PLC自動化冷庫設(shè)計(jì)

PLC自動化冷庫設(shè)計(jì),plc,自動化,冷庫,設(shè)計(jì) 常州工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 作 者： 學(xué) 號： 輔 導(dǎo) 站： 專 業(yè)： 題 目： 指 導(dǎo) 者： 2008 年 9 月 常州工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)記錄 輔導(dǎo)站 班級 電氣50403姓名 陶濤 專業(yè) 工業(yè)電氣自動化 層次 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：電梯門機(jī)控制系統(tǒng) 教師簽名 論文開題及前期指導(dǎo)記錄 第一周 確定課題 通過對課題的興趣以及涉及所學(xué)的專業(yè)，經(jīng)過老師的分析，第一周選擇并確定課題為： PLC自動化冷庫設(shè)計(jì)。 第二周 收集資料 第二周收集與設(shè)計(jì)有關(guān)的資料，包括文字資料，圖片資料等等。 年 月 日 中期指導(dǎo)記錄 第四～六周 撰寫正文 這三周，基本完成了正文的撰寫。期間，沈老師還針對我的設(shè)計(jì)提出了設(shè)計(jì)流程，并考慮了專業(yè)知識的應(yīng)用以及實(shí)際運(yùn)作方面可能遇到的一些問題。 年 月 日 后期指導(dǎo)記錄 第七～八周 論文的修改 最后兩周，完成論文最后的修改以及裝訂工作。 年 月 日 1、本表由教師對學(xué)員畢業(yè)論文進(jìn)度情況及指導(dǎo)內(nèi)容按實(shí)填寫。 2、本表學(xué)員每人一份，由學(xué)生收存，答辯時(shí)須同時(shí)上交此表，否則不予答辯。 摘要 在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 cm的粒子世界，縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認(rèn)識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。 PC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行PC 之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器。 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：傳感器 可編程控制器 Abstract In the basic subject research, the sensor has the prominent status. The modern science technology's development, entered many new domains: For example must observe over a thousand light years macroscopically the boundless universes, microscopically must observe slightly to the cm granule world, on longitudinal must observe is hundreds of thousands of year heavenly body evolution, short to s instantaneous response. In addition, but also appeared to deepened the material to know that developed the new energy, the new material and so on to have the influential role each kind of violent engineering research, like superhigh temperature, ultralow temperature, ultrahigh voltage, ultrahigh vacuum, megagauss field, ultra weak magnetism dang and so on. Obviously, must gain the information which the massive human sense organ is unable to gain directly, has not adapted the sensor is impossible. Many basic science research's barrier, first lies in the object information the gain existence difficulty, but some new mechanisms and the high sensitivity examination sensor's appearance, will often cause in this domain the breakthrough. Some sensor's development, often is some edge discipline development pioneer. PC is a number character style electronic installation, it has used the programmable memory save instruction. Uses for to carry out such as logic, in turn, the time, functions and so on counting and calculation, and through digital either the similar input/output module, control each kind of machinery or the working routine. If a digital computer is engaged in carries out function of the PC, also regards as PC, but not including drum type or similar mechanical type sequence controller. The programmable controller is one kind of digital operation operation electronic system, for designs specially in the industry environment application. It uses a kind of programmable memory, uses in its internally stored program, the actuating logic operation, the sequential control, fixed time, counting and arithmetic operation and so on face user's instruction, and through digital either simulation type input/output control each type machinery or production process. The programmable controller and the related external instrumentation, press connect a whole easy with the industrial control system, easy to expand its function the principle design. Key word: Sensor PLC 停車場的立體化設(shè)計(jì) 常州工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題 目 (包括副標(biāo)題) 停車場的立體化設(shè)計(jì) 教師姓名 沈白浪 職 稱 系 別 工業(yè)電氣自動化 學(xué)生姓名 陶濤 學(xué) 號 18 班 級 電氣50403 成果形式 A論文 B設(shè)計(jì)說明書 C實(shí)物 D軟件 E作品 ■ □ □ □ □ 任務(wù)下達(dá)時(shí)間 年 月 日 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求： （包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等要求） 1．查閱文獻(xiàn)：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，查閱4篇以上外文資料，8篇以上中文資料。 2．分析自動冷庫的工作原理。 3． 熟悉掌握PLC技術(shù)的基本運(yùn)用，結(jié)合自動冷庫的運(yùn)作方式，將PLC技術(shù)恰當(dāng)運(yùn)用到自動冷庫PLC改進(jìn)設(shè)計(jì)中。 4． 將設(shè)計(jì)的成果以直觀的梯形圖表示出來，上機(jī)調(diào)試設(shè)計(jì)程序。 2．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃： 周 次 工作內(nèi)容 第一周 第二周至第五周 第六周至七周 查找搜集相關(guān)的資料，熟悉掌握其結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及工作原理。搜索有關(guān)數(shù)據(jù)，提出初步方案，寫出開題報(bào)告。 開始進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。 調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)：對設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)。發(fā)現(xiàn)問題并找能夠解決問題。 撰寫畢業(yè)論文準(zhǔn)備答辯。 電氣系主任簽字： 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 開題報(bào)告書 題 目 PLC自動化冷庫 姓 名 陶濤 學(xué) 號 專 業(yè) 工業(yè)電氣自動化 指導(dǎo)教師 沈白浪 職 稱 2008 年 10 月 課題來源 為探索PLC在自動冷庫電氣中的應(yīng)用。 科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等） 根據(jù)有關(guān)資料介紹，2002年我國冷凍冷藏能力達(dá)到500萬噸，大都屬于內(nèi)貿(mào)、農(nóng)業(yè)、外貿(mào)、輕工系統(tǒng)。冷酷的形式大型的容量在0．5萬噸以上，小型的在百噸左右。而這些冷庫大多建庫在15年以上，進(jìn)入了大修期限。由于受歷史條件限制，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，工藝流程落后，自動化程度低，已經(jīng)不能適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)條件下，對倉儲和配送業(yè)務(wù)的需要。同時(shí)，國內(nèi)原有冷庫布局不合理，沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)冷庫容量偏小。而滿足現(xiàn)代消費(fèi)要求的小批量、多品種、少存量、多流通的現(xiàn)代周轉(zhuǎn)倉庫尚未全部建立，到目前，全國只有幾座專用于乳制品配送的自動化立體冷庫。 冷庫是生產(chǎn)經(jīng)營的重要基礎(chǔ)設(shè)施，隨著我國人民生活水平的提高，對冷凍冷藏食品的需求比重必定越來越高，美國的人口是我國人口的六分之一，冷庫容量卻是我國的3．5倍；日本的人口是我國的十分之一，而冷庫容量是我國的兩倍；從發(fā)展趨勢來看，我國現(xiàn)有冷庫容量還嚴(yán)重不足,技術(shù)水平和效率還十分低下自動化立體冷庫具有廣泛的市場前景。 研究內(nèi)容 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，消費(fèi)觀念的不斷進(jìn)步，人們的食品結(jié)構(gòu)和需求也在不斷產(chǎn)生新的變化，綠色、保鮮食品已成為滿足現(xiàn)代人們生活的必需品，在符合食品的安全、經(jīng)濟(jì)、便捷等需求驅(qū)使下國內(nèi)低溫食品消費(fèi)量已日益增加。 我國地域遼闊，要確保食品在加工、儲存、輸送及銷售等流通過程中確保品質(zhì)，就需要有完善的低溫冷凍冷藏設(shè)施和物流裝備，快速運(yùn)作的物流體系。近年來，自動化倉庫在我國發(fā)展很快，自動化冷庫在我國處于起步狀態(tài)。本課題就自動化冷庫的構(gòu)造及各個(gè)組成系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。 研究計(jì)劃及預(yù)期成果 本課題計(jì)劃完成一個(gè)比較系統(tǒng)的自動冷庫的設(shè)計(jì)，對冷庫的自動化方面作出一些嘗試，并完善一些相關(guān)的設(shè)計(jì)。 特色或創(chuàng)新之處 使用PLC電氣控制，簡化了操作和裝配流程，減少了元件的選用和安裝工藝對使用效果的影響。 已具備的條件和尚需解決的問題 擁有了完整的外觀指導(dǎo)，設(shè)計(jì)了內(nèi)部驅(qū)動、保護(hù)的配置，對自動冷庫設(shè)計(jì)中的驅(qū)動電機(jī)分析和選擇，能以自編的PLC程序驅(qū)動整體的運(yùn)作。本次在更多的加裝部分有待進(jìn)一步的闡述。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽名： 年 月 日 院系意見 系部主任簽名： 年 月 日 PLC自動化冷庫設(shè)計(jì) 第1章 緒論 目前,我國中、小型冷庫的控制系統(tǒng)主要采用人工或集中式控制。由于制冷設(shè)備多，操作頻繁，這不僅需要消耗大量的人力物力，而且能量額外浪費(fèi)嚴(yán)重，控制品質(zhì)和效率都得不到保證。 與此同時(shí)科技學(xué)術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使由繼電器組成的順序控制系統(tǒng)逐漸衰落。由于人們對機(jī)械控制的安全性、可靠性要求越來越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來越明顯。 可編程序控制器（PLC）最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，許多的控制方式已由原來的直流調(diào)速逐漸過度到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)就成為現(xiàn)代自動化控制行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。 針對冷庫系統(tǒng)的高可靠性要求利用PLC構(gòu)成冷庫制冷控制系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)的集散控制，節(jié)省大量的人力物力，提高控制品質(zhì)和效率，同時(shí)也可以完成制冷生產(chǎn)工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)冷庫運(yùn)行過程進(jìn)行自動監(jiān)控和管理的目的。 第2章 自動化冷庫的外形 冷庫的外形多種多樣，一般根據(jù)其容量以及所占地面積而設(shè)計(jì)。大多以方形、白色為主，也有因美觀或其他原因而設(shè)計(jì)成其他形狀或顏色。下面是冷庫的外觀和冷庫房外觀： 第3章 冷庫的組成 冷庫，特別是大中型冷庫是一個(gè)建筑群，主要由建筑主體(主庫)、其他設(shè)施組成，現(xiàn)概述如下。 3.1主庫 主庫主要由下列單元組成。 (1)冷卻間。冷卻間是用來對食品進(jìn)行冷卻加工的庫房。水果、蔬菜在進(jìn)行冷藏前，為除去田問熱，防止某些生理病害，應(yīng)及時(shí)逐步降溫冷卻。鮮蛋在冷藏前也應(yīng)進(jìn)行冷卻，以免驟然遇冷時(shí)，內(nèi)容物收縮，蛋內(nèi)壓力降低，空氣中微生物隨空氣從蛋殼氣孔進(jìn)入蛋內(nèi)而使鮮蛋變壞。此外，牲畜屠宰后也可加工為冷卻肉(中心溫度O～4~C)作短期儲藏，肉味較凍肉鮮美。對于采用二次凍結(jié)工藝來說，也需將屠宰處理后的家畜胴體送入冷卻間冷卻，使食品溫度由35℃降至4 0C，再進(jìn)行凍結(jié)。冷卻間的室溫為0～-2~C，達(dá)到冷卻要求溫度的食品稱為“冷卻物”，可轉(zhuǎn)入冷卻物冷藏問。當(dāng)果蔬、鮮蛋的一次進(jìn)貨量小于冷藏間容量的5％時(shí)，也可不經(jīng)冷卻直接進(jìn)入冷藏間。 (2)凍結(jié)間。對于需長期儲藏的食品，需要將其由常溫或冷卻狀態(tài)迅速降至一15～一18~C 的凍結(jié)狀態(tài)，達(dá)到凍結(jié)終溫的食品稱為“凍結(jié)物”。凍結(jié)間是借助冷風(fēng)機(jī)或?qū)Ｓ脙鼋Y(jié)裝置用以凍結(jié)食品的冷間，它的室溫為-23～-30~C(國外有采用一40~C或更低溫度的)。凍結(jié)間也可移出主庫而單獨(dú)建造。 (3)再凍問。它設(shè)于分配性冷庫中，供外地調(diào)入凍結(jié)食品中品溫超過-8~C的部分在入庫前再凍之用。再凍間冷分配設(shè)備的選用與凍結(jié)間相同。 (4)冷卻物冷藏間。這種冷藏間又稱高溫冷藏間，室溫為4～-2~C，相對濕度85％～95％，因儲藏食品的不同而異。它主要用于儲藏經(jīng)過冷卻的鮮蛋、果蔬；由于果蔬在儲藏中仍有呼吸作用，庫內(nèi)除需保持合適的溫濕度條件外，還要引進(jìn)適量的新鮮空氣。如儲藏冷卻肉，儲藏時(shí)間不宜超過15天。 (5)凍結(jié)物冷藏間。又稱低溫冷藏間，室溫在一18～-25℃，相對濕度95％～98％，用于較長期的儲藏凍結(jié)食品。在國外有的凍結(jié)物冷藏間溫度有降至-28～-30~C的趨勢，日本對凍金槍魚還采用了-45～-50~C所謂超低溫的冷藏間。 (6)氣調(diào)保鮮間。氣調(diào)保鮮主要是針對果蔬的儲藏而言。果蔬采收后，仍然保持著旺盛的生命活動能力，呼吸作用就是這種生命活動最明顯的表現(xiàn)。在一定范圍內(nèi)，溫度越高，果蔬呼吸作用越強(qiáng)，衰老越快。所以多年來生產(chǎn)上一直采用降溫的辦法來延長果蔬的儲藏期。目前國內(nèi)外正在發(fā)展控制氣體成分的儲藏，簡稱“CA”儲藏，即在果蔬儲藏環(huán)境中適當(dāng)降低氧的含量和提高二氧化碳的濃度，來抑制果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，延緩成熟，達(dá)到延長儲藏的目的。一般情況下，氣體成分控制如下：氧氣為2％～5％；二氧化碳為0～4％。 (7)制冰間。它的位置宜靠近設(shè)備間，水產(chǎn)冷庫常把它設(shè)于多層冷庫的頂層，以便于冰塊的輸出。制冰間宜有較好的采光和通風(fēng)條件，要考慮到冰塊入庫或輸出的方便，室內(nèi)高度要考慮到提冰設(shè)備運(yùn)行的方便，并要求排水暢通，以免室內(nèi)積水和過分潮濕。 (8)穿堂。穿堂是食品進(jìn)出的通道，并起到溝通各冷間、便于裝卸周轉(zhuǎn)的作用。庫內(nèi)穿堂有低溫穿堂和中溫穿堂兩種，分屬高、低溫庫房使用。目前冷庫中較多采用庫外常溫穿堂，將穿堂布置在常溫環(huán)境中，通風(fēng)條件好，改善了工人的操作條件，也能延長穿堂使用年限。常溫穿堂的建筑結(jié)構(gòu)一般與庫房結(jié)構(gòu)分開。 (9)其他。如電梯問、挑選間、包裝間、分發(fā)間、副產(chǎn)品冷藏間、次品冷藏問、樓梯問等。 3.2制冷壓縮機(jī)房及設(shè)備間 (1)制冷壓縮機(jī)房。它是冷庫主要的動力車間，安裝有制冷壓縮機(jī)、中間冷卻器、調(diào)節(jié)站、儀表屏及配用設(shè)備等。目前國內(nèi)大多將制冷壓縮機(jī)房設(shè)置在主庫附近，且單獨(dú)建造，一般采用單層建筑。國外的大型冷庫常把制冷壓縮機(jī)房布置在樓層內(nèi)，以提高底層利用率。對于單層冷庫，也有在每個(gè)庫房外分設(shè)制冷機(jī)組，采用分散供液的方法，而不設(shè)置集中供冷的制冷壓縮機(jī)房。 (2)設(shè)備間。它安裝有殼管臥式冷凝器、儲氨器、氣液分離器、循環(huán)儲液桶、氨泵等制冷設(shè)備，其位置緊靠制冷壓縮機(jī)房。在小型冷庫中，因機(jī)器設(shè)備不多，制冷壓縮機(jī)房與設(shè)備間可合為一間，水泵房也包括在設(shè)備間內(nèi)。 (3)變、配電間。它包括變壓器間、高壓配電間、低壓配電間(大型冷庫還設(shè)有電容器間)。變、配電間應(yīng)盡量靠近負(fù)荷大的機(jī)房間，當(dāng)機(jī)房間為單層建筑時(shí)，一般多設(shè)在機(jī)房間的一端。變壓器間也可單獨(dú)建筑，高度不得小于5m，要求通風(fēng)條件良好。在小型冷庫中，也可將變壓器放在室外架空擱置。變、配電間內(nèi)的具體布置視電器工藝要求而定。 3.3其他設(shè)施 3.3.1冷庫的呼叫系統(tǒng) 冷庫的呼叫系統(tǒng)是為了防止人員被誤關(guān)在冷間內(nèi)而設(shè)置的，其控制原理包括呼叫、呼叫確認(rèn)、呼叫回應(yīng)和呼叫解除幾個(gè)部分。新規(guī)范中沒有要求冷庫必需裝設(shè)呼叫系統(tǒng)。由于現(xiàn)在的冷藏門有較大改進(jìn)，在庫內(nèi)可以方便地將門開啟，因而設(shè)計(jì)人員可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。但如果有安裝呼叫系統(tǒng)，冷間內(nèi)門上方要設(shè)置常明燈。 3.3.2貨梯電源 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文的房屋建筑部分第3-5-1頁規(guī)定電梯電源應(yīng)專用，機(jī)房照明電源與電梯電源分開。因此按負(fù)荷的重要性，將貨梯主機(jī)電源和橋箱的照明、報(bào)警、通風(fēng)電源，歸為電梯電源從變配電所低壓配電屏單獨(dú)引出電源，貨梯機(jī)房照明、空調(diào)、插座電源和井道插座、照明電源另從照明回路引出。 3.3.3消防設(shè)施 冷庫的消防設(shè)施可分為庫內(nèi)監(jiān)控警報(bào)、室內(nèi)消防設(shè)備、消防報(bào)警三部分。 第4章 自動化冷庫的電機(jī)選用 一、壓縮機(jī)組 組合式冷庫壓縮機(jī)組的設(shè)計(jì)選型： 無論何種品牌的壓縮機(jī)組的選型,都是根據(jù)組合式冷庫的蒸發(fā)溫度及冷庫有效工作容積來確定，另外還要參考冷凍或冷藏物品的冷凝溫度、入庫量、貨物進(jìn)出庫頻率等參數(shù)。 ? 通常高溫組合式冷庫制冷量計(jì)算公式為： 冷庫容積×90×1.16+正偏差，正偏差量根據(jù)冷凍或冷藏物品的冷凝溫度、入庫量、貨物進(jìn)出庫頻率確定，范圍在100-400W之間； ? 中溫組合式冷庫制冷量計(jì)算公式為： 冷庫容積×95×1.16+正偏差，正偏差量范圍在200-600W之間； ? 冷庫壓縮機(jī)組制冷量計(jì)算公式為： 冷庫容積×110×1.2+正偏差,正偏差量范圍在300-800W之間。? 冷庫壓縮機(jī)組的品牌選用主要根據(jù)用戶對某種品牌的了解程度、維護(hù)方便、項(xiàng)目投資的數(shù)額各方面來考慮，目前國內(nèi)通常選用法國的美優(yōu)樂、美國的谷輪以及德國的比澤爾，這三種品牌的壓縮機(jī)組性能都很穩(wěn)定，而且三者在國內(nèi)都有合資生產(chǎn)企業(yè) 第5章 自動化冷庫編程控制的選用 考慮到通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制較為方便，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對停車進(jìn)行控制。當(dāng)停車的動作流程改變時(shí)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。最為主要的原因在于液壓系統(tǒng)本身包括液壓站，都是隨車運(yùn)動的。如果采用傳統(tǒng)的繼電器邏輯線路控制，不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制柜體積亦大；而且各個(gè)繼電器均在運(yùn)動中動作，易受震動干擾，可靠性差。為此，我采用(PLC)對機(jī)械進(jìn)行控制。 5.1 PLC的概述 可編程序控制器是六十年代末在美國首先出現(xiàn)的，目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，由此日本稱它為順序控制器（Sequence Controller)。 5.2 PLC的定義 PLC問世以來，盡管時(shí)間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國電氣制造商協(xié)會NEMA（National Electrical Manufactory Association） 經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于1984年首先將其正式命名為PC（Programmable Controller），并給PC作了如下定義: “PC是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行PC 之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器。” 以后國際電工委員會（IEC）又先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿，并在1987年2月通過了對它的定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！? 總之，可編程控制器是一臺計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。 5.3 PLC的特點(diǎn) 5.3.1 PLC 的主要特點(diǎn) 1. 高可靠性 （1） 所有的I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 （2） 各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms。 （3） 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （4） 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 （5） 對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 （6） 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 （7） 大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。 2. 豐富的I/O接口模塊 PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如： u 交流或直流； u 開關(guān)量或模擬量； u 電壓或電流； u 脈沖或電位； u 強(qiáng)電或弱電等。 有相應(yīng)的I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如： u 按鈕 u 行程開關(guān) u 接近開關(guān) u 傳感器及變送器 u 電磁線圈 u 控制閥 直接連接另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 3. 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型PLC以外絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)PLC的各個(gè)部件包括CPU電源I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 4. 編程簡單易學(xué) 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(jì)算機(jī)的專門知識因此很容易被一般工程技術(shù)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(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接即可投入運(yùn)行各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 5.3.2 PLC 主要的功能 （1） 邏輯控制 （2） 定時(shí)控制 （3） 計(jì)數(shù)控制 （4） 步進(jìn)（順序）控制 （5） PID 控制 （6） 數(shù)據(jù)控制 5.4 PLC的工作原理 PLC是采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描。如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。周而復(fù)始。 PLC的掃描工作過程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，并進(jìn)行周期性循環(huán)。 輸入采樣 程序執(zhí)行 輸出刷新 一個(gè)掃描周期 5.5 PLC內(nèi)部處理階段 PLC系統(tǒng)內(nèi)部的工作原理可分為5個(gè)步序：內(nèi)部處理、通訊服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理。 PLC的工作模式分為運(yùn)行模式（RUN）與停止模式（STOP）兩種。當(dāng)PLC處于RUN模式時(shí)，PLC按步序從內(nèi)部處理開始，到輸出處理結(jié)束一個(gè)執(zhí)行周期，一個(gè)執(zhí)行周期結(jié)束后，將立即開始下一個(gè)周期的執(zhí)行，即返回到第一個(gè)步序-內(nèi)部處理，如此一直循環(huán)下去；當(dāng)PLC處于STOP模式時(shí)，PLC按步序從內(nèi)部處理開始，只執(zhí)行前兩個(gè)步序，即到通訊服務(wù)結(jié)束一個(gè)執(zhí)行周期。PLC的這種運(yùn)行方式稱為循環(huán)掃描方式，而每執(zhí)行一個(gè)執(zhí)行周期所需時(shí)間稱為循環(huán)掃描時(shí)間或掃描周期。 在PLC的存儲器中，設(shè)置了一區(qū)域用于存放輸入/輸出信號的狀態(tài)及當(dāng)前值，它們分別稱為輸入映像區(qū)和輸出映像區(qū)。PLC的其它地址元件也有對應(yīng)的映像存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像存儲區(qū)。通過建立元件映像存儲區(qū)，使PLC成為一個(gè)真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng)；雖然PLC不可能像繼電器控制柜那樣隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場輸入實(shí)時(shí)控制現(xiàn)場輸出狀態(tài)，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應(yīng)該完全符合實(shí)際系統(tǒng)的需要。 1. 內(nèi)部處理：PLC完成對自身硬件的自檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自身硬件有問題或硬件配置與實(shí)際對不上時(shí)，PLC將產(chǎn)生錯(cuò)誤指示。Haiwell PLC對此種錯(cuò)誤以主機(jī)上的ERR錯(cuò)誤指示燈閃爍指示。 2. 通訊服務(wù)：PLC處理與計(jì)算機(jī)、PLC、編程器及別的智能設(shè)備的通訊。 3. 輸入處理：PLC在輸入操作上采用定時(shí)采樣的方式。即在一個(gè)掃描周期的固定時(shí)刻（一般在掃描周期的開始）一次性集中采樣所有的外部輸入點(diǎn)，采樣結(jié)果用二進(jìn)制的形式存入到RAM中一個(gè)區(qū)域（輸入映像寄存器區(qū)）。這樣在執(zhí)行程序時(shí)，所需的現(xiàn)場訊息全部從輸入映像區(qū)中取用，不直接從現(xiàn)場取樣。 4. 程序執(zhí)行：PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中順序排列。在無跳轉(zhuǎn)指令的情況下，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束，執(zhí)行指令時(shí)，從元件映像存儲區(qū)中讀出元件的狀態(tài)及當(dāng)前值，并據(jù)指令的需要進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算及賦值操作，最后的運(yùn)算結(jié)果寫入到線圈或輸出類指令對應(yīng)的元件映像存儲區(qū)中。 5. 輸出處理：PLC在輸出操作上采用定時(shí)輸出的方式。即在一個(gè)掃描周期的固定時(shí)刻（一般在掃描周期的結(jié)束）先將它們存放在RAM中的一個(gè)區(qū)域（輸出映像寄存器區(qū)），掃描周期結(jié)束時(shí)再將輸出映像區(qū)中控制信息集中輸出。 以上是PLC的工作過程,若PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間小于掃描周期的話,就不叫PLC了,沒有實(shí)時(shí)性可言,而PLC本身就是要的是實(shí)時(shí)性,這樣控制精度才高,才能按用戶的程序要求作出實(shí)時(shí)的響應(yīng) 5.6 三菱系列PLC FX系列的可編程控制器的系統(tǒng)配置靈活，用戶除了可以選用不同的系列之外，還可以選用多種基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同I/O點(diǎn)和不同功能的控制系統(tǒng)，各種不同的配置都可以獲得很高的性價(jià)比。FX系列的硬件配置就像模塊式可編程控制器一樣靈活，因?yàn)樗幕締卧捎谜w式結(jié)構(gòu)，又具有比模塊式可編程控制器更高的性價(jià)比。日本三菱電機(jī)公司生產(chǎn)的可編程序控制器主要有F、F1、F2系列，F(xiàn)X0、FX2系列以及A系列。F、F1、F2系列是整體式結(jié)構(gòu)的小型PLC。FX系列是繼F、F1、F2系列之后推出的新產(chǎn)品。FX系列兼有整體式PLC簡單、實(shí)用及模塊式PLC功能強(qiáng)大，組合靈活的優(yōu)點(diǎn)。 FX1N系列是功能很強(qiáng)大的微PLC，可擴(kuò)展到多達(dá)128 I/O點(diǎn)，并且能增加特殊功能模塊或擴(kuò)展板。通信和數(shù)據(jù)鏈接功能選項(xiàng)使得FX1N在體積、通信和特殊功能模塊等重要的應(yīng)用方面非常完美。 FX1S系列PLC把優(yōu)良的特點(diǎn)都融合進(jìn)一個(gè)很小的控制器中。 FX1S適用于最小的封裝，提供多達(dá)30個(gè)I/O，并且能通過串行通信傳輸數(shù)據(jù)，所以它能用在緊湊型PLC不能應(yīng)用的地方。 FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2n系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能,它可以為你的工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 5.7 三菱PLC各部分的名稱 ① 35mm寬DIN導(dǎo)軌 ② 安裝孔4個(gè)（?4.5） ③ 電源、輔助電源、輸入信號用的裝卸式端子臺（帶蓋板） ④ 輸入指示燈 ⑤ 擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊單元、特殊模塊、接線插座蓋板 ⑥ 輸出用的裝卸式端子臺 ⑦ 輸出動作指示燈 ⑧ DIN導(dǎo)軌裝卸用卡子 ⑨ 面蓋板 ⑩ 外圍設(shè)備接線插座、蓋板 第6章 冷庫冷藏程序的編寫 6.1 輸入輸出地址表 輸入 輸出 名稱 地址 名稱 地址 冷藏啟動 X1 壓縮機(jī)組制冷運(yùn)行 Y1 冷藏停止 X2 壓縮機(jī)組恒溫運(yùn)行 Y2 溫度限定開關(guān) X3 冷庫指示燈(綠) Y3 庫門位置開關(guān) X4 冷庫指示燈(紅) Y4 冷庫呼叫系統(tǒng) X5 庫內(nèi)警報(bào)鈴 Y5 冷庫消防警報(bào) X6 自動消防報(bào)警 Y6 呼叫/警報(bào)解除 X7 6.2 狀態(tài)流程圖 6.3 程序接線圖 6.4 程序梯形圖 這里用PLC程序模擬了的自動化控制，從按下啟動按鈕壓縮機(jī)組制冷啟動、冷庫指示燈（綠）常亮，直至溫度限定開關(guān)或庫門位置開關(guān)動作，壓縮機(jī)組恒溫運(yùn)行，溫度限定開關(guān)或庫門位置開關(guān)復(fù)位后，壓縮機(jī)組制冷再次啟動，反復(fù)運(yùn)行；冷庫呼叫系統(tǒng)被啟動后，壓縮機(jī)組恒溫運(yùn)行，冷庫指示燈(紅)以0.5/0.5s閃爍，庫內(nèi)警報(bào)鈴聲響起，按下呼叫/警報(bào)解除按鈕后，冷庫正常運(yùn)行；冷庫消防警報(bào)啟動后，壓縮機(jī)組停止運(yùn)行，冷庫指示燈(紅)以0.5/0.5s閃爍，庫內(nèi)警報(bào)鈴聲響起，按下呼叫/警報(bào)解除按鈕后，冷庫正常運(yùn)行，過程中按下停止按鈕隨即停止。 第7章 結(jié)束語 對于PLC自動化冷庫的設(shè)計(jì)基本完成了預(yù)期的目標(biāo)。通過本設(shè)計(jì)，我對三菱FX2N系列PLC也有了更深入的了解，此外還增強(qiáng)了我分析和解決實(shí)際工程的綜合能力。同時(shí)也培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的工作作風(fēng)。這可以說是一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會，通過此次設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)想成為一名合格的高技人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在科技日新月異、蓬勃發(fā)展之時(shí)，我們只有不斷的學(xué)習(xí)，不斷的思考，不斷的深入，才能在這樣激烈競爭的社會中有一方立足之地，此次設(shè)計(jì)可以說是讓我獲益匪淺，在設(shè)計(jì)中我還學(xué)習(xí)到了一些書本以外的知識。設(shè)計(jì)臨近尾聲，但是我們的學(xué)習(xí)與創(chuàng)造是永不止步的，這僅僅是一個(gè)新的起點(diǎn)。 致謝 時(shí)間稍縱即逝，當(dāng)沉浸在設(shè)計(jì)給我?guī)淼目鞓窌r(shí)，已不覺接近尾聲。在這畢業(yè)論文即將完成之際，我想向曾經(jīng)給我?guī)椭椭С值耐瑢W(xué)和老師表示衷心的感謝。這些日子里多虧了他們的幫助。這里要感謝周慶同學(xué)，胡惠芝同學(xué)和崔彥同學(xué)，是他們給了我極大鼓勵(lì)，使得我可以更快、更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。特別還要感謝的是沈白浪老師，是他的悉心指導(dǎo)，讓我理想的完成了設(shè)計(jì)前預(yù)期的目標(biāo)。在這段時(shí)間里我深刻感受到，沈老師作為一個(gè)學(xué)者的嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)，淵博的知識，親和的態(tài)度讓我從中學(xué)到了做人的道理。 在這里我再次對我的指導(dǎo)老師沈白浪表示由衷的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 史國生主編.電氣控制與可編程控制器技術(shù).北京：化工出版社，2005. 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