閘門（啟閉機）控制系統(tǒng)設計

浙江水利水電?？茖W校畢業(yè)論文（設計）PAGEPAGE0ZHEJIANGWATERCONSERVANCYANDHYDROPOWERCOLLEGE畢業(yè)設計（論文）題目：閘門（啟閉機）控制系統(tǒng)設計系（部）：專業(yè)班級：姓名：學號：指導教師：迄止時間：20xx年11月5日～20xx年6月1日閘門（啟閉機）控制系統(tǒng)設計摘要傳統(tǒng)的閘門控制方式需要人員到現(xiàn)場操作閘門啟閉機,近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，使我國水利系統(tǒng)的開發(fā)建設得到了快速的發(fā)展。閘門啟閉機作為水利系統(tǒng)的重要設備之一，如果對其沿用傳統(tǒng)的繼電器控制，不但難于解決與監(jiān)控系統(tǒng)上位機的通訊問題，而且無法滿足當前水電站對設備的自動化控制要求。為解決這個問題，我們嘗試采用PLC和TD400C，設計一種適應自動化控制要求的閘門啟閉機電氣控制系統(tǒng)。并對傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制系統(tǒng)相結合,完成了閘門啟閉機手動/自動控制系統(tǒng)。閘門手動控制系統(tǒng)采用繼電-接觸器控制,根據(jù)任務書中畢業(yè)設計的基本內容和要求設計了電氣控制原理圖,并根據(jù)原理圖設計了基于導線二維標注法的電氣接線圖。在閘門自動控制系統(tǒng)中，對閘門的執(zhí)行機構的控制是非常重要的一個環(huán)節(jié)，采用高可靠性、高性能的可編程邏輯控制器PLC（ProgrammableLogicController）可成功解決這一問題。根據(jù)閘門執(zhí)行機構的特點，設計了以PLC為核心部件的閘門自動控制系統(tǒng)，給出了控制系統(tǒng)的硬件結構。以模塊化的方式設計了系統(tǒng)的程序軟件。關鍵字閘門啟閉機手動控制自動控制PLCTD400C目錄一、引言…………41.1畢業(yè)設計（論文）的目的和意義………41.2畢業(yè)設計（論文）任務的內容和要求…………………4二、系統(tǒng)框圖5三、閘門手動控制系統(tǒng)設計63.1手動控制系統(tǒng)組成63.2主電路分析63.3控制電路分析63.4閘門手動控制選擇73.5電氣控制原理圖7四、閘門自動控制系統(tǒng)設計94.1硬件系統(tǒng)結構框圖94.2閘門開度傳感器94.3輸入控制94.4輸出控制104.5PLC及文本顯示器(TD400C)104.6閘門自動控制系統(tǒng)工作原理124.7信息顯示134.8自動控制原理圖15五、閘門自動(PLC)控制系統(tǒng)程序設計155.1軟件系統(tǒng)設計155.2I/O端口分配表165.3主程序模塊175.4控制模塊185.5顯示模塊195.6定位控制25六、相關負載和容量的計算及相關元件的選擇296.1電動機容量的計算296.2導線的選擇296.3其他元器件的選擇296.4元器件清單表30七、結束語31八、參考文獻32附錄一、電氣接線圖32附錄二、格雷碼35一、引言傳統(tǒng)的閘門控制方式需要人員到現(xiàn)場操作閘門啟閉機,近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，使我國水利系統(tǒng)的開發(fā)建設得到了快速的發(fā)展。閘門啟閉機作為水利系統(tǒng)的重要設備之一，如果對其沿用傳統(tǒng)的繼電器控制，不但難于解決與監(jiān)控系統(tǒng)上位機的通訊問題，而且無法滿足當前水電站對設備的自動化控制要求。為解決這個問題，我們嘗試采用PLC和TD400C，設計一種適應自動化控制要求的閘門啟閉機電氣控制系統(tǒng)。并對傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制系統(tǒng)相結合,完成了閘門啟閉機手動/自動控制系統(tǒng)。1.1畢業(yè)設計（論文）的目的和意義針對水利系統(tǒng)的水閘的閘門（啟閉機）控制系統(tǒng)，設計具有先進技術水平、實用的小型水閘啟閉機控制系統(tǒng)；從而進一步掌握電氣控制應用技術、可編程控制器應用技術、水位檢測，閘門的限位保護，水閘開度控制及指示等內容。本系統(tǒng)的設計既需要綜合電氣專業(yè)所學過的多門學科知識，還探討新技術的應用，同時對于實用電氣設計進行一次良好的嘗試。通過畢業(yè)設計，進一步融會所學的專業(yè)知識，增強學生對本專業(yè)應用技術和領域的了解，可以培養(yǎng)同學分析問題、解決問題的能力，進而提高設計創(chuàng)新、綜合應用能力，為畢業(yè)后從事專業(yè)技術工作打下一個初步基礎。1.2畢業(yè)設計（論文）任務的內容和要求設計的基本內容：兩臺水閘的閘門（啟閉機）電動機的控制系統(tǒng)要求：每臺啟閉機的拖動電動機均要求具有正、反轉、聯(lián)鎖保護和閘門的限位保護等基本功能。（電動機功率為10KW，型號為Y160M—6）具有手動和自動控制的選擇功能。各種運行狀態(tài)的指示。2、采用可編程控制器控制系統(tǒng)的自動控制，人機界面顯示水閘開度等信息。要求：應用可編程控制器的擴展功能。應用可編程控制器的通訊功能。應用人機界面的控制技術。3、濕度控制要求：控制裝置具有自動濕度的控制功能。系統(tǒng)設計的總體要求：本設計須對電動機負荷容量、所需電器元件、導線做出具體的計算說明，并選擇具體型號；并設計出電氣控制原理圖和接線圖。對可編程控制器的外部電路進行設計，在基本單元的基礎上，根據(jù)需要添加擴展單元，人機界面模塊等；若時間允許，在控制策略上可有選擇性的針對WINCC應用技術等問題進行設計。M13~二、系統(tǒng)框圖M13~1號控制電路1號控制電路1號顯示電路TD400CPLC控制系統(tǒng)TD400CPLC控制系統(tǒng)M23~M23~2號控制電路22號控制電路2號顯示電路電源電源圖1-1-1三、閘門手動控制系統(tǒng)設計3.1手動控制系統(tǒng)組成如圖1-1-2所示，電路分為主電路和控制電路兩個部分。3.2主電路分析如圖1-1-2所示，低壓斷路器QF1、QF2用作線路的總開關，兼有過流和短路保護功能。電動機M1、M2分別控制1號閘門和2號閘門，其中電動機M1由接觸器KM1、KM2控制正反轉；接觸器KM3、KM4的主觸點控制電動機M2正反轉；熱繼電器FR1、FR2作過載保護。3.3控制電路分析如圖1-1-2所示，控制電路主要由電動機的正、反轉控制，互鎖控制，按鈕聯(lián)鎖，閘門上、下限位保護，濕度控制等部分組成。電動機的正、反轉控制（即閘門手動控制）控制原理分析：把萬能轉換開關SA1打到手動擋，按動正轉啟動按鈕SB1接觸器KM1通電自鎖，KM1主觸點閉合，電動機M1正向轉動，1號閘門上升；電動機M1正轉過程中，按動停止按鈕SB3，KM1線圈斷電，自鎖回路打開，主觸點打開，電動機M1停轉，1號閘門停止。按動反轉按鈕SB2,KM2主觸點閉合，電動機M1反向轉動，1號閘門下降。2號閘門的控制原理與一號閘門的相同?；ユi控制實現(xiàn)這一控制要求的方法是分別將KM1,KM2的動斷觸點串接在對方的線圈電路中,形成相互制約的關系,簡稱為互鎖控制,又稱為聯(lián)鎖控制。以電動機M1的電路為例,若主電路中的KM1和KM2同時閉合,將會造成主電路電源短路,因此電路中只允許有一個接觸器的觸點閉合，這樣就起到了互鎖控制控制作用。按鈕聯(lián)鎖為了方便操作,提高工作效率,將正、反轉按鈕的動斷觸點串接到對方的電路中,利用按鈕的動合觸點的機械連接在電路中起相互制約的聯(lián)鎖作用。如正轉過程中,按動反轉按鈕SB2,SB2的動斷觸點使KM1線圈斷電(自鎖打開),電動機正轉停止,KM1動斷觸點復位,SB2動合觸點復位,使KM2線圈通電自鎖,電動機實現(xiàn)反轉。同理在反轉過程中,按動正轉按鈕SB1,SB1的動斷觸點使KM2線圈斷電,電動機正轉停止,KM1線圈通電自鎖,電動機進入正轉。這樣就簡化了操作,使正轉進入反轉(或反轉進入正轉)不必先按下停止按鈕,然后再進行相反的操作。因此接觸器互鎖和按鈕互鎖構成雙重互鎖,使電路更具實用性。閘門上、下限位保護如圖1-1-2由安裝在上、下方的行程開關SQ1、SQ2分別對下限位保護(SQ3、SQ4對2號閘門作上、下限位保護)。當1號閘門運行到最上方時,行程開關SQ1受壓,SQ1閉合,中間繼電器KA4線圈通電,KM1線圈電路中的KA4常閉觸點斷開,KM1線圈失電,KM1主觸點斷開,電動機M1停轉,1號閘門停止上升。當1號閘門運行到最下方時,行程開關SQ2受壓閉合,KA5線圈通電,KA5常閉觸點斷開,KM2線圈失電,KM2主觸點斷開,電動機M1停轉,1號閘門停止下降。同理,2號閘門運行到最上方時,SQ3閉合,電動機M2停轉,2號閘門停止上升,閘門運行到最下方時,SQ4閉合,2號閘門停止下降。即實現(xiàn)了閘門的上、下限保護。5.濕度控制如圖1-1-2所示，控制裝置通過除濕器SK具有自動濕度的控制功能。3.4閘門手動控制選擇萬能轉換開關是一種多擋位、多段式、控制多回路的主令電器，當操作手柄轉動時，帶動開關內部的凸輪機構轉動，從而使觸點按規(guī)定順序閉合或斷開。如圖1.1.1中萬能轉換開關SA1(SA2),當把擋位打到手動擋位時，系統(tǒng)即處于手動控制狀態(tài)。3.5電氣控制原理圖圖1-1-2電氣控制原理圖四、閘門自動控制系統(tǒng)設計4.1硬件系統(tǒng)結構框圖自動控制系統(tǒng)結構框圖如圖1-1-3所示，系統(tǒng)主要由可編程邏輯控制器(PLC),PPLC控制系統(tǒng)開度傳感器開度傳感器閘門運行狀態(tài)閘門運行狀態(tài)TDTD400C輸入控制輸入控制輸出控制輸出控制圖1-4.2閘門開度傳感器閘門開度傳感器選擇接觸式絕對編碼器，這類型的傳感器價格比較便宜，性能穩(wěn)定可靠，廣泛應用于機床、旋轉工作臺、檢測和測量設備。4.3輸入控制輸入控制信號可以來自TD400C的功能按鍵，以及按鈕開關信號(備用操作)等。通過切換開關，可以選擇手動控制和自動控制。4.4輸出控制控制閘門啟閉機電機正向和反向運轉，打開與閉合，使閘門上升、下降、停止，以及當閘門運行到達極限位置、輸出報警信號。4.5PLC及文本顯示器(TD400C)1．S7-200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列PLC系統(tǒng)由主機(基本單元)、I/O擴展單元、功能單元(模塊)和外部設備等組成。S7-200PLC主機（基本單元）的結構形式為整體式結構。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。2．S7-200文本顯示器（TextDisplay，簡稱TD）用來顯示數(shù)字（包括PLC的動態(tài)數(shù)據(jù)）、字符和文字（包括中文），還可以用來修改PLC的參數(shù)設定值。文本顯示器（TD）是一種簡易的人機界面（HMI），使用戶能夠與PLC的應用程序進行交互，并為與S7-200CPU進行界面連接提供了必要的組件。本控制系統(tǒng)采用TD400C對PLC內部存儲的各種狀態(tài)信息進行監(jiān)示(如:閘門的開度值、運行狀態(tài)信號)、參數(shù)設定和修改，以及利用其功能鍵對PLC進行輸入輸出控制。3．TD400C簡介：TD400C是一個4行（小字體）或2行（大字體）的文本顯示（TD）設備，背光液晶顯示屏（LCD）的分辨率為192×64，可以通過TD/CPU電纜從S7-200CPU獲得電源，或者由單獨電源供電。TD400C的外形結構如圖1-圖1-14.TD400C界面布局及說明：F4F7F3F6F2F5F1ENTERSHIFTESC一號閘門開度：毫米二號閘門開度：毫米F8F4F7F3F6F2F5F1ENTERSHIFTESC一號閘門開度：毫米二號閘門開度：毫米F8一號閘門開度：一號閘門開度：毫米二號閘門開度：毫米圖1.1.4圖1-1-5按鍵的功能及用途：TD400C最多具有15個可定義按鍵。ENTER：選擇/確認，選擇屏幕上的菜單，或確認屏幕上的值。ESC（Escape）：從菜單退出或取消選擇。光標移動鍵：上下鍵，上/下滾動顯示菜單項，或遞增可編輯的值。左右鍵，向變量的左右移動光標。功能鍵（F1~F8）：執(zhí)行“文本顯示向導”組態(tài)的任務。功能鍵（F9~F16）：SHIFT+F1~F8，執(zhí)行“文本顯示向導”組態(tài)的任務。5.TD400C界面布局鍵功能用途ENTER選擇，確認選擇屏幕上的菜單項或確認屏幕上的值。ESCEscape從菜單退出或取消選擇。移動光標（上/下）向上/向下滾動顯示菜單項，或遞增可編輯的值。移動光標（左/右）向變量的左/右移動光標。F1一號閘門上升功能鍵閘門控制F2一號閘門下降功能鍵閘門控制F3一號閘門停止功能鍵閘門控制F4一號閘門定位控制閘門控制F5二號閘門上升功能鍵閘門控制F6二號閘門下降功能鍵閘門控制F7二號閘門停止功能鍵閘門控制F8二號閘門定位控制閘門控制表14.6閘門自動控制系統(tǒng)工作原理1.PLC自動控制原理圖如1-1-7所示,作為可編程控制器的PLC，充當控制系統(tǒng)的核心部件，它不僅要實時地采集閘門開度傳感器發(fā)出的開度變化信號、閘門運行狀態(tài)信號、外部輸入控制信號，還要將所采集的這些信號經(jīng)軟件處理后，分別轉化為相應的閘門開度值和運行狀態(tài)信號，以顯示到TD400C上;同時，還適時地與TD400C進行通訊，接收執(zhí)行操作者發(fā)出的指令，經(jīng)2.控制原理分析：旋動閘門手/自動選擇開關SA1(或SA2),系統(tǒng)由手動控制切換到自動控制狀態(tài)。按下TD400C上的功能鍵發(fā)出控制信號,可編程控制器收到信號并執(zhí)行相關程序,控制與之相連接的中間繼電器動作,來控制電動機的起、停及正、反轉,從而控制閘門的上升、下降和停止。例如按動TD400C上的閘門1號閘門上升功能鍵,經(jīng)可編程控制器的程序處理后控制1號閘門上升輸出觸頭Q0.1閉合,中間繼電器KA2線圈通電,控制電路(圖1-1-2)中的 KA2常開觸點閉合,接觸器KM1通電自鎖,KM1主觸點閉合，電動機M1同樣地,按動TD400C上的1號閘門下降功能鍵,1號閘門下降輸出觸頭Q0.2閉合,繼電器KA3線圈通電,KA3常開觸點閉合,KM1線圈斷電，自鎖回路打開，主觸點打開,KM2通電自鎖,KM2主觸點閉合，電動機M1反向轉動，1號閘門下降。按動TD400C上的1號閘門停止功能鍵,1號閘門下降輸出觸頭Q0.0閉合,繼電器KA1線圈通電,KA1常閉觸點斷開,1號閘門控制電路斷電，KM1（或KM2）主觸點打開,電動機M1停轉，1號閘門停止。2號閘門的控制原理與1號閘門的相同。3.閘門上、下限位保護：當1號閘門運行到最上方時,行程開關SQ1受壓,SQ1閉合,中間繼電器KA4線圈通電,KA4常閉觸點斷開,KM1線圈失電,KM1主觸點斷開,電動機M1停轉,1號閘門停止上升。當1號閘門運行到最下方時,SQ2閉合,電動機M1停轉,1號閘門停止下降。2號閘門的限位保護與1號閘門的相同。4.7信息顯示閘門開度顯示由接觸式絕對編碼器將檢測到的閘門開度信息通過微處理器轉換成BCD碼，通過RS485接口,送到可編程控制器,經(jīng)可編程控制器處理后,轉化成開度數(shù)據(jù),送到TD400C,在TD400C屏幕上顯示出開度數(shù)據(jù)。每一個單一的位置信息都有唯一的格雷碼輸出。性能指標輸出碼數(shù)（組）：16384信號輸出方式：RS485軸每周輸出：256連續(xù)圈數(shù)：64壽命：106轉(+25℃)供電電壓：12-24VDC（或用戶要求）使用環(huán)境溫度：-15oC～+70oCPLCPLC圖12.閘門運行狀態(tài)顯示當閘門處于上升(或下降)運行狀態(tài)時,可編程控制器接受交流接觸器觸點的開閉信號輸入,經(jīng)程序處理后，在TD400C顯示屏幕上顯示出閘門的運行狀態(tài)(停止0,上升1,下降2)。3.手/自動控制顯示當閘門控制系統(tǒng)處于手動(或自動)控制狀態(tài),可編程控制器接受手/自動選擇開關的手/自動控制狀態(tài)信號輸入,經(jīng)程序處理后,在TD400C顯示屏幕上顯示出閘門的手/自動狀態(tài)(手動1,自動2)。4．極限位置顯示當閘門到達極限位置時，可編程控制器接受行程開關通斷信號輸入，經(jīng)程序處理后，在TD400C顯示屏幕上顯示出閘門所在的位置（上限位置1，下限位置2）。4.8自動控制原理圖圖1五、閘門自動(PLC)控制系統(tǒng)程序設計5.1軟件系統(tǒng)設計根據(jù)系統(tǒng)工作原理和控制要求，軟件設計上采用模塊化結構，將程序分解為多個小任務，方便增加或刪減程序模塊，同時也便于使用后完善控制程序。整個程序包括主程序模塊、控制模塊、顯示模塊等。編程采用STP7–Micro/WIN32(V4.0.4.16)軟件下的梯形圖(LAD)編輯器,梯形圖是PLC編程的高級語言,容易編程和維護人員接受和掌握。LAD圖形指令有三個基本形式:觸點、線圈和指令盒。觸點表示輸入條件,例如開關、按鈕控制的輸入映像寄存器狀態(tài)和內部寄存器狀態(tài)等。線圈表示輸出結果,利用PLC輸出點可直接驅動繼電器、接觸器線圈等負載。指令盒代表較復雜功能的附加指令,例如數(shù)學運算指令和數(shù)據(jù)處理指令等。5.2I/O端口分配表序號符號功能描述1I0.01#上限位（KA4常開觸頭）2I0.11#下限位（KA5常開觸頭）3I0.21#手/自動（SA1常開觸頭）4I0.32#上限位（KA9常開觸頭）5I0.42#下限位（KA10常開觸頭）6I0.52#手/自動（SA2常開觸頭）7I0.61#上升運行狀態(tài)輸入（KM1常開觸頭）8I0.71#下降運行狀態(tài)輸入（KM2常開觸頭）9I1.02#上升運行狀態(tài)輸入（KM3常開觸頭）10I1.12#下降運行狀態(tài)輸入（KM4常開觸頭）11Q0.01#停止輸出控制（KA1線圈）12Q0.11#上升輸出控制（KA2線圈）13Q0.21#下降輸出控制（KA3線圈）14Q0.32#停止輸出控制（KA6線圈）15Q0.42#上升輸出控制（KA7線圈）16Q0.52#下降輸出控制（KA8線圈）表1.1.25.3主程序模塊對所使用的計數(shù)器、定時器、存儲單元、數(shù)據(jù)寄存器進行初始化處理，一些需要初始值的變量進行賦值。(主程序)在PLC處于RUN狀態(tài)的前提下:旋動1號閘門手/自動萬能轉換開關SA1一號閘門手自動選擇動合觸點I0.2閉合子程序SBR_0運行。旋動二號閘門手/自動萬能轉換開關SA2二號閘門手自動選擇動合觸點I0.5閉合子程序SBR_1運行觸點SM0.0始終接通顯示子程序SBR_2、SBR_3、SBR_4、SBR_5運行無論系統(tǒng)處于手動還是自動控制狀態(tài)下,都能完成顯示任務。5.4控制模塊綜合分析TD400C指令、手動和自動控制的輸入信號，以及其它控制信號，判斷各種邏輯控制輸出條件，確定輸出閘門啟閉機的行或停止命令，以及故障信號。1．1號閘門控制程序(SBR_0)及說明在PLC處于RUN狀態(tài)且觸點I0.2閉合（SBR_0運行）的前提下F1控制1號閘門上升；F2控制1號閘門下降；F3控制1號閘門停止按動TD400C的1號閘門上升功能鍵F11號上升動合觸點瞬動線圈Q0.1通電輸出觸點Q0.1閉合KA2線圈通電，1號閘門上升。觸點M0.1用于定位控制按動TD400C的1號閘門下降功能鍵F21號下降動合觸點瞬動線圈Q0.2通電輸出觸點Q0.2閉合KA3線圈通電，1號閘門下降。觸點M0.2用于定位控制按動TD400C的1號閘門停止功能鍵F3(或1號閘門到達上、下限位置)一號停止動合觸點閉合（上、下限制觸點I0.1、I0.1閉合）線圈Q0.0通電KA1線圈通電1號閘門停止。觸點M0.3用于定位控制2．2號閘門控制程序(SBR_1)及說明在PLC處于RUN狀態(tài)且觸點I0.5閉合（SBR_1運行）的前提下F5控制二號閘門上升；F6控制二號閘門下降；F7控制二號閘門停止按動TD400C的2號閘門上升功能鍵F52號上升動合觸點瞬動線圈Q0.4通電輸出觸點Q0.4閉合KA7線圈通電，2號閘門上升按動TD400C的2號閘門下降功能鍵F62號下降動合觸點瞬動線圈Q0.5通電輸出觸點Q0.5閉合KA8線圈通電2號閘門下降按動TD400C的2號閘門停止功能鍵F7(或2號閘門到達上、下限位置)2號停止動合觸點閉合（上、下限制觸點I0.3、I0.4閉合）線圈Q0.3通電KA6線圈通電2號閘門停止。5.5顯示模塊采集閘門開度傳感器的開度變化信號、運行狀態(tài)信號、手/自動狀態(tài)信號和閘門到達上下限位置信號進行處理，分別換算轉化為閘門開度值、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、手/自動狀態(tài)和閘門到達上下限位置數(shù)據(jù)，存儲在指定的PLC地址單元，供TD400C顯示和讀取。1．閘門開度顯示程序(SBR_2)及說明閘門開度顯示屏幕11號閘門開度：毫米VW1002號閘門開度：毫米VW102閘門開度傳感器選用接觸式絕對編碼器,由于實驗器材中缺少該傳感器,故采用PLC內部的電位器來模擬可變化的16位外部輸入信號。在PLC處于RUN狀態(tài)的前提下，M0.0始終接通1號閘門開度數(shù)據(jù)由存儲器SMB28變量存儲器VB1052號閘門開度數(shù)據(jù)由存儲器SMB29變量存儲器VB1071號閘門開度數(shù)據(jù)由變量存儲器VW104乘301號閘門開度顯示存儲器VW100在TD400C屏幕上顯示開度值2號閘門開度數(shù)據(jù)由變量存儲器VW106乘302號閘門開度顯示存儲器VW102在TD400C屏幕上顯示開度值2．閘門運行狀態(tài)顯示程序(SBR_3)及說明閘門運行狀態(tài)顯示屏幕11號閘門運行狀態(tài)[停止（0）上升（1）下降（2）]：VB1092號閘門運行狀態(tài)[停止（0）上升（1）下降（2）]：VB110在PLC處于RUN狀態(tài)的前提下1號閘門上升1號閘門上升動合觸點I0.6閉合將數(shù)字1傳送到1號閘門狀態(tài)存儲器VB109中TD400C屏幕顯示1(1號閘門上升)1號閘門下降1號閘門下降動合觸點I0.7閉合將數(shù)字2傳送到1號閘門狀態(tài)存儲器VB109中在TD400C屏幕顯示2(1號閘門下降)1號閘門停止將數(shù)字0傳送到1號閘門狀態(tài)存儲器VB109中在TD400C屏幕顯示0（1號閘門停止）

2號閘門上升2號閘門上升動合觸點I1.0閉合將數(shù)字1傳送到2號閘門狀態(tài)存儲器VB110中在TD400C屏幕顯示1(2號閘門上升)2號閘門下降2號閘門下降動合觸點I1.1閉合將數(shù)字2傳送到2號閘門狀態(tài)存儲器VB110中在TD400C屏幕顯示2(2號閘門下降)2號閘門停止將數(shù)字0傳送到2號閘門狀態(tài)存儲器VB110中在TD400C屏幕顯示0（2號閘門停止）3.手/自動控制狀態(tài)顯示程序(SBR_4)及說明11號閘門手自動狀態(tài)顯示[手動(1)自動(2)]:VB1112號閘門手自動狀態(tài)顯示[手動(1)自動(2)]:VB1121號閘門控制系統(tǒng)處于手動控制狀態(tài)，將數(shù)字1傳送到一號閘門手/自動狀態(tài)顯示存儲器VB111中并在TD400C屏幕顯示1（1號閘門手動控制狀態(tài)）1號閘門控制系統(tǒng)處于自動控制狀態(tài)，將數(shù)字2傳送到1號閘門手/自動狀態(tài)顯示存儲器VB111中并在TD400C屏幕顯示2（1號閘門手動控制狀態(tài)）2號閘門控制系統(tǒng)處于手動控制狀態(tài)，將數(shù)字1傳送到1號閘門手/自動狀態(tài)顯示存儲器VB112中并在TD400C屏幕顯示1（2號閘門手動控制狀態(tài)）2號閘門控制系統(tǒng)處于自動控制狀態(tài)，將數(shù)字2傳送到2號閘門手/自動狀態(tài)顯示存儲器VB112中并在TD400C屏幕顯示2（2號閘門手動控制狀態(tài)）

4.閘門上下限位置顯示程序(SBR_5)及說明11號閘門到達極限位置顯示[上限(1)下限(2):]VB1132號閘門到達極限位置顯示[上限(1)下限(2):]VB1141號閘門運行到上限位置，壓下行程開關SQ1，1號上限位動合觸點閉合，將數(shù)字1傳送到極限位置顯示存儲器VB113中并在TD400C屏幕顯示1（1號閘門位于上限位置）1號閘門運行到下限位置，壓下行程開關SQ2，1號下限位動合觸點閉合，將數(shù)字2傳送到極限位置顯示存儲器VB113中并在TD400C屏幕顯示2（1號閘門位于下限位置）2號閘門運行到上限位置，壓下行程開關SQ3，2號上限位動合觸點閉合，將數(shù)字1傳送到極限位置顯示存儲器VB114中并在TD400C屏幕顯示1（2號閘門位于上限位置）2號閘門運行到下限位置，壓下行程開關SQ4，2號下限位動合觸點閉合，將數(shù)字2傳送到極限位置顯示存儲器VB114中并在TD400屏幕顯示2（2號閘門位于下限位置）5.6定位控制從TD400C輸入一個所需的開度值，到指定的數(shù)據(jù)存儲區(qū)里，PLC將該數(shù)據(jù)與閘門所在位置開度值比較后，發(fā)出控制指令，控制閘門升降當采用定位控制方式時容易出現(xiàn)以下情況。1.閘門不能準確停在指定位置上故障的主要有原因有兩點：1.當從上位機輸入給定閘位并發(fā)出啟動閘門指令后，閘門開始運行，在閘門實際開度到達給定開度的瞬間，從PLC檢測到該信號并發(fā)出停止指令到繼電器執(zhí)行該指令斷開物理電路使電機停下來之間有一段時間的滯后，導致閘門繼續(xù)運行一段距離后才停下來。2.由于閘門自身的慣性會在斷開電路后再自行滑動一段距離。由這兩段距離疊加即造成控制上的偏差，使閘門不能停在預定的位置上，一般上，由于閘門自身的重力因素，升閘引起的定位控制誤差值要比降閘引起的定位控制誤差要小。經(jīng)驗證明，這個誤差大約在1—5mm的范圍之內。解決辦法：采用軟件上的補償，在程序上增加中間變量，把輸入給定值加減一個修正值，即：H1=H2±h其中，H1——實際給定開度H2——輸入給定開度h——修正值修正值是經(jīng)過多次試驗的經(jīng)驗值。2.閘門在指定位置附近進行頻繁的啟動－停止－啟動故障原因：在上位機發(fā)出指令后，閘門向給定開度方向運動，在達到預定開度時，閘門停止運行，但由于慣性和其他原因，閘門會繼續(xù)運動一段距離，導致閘門停止時的實際開度與給定開度之間產(chǎn)生一個誤差ΔH，即H=H1±ΔHH——實際開度H1——給定開度PLC程序檢測到此誤差后重新對實際開度與給定開度進行比較，由于存在偏差ΔH使閘門重新啟動，從而形成一個惡性循環(huán)，極易引起電機和其他電器設備故障。處理辦法：編寫PLC程序時，在閘門停止后面增加一條語句，斷開軟線圈定位允許按鈕，在閘門停止后不再執(zhí)行實際閘位與給定閘位之間的比較指令。定位控制原理框圖TDTD400CF4開始輸輸入數(shù)據(jù)到F4開始VW120-VW100=VW122VW122>5輸出閘門上升指令VW122>5VW122<-5VW122<-5-5<VW122<5是-5<VW122<5輸出閘門停止指令否VW120-VW100=VW122VW120-VW100=VW122閘門定位控制屏幕請輸入所需的一號閘門開度：請輸入所需的一號閘門開度：請輸入所需的二號閘門開度：VVW120VW124輸入一個的開度值到VW120，按F4開始,VW120-VW100所得的值給VW122若VW122>5則線圈M0.1通電，SBR-0中動合觸點M0.1閉合，1號閘門上升。若VW122<-5則線M0.2通電，SBR-0中動合觸點M0.2閉合，1號閘門下降。若-5<VW122<5則線圈M0.2通電，SBR-0中動合觸點M0.3閉合，1號閘門停止。否則VW120-VW100=VW122

輸入一個的開度值到VW124，按F8開始,VW124-VW102所得的值給VW126若VW126>5則線圈M0.4通電，SBR-1中動合觸點M0.4閉合，2號閘門上升。若VW126<-5則線M0.5通電，SBR-1中動合觸點M0.5閉合，2號閘門下降若-5<VW126<5則線圈M0.6通電，SBR-1中動合觸點M0.6閉合，2號閘門停止。否則VW124-VW102=VW126

六、相關負載和容量的計算及相關元件的選擇6.1電動機容量的計算本設計選用Y160M-6型三相異步電動機作為閘門的啟閉設備。查表得Y160M-6型三相異步電動機的技術參數(shù)：電動機額定工作電壓UN=380V電動機額定功率PN=10KW電動機額定效率ηN=86％電動機額定功率因數(shù)COSΦN=0.77 電動機額定功率PN=1.732UN·IN·ηN·COSΦN（上式中PN的單位為W，UN的單位為V，IN的單位為A）電動機額定電流IN=PN/（1.732UN·IN·ηN·COSΦN）=10000W/（1.732×380×86％×0.77）=236.2導線的選擇按每平方毫米2到5安培選擇導線，電動機額定電流為23A，主電路中兩臺電動機分別選用5平方毫米的供電導線?？刂齐娐返膶Ь€統(tǒng)一選用0.5平方毫米的導線。6.3其他元器件的選擇按照閘門控制系統(tǒng)設計基本要求以及6.1中計算得到的電動機電壓和電流選擇元器件，結果如元器件清單表（表1.1.3）6.4元器件清單表序號名稱型號數(shù)量參數(shù)廠家1PLCS7-200CPU2241AC220V西門子2斷路器C65ND32/3P23極32A梅蘭日蘭3斷路器C65ND6/2P32極6A梅蘭日蘭4接觸器3TF4422-0XM0432A2常開2常閉220VAC西門子5中間繼電器MY2NJAC220V4AC220V歐姆龍6中間繼電器MY2NJDC24V6DC24V歐姆龍7按鈕ZB2BZ105C2紅1常開1常閉施耐德8按鈕ZB2BA3C4綠1常開1常閉施耐德9轉換開關XB2BD332轉換2常開1常閉施耐德10指示燈XB2BVM4C2紅、220VAC施耐德11指示燈XB2BVM3C4綠、24VDC施耐德12導軌SDR-11001鋁型材上?？ü?3接線端子SAK2.5EN305平方毫米魏德米勒14除濕器SK-11配50W加熱板杭州晨星15行程開關HL-50004AC220V歐姆龍16接觸式絕對編碼器JZB-16384/64C2DC12-24V徐州正天科技19中文顯示控制面板TD400C1DC24V西門子表1.