双门通道控制 PLC课程设计.docx

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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ProgrammableController，简称PC。

但由于PC和个人计算机（PersonalComputer）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。

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………………………………………………7

3.1双门通道控制电路图……………………………………………………7

3.2系统设计…………………………………………………………………8

3.3主电路图设计……………………………………………………………10

3.4交流控制电路设计………………………………………………………11

3.5.主要参数计算……………………………………………………………12

3.6硬件结构设计……………………………………………………………13

3.7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………………………………………………………………15

4.2梯形图设计………………………………………………………………15

第五章程序……………………………………………………………………17

5.1流程图……………………………………………………………………17

5.2元件清单…………………………………………………………………18

5.3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

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。

②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。

③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。

④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。

⑤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。

①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。

②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。

③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。

④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:

①为了保证房间尽可能无尘,门1和门2不能同时打开;

②门的开启有三种工作模式:

自动、手动、应急。

③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）。

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）:

1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;

②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;

③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;

④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

12V

主控制器4总线

AB急开急关复位

4线4线4线

2线2线

LED灯LED灯

切换开关

光电传感器光电传感器

2线2线

门1门2

图3-1

3.2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3-1CPU226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

X01S1通道外门1的开关按钮Y01kM1打开门1

X02S2通道外门2的开关按钮Y02kM2关闭门1

X03S3通道内门1的开关按钮Y03kM3打开门2

X04S4通道内门2的开关按钮Y04kM4关闭门2

X05S5门1关门到位行程开关Y05L1M1指示灯

X06S6门1开门到位行程开关Y11L2M2指示灯

X07S7门2关门到位行程开关Y12L3门1开指示

X10S8门2开关到位行程开关Y13L4门1关指示

X11B1门1的光电传感器Y14L5门2开指示

X12B2门2的光电传感器Y15L6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16K

3、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:

2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;

②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;

M13M13

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。

IQF＝1.7IN=1.7×6A＝10.2A≈10A，选用IQF＝10A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。

3.7控制面板电器平面图

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

X000

B1

门1的光电传感器

Y000

门1开运动

X001

S1

通道外门1的开门按钮

Y001

LED1灯亮

X002

S2

通道外门2的开门按钮

Y002

Y010

1门自动开循环控制

X003

S3

通道内门1的开门按钮

Y003

门1关运动

X004

S4

通道内门2的开门按钮

Y004

门2开运动

X005

S5

门1关门到位行程开关

Y005

LED2灯亮

X006

S6

门1开门到位行程开关

Y006

门2关运动

X007

S7

门2关门到位行程开关

Y007

Y011

2门自动开循环控制

X010

S8

门2开门到位行程开关

X011

B2

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

5.2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-8111AZ-8111TZ-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AC220V22口径

6

APT上海二工

接触器

CJX2-1810/220V

5

ZGOK/欧开电气

三相异步电机

ASF82A（120W）

3

民峰电气有限公司

熔断器

RT18-32X1P

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

LDY0\\自锁

ORX1\\按下外门1开门按钮

ORX0\\门1的光电传感

ORX3\\内门1的开门按钮

LDX7\\门2关门到位行程开关

ANIY2\\1门自动开循环控制

ANIX6\\门1开门到位行程开关

ANIY3\\门1关运动

ANIY4\\门2开运动

ANIY6\\门2关运动

OUTY0\\得电电机1正转

ORX1\\按钮控制开关

ORY1\\Y1自锁

OUTY1\\1灯亮

\\门1关门运动

LDX6

LDY3

ANIX5

OUTT0K30

OUTY10

ORT0

ANIY0

OUTY3

\\门2开门运动

LDY4

ORX2

ORX11

LDX5

ANIY7

ANIX10

ANIY6

ANIY0

ANIY3

OUTY4

ORX2

ORY5

OUTY5

\\门2关门运动

LDX10

LDY6

ANIX7

OUTT1K30

OUTY11

ORT1

ANIY4

OUTY6

\\循环操作

LDX2

ANIY0

ANIY10

LDY7

ANIX1

ORY4

ORY11

OUTY7

\\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。