双门通道控制 PLC课程设计

盐城工学院课 程 设 计 说 明 书题目： 双门通道控制 学院（系）：年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 摘 要可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储区域执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电器控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC程序的编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。本实验为双门通道控制实验，主要为保持密闭空间的独立性而设计，可以利用于电梯，自动门，以致于太空密闭舱等各种情况，具有较高的的实际意义，比较符合实际。本实验注重于利用PLC技术进行软件设计与仿真，可以提高学生对PLC课程的理解，以及其实际应用的了解。 目录第一章 课程设计的基本要求 4第二章 双门通道控制的工作过程介绍5第三章 双门通道控制电路图73.1 双门通道控制电路图73.2 系统设计83.3 主电路图设计10 3.4 交流控制电路设计113.5.主要参数计算123.6 硬件结构设计133.7 控制面板电器平面图14第四章 课程设计图示15 4.1 输入输出表154.2 梯形图设计15第五章 程序175.1 流程图175.2 元件清单185.3 程序19第六章 设计心得20参考文献20第一章 课程设计的基本要求 图1-1 某房间要求尽可能地保持无尘，在通道上设置了两道电动门，门 1 和门 2，可通过光电传感器自动完成门的打开和关闭。门 1 和门 2 不能同时打开。双门通道控制的示意图如图所示。 第 1 道门（根据出入方向不同，可能是门 1 或门 2），是由在通道外的开门者通过按开门按钮 S1 或 S2 打开的，而第 2 道门（根据出入方向不同，可能是门 1 或门 2 ）则是在打开的第 1 道门关闭后自动地打开的（也可以由通道内的人按开门按钮 S3 或 S4 来打开第2 道门）。这两道门都是在门开后，经过 3s 的延时而自动关闭的。 在门关闭期间，如果对应的光电传感器的信号被遮断，则门立即自动打开。如果在门外或者在门内的开门者按对应的开门按钮S1、S2、S3 或 S4 时，立即打开。 出于安全方面的考虑，如果在通道内的某个经过光电传感器时，对应的门已经打开，则通道外的开门者可以不按开门按钮。 每道门都安装了两个行程开关S5、S6、S7、S8,用于确定门的打开和关闭是否到位。在通道外的开门按钮 S1、S2 旁，安装了相应的 LED 指示灯，当按下开门按钮后，LED 指示灯亮，门开后 LED 指示灯灭。第二章 双门通道控制的工作过程电动门的各个控制元器件介绍如下。按钮S1 为门 1 的外开门按钮, S3 为门 1 的内开门按钮, S2为门 2 的外门按钮, S4 为门 2 内开门按钮。行程开关S5 为门 1 的左限位行程开关, S6 为门 1 的右限位行程开关, S7 为门 2 的左限位行程开关, S8 为门 2 的右限位行程开关。光电传感器B1 和 B2 为光电传感器, 安装于门 1 和门 2 中间, 用于测量是否有人处门中。门 1 无人时 B1 的输出是接通的, 门 1 有人时 B1 是断开的。其中 T 为发射部分, R 为接受部分。信号灯门 1 和门 2 的开门指示灯, 当按下 S1 或者 S3 时, L1发光; 门 1 打开后, L1熄灭。当按下 S2 或者 S4 时, L2发光; 门 2 打开后, L2 熄灭。驱动电机介绍: M1 和 M2为门 1 和门 2 的驱动电机, M1 和 M2 电机的正转和反转实现门开和门关的动作。门 1 和门 2 的动作逻辑关系描述如下:为了保证房间尽可能无尘,门 1 和门 2 不能同时打开;门的开启有三种工作模式: 自动、手动、应急。在正常工作情况下, 电铃不响; 在手动和应急情况下, 电铃响, 提示双门通道工作在非正常工作情况下。自动模式逻辑关系如下 (正常情况下工作在自动模式)。第 1 道门 ( 根据出入方向不同,可能是门 1 或门2) , 是由在通道外的开门者通过按开门按钮 S1 或 S2 打开的, 而第 2 道门 ( 根据出入方向不同, 可能是门 1 或门 2)则是在打开的第 1 道门关闭后自动地打开的 ( 也可以由通道内的人按开门按钮 S3 或 S4 来打开第 2 道门) 。这两道门都是在开门后, 经过 3 秒的延时而自动关闭的。门关闭期间,如果对应的光电传感器的信号被遮断, 则门立即自动打开。如果在门外或者在门内的开关者按对应的开门按钮 S1、S2、S3、S4 时, 门立即打开。出于安全的考虑, 如果在通道内的某个人经过光电传感器时, 对应的门已经打开, 则通道外的开门者可以不按开门按钮。两道门都安装了两个行程开关 S5、S6、S7、S8, 用于确定门的打开和关闭是否到位。通道外的开门按钮 S1、S2 旁, 安装了相应的 L1 或者 L2 指示灯, 当按下开门按钮后, 指示灯亮, 门开后指示灯灭。由于应急及调试的要求, 在控制柜面板上设置有手动和自动切换开关, 切换开关处于手动状态时, 门可以通过控制柜上按钮打开和关闭。按下应急按钮门应该全开。控制柜上安装了状态指示灯, 用于指示控制状态。手动模式下的逻辑关系如下 ( 设备调试和应急情况下工作在手动模式下, 非正常工作状态) : 换开关 S3 处于 “断开”时, 按下控制柜上的 S4按钮, 门 1 打开, 碰到行程开关 S6 后停止;切换开关 S3 处于 “断开”时, 且光电传感器 B1 接通 ( 门 1 中无人), 门 1 关闭,碰到行程开关 S5 后停止;切换开关 S9 处于 “断开”时, 按下控制柜上的 S12按钮, 门 2 打开, 碰到行程开关 S8 后停止;切换开关 S9 处于 “断开”时,且光电传感器 B2接通 ( 门 2 中无人) 按下控制柜上的 S13 按钮,门 2 关闭, 碰到行程开关 S7 后停止。应急工作模式如下 ( 紧急和安全情况下工作在应急模式下, 非正常工作状态) :按 下 应 急 开 门 开 关 ,门 1和门 2 同时打开,碰到开门到位行程开关而停止第3章 双门通道控制电路图及系统设计3.1双门通道控制电路图电源箱 220V 12V 主控制器 4总线 A B 急开 急关 复位 4线 4线 4线 2线 2线 LED灯 LED灯 切换开关A门开关 光电传感器 光电传感器 2线 2线S3 S4通道缓冲区B门开关 门1 门2图3-13.2 系统设计(1) 硬件设计根据上述描述, 确定 PLC 的输入和输出的地址分配表表3-1 CPU226 的输入和输出继电器地址分配表编程 X/Y 电路 作用 编程 X/Y 电路 作用元件 端子 元件 元件 端子 元件 X01 S1 通道外门1的开关按钮 Y01 kM1 打开门1 X02 S2 通道外门2的开关按钮 Y02 kM2 关闭门1X03 S3 通道内门1的开关按钮 Y03 kM3 打开门2 X04 S4 通道内门2的开关按钮 Y04 kM4 关闭门2 X05 S5 门1关门到位行程开关 Y05 L1 M1指示灯 X06 S6 门1开门到位行程开关 Y11 L2 M2指示灯 X07 S7 门2关门到位行程开关 Y12 L3 门1开指示 X10 S8 门2开关到位行程开关 Y13 L4 门1关指示 X11 B1 门1的光电传感器 Y14 L5 门2开指示 X12 B2 门2的光电传感器 Y15 L6 门2关指示 如表 3-1 所示。确定 PLC 的硬件选择: 根据 PLC 的地址分配表,得出控制电路需要 16 点输入和 9 点输出。根据控制电路的需要输入和输出点数, 选择三菱公司的 PLC, 其具体型号为 FX2N, FX2N 提供 24 点输入和 16 点输出, 能满足控制电路的要求。FX2N系列三菱可编程控制器特点：1、 控制规模：16-256点2、 内置8K容量的RAM存储器，最大可以扩展到16K3、 CPU运算处理速度0.08us/基本指令4、 在FX2N右侧可连接输入输出扩展模块和特殊功能模块5、 基本单元内置2轴独立最高20kHz定位功能等其他的编程元件的地址分配介绍:大多数的其他编程元件可以在自动子程序的顺序功能图上找到其地址和作用, 在此不重复另外 BM1 分配的地址为 M1.2, 作用为寄存器, 寄存门 1 的开门信号; BM2 分配的地址为 M1.3, 作用为寄存器, 寄存门 2 的开门信号。(2) 软件设计根据电动门的逻辑关系, 设计 PLC 的梯形图, 采用结构化程序设计思想, 程序分为主程序和子程序的关系。主程序如图3- 2 所示。主程序的作用如下: 动开关 S9 接通, 输入继电器 X13 为 “1”时, 主程序调用 “自动”子程序;手动开关 S9 断开, 输入继电器 X13 为 “0”时, 主程序调用 “手动”子程序; M13 M13手动自动 图3-2 双门通道控制的主程序 3.3 主电路图设计 1) 交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4分别控制前后门的开和关；2) 电动机M1、2、热继电器FR1、FR2实现过载保护。3) QS为电源总开关。4) 熔断器FU1、FU2分别实现各负载回路的短路保护。 3.4 交流控制电路设计说明：1）第 1 道门 ( 根据出入方向不同,可能是门 1 或门2) , 是由在通道外的开门者通过按开门按钮 S1 或 S2 打开的, 而第 2 道门 ( 根据出入方向不同, 可能是门 1 或门 2)则是在打开的第 1 道门关闭后自动地打开的 ( 也可以由通道内的人按开门按钮 S3 或 S4 来打开第 2 道门) 。这两道门都是在开门后, 经过 3 秒的延时而自动关闭的。2）门关闭期间,如果对应的光电传感器的信号被遮断, 则门立即自动打开。如果在门外或者在门内的开关者按对应的开门按钮 S1、S2、S3、S4 时, 门立即打开。3）出于安全的考虑, 如果在通道内的某个人经过光电传感器时, 对应的门已经打开, 则通道外的开门者可以不按开门按钮。4）两道门都安装了两个行程开关 S5、S6、S7、S8, 用于确定门的打开和关闭是否到位。5）通道外的开门按钮 S1、S2 旁, 安装了相应的 L1 或者 L2 指示灯, 当按下开门按钮后, 指示灯亮, 门开后指示灯灭。6）由于应急及调试的要求, 在控制柜面板上设置有手动和自动切换开关, 切换开关处于手动状态时, 门可以通过控制柜上按钮打开和关闭。按下应急按钮门应该全开。控制柜上安装了状态指示灯, 用于指示控制状态。手动模式下的逻辑关系如下 ( 设备调试和应急情况下工作在手动模式下, 非正常工作状态) :3.5.主要参数计算 1）断路器QF脱扣电流。断路器过电流脱扣值按电动机起动电流的1.7倍整定。IQF1.7IN=1.76A10.2A10A，选用IQF10A的断路器。2) 熔断器FU熔体额定电流IFU。 3.6 硬件结构设计确定输入/输出接口（I/O）数量；确定所控制参数的精度及类型， 选择适合的PLC机型及外设，完成PLC硬件结构配置。FX2N-48MRAC10024V输出端输入端DC24VX11X4X2X0X10X6X12X14X16X20X22X24X26X3X1COM24V+X7X5X17X13X15X25X23X21X19Y1COM1LNY10Y7Y5Y3COM4Y16Y14Y12Y6Y4Y2Y0Y13Y11COM2Y17Y15COM3KM1KM2KM4KM3L1L2L3L4L5L6NLS1S2S4S3S5S6S7S5 3.7 控制面板电器平面图LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8SB1SB3SB2SB4SB5SB6SB7SB8QFFU1FU2FU3FU4线槽线槽线槽线槽线槽端子板FU5FU6KA1KA2TCIRPLCOUTKM1KM2KM3KM4KM5FR1FR2FR3FR4 第四章 课程设计图示4.1 输入输出表输入输出指令按钮意义指令意义X000B1门1的光电传感器Y000门1开运动X001S1通道外门1的开门按钮Y001LED 1灯亮X002S2通道外门2的开门按钮Y002Y0101门自动开循环控制X003S3通道内门1的开门按钮Y003门1关运动X004S4通道内门2的开门按钮Y004门2开运动X005S5门1关门到位行程开关Y005LED 2灯亮X006S6门1开门到位行程开关Y006门2关运动X007S7门2关门到位行程开关Y007Y0112门自动开循环控制X010S8门2开门到位行程开关X011B2门2的光电传感器4.2 梯形图设计门1的开门运动 门1的关门运动 T0延时3秒 门2的开门运动 门2的关门运动 T1延时3秒 循环操作 结尾第五章 程序5.1流程图 N是否按下按钮？S1S21开门运动2开门运动是否到S6？是否到S8？Y延时3s1关门延时3s2关门是否到S5？是否到S7？YYNN2开门运动1开门运动是否到S8？是否到S6？N延时3s，2关门延时3s，1关门是否到S7？是否到S5？YYNN5.2元件清单5.2元件清单名称型号数量（个）厂家按钮开关LAY37-11BN(Y090) 5杭州三利 行程开关ME-8111 AZ-8111 TZ-8111 5杭州三利 光电传感器LE18S-A30NAD3 3伊莱科 指示灯 LED电源指示灯 AD16-22D/S信号灯 AC220V 22口径 6APT上海二工 接触器CJX2-1810/220V 5ZGOK/欧开电气 三相异步电机ASF82A（120W） 3 民峰 电气有限公司熔断器RT18-32X 1P 10上海二开电器 断路器EA9RN2C6330C 10施耐德电气 热继电器 TH-N120KP 5三菱热继电器5.3 程序门1开门运动LD Y0 自锁OR X1 按下外门1开门按钮OR X0 门1的光电传感OR X3 内门1的开门按钮LD X7 门2关门到位行程开关ANI Y2 1门自动开循环控制ANI X6 门1开门到位行程开关ANI Y3 门1关运动ANI Y4 门2开运动ANI Y6 门2关运动OUT Y0 得电电机1正转OR X1 按钮控制开关OR Y1 Y1自锁OUT Y1 1灯亮门1关门运动LD X6LD Y3ANI X5OUT T0 K30OUT Y10OR T0ANI Y0OUT Y3门2开门运动LD Y4OR X2OR X11LD X5ANI Y7ANI X10ANI Y6ANI Y0ANI Y3OUT Y4OR X2OR Y5OUT Y5门2关门运动LD X10LD Y6ANI X7OUT T1 K30OUT Y11OR T1ANI Y4OUT Y6循环操作LD X2ANI Y0ANI Y10LD Y7ANI X1OR Y4OR Y11OUT Y7结束END 第六章 设计心得通过一周的PLC课设加深了我对PLC课程知识的理解，使我对PLC的应用与设计有了初步的了解，为以后的使用打下了基础。同时，在课设过程中，我也发现自己的很多不足。在设计过程中，考虑问题不够全面，不能够充分的联系实际，以致在模拟阶段发生错误，不能够满足软件的设计要求。然而经过认真的思索与修改，所设计的PLC程序已能够实现模拟所要求的功能，具有了参考价值，使我获益良多。通过这次课设，不仅使我掌握了PLC的一些基本知识，而且培养了我科学的探索精神与思考方式，使我在一周的课设过程中得到了很大的提升。第七章 参考文献1、电气可编程控制原理与应用 王阿根 编著 清华大学出版社2010。2、可编程序控制器的编程方法与工程应用 廖常初主编 重庆大学出版社2002。3、可编程序控制器的原理 应用 实验 常斗南等主编 机械工业出版社 2004。4、电器与可编程序控制器应用技术 邓则名等主编 机械工业出版社 2004。22