(完整word版)雙門通道控制

1、目錄1、引言.11.1設計目的 . .11.2設計內(nèi)容及要實現(xiàn)的目標 .12、系統(tǒng)硬件電路設計 .22.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理 .22.1.1 PLC 的選型 . .22.1.2容量的估算 .32.1.3電機的選型 . .52.2系統(tǒng)硬件電路圖 . .63、系統(tǒng)軟件設計 .83.1系統(tǒng)功能分析 .83.2控制程序設計思路 .83.3各部分功能具體實現(xiàn) . .94、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 .124.1系統(tǒng)調(diào)試 . .124.2結(jié)果分析 . .13結(jié)束語 .13參考文獻 .15附錄一 .161、引言1.1設計目的綜合運用本課程及前期課程的相關知識和技能，相對獨立地設計和調(diào)試一個小型 PLC應用系統(tǒng)，

2、使學生獲得控制技術工程的基本訓練，提高工程意識和實踐技能。同時提高學生對文獻資料的檢索和信息處理的能力，以及編寫和整理設計文檔的能力 。本次 PLC課程設計的主要目的是通過某一PLC控制系統(tǒng)的設計實踐，是學生能夠熟練的進行PLC系統(tǒng)外圍電路設計、接線、編程、調(diào)試等工作，培養(yǎng)學生的工程技術應用能力。1.2設計內(nèi)容及要實現(xiàn)的目標 某房間要求盡可能地保持無塵， 在通道上設置了兩道電動門， 門 1 和門 2，可通過光電傳感器自動完成門的打開和關閉。門1 和門 2 不能同時打開。 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打開的， 而第 2 道門（根據(jù)

3、出入方向不同， 可能是門 1 或門 2 ）則是在打開的第 1 道門關閉后自動地打開的 （也可以由通道內(nèi)的人按開門按鈕來打開第 2 道門）。這兩道門都是在門開后， 經(jīng)過 3s 的延時而自動關閉的。 在門關閉期間，如果對應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)的開門者按對應的開門按鈕時，立即打開。 出于安全方面的考慮，如果在通道內(nèi)的某個人經(jīng)過光電傳感器時，對應的門已經(jīng)打開，則通道外的開門者可以不按開門按鈕。 每道門都安裝了兩個行程開關，用于確定門的打開和關閉是否到位。在通道外的開門按鈕旁，安裝了相應的 LED 指示燈，當按下開門按鈕后， LED 指示燈亮，門開后 LED

4、指示燈滅。12、系統(tǒng)硬件電路設計2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理的選型FX系列 PLC型號的含義如下：圖 2.1 FX PLC 型號含義其中系列名稱：如 0、 2、 0S、1S、ON、 1N、2N、 2NC等單元類型： M基本單元E 輸入輸出混合擴展單元EX擴展輸入模塊EY擴展輸出模塊輸出方式： R繼電器輸出S 晶閘管輸出T 晶體管輸出特殊品種： D DC電源， DC輸出A1 AC電源 AC（AC100120V）輸入或 AC輸出模塊H 大電流輸出擴展模塊V 立式端子排的擴展模塊C 接插口輸入輸出方式F輸入濾波時間常數(shù)為1ms的擴展模塊2如果特殊品種一項無符號，為 AC電源、 DC輸入、橫式端子排、

5、標準輸出。例如 FX2N 32MT D 表示 FX2N系列， 32 個 I/O 點基本單位，晶體管輸出，使用直流電源， 24V直流輸出型。PLC機型選擇的基本原則是：在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比最優(yōu)的機型。 通常做法是， 在工藝過程比較固定、 環(huán)境條件較好的場合，建議選用整體式結(jié)構的 PLC；其他情況則最好選用模塊式結(jié)構的 PLC；對于開關量控制以及以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一般其控制速度無須考慮， 因此，選用帶 A/D 轉(zhuǎn)換、D/A 轉(zhuǎn)換、加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機就能滿足要求； 而在控制比較復雜， 控制功能要求比較高的工程項目中

6、（如要實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機（其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等）。應該注意的是， 同一企業(yè)應盡量做到機型統(tǒng)一。 這樣，同一機型的 PLC模塊可互為備用， 便于備品備件的采購和管理； 同時，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術力量的培訓、 技術水平的提高和功能的開發(fā)； 此外，由于其外部設備通用，資源可以共享，因此，配以上位計算機后即可把控制各獨立系統(tǒng)的多臺 PLC 聯(lián)成一個 DCS系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。本次設計選用三菱公司的FX2N系列的 PLC。容量的估算PLC容量的估算，包

7、括兩個方面：一是I/O 口的點數(shù)，二是用戶存儲量的容量。（1）I/O 點數(shù)的估算I/O 點數(shù)是衡量 PLC規(guī)模大小的重要指標，一般來說，輸入點與輸入信號，輸出點與輸出控制是一一對應的， 個別情況下，也有兩個信號公用一個輸入點的。表 2.1 列出了典型傳動設備及電器元件所需PLC I/O 點數(shù)。3表 2.1 典型傳動設備及電器元件所需PLC I/O 點數(shù)序號電氣設備、元件輸入點數(shù)輸出點數(shù)I/O 總點數(shù)1Y-啟動的籠型電動機4372單向運行的籠型電動機4153可逆運行的籠型電動機5274單相變極電動機5385可逆變極電動機64106單向運行的直流電動機96157可逆運行的直流電動機128208單向

8、運行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機3479可逆運行的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機45910單線圈電磁閥21311雙線圈電磁閥32512按鈕1113光電開關2214撥碼開關4415行程開關1116位置開關2217信號燈1118風機11（2）用戶存儲器容量的估算PLC的存儲器容量選擇和計算的第一種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點數(shù)精確計算存儲器的實際使用容量。 第二種為估算法，用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應用目的，按照（式 2.1 ）來估算。為了使用方便，一般應留有25%的裕量。存儲器字數(shù) =（開關量 I/O 點數(shù) *10 ）+（模擬量通道數(shù) *150）（式 2.1 ）本次設計共用到按鈕6 個，限位開關 4 個，有 10 個輸入信

9、號?？紤]15%的裕量，取整數(shù) 12，需 12 個輸入點。輸出信號信號燈4 個，接觸器 4 個，占 8 個輸出點，考慮 15%的裕量，最多需10 個輸出點。則輸入和輸出點數(shù)之和為22。綜合上面分析，可選用FX2N-32MR型 PLC，該 PLC有 16 個輸入點， 16 個輸出點，存儲器容量滿足要求。圖2.2 為 FX2N-32MR型 PLC。4圖 2.2 FX2N-32MR型 PLC電機的選型電機的選擇是生產(chǎn)中最重要的一個環(huán)節(jié)，電機運行的好壞直接與生產(chǎn)的質(zhì)量相聯(lián)系，所以一定要做到更好。電動機的選擇涉及到多方面的內(nèi)容，例如：電動機的額定電壓與額定電流、電動機的轉(zhuǎn)速、電動機的功率、電動機的價格、電

10、動機的功率因數(shù)等等； 我在這里想討論教學實驗中和實際的工業(yè)生產(chǎn)中的電動機的選型。在實驗室中我們的要求不是太高，經(jīng)過查找Y80M1-2電動機比較符合要求。下表即為該電動機的部分參數(shù)：表 2.2 Y80M1-2電動機的參數(shù)額定電壓380V額定電流1.8A額定功率0.75KW轉(zhuǎn)速2830r/min效率75%功率因數(shù)0.845振動速度1.8mm/s重量17Kg故可以從表格中看出這種電動機額定電壓和電流在學校的實驗室中可以達到其要求，因為在實驗室中液體的水箱不可能很大，所以功率和轉(zhuǎn)速也可以達到要求，電機的效率和功率因數(shù)又相對較高，振動速度小，質(zhì)量還比較輕，最重要的是這臺電動機的價格比較便宜，249 元/

11、 臺。所以實驗室中選擇這一類電動機。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，不但要求經(jīng)濟，性能好，還要求的是安全與生產(chǎn)的穩(wěn)定進行。在選型時的要求就更多， 所以我在這里只是提出我查的一些資料和我的一些小的建議如與實際不符，請老師見諒。我查了幾個型號后選定了Y280S-6的電動機，這種電動機與前一種相比，突出變化的是功率變?yōu)?5KW，額定電流變成了139A，電壓不變，其他的參數(shù)則變化不大，價格方面則靈活性很大5000-10000 之間可以根據(jù)情況選擇。本次設計若要做實物則可選擇Y80M1-2 電動機。2.2系統(tǒng)硬件電路圖系統(tǒng)主控電路圖如圖2.3 所示。圖 2.3系統(tǒng)主控電路圖6雙門通道控制 I/O 分配表如表 2.3

12、 所示。表中由于雙門控制狀態(tài)無法直接模擬顯示，這里將開關、按鈕的輸入以及輸出端的狀態(tài)顯示來表示雙門通道的控制。表 2.3雙門通道控制 I/O 分配表輸入設備輸入端子輸出設備輸出端子門 1 外開門按鈕SB1X000門 1 外指示燈HL1Y000門 1 內(nèi)開門按鈕SB2X001門 1 內(nèi)指示燈HL2Y001門 1 內(nèi)光電傳感器按鈕 SB3X002門 2 外指示燈HL3Y002門 2 外開門按鈕SB4X003門 2 內(nèi)指示燈HL4Y003門 2 內(nèi)開門按鈕SB5X004門 1 開門控制線圈 KM1Y004門 2 內(nèi)光電傳感器按鈕 SB6X005門 1 關門控制線圈 KM2Y006門 1 開門限位開關

13、SQ1X006門 2 開門控制線圈 KM3Y005門 1 關門限位開關SQ2X007門 2 關門控制線圈 KM4Y007門 2 開門限位開關SQ3X010門 2 關門限位開關SQ4X011PLC輸入輸出端子接線圖如圖2.4 所示。圖 2.4雙門通道控制 I/O 接線圖73、系統(tǒng)軟件設計3.1 系統(tǒng)功能分析系統(tǒng)程序流程圖如圖3.1 所示。圖 3.1 系統(tǒng)程序流程圖3.2 控制程序設計思路根據(jù)設計要求， 用兩個光電傳感器、 門內(nèi)按鈕和門外按鈕分別來控制兩道電動門的打開和關閉， 由于兩個門不能同時打開， 還需加入互鎖。 當通道外的開門者通過按開門按鈕打開， 第 2 道門（根據(jù)出入方向不同， 可能是門

14、 1 或門 2 ）則是在打開的第 1 道門關閉后自動地打開，可選用輔助繼電器來控制第二道門的自動打開和關閉。 此外，還需加入兩道門的開門和關門限位開關以保證門的打8開和關閉到位。當門打開到位后，延遲3s 關門。3.3 各部分功能具體實現(xiàn)（ 1）開門指示燈的實現(xiàn)當按下開門按鈕時，對應的門指示燈會點亮，當門打開的時候，指示燈滅。另外，還需加入開門限位開關來控制當門打開到位時按下開門按鈕， 對應的指示燈不會被點亮。程序如圖 3.1 和圖 3.2 所示。圖 3.1門 1 開門指示燈控制圖 3.2門 2 開門指示燈控制（ 2）開門控制9當檢測到開門指示燈亮的時候， 對應的門打開， 由于兩道門不能同時打開

15、，因此需要加互鎖。程序如圖 3.3 和圖 3.4 所示。圖 3.3門 1 開門控制圖 3.4門 2 開門控制（ 3）自動開門控制自動開門由輔助繼電器控制，當檢測到門外指示燈亮的時候，M0通電，第一道門關閉后， M0 將第二道門打開，在第二道門關閉的時候，會將輔助繼電器M0斷電，以便下次使用。程序如圖3.5 所示。10圖 3.5自動開門控制（ 3）自動關門控制自動關門是由定時器與開 / 關門限位開關控制，當開 / 關門達到最大限位時，定時器記時 3 秒，門自動關閉。程序如圖 3.6 所示。圖 3.6自動關門控制程序梯形圖見附錄一。114、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析4.1 系統(tǒng)調(diào)試本次系統(tǒng)仿真如果只采用G

16、X Developer 中的 GX Simulator6進行仿真，只能看出繼電器的輸出狀態(tài)，在詢問老師之后，又用了GT Designer3和 GTSimulator3進行模擬仿真。仿真圖如圖4.1 和圖 4.2 所示。圖 4.1 GT Designer3 設計仿真圖圖 4.2 繼電器內(nèi)存監(jiān)視仿真12程序調(diào)試和仿真過程中，當按下門內(nèi)、門外按鈕或者光電傳感器檢測到時，對應的門打開， 關閉后第二道門會打開， 然后第一道門又會打開， 以此循環(huán)無法停止，查閱資料和經(jīng)過同組人員討論后，決定加入輔助繼電器來控制自動開門，只有當門外指示燈被點亮時，對應的輔助繼電器才會通電，經(jīng)過第二道門后， 關門線圈通電會將輔

17、助繼電器斷電，這樣，就不會循環(huán)自動開門。4.2 結(jié)果分析（1）開始時門是關著的，兩個門的關限位開關是閉合的，按下門外呼叫按鈕后，門外指示燈閃爍一下，開門電動機啟動，電機正轉(zhuǎn)，第一道門打開。當?shù)谝坏篱T打開到最大限位后，延時 3 秒后電機反轉(zhuǎn)，開始關門。在關門過程中，如果對應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)的開門者按對應的開門按鈕時， 立即打開。 若無中斷，門關閉完成后第二道門自動打開。（2）當兩道門的門外按鈕都有呼叫時，先按下按鈕的指示燈閃爍一下，對應的門開啟。后按下的，指示燈一直亮著，等待第一道門關閉后自動開啟。（3）當門內(nèi)按鈕按下時，指示燈閃爍一下，對應的

18、門打開，當次門關閉到位后，另一道門不會自動打開。當光電傳感器檢測到有人通過時，情況類似。13結(jié)束語本次課程設計從仿真以及試驗驗證的結(jié)果來看， 當外門按鈕按下時， 可以實現(xiàn)兩道門的自動開門和關閉， 以及其他功能設計要求均能實現(xiàn)。 但在設計與功能實現(xiàn)過程中，發(fā)現(xiàn)本次設計還有許多現(xiàn)實情況沒有考慮到， 設計還處于理想狀態(tài)，用于現(xiàn)實的話還有待改善。通過一周的 PLC課設加深了我對 PLC課程知識的理解，使我對 PLC的應用與設計有了初步的了解，為以后的使用打下了基礎。同時，在課設過程中，我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足。在設計過程中，考慮問題不夠全面，不能夠充分的聯(lián)系實際， 以致在模擬階段發(fā)生錯誤， 不能夠滿足軟件的設計要求。然而經(jīng)過認真的思索與修改， 所設計的 PLC程序已能夠?qū)崿F(xiàn)模擬所要求的功能，具有了參考價值，使我獲益