1、目錄1、引言11.1 設計目的11.2 設計內容及要實現的目標12、系統硬件電路設計22.1 系統硬件配置及組成原理22.1.1 PLC的選型22.1.2 容量的估算32.2 系統硬件電路圖53、系統軟件設計73.1系統功能分析73.2控制程序設計思路73.3 各部分功能具體實現84、系統調試及結果分析114.1 系統調試114.2 結果分析12結束語13參考文獻14附錄一151、引言1.1 設計目的本次PLC課程設計的主要目的是通過某一PLC控制系統的設計實踐，是學生能夠熟練的進行PLC系統外圍電路設計、接線、編程、調試等工作，培養學生的工程技術應用能力。1.2 設計內容及要實現的目標報警是

2、電氣自動控制中不可缺少的重要環節，標準的報警功能應該是聲光報警。當故障發生時，報警指示燈閃爍，報警電鈴或蜂鳴器響。操作人員知道故障發生后，按消鈴按鈕，把電鈴關掉，報警指示燈從閃爍變為常亮。故障消失后，報警燈熄滅。另外還應設置試燈、試鈴按鈕，用于平時檢測報警指示燈和電鈴的好壞。在實際的應用系統中可能出現的故障一般有多種。對報警指示燈來說，一種故障對應于一個指示燈，但一個系統只能有一個電鈴。設計一個三種故障標準報警電路，報警具有優先級。2、系統硬件電路設計2.1 系統硬件配置及組成原理2.1.1 PLC的選型FX系列PLC型號的含義如下： 圖2.1 FX PLC型號含義其中系列名稱：如0、2、0S

3、、1S、ON、1N、2N、2NC等單元類型：M基本單元 E輸入輸出混合擴展單元 EX擴展輸入模塊 EY擴展輸出模塊 輸出方式：R繼電器輸出 S晶閘管輸出 T晶體管輸出 特殊品種：DDC電源，DC輸出 A1AC電源AC（AC100120V）輸入或AC輸出模塊 H大電流輸出擴展模塊 V立式端子排的擴展模塊 C接插口輸入輸出方式 F輸入濾波時間常數為1ms的擴展模塊如果特殊品種一項無符號，為AC電源、DC輸入、橫式端子排、標準輸出。例如FX2N32MTD表示FX2N系列，32個I/O點基本單位，晶體管輸出，使用直流電源，24V直流輸出型。PLC機型選擇的基本原則是：在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠

4、、維護使用最方便以及性能價格比最優的機型。通常做法是，在工藝過程比較固定、環境條件較好的場合，建議選用整體式結構的PLC；其他情況則最好選用模塊式結構的PLC；對于開關量控制以及以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶 A/D轉換、D/A轉換、加減運算、數據傳送功能的低檔機就能滿足要求；而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現PID運算、閉環控制、通信聯網等），可視控制規模及復雜程度來選用中檔或高檔機（其中高檔機主要用于大規模過程控制、全PLC的分布式控制系統以及整個工廠的自動化等）。應該注意的是，同一企業應盡量做到機型統一。這樣，

5、同一機型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時，其統一的功能及編程方法也有利于技術力量的培訓、技術水平的提高和功能的開發；此外，由于其外部設備通用，資源可以共享，因此，配以上位計算機后即可把控制各獨立系統的多臺PLC聯成一個DCS系統，這樣便于相互通信，集中管理。本次設計選用三菱公司的FX0S系列的PLC。2.1.2 容量的估算PLC容量的估算，包括兩個方面：一是I/O口的點數，二是用戶存儲量的容量。（1）I/O點數的估算I/O點數是衡量PLC規模大小的重要指標，一般來說，輸入點與輸入信號，輸出點與輸出控制是一一對應的，個別情況下，也有兩個信號公用一個輸入點的。表2.1列出了典

6、型傳動設備及電器元件所需PLC I/O點數。表2.1 典型傳動設備及電器元件所需PLC I/O點數序號電氣設備、元件輸入點數輸出點數I/O總點數1Y-啟動的籠型電動機4372單向運行的籠型電動機4153可逆運行的籠型電動機5274單相變極電動機5385可逆變極電動機64106單向運行的直流電動機96157可逆運行的直流電動機128208單向運行的繞線轉子異步電動機3479可逆運行的繞線轉子異步電動機45910單線圈電磁閥21311雙線圈電磁閥32512按鈕1113光電開關2214撥碼開關4415行程開關1116位置開關2217信號燈1118風機11（2） 用戶存儲器容量的估算PLC的存儲器容量

7、選擇和計算的第一種方法是：根據編程使用的節點數精確計算存儲器的實際使用容量。第二種為估算法，用戶可根據控制規模和應用目的，按照（式2.1）來估算。為了使用方便，一般應留有25%的裕量。存儲器字數=（開關量I/O點數*10）+（模擬量通道數*150） （式2.1）本次設計共用到按鈕4個，開關3個，有7個輸入信號。考慮15%的裕量，取整數9，需9個輸入點。輸出信號信號燈4個，接觸器1個，占5個輸出點，考慮15%的裕量，最多需6個輸出點。則輸入和輸出點數之和為15。綜合上面分析，可選用FX0S-20MR-D型PLC，該PLC有12個輸入點，8個輸出點，存儲器容量滿足要求。圖2.2為FX0S-20MR

8、-D型PLC。圖2.2 FX0S-20MR-D型PLC2.2 系統硬件電路圖三種故障標準報警電路控制I/O分配表如表2.1所示。表中故障一、故障二、故障三由于無法進行模擬，這里將開關的狀態來表示是否有故障發生。表2.1 三種故障標準報警電路控制I/O分配表輸入設備輸入端子輸出設備輸出端子啟動按鈕SB1X000系統運行指示燈HL1Y000停止按鈕SB2X001故障一指示燈HL2Y001故障一信號模擬開關SS1X002故障二指示燈HL3Y002故障二信號模擬開關SS2X003故障三指示燈HL4Y003故障三信號模擬開關SS3X004報警電鈴接觸器KM1Y004消鈴按鈕SB3X005試燈試鈴按鈕SB

9、4X006PLC輸入輸出端子接線圖如圖2.3所示。圖2.3 三種故障標準報警電路控制I/O接線圖3、系統軟件設計3.1系統功能分析系統程序流程圖如圖3.1所示。圖3.1 系統程序流程圖3.2控制程序設計思路（1） 當有故障產生時，故障檢測電路檢測到故障信號，故障信號進入PLC輸入口，則相應的故障指示燈閃爍，報警電鈴提示。（2） 當有故障信號時，用故障信號去啟動報警電鈴，因為故障信號指示燈是閃爍狀態，因此需要向報警電路加互鎖。（3） 當按下消鈴按鈕時，報警電鈴停止工作，并使故障指示燈常亮，需要將閃爍電路斷開，若只用一個按鈕斷開，無法實現故障指示燈的常亮，因此還需要加入一個輔助繼電器M0。（4）

10、故障電路具有優先級，當有故障同時發生時，故障優先級最高的先提示，當故障優先級最高的排除之后，然后顯示下一個優先級相對較高的故障指示燈，可以將優先級高的指示燈的常閉觸電控制優先級低的電路。3.3 各部分功能具體實現（1）故障指示路的設計系統運行，當故障發生時，系統指示燈在T0影響下，故障指示燈實現閃爍效果，報警電鈴響。按下消鈴按鈕，M0線圈通電，M0的常閉觸電斷開，常開觸點閉合，故障指示燈有閃爍變為常亮，報警電鈴停止工作。相應程序如圖3.2、圖3.3、圖3.4、圖3.5所示。 圖3.1 故障一指示電路圖3.2 故障二指示電路圖3.3 故障三指示電路圖3.4 報警電鈴提示電路（2） 閃爍電路的設計

11、系統啟動，當有故障信號發生時，T0計時0.5s后通電，在T0通電時，T1開始計時，0.5s后T1通電，T1的常閉觸點斷開，T0斷電，然后T1斷電，T0開始計時，計時時間到，T0通電，以此循環，直至消鈴按鈕按下。程序如圖3.5所示。圖3.5 閃爍電路設計程序圖程序梯形圖見附錄一。4、系統調試及結果分析4.1 系統調試本次系統仿真如果只采用GX Developer中的GX Simulator6進行仿真，只能看出繼電器的輸出狀態，在詢問老師之后，又用了GT Designer3和GT Simulator3進行模擬仿真。仿真圖如圖4.1和圖4.2所示。圖4.1 GT Designer3設計仿真圖圖4.2

12、 繼電器內存監視仿真在仿真的時候由于用故障信號指示燈來控制報警電鈴，由于故障信號指示燈在不消鈴的情況下是閃爍狀態，因此用了報警電鈴的自鎖，這樣在設計試鈴的時候，不管怎么設計總會在試鈴的時候導致報警電鈴的常響。后來在分析課題要求之后，改用故障信號來控制電鈴，這樣就可以將報警電鈴的自鎖去掉，在試鈴的時候就不會有意外發生。4.2 結果分析按下啟動按鈕，系統啟動，當只有一種故障發生時，相應的故障指示燈閃爍，報警電鈴報警，按下消鈴按鈕，報警電鈴停止，故障指示燈停止閃爍，改為常亮。故障排除后，相應的故障指示燈熄滅。當有多種故障同時發生時，優先級高的指示燈亮，優先級低的指示燈會在優先級高的故障排除之后亮。結束語從仿真結果可以看出，本次設計比較成功，滿足三次故障報警和優先級的功能。整個設計過程，就是學習和熟悉PLC的過程，在設計試驗故障指示燈和報警電鈴的時候，只用一個I/O口來檢測三個故障指示燈和報警電鈴，這樣做可以節省I/O點數，以備其他電路設計使用。經過一周的課程設計，完成了三種故障標準報警電路控制的設計，從開始的I/O口的分配到最后的仿真成功實現，使我更好的了解了PLC，也讓我學會了如何計算PLC的I/O點數和存儲器容量，學會了PLC的選型方法。此外，還學會了GX Developer、GT Designer3 的簡單使用方法，在整個設計過程中，讓我更加清楚了理論知識和實踐能力的差別，了