PLC控制自動(dòng)門的課程設(shè)計(jì)

1、電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)題目：自動(dòng)門控制裝置學(xué)院：專業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師:時(shí)間：目錄一、弓I言1二、自動(dòng)門控制裝置總體方案12.1 、自動(dòng)門控制裝置任務(wù)書(shū)12.2 自動(dòng)門的控制要求分析2三、自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)23.1 PLC的選擇2(1)機(jī)型的選擇2(2)輸入輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)的估算2(3)存儲(chǔ)器容量的選擇3(4)控制功能的選擇3(5)對(duì)PLC響應(yīng)時(shí)間的要求33.2 光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)43.3 限位開(kāi)關(guān)4四、自動(dòng)門控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)44.1、 I/O分配表44.2、 plc控制輸出接線54.3、 程序流程圖64.4、 梯形圖74.5、 指令表84.6、 時(shí)序圖8五、系統(tǒng)調(diào)試及過(guò)程分析

2、125.1 、系統(tǒng)調(diào)試125.2 過(guò)程分析13六、個(gè)人心得14七、參考文獻(xiàn)15附錄一16一、引言在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國(guó)，高樓聳立的大都市里的大廈、賓館、酒店、銀行、商場(chǎng)、寫(xiě)字樓，自動(dòng)門以經(jīng)是隨處可見(jiàn)。自動(dòng)門的工作方式是通過(guò)自動(dòng)門內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)感應(yīng)人的出入，當(dāng)人走進(jìn)自動(dòng)門時(shí)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開(kāi)門信號(hào)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門打開(kāi)。將人通過(guò)之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理，不但能給我們帶來(lái)人員進(jìn)出方便、節(jié)約空調(diào)能源、防塵、防風(fēng)、降低噪音等好處，更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息。自動(dòng)門在國(guó)外早以得到普遍應(yīng)用，在我國(guó)也以優(yōu)異的性能逐步得到大家的認(rèn)同，中國(guó)

3、已經(jīng)迎來(lái)了自動(dòng)門發(fā)展的黃金時(shí)期。自動(dòng)門的性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修的缺點(diǎn)已逐步被淘汰。目前自動(dòng)門及其自動(dòng)化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是可編程控制器（一下簡(jiǎn)稱PLQ,PLC是一種專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可編程控制器的儲(chǔ)存器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算數(shù)運(yùn)算等作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或邏輯式和開(kāi)關(guān)量的邏輯控制的輸入和輸出，控制個(gè)種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，功能完善，實(shí)用性強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕

4、，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。因此運(yùn)用PLC控制自動(dòng)門具有較高的可靠性，維修方便等特點(diǎn)，因此，進(jìn)行自動(dòng)門的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)化行業(yè)乃至整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究?jī)r(jià)值。二、自動(dòng)門控制裝置總體方案2.1 、自動(dòng)門控制裝置任務(wù)書(shū)完成自動(dòng)門控制裝置，包括編寫(xiě)程序和硬件接線圖，要求當(dāng)有人按下開(kāi)門開(kāi)關(guān)時(shí)，門自動(dòng)打開(kāi)，然后又能自動(dòng)關(guān)閉。1 .外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)K1或K2時(shí)，開(kāi)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)K3位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。2 .

5、位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM徽起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開(kāi)關(guān)K4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。3 .中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)K2或K1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門程序。4 .的8秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)K2或K1時(shí)，必須重新開(kāi)始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程，以保證人員安全通過(guò)。2.2 自動(dòng)門的控制要求分析1 .當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)上有電流通過(guò)(光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)是脈沖觸發(fā)須對(duì)其自鎖)由于開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)常閉，所以線圈上有電通過(guò)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。2 .當(dāng)自動(dòng)門

6、到開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)位置時(shí)啟動(dòng)延時(shí)定時(shí)器8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。3 .關(guān)門過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門程序。4 .門打開(kāi)后的8秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，必須重新開(kāi)始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程，以保證人員安全通過(guò)。5 .自動(dòng)門在出現(xiàn)故障或在維修的時(shí)候，用自動(dòng)控制從在一定的問(wèn)題，最后決定加增手動(dòng)開(kāi)門和關(guān)門開(kāi)關(guān)三、自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1PLC的選擇在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型

7、的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估計(jì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器的容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。(1)機(jī)型的選擇PLC的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊兩類型型，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/0點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/0卡件或插卡，因此用戶可較合

8、理的選擇和配置系統(tǒng)控制的I/0點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)的考慮選才iPLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出比較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。點(diǎn)當(dāng)數(shù)增加到一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)PLC選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選用整體型PLG(2)輸入輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入

9、輸出點(diǎn)數(shù)，在增加10%到20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入12點(diǎn)，輸出12點(diǎn)。（3）存儲(chǔ)器容量的選擇存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器的容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)，能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)代替，存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的形式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都

10、是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10到15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按次數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)索要儲(chǔ)存的程序，這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間。（4）控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等性能的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的要求，主要介紹一下幾種功能的選擇。控制功能PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需要的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。編程功能離線

11、編程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU（寸現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。編程方式：CPU編程器有各自的CPU主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。診斷功能PLC的診斷功能爆孔硬件和軟鍵的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)軟

12、件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟鍵又PLC的CPUffi外部輸入輸出等部件信息叫喚功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。（5）對(duì)PLC響應(yīng)時(shí)間的要求對(duì)于多數(shù)場(chǎng)合，PLC的相應(yīng)時(shí)間基本上能滿足控制要求。響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間，輸出濾波時(shí)間和掃描周期。PLC的工作方式?jīng)Q定了他不能接受頻率過(guò)高或持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)，當(dāng)有此類信號(hào)輸入時(shí)需要選用掃描速度高的PLC或快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。綜合以上因素，本課題的設(shè)計(jì)日本三菱公司生產(chǎn)的FX1S小型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。3.2 光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)它是光電接近

13、開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱，是利用被測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通所要接通的電路，從而檢測(cè)物體的有無(wú)。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)化為光信號(hào)射出，接受器再根據(jù)接受到的光線強(qiáng)弱或有無(wú)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。3.3 限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)又稱行程開(kāi)關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置的一種自動(dòng)控制器件。限位開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)到某一運(yùn)動(dòng)位置時(shí)，行程開(kāi)關(guān)通過(guò)機(jī)械可動(dòng)部分的動(dòng)作，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的控制，限制它們的動(dòng)作和位置，

14、借此對(duì)生產(chǎn)機(jī)械給以必要的保護(hù)。四、自動(dòng)門控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)4.1、I/O分配表I/O分配表類別元件PLC元件作用輸入SB1X01門外光檢測(cè)電開(kāi)關(guān)SB2X02門內(nèi)光檢測(cè)電開(kāi)關(guān)SB3X03開(kāi)門限位電開(kāi)關(guān)SB4X04關(guān)門限位電開(kāi)關(guān)SB5X05過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)SB6X06緊急停二車開(kāi)關(guān)SB7X07啟動(dòng)停止SB10X10手動(dòng)開(kāi)門SB11X11手動(dòng)關(guān)門輸KM0Y0電動(dòng)機(jī)止轉(zhuǎn)接觸器KM1Y1電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM2Y2過(guò)載保護(hù)接觸器表4-14.2、plc控制輸出接線ISS2SB3尸一SB4十iSB5SB6TISB7工SB1O-1"1SB11SB1X001¥000X002X003Y001X004

15、X005X006Y002X0Q7X010X011COMCOMKMOKM2KM1圖4-14.3、程序流程圖圖4-2圖4-34.5、指令表fltnynniLDAUUl15ORTOOL1ORX00216HI?0002onY00117AKITOOL8AMIY00218AUDX007&ANDX00719ORSOIL5OR區(qū)01020AliiX0046OI區(qū)00321OUTTOOL7OUTYOOC22LEX0058LDX00323OE氐QggAKIXQQ124ORY00210AHIX00225AIID100711OUTTO26OUT¥00214LDTO71FTID圖4-44.5、時(shí)序圖軟

16、元件登錄圖表表示汜圍正在進(jìn)行監(jiān)控r自動(dòng)芍手動(dòng)片rX2作*5廣片。rx加Rooi乂。m陽(yáng)口7足010?oooYOGI?0O2TSO1111i111i1r1ll111111l111*l11111111111<1111111t111111111111111111111圖4-5五、系統(tǒng)調(diào)試及過(guò)程分析5.1 、系統(tǒng)倜試riFVlCFMFMQHYMrjMTORhx做infflm加通川2皿«rgAil通百M(fèi)ritutuW2mi里220142DB20312版刖"J54帆MlDOMDIMm1Mni-uwozm訪mQ3J5Utt22詡iwnULhi'ruru桁(0F5汨flrfl

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22、sMI1 n-mwFl m- m_7D-IsjhU事姓口MJfX-27圖5-15.2 過(guò)程分析1.首先按下啟動(dòng)按鈕使X007使之閉合，若外檢測(cè)開(kāi)關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開(kāi)關(guān)有信號(hào)時(shí)、X001或X002閉合。由于開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)X003是長(zhǎng)閉的，所以Y000線圈通電，有原理分析可知光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)Y000線圈通電時(shí)Y000閉合，此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)自動(dòng)門扇移動(dòng)，執(zhí)行開(kāi)門過(guò)程。2.當(dāng)門扇完全打開(kāi)時(shí)，使開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)X003打開(kāi)，Y000線圈斷電.電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3.當(dāng)門扇停止移動(dòng)時(shí)，由于開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)的長(zhǎng)閉變成長(zhǎng)開(kāi)，故使長(zhǎng)開(kāi)閉合。進(jìn)彳T8秒的延時(shí),若此時(shí)外檢測(cè)開(kāi)關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開(kāi)關(guān)X001或X002有信號(hào)，則使T0重新延時(shí)。4.當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后T0線圈通電，關(guān)門限位開(kāi)關(guān)關(guān)