灰灰PLC課程設計_雙門通道

1、鹽城工學院課 程 設 計 說 明 書題目： 雙門通道控制 學院（系）： 博雅學院 年級專業(yè)： 09電氣工程及其自動化 學 號： 學生姓名： 汪云飛 指導教師： 薛迎成 教師職稱： 講師 。摘 要可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。但由于PC和個人計算機（Personal Computer）混淆，故人們仍習慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數字運算操作的電子系統裝置，專為在工業(yè)現場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲區(qū)域執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數和算術運算等操作指令，并通過數字式或模擬式的輸入、輸出

2、接口，控制各種類型的機械或生產過程。PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電器控制系統中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現場操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC程序的編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。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，就可靈活方便地將PLC應用于生產實踐。本實驗為雙門通道控制實驗，主要為保持密閉空間的獨立性而設計，可以利用于電

3、梯，自動門，以致于太空密閉艙等各種情況，具有較高的的實際意義，比較符合實際。本實驗注重于利用PLC技術進行軟件設計與仿真，可以提高學生對PLC課程的理解，以及其實際應用的了解。 目錄第一章 課程設計的基本要求 第二章 雙門通道控制的工作過程介紹第三章 雙門通道控制電路圖第四章 課程設計圖示7 2.1 輸入輸出表72.2 梯形圖設計72.3 梯形圖指令9第五章 參考步進梯形圖 113.1 狀態(tài)轉移圖113.2 步進梯形圖123.3 指令圖13第六章 設計心得17參考文獻17第一章 課程設計的基本要求 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

4、門的打開和關閉。門 1 和門 2 不能同時打開。雙門通道控制的示意圖如圖所示。 第 1 道門（根據出入方向不同，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（也可以由通道內的人按開門按鈕 S3 或 S4 來打開第2 道門）。這兩道門都是在門開后，經過 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的開門者按對應的開門按鈕S1、S2、S3 或 S4 時，立即打開。 出于安全方面的考慮，如

5、果在通道內的某個經過光電傳感器時，對應的門已經打開，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S5、S6、S7、S8,用于確定門的打開和關閉是否到位。在通道外的開門按鈕 S1、S2 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 指示燈滅。 第二章 雙門通道控制的工作過程電動門的各個控制元器件介紹如下。按鈕S1 為門 1 的外開門按鈕, S3 為門 1 的內開門按鈕, S2為門 2 的外門按鈕, S4 為門 2 內開門按鈕。行程開關S5 為門 1 的左限位行程開關, S6 為門 1 的右限位行程開關, S7 為門 2 的左限位行程開關,

6、 S8 為門 2 的右限位行程開關。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 B1 的輸出是接通的, 門 1 有人時 B1 是斷開的。其中 T 為發(fā)射部分, R 為接受部分。信號燈門 1 和門 2 的開門指示燈, 當按下 S1 或者 S3 時, L1發(fā)光; 門 1 打開后, L1熄滅。當按下 S2 或者 S4 時, L2發(fā)光; 門 2 打開后, L2 熄滅。門驅動電機介紹: M1 和 M2為門 1 和門 2 的驅動電機, M1 和 M2 電機的正轉和反轉實現門開和門關的動作。門 1 和門 2 的動作邏輯關系描述如下:為了保

7、證房間盡可能無塵,門 1 和門 2 不能同時打開;門的開啟有三種工作模式: 自動、手動、應急。在正常工作情況下, 電鈴不響; 在手動和應急情況下, 電鈴響, 提示雙門通道工作在非正常工作情況下。自動模式邏輯關系如下 (正常情況下工作在自動模式)。第 1 道門 ( 根據出入方向不同,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, 經過 3 秒的延時而自

8、動關閉的。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的開關者按對應的開門按鈕 S1、S2、S3、S4 時, 門立即打開。出于安全的考慮, 如果在通道內的某個人經過光電傳感器時, 對應的門已經打開, 則通道外的開門者可以不按開門按鈕。兩道門都安裝了兩個行程開關 S5、S6、S7、S8, 用于確定門的打開和關閉是否到位。通道外的開門按鈕 S1、S2 旁, 安裝了相應的 L1 或者 L2 指示燈, 當按下開門按鈕后, 指示燈亮, 門開后指示燈滅。由于應急及調試的要求, 在控制柜面板上設置有手動和自動切換開關, 切換開關處于手動狀態(tài)時, 門可以通過控制柜上按

9、鈕打開和關閉。按下應急按鈕門應該全開。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系如下 ( 設備調試和應急情況下工作在手動模式下, 非正常工作狀態(tài)) : 換開關 S3 處于 “斷開”時, 按下控制柜上的 S4按鈕, 門 1 打開, 碰到行程開關 S6 后停止;切換開關 S3 處于 “斷開”時, 且光電傳感器 B1 接通 ( 門 1 中無人), 門 1 關閉,碰到行程開關 S5 后停止;切換開關 S9 處于 “斷開”時, 按下控制柜上的 S12按鈕, 門 2 打開, 碰到行程開關 S8 后停止;切換開關 S9 處于 “斷開”時,且光電傳感器 B2接通 ( 門 2 中無人)

10、按下控制柜上的 S13 按鈕,門 2 關閉, 碰到行程開關 S7 后停止。應急工作模式如下 ( 緊急和安全情況下工作在應急模式下, 非正常工作狀態(tài)) :按 下 應 急 開 門 開 關 ,門 1和門 2 同時打開,碰到開門到位行程開關而停止第三章 雙門通道控制電路圖及系統設計3.1雙門通道控制電路圖電源箱 220V 12V 主控制器 4芯總線 A B 急開 急關 復位 4芯 4芯 4芯 2芯 2芯 LED燈 LED燈 切換開關 光電傳感器 光電傳感器 2芯 2芯S3 S4A門開關通道緩沖區(qū)B門開關 門1 門23.2 系統設計(1) 硬件設計根據上述描述, 確定 PLC 的輸入和輸出的地址分配表表

11、1 CPU226 的輸入和輸出繼電器地址分配表編程 I/O 電路 作用 編程 I/O 電路 作用元件 端子 元件 元件 端子 元件 I0.1 S1 通道外門1的開關按鈕 Q0.1 M1A 打開門1 I0.2 S2 通道外門2的開關按鈕 Q0.2 M1Z 關閉門1I0.3 S3 通道內門1的開關按鈕 Q0.3 M2A 打開門2 I0.4 S4 通道內門2的開關按鈕 Q0.4 M2Z 關閉門2 I0.5 S5 門1關門到位行程開關 Q0.5 L1 BM1指示燈 I0.6 S6 門1開門到位行程開關 Q1.1 L2 BM2指示燈 I0.7 S7 門2關門到位行程開關 Q1.2 L3 門1開指示 I1

12、.0 S8 門2開關到位行程開關 Q1.3 L4 門1關指示 I1.1 B1 門1的光電傳感器 Q1.4 L5 門2開指示 I1.2 B2 門2的光電傳感器 Q1.5 L6 門2關指示 如表 1 所示。確定 PLC 的硬件選擇: 根據 PLC 的地址分配表,得出控制電路需要 16 點輸入和 9 點輸出。根據控制電路的需要輸入和輸出點數, 選擇西門子公司的 PLC, 其具體型號為 CPU226, CPU226 提供 24 點輸入和 16 點輸出, 能滿足控制電路的要求。其他的編程元件的地址分配介紹:大多數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, 在此不重復另外 BM1 分配

13、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) 軟件設計根據電動門的邏輯關系, 設計 PLC 的梯形圖, 采用結構化程序設計思想, 程序分為主程序和子程序的關系。主程序如圖 2 所示。主程序的作用如下: 動開關 S9 接通, 輸入繼電器 I1.3 為 “1”時, 主程序調用 “自動”子程序;手動開關 S9 斷開, 輸入繼電器 I1.3 為 “0”時, 主程序調用 “手動”子程序;應急開關 S0 接通, 調用 “應急”子程序。自動子程序設計如下:因為 “自動”子程序邏輯關系比較復雜, 采用順序功能圖

14、設計如下 ( 圖 3) 。圖 3 中編程的幾點說明如下。M0.0 步的初始化動作定義如下: 在 M0.0 步的動作為使 M0.0 置 “1”, 其余的中間繼電器 MX.X 全部復位即置“0”, 全部輸出繼電器 QX.X 全部復位即置 “0”, 綜上所述, 初始步實際為 PLC 的待機狀態(tài) ( 停機狀態(tài)) 。圖 3 中的分支皆為選擇關系, 即 M0.0 步后, 根據轉換條件, 只能執(zhí)行 M0.1 步或者 M0.5 步。BM1 和 BM2 的狀態(tài)轉換問題, BM1 和 BM2 為狀態(tài) 手動EN I1.3 I1.3 自動EN 圖2 雙門通道控制的主程序寄存器, 寄存了門 1 和門 2 的開門信號;

15、具體動作如下:按下 S1 或者 S3, BM1 的狀態(tài)置 “1”, 即門 1 的開門信號;在門 1 開門動作時, 同時將 BM1 置 “0”, 表示門 1 已經打開。BM2 的動作特性同 BM1。為了避免門 1 和門 2 在 M0.0 步后的死鎖問題, 即門 1 的打開優(yōu)于門 2 的打開。M0.6 步之前設計了定時器 T40, 使門 1 的打開優(yōu)于門 2 的打開。為了避免門 1 關閉后, 在 BM1 的競爭下, 又打開門1, 設計了定時器 T38, 使門 1 關閉后, 門 2 的打開優(yōu)于門1 的打開, 保證雙門通道能順序打開。同樣門 2 打開后,門 1 的打開優(yōu)于門 2 的打開, 解決門 1

16、和門 2 的競爭問題。為了解決在關門過程中的夾人問題, 在門 1 和門 2中設計了光電傳感器 B1 和 B2, 如果在關門過程中, 門中有人, 應該立即執(zhí)行開門動作。手動子程序的設計如圖 4 所示。圖 4 中編程的幾點說明: 用 R 和 S 指令編寫梯形圖程序。因為 R 和 S 指令的執(zhí)行級別高, 能保證程序的正常執(zhí)行; 程序的編寫是根據手動動作的邏輯關系編寫;因為邏輯關系比較簡單, 采用經驗法編寫程序; 鑒于篇幅所限, 圖 4 只給出了門 1 的手動梯形圖, 因為門 1 和門2 的動作關系是相同的, 門 2 的手動梯形圖的結構同門 1,在此從略。 第四章 課程設計圖示3.1 輸入輸出表輸入輸

17、出指令按鈕意義指令意義X000B1門1的光電傳感器Y000門1開運動X001S1通道外門1的開門按鈕Y001LED 1燈亮X002S2通道外門2的開門按鈕Y002Y0101門自動開循環(huán)控制X003S3通道內門1的開門按鈕Y003門1關運動X004S4通道內門2的開門按鈕Y004門2開運動X005S5門1關門到位行程開關Y005LED 2燈亮X006S6門1開門到位行程開關Y006門2關運動X007S7門2關門到位行程開關Y007Y0112門自動開循環(huán)控制X010S8門2開門到位行程開關X011B2門2的光電傳感器3.2 梯形圖設計2.3 梯形圖指令第三章 參考步進梯形圖3.1流程圖3.2 狀態(tài)轉移圖S0X005S0S10X001S0S11X006S1S12T0S13S0S14X010S0S15T1Y000Y001T0 K30Y002Y003T1 K30Y004X004X011S0S20X002S0S21X010S1S22 T2S23S0S24X010S0S25T3Y003Y006T2 K30Y004Y000T3 K30Y002X003X007 X000RETENDC1C0C0 K1C1 K13.2 步進梯形圖3.3 指令