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1、 鹽城工學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 題目： 雙門通道控制 學(xué)院（系）： 年級專業(yè)： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 摘 要 可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。但由于PC和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲器

2、，用以在其內(nèi)部存儲區(qū)域執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電器控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC程序的編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，

3、就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。 本實(shí)驗(yàn)為雙門通道控制實(shí)驗(yàn)，主要為保持密閉空間的獨(dú)立性而設(shè)計(jì)，可以利用于電梯，自動門，以致于太空密閉艙等各種情況，具有較高的的實(shí)際意義，比較符合實(shí)際。 本實(shí)驗(yàn)注重于利用PLC技術(shù)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與仿真，可以提高學(xué)生對PLC課程的理解，以及其實(shí)際應(yīng)用的了解。  目錄 第一章 課程設(shè)計(jì)的基本要求 …………………………………………4 第二章 雙門通道控制的工作過程介紹…………………………………5 第三章 雙門通道控制電路圖………………………………………………7 3.1 雙門通道控制

4、電路圖……………………………………………………7 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………8 3.3 主電路圖設(shè)計(jì)……………………………………………………………10 3.4 交流控制電路設(shè)計(jì)………………………………………………………11 3.5.主要參數(shù)計(jì)算……………………………………………………………12 3.6 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………13 3.7 控制面板電器平面圖……………………………………………………14 第四章 課程設(shè)計(jì)圖示…………………………………………………………15 4.1 輸入輸出表

5、………………………………………………………………15 4.2 梯形圖設(shè)計(jì)………………………………………………………………15 第五章 程序……………………………………………………………………17 5.1 流程圖……………………………………………………………………17 5.2 元件清單…………………………………………………………………18 5.3 程序………………………………………………………………………19 第六章 設(shè)計(jì)心得………………………………………………………………20 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………20 第一章

6、 課程設(shè)計(jì)的基本要求 圖1-1 ① 某房間要求盡可能地保持無塵，在通道上設(shè)置了兩道電動門，門 1 和門 2，可通過光電傳感器自動完成門的打開和關(guān)閉。門 1 和門 2 不能同時(shí)打開。雙門通道控制的示意圖如圖所示。 ② 第 1 道門（根據(jù)出入方向不同，可能是門 1 或門 2），是由在通道外的開門者通過按開門按鈕 S1 或 S2 打開的，而第 2 道門（根據(jù)出入方向不同，可能是門 1 或門 2 ）則是在打開的第 1 道門關(guān)閉后自動地打開的（也可以由通道內(nèi)的人按開門按鈕 S3 或 S4 來打開第2 道門）。這兩道門

7、都是在門開后，經(jīng)過 3s 的延時(shí)而自動關(guān)閉的。 ③ 在門關(guān)閉期間，如果對應(yīng)的光電傳感器的信號被遮斷，則門立即自動打開。如果在門外或者在門內(nèi)的開門者按對應(yīng)的開門按鈕S1、S2、S3 或 S4 時(shí)，立即打開。 ④ 出于安全方面的考慮，如果在通道內(nèi)的某個(gè)經(jīng)過光電傳感器時(shí)，對應(yīng)的門已經(jīng)打開，則通道外的開門者可以不按開門按鈕。 ⑤ 每道門都安裝了兩個(gè)行程開關(guān)S5、S6、S7、S8,用于確定門的打開和關(guān)閉是否到位。在通道外的開門按鈕 S1、S2 旁，安裝了相應(yīng)的 LED 指示燈，當(dāng)按下開門按鈕后，LED 指示燈亮，門開后 LED 指示燈滅。 第二章 雙門通道控制的工作過程 電動門的各

8、個(gè)控制元器件介紹如下。 ①按鈕S1 為門 1 的外開門按鈕, S3 為門 1 的內(nèi)開門按鈕, S2為門 2 的外門按鈕, S4 為門 2 內(nèi)開門按鈕。 ②行程開關(guān)S5 為門 1 的左限位行程開關(guān), S6 為門 1 的右限位行程開關(guān), S7 為門 2 的左限位行程開關(guān), S8 為門 2 的右限位行程開關(guān)。 ③光電傳感器B1 和 B2 為光電傳感器, 安裝于門 1 和門 2 中間, 用于測量是否有人處門中。門 1 無人時(shí) B1 的輸出是接通的, 門 1 有人時(shí) B1 是斷開的。其中 T 為發(fā)射部分, R 為接受部分。 ④信號燈門 1 和門 2 的開門指示燈, 當(dāng)按下 S1 或者 S3 時(shí),

9、 L1發(fā)光; 門 1 打開后, L1熄滅。當(dāng)按下 S2 或者 S4 時(shí), L2發(fā)光; 門 2 打開后, L2 熄滅。 驅(qū)動電機(jī)介紹: M1 和 M2 為門 1 和門 2 的驅(qū)動電機(jī), M1 和 M2 電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)門開和門關(guān)的動作。 門 1 和門 2 的動作邏輯關(guān)系描述如下: ①為了保證房間盡可能無塵,門 1 和門 2 不能同時(shí)打開; ②門的開啟有三種工作模式: 自動、手動、應(yīng)急。 ③在正常工作情況下, 電鈴不響; 在手動和應(yīng)急情況下, 電鈴響, 提示雙門通道工作在非正常工作情況下。 自動模式邏輯關(guān)系如下 (正常情況下工作在自動模式)。 ①第 1 道門 ( 根據(jù)出入方

10、向不同,可能是門 1 或門2) , 是由在通道外的開門者通過按開門按鈕 S1 或 S2 打開的, 而第 2 道門 ( 根據(jù)出入方向不同, 可能是門 1 或門 2)則是在打開的第 1 道門關(guān)閉后自動地打開的 ( 也可以由通道內(nèi)的人按開門按鈕 S3 或 S4 來打開第 2 道門) 。這兩道門都是在開門后, 經(jīng)過 3 秒的延時(shí)而自動關(guān)閉的。 ②門關(guān)閉期間,如果對應(yīng)的光電傳感器的信號被遮斷, 則門立即自動打開。如果在門外或者在門內(nèi)的開關(guān)者按對應(yīng)的開門按鈕 S1、S2、S3、S4 時(shí), 門立即打開。 ③出于安全的考慮, 如果在通道內(nèi)的某個(gè)人經(jīng)過光電傳感器時(shí), 對應(yīng)的門已經(jīng)打開, 則通道外的開門者可以

11、不按開門按鈕。 ④兩道門都安裝了兩個(gè)行程開關(guān) S5、S6、S7、S8, 用于確定門的打開和關(guān)閉是否到位。 ⑤通道外的開門按鈕 S1、S2 旁, 安裝了相應(yīng)的 L1 或者 L2 指示燈, 當(dāng)按下開門按鈕后, 指示燈亮, 門開后指示燈滅。 ⑥由于應(yīng)急及調(diào)試的要求, 在控制柜面板上設(shè)置有手動和自動切換開關(guān), 切換開關(guān)處于手動狀態(tài)時(shí), 門可以通過控制柜上按鈕打開和關(guān)閉。按下應(yīng)急按鈕門應(yīng)該全開。控制柜上安裝了狀態(tài)指示燈, 用于指示控制狀態(tài)。 手動模式下的邏輯關(guān)系如下 ( 設(shè)備調(diào)試和應(yīng)急情況下工作在手動模式下, 非正常工作狀態(tài)) : ① 換開關(guān) S3 處于 “斷開”時(shí), 按下控制柜上的 S4按鈕

12、, 門 1 打開, 碰到行程開關(guān) S6 后停止; ②切換開關(guān) S3 處于 “斷開”時(shí), 且光電傳感器 B1 接通 ( 門 1 中無人), 門 1 關(guān)閉, 碰到行程開關(guān) S5 后停止; ③切換開關(guān) S9 處于 “斷開”時(shí), 按下控制柜上的 S12按鈕, 門 2 打開, 碰到行程開關(guān) S8 后停止; ④切換開關(guān) S9 處于 “斷開”時(shí),且光電傳感器 B2接通 ( 門 2 中無人) 按下控制柜上的 S13 按鈕,門 2 關(guān)閉, 碰到行程開關(guān) S7 后停止。 應(yīng)急工作模式如下 ( 緊急和安全情況下工作在應(yīng)急模式下, 非正常工作狀態(tài)) : 按 下 應(yīng) 急 開 門 開 關(guān) ,門 1和門 2

13、 同時(shí)打開,碰到開門到位行程開關(guān)而停止 第3章 雙門通道控制電路圖及系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1雙門通道控制電路圖 電源箱 220V 12V 主控制器 4總線 A B 急開 急關(guān) 復(fù)位 4線 4線 4線 2線

14、 2線 LED燈 LED燈 切換開關(guān) A門開關(guān) 光電傳感器 光電傳感器 2線 2線 S3 S4 通道緩沖區(qū) B門開關(guān) 門1 門2 圖3-1 3.2

15、 系統(tǒng)設(shè)計(jì) (1) 硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)上述描述, 確定 PLC 的輸入和輸出的地址分配表 表3-1 CPU226 的輸入和輸出繼電器地址分配表 編程 X/Y 電路 作用 編程 X/Y 電路 作用 元件 端子 元件 元件 端子 元件 X01 S1 通道外門1的開關(guān)按鈕 Y01 kM1 打開門1 X02 S2 通道外門2的開關(guān)按鈕

16、 Y02 kM2 關(guān)閉門1 X03 S3 通道內(nèi)門1的開關(guān)按鈕 Y03 kM3 打開門2 X04 S4 通道內(nèi)門2的開關(guān)按鈕 Y04 kM4 關(guān)閉門2 X05 S5 門1關(guān)門到位行程開關(guān) Y05 L1 M1指示燈 X06 S6 門1開門到位行程開關(guān) Y11 L2 M

17、2指示燈 X07 S7 門2關(guān)門到位行程開關(guān) Y12 L3 門1開指示 X10 S8 門2開關(guān)到位行程開關(guān) Y13 L4 門1關(guān)指示 X11 B1 門1的光電傳感器 Y14 L5 門2開指示 X12 B2 門2的光電傳感器 Y15 L6 門2關(guān)指示 如表

18、 3-1 所示。 確定 PLC 的硬件選擇: 根據(jù) PLC 的地址分配表,得出控制電路需要 16 點(diǎn)輸入和 9 點(diǎn)輸出。根據(jù)控制電路的需要輸入和輸出點(diǎn)數(shù), 選擇三菱公司的 PLC, 其具體型號為 FX2N, FX2N 提供 24 點(diǎn)輸入和 16 點(diǎn)輸出, 能滿足控制電路的要求。 FX2N系列三菱可編程控制器特點(diǎn)： 1、 控制規(guī)模：16-256點(diǎn) 2、 內(nèi)置8K容量的RAM存儲器，最大可以擴(kuò)展到16K 3、 CPU運(yùn)算處理速度0.08us/基本指令 4、 在FX2N右側(cè)可連接輸入輸出擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊 5、 基本單元內(nèi)置2軸獨(dú)立最高20kHz定位功能等 其他的編程元件的地址分

19、配介紹: 大多數(shù)的其他編程元件可以在自動子程序的順序功能圖上找到其地址和作用, 在此不重復(fù)另外 BM1 分配的地址為 M1.2, 作用為寄存器, 寄存門 1 的開門信號; BM2 分配的地址為 M1.3, 作用為寄存器, 寄存門 2 的開門信號。 (2) 軟件設(shè)計(jì) 根據(jù)電動門的邏輯關(guān)系, 設(shè)計(jì) PLC 的梯形圖, 采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想, 程序分為主程序和子程序的關(guān)系。 主程序如圖3- 2 所示。 主程序的作用如下: ② 動開關(guān) S9 接通, 輸入繼電器 X13 為 “1”時(shí), 主程序調(diào)用 “自動”子程序; ②手動開關(guān) S9 斷開, 輸入繼電器 X13 為 “0”時(shí), 主程序

20、調(diào)用 “手動”子程序; M13 M13 手動 自動 圖3-2 雙門通道控制的主程序 3.3 主電路圖設(shè)計(jì) 1) 交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4分別控制前后門的開和關(guān)； 2) 電動機(jī)M1、2、熱繼電器FR1、FR2實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 3) QS為電源總開關(guān)。 4) 熔斷器FU1、FU2分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。 3.

21、4 交流控制電路設(shè)計(jì) 說明： 1）第 1 道門 ( 根據(jù)出入方向不同,可能是門 1 或門2) , 是由在通道外的開門者通過按開門按鈕 S1 或 S2 打開的, 而第 2 道門 ( 根據(jù)出入方向不同, 可能是門 1 或門 2)則是在打開的第 1 道門關(guān)閉后自動地打開的 ( 也可以由通道內(nèi)的人按開門按鈕 S3 或 S4 來打開第 2 道門) 。這兩道門都是在開門后, 經(jīng)過 3 秒的延時(shí)而自動關(guān)閉的。 2）門關(guān)閉期間,如果對應(yīng)的光電傳感器的信號被遮斷, 則門立即自動打開。如果在門外或者在門內(nèi)的開關(guān)者按對應(yīng)的開門按鈕 S1、S2、S3、S4 時(shí), 門立即打開。 3）出于安全的考慮, 如果在

22、通道內(nèi)的某個(gè)人經(jīng)過光電傳感器時(shí), 對應(yīng)的門已經(jīng)打開, 則通道外的開門者可以不按開門按鈕。 4）兩道門都安裝了兩個(gè)行程開關(guān) S5、S6、S7、S8, 用于確定門的打開和關(guān)閉是否到位。 5）通道外的開門按鈕 S1、S2 旁, 安裝了相應(yīng)的 L1 或者 L2 指示燈, 當(dāng)按下開門按鈕后, 指示燈亮, 門開后指示燈滅。 6）由于應(yīng)急及調(diào)試的要求, 在控制柜面板上設(shè)置有手動和自動切換開關(guān), 切換開關(guān)處于手動狀態(tài)時(shí), 門可以通過控制柜上按鈕打開和關(guān)閉。按下應(yīng)急按鈕門應(yīng)該全開。控制柜上安裝了狀態(tài)指示燈, 用于指示控制狀態(tài)。 手動模式下的邏輯關(guān)系如下 ( 設(shè)備調(diào)試和應(yīng)急情況下工作在手動模式下, 非正常

23、工作狀態(tài)) : 3.5.主要參數(shù)計(jì)算 1）斷路器QF脫扣電流。斷路器過電流脫扣值按電動機(jī)起動電流的1.7倍整定。IQF＝1.7IN=1.76A＝10.2A≈10A，選用IQF＝10A的斷路器。 2) 熔斷器FU熔體額定電流IFU。 3.6 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量；確定所控制參數(shù)的精度及類型， 選擇適合的PLC機(jī)型及外設(shè)，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。 FX2N----48MR AC100~24V 輸出端 輸入端 DC24V X11 X4 X2 X0 X10 X6 X12 X14 X1

24、6 X20 X22 X24 X26 X3 X1 COM 24V+ X7 X5 X17 X13 X15 X25 X23 X21 X19 Y1 COM1 L N Y10 Y7 Y5 Y3 COM4 Y16 Y14 Y12 Y6 Y4 Y2 Y0 Y13 Y11 COM2 Y17 Y15 COM3 KM1 KM2 KM4 KM3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 N L S1 S2 S4 S3 S5 S6 S7 S5

25、 3.7 控制面板電器平面圖 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 LED8 SB1 SB3 SB2 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 QF FU1 FU2 FU3 FU4 線槽 線槽 線槽 線槽 線槽 端子板 FU5 FU6 KA1 KA2 TC IR PLC OUT KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 FR1 FR2

26、 FR3 FR4 第四章 課程設(shè)計(jì)圖示 4.1 輸入輸出表 輸入 輸出 指令 按鈕 意義 指令 意義 X000 B1 門1的光電傳感器 Y000 門1開運(yùn)動 X001 S1 通道外門1的開門按鈕 Y001 LED 1燈亮 X002 S2 通道外門2的開門按鈕 Y002 Y010 1門自動開循環(huán)控制 X003 S3 通道內(nèi)門1的開門按鈕 Y003 門1關(guān)運(yùn)動 X004 S4 通道內(nèi)門2的開門按鈕 Y004 門2開運(yùn)動 X005 S5 門1關(guān)門到位行程開關(guān) Y00

27、5 LED 2燈亮 X006 S6 門1開門到位行程開關(guān) Y006 門2關(guān)運(yùn)動 X007 S7 門2關(guān)門到位行程開關(guān) Y007 Y011 2門自動開循環(huán)控制 X010 S8 門2開門到位行程開關(guān) X011 B2 門2的光電傳感器 4.2 梯形圖設(shè)計(jì) \\門1的開門運(yùn)動 \\門1的關(guān)門運(yùn)動 \\T0延時(shí)3秒 \\門2的開門運(yùn)動 \\門2的關(guān)門運(yùn)動 \\T1延時(shí)3秒 \\循環(huán)操作 \\結(jié)尾 第五章 程

28、序 5.1流程圖 N 是否按下按鈕？ S1 S2 1開門運(yùn)動 2開門運(yùn)動 是否到S6？ 是否到S8？ Y 延時(shí)3s1關(guān)門 延時(shí)3s2關(guān)門 是否到S5？ 是否到S7？ Y Y N N 2開門運(yùn)動 1開門運(yùn)動 是否到S8？ 是否到S6？ N 延時(shí)3s，2關(guān)門 延時(shí)3s，1關(guān)門 是否到S7？ 是否到S5？ Y Y N N 5.2元件清單 5.2元件清單 名稱

29、 型號 數(shù)量（個(gè)） 廠家 按鈕開關(guān) LAY37-11BN(Y090) 5 杭州三利 行程開關(guān) ME-8111 AZ-8111 TZ-8111 5 杭州三利 光電傳感器 LE18S-A30NAD3 3 伊萊科 指示燈 LED電源指示燈 AD16-22D/S信號燈 AC220V 22口徑 6 APT上海二工 接觸器 CJX2-1810/220V 5 ZGOK/歐開電氣 三相異步電機(jī) ASF82A（120W） 3 民峰 電氣有限公司 熔斷器 RT18-32X 1P 10 上海二開電器 斷路器 EA9R

30、N2C6330C 10 施耐德電氣 熱繼電器 TH-N120KP 5 三菱熱繼電器 5.3 程序 \\門1開門運(yùn)動 LD Y0 \\自鎖 OR X1 \\按下外門1開門按鈕 OR X0 \\門1的光電傳感 OR X3 \\內(nèi)門1的開門按鈕 LD X7 \\門2關(guān)門到位行程開關(guān) ANI Y2 \\1門自動開循環(huán)控制 ANI X6 \\門1開門到位行程開關(guān) ANI Y3 \\門1關(guān)運(yùn)動 ANI Y4

31、 \\門2開運(yùn)動 ANI Y6 \\門2關(guān)運(yùn)動 OUT Y0 \\得電電機(jī)1正轉(zhuǎn) OR X1 \\按鈕控制開關(guān) OR Y1 \\Y1自鎖 OUT Y1 \\1燈亮 \\門1關(guān)門運(yùn)動 LD X6 LD Y3 ANI X5 OUT T0 K30 OUT Y10 OR T0 ANI Y0 OUT Y3 \\門2開門運(yùn)動 LD Y4 OR X2 OR X11 LD X5 ANI Y7 ANI X10 ANI Y6 ANI Y0 ANI Y3 OUT Y4 OR X2 OR Y

32、5 OUT Y5 \\門2關(guān)門運(yùn)動 LD X10 LD Y6 ANI X7 OUT T1 K30 OUT Y11 OR T1 ANI Y4 OUT Y6 \\循環(huán)操作 LD X2 ANI Y0 ANI Y10 LD Y7 ANI X1 OR Y4 OR Y11 OUT Y7 \\結(jié)束 END  第六章 設(shè)計(jì)心得 通過一周的PLC課設(shè)加深了我對PLC課程知識的理解，使我對PLC的應(yīng)用與設(shè)計(jì)有了初步的了解，為以后的使用打下了基礎(chǔ)。 同時(shí)，在課設(shè)過程中，我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足。在設(shè)計(jì)過程中，考慮問題不夠全面，不能夠充分的聯(lián)系實(shí)際，以致在模

33、擬階段發(fā)生錯(cuò)誤，不能夠滿足軟件的設(shè)計(jì)要求。然而經(jīng)過認(rèn)真的思索與修改，所設(shè)計(jì)的PLC程序已能夠?qū)崿F(xiàn)模擬所要求的功能，具有了參考價(jià)值，使我獲益良多。 通過這次課設(shè)，不僅使我掌握了PLC的一些基本知識，而且培養(yǎng)了我科學(xué)的探索精神與思考方式，使我在一周的課設(shè)過程中得到了很大的提升。 第七章 參考文獻(xiàn) 1、《電氣可編程控制原理與應(yīng)用》 王阿根 編著 清華大學(xué)出版社2010。 2、《可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用》 廖常初主編 重慶大學(xué)出版社2002。 3、《可編程序控制器的原理 應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)》 常斗南等主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2004。 4、《電器與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》 鄧則名等主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2004。 22