湖南工程学院课程设计课程名称电气控制与PLC 课题名称烘干机电气控制系统设计专业班级测控技术与仪器0901班姓名吴志勇学号************指导教师赖指南、刘星平、周向红2012年12月28日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气控制与PLC 课题名称烘干机电气控制系统设计专业班级测控技术与仪器0901班姓名吴志勇学号200901200111指导教师赖指南、刘星平、周向红审批黄峰、汪超、刘星平任务书下达日期2012年12月15日课程设计完成日期2012年12月28日课题: 烘干机电气控制系统设计一. 烘干机概况及控制要求某一烘房，在干燥物品时，除要求温度能自动控制外，还需要间断通风，其主电路如图1所示。
ML1L2L3N K M1K M2F R电源开关通风电动机电热器3～R图1 烘干机主电路图−−−→−−−−→−−−−→−→5min 1min 通风延迟至需要温度通风机启动停止加热升温通风机停止通风机启动通风机停止通风通风停止−−−→−−−−−→−→5min 2min→−−−−→−升温低于需要温度图2 烘干机工作过程示意图烘房内装有电接点温度计TJ ，用来检测烘房温度。
当加热器通电时，烘房加热升温；通风机通电时，烘房通风。
当烘房的温度升至需要温度时，电接点温度计的接点闭合；当烘房的温度低于需要温度时，电接点温度计的接点断开。
当按下启动按钮后，要求烘干机按图2所示的过程循环往复地工作，直至按下停止按钮时为止。
二.设计任务1.设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。
2.选择电气元件，编制电气元件明细表。
3.设计操作面板电器元件布置图。
4.上机调试程序。
5.编写设计说明书。
20世纪70年代，诞生了两种改变整个世界及商业管理模式的计算机。
一类计算机，是由Richard Morley在1972年发明的，如今称之为可编程逻辑控制器（PLC）。
它最初并没有像个人计算机那样得到名称上的广泛认同，但是却给制造业带来了同样意义重大的冲击。
PLC通常被称为工厂级别的个人计算机。
可编程逻辑控制器（PLC）具有以下鲜明的特点：一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。
二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。
另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。
本烘干机设计报告基于西门子STEP 7-MicroWIN V4.0的PLC开发平台，介绍了烘干机的基本原理与设计方法，并给出了程序实现的编程方法与梯形图程序及指令表程序，其目的是通过原理与设计实践结合的方式，深入浅出地介绍PLC的课题设计。
全书分为五章，第一章简要地介绍了烘干机的基本概念和组成。
第二章介绍了设计任务和设计要求。
第三章介绍了烘干机的设计顺序功能。
第四章介绍了控制系统的软件设计。
第五章介绍了控制系统的软件调试。
本报告在编写过程中，湖南工程学院的赖指南教授对书稿进行了详尽的审阅，提出了许多宝贵意见。
湖南工程学院电气信息系的老师们和测控0901班同学们对本设计给予了大力支持和帮助。
在此，谨向他们表示最诚挚的谢意。
由于技术发展迅速，应用广泛，限于编者水平，缺点错误在所难免，敬请读者批评指正。
作者2012年12月第1章烘干机概述 (1)1.1 控制对象的用途 (1)1.2基本结构 (1)1.3控制方法 (1)第2章设计任务和设计要求 (2)2.1 电气元件的选择 (2)2.1.1按钮 (2)2.1.2 旋转开关 (3)2.2 PLC之I/O接线 (3)2.4 烘干机工作的功能顺序 (4)第3章确定控制方案 (6)3.1 PLC控制与传统继电器控制方案 (6)3.2 PLC控制与单片机控制方案 (7)3.3 PLC控制方案 (7)3.4 方案确定 (8)第4章控制系统的软件设计 (10)4.1 主程序的设计 (10)4.2 公用子程序的设计 (10)4.3 手动子程序的设计 (11)4.4 自动子程序的设计 (11)第5章控制系统的软件调试 (14)结束语 (16)心得体会 (16)致谢 (16)参考文献 (17)附录(程序指令表) (18)第1章烘干机概述1.1 控制对象的用途先进的热风循环系统使工作室温度分布均匀。
低噪声风机系统创造了安静的工作环境。
密封电热管加热，性能稳定，寿命长。
底部装有轨道并配有供装载工件或试件的台车，工作效率高。
进、排气装置，可调节工作室的换气量。
独立控制台，即可就近控制，也可集中到控制室统一控制。
可选用进口高精度智能程序控温仪表控温，可预设多段程序控温曲线。
智能控温仪表控温，控制灵敏可靠。
超温保护装置能发出信号并切断加热电源，保护设备及工件的安全。
1.2基本结构电热器用于对烘房内提升温度。
通风电动机将烘房内对烘干物品所产生的蒸汽排出烘房达到烘干的目的。
1.3控制方法为满足检测所设计的程序以及对设备的检查和紧急控制等要求，本设计在设计过程中提供了三种工作模式，手动模式、单周运行模式以及连续运行模式。
手动模式用于检测程序是否能达到预期目的以及用于对设备一步步的操作的模式。
单周模式用于PLC对此设备谨作一次工作循环回路，更好的控制烘房内的情况。
连续模式用于对烘房内长时间的烘干工作，能多次循环烘干工作，而不用多次的繁杂的操作。
第2章 设计任务和设计要求2.1 电气元件的选择2.1.1按钮按钮是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开‘控制电路’（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。
按钮是一种人工控制的主令电器。
主要用来发布操作命令，接通或开断控制电路，控制机械与电气设备的运行。
按钮的工作原理很简单（见图1)对于常开触头（图a ）,在按钮未被按下前,电路是断开的,按下按钮后,常开触头被连通,电路也被接通；对于常闭触头（图b ），在按钮未被按下前，触头是闭合的，按下按钮后，触头被断开，电路也被分断。
由于控制电路工作的需要，一只按钮还可带有多对同时动作的触头(图c)。
按钮的用途很广，例如车床的起动与停机、正转与反转等；塔式吊车的起动，停止，上升，下降，前、后、左、右、慢速或快速运行等，都需要按钮控制。
按钮由按键、动作触头、复位弹簧、按钮盒组成。
是一种电气主控元件。
按钮（SB ）助记符。
有些功能的按钮有特定的助记符。
本设计中要求按钮有启动(SB1)、预停(SB2)、急停(SB3)三个。
这里选择中国浙江红波公司生产的Φ22 LAS1-A 系列按钮，图样参数如图2。
启动(SB1)选绿色按钮、图1 按钮工作原理示意图2 按钮预停(SB2)、急停(SB3)选红色按钮。
2.1.2 旋转开关旋转开关是以旋转手柄来控制主触点通断的一种开关。
旋转开关的结构形式也有两种，分别是单极单位结构和多极多位结构。
单极单位旋转开关在应用中常与转轴式电位器共同使用，而多极多位旋转开关多用于工作状态线路的切换。
设计中选择工作模式的开关(SA)即选择中国浙江红波公司生产的Φ22图3 旋转开关LAS1-A系列圆形旋转开关。
开关图样大小参数如图3。
2.2 PLC之I/O接线列出如下表各输入输出点：手动(SA) I0.0 启动(SB1) I0.3 升温(KM1) I0.6单周(SA) I0.1 预停(SB2) I0.4 通风(KM2) I0.7连续(SA) I0.2 急停(SB3) I0.5 温度检测器(SQ) 1.0电热器(YV1) Q0.0 通风电动机(YV2) Q0.1由上表各输入输出画出如图4 I/O接线图：通 信端口0通 信端口11M0.00.20.30.40.52M 1.00.60.71.31.41.53L 1.11.20.1ML+M I V M B+1L 0.00.20.30.12L 0.40.50.60.71.01.1N L1AC SA总线接口DC24VCPU 224XP CN /AC/DC/Relay 模 块A+YV1YV2··AC220V PE FU QS N L1SB1SB2SB3KM1KM2SQ2.4 烘干机工作的功能顺序由课题要求，再考虑单周、连续的情况，以及预停操作画出如下图5合适的顺序功能图。
图4 PLC 的I/O 接线图图5 烘干机自动程序顺序功能图第3章确定控制方案3.1 PLC控制与传统继电器控制方案PLC控制与继电器控制相比较(1)逻辑控制继电器控制是利用各电器件机械触点的串、并联组合成逻辑控制。
采用硬线连接, 连线多而复杂, 对今后的逻辑修改、增加功能很困难。
而PLC中逻辑控制是以程序的方式存储在内存当中, 改变程序, 便可改变逻辑。
连线少、体积小、方便可靠。
(2)控制速度依靠机械触点的吸合动作来完成控制的继电器控制系统, 工作频率低, 工作速度慢。
而PLC由于采用程序指令控制半导体电路来实现控制, 稳定、可靠, 运行速度大大提高了。
(3)顺序控制继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制。
时间继电器内部的机械结构易受环境温度和湿度变化的影响, 造成定时的精度不高。
在PLC内部是由半导体电路组成的定时器以及由晶体振荡器产生的时钟脉冲计时, 定时精度高。
使用者根据需要, 定时值在程序中便可设置, 灵活性大, 定时时间不受环境影响。
(4)灵活性可扩展性继电器系统安装后, 受电器设备触点数目的有限性和连线复杂等原因的影响, 系统在今后的灵活性、扩展性很差。
而 比具有专用的翰人和输出模块, 理论上连接可以无穷多。
连线少, 灵活性可扩展性好。
(5)计数功能继电器控制可实现逻辑功能, 但不具备计数的功能。
PLC内部有特定的计数器, 可实现对生产设备的步进控制。
(6)可靠性和可维护性继电器控制使用大量的机械触点, 触点在开闭时会产生电弧, 造成损伤并伴有机械磨损, 使用寿命短, 运行可靠性差, 不易维护。
而PLC采用微电子技术, 内部的开关动作均由无触点的半导体电路来完成。
体积小, 寿命长, 可靠性高, 并且能够随时显示给操作人员, 及时监视控制程序的执行状况, 为现场调试和维护提供便利。
3.2 PLC控制与单片机控制方案（1）PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。
（2）单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。
（3）不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。
这正是PLC获得广泛应用的基础。
