基于PLC的三种故障报警电路设计.docx
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基于PLC的三种故障报警电路设计
电气控制与 PLC 课程设计
课题：
系别：
专业：
姓名：
学号：
指导教师：
2013 年 6 月日
成绩评定·
一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。
二、评分
课程设计成绩评定
成绩：
（五级制）
指导教师签字年月日
1.引言 ..............................................................................................................................................1
1.1 设计目的 ............................................................................................................................1
1.2 设计内容 ............................................................................................................................1
1.2.1 系统功能概述 ..........................................................................................................1
1.2.2 设计实现目标 ..........................................................................................................1
2.系统总体方案设计 ......................................................................................................................2
2.1 硬件配置及组成原理 ........................................................................................................2
2.1.1 所用硬件 .................................................................................................................2
2.1.2 系统组成原理图 ......................................................................................................2
2.2 系统变量定义及分配表 ....................................................................................................2
2.3 系统接线图设计 ................................................................................................................3
2.4 系统可靠性设计 ................................................................................................................3
3. 控制系统设计 ............................................................................................................................4
3.1 控制程序流程图设计 .......................................................................................................4
3.2 控制程序时序图设计 ........................................................................................................4
3.3 控制程序设计思路 ............................................................................................................5
3.4 创新设计内容 ....................................................................................................................5
4. 系统调试及结果分析 ................................................................................................................5
4.1 系统调试及解决的问题 ....................................................................................................5
4.1.1 程序梯形图 ..............................................................................................................5
4.2 结果分析 ............................................................................................................................7
结束语 .............................................................................................................................................8
参考文献 .........................................................................................................................................8
1.引言
1.1 设计目的
综合运用本课程及前期课程的相关知识和技能，相对独立地设计和调试一
个小型 PLC 应用系统，使学生获得控制技术工程的基本训练，提高工程意识和
实践技能。
同时提高学生对文献资料的检索和信息处理的能力，以及编写和整
理设计文档的能力。
1.2 设计内容
1.2.1 系统功能概述
工业控制的发展一直都是向着自动化，智能化，无人值守，自动监测的方
向发展，其中对于系统故障的监测便是系统自动化设计当中的一个重要环节。
对于快速检测、判断、分析，故障类型及位置和排除故障具有重要作用。
自动
故障报警电路就是这样一个模块，这里我们设计的是三种故障报警电路。
1.2.2 设计实现目标
三种故障标准报警电路控制：
标准的报警功能应该是声光报警。
当故障发生时，报警指示灯闪烁，报警
电铃或蜂鸣器响。
操作人员知道故障发生后，按消铃按钮，把电铃关掉，报警
指示灯从闪烁变为常亮。
故障消失后，报警灯熄灭。
另外还应设置试灯、试铃
按钮，用于平时检测报警指示灯和电铃的好坏。
在实际的应用系统中可能出现的故障一般有多种。
对报警指示灯来说，一
种故障对应于一个指示灯，但一个系统只能有一个电铃。
设计一个三种故障标
准报警电路，报警具有优先级。
2.系统总体方案设计
2.1 硬件配置及组成原理
2.1.1 所用硬件
1、PLC,选择 FX 2N -32MT 型 PLC（如图 2.1.1 所示）
选择该型号 PLC ,主要考虑 I/O 点数满足要求，PLC 价格便宜。
控制规模：
32 点 MR/MT
内置 8K 容量的 RAM 存储器，最大可以扩展到 16K
CPU 运算处理速度 0.08μS/基本指令
在 FX2N 系列右侧可连接输入输出扩展模块和特殊功能模块
基本单元内置 2 轴独立最高 20kHz 定位功能（晶体管输出型）
0
类别
电器元件
PLC 软元件
功能
输入（I）
按钮 SBO
X0
启动、工作
按钮 SB1
X1
停止、复位
故障信号 1
X2
故障 1 发生
故障信号 2
X3
故障 2 发生
故障信号三
X4
故障 3 发生
按钮 SB2
X5
停止响玲
输出（O）
灯 HL0
Y0
启动状态指示灯
灯 HL1
Y1
故障 1 发生灯
灯 HL2
Y2
故障 2 发生灯
灯 HL3
Y3
故障 3 发生灯
电铃 HA
Y4
出现故障响铃
测试按钮
SB4
测试 HL1
SB6
测试 HL2
图 2..1.1 FX 2N -32MT 型 PLC
2、非自锁按钮开关、电铃、LED 发光二极管。
故障信号监测
系统
2.1.2 系统组成原理图
PLC 控制处
理机构
外部硬件灯
和电铃
图 2.1.2 系统组成原理图
由上图可知该检测系统为开环系统。
2.2 系统变量定义及分配表
1
X0 Y0
X1 Y1
X2 Y2
X3 Y3
X4 Y4
X5
COM COM
SB6
测试 HL3
SB7
测试电铃
2.3 系统接线图设计
SB0
SB1
SB3
HL0
HL1
HL2
HL3
HA SB4
SB5
SB6
SB7
图 2.3.1 系统接线图
2.4 系统可靠性设计
PLC 的可靠性高，抗干扰力强，一般不会有误，竟 LED 和蜂鸣器可能会有
故障，这在有些系统中是不允许的，可以用相同的 LED 或蜂鸣器并联，系统的
可靠性就大大提高了，并且系统故障报警级别高，经济允许的情况下，可以再
增添一套系统。
3. 控制系统设计
3.1 控制程序流程图设计
2
启动监测电路
监测判断
故障有/无
灯闪烁、玲响
消玲、灯常亮
故障排除、恢复
灯灭
图 3.1.1 控制程序流程图
3.3 控制程序时序图设计
3
X0
Y0
X2
Y1
X4
X5
X1
图 3.3.1 控制时序图
3.4 控制程序设计思路
1、有故障产生，则有故障信号进入 PLC 输入口，当故障信号一直存在时，
相应的故障灯一直亮着，故障消失则灯灭。
2、响铃只需要一个脉冲信号便可以持续，所以响铃的电路必然带有自锁。
故障出现时灯闪烁，则必然使用震荡电路，当肖玲后灯变为常量，所以肖
玲的同时震荡电路被断路，所以肖玲与断开震荡电路时连锁的。
3、故障电路具有优先级，所以当一个故障出现后，其他故障再出现，系统
不在反应，要实现这一功能，须使用电路互锁机制。
3.5 创新设计内容
在设计测试灯和电铃正常的的设计上，没有使用故常信号输入口，也没有
使用其他的 PLC 输入口，而是直接将其与通过非自锁按键与电源连接，进行测
试。
这样做，有两重有点 1、节省了 PLC 的输入口的使用，将宝贵的接口留给
其他模块的重要功能，同时也使得工程中使用的 PLC 的 I/O 点数下降，节省投
资成本。
2、直接接电源，不接控制器，不会干扰其他控制信号，测试时的信号
也不会使 PLC 做出发生故障的误判。
4. 系统调试及结果分析
4.1 系统调试及解决的问题
4.1.1 程序梯形图
4
5
图 4.1.1 梯形图程序
程序调试过程中发现，程序的一些设计问题，以及理论推想，与实践的差
距。
对程序的一些错误地方进行了修改。
4.2 结果分析
从仿真结果来看，控制方案达到了设计要求。
满足三种故障报警的功能，
6
以下是仿真截图。
4.2.1 仿真时序图
图 4.2.2 仿真内存监测图
结束语
整个设计过程就是一个对专业的熟悉过程，学习的理论知识当真正运用到
工业实践中时，需要的不止是理论分析，与专业知识应用，更重要的事，对于
实践现场的环境的了解，对于。
但遇到问题时首先从理论分析着眼，然后逐一
排查，解决问题，通过设计增强我对本课程的兴趣，产生了一种主动学习和了
解的自学愿望，另外设计方案与其他设备之间的结合也是必须注意的。
觉得自
7
己从最初设想，到方案确定，程序的编写，仿真运行，实验调试。
这其实就是
一个想法的实现过程，所以大胆的想象，扎实的工作是实现梦想的通途。
参考文献
［1］ 秦春斌、张继伟．PLC 基础及应用教程［Ｍ］．北京：
机械工业出版社，
2010：
33-56 页．
8
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