灰灰PLC课程设计_双门通道

1、盐城工学院课 程 设 计 说 明 书题目： 双门通道控制 学院（系）： 博雅学院 年级专业： 09电气工程及其自动化 学 号： 学生姓名： 汪云飞 指导教师： 薛迎成 教师职称： 讲师 。摘 要可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储区域执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出

2、接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电器控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC程序的编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。本实验为双门通道控制实验，主要为保持密闭空间的独立性而设计，可以利用于电

3、梯，自动门，以致于太空密闭舱等各种情况，具有较高的的实际意义，比较符合实际。本实验注重于利用PLC技术进行软件设计与仿真，可以提高学生对PLC课程的理解，以及其实际应用的了解。 目录第一章 课程设计的基本要求 第二章 双门通道控制的工作过程介绍第三章 双门通道控制电路图第四章 课程设计图示7 2.1 输入输出表72.2 梯形图设计72.3 梯形图指令9第五章 参考步进梯形图 113.1 状态转移图113.2 步进梯形图123.3 指令图13第六章 设计心得17参考文献17第一章 课程设计的基本要求 某房间要求尽可能地保持无尘，在通道上设置了两道电动门，门 1 和门 2，可通过光电传感器自动完成

4、门的打开和关闭。门 1 和门 2 不能同时打开。双门通道控制的示意图如图所示。 第 1 道门（根据出入方向不同，可能是门 1 或门 2），是由在通道外的开门者通过按开门按钮 S1 或 S2 打开的，而第 2 道门（根据出入方向不同，可能是门 1 或门 2 ）则是在打开的第 1 道门关闭后自动地打开的（也可以由通道内的人按开门按钮 S3 或 S4 来打开第2 道门）。这两道门都是在门开后，经过 3s 的延时而自动关闭的。 在门关闭期间，如果对应的光电传感器的信号被遮断，则门立即自动打开。如果在门外或者在门内的开门者按对应的开门按钮S1、S2、S3 或 S4 时，立即打开。 出于安全方面的考虑，如

5、果在通道内的某个经过光电传感器时，对应的门已经打开，则通道外的开门者可以不按开门按钮。 每道门都安装了两个行程开关S5、S6、S7、S8,用于确定门的打开和关闭是否到位。在通道外的开门按钮 S1、S2 旁，安装了相应的 LED 指示灯，当按下开门按钮后，LED 指示灯亮，门开后 LED 指示灯灭。 第二章 双门通道控制的工作过程电动门的各个控制元器件介绍如下。按钮S1 为门 1 的外开门按钮, S3 为门 1 的内开门按钮, S2为门 2 的外门按钮, S4 为门 2 内开门按钮。行程开关S5 为门 1 的左限位行程开关, S6 为门 1 的右限位行程开关, S7 为门 2 的左限位行程开关,

6、 S8 为门 2 的右限位行程开关。光电传感器B1 和 B2 为光电传感器, 安装于门 1 和门 2 中间, 用于测量是否有人处门中。门 1 无人时 B1 的输出是接通的, 门 1 有人时 B1 是断开的。其中 T 为发射部分, R 为接受部分。信号灯门 1 和门 2 的开门指示灯, 当按下 S1 或者 S3 时, L1发光; 门 1 打开后, L1熄灭。当按下 S2 或者 S4 时, L2发光; 门 2 打开后, L2 熄灭。门驱动电机介绍: M1 和 M2为门 1 和门 2 的驱动电机, M1 和 M2 电机的正转和反转实现门开和门关的动作。门 1 和门 2 的动作逻辑关系描述如下:为了保

7、证房间尽可能无尘,门 1 和门 2 不能同时打开;门的开启有三种工作模式: 自动、手动、应急。在正常工作情况下, 电铃不响; 在手动和应急情况下, 电铃响, 提示双门通道工作在非正常工作情况下。自动模式逻辑关系如下 (正常情况下工作在自动模式)。第 1 道门 ( 根据出入方向不同,可能是门 1 或门2) , 是由在通道外的开门者通过按开门按钮 S1 或 S2 打开的, 而第 2 道门 ( 根据出入方向不同, 可能是门 1 或门 2)则是在打开的第 1 道门关闭后自动地打开的 ( 也可以由通道内的人按开门按钮 S3 或 S4 来打开第 2 道门) 。这两道门都是在开门后, 经过 3 秒的延时而自

8、动关闭的。门关闭期间,如果对应的光电传感器的信号被遮断, 则门立即自动打开。如果在门外或者在门内的开关者按对应的开门按钮 S1、S2、S3、S4 时, 门立即打开。出于安全的考虑, 如果在通道内的某个人经过光电传感器时, 对应的门已经打开, 则通道外的开门者可以不按开门按钮。两道门都安装了两个行程开关 S5、S6、S7、S8, 用于确定门的打开和关闭是否到位。通道外的开门按钮 S1、S2 旁, 安装了相应的 L1 或者 L2 指示灯, 当按下开门按钮后, 指示灯亮, 门开后指示灯灭。由于应急及调试的要求, 在控制柜面板上设置有手动和自动切换开关, 切换开关处于手动状态时, 门可以通过控制柜上按

9、钮打开和关闭。按下应急按钮门应该全开。控制柜上安装了状态指示灯, 用于指示控制状态。手动模式下的逻辑关系如下 ( 设备调试和应急情况下工作在手动模式下, 非正常工作状态) : 换开关 S3 处于 “断开”时, 按下控制柜上的 S4按钮, 门 1 打开, 碰到行程开关 S6 后停止;切换开关 S3 处于 “断开”时, 且光电传感器 B1 接通 ( 门 1 中无人), 门 1 关闭,碰到行程开关 S5 后停止;切换开关 S9 处于 “断开”时, 按下控制柜上的 S12按钮, 门 2 打开, 碰到行程开关 S8 后停止;切换开关 S9 处于 “断开”时,且光电传感器 B2接通 ( 门 2 中无人)

10、按下控制柜上的 S13 按钮,门 2 关闭, 碰到行程开关 S7 后停止。应急工作模式如下 ( 紧急和安全情况下工作在应急模式下, 非正常工作状态) :按 下 应 急 开 门 开 关 ,门 1和门 2 同时打开,碰到开门到位行程开关而停止第三章 双门通道控制电路图及系统设计3.1双门通道控制电路图电源箱 220V 12V 主控制器 4芯总线 A B 急开 急关 复位 4芯 4芯 4芯 2芯 2芯 LED灯 LED灯 切换开关 光电传感器 光电传感器 2芯 2芯S3 S4A门开关通道缓冲区B门开关 门1 门23.2 系统设计(1) 硬件设计根据上述描述, 确定 PLC 的输入和输出的地址分配表表

11、1 CPU226 的输入和输出继电器地址分配表编程 I/O 电路 作用 编程 I/O 电路 作用元件 端子 元件 元件 端子 元件 I0.1 S1 通道外门1的开关按钮 Q0.1 M1A 打开门1 I0.2 S2 通道外门2的开关按钮 Q0.2 M1Z 关闭门1I0.3 S3 通道内门1的开关按钮 Q0.3 M2A 打开门2 I0.4 S4 通道内门2的开关按钮 Q0.4 M2Z 关闭门2 I0.5 S5 门1关门到位行程开关 Q0.5 L1 BM1指示灯 I0.6 S6 门1开门到位行程开关 Q1.1 L2 BM2指示灯 I0.7 S7 门2关门到位行程开关 Q1.2 L3 门1开指示 I1

12、.0 S8 门2开关到位行程开关 Q1.3 L4 门1关指示 I1.1 B1 门1的光电传感器 Q1.4 L5 门2开指示 I1.2 B2 门2的光电传感器 Q1.5 L6 门2关指示 如表 1 所示。确定 PLC 的硬件选择: 根据 PLC 的地址分配表,得出控制电路需要 16 点输入和 9 点输出。根据控制电路的需要输入和输出点数, 选择西门子公司的 PLC, 其具体型号为 CPU226, CPU226 提供 24 点输入和 16 点输出, 能满足控制电路的要求。其他的编程元件的地址分配介绍:大多数的其他编程元件可以在自动子程序的顺序功能图上找到其地址和作用, 在此不重复另外 BM1 分配

13、的地址为 M1.2, 作用为寄存器, 寄存门 1 的开门信号; BM2 分配的地址为 M1.3, 作用为寄存器, 寄存门 2 的开门信号。(2) 软件设计根据电动门的逻辑关系, 设计 PLC 的梯形图, 采用结构化程序设计思想, 程序分为主程序和子程序的关系。主程序如图 2 所示。主程序的作用如下: 动开关 S9 接通, 输入继电器 I1.3 为 “1”时, 主程序调用 “自动”子程序;手动开关 S9 断开, 输入继电器 I1.3 为 “0”时, 主程序调用 “手动”子程序;应急开关 S0 接通, 调用 “应急”子程序。自动子程序设计如下:因为 “自动”子程序逻辑关系比较复杂, 采用顺序功能图

14、设计如下 ( 图 3) 。图 3 中编程的几点说明如下。M0.0 步的初始化动作定义如下: 在 M0.0 步的动作为使 M0.0 置 “1”, 其余的中间继电器 MX.X 全部复位即置“0”, 全部输出继电器 QX.X 全部复位即置 “0”, 综上所述, 初始步实际为 PLC 的待机状态 ( 停机状态) 。图 3 中的分支皆为选择关系, 即 M0.0 步后, 根据转换条件, 只能执行 M0.1 步或者 M0.5 步。BM1 和 BM2 的状态转换问题, BM1 和 BM2 为状态 手动EN I1.3 I1.3 自动EN 图2 双门通道控制的主程序寄存器, 寄存了门 1 和门 2 的开门信号;

15、具体动作如下:按下 S1 或者 S3, BM1 的状态置 “1”, 即门 1 的开门信号;在门 1 开门动作时, 同时将 BM1 置 “0”, 表示门 1 已经打开。BM2 的动作特性同 BM1。为了避免门 1 和门 2 在 M0.0 步后的死锁问题, 即门 1 的打开优于门 2 的打开。M0.6 步之前设计了定时器 T40, 使门 1 的打开优于门 2 的打开。为了避免门 1 关闭后, 在 BM1 的竞争下, 又打开门1, 设计了定时器 T38, 使门 1 关闭后, 门 2 的打开优于门1 的打开, 保证双门通道能顺序打开。同样门 2 打开后,门 1 的打开优于门 2 的打开, 解决门 1

16、和门 2 的竞争问题。为了解决在关门过程中的夹人问题, 在门 1 和门 2中设计了光电传感器 B1 和 B2, 如果在关门过程中, 门中有人, 应该立即执行开门动作。手动子程序的设计如图 4 所示。图 4 中编程的几点说明: 用 R 和 S 指令编写梯形图程序。因为 R 和 S 指令的执行级别高, 能保证程序的正常执行; 程序的编写是根据手动动作的逻辑关系编写;因为逻辑关系比较简单, 采用经验法编写程序; 鉴于篇幅所限, 图 4 只给出了门 1 的手动梯形图, 因为门 1 和门2 的动作关系是相同的, 门 2 的手动梯形图的结构同门 1,在此从略。 第四章 课程设计图示3.1 输入输出表输入输

17、出指令按钮意义指令意义X000B1门1的光电传感器Y000门1开运动X001S1通道外门1的开门按钮Y001LED 1灯亮X002S2通道外门2的开门按钮Y002Y0101门自动开循环控制X003S3通道内门1的开门按钮Y003门1关运动X004S4通道内门2的开门按钮Y004门2开运动X005S5门1关门到位行程开关Y005LED 2灯亮X006S6门1开门到位行程开关Y006门2关运动X007S7门2关门到位行程开关Y007Y0112门自动开循环控制X010S8门2开门到位行程开关X011B2门2的光电传感器3.2 梯形图设计2.3 梯形图指令第三章 参考步进梯形图3.1流程图3.2 状态转移图S0X005S0S10X001S0S11X006S1S12T0S13S0S14X010S0S15T1Y000Y001T0 K30Y002Y003T1 K30Y004X004X011S0S20X002S0S21X010S1S22 T2S23S0S24X010S0S25T3Y003Y006T2 K30Y004Y000T3 K30Y002X003X007 X000RETENDC1C0C0 K1C1 K13.2 步进梯形图3.3 指令