reliability of numerical simulation need further study.二、总体方案设计

该系统设计一共分为三部分：主电路设计图，PLC外部设备连接图，传统电气控制电路图。如下图 1总体设计图。

（1）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求，如控制的基本方式，需要完成的动作和操作方式。

（2）根据被控对象对PLC控制系统的功能要求和所需的I/O信号的点数等，选择合适类型的PLC，若需要网络控制系统，还需选择网络通信系统的类型。

（3）根据被控要求所需的用户I/O设备，确定PLC类型，并确定PLC的I/O地址分配，设计I/O端子的接线图。

（4）根据工作循环图表或状态流程图设计梯形图。若被控对象已经有了继电器控制电路图，可把电路图变成梯形图。设计梯形图时编制程序关键的一步，也是较困难的一步。设计好梯形图，首先熟悉控制要求，还需要有电气设计的实际经验。

（5）根据梯形图编制程序清单。

（6）将程序写入PLC用户程序存储器，调试检查，包括局部调试、整体调试、联机调试等。

1、主电路

深井泵电机，需要自耦变压器降压启动。电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。原理是电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动。

需要外接变频器，改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。使用的电源分为交流电源和直流电源，一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95%左右。

2、PLC外部连接图

I0.0~I0.3输入采样阶段，用户程序执行阶段，Q0.0~Q0.1输出阶段。

3、传统电气控制设计

开关按钮SB2,SB3.急停按钮SB1，热继电器FR。SA1转换开关。

按下SB2，继电器KM3,KM2,时间继电器KT1得电，电机降压启动。一段时间后，时间继电器KT1的通电延时常开按钮闭合，通电延时常闭按钮断开。继电器KM1得电，KM2,KM3断电，电机变频运行。

按下SB3，KM1得电，电机变频启动运行。

图 1 总体设计图

三、系统的硬件设计

1.PLC的机型选择

通过熟悉控制对象和要求，分析控制过程，结合输入输出设备的数目与电气特性，选择合适型号的PLC，PLC是控制系统的核心部件，对于保证整个控制系统的技术性能指标起着重要作用。机型选择的基本原则是在满足控制功能要求前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便以及最佳的性能价格比。

在机型选择的过程中，主要注意以下几点：

1）结构合理

在工艺过程比较稳固、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的PLC；其他情况则最好选用模块式结构的PLC。针对具体的项目进行PLC选型时，注意控制系统的复杂程度选择合适的型别，并分析项目中PLC的特点及功能。

2）功能强弱适当

对于开关量控制的工程项目，若是控制速度要求不高，一般选用抵挡的PLC；对于开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目，可选用含有AD转换的模拟量输入模块和含有DA转换的模拟量输出模块以及具有加减乘除和数据传输功能的低档PLC；对于较复杂、控制功能要求较高的工程项目，可根据控制规模及复杂程度，选用中档或高档机。

3）PLC的处理速度应满足实时控制的要求

选用CPU速度快的PLC，提高PLC的实时处理速度，对编制的程序进行优化，缩短扫描周期；必要时可采用高速响应模块，其响应时间不受PLC扫描周期的影响，只取决于硬件延时。

5）是否在线编程

采用较经济的离线编程方式还是采用应用领域较宽的在线编程方式取决于被控设备的工艺要求，对于产品定型的设备和工艺不长变动的设备，往往选用离线编程的PLC，反之，考虑选用在线编程的PLC。

2.PLC容量选择

1）PLC容量

关于PLC的容量主要包括两个方面：一是I/O点数；二是用户存储容量（字数）。PLC容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的容量，以做备用。

2）减少I/O点数的措施

在PLC控制系统的实际应用中，常通过合并输入点、单按钮起/停控制、分组输入、利用PLC外部电路等方法减少输入点数；通过负载并联、借助接触器辅助触点、使用数字显示其代替指示灯、输出设备多用化等方法减少输出点数。

3.I/O模块的选择

通过I/O接口模块检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制器对被控对象进行控制的依据。I/O模块选择时首先需要确定点数，要充分考虑到裕量，从而方便地对功能进行扩展。其余还包括对开关量I/O、模拟量I/O、特殊功能I/O、智能式I/O的选择。

4.电源模块的选择

电源模块一般只需考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O模块和专用模块等消耗电流的总和。

5.绘制电路图

绘制电路图的目的是把系统的输入和输出所涉及的地址和名称联系起来。这是很关键的一步，绘制输入电路时，不仅要考虑信号的连接点是否与命名一致，还要考虑输入端的电压和电流是否合适，也要考虑到特殊条件下运行的可靠性和稳定条件问题等。绘制输出电路时，不仅要考虑输出信号连接点是否与命名一致，还要考虑PLC输出模块的带负载能力与耐电压能力。设计的步骤为主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、检查、修改与完善

序号	文字符号	名称	型号	规格	数量
	PLC	PLC	FX2N-32MR	（详见PLC介绍）
	FU	熔断器	RLI-60/50	3A
	KM	继电器	CZ10-BHM	5A/250VAC
	FR	交流接触器	CJ10-40	20A380V
	SQI-4	热继电器	JR16-60/3	24-36A/380V
	KT	时间继电器	JT3	220V
	SB	按钮（自复位）	LA38-11	AC15 220V/5.5A
	变频器		M440
	SA	转换开关	LW5-16	5A/380V
	QF	低压断路器	DZ15-40/2901	40A/380V
	QS	开启式负荷开关	HK2-100/3	100A/380V

四、PLC控制系统的软件设计

1.系统功能设计

在用户需求分析和工程师系统分析基础上，对整个控制系统进行功能的划分。首先需要将复杂的工程分解成多个较简单的小任务，便于编程与维护。其次编制控制系统的逻辑关系图，可以反映控制过程中控制作用与被控对象的活动，也反映了输入和输出的关系。

2.编写PLC程序并进行模拟调试

1）程序框图与执行流程图

根据需求分析与工艺要求，绘制出各种功能单元的详细功能框图。框图是程序的主要依据，尽可能详细，以便对全部控制功能有一个整体的概念。绘制PLC控制系统程序流程图，完成程序设计过程的分析说明。

2）I/O口的点数及地址分配

根据选题的输入输出设备、控制要求，确定PLC外部I/O端口的分配。首先做I/O分配表，对个I/O点功能做出说明。然后画出PLC外部I/O接线图，依据输入输出设备和I/O口分配关系，画出I/O接线图，接线图中标明各元件代号及编码。I/O输入输出图，如下图所示。

输入	备注	输出	备注
I0.0	SB2	Q0.0	KM2,KM3
I0.1	SB1	Q0.1	KM1
I0.2	FR
I0.3	SB3

3）PLC梯形图设计

根据上述框图与流程图逐条编写控制程序，这是整个设计过程工作的核心部分。在绘制梯形图过程中，应熟练掌握基本指令和简单编程，可借鉴现成的典型控制环节程序，另外，应及时对编出的程序进行注释，提高程序的逻辑性与可读性。

如上图所示，按下I0.0，Q0.0得电。此时为自耦变压器降压启动运行。同时定时器开始定时1S。时间一到，定时器的触点开始动作，Q0.0断电，Q0.1得电，电机变频运行。

如下图所示，按下I0.3，Q0.1得电，电机变频启动运行。

上图Q0.1的常闭以及下图Q0.0的常闭为工频和变频的互锁。

五、安装与调试

PLC控制系统的安装与调试，涉及到各项工作，并且只能按序进行，-环紧扣一环，稍.有不慎都将导致调试失败，不但延误工期,甚至会损坏设备。本文介绍了在现场实践中总结出的PLC控制系统的安装与调试技术经验，并对现场经常出现的安装、调试相关问题，提出探讨意见和解决方案。

一、系统的安装与调试

合理安排系统安装与调试程序，是确保高效优质地完成安装与调试任务的关键。

1、前期技术准备

系统安装调试前的技术准备工作越充分，安装与调试就会越顺利。前期技术准备工作包括下列内容:

(1)熟悉PC随机技术资料、原文资料,深入理解其性能、功能及各种操作要求，制订操作规程。

(2)深入了解设计资料、对系统工艺流程，特别是工艺对各生产设备的控制要求要有全面的了解，在此基础上，按子系统绘制工艺流。程联锁图、系统功能图、系统运行逻辑框图、这将有助于对系统运行逻辑的深刻理解，是前期技术准备的重要环节。

(3)熟悉各工艺设备的性能、设计与安装情况，特别是各设备的控制与动力接线图，并与实物相对照，以及时发现错误并纠正。

(4)在全面了解设计方案与PC技术资料的基础上，列出PC输入输出点号表(包括内部线圈一览表，I/0所在位置，对应设备及各I/O

(5)研读设计提供的程序，对逻辑复杂的部分输入、输出点绘制时序图，一些设计中的逻辑错误，在绘制时序图时即可发现。

(6)分子系统编制调试方案，然后在集体今的基础。上综合成为全系统调试方案。

3、实验室调试

(1)PLC的实验室安装与开通制作金属支架,将各工作站的输入、输出模块固定其上，按安装提要以同轴电缆将各站与主机、编程器、打印机等相连接，检查接线正确，供电电源等级与PLC电压选择相符合后，按开机程序送电，装入系统配置带，确认系统配置，装入编程器装载带、编程带等，按操作规程将系统开通，此时即可进行各项操作试

(2)键入工作程序

(3)模拟I/O输入、输出，检查修改程序本步骤的目的在于验证输入的工作程序的正确性，该程序的逻辑所表达的工艺设备的联锁关系是否与设计的工艺控制要求相符，程序是否畅通。若不相符或不能运行完成全过程，说明程序有误，应进行修改。在这人!程中，对程序的理解将逐步加深，为现’二试作好了准备，同时也可以发现程序不口理和不完善的部分，以便进一步优化。

3、PLC仿真图如下图所示

六、性能测试与分析

PLC是为了工业生产设计的控制装置，本身已经针对工业生产的环境进行了抗干扰的设计研究，在一般情况下已经具备了相当的抗干扰能力。但是由于现代化生产大型化、准确化、高效化的要求，以及某些特殊生产环境的影响都要求PLC要具备更强的抗干扰能力，针对PLC系统的可靠性探讨，主要从输入可靠性和输出稳定性两方面考虑。在输入可靠性程序构建中，需要注意防抖动设计、确保输入脉冲的稳定性、避免非法输入、检测多余或错误输入等。在输出稳定性程序构建中，应该用高质量的输出监控，如动作反应监控和看门狗监控。采用PLC系统的错误判断功能，利用计算机程序保证系统正常工作，减少错误的输出。

七、结论语

在本次为期两周的课程设计基本达到了预期目标，使我们的PLC设计知识更加的系统化，更清晰更直观化。在涉及过程中接触了大量的资料，对电气控制技术以及PLC设计有了更深刻的认识，解决了一些在学习本课程时的一些当时不太明白的问题，极大的丰富了相关知识，同时也扫清了知识盲区。

通过本次课程设计,使所获得的有关PLC的知识加以系统化,整体化,更好的巩固扩大所学的专业知识，如果有不懂,那么整个设计就进行不下去了,必须搞懂了，就能继续设计下。同时培养我的独立分析能力，解决实际问题的能力,在相当程度上锻炼了自己，同时也提高设计和编写说明书及绘画能力。

以西门子S7-200 型PLC 为核心的水泵自动控制系统，通过合理的程序设计和对原排水系统的改进，减轻工人劳动强度.同时也实现了水泵运行的合理调度，提高设备利用率，节能增效。

自动控制系统采用了技术先进的西门子S7-200 型PLC，性能稳定，故障率低，且具有完备的故障诊断和保护功能，保留的人工控制方式可在PLC控制系统故障时正常启动水泵。可实现界面切换、系统巡查、故障复位、控制方式转换等功能。总之，该系统的使用必将提高煤矿生产的自动化水平，对矿井安全生产具有重要意义。

八、致谢

本课题在选题及研究过程中得到几位老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，几位老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。老师们不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向各位老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献：

[1]胡奇芸－《基于带式输送机电控系统设计及应用》－重庆大学出版社－2009年

[2]乔东－《PLC和变频器在电厂控制系统中的应用》－矿山机械出版社－2009年

[3]陈远立－《电气控制与可编程控制器》－华南理工大学出版社－2004年

[4]白铭声－《流体机械煤炭工业出版社》－上海交通大学出版社－2005年

[6]李胜旺－《PLC梯形图程序的设计方法与技巧》－电工技术出版社－1998年

[7]王孝颖－《PLC在煤矿井下主排水控制系统中的应用》－中国煤炭工业出版社－2002年

[8]周峰软－《PLC技术的发展现状及应用前景》－计算机工程与应用－2004年 [9]李泽松－《井下水泵房自动排水系统研究》－中央广播电视大学出版社－2005年

plc控制系统说明书篇2

关键词：组态技术,全真模拟,PLC,输煤控制系统

输煤系统不仅是电厂不可或缺的原料供给系统, 还是制约电厂生产运营效率与质量的重要环节, 更是电厂生产运营各环节中设备数量最多、生产线最长、工作环节最恶劣以及劳动强度最大的环节, 是易发、频发设备故障甚至人身伤亡事故的环节, 是生产管理困难且安全运行要求极高的环节。因此, 实现输煤自动化是电厂企业提高生产效率与质量水平的必要条件, 需要各科研院所、电厂企业等相关人员进行持续、深入的研究和探索。

1 组态技术概述

组态技术是一种借助组态软件带有的工具与方法对某任务过程进行模拟的技术。在组态技术出现前, 对任务过程进行模拟需要使用Visual Basic等编写程序, 工作量大, 而且周期长, 还难以完全避免错误。在组态技术出现后, 依靠组态软件强大的数据采集、处理、存储和图形、信息处理以及通讯等功能, 能够对工业对象的具体动作和特性进行映射, 对电子信号进行动画处理, 控制功能可以满足电厂等工业生产管理的需要。下文将结合Kingview 6.5应用的实例探讨全真模拟PLC控制对象的PLC电厂输煤控制系统的具体构成和相应的软件设计。

2 PLC电厂输煤控制系统的构成

系统构成包括硬件、软件、通讯协议3个方面:

在硬件构成方面, 系统采用三菱公司生产的FX系列PLC, 上位PC机作为监控中心, 通过编程口与PLC之间进行通讯。上位机与下位机之间的通讯可以根据实际情况选择适合的端口, 由于上位机是RS-232C串行接口标准, 下位机编程口是RS-422标准, 需要使用相应的接口适配器。

在软件构成方面, 主要包括安装在上位机中的FXGPWIN与Kingview 6.5, 前者是编程软件, 后者是组态仿真软件。FXGPWIN能够输入、注释、修改、编译PLC程序并监控运行状态, 还可以设置各项参数。Kingview 6.5能够全真模拟PLC控制对象, 被控对象能够接受控制信号并按照控制程序在计算机屏幕上将控制的全部内容以动画的形式予以显示, 还可以通过数值输入、按钮等方式主动向PLC发布命令和参数。

在通讯协议方面, RS-232C协议定义了端口连接方式和数据传输方式, 上位机与下位机的通讯必须在硬件互联的基础上, 按照通讯协议进行通讯程序的编写, 确保数据位、停止位等数据传送格式完全相同, 实现软件上的一致。

3 PLC电厂输煤控制系统的软件设计

软件设计包括PLC控制设计、仿真画面设计两个方面:

在PLC控制方面, 需要在掌握电厂输煤系统实际要求的基础上, 设计PLC输入与输出分配表和系统控制程序。第一, 电厂输煤系统实际要求, 以输煤系统由输煤皮带机、叶轮给煤机各两台和犁煤器、碎煤机滚动筛以及带式除铁器等组成为例, 为保证该套输煤系统的可靠运行, 需要同时具有手动与自动控制方式, 使用选择开关对两种控制方式进行切换, 输煤系统中各个设备的运作需要遵循既定的程序, 并确保出现设备故障时能够自动停车、及时发出警报。另外, 在设备启停过程中, 需要设置一定的时间间隔, 例如本例中需要统一设定10s的启动延时, 而停机延时需要根据设备具体情况来定;第二, PLC输入与输出分配表, 输入端口中只有自动与手动的切换开关使用转换开关, 除此之外都使用自动复位点动按钮, 输出设备中只有带式除铁器与报警灯使用电磁铁控制, 除此之外都是用接触器控制。具体内容如XO端口为自动启动功能、X6端口为带式除铁器手动启动功能、X20端口为报警消除功能、Y6端口为犁煤机动作功能;第三, 系统控制程序主要指的是启停控制程序, 需要电厂输煤系统在PLC控制下依照一定的顺序进行依次启停, 以完成输煤过程。根据输煤系统的实际要求, 需要按照逆序启动, 从犁煤机开始启动, 直到一号叶轮给煤机最后启动, 各设备启动间隔十秒时间, 在停止时, 由一号叶轮给煤机开始停止, 直到犁煤机最后停止, 停止时间间隔除带式除铁器与碎煤机滚动筛之间、二号叶轮给煤机与二号带式输煤机之间为20s间隔, 其余为10s间隔。

在仿真画面设计方面, 为实现全真模拟PLC控制对象, 本系统定义了32个变量, 包括X0-X21、Y0-Y7 26个离散型变量和Y10等6个内存整型变量。当使用自动档并按下“自动启动”时, 输煤系统将在PLC控制下依次启动犁煤机等设备, 仿真画面将显示煤粒经一号叶轮给煤机等设备的输送过程, 当按下“自动停止”时, 输煤系统将在PLC控制下依次停止一号叶轮给煤机等设备。如果任何一台设备出现故障, 将在PLC控制下发出警报, 未启动设备将继续保持停止, 已启动设备将立即停止运转, 直至故障消除并复位报警灯、按下“自动启动”后, 输煤系统才会恢复正常运行。

4 结论

综上所述, 借助Kingview 6.5软件的PLC输煤控制系统不仅能够全真模拟PLC控制对象, 还能够替代实物接受PLC的控制信号并向其发出命令, 实现与PLC的数据传输。基于组态技术的全真模拟PLC控制对象的PLC电厂输煤控制系统, 能够直观、具体的显示输煤系统控制的过程与结果, 不仅便于程序编制、现场调试等工作, 还能够以较少的投入开发出性能更好的PLC输煤控制系统。

参考文献

[1]孙晓峰.基于PLC的输煤程控系统改造[J].自动化应用, 2010 (2) .

[2]王占彬.PLC控制网络在火力发电厂输煤控制系统的应用[J].中国电力教育, 2009 (S1) .

[3]张金姣.基于组态技术的PLC电厂输煤控制系统的仿真[J].湖北工业大学学报, 2009 (4) .

[4]甘焱.火力发电厂输煤控制系统浅谈[J].红水河, 2010 (3) .

小型冷库PLC控制系统篇3

关键词：S7-200；CPU224；PLC；小型冷库系统；梯形图；顺序功能图

中图分类号： TB657.1：TP273 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）23-131-2

0 引言

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置[1]。PLC及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计[2]。

本小型冷库PLC控制系统是按照PLC控制系统的设计基本原则，将电气控制的小型冷库控制系统用PLC控制系统设计出来，此系统用S7-200 CPU 224[3]作为控制核心，合理地进行了输入输出点数的分配，并用STEP 7-MicroWIN[1]设计出符合控制要求的梯形图，通过西门子PLC仿真软件仿真调试出指令表，并在此设计系统中包含了输入输出点分配表，顺序功能图，PLC外部接线图。

1 主电路系统设计

本小型冷库采用22kW压缩式制冷机一台，采用水冷式冷凝器，冷却水泵一台和玻璃钢冷却塔一座。水泵电动机功率为4kW，冷却塔风机电动机功率为1.1kW。主接线图中M1为冷却泵电动机，M2为冷却塔风机电动机，M3为压缩机电动机。三相交流电源经低压断路器QS引入，住为此主电路的总开关，三台电动机单向连续运转，分别由接触器KM1、KM2、KM3控制。热继电器FR1、FR2、FR3分别对三台电动机做过载保护，熔断器FU1、FU2、FU3分别对三台电动机做短路保护。根据此控制要求，设计出此小型冷库控制系统电气控制主接线图见图1，根据分析可知在此主电路系统中需要PLC输入点7个。输出点3个。

2 控制电路系统设计

①按下M1的启动按钮SB2，接通KM1和KA1的线圈，线圈吸合并自锁，M1启动运转。②按下M1的启动按钮SB2，接通KM1和KA1的线圈，线圈吸合并自锁，M1启动运转。

③为保护压缩机开机后，不会因为冷凝器散热条件不好，导致制冷剂温度计相应的压力过高而造成故障，制冷机组开车顺序必须先启动冷却泵和冷却塔风机，然后才能启动压缩机。同理，若冷却泵和风机停止工作时，压缩机也应该停止。此要求的实现方法是激昂冷却泵电动机中间继电器KA1、风机电动机中间继电器KA2的敞开出头串接在压缩机电动机接触器KM3线圈的电路中，从而实现顺序连锁保护。④压缩机气动控制回路为1→SA手动→FR3→KP→KA3→KA1→KA2→KM3线圈→0，KM3线圈吸合，压缩机电动机M3启动运转制冷。冷酷温度降为预选上限温度，上限温控中间继电器KA4线圈通电并自锁，SA处于自动档，库温继续下降，直到预设下限温度，显现温控中间继电器KA5线圈通电吸合，KA4线圈断电释放，KM3线圈断电，压缩机停止运行，随着制冷机的停止，库温升高，达到设定上限温度，温度控制器降温空上限继电器KA4线圈通电吸合，重复温控过程，使温度在上限与下限温度之间，满足冷藏需要。⑤由上述的控制要求知道在此控制电路系统的PLC设计中需要输入点8个。

3 信号电路系统设计

由控制变压器供出6.3V信号电压，供给3个红色指示灯、3个绿色指示灯分别指示冷却泵、冷却塔风机与压缩机的停止与正常工作，1个只是压力故障指示灯。由此可知道此信号电路系统的PLC设计中需要输出点7个[4]。

4 输入输出点分配

输入输出点分配表见表1。

5 梯形图设计

①压力继电器动作的开关在此系统中采用按钮控制模拟压力继电器的压力是否达到整定值，将按钮按下表示达到。在此使用的是按钮SB7，PLC中的输入点为I1.3，Network 1中表示刀开关控制总电路在Network 7中对压缩机吸排气压力正常模拟，同时Network 8报警响铃。Network 12表示压力故障指示。Network 10冷却泵正常工作指示，Network 11冷却泵停止工作指示。②上限温度与下限温度的达到与否通过按钮控制模拟其状态，按下相应按钮表示达到上限温度或下限温度。在此采用按钮SB5、SB6来分别表示达到上限温度和下限温度，在Network4中进行达到上限温度模拟，在Network 5中进行达到下限温度模拟。PLC中的输入点为I1.1和I1.2。按下I1.1表示达到上限温度，M0.3的常闭触点断开使Q0.2断开，压缩机停转，同时M0.3的常开触点闭合，为接通M0.4做准备，压缩机停转，制冷结束，库温升高，按下I1.2模拟达到下限温度，接通M0.4，同时通电延时型定时器T37接通开始计时，设定时间为10S，10S后，T37的常开触点闭合，M0.4的常闭触点使MO.3断开，M0.3的常闭触点使Q0.2接通，压缩机重新开始运转。直到下一次模拟达到上限温度，重复上述温控过程，使Q0.2重复运行，达到库温在上限温度和下限温度之间。

参考文献

[1] 林小峰.可编程控制器原理及应用[M].北京：高等教育出版社，1994.

[2] 田瑞庭.可编程控制器应用技术[M].北京：机械工业出版社，1994.

[3] 张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京：化学工业出版社，2001.12.

基于plc水塔水位控制系统设计篇4

课程名称：专业综合实训

专业：生产过程自动化

班级：

学号：

姓名：

指导教师：成绩：

完成日期：

1、PLC简介.........................................................................................................1 1.1、可编程控制器的产生..................................................................................1 1.2、PLC的发展..................................................................................................3 1.3、PLC的未来展望..........................................................................................4 1.4、PLC的特点..................................................................................................4 1.5、PLC的组成..................................................................................................5 1.5.1、中央处理单元(CPU)................................................................................6 1.5.2、存储器.......................................................................................................6 1.5.3、输入/输出模块..........................................................................................8 1.5.4、扩展模块...................................................................................................9 1.5.5、编程器.......................................................................................................9 1.5.6、电源.........................................................................................................11 1.6、PLC的工作原理........................................................................................11 1.6.1、扫描技术.................................................................................................12 1.6.2、PLC的I/O响应时间.............................................................................13 1.7、梯形图程序设计........................................................................................13

2、方案的论证...................................................................................................15 2.1、工艺过程分析............................................................................................15 2.2、PLC型号的选择........................................................................................15 2.3、工作控制方式............................................................................................15

3、水塔水位系统PLC硬件设计.....................................................................17 3.1、水塔水位系统控制电路............................................................................17 3.2、输入/输出分配...........................................................................................18 3.3、水塔水位系统的接线图............................................................................18

4、水塔水位控制系统PLC软件设计.............................................................19 4.1、程序流程图................................................................................................19 4.2、梯形图........................................................................................................20 4.3、系统程序的具体分析................................................................................21

4.4、水塔水位控制系统梯形图的对应指令表................................................22

5、总结...............................................................................错误！未定义书签。致

谢.............................................................................................................24 参考文献.............................................................................................................25

摘要

在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置。

关键词：水位控制、欧姆龙PLC

1、PLC简介

1.1、可编程控制器的产生

可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备，是集微处理器、储存器、输入/输出接口与中断于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大加强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器，推广和普及可编程控制器的使用技术，对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。

可编程控制器(Programmable Controller)也可称逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一微处理器为核心的工业自动控制通用装置，是计算机家族的一名成员，简称PC。为了与个人电脑（也简称PC）相混淆通常将可编程控制器称为PLC。

可编程控制器的产生和继电器—接触器控制系统有很大的关系。继电器—接触器控制已经有伤百年的历史，它是一种弱电信号控制强电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的有优点。对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常使用，至今仍有广泛的用途。但是当工作模式改变时，就必须改变系统的硬件接线，控制柜中的物件以及接线都要作相应的变动，改造工期长、费用高，用户宁愿扔掉旧控制柜，另做一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。

随着工业生产的迅速发展，市场竞争的激烈，产品更新换代的周期日益缩短，工业生产从大批量、少品种，向小批量、多品种转换，继电器—接触器控制难以满足市场要求，此问题首先被美国通用汽车公司（GM公司）提了出来。通用汽车公司为适合汽车型号的不断翻新，满足用户对产

品多样性的需求，公开对外招标，要求制造一种新的工业控制装置，取代传统的继电器—接触器控制。其对新装置性能提出的要求就是著名的GM10条，编程方便，现场可修改程序；维修方便，采用模块化结构；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制装置；数据可直接送入管理计算机；成本可与继电器控制装置竞争；输入可以是交流115V；输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；在扩展时，原系统只要很小变更；用户程序存储器容量至少能扩展到4K。

这十项指标就是现代PLC的最基本功能，值得注意的是PLC并不等同于普通计算机，它与有关的外部设备，按照“易于与工业控制系统连成一体”和“便于扩充功能”的原则来设计。

用可编程控制器代替了继电器—接触器的控制，实现了逻辑控制功能，并且具有计算机功能灵活、通用性等有点，用程序代替硬接线，并且具有计算机功能灵活、通用性能强等优点，用程序代替硬接线，减少了重新设计，重新接线的工作，此种控制器借鉴计算机的高级语言，利用面向控制过程，面向问题的“自然语言”编程，其标志性语言是极易为IT电器人员掌握的梯形图语言，使得部熟悉计算机的人也能方便地使用。这样，工作人员不必在变成上发费大量地精力，只需集中精力区考虑如何操作并发挥改装置地功能即可，输入、输出电平与市电接口，市控制系统可方便地在需要地地方运行。所以，可编程控制器广泛地应用于各工业领域。

PLC问世时间不长，但是随着微处理器的发展，大规模、超大规模集成电路不断出现，数据通信技术不断进步，PLC迅速发展。PLC进入九十年代后，工业控制领域几乎全被PLC占领。国外专家预言，PLC技术将在工业自动化的三大支柱（PLC、机器人和CAC/CAM）种跃居首位。

我国在八十年代初才开始使用PLC，目前从国外应进的PLC使用较为普遍的由日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、美国GE公司GE系列和德国西门子公司S系列等。

1.2、PLC的发展

虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分为三各阶段：

早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这是的PLC多少由电继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置种的器件主要采用分离元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上采用广大电器工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指示，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。

在七十年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。

这样，使PLC的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。再硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量快、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，是各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC的应用范围得以扩大。

进入八十年代中、后期，由于插大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商纷纷开发研制了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬功能发生了巨大变化。

1.3、PLC的未来展望

21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

1.4、PLC的特点可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。体积小，重量轻，能耗低

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

1.5、PLC的组成

PLC的硬件主要是由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元，通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。典型PLC组成框图如图1.1所示。

图1.1 典型PLC组成框图

1.5.1、中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC控制中枢。它PLC系统程序赋予功能接收并存储从编程器键入用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器状态，并能诊断用户程序中语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描方式接收现场各输入装置状态和数据，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，命令解释后按指令规定执行逻辑或算数运算结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区各输出状态或输出寄存器内数据传送到相应输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

进一步提高PLC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表决式系统。这样，某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

1.5.2、存储器

存放系统软件存储器称为系统程序存储器。存放应用软件存储器称为用户程序存储器。

1、PLC常用存储器类型

（1）RAM（Random Assess Memory）这是一种读/写存储器(随机存

储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。

（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除只读存储器。断电情况下，存储器内所有内容保持不变。紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。

（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦除只读存储器。使用编程器就能很容易对其所存储内容进行修改。

2、PLC存储空间分配

各种PLCCPU最大寻址空间各不相同，PLC工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：

（1）系统程序存储区

（2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）（3）用户程序存储区

系统程序存储区：系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC性能。

系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。

（1）I/O映象区：PLC投入运行后，输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，输出刷新阶段才将输出状态和数据送至相应外设。它需要一定数量存储单元(RAM)以存放I/O状态和数据，这些单元称作I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中一个位（bit），一个模拟量I/O占用存储单元中一个字（16个bit）。整个I/O映象区可看作两个部分组成：开关量I/O映象区；模拟量I/O映象区。

（2）系统软设备存储区：I/O映象区区以外，系统RAM存储区还包括PLC内部各类软设备（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）存储区。该存储区又分为具有失电保持存储区域和无失电保持存储区域，前者PLC断电时，由内部锂电池供电，数据不会遗失；后者当PLC

断电时，数据被清零。

用户程序存储区：主要用来存放用户的应用程序。所谓用户程序时指使用户根据工程现场的的产生过程和工艺要求编写的控制程序。次程序由使用者通过编程器输入到PLC机的RAM存贮器中，以便于用户随时修改。也可将用户程序存放在EEPROM中。

1.5.3、输入/输出模块

输入/输出模块是可编程控制器与工业生产设备或工业生产过程连接的借口。现场的输入信号，如按钮开关，行程开关、限位开关以及传感输出的开关量或模拟量（压力、流量、温度、电压、电流）等，都要通过输入模块送到PLC。由于这些信号电平各式各样，而可编程控制器CPU所处理的信息只能是标准电平，所以输入模块还需将这些信号转换成PLC能够接受和处理的数字信号。输入模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号，并把它转换成现场执行部件所能接收的控制信号，以驱动如电磁阀、灯光显示、电机等执行机构。可编程控制器有多种输入/输出模块其类型有数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块。这些模块分直流和交流、电压和电流类型，每种类型又有不同的参数等级，主要有数字量输入/输出模块和模拟量输入输出/模块，部件上都设有接线端子排，为了滤除信号的噪声和便于PLC内部对信号的处理，这些模块上都带有滤波、电平转换、信号锁存电路。数字量输入模块带有广电耦合电路，其目的是把PLC与外部电路隔离起来，以提高PLC的抗干扰能力。数字两输出有继电器输出、晶体管输出和可控硅输出三种方式。模拟量输入/输出模块主要用来实现模拟量与数字量之间的转换，即A/D或D/A转换。由于工业控制系统中有传感器或执行机构有一些信号是连续变化的模拟量，因此这些模拟量必须通过模拟量输入/输出模块与PLC的中央处理器连接。模拟量输入模块A/D转换后的二进制数字量，经光电耦合器和输出锁存器宇PLC的1/0总线挂接。现在标准量程的模拟电压主要是0—5伏和0—10伏两种。模拟量输入模块接收标准量程的模拟电压或电流猴，把它转换成8未、10未或12位的二进制数字信号，送给中央处理器进行处理。模拟量输出模块将中央处理器的二进制数字信号转换成标准量程的电压或电流输出信号，提供给

执行机构。

1.5.4、扩展模块

当一个PLC中心单元的I/O点数不够用时，就要对系统进行扩展，扩展接口就是用于连接中心基本单元与扩展单元的。模块随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展，使可编程控制器的功能更加强大和完善。只能I/O接口模块种类很多，例如高速计数模块、PLCA控制模块、数字位基于PLC的变频恒压供水系统的设计置译码模块、阀门控制模块、智能存贮弄快以及智能I/O模块等。

1.5.5、编程器

它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。有的编程器还可与打印机或磁带机相连，以将用户程序和有关信息打印出来或存放在它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。有的编程器还可与打印机或磁带机相连，以将用户程序和有关信息打印出来或存放在磁带上，磁带上的信息可以重新装入PLC。

目前编程器主要有以下三种类型：

1.便携式编程器(也叫简易编程器)；2.图形编程器；3.用于IBM—PC及其兼容机的编程器。

便于携带的特点，一般只能用指令形式编程，通过按键输入指令，通过数码管或液晶显示器加以显示、这种编程器适合小型可编程控制器的编程要求。

图形编程器以液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT)作屏幕，用来显示编程内容和提供如输入、输出、辅助继电器的占有情况、程序容量等各种信息，还可在调试程序、检查程序执行时显示各种信号状态、出错提示等。

使用图形编程器可以月多种编程语言编程，梯形图显示在屏幕上十分直观。图形编程器还可与打印机、录音机、绘画仪等设备连接，有较强的监控功能。但它的价格高，适用于中、大型可编程控制器的编程要求。

用于IBM—PC及其兼容机的编程器是个人计算机加上适当的硬件接口和软件包作为编程器，也可直接编制成梯形图，其监控功能也很强。编程器工作方式主要有编程和监控两种，编程工作方式是在PLC机处于停机状态

时可以进行编程，它的功能主要是输入新的程序，或者对已有的程序予以编辑和修改。

监控工作方式可以对运行中的控制器工作状态进行监视和跟踪，一般可以对某一线圈或触点的工作状态进行监视，也可以对成组器件的工作状态进行监视，还可以跟踪某一器件在不同时间的工作状态，除搜索、监视、跟踪外，还可以对一些器件进行操作。因此编程器的监控方式对控制器中新输入程序的调试与试运行是非常有用和方便的。编程器的结构一般包括显示部分与键盘部分。显示一般用液晶显示器，主要的显示内容包括地址、数据、工作方式、指令执行情况及系统工作状态等。键盘有单功能键和双功能键，在使用双功能键的时候键盘中都备有一个选择键，以选择其中一种方式工作。

现在产品越来越模块化，可编程控制器也不例外，它的结构紧密、坚固，外形小巧，CPU本身只提供了一定数量的数字输入和输出点数。不同厂家、不同型号的PLC的输入／输出点数也不同，有的大型机输入／输出点数可达16K，而很多小型机仅有10来点，而且CPU本身不带模拟输入与输出，但CPU一般都带有扩展接口。因此，用户选型后，所需的输入或输出点数不够时，就需对系统做出必要的扩展，各个厂家也生产了专用于扩展用的各模板供用户选用。扩展模板的外形一般也小巧、坚固，有易于接线的端子排，带有扩展总线或通过总线连接器与CPU相连。主要有数字输入／输出模板，模拟输入／输出模板，热电阻、热电偶扩展模板，还有智能模板等许多具有专用功能的特殊模板。

用扩展模板来扩展系统具有以下的优点：

用户可根据自己时间控制系统的要求，选用各种合适的扩展模块对PLC作硬件组态，以求达到各种功能或控制精度，同时节省开支，减少不必要的投资。

当已运行的系统需要改造或扩充时，PLC可以随时进行升级或改版，所作的工作仅仅是替换或增加扩展模板和修改相应的控制软件。特殊模板及智能模板的开发将进一步扩展可编程控制的功能，专用模板的开发不仅扩大了可编程控制系统的控制功能，而且将进一步提高控制质量与可靠性。

1.5.6、电源

PLC中的电源一般有三类：

1、+5V、±15V直流电源：供PLC中TTL芯片和集成运放使用；

2、供输出接口使用的高压大电流的功率电源；

3、锂电池及其充电电源。

考虑到系统的可靠性以及光电隔离器的使用，不同类型的电源其地线也不同。

目前PLC的发展非常迅速，型号众多，各种特殊功能模板不断涌现。通常根据其I/O点的数量将 PLC分为三大类：

小型机：256点以下（无模拟量）；

中型机：256 ~ 2048点（64 ~ 128路模拟量）；

大型机：2048点以上（128 ~ 512路模拟量）。

具体实现时，通常采用模板式结构，以便用户根据实际应用需求进行配置。但一些小型机常制作成一体机，其配置固定，主要供定型成套设备使用；而一些大型机一般在电源、或者CPU，甚至两者都作了热备份。

1.6、PLC的工作原理

最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：

继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。而PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。

为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC

与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。

1.6.1、扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。如图2.2所示：

图1.2 PLC 扫描周期

1、输入采样阶段：在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

2、用户程序执行阶段：在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

3、输出刷新阶段：当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

1.6.2、PLC的I/O响应时间

为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可*性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。

1.7、梯形图程序设计

梯形图编程语言是一种图形化编程语言，它沿用了传统的继电接触器控制中的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，与传统的继电器控制原理电路图非常相似，但又加入了许多功能强而又使用灵活的指令，它比较直观、形象，对于那些熟悉继电器一接触器控制系统的人来说，易被接受。继电器梯形图多半适用于比较简单的控制功能的编程，绝大多数PLC用户都首选使用梯形图编程。

指令是用英文名称的缩写字母来表达PLC的各种功能的助记符号，类似于计算机汇编语言。由指令构成的能够完成控制任务的指令组合就是指令表，每一条指令一般由指令助记符和作用器件编号组成，比较抽象，通常都先用其它方式表达，然后改写成相应的语句表，编程设备简单价廉。

通常微、小型PLC主要采用继电器梯形图编程，其编程的一般规则有：

1、梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每一个逻辑行起始于左母线然后是触点的各种连接，最后是线圈或线圈与右母线相连，整个图形

呈阶梯形。梯形图所使用的元件编号地址必须在所使用PLC的有效范围内。

2、梯形图是PLC形象化的编程方式，其左右两侧母线并不接任何电源，因而图中各支路也没有真实的电流流过。但为了读图方便，常用“有电流”、“得电”等来形象地描述用户程序解算中满足输出线圈的动作条件，它仅仅是概念上虚拟的“电流”，而且认为它只能由左向右单方向流：层次的改变也只能自上而下。

3、梯形图中的继电器实质上是变量存储器中的位触发器，相应某位触发器为“l态”，表示该继电器线圈通电，其动合触点闭合，动断触点打开，反之为“o态”。梯形图中继电器的线圈又是广义的，除了输出继电器、内部继电器线圈外，还包括定时器、计数器、移位寄存器、状态器等的线圈以及各种比较、运算的结果。

4、梯形图中信息流程从左到右，继电器线圈应与右母线直接相连，线圈的右边不能有触点，而左边必须有触点。

5、继电器线圈在一个程序中不能重复使用：而继电器的触点，编程中可以重复使用，且使用次数不受限制。

6、PLC在解算用户逻辑时，是按照梯形图由上而下、从左到右的先后顺序逐步进行的，即按扫描方式顺序执行程序，不存在几条并列支路同时动作，这在设计梯形图时，可以减少许多有约束关系的联锁电路，从而使电路设计大大简化。所以，由梯形图编写指令程序时，应遵循自上而下、从左到右的顺序，梯形图中的每个符号对应于一条指令，一条指令为一个步序。

当PLC运行时，用户程序中有众多的操作需要去执行，但CPU是不能同时去执行多个操作的，它只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。这种分时操作的过程称为CPU对程序的扫描。扫描从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存储地址号递增顺序逐条扫描用户程序，也就是顺序逐条执行用户程序，直到程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后再从头开始扫描，并周而复始。

2方案的论证

2.1、工艺过程分析

水塔水位控制系统过程分析：设水塔、水池初始状态都为空着的,此时S4,S3,S2,S1均为ON。当系统启动时，扫描到水池为液位低于水池下限位时，电磁阀Y打开(10.02通电)，开始往水池里进水，如果进水超过4S，而水池液位没有超过水池下限位（传感器S4仍为ON），说明系统出现故障，系统故障指示灯闪烁（10.03闪烁）。若4S后只有水池液位按预定的超过水池下限位（传感器S4变为OFF），说明系统在正常的工作。此时只有水池下限位有水，系统检测到此信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限（S2为ON），故水泵M（10.04通电）开始工作，向水塔供水，当水池的液位超过水池上限液位时（传感器S3变为OFF），电磁阀Y就关闭（10.02失电）。但是水塔现在还没有装满，水泵M继续工作，在水池抽水向水塔供水，水塔装满时（传感器S1变为OFF），水泵M停止供水（10.04失电），此次给水塔供水完成。

2.2、PLC型号的选择

输入:系统启动按钮一个,系统停止按钮一个,液位传感器四个分别表示为S4,S3，S2和S1。输入一共有6个，考虑到留有15％～20％的余量即6×（1＋15％）＝6.9取整数7，所以共需7个输入点。

输出:Y阀,故障指示灯 ,水泵M。输出共有3个，3×（1＋15％）＝3.45取整数4，所以共需4个输出点。可以选OMRON公司的CPM1A/CPM2A型PLC就能满足此例的要求。

2.3、工作控制方式

采用工控机作为上位机、PLC系统作为下位机的两级控制模式。PLC控制系统是该程控系统的核心，工控机作为监控机械手的运行状态使用。

1、上位机：计算机作为上位机，用于完成状态显示、打印输出、向PLC发送分类控制信号等功能，从而实现对控制系统的实时监控。同时，计算机还是图象处理的核心。

2、下位机：PLC作为下位机，用来完成状态判别、输出控制等工作。它直接控制电磁阀、继电器，从而实现对各执行元件的控制。本系统采用价格适中、可靠性高、维护方便且抗干扰能力强的可编程控制器欧姆龙CPM2A型PLC来实现水塔水位控制系统工艺的控制要求的。欧姆龙PLC是由电源、中央处理器和I/O元件组成的严密高速的程序控制器，配有丰富的指令系统，易于用户编程，具有丰富的特殊模块和通信能力，可以满足生产自动化的多级要求。本系统采用CPM2A是一种功能完善的紧凑型PLC，大程序容量和存储单位。另外CPU单元带RS-232C接口，具有PPI、MPI等通信协议可实现程序传送，数据通信等功能。

欧姆龙公司C系列的小型机CPM2A型PLC 20点输入/输出，配有CX-Programmer软件用于控制部分编程时使用。

3、通信方式：CPM2A CPU支持多样的通信协议：点到点（Point-to-Point）接口（PPI）、多点接口（Multi-Point）（MPI）。这些都基于系统内通信结构模型，都是异步、基于字符的协议。其中PPI方式是非常简单方便的通信协议，只需要一根RS-232C线进行数据信号的传递，不需要额外再配置模块或软件。因此，本系统选择PPI方式，简单且能满足通信要求。CPM2A型PLC上配有RS-232C的通信接口，因此在不增加任何硬件的情况下，可以很方便地将PLC和计算机互联。

上位机与下位机之间通过RS-232连接构成HOST LINK协议进行通信。RS-232又称为EIA-232C或RS-232C，是最通用的一种串行通讯标准。它是一种点到点的通信方式，只能连接两个通信设备。19200波特率时，最大距离为75米；9600波特率时，最大距离为900米。计算机的串口即为标准的RS-232接口。使用RS-232转换器可以免掉一个RS-422串行接口板。

3、水塔水位系统PLC硬件设计

水塔水位控制系统结构图如图3.1所示

图3.1 水塔水位自动控制示意图

3.1、水塔水位系统控制电路

图3.2 水塔水位控制系统电路图

3.2、输入/输出分配

水塔水位控制系统I/O分配表见表3.1。

表3.1 水塔水位自动控制系统I/O分配表

输入

操作功能启动按钮停止按钮液位传感器s4 液位传感器s3 液位传感器s2 液位传感器s1

地址 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

Y阀

输出

操作功能故障指示灯水泵M

地址 10.02 10.03 10.04 3.3、水塔水位系统的接线图

水塔水位控制系统的I/O接线图如3.3 所示：

图3.3 水塔水位控制系统接线图

4、水塔水位控制系统PLC软件设计

4.1、程序流程图

水塔水位控制系统的流程图，根据设计要求控制流程图如图5.1：

图4.1 水塔液位自动控制系统流程图

4.2、梯形图

PLC控制程序用CX-Programmer编程软件开发。CX-Programmer是OMRON公司PLC的软件编程﹑调试的工具程序，其运行在Windows操作系统下，具有丰富、简捷的操作环境和强大的编程、调试功能。可实现梯形图的编程、监视和控制等功能，尤其擅长于大型程序的编写，弥补了手编程器编程效率低的不足[1]。CX-Programmer编程软件支持模块化设计，在程序编写时可以直接将编写好的程序通过RS-232C传送到PLC来控制现场设备。根据程序流程图设计的梯形图如5.2所示：

图4.2 水塔水位控制系统梯形图

4.3、系统程序的具体分析

PLC采用循环扫描的的工作方式，这种工作方式是在系统软件控制下，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向各输出点发出相应的控制信号，任一时刻它只能执行一条指令，这就是说PLC是以“串行”方式工作的，它能有效地避免继电接触器控制系统中易出现的触点竞争和时序失配的问题。

PLC执行用户程序是从梯形图左母线开始由上至下，由左向右逐个扫描每个梯级的每个元素，进行运算，此时CPU只是与映象区进行数据交换，读取输入数据，送出输出信号。当CPU执行到END指令时，表示程序段结束，则此次扫描用户程序结束。PLC控制程序分析

实现功能：当按下00000系统启动按钮,中间继电器20001得电并自锁,系统处于等待状态并一直保持。按下00001停止按钮系统的运行停止。

实现功能：当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀Y打开进水(Y为ON),当S3为ON后，阀Y关闭（Y为OFF）。

实现功能：当Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障。

实现功能：当S4为OFF时（表示水池水位高于水池低水位界），且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。

4.4、水塔水位控制系统梯形图的对应指令表

水塔水位控制系统指令表如图4.3所示：

图4.3 水塔水位控制系统的指令表

总结

五个星期的PLC实训很快结束了，在这短暂的实训时间里，经过老师、同学的指导，我获益匪浅，学习了不少关于自己专业方面的知识。

在完成项目期间，我们组的分工明确，有负责编程的，有负责报告找资料，有负责画电路图的……虽说分工明确，但在完成项目过程中遇到些麻烦的话组员之间还是相互配合相互帮助尽量让每个学员学到更多的专业知识，使每个组员更上一个层次。实训期间，我主要负责编程、报告及找资料，但这并不是说我在其他组员做他们任务时置之不理，与我无关。我在旁边和组员一起，参与其中的讨论分析，并会不时帮助他们完成任务。而同样我在做我的任务时，他们也会经常帮我解决一些我无法解决的问题。这样，我们组在完成这两个项目还是比较顺利的。

我做的这个题目是有关与PLC系统理论与实践相结合的设计。在此时对以前学习的知识的挑战与突破。在对这个设计的材料搜索进行独立搜索时，对于办公软件的应用有了进一步的提高。同时在对搜集的材料进行整核，结合所学理论知识，以及实际应用操作的情况下，提高了实际操作和独立解决问题的能力。

通过这次设计实践。让我更熟练的掌握了PLC软件的简单编程方法，对于PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理论的运用中，也提高了我的工程素质。刚开始学习PLC软件时，由于我对一些细节的不加重视，当我把自己想出来的一些认为是对的程序运用到梯形图编辑时，问题出现了。转换成指令表后则显示不出很多正确的指令程序，这主要是因为我没有把理论和实践相结合，缺乏动手能力而造成的结果，最后通过老师的纠正和自己的实际操作，终于把正确的结果做了出来，同样也看清了自己的不足之处。

如今设计是做完了，可是我的学习之路还没有完，这次实训让不仅学习了不少与自己专业相关的知识，而且还懂得了团队的力量，并且让自己更相信一分努力一分收获，积极的学习态度在以后的学习、工作中是永远缺少不了的！并明白人这一辈子不能仅仅局限于那一点点满足感，要放眼望去，通过去参与各种实践，提升自己的动手能力，创造属于自己的未来。

致

谢

本文是在指导老师悉心指导下完成的。从论文的选题到相关材料的收集，从论文框架的设计到具体内容遣词造句，每一章节都凝聚着指导老师的心血。在此，学生表示最诚挚的谢意。在老师严谨的治学态度、积极的人生观、学术上孜孜追求的精神以及对学生无微不至的关怀，都给我留下了终生难忘的印象，必然将对我以后的学习和生活产生重要影响。

在完成整个论文期间，对各位老师、同学、朋友、亲人辛勤劳动以及他们在治学和人品上给予我的深刻影响，我同样铭记在心，并表示由衷的感谢。

在此，我向所有在学业上、生活上帮助、理解、支持我的老师、同学、朋友和亲人致以最真诚的谢意。

最后，感谢各位专家、学者在百忙之中审阅我的拙作。

参考文献

抢答器PLC控制系统课程设计篇5

一、抢答器PLC电气控制系统设计任务书

1．抢答器工艺的技术要求

实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。

2．抢答器电气控制系统设计要求

1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。

2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

plc控制系统说明书篇6

电气工程及自动化

基于PLC的电梯控制系统设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

1.本课题的研究背景及意义

（1）题目背景：随着城市建设的不断发展，楼群建筑不断增多，电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。电梯作为楼群建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，大部分电梯控制系统都采用随机逻辑方式控制。传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术上发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。如何解决电梯的可靠性、维护方便等问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切心声。

（2）题目研究的意义：目前，由可编程序控制器和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，已成为电梯控制的发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现。

可编程控制系统是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出控制各种类型的机械设备或生产过程。通过可编程控制器可以实现由继电器实现的逻辑控制功能，而且最主要的是可编程控制器的“可编程”功能，使得当改变电梯的控制功能时，只要更改程序即可，而不需要像继电器控制系统那样改变硬件和接线。

2．国内外电梯的情况

当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。

世界上有名的几家电梯公司，诸如:美国奥梯斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51%。其中，奥梯斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。

目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中新的组成部分。

电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上己经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量、在国外，己“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队和维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是:乘电梯比走楼梯安全5倍。据资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。

解放前，我国只有2000台电梯，几乎没有电梯生产企业。解放后，随着我国经济建设的发展，电梯企业应运而生。我国的电梯企业由60年代开始起步，到了70年代己初具规模。

改革开放以来，我国电梯的需求量急剧上升。在我国通过引进国际电梯标准以及发达国家的先进产品和技术，产生了一支以中外合资企业为主体的外向型企业队伍。如中国迅达公司、天津奥梯斯公司、上海三菱公司、苏州迅达公司和广州电梯工业公司等企业，就是通过合资和补偿贸易方式，引进发达国家的先进管理和技术，不断改善现有产品结构和管理体制，使企业素质和产品质量都提高到了一个新水平，推出一代电梯新产品。

目前，交流调压调速电梯技术已趋成熟，一些企业都有成功的产品。微机控制电梯是电梯技术的方向，一些生产企业与科研单位相结合，相继推出了微机控制的电梯新机型，使控制功能得到增强，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。除了合资企业外，也有其他厂家开发出了变频调速电梯新产品。另外，用可编程序控制器取代继电器控制系统的机型对单梯进行控制还是有前途的。有些生产企业开发了紧急供电装置、放火厅们、地震控制、自检测以及语言合成等电梯新功能;对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺。总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。

近年来，为保证电梯最终质量，在建立全国性完整的电梯管理法规、落实检查机构、壮大安装调试队伍、组建维修保养网络和提高相关人员技术素质等方面，正在进行着一系列实质性的工作。我国电梯行业，正在走向法规化，加速步入世界先进行列。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

(1)查找相关资料，了解国内外电梯控制系统的发展状况，熟悉现有电梯控制系统的发展方向。

(2)

阐述电梯的结构和可编程控制器的结构，了解PLC在电梯领域应用的优势及其硬件组成。

(3)对电梯的硬件设计。

(4)对电梯PLC控制原理进行分析。

(5)对电梯的软件设计。

这里我主要应用PLC原理对电梯的指层控制模块、轿内指令和厅外召唤登记与消号模块、电梯的选层和定向模块、电梯运行控制模块等进行设计。

三、研究步骤、方法及措施：

步骤及方法：

(1)了解现行电梯的结构和可编程控制器的结构。

(2)分析相关的PLC改造。

(3)基于PLC的电梯控制系统的设计。

(4)分析效果。

(5)得出结论。

措施：图书馆查找相关的书籍、期刊、杂志等，通过上网寻找相关的一些资料，查看当代对该技术的研究成果和最新的动态。然后通过对这些资料的学习和研究进一步的熟悉和理解设计所需的相关知识。在设计过程中及时与指导老师探讨，对不了解的问题及时向老师请教。

四、参考文献：

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台方.可编程控制器应用教程[M].北京：中国水利水电出版社，2001，9

[2]

武锋.可编程控制器PLC的基本原理及应用[J].电子世界，2002，（11）

[3]

张凤池.现代工厂电气控制[M].北京：机械工业出版社，2000

[4]

李世基.微机与可编程控制器[M].北京机械工业出版社，1994

[5]

西门子（中国）有限公司.SIMATIC

S-200可编程序控制器系统西门子手册.[6]

王永华.现代电气控制及可编程控制技术[M].北京航空航天出版社，2002

[7]

章丽芙.基于PLC的电梯控制系统

.电气开关!

（2006.No.2)文章编号:

1004

289X（2006)

02-

0021-

[8]

朱昌明,洪治育,张惠侨.电梯与自动扶梯--原理、设计、安装、测试[M].上海:

上海交通大学出版社,1995.[9]

周万珍.高鸿彬.PLC分析与设计应用[M].北京:电子工业出版社,2006.[10]

李杰.PLC技术在电梯控制系统中的应用.科技创新导报,2008年第19期

[11]

张汉杰.现代电梯控制技术[M]

基于PLC的电梯控制系统篇7

关键词：电梯控制,PLC,控制系统

近些年来, 随着科技的进步和经济的发展, 电梯作为一种运输设备已经广泛应用于人们的日常生活中, 它不仅为人们生活提供了方便, 还节约了时间和体力。然而, 老式电梯存在着诸多问题, 如控制线路的复杂和体积偏大、经常发生故障等, 很难确保电梯的安全和稳定。因此, 关于电梯系统的设计问题的解决已成为建筑业的一个重要问题。而PCL系统的出现有效地解决了这一问题。它的功能很强大, 能够使电梯控制线路简单易懂又容易操作, 又可以和电脑等设备连接。因此, PLC在电梯控制系统中的运用已成为不可扭转的局势。

一、关于PLC的简介

PLC, 即可编程控制器, 它是以微处理机为基础组成的一种新型自动化控制设备。PLC主要由四部分组成, 分别是中央处理器、输入接口部件、输出接口部件和电源部件等。目前, PLC因其自身具备的优点, 一直受到了工业领域的青睐, 在电梯行业也不例外。近些年来, 集成电路和通信技术的提高使PLC的性价比逐年上升, 因此, 在电梯使用PLC控制系统, 不仅投资小、见效快, 而且可靠性很高。在一部电梯中, 控制系统起着至关重要的作用, 在传统的电梯控制系统中, 存在着大量的缺点, 如接线复杂、可靠性差、故障率高、安全性低等, 而PLC控制系统却不存在以上问题, 它不仅灵活性高、编程简单、便于控制, 而且能保证电梯运行的安全性。

二、电梯PLC的设计思路以及系统软件开发

(一) 设计思路

在一部电梯中, 它的控制要求是决定这个电梯能否正常工作的关键。所以, 我们第一步就是要选择适合这个电梯的PLC。它是整个控制系统的中心要素, 在保证系统的技术和质量方面有着不可取代的作用。因此, 必须要定位好PLC的设计思路, 首先要根据系统的具体要求分配I/O接口, 然后编制PLC的I/O地址分配表, 并绘制I/0端子接线图, 最后编写电梯控制系统的软件。

(二) 电梯控制系统的软件开发

在电梯控制系统的软件开发中, 我们通常采用的是数据比较的方法来编制程序, 这种程序不但便于理解, 而且容易操作。即使是面对层数很多的电梯, 程序也不会增加很多。而开关门控制程序主要完成以下功能:如电梯的手动开门、手动关门、无司机状态下的本层开门、电梯运行到达目的层站时的自动开门等功能。在电梯的选层定向上, 对电梯的运行方式要考虑周全, 综合各方面因素确定电梯的运行方向。选层是在指令或有召唤信号的情况下, 电梯应响应哪个信号, 当电梯将要到达有轿内指令登记或与电梯运行方向相同的召唤信号的楼层时, 要发出换速信号。如电梯内有司机时, 由轿内指令以及电梯所在的方位来确运行方向;在电梯内无司机的情况下, 根据电梯的所处位置来确定电梯的运行方向。

三、电梯PLC的两大控制系统

(一) 信号控制系统

在电梯中, 它的信号控制系统大部分都是由PLC软件进行处理的, PLC已经取代了以往的机械选层器与继电器等设备。在一个信号控制系统中, 所有的制系统不需要做太大的变动。拖动控制系统的工作情况及工作过程中的反馈信号可直接送入PLC, 由PLC向拖动系统发出控制信号。目前, 随着变频器的出现和运用广泛, 很多建筑中多采用交流调速电梯, 它包括半闭环控制和全闭环控制两种。在工作过程中, PLC先给变频器发出的换速信号, 然后由变频器控制主拖动电路, 按照一定原则控制运行, 达到调速目的。这样看整个调速系统安全可靠又简单实用、便于操作。

四、电梯PLC控制的优点

在对电梯的控制上, 主要有继电器控制、微型计算机控制和PLC控制三种方式。相对于其他两种控制方式, PLC控制系统具有明显的优越性。它使用时间长、自动化水平高、工作中安全性能好。在这三种控制方式中, 它是最可靠、实用和灵活的控制方式。除此以外, 它的系统软件易于扩展, 不管是几层的小型电梯还是几十层的大型电梯, 都适合运用。

五、结语

随着我国科技水平的飞跃, 经济水平的提高, 国内的高层建筑越来越多, 因此对电梯的需求也越来越大。通过在电梯系统中运用PLC控制系统, 不仅会使得电梯系统稳定, 运行稳定安全, 而且还会带来良好的经济效益, 符合绿色、节能的新型要求。

参考文献

[1]刘载文、李惠生、钟亚林:《电梯控制系统》, 电子业出版社, 1996年。

[2]郝鸿安:《常用数字集成电路应用手册》, 中国计量出版社, 1987年。

[3]章丽芙:《基于PLC的电梯控制系统》, 《电气开关》, 2006 (5) 。

PLC控制系统的设计与应用篇8

关键词 PLC;工业控制;技术改进

中图分类号 TP273 文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0069-01

1PLC控制系统设计的一般步骤

设计PLC应用系统时,首先是进行PLC应用系统的功能设计,即根据被控对象的功能和工艺要求,明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。然后是进行PLC应用系统的功能分析,即通过分析系统功能,提出PLC控制系统的结构形式,控制信号的种类、数量,系统的规模、布局。最后根据系统分析的结果,具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。

PLC控制系统设计可以按以下步骤进行。

⑴ 熟悉被控对象,制定控制方案。分析被控对象的工艺过程及工作特点,了解被控对象机、电、液之间的配合,确定被控对象对 PLC控制系统的控制要求。

⑵ 确定I/O设备。根据系统的控制要求,确定用户所需的输入(如按钮、行程开关、选择开关等)和输出设备(如接触器、电磁阀、信号指示灯等)由此确定PLC的I/O点数。

⑶选择PLC。选择时主要包括PLC机型、容量、I/O模块、电源的选择。

⑷分配PLC的I/O地址。根据生产设备现场需要,确定控制按钮,选择开关、接触器、电磁阀、信号指示灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量;根据所选的PLC的型号列出输入/输出设备与PLC输入输出端子的对照表,以便绘制PLC外部I/O接线图和编制程序。

⑸设计软件及硬件进行PLC程序设计,进行控制柜(台)等硬件的设计及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行,因此,PLC控制系统的设计周期可大大缩短,而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制线路后才能进行施工设计。

⑹联机调试。联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。开始时,先不带上输出设备(接触器线圈、信号指示灯等负载)进行调试。利用编程器的监控功能,采分段调试的方法进行。各部分都调试正常后,再带上实际负载运行。如不符合要求,则对硬件和程序作调整。通常只需修改部分程序即可,全部调试完毕后,交付试运行。经过一段时间运行,如果工作正常、程序不需要修改则应将程序固化到EPROM中,以防程序丢失。

⑺整理技术文件。包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。

2PLC控制系统设计的注意事项

2.1 输入信号处理

(1)输入设备采用两线式传感器(如接近开关)时,由于漏电流比较大,可能会产生错误的输入信号。要在输入端并联旁路电阻。

(2)输入信号由晶体管提供,要求晶体管截止电阻大于10kΩ,导通电阻小于800Ω。

2.2 PLC的安全保护及提高可靠性的措施

2.2.1短路保护

如果负载发生短路,很容易烧坏PLC,因此与继电器控制线路一样,在负载回路中要装熔断器。

2.2.2感性输入/输出的处理

I/O端口接有感性元件时:

⑴对直流电路,应在两端并联续流二极管;通常续流二极管可选择1A的管子,额定电压应大于电源电压的3倍

⑵对交流电路,应并联阻容电路,以抑制电路断开时产生的电弧对PLC的影响,电阻可取50～120Ω,电容取0.1～0.47μF,电容的额定电压应大于电源峰值电压。