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

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

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)

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

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。

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、