通风机监控系统

课程名称： PLC课程设计 设计题目：电动盘车控制 院系：电气工程系 专业：城轨电子本 年级： 2013 姓名：张世通 指导教师：许金福

西南交通大学峨眉校区 年月日 1

课程设计任务书 专业城轨电子本姓名张世通学号 20138088 开题日期： 2016年 3 月 5 日完成日期： 2016 年 6 月 15 日 题目通风机监控系统

一、设计的目的 利用所学的PLC知识进行简单的编程，通过硬件调试对通风机的控制，提高学生的动手能力，使学生对PLC更加的熟悉，能够灵活运用！在编写过程中，力求做到语言通畅、叙述清楚、讲解细致，对学生知识的融合更加有利。 二、设计的内容及要求 三台通风机用各自的启停按钮控制其运行，并采用一个指示灯显示三台机的运行状态：（1）三台风机都不转，指示灯显示平光；（2）一台风机运转，指示灯慢闪（设T=1s）；（3）两台以上风机运转，指示灯快闪（设T=0.4s）。

三、指导教师评语

四、成绩 指导教师 (签章) 年月日 2

摘要 系统按照生产现场对通风机制定的工作规程，实现通风机的正常工作、反风工作、正常倒换通风机以及工作通风机在故障状态下的倒机工作。采用西门子２００系列ＰＬＣ和国产组态软件组态王，构建了矿井主扇风机的监控系统，实现了在上位机上对主扇风机的起、停、正反风的自动化控制和运行参数、风门状态的实时监测。利用工控PLC可靠性能高的特点，实现风机实时在线监测；与中央控制室的工控机连接，实现风机远程监控 关键词：监控系统、通风机、PLC、硬件仿真 目录 第1章 PLC简介......................................................................................................... 1 1.1 定义 ................................................................................................................. 1 1.2 基本结构 ......................................................................................................... 1 1.3 工作原理 ......................................................................................................... 2 1.4 功能特点 ......................................................................................................... 3 1.5 编程语言 .............................................................................................................. 4 第2章 设计要求及硬件设计 ..................................................................................... 4 2.1 设计要求 .............................................................................................................. 4 2.2 硬件设计 .............................................................................................................. 5 第3章 程序编写及过程分析 ..................................................................................... 5 3.1 程序编写 ......................................................................................................... 5 3.2 控制过程分析 ...................................................................................................... 8 第4章 运行结果 ......................................................................................................... 9 心得体会 ........................................................................................................................... 25 参考资料 ........................................................................................................................... 26 1

第1章 PLC简介 1.1 定义 可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“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。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该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。”

1.2 基本结构 各种PLC的组成结构基本相同，主要有CPU,电源，储存器和输入输出接口电路等组成。如下图所示 2

中央处理器 中央处理器单元一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。

存储器 PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。

输入输出接口单元 PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。

扩展接口和通信接口 PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连，从而实现“人-机”或“机-机”之间的对话。

电源 PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC能正常工作。

1.3 工作原理 PLC 的工作方式为循环扫描方式，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。其工作过程大致分为3个阶段：输入采样、程序执行和输入采样、程序执行和输出刷新。 3

1.4 功能特点 1.使用灵活、通用性强——PLC的硬件是标准化的，加之PLC的产品已系列化，功能模块品种多，可以灵活组成各种不同大小和不同功能的控制系统。在PLC构成的控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的输入输出信号线。当需要变更控制系统的功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，同一个PLC装置用于不同的控制对象，只是输入输出组件和应用软件的不同。 2.可靠性高、抗干扰能力强——微机功能强大但抗干扰能力差，工业现场的电磁干扰，电源波动，机械振动，温度和湿度的变化，都可能导致一般通用微机不能正常工作；传统的继电器—接触器控制系统抗干扰能力强，但由于存在大量的机械触点（易磨损、烧蚀）而寿命短，系统可靠性差。PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和繁杂连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高，从实际使用情况来看，PLC控制系统的平均无故障时间一般可达4～5万小时。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，能适应有各种强烈干扰的工业现场，并具有故障自诊断能力。如一般PLC能抗1000V、1ms脉冲的干扰，其工作环境温度为0～60℃，无需强迫风冷。 3.接口简单、维护方便——PLC的接口按工业控制的要求设计，有较强的带负载能力（输入输出可直接与交流220V，直流24V等强电相连），接口电路一般亦为模块式，便于维修更换。有的PLC甚至可以带电插拔输入输出模块，可不脱机停电而直接更换故障模块，大大缩短了故障修复时间。 4.体积小、功耗小、性价比高——以小型PLC（TSX21）为例，它具有128个I/O接口，可相当于400～800个继电器组成的系统的控制功能，其尺寸仅为216×127× 110mm3，重2.3kg，不带接口的空载功耗为1.2W，其成本仅相当于同功能继电器系统的10～20％。PLC的输入输出系统能够直观地反应现场信号的变化状态，还能通过各种方式直观地反映控制系 统的运行状态，如内部工作状态、通讯状态、I/O 点状态、异常状态和电源状态等，对此均有醒目的指示，非常有利于运行和维护人员对系统进行监视。 5.编程简单、容易掌握——PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑了现场工程技术人员的技能和习惯。大多数PLC的编程均提供了常用的梯形图方式和面向工业控制的简单指令方式。编程语言形象直观，指令少、语法简便，不需要专门的计算机知识和语言，具有一定的电工和工艺知识的人员都可在短时间内掌握。利用专用的编程器，可方便地查看、