1、目錄1 PLC的基礎知識11.1 PLC 概述 11.2 PLC的工作原理 21.3 PLC的主要特點32會議室換氣扇設計目標及要求 52.1課程設計（論文）目的 52.2設計內容 52.3設計要求 53硬件電路設計64軟件設計 95課題總結及展望115.1課題總結115.2展望 11參考文獻 12致謝13附錄 141 PLC的基礎知識1.1 PLC概述可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將計算機技術、自動控制技術、通訊技術融為一體的一種專門為適應惡劣的工業環境下而設計的工業控制 裝置，涉及到很多自動控制、電器方面的知識。經過30多年的發展，在工業生產中獲得極其廣泛的應用。目前，可編程控

2、制器成為工業自動化領域中最重 要、應用最多的控制裝置，居工業生產自動化三大支柱（可編程控制器、機器 人、計算機輔助設計與制造）的首位。其應用的深度和廣度成為衡量一個國家 工業自動化程度高低的標志。下面是PLC的基本單元結構圖：存儲器輸入里元中央處理器CPU擴展模塊擴展模塊圖1.1 PLC基本單元物理結構圖PLC的具有可靠性高、功能性強和編程簡單等優點，所以深受設計人員的喜愛。PLC就如同一部計算機與繼電器控制設備相結合的新型高性能控制裝置。PLC的基本單元包括中央控制器（PLC）、存儲器、輸入單元和輸出單元。采用模塊化結構為了適應各種工業控制需要，除了單元式的小型PLC 以外，絕大多數PLC均

3、采用模塊化結構。PLC的各個部件包括CPU電源、I/O等均采用模 塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統的規模和功能可根據用戶的 需要自行組合。編程簡單易學 PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯 形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般 工程技術人員所理解和掌握。1.2 PLC 的工作原理PLC 的工作原理：電力線是一個極其不穩定的高躁聲、強衰減的傳輸通 道，要實現可靠的電力線高速數據通信，必須解決低壓配電網上各種因素如： 噪聲、阻抗波動、配電網結構、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負載引起的信 號衰減等主要因素對數據傳輸的影響。掃描技術：當PLC投入運行

4、后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程 序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運 行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。1、輸入采樣階段在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將 它們存入 I/O 映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行 和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O 映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該 脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能 被讀入。2、用戶程序執行階段在用戶程序執行

5、階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯 形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執 行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點 在 I/O 映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在 I/O 映 象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯 形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡

6、是用到這些線圈或數據的梯形圖起作 用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一 個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。3、輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O 映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動 相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。1.3 PLC的主要特點（1）高可靠性所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業現場的外電路與 PLC 內部 電路之間電氣上隔離。各輸入端均采用 R-C 濾波器，其濾波時間常數一般為 1020ms各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。采用性能優良的開關電

7、 源。對采用的器件進行嚴格的篩選。良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。大型 PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統或 有三CPU構成表決系統,使可靠性更進一步提高。（2）豐富的 I/O 接口模塊（3）采用模塊化結構為了適應各種工業控制需要除了單元式的小型PLC以外絕大多數PLC均采用模塊化結構PLC的各個部件包括CPU電源、I/O 口等均 采用模塊化設計由機架及電纜將各模塊連接起來系統的規模和功能可根據用戶 的需要自行組合。（4）編程簡單易學PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式對使用者來 說 不需要具備計算機的專門知識

8、因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌 握。（5）安裝簡單維修方便PLC 不需要專門的機房可以在各種工業環境下直接運行使用時只需將 現 場的各種設備與 PLC 相應的 I/O 端相連接即可投入運行各種模塊上均有 運行和 故障指示裝置便于用戶了解運行情況和查找故障，由于采用模塊化結 構因此一旦某模塊發生故障用戶可以通過更換模塊的方法使系統迅速恢復運 行。2 會議室換氣扇設計目標及要求2.1 課程設計（論文）目的PLC 原理及應用課程設計是電氣工程及其自動化專業領域重要的實踐環節 之一，主要以小型實用性 PLC控制系統的軟、硬件設計為主。課程設計的目的和任務：全面熟練掌握 PLC 的硬件組成以及各

9、種指令的應用，使學生掌握小型 PLC 應用系統設計的步驟，熟悉和掌握 PLC開發系統的應用和軟件調試過程，通過 設計過程中對故障的分析、判斷、檢修進一步鍛煉和培養學生的動手能力。2.2 設計內容利用PLC控制會議室換氣扇，實現全自動運行。該系統由進氣扇K1、排氣扇K2、停止開關SO、啟動開關S1、氣流傳感器S2、氣流傳感器S3風扇指示 燈H1、風扇指示燈H2等組成，自動控制室內的空氣換氣，要求室內壓力不能 大于 1 個大氣壓。按下啟動開關S1,系統開始工作。由于要求室內壓力不能大于 1個大氣 壓，所以，排氣扇必須先行工作 5s，且安裝在排氣扇上的氣流傳感器 S3發出 閉合信號后，進氣扇才能工作

10、，如果進氣扇或排氣上工作 1Os 后，安裝在各自 風扇上的氣流傳感器沒有信號，則顯示風扇工作的指示燈閃動報警。2.3 設計要求1、設計系統的PLC外部接線圖2、系統的操作面板3、設計好順序功能圖4、系統的梯形圖5、系統調試6撰寫課程設計論文3硬件電路設計外部輸入CPU 存儲器輸入接口輸出接口外部輸出內部設備圖3-1 PLC硬件組成框圖會議室換氣扇PLC控制系統設計采用PLC控制系統將大大提高工作效率，和適應工作環境的能力。車輛進出停車場是由PLC為中心控制系統工作的。PLC是停止咲啟動開關匸 氣流傳感器S 氣凌傳感器XQuY1+JY1Y1風扇指示燈HPH1報晉H2報數圖3-2 PLC的外部接線

11、整體模塊，圖集中了驅動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯網功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高了控制系統的可靠性。另外它的編程語言也 相對簡單。圖中接線用指示燈代替了進氣扇、排氣扇、風扇指示燈，用開關代 替了氣流傳感器。俸止圖3-3 順序功能圖說明：X1是啟動開關，X2是氣流傳感器s2, X3是氣流傳感器S3, X0是停止開關，丫1是排氣扇K1, 丫2是排氣扇K2, Y11是風扇報警燈H1, 丫12是風 扇報警燈H2表3 I/O分配表輸入X000停止開關X001啟動開關輸出Y001排氣扇K1Y002排氣扇K2Y011風扇指示燈H1Y012風扇指示燈H2按下啟動開關S1，系統開始工作。由于要

12、求室內壓力不能大于 1個大氣壓，所 以，排氣扇必須先行工作 5s，且安裝在排氣扇上的氣流傳感器 S3發出閉合信 號后，進氣扇才能工作，如果進氣扇或排氣上工作 10s后，安裝在各自風扇上 的氣流傳感器沒有信號，則顯示風扇工作的指示燈閃動報警。風 扇 指 示 燈報警燈H1 報警燈H20 排氣扇K1排氣扇K2操作 面 板啟動X1停止X2圖4-3系統控制面板設計說明：此操作面板有兩個開關按鈕組成，X1為啟動開關S1, X2為停止開關S2,操作簡單易懂，控制較為方便。K1是排氣扇，K2是排氣扇，H1、H2是 風扇報警燈。按下啟動開關 S1，系統開始工作，按下停止開關 X2，系統停止工 作。安裝在各自風扇

13、上的氣流傳感器沒有信號，則顯示風扇工作的指示燈閃動 報警。4軟件設計0LDM80021ORxooo2ORm3AN IHl電OUTMO5LDMO6ANDX0017ORMl8AN IM29ANIxooo10OUTMl11OUTY00212OUTT115LD心16ANDT117ORK10ANDX00319ORM220AN1M321AKIM422AN IXOOO23OUTM224OUTY00125OUTT228LDM229ANDX00230ORM331AKIM532ANIXOOO33OUTM334OUTY00235OUTT338LDM29ANDT240ANIX00241ORM442ANIXOOO43O

14、UTM444OUTYOU45LDM346ANDT3K50K100K10047ANIX00348ORN549AFIXOOO50OUTM551OUTY01252on圖4-1會議室排風扇指令圖M8002 MlT IWfXDOO.1038450MlM2M2彳-M3M.2M41 FM3彳卜X001J2XOOO(002K5011T1X003T HM3M4(M2(001K100(T2X002T FM5X000(Y002K100T3T3X002-M-XOOCI(youX003XOOOM5圖4-2會議室排風扇梯形圖5 課題總結及展望5.1 課題總結本文研究的主要內容是基于PLC的會議室排風扇控制系統，在前人的基

15、礎上 做了進一步的研究，吸取了前人研究的精華，補充了前人研究的不足。本系統 是基于PLC的自動控制系統，由于 PLC本身的特點使自動控制系統更加穩定， 提高了系統的可靠性。在老師的正確指導下，以及整組同學的積極配合和不斷努力下，經過了十多 天的學習與研究，終于完成了這一份艱難的課程設計。本來以為自己對可編程 序控制器原理的知識掌握的還比較好，但是到做課程設計的時候才發現自己存 在著諸多不足，其中就有很多基礎知識都不是很完善，很多知識都掌握的不是 很扎實。值得鼓勵的是我們全體組員不懈努力，我們一直地突破，一直地完 善，一直地積極地尋找各種解決問題的方法。我很興奮，因為整個過程都是我 們自己去設計

16、的。盡管有過爭執，有過激勵的爭辯，但是我可以很驕傲地說， 這個設計是我們自己的東西，是我們自己努力而完成的。5.2 展望由于本系統的實現技術要求比較高，而且課題研究的時間倉促，以及本人 能力有限，因此還有很多地方存在著不足之處：（1）本系統中的硬件部分不能實現集中控制，這樣就增加了程序的編寫難 度，也相應的增加了系統的成本。（2）系統穩定性需要加強，復位電路有時會出現不能自動復位的情況，由 于本人能力有限未能找出其中的原因，盡管這種情況不常發生，但是一旦發生 就影響系統的運行。（3）在功能上需要更加完善，本系統沒有設置報警裝置，如果系統發生故 障，系統不能做出報警動作，這樣也會影響系統的跟蹤質

17、量。參考文獻1 廖常初 . 可編程序控制器應用技術（第五版） . 重慶大學出版社， 2007.2 張萬忠 .可編程控制器應用技術 .北京：化學工業出版社， 20023 廖常初 .PLC 編程及應用 . 北京：機械工業出版社， 20024 廖常初主編.FX系列PLC編程及應用M.北京：機械工業出版社，2005.5 張鳳珊 . 電器控制及可編程控制器 . 北京：中國輕工業出版社 .20016 宋德玉主編 . 可編程序控制器原理及應用系統設計技術 . 北京：冶金工業出版社， 20017 陳在平 . 可編程序控制器技術與應用系統設計 . 北京：機械工業出版社， 20038 王紅可編程控制器使用教程北京：電子工業出版社， 20039 王兆義 . 可編程控制器使用技術 . 北京：機械工業出版社， 200410 史國生 . 電氣控制與可編程控制器技術 .北京：化學工業出版社， 200311 阮友德 . 電氣控制與 PLC 實訓教程 .北京：人民郵電出版社， 2006致謝首先，我要感謝我的導師給了我一個展示自我的平臺，讓我把大學期間所