雙門通道控制

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）： 電氣工程學(xué)院 年級專業(yè)： 電氣工程及其自動化 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 朱成成 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、輸出接

2、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，可以利用于電梯

3、，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(jìn)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 4第二章 雙門通道控制的工作過程介紹5第三章 雙門通道控制電路圖73.1 雙門通道控制電路圖73.2 系統(tǒng)設(shè)計83.3 主電路圖設(shè)計10 3.4 交流控制電路設(shè)計113.5.主要參數(shù)計算123.6 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計133.7 控制面板電器平面圖14第四章 課程設(shè)計圖示15 4.1 輸入輸出表154.2 梯形圖設(shè)計15第五章 程序175.1 流程圖175.2 元件清單185.3 程序19第六章

4、設(shè)計心得20參考文獻(xiàn)20第一章 課程設(shè)計的基本要求 圖1-1 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

5、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

6、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), 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。驅(qū)動電機介紹

7、: 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

8、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

9、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,

10、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) 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3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總線 A B 急開 急關(guān) 復(fù)位 4線 4線 4線 2線 2線 LED燈 LED燈 切換開關(guān)A門開關(guān) 光電傳感器

11、 光電傳感器 2線 2線S3 S4通道緩沖區(qū)B門開關(guān) 門1 門2圖3-13.2 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3-1 CPU226 的輸入和輸出繼電器地址分配表編程 X/Y 電路 作用 編程 X/Y 電路 作用元件 端子 元件 元件 端子 元件 X01 S1 通道外門1的開關(guān)按鈕 Y01 kM1 打開門1 X02 S2 通道外門2的開關(guān)按鈕 Y02 kM2 關(guān)閉門1X03 S3 通道內(nèi)門1的開關(guān)按鈕 Y03 kM3 打開門2 X04 S4 通道內(nèi)門2的開關(guān)按鈕 Y04 kM4 關(guān)閉門2 X05 S5 門1關(guān)門到位行程開關(guān) Y05 L1 M1指示

12、燈 X06 S6 門1開門到位行程開關(guān) Y11 L2 M2指示燈 X07 S7 門2關(guān)門到位行程開關(guān) Y12 L3 門1開指示 X10 S8 門2開關(guān)到位行程開關(guān) Y13 L4 門1關(guān)指示 X11 B1 門1的光電傳感器 Y14 L5 門2開指示 X12 B2 門2的光電傳感器 Y15 L6 門2關(guān)指示 如表 3-1 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), 選擇三菱公司的 PLC, 其具體型號為 FX2N, FX2N 提供 24 點輸入和 16 點輸出, 能滿足控制電路的要求。FX2N系列三

13、菱可編程控制器特點：1、 控制規(guī)模：16-256點2、 內(nèi)置8K容量的RAM存儲器，最大可以擴展到16K3、 CPU運算處理速度0.08us/基本指令4、 在FX2N右側(cè)可連接輸入輸出擴展模塊和特殊功能模塊5、 基本單元內(nèi)置2軸獨立最高20kHz定位功能等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

14、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3- 2 所示。主程序的作用如下: 動開關(guān) S9 接通, 輸入繼電器 X13 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 X13 為 “0”時, 主程序調(diào)用 “手動”子程序; M13 M13手動自動 圖3-2 雙門通道控制的主程序 3.3 主電路圖設(shè)計 1) 交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4分別控制前后門的開和關(guān)；2) 電動機M1、2、熱繼電器FR1、FR2實現(xiàn)過載保護(hù)。3) QS為電源總開關(guān)。4) 熔斷器FU1、FU2分別實現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。 3.4 交流控制電路設(shè)計說明：1）第 1 道門

15、 ( 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 秒的延時而自動關(guān)閉的。2）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。3）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

16、的開門者可以不按開門按鈕。4）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。5）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。6）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鈕打開和關(guān)閉。按下應(yīng)急按鈕門應(yīng)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(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)) :3.5.主要參數(shù)計算 1）斷路器QF脫扣電流。斷路器過電流脫扣值

17、按電動機起動電流的1.7倍整定。IQF1.7IN=1.76A10.2A10A，選用IQF10A的斷路器。2) 熔斷器FU熔體額定電流IFU。 3.6 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量；確定所控制參數(shù)的精度及類型， 選擇適合的PLC機型及外設(shè)，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。FX2N-48MRAC10024V輸出端輸入端DC24VX11X4X2X0X10X6X12X14X16X20X22X24X26X3X1COM24V+X7X5X17X13X15X25X23X21X19Y1COM1LNY10Y7Y5Y3COM4Y16Y14Y12Y6Y4Y2Y0Y13Y11COM2Y17Y15COM3KM1K

18、M2KM4KM3L1L2L3L4L5L6NLS1S2S4S3S5S6S7S5 3.7 控制面板電器平面圖LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8SB1SB3SB2SB4SB5SB6SB7SB8QFFU1FU2FU3FU4線槽線槽線槽線槽線槽端子板FU5FU6KA1KA2TCIRPLCOUTKM1KM2KM3KM4KM5FR1FR2FR3FR4 第四章 課程設(shè)計圖示4.1 輸入輸出表輸入輸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

19、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4.2 梯形圖設(shè)計門1的開門運動 門1的關(guān)門運動 T0延時3秒 門2的開門運動 門2的關(guān)門運動 T1延時3秒 循環(huán)操作 結(jié)尾第五章 程序5.1流程圖 N是否按下按鈕？S1S21開門運動2開門運動是否到S6？是否到S8？Y延時3s1關(guān)門延時3s2關(guān)門是否到S5？是否到S

20、7？YYNN2開門運動1開門運動是否到S8？是否到S6？N延時3s，2關(guān)門延時3s，1關(guān)門是否到S7？是否到S5？YYNN5.2元件清單5.2元件清單名稱型號數(shù)量（個）廠家按鈕開關(guān)LAY37-11BN(Y090) 5杭州三利 行程開關(guān)ME-8111 AZ-8111 TZ-8111 5杭州三利 光電傳感器LE18S-A30NAD3 3伊萊科 指示燈 LED電源指示燈 AD16-22D/S信號燈 AC220V 22口徑 6APT上海二工 接觸器CJX2-1810/220V 5ZGOK/歐開電氣 三相異步電機ASF82A（120W） 3 民峰 電氣有限公司熔斷器RT18-32X 1P 10上海二開電器 斷路器EA9RN2C6330C 10施耐德電氣 熱繼電器 TH-N120KP 5三菱熱繼電器5.3 程序門1開門運動LD Y0 自鎖OR X1 按下外門1開門按鈕OR X0 門1的光電傳感OR X3 內(nèi)門1的開門按鈕LD X7 門2關(guān)門到位行程開關(guān)ANI Y2 1門自動開循環(huán)控制ANI X6 門1開門到位行程開關(guān)ANI Y3 門1關(guān)運動ANI Y4 門2開運動ANI Y6 門2關(guān)運動OUT Y0 得電電機1正轉(zhuǎn)OR