PLC中央空调控制系统设计

基于PLC的中央空调控制系统设计

摘要

中央空调现已广泛的应用在各大商场、办公大厦等场所中，传统控制系统中在控制较适宜的温度的同时，却消耗了大量的能量。如今，人们越来越重视中央空调的舒适性和节能性，本文重点研究了中央空调冷冻泵机组控制系统，为舒适的生活工作环境及有效节能提供了技术条件。

本文首先介绍了中央空调的结构和工作原理，总结了传统中央空调的缺点，即冷冻泵、冷却泵不能自我调节负载，长期处于满负荷运行，造成了极大的能源浪费，随着变频技术日趋成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量达到节能目的。该系统采用西门子的S7—200PLC作为主控制单元，利用传统PID 控制算法，通过西门子MM440 变频器控制水泵运转速度，保证系统根据实际负荷的情况调整流量，实现恒温控制，同时又可以节约大量能源。

通过对中央空调的理论分析，验证了以出回水温差为根据对其进行变流量控制的可靠性。对变频控制系统进行了设计，为实现温度信号远距离传送，设计了基于USS 协议的RS-485总线通讯的网络。通过西门子TD200 文本显示器实现人机界面的设计，最后使用MCGS 工控组态软件进行了系统的组态设计研究。

关键词中央空调；PLC；变频器；PID；RS-485

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基于PLC的中央空调控制系统设计目录

摘要................................................................................................................................. I 第1章绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 中央空调控制的研究现状及发展 (2)

1.2.1 中央空调控制系统的发展 (2)

1.2.2 中央空调变流量控制的发展 (3)

1.3 本研究课题的主要工作 (4)

第2章中央空调变流量控制的原理 (5)

2.1 中央空调系统的结构和原理 (5)

2.1.1 概述 (5)

2.1.2 制冷原理 (5)

2.1.3 中央空调系统的构成 (5)

2.2 中央空调变流量控制的原理及特点 (5)

2.2.1 变流量空调系统概述 (5)

2.2.2 中央空调变流量控制的实现方式 (7)

2.2.3 中央空调系统变流量系统的特点 (9)

2.3 电机的软启动原理及应用 (10)

2.3.1 软启动设备介绍 (10)

2.3.2 软启动器的应用场合 (10)

2.3.3 软启动器与变频器之间的区别对比 (10)

2.4 PID控制的设计 (11)

2.4.1 PID控制原理 (11)

2.4.2 PID控制器的参数整定 (12)

2.4.3 PID的反馈逻辑 (12)

2.4.4 P、I、D参数调整原则 (13)

2.4.5 对空调系统的PID变频控制 (13)

2.4.6实现设定值的自动调节 (13)

2.4.7 PID控制器设计及实现 (13)

2.5 本章小结 (14)

第3章中央空调控制系统的硬件设计 (15)

3.1 变频器的原理 (15)

3.2 西门子MM440变频器性能介绍 (15)

3.2.1 主要特征 (16)

3.2.2 控制性能的特点 (16)

3.2.3 保护功能 (16)

3.2.4 变频器运行的环境条件 (16)

3.2.5 使用变频器设计系统时需注意的问题 (17)

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3.3 PLC选型 (17)

3.3.1 PLC简介 (17)

3.3.2 PLC控制功能的选择 (17)

3.3.3 西门子S7-200PLC介绍 (19)

3.3.4 模拟量I/O模块的种类 (19)

3.3.5 EM231技术指标 (20)

3.3.6 EM232技术指标 (20)

3.3.7 EM231 RTD接线及注意事项 (20)

3.4 PT100温度传感器 (20)

3.5 PT100温度变送器 (21)

3.6 人机界面设计 (21)

3.7 系统硬件设计 (22)

3.8 本章小结 (24)

第4章控制系统软件设计 (25)

4.1 设备间通讯 (25)

4.1.1 RS-485介绍 (25)

4.1.2 USS协议 (25)

4.2 PLC的初始设定 (26)

4.3 PLC主程序流程图 (28)

4.4 PLC编程软件 (29)

4.5 程序设计 (29)

4.5.1 中央空调控制系统的I/O分配表 (29)

4.5.2 程序中使用的存储器及功能 (30)

4.6 中央空调控制系统的MCGS组态 (31)

4.6.1 MCGS组态软件简介 (31)

4.6.2 MCGS 6.2通用版介绍 (31)

4.6.4 系统脚本程序编写 (33)

4.6.5 组态运行界面 (34)

4.7 本章小结 (35)

结论 (36)

致谢.............................................................................................. 错误！未定义书签。参考文献. (37)

附录C (37)

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第1章绪论

1.1 课题背景

随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，为了保证温度恒定，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，例如酒店、宾馆、办公大厦、商场、工厂厂房等场所。随着时间的推移，人们对中央空调控制系统运行效果的评价也改变了。舒适节能才是最符合人们对中央空调系统提出新的要求，希望在能耗更低的情况下保持室内合适的温度、湿度。

统计数字显示，传统的中央空调控制系统耗电量极大，且存在巨大的能源浪费。中央空调系统普遍存在着30％以上的无效能耗，有些中央空调系统的无效能耗甚至可以高达50％以上。采用新技术降低系统能耗成为当务之急。因为能源是发展国民经济的重要因素，我国近年来能源短缺的现实，节能减排才是重中之重。建设节能型社会，促进经济可持续发展，是实现全面建设小康社会宏伟目标，构建和谐社会的重要基础保障[1]。

在传统的设计中，中央空调的制冷机组、冷冻水循环系统、冷却水循环系统、冷却塔风机系统、风机盘管系统等都是按照建筑物最大负荷制定的，且留有充足余量。不管在什么时间，负荷的多少，各电机都长期处在工频状态下全速运行，虽然可满足最大的用户负荷，但不具备随用户负荷动态调节的功能，而在大多数时间里，用户负荷是较低的，这样就造成很大的能源浪费。有个例子可以很好的说明这些，中央空调系统中的冷冻水泵和冷却水泵，一年四季长期在固定的最大流量下工作，但由于季节、昼夜和用户负荷的变化，在绝大部分时间内，空调的实际热负载与决定水泵流量和压力的最大设计负载相比，一年中负载率在50％以下的小时数约占全部运行时间的60%以上。一般冷冻水设计温差为5～7℃，冷却水的设计温差为4～5℃，在系统流量固定的情况下，全年绝大部分运行时间温差仅为1～3℃，即在低温差、大流量情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失，严重浪费了水泵运行的输送能量。也就是说，中央空调系统存在着至少30％以上的节能空间。这至少30%的节能空间来源于很多方面：第一，负荷估算值偏大，系统消耗能量大大增加，现在的新型制冷主机可以根据负载的变化自动加载、卸载，而水泵的流量却不能随制冷主机而调节，必然存在很大的能量浪费；除此之外，每年的气象条件是随季节呈周期性的变化的，系统并不能做出相应的调节，许多环节上都留有节能空间。

第二，空调主机选型容量加大，在冷负荷估算值加大后，空调主机制冷量也相应的加大。

第三，水系统中通过节流阀或调节阀来调节流量、压力，冷冻水系统和冷却水系统中消耗了水泵较大的输送能量。在传统的运行方式下，只要启动水泵，就会在工频满负荷状态下运行。

第四，起停频繁对设备长期安全运行带来不利影响。起动电流通常为额定值的5倍左右，电机在如此大的电流冲击下，进行频繁的起停，对电机、接触器触

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点产生电弧冲击，也会给电网带来一定冲击，起动时带来的机械冲击和停止时的承重现象也会对机械传动、轴承、阀门等造成疲劳损伤。

为此，如果能通过冷冻水供回水温度、压差，冷却水泵的流量等工艺参数进行调整并对空调设备进行优化起停，使空调系统高效、节能运行，将产生非常明显的经济效果。另外，根据交流电机的特性，要实现连续平滑的速度调节，最佳的方法就是采用变频器调速，采用变频器进行风机、水泵的节能改造，不仅避免了由于采用挡板或阀门造成的电能浪费，而且还会极大提高调节和控制的精度，从而方便地实现恒温空调系统[2]。空调节能的目的是有效利用能源，以最小的能耗创造出一个适合人居住、工作的室内环境。空调水系统实现节能运行可以有效地减少空调系统能耗和建筑总能耗，提高能源利用率，对减少温室气体排放，减轻环境污染，实现人类社会的可持续发展。

1.2 中央空调控制的研究现状及发展

1.2.1 中央空调控制系统的发展

1、在单室内机的房间空调器方面

变频技术、微电脑和电子膨胀阀在空调器上的应用为空调器的智能控制创造了最基本的条件。我国自90年代初开始研究空调器的智能控制，现已研制出多种形式的变频空调器或智能空调器，对推进我国空调业的进步作出了贡献。西安交大朱瑞琪于1991年开始研究制冷空调设备的变频能量调节技术。李家朋针对我国房间空调器普遍采用单相压缩机的现状，探索开发出两相变频器，并应用电子膨胀阀进行变流量控制，利用16位微机并引进模糊概念提高空调器的控制功能，为变频空调器国产化作出了大胆的探索。李家朋在空调器舒适性和节能运行的控制中，提出了用表征房间热负荷大小的“热容C”和表征房间漏热程度的“热阻R”进行模糊辩识的方法。研究表明，用此方法研制的模糊控制空调器会按季节、气温、漏热情况等条件，自动地选择合适的工作模式，保证了空调环境的舒适度和制冷系统的节能要求。

2、在多室内机的房间空调器(一机多挂系统)方面

由于多室内机空调器的节能和舒适性控制，涉及到必须对系统中的工质循环量和进入各室内机的工质流量加以严格精确地控制问题，它不仅与系统的控制有关，同时也与系统的设计有着密切的关系。在这方面，目前国内主要是在研制一拖二和一拖三空调器，根据其结构形式和运转特点可分为如下四种方式。

(1)一台定速压缩机对应一台室内机的多制冷系统。这种机型在控制上难度最小，但结构复杂、体积大、成本高，不能体现一机多挂系统的价格优势和节能优势。

(2)单台定速压缩机多台室内机间歇供冷(热)系统。由于制冷工质按时间交替分配给各室内机，所以根本不能满足室内环境的舒适性要求。

(3)单台定速压缩机多台室内机同时供冷(热)系统。这种系统采用定速压缩机，降低了空调器成本，并能减少压缩机的启停次数，较好地实现房间的舒适性控制。但并不能从本质上解决压缩机的起停损失和对电网的冲击，不能提高空调

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器的能效比和季节性能比。

(4)单台变频压缩机多台室内机同时供冷(热)系统。通过采用电子膨胀阀调节进入各室内机的工质流量，使之满足各室内的冷(热)负荷要求，改变压缩机的运转频率调节制冷系统所需要的工质循环量，并采用软硬件相结合的方式调节室内外风扇转速、四通阀、室内机的风向调节板等可控部件，实现室内环境的高舒适性和系统的节能控制。

随着智能建筑在中国的飞速发展，楼宇自动控制技术和装置也得到快速的发展。对于楼宇自动控制而言，在确保建筑内舒适和安全的办公环境的同时，还要实现高效节能目的。因此诞生了综合现代计算机技术、现代控制技术、现代通信技术和现代图形显示技术的集散型控制系统。集散型中央空调监控系统在我国的智能建筑中得到广泛应用，其自动监视、测量、控制和管理功能是相当优越的，自动化程度高，节约了大量的劳动力和运行费用[3]。20世纪90年代未至21世纪初，我国在中央空调系统的控制领域，同时推出两项节能技术和产品：中央空调变频调速控制节能系统和中央空调变流量控制节能系统。将这两项技术相结合，在集散型中央空调监控系统的基础上，增加PLC和变频技术，并且与智能控制方法相结合，将原有的定流量系统改为变流量控制系统，从而使中央空调的各泵组和冷却塔风机的运行跟随负荷的变化而同步变化，就能够在保证负荷需求的前提下，实现中央空调系统的最大节能。

国内还有一些科研机构和企业的科研团体，也都开展了智能空调器的研制工作，其核心内容都集中在对单相压缩机变屏调速控制器和智能型室温控制器的研究，其研究成果还未见公开发表。智能型空调器是一个综合技术的聚合体，开发难度较大，现在的样机或产品在控制模式上、控制系统的稳定性和鲁棒性方面相比国际先进技术还存在很大的差距，有待于进一步的研究和提高。

1.2.2 中央空调变流量控制的发展

空调水系统最重要的目的是为空调系统的各末端装置提供能量的交换，如何在满足这个要求的前提下尽可能的节能，是首先需要解决的问题。冷水系统的设计已经历了大约六、七十年的发展，并仍在不断地完善。在这个发展和完善的过程中总是不断的遇到新问题，如：冷水温差过小、水系统阻力损失过大、管网水力不平衡等问题，这些问题的不断解决最终推动了变流量技术的发展。

变流量空调技术的发展，与控制技术和水泵变频技术的发展是紧密相联的，可以说变流量技术是随着变频技术的出现才逐渐发展起来的[4]。这种技术在美国得到了广泛的研究和应用。在变频技术和数字控制技术出现之前，通常不考虑负荷的变化，冷冻水泵以固定的流量输运冷冻水到环路中。这种做法的后果不仅造成了能耗的浪费，还导致冷冻水系统的供、回水低温差运行。

从九十年代术期开始，随着计算机及电子技术的高速发展，变流量技术也得到深入的发展。水泵、变频驱动器、控制器等设备性能的提高大大满足了水系统控制的要求。随着变流量技术的成熟，在国外应用变流量技术开始成为暖通行业的标准。在目前应用的系统中往往偏重于设备的运行管理控制方法，具体控制方法上，基本上采用多个回路的PID控制[5]。各种类型的PID控制器因其参数物理

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意义明确、易于调整，并且具有一定的鲁棒性，因而得到了广泛的应用。PID控制器之所以能够在过程控制领域获得广泛地应用，是因为在实际的应用中PID控制器的设计可只借助于系统输出等反馈信息进行控制，从而减少了控制系统对对象模型的依赖性。

目前，中央空调控制方法有双位ON／OFF控制、PID控制、最优控制、模糊控制等方法。以PID算法为核心的各种DDC控制系统是目前中央空调工程和设备较普遍的使用方法，这种控制方法在工况较稳定的情况下，可以得到较好的控制效果。

1.3 本研究课题的主要工作

本文在分析和综合了PID控制的特点、发展趋势以及中央空调控制任务的基础上，对中央空调冷冻水机组采用传统PID控制，对基于USS通信协议的RS-485总线设计的控制系统进行了研究，并进行了组态设计，最终设计了中央空调变频节能控制系统。

研究工作的具体内容如下：

1、对空调系统变频控制进行了理论分析。

2、对变频控制系统进行设计，以实现工频/变频切换功能。

3、设计了基于RS-485网络的控制系统。可将采集的出回水温度等数据信号通过网络送到主控系统，实现远距离传送。

4、文中对冷冻水机组的控制系统进行了硬件和软件的设计，采用西门子TD200文本显示屏作为人机界面，西门子S7-200 PLC作为主控制器，用一台变频器结合工频供电的方式，灵活的驱动冷冻水机组的三台水泵。

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第2章中央空调变流量控制的原理

2.1 中央空调系统的结构和原理

2.1.1 概述

空调即空气调节器，挂式空调是一种用于给空间区域提供处理空气温度变化的机组。它的功能是对该房间或区域内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。

中央空调系统是一种大型的对建筑物进行集中空气调节并进行管理的设备，一般由空气处理设备、送(回)风机、送(回)风通道、空气分配装置及冷、热源等组成。根据需要，它们能组成不同形式的系统。在工程实际中，应从建筑物的用途和性质，热湿负荷特点、空调机房面积和位置、初投资和运行维修费用等许多方面去考虑，选择合理的空调系统。

2.1.2 制冷原理

气态制冷工质(如氟利昂)经压缩机压缩成高温高压气体后进入冷凝器，与水(空气)进行等压热交换，变成低温高压液态。液态工质经干燥过滤器去除水份、杂质，进入膨胀阀节流减压，成为低温低压液态工质，在蒸发器内气化。液体气化过程要吸收气化潜热，而且液体压力不同，其饱和温度(沸点)也不同，压力越低，饱和温度越低。例如，1kg的水，在绝对压力为0.00087MPa，饱和温度为5℃，气化时需要吸收2488.7KJ热量；1kg的氨，在1个标准大气压力(0.10133MPa)下，气化时需要吸收1369.59KJ热量，温度可抵达-33.33℃。因此，只要创造一定的低压条件，就可以利用液体的气化获取所要求的低温。依此原理，气化过程吸取冷冻水的热量，使冷冻水温度降低(一般降为7℃)。制冷工质在蒸发器内吸取热量，温度升高变成过热蒸气，进入压缩机重复循环过程。

2.1.3 中央空调系统的构成

中央空调系统包括空调主机，风机盘管系统、水系统及相应的控制系统。空调主机由压缩机、蒸发器和冷凝器组成，风机盘管系统为房间内的末端，水系统出冷冻水循环系统、冷却水循环系统组成[7]。典型的中央空调系统的结构如图2-1所示,冷冻水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水和冷却水循环系统的控制是中央空调控制系统的重要组成部分。

2.2 中央空调变流量控制的原理及特点

2.2.1 变流量空调系统概述

早前，国内的中央空调系统，基本上都采用传统的定流量控制方式。也就是说，只要启动空调主机，冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机都在50Hz工频状态下运行。定流量控制方式的特征是系统的循环水量保持恒定，当负荷发生变化时，通过改变供水或回水温度来满足要求。定流量供水方式最主要的优点是系统简

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单，不需要复杂的自控设备。但这种控制方式存在以下问题：

(1)中央空调系统是一个多参量、非线性、时变性的复杂系统，由于末端负荷的频繁波动，必然造成系统的运行参量偏离空调主机的最佳工作状态，导致主机热转换效率大大降低，系统长期在低效率状态下运行，也会增加系统的能源消耗。

(2)无论末端负荷大小如何变化，空调系统均在设计的额定状态下运行，系统能耗始终处于设计的最大值。而由于受多种因素不断变化的影响，如：季节交替、气候昼夜变化、使用频率、人流量增减等。空调负荷的这种不恒定性，决定了系统对空调冷量的需求也是一个随机变化的量。若不进行系统优化，定会造成能源浪费。

(3)在工频状态下启停大功率水泵和风机，冲击电流大，不利于电网的安全运行，且水泵、风机等机电设备长期在工额额定状念下高速运行，机械磨损严重，导致使用寿命缩短和设备故障大幅度增加。

综上来看，定流量控制凸显出来的问题很多。变流量系统则是根据实际负荷的大小改变冷冻水流量，水泵也可以根据系统实际所需流量自动调节其转速或运行台数，从而达到节约水泵能耗的目的[7]。如图2-2所示： 空调主机

用户风机

盘管冷却塔

冷冻泵冷却泵

风机

图2-1 中央空调系统结构 温度调节变频器温度

设定电

机冷冻泵

用户

温度反馈

盘管

图2-2 冷冻水变流量控制系统

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2.2.2 中央空调变流量控制的实现方式

中央空调循环水变流量控制系统，是将整个中央空调系统从节能、高效、环保、健康、安全、管理等方面进行全面综合考虑，把科学的节能理念和方法与成熟的控制理论技术、网络通讯技术、检测技术、变频技术及其产品进行融合，形成了一个完整的节能与管理体系。

1、变频调速的原理

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：

p f n /600= (2-1)

式中：

0n ——为同步转速，单位为r/min ；

f ——为电源频率，单位为Hz ；

p ——为磁极对数。

异步电动机的转速总是小于其同步转速，异步电机的实际转速可由下式给出：

)1(/60)1(0s p f s n n -=-= (2-2)

式中：

n ——电动机实际转速；

s ——异步电动机的转差率。

由式(2.2)可知，改变参数f ，s 中的任意一个就可以改变电动机的转速，即对异步电动机进行调速控制。因此，可以通过改变该电源的频率来实现对异步电动机的调速控制。从某种意义上说，变频器就是一个可以任意改变频率的交流电源。

在电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每极磁通量为额定值不变。磁通太弱，没有充分利用电机的磁心，是一种浪费；若要增大磁通，又会使磁通饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因为绕组过热而损坏电机。对于直流电机来说，励磁系统是独立的，所以只要对电枢反应的补偿合适，保持磁通量不变是很容易做到的。在交流异步电机中，磁通是定子和转子合成产生的[8]。

三相异步电机定子每相电动势的有效值是：

m n g K N f E φ11144.4= (2-3)

式中：

g E ——气隙磁通在定子每相中感应电动势有效值，单位为V;

1f ——定子频率，单位为Hz;

1N ——定子每相绕组串联匝数；

1n K ——基波绕组系数；

m φ——每极气隙磁通量。

由式(2.3)知只要控制好g E 和1f ，便可以控制磁通不变。

需要考虑基频以下和基频以上两种情况：

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1)基频下调速

即采用恒定的电动势。由上式可知，要保持磁通量不变，但频率1f 从额定值m f 向下调节，必须同时降低g E ，然而绕组中的感应电动势是很难控制的，但电动势较高，可以忽略电子绕组的漏磁阻抗压降，而认定定子相电压1U =E ，则得 f /1常数。

低频时，1U 和g E 都较小，定子阻抗压降所占的份量都比较显着，不能在忽略。这时，可以人为的把电压1U 抬高一些，以便近似的补偿定子压降。带定子压降补偿的恒压频比控制特性为b 线，无补偿的为a 线。如图2-3所示。

U1/V

f/Hz fm 0a

b

图2-3 恒压频比控制特性

2)基频以上调速

在基频以上调速时，频率可以从m f 往上增高，但电压1U 磁通与频率成反比的降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。

把基频以下和基频以上两种情况合起来，可得到异步电动机的变频调速控制特性，如图2-4所示。如果电动机在不同的转速下都具有额定电流，则电动机都能长期运行，这时转矩基本上随磁通变化。在基频以下，属于“恒转矩调速”的调速，而在基频以上，基本上属于“恒功率调速”。 U1/V

Um 恒转矩调速

恒功率调速

fm f/Hz 0

图2-4 异步电动机变频调速控制特性

在中央空调水系统中，最主要的运行设备是水泵。水泵调速运行节电的理论之一是水泵学比例律。幽水泵学比例律可知，对于同一台水泵，当以不同转速运行时，水泵的流量Q ，扬程H ，轴功率P 与转速n 有如下关系[9][12][13]：

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2

121n n Q Q = 22

121)(n n H H = (2-4) 32121??

? ??=n n P P

由公式(2-4)知，流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。由此可见，当降低转速时，功率的减少量远比流量的减少量大得多。因此，控制水泵的转速可以有效地控制水泵的消耗功率，这就是中央空调系统高效节能的基础。

通过频率变化来改变电机转速与传统变速方法相比有以下优点：

1.启动为软启动，减小了启动电流对电网的冲击；

2.调速范围广可实现；

3.无级平滑调速；

4.能做到与直流调速不相上下的程度。

2、变频技术的应用

交流变频调速技术是将电力电子、自动控制、微电子、电机学等技术集成的一项高新科技。它以其优异的调速性能、显著的节能效果以及在国民经济各领域广泛的适用性，被国内外公认为是世界上应用最广、效率最高、最理想的电气传动方案，是电气传动的发展方向。它为提高产品质量和产量、节约能源、降低消耗，提高企业经济效益提供了重要的新手段。 2.2.3 中央空调系统变流量系统的特点

变流量节能控制系统是目前最先进的节能控制技术，它与普遍使用的定流量中央空调控制模式相比，具有以下技术特点：

(1)实现中央空调综合性能最优，必须针对空调系统的各个环节(包括主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等)统一考虑，全面控制，使全系统协调运行，才能实现最佳综合节能。变流量控制系统对中央空调的运行进行优化控制，实现最佳节能效果。

(2)实现空调系统负荷的跟随性变流量控制系统突破了传统中央空调冷媒系统的运行方式，通过对中央空调运行系统的动态监测和闭环控制，将空调主机的定流量运行改为变流量运行，实现空调主机冷媒流量跟随末端负荷需求而同步变化，在空调系统的任何负荷条件下，既能确保中央空调系统的舒适性，又实现最大的节能。

(3)空调主机始终保持高的热转换效率众所周知，随着中央空调系统负荷的变化，必将导致整个空调系统运行参数偏离空调主机的最佳设计参数，导致主机热转换效率降低，这一直是传统中央空调运行方式无法解决的一大难题。变流量控制系统的一个基本思想就是按照中央空调主机所要求的最佳运行参数去控制中央空调系统的运行，根据系统的运行工况及制冷剂工质参数的变化，通过PID 控制调节，确保空调主机始终处于优化的最佳工作点上，使主机始终保持较高的热

转换效率，有效地解决了传统中央空调系统在低负荷状态下热转换效率下降的难题，提高了系统的能源利用率[10]。

随着变频器技术的成熟及其价格的大幅下降，越来越多的设计师开始认识到在空调水系统中应用变频器改变水泵转速所带来的巨大效益。

这里说到了软启动方式，下面来介绍下。

2.3 电机的软启动原理及应用

2.3.1 软启动设备介绍

电压由零慢慢提升到额定电压，使电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。这就是软启动。电机的软启动可以通过软启动器或者变频器来实现。

软起动器是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。

运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。

变频器(Variable-frequency Drive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

2.3.2 软启动器的应用场合

原则上，笼型异步电动机凡不需要调速的各种应用场合都可适用。目前的应用范围是交流380V(也可660V)，电机功率从几千瓦到800kW。软起动器特别适用于各种泵类负载或风机类负载，需要软起动与软停车的场合。

同样对于变负载工况、电动机长期处于轻载运行，只有短时或瞬间处于重载场合，应用软起动器(不带旁路接触器)则具有轻载节能的效果。

2.3.3 软启动器与变频器之间的区别对比

软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。软启动器是通过星三角转换来降低启动电流；而变频器是通过改变频率来调节电机的转速的，能降低能耗。变频器也有软启动功能，是通过改变电源频率实现。软启动器只能通过晶闸管调压实现电机软启动、软停车，但不具备调速功能。

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变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电机控制调速装置。通过变频控制电机运行，是真正的高效调速方式，效率很高。变频器能够实现真正的软启动、软停止和高效调速。两者可以配合使用，大中型供水设备中，常由变频器带动一台泵变速运行，由一台软启动器完成其余各泵开、停操作，变频泵可定时轮换使各泵运行时间均衡，运行中变频与工频可实现平稳切换。

2.4 PID控制的设计

在生产过程自动控制的发展历程中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。在本世纪40年代以前，除在最简单的情况下可采用开关控制外，它是唯一的控制方式。PID控制具有很多优点[11]。1.适应性强，可以广泛的应用于各种行业；2.算法简单，使用方便，容易通过简单的硬件和软件方式实现。由于其有这些优点，PID控制直到现在仍然是应用最广泛的基本控制方式之一。

温度是一个普通而又重要的物理量，在许多领域里，人们需对温度进行测量和控制，长期以来，国内外科技工作者对温度控制器进行了广泛深入的研究，产生了大批温度控制器，如：性能成熟、应用广泛的PID调节器、智能控制PID 调节器、自适应控制等。

2.4.1 PID控制原理

PID在温度控制中已使用数十年，是一种成熟的技术，它具有结构简单，易于理解和实现，且一些高级控制都是以PID为基础改进的。在工业过程控制中，40%以上的控制系统回路具有PID结构。在目前的温度控制领域，应用十分广泛。

PID调节器又称为比例积分微分调节器，它具有比例、积分、微分三种调节，可见，温度PID调节器有三个可设定参数，即比例放大系数、积分时间常数、微分时间常数。对一个控制系统而言，合理地设置这三个参数，可取得较好的控制效果。

比例

积分微分过程对象

r(t)

e(t)

-

U(t)c(t)

图2-5 PID控制系统原理图

PID控制器各个部分的作用及其在控制中的调节规律如下：

1、比例增益P

比例增益P就是用来设置差值信号的放大系数的。任何一种变频器的参数P 都给出一个可设置的数值范围，一般在初次调试时，P可按中间偏大值预置．或者暂时默认出厂值，待设备运转时再按实际情况细调。比例增益部分用于保证控制量的输出含有与系统偏差成线性关系的分量，能够快速反应系统输出偏差的变化情况。由经典控制理论可知，比例环节不能彻底消除系统偏差，系统偏差随比例系数的增大而减少，但比例系数过大将导致系统不稳定。

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2、积分时间I

如上所述．比例增益P越大，调节灵敏度越高，但由于传动系统和控制电路都有惯性，调节结果达到最佳值时不能立即停止，导致超调，然后反过来调整，再次超调，形成振荡。为此引入积分环节I，其效果是，使经过比例增益P放大后的差值信号在积分时间内逐渐增大(或减小) ，从而减缓其变化速度，防止振荡。但积分时间I太长，又会当反馈信号急剧变化时，被控物理量难以迅速恢复。因此，I的取值与拖动系统的时间常数有关：拖动系统的时间常数较小时，积分时间应短些；拖动系统的时间常数较大时，积分时间应长些。

3、微分时间D

微分时间D是根据差值信号变化的速率，提前给出一个相应的调节动作，从而缩短了调节时间，克服因积分时间过长而使恢复滞后的缺陷。D的取值也与拖动系统的时间常数有关：拖动系统的时间常数较小时，微分时间应短些；反之，拖动系统的时间常数较大时，微分时间应长些。由于微分环节在系统传递函数中引入了一个零点，如果使用不当会使系统不稳定。

2.4.2 PID控制器的参数整定

PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。两种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：

(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；

(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；

(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

2.4.3 PID的反馈逻辑

所谓反馈逻辑，是指被控物理量经传感器检测到的反馈信号对变频器输出频率的控制极性。例如中央空调系统中，用回水温度控制调节变频器的输出频率和水泵电机的转速。冬天制热时，如果回水温度偏低，反馈信号减小，说明房间温度低，要求提高变频器输出频率和电机转速，加大热水的流量；而夏天制冷时，如果回水温度偏低，反馈信号减小，说明房间温度过低，可以降低变频器的输出频率和电机转速，减少冷水的流量。由上可见，同样是温度偏低，反馈信号减小，但要求变频器的频率变化方向却是相反的。这就是引入反馈逻辑的原由。

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基于PLC的液位控制系统设计论文

题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名： 学号： 系别： 专业： 年级班级： 指导教师： 2013年5月18日

毕业论文（设计）作者声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 本毕业论文内容不涉及国家机密。 论文题目： 作者单位： 作者签名： 年月日

目录 摘要............................................................................................................. 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。引言............................................................................................................. 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.研究现状分析 ................................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.1题研究背景、意义和目的 ...................................................... 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.2液位控制系统的发展状况 ...................................................... 3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.3课题研究的主要内容................................................................ 4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2.控制方案设计 ................................................................................... 4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.1系统设计 ...................................................................................... 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.2单容水箱对象特性 .................................................................... 6預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 3.硬件配置 .............................................................................................. 8渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 3.1控制单元 ...................................................................................... 8铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 3.2检测单元 ...................................................................................... 9擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 3.3执行单元 ...................................................................................... 9贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 4.软件设计 .............................................................................................. 9坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 4.1STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 ........................................ 9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 4.2参数设定及I/O分配 .............................................................. 10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 5.程序编程和系统仿真.................................................................. 12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 5.1程序设计 .................................................................................... 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 5.2程序仿真和分析....................................................................... 13猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 6.结论....................................................................................................... 16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。参考文献................................................................................................ 17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。附录........................................................................................................... 19輒峄陽檉簖疖網儂號泶。致谢........................................................................................................... 22尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。

电气控制与PLC(设计题)

《电器控制与PLC技术》习题集 设计题 1. 画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路 2. 画出三相异步电动机三地控制（即三地均可起动、停止）的电气控制线路

3．为两台异步电动机设计主电路和控制电路，其要求如下： ⑴两台电动机互不影响地独立操作启动与停止； ⑵能同时控制两台电动机的停止； ⑶当其中任一台电动机发生过载时，两台电动机均停止 4．试将以上第3题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出梯形图程序

5. 试设计一小车运行的继电接触器控制线路，小车由三相异步电动机拖动，其动作程序如下： ⑴小车由原位开始前进，到终点后自动停止； ⑵在终点停留一段时间后自动返回原位停止； ⑶在前进或后退途中任意位置都能停止或启动

6. 试将以上第5题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出 梯形图程序

7. 试设计一台异步电动机的控制电路要求： 1）能实现启、停的两地控制； 2）能实现点动调整； 3）能实现单方向的行程保护； 4）要有短路和过载保护 8. 试设计一个工作台前进——退回的控制线路工作台由电动机M拖动，行程开关SQ1、SQ2分别装在工作台的原位和终点要求： 1）能自动实现前进—后退—停止到原位； 2）工作台前进到达终点后停一下再后退； 3）工作台在前进中可以立即后退到原位；

4）有终端保护 9. 有两台三相异步电动机M1和M2，要求： 1） M1启动后，M2才能启动； 2） M1停止后，M2延时30秒后才能停止； 3） M2能点动调整 试作出PLC输入输出分配接线图，并编写梯形图控制程序

基于PLC系统的中央空调控制系统毕业设计论文

哈尔滨理工大学毕业设计 题目：基于PLC的中央空调控制系统设计院、系：自动化学院自动化系 姓名： 指导教师： 系主任： 2012年06月25 日

哈尔滨理工大学毕业设计(论文)任务书 学生姓名：学号： 学院：自动化学院专业：自动化 任务起止时间：2012 年 2 月27 日至2012 年 6 月25 日 毕业设计(论文)题目： 基于PLC的中央空调控制系统设计 毕业设计工作内容： 1．第1～2周，查阅相关资料并翻译外文资料； 2．第3～4周，了解课题目前在国内外的研究现状、发展趋势，确定中央空调所要实现的功能和了解整个系统的结构框架； 3．第5～8周，进一步了解中央空调的所要实现的具体功能，确定系统中所要用到的原器件，并进行最初的硬件电路的设计，为软件编程做准备； 4．第9～11周，学习PLC程序的设计与开发，确定最终的硬件电路的设计； 5．第12～13周，编写PLC程序，并和硬件一起进行程序调试，来检查程序的可行性； 6．第14～15周，修改必要的程序部分来完善系统，并书写论文的初稿；7．第16～17周，修改并完成书面论文，准备答辩。 资料： 1.王卫兵，高俊山. 可编程控制器原理及应用.第二版.机械工业出版社，2005 2.任光.可编程序控制器(PC)应用技术与实例.华南理工大学出版社，2001 3.汤蕴缪，史乃. 电机学.机械工业出版社，1999 4.康贤永，万大福. 可编程控制器及其应用. 重庆大学出版社，1998 5.梅晓榕，柏桂珍. 自动控制元件及线路. 科学出版社，2005 6.刘金琨. 先进PID控制Matlab仿真(第二版). 电子工业出版社，2004 指导教师意见： 签名： 年月日系主任意见： 签名： 年月日 教务处制表

电气PLC控制系统设计任务书

电控及PLC课程设计 任务书 电气工程及其自动化专业 盐城工学院电气工程学院

课程设计总体要求安排 一.教学目的与任务 电气控制与PLC是一门实践性要求较高的课程，学生除了在课堂内理解掌握本课程相关的理论知识外，必须通过一定实验室环境内的课题训练，实际动手设计和调试应用程序，进一步加深和强化课程理论知识应用。 课程设计要求根据电气控制设备的工艺要求，运用所学过的电气控制的基本控制环节、典型控制线路及PLC的基础知识，以及电气控制系统设计的基本方法、步骤，查找有关资料，设计电气控制线路，选择电器元件，整理设计资料。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。 鉴于本课程设计的重要性，要求每一位参加设计的同学必须做到态度端正积极，发挥自己的主动性，在课程设计过程中严谨认真的独立完成自己的课题设计，不得出现抄袭他人设计的现象，一经发现，该生课程设计成绩以不及格论处。 二.主要内容 1）PLC的认识与使用： PLC的外观、电源、输入/输出端口、COM端、通信接口、外部负载、负载电源、扩展单元、模块、编程器； 2）基本操作练习： 启动、停止、编程与程序传送、电源与输入/输出端口接线； 3）编程与仿真软件的学习与使用； 4）应用程序的设计与调试运行及演示。 三.基本要求 本课程设计共设10个应用设计题，每个学生选作1题，独立完成。 在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。 为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点： 1）在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。 2）在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。

PLC论文 控制系统设计

基于PLC的霓虹灯控制系统设计 目录 第一章绪论 (1) 第二章霓虹灯变压器 (2) 2、1霓虹灯的工作原理 (2) 2、2霓虹灯的结构与部件 (2) 第三章可编程序控制器简介 (3) 3、1 PLC简介 (3) 3、2 PLC的结构 (4) 3、3 PLC的工作原理 (4) 3、4控制器简介:S7-200系列PLC (5) 3、5 PLC应用特点 (5) 第四章霓虹灯控制系统设计 (6) 4、1任务分析及功能阐述 (6) 4、2 PLC接线图 (7) 4、3 I\O分配表 (8) 4、4控制流程的设计 (9) 4、5梯形图的设计 (10) 总结 (14)

第一章绪论 在现阶段,可编程控制器在工业控制领域已经起着举足轻重的作用,其方便快捷,准确等功能决定了它的主导地位,它将逐渐发展成以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。本课题可以说就是对可编程控制器在自动控制方面的一个简单的应用。 随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣与发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象与产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法,所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见,一种就是采用霓虹灯管做成的各种形状与多种彩色的灯管,另一种为日光等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果,大部分就是采用霓虹灯。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题,如何去快捷、可靠、简单的去控制,成为人们考虑的重点,在这我认为PLC最适合去解决这些问题。 可编程控制器PLC英文全称Programmable Logic Controller,就是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等方面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点,PLC实验装置采用的式模块化结构,主要模块有可编程序控制器、编程器模块,九种实验模块,按钮、开关输入模块与继电器输出模块,以及四层电梯模型。该装置可以完成各种指令系统以及多种控制对象的程序设计训练。因为PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。并且PLC在工业自动化控制特别就是顺序控制中的方面具有比较突出的优势,在现实中人们也就是多通过PLC去控制霓虹灯的。以上就就是我选择此题目作为本学期PLC应用系统设计的意义。 本次设计的主要任务就是利用可编程控制器对霓虹灯进行控制,采用的就是SIEMENS公司生产的S7-200系列可编程控制器,与其对应的编程软件就是STEP7-Micro/WIN。

PLC电梯控制系统的设计

河南工业职业技术学院 毕业设计 题目 PLC电梯控制系统的设计系院电气工程系 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师

前言 随着电子技术的发展，当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流发展的引擎就是日趋进步和完善的PLC设计技术。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能的要求，自上而下的完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直接生成器件。上述设计过程除了系统行为和功能描述以外，其余所有的设计几乎都可以用计算机来自动完成，也就说做到了电器设计自动化这样做可以大大的缩短系统的设计周期，以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求。 电器设计自动化的关键技术之一是要求用形式化的方法来描述数字系统的硬件电路，即要用所谓的硬件语言来描述硬件电路。所谓硬件描述语言及相关的仿真、综合等技术的研究是当今电器设计自动化领域的一个重要课题。 PLC的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的PLC各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理，传统PLC是无法完成的。然而基于PC 通信的PLC，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。所以这种类型的PLC无论在功能和实际应用上，都具有传统PLC无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。

目录 1.前言 2.电梯控制基本概念 3.电梯控制的组成 4.电梯控制的移动 5.电梯PLC系统的模拟组态 6.货运电梯重量超载的控制 7.总结 8.参考文献

2. PLC电梯控制的基本概念 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。 电梯控制系统原理框图如图1所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。 电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC PLC系统的其它设备 1 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 2 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 3 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。

基于plc电梯控制系统设计毕业论文_1

第1章绪论 1.1 论文的背景及意义 随着科学技术的发展、城市现代化进程的突飞猛进，电梯作为一种高效、迅捷、安全、可靠的垂直运输设备，成为了人们不可缺少的运输工具。现代高层建筑中各办公大楼、住宅、宾馆、医院、工矿企业、仓库、码头、大型货轮等都离不开它。据统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。电梯服务中国已有100多年历史，特别在改革开放以后，我国电梯的使用数量快速增长。尤其是现阶段，随着经济日新月异的发展，人们生活水平不断提高，城市建筑不断增多，楼房也越来越高，与此相应，电梯也得到迅猛的发展。现在，电梯已完全融入我们的生产、生活中，满足人们生活、工作及学习的需要。据统计，我国在用电梯已达40多万台，每年还以约5万～6万台的速度增长[1][2]。 电梯的作用越来越显著，电梯的需求越来越大。而目前我国使用的先进的电梯系统基本上都是国外设计制造，其核心技术并不公开。国内具有自主知识产权的控制方法和技术在实际中的应用还比较少，与国外先进技术相比还有较大的差距。尽快研究和掌握先进的控制技术，对国内电梯工业的发展会有很大的促进作用。 早期的电梯自动控制系统中，信号的逻辑控制一般是由继电器—接触器电路来实现。由于继电器、接触器都是有触点的电气元件，体积庞大，弧光放电较严重，使用寿命有限；在电梯这种较复杂控制系统中可靠性不高，施工过程中接线复杂，当控制要求改变时必须改变硬件接线，使得通用性和灵活性不够，生产周期加长；另外，继电器、接触器触点数目有限，可扩展性较差；继电器—接触器控制系统依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低且机械触点还会出现抖动问题；继电器控制逻辑一般不具备计数功能；同时随着楼宇层数的增加，继电器—接触器控制系统过于庞大，给设计带来不便。基于以上多种原因，导致电梯控制系统的工艺性、运行的可靠性与安全性降低，故目前己被逐步淘汰。 目前电梯的控制普遍采用两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能。微机控制是电梯控制技术的发展方向，目前已有一些由微机控制的电梯新机型相继推出，使控制功能得到增强，性能得到改善。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，一方面微机控制抗干扰能力较差、

基于PLC的铣床电气控制系统设计

摘要 PLC是一种通用的自动控制装置其主要是以计算机技术为技术核心，它具有很强的抗干扰能力，高可靠性，直观而简单的编程，适应性强，完善的功能，接口功能强等一系列优点。因此在各行各业中得到了广泛的应用。铣床的传动装置主要是以各种电动机为动力其重要的是实现生产过程自动化的技术装置。在电气系统中是主干部分，也在国民经济中占到主导的低位得到广泛的应用。在我国早起的大多数铣床都是采用传统的继电器控制，而其接触器触点受机械运动的影响，触点的寿命会受到很大的影响，故障率也很高，可靠性远不及PLC控制。为此，提出了用PLC来对我们铣床进行电气控制，铣床我们主要是对我们工业应用中广泛的X62W万能的铣床进行控制，系统的介绍利用PLC对这种铣床进行控制的方法和方案。其中主要进行功能的分析，原理图的设计，梯形图的设计与编写进行调试，提高铣床的性能，提升经济效益及产品质量。 关键词：X62W铣床；电气控制；PLC；梯形图 目录 第一章绪论 0 1.1课题研究的目的和意义 0 1.2自动铣床的发展及现状 0 1.3 铣床简单介绍 (1) 1.3.1 铣床的选型 (1) 1.3.2 X62W万能铣床的特点 (2) 第二章可编程序控制器(PLC)简介 (2) 2.1 PLC工作原理 (2) 2.2 PLC的编程语言--梯形图 (2) 2.3 可编程序控制器PLC的优点 (3) 2.4 PLC选型标准 (3) 第三章 X62W万能铣床的硬件设计 (4) 3.1 X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求 (4) 3.2 X62W万能铣床元件选型 (4) 3.3 X62W万能铣床的主要结构及运动形式 (5)

基于PLC系统的全自动洗衣机控制系统毕业设计论文

毕业设计（论文） 基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计论文 学生 指导教师 专业机电一体化 层次 班级 学号 日期

原创性声明 本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。 学生签名: 时间：年月日 关于论文（设计）使用授权的说明 本人完全了解《江西农业工程职业学院本、专科毕业论文（设计）工作条例（暂行规定）》对：“成绩为优秀毕业论文（设计），江西农业工程职业学院将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权发生纠纷，由学生本人负责”完全认可，并同意江西农业工程职业学院可以以不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。江西农业工程职业有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。 [保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议] 学生签名: 时间：年月日 密级：

摘要 本文介绍了利用三菱FX2N系列PLC对全自动洗衣机控制系统总体控制,阐述了控制方案。实现全自动洗衣机控制系统总体控制有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行全自动洗衣机控制系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据全自动洗衣机控制系统总体控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试 关键字：PLC 全自动洗衣机控制系统 PLC程序设计

皮带运输机PLC电气控制系统设计

皮带运输机电气控制系统设计

任务书 姓名：专业： 设计课题：皮带运输机电气控制系统设计 设计条件及要求： 设计条件:（1）起动：起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动。其起动顺序 为： （2）停止：停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。其停止顺序为： （3）紧急停止：紧急情况下无条件地把PD-1、PD-2、YV全部同时停止。 （4）故障停止：运转中，当M1过载时，应使PD-1、PD-2、YV 同时停止。当M2过载时，应使PD-2、YV同时停止；PD—1在PD-2停止后延迟10s后停止。 （5）M1和M2电机功率都是5.5KW。 设计要求: 1、掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力；2、掌握可编程控制器的工作原理及结构特点；3、熟练掌握基本逻辑指令的应用；4、绘制系统的主电路图、继电接触器控制线路图（一张）； 5、编写设计说明书（一份）。 设计时间：自20**年**月**日至20**年**月**日 设计指导人（签字）：_________________________ 教研室主任（签字）：_________________________ 年月日

前言 (4) 一、机床电气控制技术课程设计的目的 (5) 二、设计的内容与步骤 (5) （一）设计的基本原则 (5) （二）设计的内容 (6) 三、系统传动方式的确定 (6) （1）往复运动工作机构传动方式的确定 (7) （2）传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适 (8) （3）电动机起动方式的确定 (8) （4）电气系统的保护 (8) 四电气控制方案的确定 (13) （一）电气逻辑控制装置的选择 (13) （二）控制方式的选择 (14) （三）系统动作要求 (15) （四）确定I/O点数及PLC的选型 (16) 设计总结 (25) 感谢信 (26) 参考文献 (27)

基于PLC的机器人电气控制系统的设计

基于PLC的机器人电气控制系统的设计 摘要：随着电气自动化技术的日益成熟，其已逐步渗透入各行各业，并以机械化、可编程、误差小等优势大大提高了工作效率，促进了相关行业的发展。自20世纪70年代起，相关学者借助着计算机的独特优势研究电气工程技术，使其朝着自动化、智能化的方向发展。如今电气自动控制技术日益完善，改变了相关人员的工作方式，减少资源消耗并提高了工作效率。但随着工业产品及生产设备日新月异，诸多传统电气设备在设计方面存在着不足，我国自动化控制水平一定程度上低于欧美国家，不仅难以满足当今产品的质量需求，更影响了电气设备的正常使用。于是本文根据实际生产情况中对不同运行参数要求存在差异，而选择不同的监控方式并分析其各自存在的优缺点;另外对系统硬件、输入/输出电路进行设计，提出一种妥善的电气自动化设计，并与传统存在的自动控制系统进行对比分析。 关键词：PLC的机器人；电气控制；系统的设计 引言 机器人在专用机床及自动化生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。本设计中的机器人采用关节式结构，它模拟人手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运和装配，动作由液压驱动，并由电磁阀控制，动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统。PLC以其可靠性高，抗干扰能力强，编程简单，使用方便可靠等特点，在机械制造业得到了广泛的应用。选用三菱公司的FX2N—32MR可编程序控制器对机器人的电气控制系统进行设计，提高了自动化程度和可靠度，效果良好。 1PLC技术简介 PLC技术是随着微机技术发展而出现的产物,该技术充分利用了微处理器技术的优点,弥补了传统控制技术中的功耗高、可靠性低等缺陷不足。PLC技术由美国科研人员在20世纪60年代提出,技术应用简单,无需进行采用专业的计算机语言进行编程,通过简单的继电器梯形图指令即可实现操作。PLC技术是一种可编程逻辑控制器,将其应用在电气自动化控制系统中,简化了控制程序,降低了自动化控制的能源消耗,提高了自动化控制的灵敏度,经过这些年的发展,PLC技术也越来越成熟,应用的领域也在不断扩大,提高了工业生产中的自动化控制水平,推动了社会经济的发展。 2PLC设计原则 PLC系统作为一个整体的设计，必须要符合有关设计原则，只有这样，才能真正提高设计效率，并有效减少运行错误。也就是说，一个良好的设计效果是很重要的。首先，在实际设计中，必须要尊重安全原则，提升系统可靠性，确保系统的正常运行。其次，在保证系统良好性能的基础上，尊重最低成本原则，提高制造企业的经济效益。 3PLC技术的优势 ①编程方便，操作简单。PLC技术编程采用简单的梯形图、逻辑图等基础编程语言，在程序编译和修改中不需要太过复杂的信息技术知识，为操作人员提供了便利。在程序修改调试中可以随时进行程序增减，容易操控，方便应用。②功能性强，性价比高。随着科技的发展，我国PLC技术也在进一步提高。一台小型的PLC中就可以囊括成百上千个编程元件，麻雀虽小五脏俱全，PLC完全可以实

PLC论文控制系统设计

P L C论文控制系统设计 The pony was revised in January 2021

基于P L C的霓虹灯控制系统设计 目录 第一章绪 论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 第二章霓虹灯变压器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 2.1霓虹灯的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 2.2霓虹灯的结构与部件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 第三章可编程序控制器简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3

3.1 PLC简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 3.2 PLC的结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 3.3 PLC的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 3.4控制器简介：S7-200系列PLC．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.5 PLC应用特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 第四章霓虹灯控制系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6

自动化毕业论文(四层电梯的PLC控制系统设计与实现)概要

摘要 随着科学技术的发展，近年来我国的电梯生产技术得到了迅速发展，一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。 关键词PLC；电梯；控制系统；设计 I

Abstract Along with science's and technology's development, the recent years, our country's elevator production technology obtained the rapidly expand. Some elevator factory unceasingly is also improving the design, the revision craft. The renewal production renewal's elevator, the elevator mainly divides into the mechanical system and the control system two major parts, along with the automatic control theory and microelectronic technology's development, elevator's dragging way and the control method has had the very big change, the exchange velocity modulation is the current elevator dragging main development direction. At present the lift control system mainly has three control modes: Following electric circuit control system (“early installment elevator many black-white control system), PLC control system, microcomputer control system. Because the black-white control system the failure rate is high, the reliability is bad, control mode not nimble as well as consumed power big and so on shortcomings, at present has been eliminated gradually. Key words PLC, elevator, control system, design II

基于PLC的数控车床电气控制系统设计

摘要 数控机床是一种机电一体化的数字控制自动化机床。早期的数控机床是依靠继电器逻辑来实现相应的功能。由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦出现问题，很难维修。这样的系统，其可靠性往往也不高，影响正常的生产。 本文正是针对这一问题展开工作的。本文介绍了用三菱FX2N微型可编程控制器对CK9930机床的电气控制部分的改造设计，重点阐述了数控机床PLC的功能、机床的电气控制原理及相应的PLC程序编制与调试三方面的问题。并且详尽地展示了PLC控制程序的开发过程。 根据数控车床所承担加工任务的特点，可知其操作过程比较复杂。要用PLC 控制车床动作，必须将PLC及其控制模块和相应的执行元件加以组合。所以在该控制程序的开发过程中，采用了模块化的结构设计方法。 本文主要完成了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定时润滑控制以及报警处理等功能的PLC控制程序的开发。并且利用FXGP_WIN-C软件编写了该机床的PLC控制程序，并借助其运行、监控功能，通过相关设备，观察了程序的运行情况。 关键词：PLC控制，数控车床，梯形图

目录 第一章概述 (1) 1.1 数控系统的工作原理 (1) 1.1.1 数控系统的组成 (1) 1.1.2 数控系统的工作原理 (2) 1.2 PLC的硬件与工作原理 (3) 1.2.1 PLC的简介 (3) 1.2.2 PLC的基本结构 (3) 1.2.3 PLC的工作原理 (4) 第二章数控车床的PLC (5) 2.1 数控车床PLC的信息传递 (5) 2.2 数控车床中PLC的功能 (6) 2.2.1 PLC对辅助功能的处理 (6) 2.2.2 PLC的控制对象 (6) 2.3 用PLC实现车床电气控制系统的功能 (7) 2.4 利用PLC代替继电器—接触器控制方式的优越性 (8) 第三章 CK9930数控车床电气控制分析 (9) 3.1 车床主要结构和运动方式 (9) 3.2 车床对电气控制的要求 (9) 3.3 车床的电气控制电路分析 (10) 3.3.1 主电路分析 (11) 3.3.2 控制电路分析 (11) 第四章 PLC控制程序的设计 (12) 4.1 PLC程序设计方法 (12) 4.1.1 PLC的程序设计步骤 (12) 4.2 PLC程序的模块化设计 (12) 4.3 输入输出分配 (12) 4.4 梯形图程序设计 (15) 4.4.1 梯形图总体框图 (15)

基于PLC系统电梯控制系统毕业设计论文

本科学生毕业设计（论文） 毕业论文 课题名称：基于PLC的四层电梯控制 班级：07自动化2 学号：08 姓名： 指导教师： 信息工程系

论文摘要 本文介绍一种电梯PLC控制系统。电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。本机控制单元采用以三菱公司的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。 整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减速；平层；起动、制动控制。其结构简单、运行效率高、平层精度高、易于理解与掌握。

目录 论文摘要 (1) 第四章电梯的电气控制系统 (5) 4.1概述 (5) 4.2电梯电气控制系统中的主要电器部件 (5) 4.3电梯自动控制系统中的各主要控制环节及结构原理 (6) 4.3.1 各类电梯安全可靠运行的充分与必要条件 (6) 4.3.2 电梯自动开关门的控制环节 (6) 4.3.3 电梯的方向控制环节 (7) 4.3.4 发生制动减速信号的控制环节 (9) 4.3.5 主驱动控制环节 (10) 4.3.6 电梯的安全保护环节 (10) 4.4电梯的内外召唤指令的登记与消除 (12) 4.4.1 召唤指令信号登记记忆线路的原理说明 (13) 4.4.2 轿内信号的登记、记忆与消除 (14) 4.4.3 层外召唤信号的登记记忆与消除 (15) 4.5电梯的信号指示系统 (16) 4.5.1 数码显示的层楼指示灯 (16) 4.5.2 运行方向灯、轿内指令及厅外召唤信号灯 (16) 4.5.3 超载信号指示灯及音响 (17) 4.6电梯的消防控制系统 (18) 4.6.1 电梯控制系统中适应消防控制的几个基本要求 (18) 4.6.2 消防控制系统的类型及工作原理 (19) 4.7交流信号控制电梯线路原理说明 (20) 4.7.1 概况 (20) 4.7.2 电梯投入使用和撤出使用 (20) 4.7.3 自动开关门 (20) 4.7.4 电梯的启动，加速和满速运行，制动减速，停车和开门 (21) 4.7.5 指令信号登记，记忆和消除 (22) 4.7.6 电梯的安全保护 (22) 第五章结论 (23) 参考文献 (55) 附录一I/O分配表 (56) 附录二交流双速电梯线路图元件代号说明 (57)

基于PLC机械手控制系统设计毕业设计论文

` -- 毕业设计题目:机械手控制系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

PLC某车床电气控制系统设计

电气控制与PLC 课程设计 题目: 某车床电气控制系统设计 院系名称：电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学号： 20104682 指导教师：

目录 1 系统概述 (1) 1.1 系统描述 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 方案论证 (2) 2.1 方案设计 (2) 2.2 方案选择 (2) 3 硬件设计 (3) 3.1系统的原理方框图 (3) 3.2 主电路 (3) 3.3 I/O分配 (5) 3.4 I/O接线图 (6) 3.5元器件选型 (7) 4 软件设计 (9) 4.1主流程 (9) 4.2梯形图 (11) 5 调试结果 (13) 设计心得 (14) 参考文献 (15)

1 系统概述 1.1 系统描述 在国民经济中占重要地位的制造业领域健康快速的发展，制造装备的改进，使得作为工业重要设备的各类机械工艺装备也有了许多新的变化，尤其是金属切削机械产品，其在今天机械产品的地位越来越重要。传统的制造装备由于技术落后、可靠性差、工作效率低、故障率高、故障诊断和排除困难，已严重影响企业的生产效率。因此，更新改造旧机床等制造装备很有必要。 更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，在国外己形成一定规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60%，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，所以仍然受到机床用户的欢迎。 此次更新改造设计是对某卧式车床的控制系统的PLC控制改造的研究设计。采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系统，来代替电气控制系统中继电器控制逻辑，配以合适的数控装置，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。此次设计从被控对象的I/O点数和性价比高、综合成本低这几个主要原则出发，主要进行了控制装置选型， PLC的地址分配和用梯形图编辑的PLC控制程序设计。 1.2 设计要求 某车床主轴电机采用三相异步电动机：Y112M-4-85 4KW 380V 50HZ；冷却泵电动机0.125KW 380V 50HZ，主轴电机采用电气正反转，冷却泵单向运转。主轴电机有SA1（3个位置正、停、反和3对触头）控制，冷却泵电机有SA2（2个位置1对触头）控制。 具体要求如下： 1、采用PLC进行车床的控制。 2、应有电源有信号指示。 3、应有局部照明必要的保护环节。