灰灰PLC課程設(shè)計_雙門通道

1、鹽城工學(xué)院課 程 設(shè) 計 說 明 書題目： 雙門通道控制 學(xué)院（系）： 博雅學(xué)院 年級專業(yè)： 09電氣工程及其自動化 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 汪云飛 指導(dǎo)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?nèi)粤?xí)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(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲區(qū)域執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)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(chǎn)過程。PLC是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電器控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復(fù)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(xiàn)場操作維修人員的技能與習(xí)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(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)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(yīng)用于生產(chǎn)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(shè)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(shù)進行軟件設(shè)計與仿真，可以提高學(xué)生對PLC課程的理解，以及其實際應(yīng)用的了解。 目錄第一章 課程設(shè)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(shè)計圖示7 2.1 輸入輸出表72.2 梯形圖設(shè)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(zhuǎn)移圖113.2 步進梯形圖123.3 指令圖13第六章 設(shè)計心得17參考文獻17第一章 課程設(shè)計的基本要求 某房間要求盡可能地保持無塵，在通道上設(shè)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(guān)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(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 S1 或 S2 打開的，而第 2 道門（根據(jù)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(guān)閉后自動地打開的（也可以由通道內(nèi)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(jīng)過 3s 的延時而自動關(guān)閉的。 在門關(guān)閉期間，如果對應(yīng)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(yīng)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(nèi)的某個經(jīng)過光電傳感器時，對應(yīng)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(guān)S5、S6、S7、S8,用于確定門的打開和關(guān)閉是否到位。在通道外的開門按鈕 S1、S2 旁，安裝了相應(yīng)的 LED 指示燈，當(dāng)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(nèi)開門按鈕, S2為門 2 的外門按鈕, S4 為門 2 內(nèi)開門按鈕。行程開關(guān)S5 為門 1 的左限位行程開關(guān), S6 為門 1 的右限位行程開關(guān), S7 為門 2 的左限位行程開關(guān),

6、 S8 為門 2 的右限位行程開關(guān)。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(dāng)按下 S1 或者 S3 時, L1發(fā)光; 門 1 打開后, L1熄滅。當(dāng)按下 S2 或者 S4 時, L2發(fā)光; 門 2 打開后, L2 熄滅。門驅(qū)動電機介紹: M1 和 M2為門 1 和門 2 的驅(qū)動電機, M1 和 M2 電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)實現(xiàn)門開和門關(guān)的動作。門 1 和門 2 的動作邏輯關(guān)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(yīng)急。在正常工作情況下, 電鈴不響; 在手動和應(yīng)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(guān)系如下 (正常情況下工作在自動模式)。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 S1 或 S2 打開的, 而第 2 道門 ( 根據(jù)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(guān)閉后自動地打開的 ( 也可以由通道內(nèi)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(jīng)過 3 秒的延時而自

8、動關(guān)閉的。門關(guān)閉期間,如果對應(yīng)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)的開關(guān)者按對應(yīng)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(nèi)的某個人經(jīng)過光電傳感器時, 對應(yīng)的門已經(jīng)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(guān) S5、S6、S7、S8, 用于確定門的打開和關(guān)閉是否到位。通道外的開門按鈕 S1、S2 旁, 安裝了相應(yīng)的 L1 或者 L2 指示燈, 當(dāng)按下開門按鈕后, 指示燈亮, 門開后指示燈滅。由于應(yīng)急及調(diào)試的要求, 在控制柜面板上設(shè)置有手動和自動切換開關(guān), 切換開關(guān)處于手動狀態(tài)時, 門可以通過控制柜上按

9、鈕打開和關(guān)閉。按下應(yīng)急按鈕門應(yīng)該全開?？刂乒裆习惭b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(guān)系如下 ( 設(shè)備調(diào)試和應(yīng)急情況下工作在手動模式下, 非正常工作狀態(tài)) : 換開關(guān) 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(guān) S6 后停止;切換開關(guān) S3 處于 “斷開”時, 且光電傳感器 B1 接通 ( 門 1 中無人), 門 1 關(guān)閉,碰到行程開關(guān) S5 后停止;切換開關(guān) 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(guān) S8 后停止;切換開關(guān) 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(guān)閉, 碰到行程開關(guān) S7 后停止。應(yīng)急工作模式如下 ( 緊急和安全情況下工作在應(yīng)急模式下, 非正常工作狀態(tài)) :按 下 應(yīng) 急 開 門 開 關(guān) ,門 1和門 2 同時打開,碰到開門到位行程開關(guān)而停止第三章 雙門通道控制電路圖及系統(tǒng)設(shè)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(guān) 復(fù)位 4芯 4芯 4芯 2芯 2芯 LED燈 LED燈 切換開關(guān) 光電傳感器 光電傳感器 2芯 2芯S3 S4A門開關(guān)通道緩沖區(qū)B門開關(guān) 門1 門23.2 系統(tǒng)設(shè)計(1) 硬件設(shè)計根據(jù)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(guān)按鈕 Q0.1 M1A 打開門1 I0.2 S2 通道外門2的開關(guān)按鈕 Q0.2 M1Z 關(guān)閉門1I0.3 S3 通道內(nèi)門1的開關(guān)按鈕 Q0.3 M2A 打開門2 I0.4 S4 通道內(nèi)門2的開關(guān)按鈕 Q0.4 M2Z 關(guān)閉門2 I0.5 S5 門1關(guān)門到位行程開關(guān) Q0.5 L1 BM1指示燈 I0.6 S6 門1開門到位行程開關(guān) Q1.1 L2 BM2指示燈 I0.7 S7 門2關(guān)門到位行程開關(guān) Q1.2 L3 門1開指示 I1

12、.0 S8 門2開關(guān)到位行程開關(guān) Q1.3 L4 門1關(guān)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(guān)指示 如表 1 所示。確定 PLC 的硬件選擇: 根據(jù) 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(jù)控制電路的需要輸入和輸出點數(shù), 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(shù)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(fù)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(shè)計根據(jù)電動門的邏輯關(guān)系, 設(shè)計 PLC 的梯形圖, 采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想, 程序分為主程序和子程序的關(guān)系。主程序如圖 2 所示。主程序的作用如下: 動開關(guān) S9 接通, 輸入繼電器 I1.3 為 “1”時, 主程序調(diào)用 “自動”子程序;手動開關(guān) S9 斷開, 輸入繼電器 I1.3 為 “0”時, 主程序調(diào)用 “手動”子程序;應(yīng)急開關(guān) S0 接通, 調(diào)用 “應(yīng)急”子程序。自動子程序設(shè)計如下:因為 “自動”子程序邏輯關(guān)系比較復(fù)雜, 采用順序功能圖

14、設(shè)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(fù)位即置“0”, 全部輸出繼電器 QX.X 全部復(fù)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(guān)系, 即 M0.0 步后, 根據(jù)轉(zhuǎn)換條件, 只能執(zhí)行 M0.1 步或者 M0.5 步。BM1 和 BM2 的狀態(tài)轉(zhuǎn)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(jīng)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(shè)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(guān)閉后, 在 BM1 的競爭下, 又打開門1, 設(shè)計了定時器 T38, 使門 1 關(guān)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(guān)門過程中的夾人問題, 在門 1 和門 2中設(shè)計了光電傳感器 B1 和 B2, 如果在關(guān)門過程中, 門中有人, 應(yīng)該立即執(zhí)行開門動作。手動子程序的設(shè)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(jù)手動動作的邏輯關(guān)系編寫;因為邏輯關(guān)系比較簡單, 采用經(jīng)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(guān)系是相同的, 門 2 的手動梯形圖的結(jié)構(gòu)同門 1,在此從略。 第四章 課程設(shè)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(nèi)門1的開門按鈕Y003門1關(guān)運動X004S4通道內(nèi)門2的開門按鈕Y004門2開運動X005S5門1關(guān)門到位行程開關(guān)Y005LED 2燈亮X006S6門1開門到位行程開關(guān)Y006門2關(guān)運動X007S7門2關(guān)門到位行程開關(guān)Y007Y0112門自動開循環(huán)控制X010S8門2開門到位行程開關(guān)X011B2門2的光電傳感器3.2 梯形圖設(shè)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(zhuǎn)移圖S0X005S0S10X001S0S11X006S1S12T0S13S0S14X010S0S15T1Y000Y001T0 K30Y002Y003T1 K30Y004X004X011S0S20X002S0S21X010S1S22 T2S23S0S24X010S0S25T3Y003Y006T2 K30Y004Y000T3 K30Y002X003X007 X000RETENDC1C0C0 K1C1 K13.2 步進梯形圖3.3 指令