1、武夷學(xué)院成人高等教育 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 基于PLC與觸摸屏順序加熱與報(bào)警控制的設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號 系（教學(xué)點(diǎn)） 電子工程系 年級、專業(yè) 09機(jī)電一體化 層次、形式 高起專、脫產(chǎn) 指導(dǎo)教師、職稱： 武夷學(xué)院成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書電子工程系（教學(xué)點(diǎn)）：學(xué)生姓名學(xué)號年級專業(yè)09機(jī)電一體化指導(dǎo)教師職稱聯(lián)系電話（E-mail）論文（設(shè)計(jì)）題目基于PLC與觸摸屏順序加熱與報(bào)警控制的設(shè)計(jì)任務(wù)、目的與要求參考資料進(jìn)度安排 2011年 9 月 5 日起到 11 月 25 日止，共計(jì) 12 周。具體安排如下：1、搜集資料及論文提綱或設(shè)計(jì)方案確定 9月5至9月19日 2、完成論文初稿或初步設(shè)計(jì)

2、9月20至10月20日 3、撰寫論文正稿或設(shè)計(jì)報(bào)告及全部設(shè)計(jì) 10月20至11月10日 4、預(yù)答辯并提交論文（設(shè)計(jì)）資料 11月15至11月25日 5、其他：答辯時(shí)間：11月28日、11月29日、11月30日基于PLC與觸摸屏順序加熱與報(bào)警控制的設(shè)計(jì)摘 要：本文介紹了集工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、MCGS組態(tài)軟件、PLC（可編程控制器）、變頻器于一體的鍋爐水處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理、自動(dòng)控制、故障檢測等多方面功能，為鍋爐的連續(xù)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供了保證。關(guān)鍵詞：MCGS組態(tài)軟件 PLC 變頻器 數(shù)據(jù)采集與控制 基于PLC順序加熱與報(bào)警控制的設(shè)計(jì)1 緒論某恒溫裝置由1#-8#電加熱棒加熱

3、實(shí)現(xiàn)溫度控制，采用手動(dòng)與自動(dòng)兩種控制模式，并具有檢測加熱棒工作狀態(tài)的報(bào)警功能。出于節(jié)能的考慮，8根加熱棒采用分時(shí)遞增的加熱方式，以保證在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定溫度并使之穩(wěn)定的控制效果。2 PLC2.1PLC的產(chǎn)生20世紀(jì)60年代末期，美國汽車制造工業(yè)競爭十分激烈。為了適應(yīng)市場從品種小批量生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，為了盡可能減少轉(zhuǎn)變過程中控制的設(shè)計(jì)制造時(shí)間和成本，1998年美國通用汽車公司GM公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代生產(chǎn)線上的繼電器控制系統(tǒng)。其具體要求是：（1） 程序編制、修改簡單，采用工程技術(shù)語言；（2） 系統(tǒng)組成簡單，維護(hù)方便；（3） 可靠性高于繼電接觸器控制系統(tǒng)；（4） 與繼電接觸器控制系統(tǒng)相比，體

4、積小、能耗小；（5） 購買，安裝成本可與繼電器控制拒競爭；（6） 能與中央數(shù)據(jù)收集處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以便監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行情況；（7） 采用市電輸入，可接受現(xiàn)場的按鈕、行程開關(guān)信號；（8） 采用市電輸出，具有驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器、小功率電動(dòng)機(jī)的能力；（9） 能以最小的變動(dòng)及在最短的停機(jī)時(shí)間內(nèi)，從系統(tǒng)的最小配置擴(kuò)展到系統(tǒng)的最大配置；（10） 程序可存儲，存儲器容量至少能擴(kuò)展到4KB。根據(jù)上述要求，1969年美國數(shù)字設(shè)備公司DEC首先研制出了世界上第一臺可編程控制器PDP-14，用于通用汽車公司的生產(chǎn)線，取得了滿意的效果。由于這種新型工業(yè)控制裝置可以通過編程改變控制方案，且專門用于邏輯控

5、制，所以人們這種新的工業(yè)控制裝置為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）,簡稱PLC 。 2.2PLC的發(fā)展 從PLC產(chǎn)生到現(xiàn)在，已發(fā)展到第四代產(chǎn)品。其過程基本如下： 第一代PLC（1969-1972）：大多用1位機(jī)開發(fā)，用磁芯存儲器存儲。只具有單一的邏輯控制功能，機(jī)種單一，沒有形成系列化。 第二代PLC（1973-1975）：采用8位微處理器及半導(dǎo)體存儲器，增加了數(shù)字運(yùn)算、傳送、比較等功能，能實(shí)現(xiàn)模擬量的控制，開始具備自診斷功能，初步形成系列化。 第三代PLC（1976-1983）：隨著高性能微處理器及位片式CPU在PLC中大量使用，PLC的處理速度大

6、大的提高，從而促使它向多功能及聯(lián)網(wǎng)通訊方向發(fā)展，增加了多種特殊功能，如浮點(diǎn)運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、表處理、脈寬調(diào)制輸出等，自診斷功能及容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展迅速。第四代PLC（1983年至今）：不僅全面使用16位、32位高性能微處理器，高性能為片式微處理器，RISC精簡指令系統(tǒng)CPU等高級CPU，而且在一臺PLC中配置多個(gè)微處理器，進(jìn)行多通道處理，同時(shí)生產(chǎn)了大量內(nèi)含微處理器的智能模塊，使第四代PLC產(chǎn)品成為具有邏輯控制功能、過程控制功能、運(yùn)算控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通訊功能的真正名符其實(shí)的多功能控制器。2.3 PLC的工作原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的

7、運(yùn)行方式是不相同的：（1）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會立即同時(shí)動(dòng)作。 （2）PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn))不會立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會動(dòng)作。I/O尋址方式有以下三種： （1）固定的I/O尋址方式這種I/O尋址方式是由PLC制造廠家在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)PLC時(shí)確定的，它的每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)都有一個(gè)明確的固定不變的地址。一般來說，單元式的PLC采用這種I/O尋址方式。（2）開

8、關(guān)設(shè)定的I/O尋址方式這種I/O尋址方式是由用戶通過對機(jī)架和模塊上的開關(guān)位置的設(shè)定來確定的。（3）用軟件來設(shè)定的I/O尋址方式這種I/O尋址方式是有用戶通過軟件來編制I/O地址分配表來確定的 2.4 PLC的特點(diǎn)1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電器控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。由于PLC運(yùn)行現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的的抗干擾技術(shù)，所以具有很高的可靠性。從PLC的機(jī)外電路來說，與同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，PLC的構(gòu)成控制系統(tǒng)的電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障率也就大大降低。2、配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大

9、、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。3、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎不懂計(jì)算PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于被工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路土相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能，為不熟悉電子電路，機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作最小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期打?yàn)橄鄳?yīng)，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。5、體積小、質(zhì)量輕、能耗低 以

10、超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦，由于體積小，很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，因而是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備3 控制要求3.1自動(dòng)模式將手/自動(dòng)切換開關(guān)打到自動(dòng)模式，按下一步“啟動(dòng)”按鈕，1#電加熱棒起動(dòng)，10s后2#電加熱棒起動(dòng)，2min測溫一次，若溫度達(dá)到設(shè)定值，則關(guān)閉1#電加熱棒；若溫度未達(dá)到設(shè)定值，則再開啟3#電加熱棒。以此類推，每2min根據(jù)實(shí)測溫度決定是按編號遞增順序開啟下一個(gè)電加熱棒，還是從小編號開始關(guān)閉一個(gè)加熱棒。當(dāng)8#電加熱棒開啟后，再加熱則需開啟1#電加熱棒，加熱過程循環(huán)進(jìn)行，關(guān)閉順序循環(huán)方式。3.2手動(dòng)模式將手/自動(dòng)切換開關(guān)打到

11、手動(dòng)模式，按順序閉合手動(dòng)開關(guān)起動(dòng)1#-8#電加熱棒，需要注意的是每個(gè)電加熱棒的起動(dòng)間隔必須保證10s，以防沖擊電流過大。3.3報(bào)警處理1#-8#電加熱棒在工作中出現(xiàn)故障時(shí)，對應(yīng)的報(bào)警燈亮，同時(shí)蜂鳴器提示音響起，維修人員到現(xiàn)場后按下消音按鈕可以消除報(bào)警音，排除故障后報(bào)警燈才能熄滅。若維修人員正在排除故障時(shí)又有新故障產(chǎn)生，則另一報(bào)警燈亮，蜂鳴器再次響起，故障徹底排除后聲光報(bào)警均消失。3 系統(tǒng)配置本例根據(jù)I/O容量分析選取歐姆龍CPM2AH-60CDR-A型PLC為控制器，其I/O分配表如圖：I/O接線圖如圖：4 順序加熱PLC控制程序設(shè)計(jì)本例控制任務(wù)較簡單單且順序加熱為嚴(yán)格的順序控制，可以采用經(jīng)驗(yàn)

12、設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)梯形圖。本例中各電加熱棒的控制應(yīng)選擇起保停電路，而8跟電加熱棒的順序通斷控制可以借鑒“單方向順序單通”的典型控制電路。8跟電加熱棒的導(dǎo)通順序是單方向順序循環(huán)起動(dòng)；而其關(guān)閉的順序同樣也是單方向順序循環(huán)關(guān)斷，因此可以考慮借助由兩段“單方向順序單通”的典型控制電路實(shí)現(xiàn)8根電加熱棒的“前跑后”式通斷控制。其PLC控制梯形圖如圖：5 觸摸屏軟件設(shè)計(jì)第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) 作為技術(shù)專業(yè)的一名學(xué)生，PLC、組態(tài)是我的專業(yè)課。在畢業(yè)之際我設(shè)計(jì)了“組態(tài)軟件和PLC的鍋爐水處理自動(dòng)監(jiān)控”是對我所學(xué)專業(yè)知識的一種綜合應(yīng)用，是一種綜合的再學(xué)習(xí)。再提高的過程，這一過程對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考及工作能力也是有一個(gè)

13、培養(yǎng)。這次我為設(shè)計(jì)主要作了下面幾點(diǎn)突出工作：一、通過查閱大量的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了基于PLC的軟、硬件設(shè)計(jì)，明確了設(shè)計(jì)方向。二、熟練掌握了MCOS軟件的使用。這次讓我更熟悉的掌握PLC的編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有更深刻的了解。組態(tài)軟件控制技術(shù)的掌握，使很多東西可視化，對我們今后的工作、學(xué)習(xí)有不小的幫助。現(xiàn)在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是做完了，可是我的學(xué)習(xí)之路還沒有完，我們只有在學(xué)習(xí)中才能進(jìn)步，要保持清醒的頭腦，不斷接受新事物，遇到不明白的要及時(shí)請教，從中獲益，讓自己的思想也不斷得到修正和提高。其時(shí)我們可以把畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)做是一個(gè)工作內(nèi)容，在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候。所用到的知識，以及所具備的專注力和責(zé)任心，同樣在工作中是必不可少的。參考文獻(xiàn)【1】【2】【3】【4】【5】【6】 王衛(wèi)兵.PLC系統(tǒng)通信、擴(kuò)展與網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2004.