PAGE PAGE # PAGE PAGE #可編程控制器課程設計說明書目錄 TOC \o "1-5" \h \z 設計目的 4設計任務 4設計序言5PLC的發展史6功能器件的基本工作原理9方案說明 14繼電器接觸控制圖15Plc控制輸出輸入接線…… 16九?程序流程圖17十. 梯形圖以及指令………………………………………………18十一. 致謝…………………………………………………………21十二. 結束語………………………………………………………21十三. 參考文獻……………………………………………………22 一. 設計目的1、掌握三菱FX系列可編程控制器硬件電路的設計方法。2、熟練使用三菱FX系列可編程控制器的編程軟件，掌 握可編程控制器軟件程序的設計思路和梯形圖的設計方法。3、掌握三菱FX系列可編程控制器程序的應用系統的調 試、監控、運行方法。4、通過課程設計使學生能熟練掌握數據的查詢（圖書、網絡），PLC課程所獲知識在工程設計工作中綜合地加以應用， 使理論知識和實踐結合起來。二. 設計任務自動門控制裝置設計1．自動門控制裝置的硬件組成：自動門控制裝置由門內光電探測開關 K1、門外光電探測開 關K2、開門到位限位開關K3關門到限位開關K4開門執行機 構KM1（使直流電動機正轉）、關門執行機構 KM2（使直流電動 機反轉）等部件組成。
控制要求：1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關 K1 或 K2 時，開門執行機構KM1動作，電動機正轉，到達開門限位開關 K3 位置時，電機停止運行。2）自動門在開門位置停留 8 秒后，自動進入關門過程，關 門執行機構KM2被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關 K4位置時，電機停止運行。3）在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電 檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。4）在門打開后的 8 秒等待時間內，若有人員由外至內或由 內至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8秒后, 再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。三 . 設計序言在超級市場、公共建筑、銀行、醫院等入口，經常使用自 動門控制系統。 早期的自動門控制系統采用繼電器邏輯控制， 已 逐漸被淘汰。PLC控制自動門由于具有故障率低、可靠性高、維 修方便等優點， 因而得到廣泛的應用。 由于直流電動機的調速范 圍寬廣，調速特性平滑。直流電動機超載能力較強，熱動和制動 轉矩較大，所以執行機構使用直流電動機四. PLC 的發展史1、PLC的起源PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統發展而來的。
自1836年繼電器問世可編程控制器課程設計，人們就開始用導線將它同開關器件巧妙地連接， 構成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀 60 年代末，它不 斷吸收微電腦技術使之功能不斷增強，逐漸適合復雜的控制任 務 。隨著微電子技術、 計算機技術和數據通信技術的飛速發展、 微處理器的出現， 以及流程加工行業 （如汽車制造業）對生產流 程迅速、頻繁變更的需求，PLC技術出現并快速發展。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了 質的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發展成 為具有邏輯判斷、定時、計數、記憶和算術運算、數據處理、聯 網通信及PID回路調節等功能的現代PLC但是，仍然沿用著順 序掃描、程控等基本模式及CPU通信+1/0的基本結構。PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業現場和市場的要 求：高可靠性、強抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價 格長壽命。 它的輸入輸出端更接近現場設備， 不需添加太多的中 間部件或需要更多的接口，這樣節省了用戶時間和成本。PLC的下端（輸入端 ）為繼電器、 晶體管和晶閘管等控制部件， 而上端一般是面向用戶的微型計算機。 人們在應用它時， 可以不必進行計 算機方面的專門培訓，就能對可編程控制器進行操作及編程。
2、PLC的功能、1、數據采集與輸出。 2、控制功能。包括順序控制、邏輯控 制、定時、計數等。 3 、數據處理功能。包括基本數學運算、比 較、對字節的運算、PID運算、濾波等。4、輸入/輸出接口調理 功能。 具有A/D、D/A轉換功能，通過I/O模塊完成對模擬量的 控制和調節，具有溫度、運動等測量接口。 5 、通信、聯網功 能。現代PLC大多數都采用了通信、網絡技術，有RS232或 RS485 接口，可進行遠程I/O控制，多臺PLC可彼此間聯網、通信，外 部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現程 序和數據交換，如程序轉移、數據文文件轉移、監視和診斷。在 系統構成時，可由一臺計算機與多臺PLC構成"集中管理、分散控 制"的分布式控制網絡， 以便完成較大規模的復雜控制。 通常所說 的SCADA系統，現場端和遠程端也可以采用 PLC作現場機。6、 支持人機界面功能。提供操作者以監視機器 /過程工作必需的信 息。允許操作者和PC系統與其應用程序相互作用，以便作決策和 調整，實現工業計算機的分散和集中操作與監視系統。 7 、編程、 調試等，并且大部分支持在線編程。3、PLC的主要特點1）、可靠性高。
PLC的MTBF一般在40000?以上，有的在 10~20萬h,且均有完善的自診斷功能。2）、結構形式多樣，模塊化 組合靈活。有固定式適于小型系統或機床，組合式適于集控制系統。 最少的PLC只有6點，而AB的 系統的容量達 點。 3）、功能強大。 4）、編程方便。控制具有極大靈活性。 5）、適應 工業環境。適應高溫、振動、沖擊和粉塵等惡劣環境以及電磁干擾環 境。6）、安裝、維修簡單7）、與DCS!比，價格低。8）、當前PLC產品緊跟現場總線的發展潮流。4、PLC的聯網與通信、PLC的通信包括PLC之間、PLC與上位計算機之間以及PLC與其 它智能設備間的通信。PLC系統與通用計算機可以直接或通過通信處 理單元、通信轉接器!連構成網絡,以實現信息的交換,并可構成 " 集中管理、分散控制"的分布式控制系統，滿足工廠自動化（FA）系統 發展的需要，各PLC系統或遠程I/O模塊按功能各自放置在生產現場 分散控制, 然后采用網絡連接構成集中管理的分布式網絡系統。 目前 各廠商都主推各自的總線標準, 如西門子 、 A-B 及、莫迪康等等。
但其構成的"集中管理、分散控 制"分布式控制方式是十分類似的。如 （IA-B）推出了 "全方 位自動化 "的理念,推薦三層網絡結構,即 1）設備層（ 為 代表）；2）控制層（ 為代表）； 3）管理層（ ）。5、PLC的發展1）、與DCS勺差別。集散系統DCS從工業自動化儀表控制系統發 展到以工業控制計算機為中心的集散系統， 所以其在模擬量處理、 回 路調節方面具有一定優勢， 初期主要用在連續過程控制， 側重回路調 節功能，滿足快速大量數據處理要求。硬件結構方面，總線標準化程 度高，兼容性強，軟件資源豐富，特別是有實時操作系統勺支持，故 對要求快速、 實時性強、 模型復雜和計算工作量大勺工業對象勺控制 占有優勢。PLC是由繼電器邏輯系統發展而來，主要用在離散制造、 工序控制， 初期主要是代替繼電器控制系統， 側重于開關量順序控制 方面。PLC在自身發展同時，也在吸收 DCS系統的優點。PLC在過程 控制勺發展將是與現場總線技術結合， 發展向下拓展功能， 開放總線。2）、市場占有率1987年世界PLC的銷售額為25億美元，此后每年以20噓右 的速度遞增。
進入90年代以來，世界PLC的年平均銷售額在55億 美元以上，其中我國約占1%當前，PLC在國際市場上已成為最受 歡迎的工業控制暢銷產品，用 PLC設計自動控制系統已成為世界潮 流。圖1為PLC產品、PID調節裝置、DCS系統、個人計算機等銷 售額（美元）的對比，圖 2為市場增長率的對比。五. 功能器件的基本工作原理1，自動感應門機的基本工作原理首先，平移式自動感應門機組由以下部件組成： （ 1） 主控 制器：它是自動感應門的指揮中心，通過內部編有指令程序的大規 模集成塊，發出相應指令，指揮馬達或電鎖類系統工作；同時人們 通過主控器調節門扇開啟速度、開啟幅度等參數。 （2） 感應探 測器：負責采集外部信號，如同人們的眼睛，當有移動的物體進入 它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號； （3） 動力馬 達：提供開門與關門的主動力，控制自動感應門門扇加速與減速運 行。 （ 4） 自動感應門扇行進軌道：就象火車的鐵軌，約束門扇 的吊具走輪系統，使其按特定方向行進。 （5） 門扇吊具走輪系 統:用于吊掛活動門扇， 同時在動力牽引下帶動門扇運行。 （6）同 步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達所產動力，牽引 自動感應門扇吊具走輪系統。
（7） 下部導向系統：是自動感應 門門扇下部的導向與定位裝置，防止門扇在運行時出現前后門體擺 動。 當自動感應門門扇要完成一次開門與關門，其工作流程如下： 感應探測器探測到有人進入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判 斷后通知馬達運行，同時監控馬達轉數，以便通知馬達在一定時候 加力和進入慢行運行。馬達得到一定運行電流后做正向運行，將動 力傳給同步帶，再由同步帶將動力傳給吊具系統使自動感應門扇開 啟；自動感應門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關自動感應門， 通知馬達作反向運動，關閉自動感應門2，自動門的分類弧形自動門弧形自動門雙重平移自動門雙扇平移自動門3.行程開關（限位開關）的工作原理行程開關又稱限位開關，用于控制機械設備的行程及限位 保護。在實際生產中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝 于生產機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時， 行程開關的觸點 動作，實現電路的切換。因此，行程開關是一種根據運動部件的 行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開 關廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限 位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關來控制開關轎門 的速度、自動開關門的限位，轎廂的上、下限位保護。
滾輪式行程開關又分為單滾輪自動復位和雙滾輪 （羊角式） 非自動復位式，雙滾輪行移開關具有兩個穩態位置，有“記憶” 作用，在某些情況下可以簡化線路。4、光電開關介紹1）、工作原理光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的 簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射， 由同步回路選通 電路，從而檢測物體有無的。 物體不限于金屬， 所有能反射光線 的物體均可被檢測。 光電開關將輸入電流在發射器上轉換為光信 號射出，接收器再根據接收到的光線的強弱或有無對目標物體進 行探測。2）、光電開關的分類及術語解釋（1）、分類①漫反射 式光電開關： 它是一種集發射器和接收器于一體的傳感器， 當有 被檢測物體經過時， 物體將光電開關發射器發射的足夠量的光線 反射到接收器， 于是光電開關就產生了開關信號。 當被檢測物體 的表面光亮或其反光率極高時， 漫反射式的光電開關是首選的檢 測模式。②鏡反射式光電開關：它亦集發射器與接收器于一體， 光電開關發射器發出的光線經過反射鏡反射回接收器， 當被檢測 物體經過且完全阻斷光線時，光電開關就產生了檢測開關信號。 ③對射式光電開關： 它包含了在結構上相互分離且光軸相對放置 的發射器和接收器， 發射器發出的光線直接進入接收器， 當被檢 測物體經過發射器和接收器之間且阻斷光線時， 光電開關就產生 了開關信號。
當檢測物體為不透明時， 對射式光電開關是最可靠 的檢測裝置。④槽式光電開關：它通常采用標準的 U字型結構， 其發射器和接收器分別位于 U型槽的兩邊，并形成一光軸，當被 檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產生了開關量信 號。槽式光電開關比較適合檢測高速運動的物體， 并且它能分辨 透明與半透明物體，使用安全可靠。⑤光纖式光電開關：它采用 塑料或玻璃光纖傳感器來引導光線， 可以對距離遠的被檢測物體 進行檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。（ 2）術語 ①檢測距離： 是指檢測體按一定方式移動， 當開關動作時測得的 基準位置（光電開關的感應表面）到檢測面的空間距離。額定動 作距離指接近開關動作距離的標稱值。 ②回差距離： 動作距離與 復位距離之間的絕對值。③響應頻率：在規定的 1s的時間間隔 內，允許光電開關動作循環的次數。 ④輸出狀態： 分常開和常閉。 當無檢測物體時，常開型的光電開關所接通的負載由于光電開關 內部的輸出晶體管的截止而不工作， 當檢測到物體時， 晶體管導 通，負載得電工作。⑤檢測方式：根據光電開關在檢測物體時發 射器所發出的光線被折回到接收器的途徑的不同， 可分為漫反射 式、鏡反射式、對射式等。
⑥輸出形式：分NPNT線、NPN^線、 NPN四線、PNP二線、PNP三線、PNP四線、AC二線、AC五線（自 帶繼電器），及直流NPN/PNP常開/常閉多功能等幾種常用的輸 出形式。⑦指向角六． 方案說明 由于自動門的分類很多，本次實驗不能一一進行討論，最 后決定主要對平移自動門進行設計實現 plc 的自動控制。自動門 的硬件組成部分在前已經敘述， 現不再贅述。 下面主要對控制部 件進行討論。經分析設計任務，可知完成任務的實質就是控制電機的正反轉。要實現自動控制首先要具備以下功能部件： 光電檢測開關，限位開關，超載保護開關，直流電機。現確定電機與門扇軌道組成的系統，要實現電機正轉—— 開門，電機反轉——關門。1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關時，開關 上有電流通過 （光電檢測開關是脈沖觸發須對其自鎖） 由于開門 限位開關常閉，所以線圈上有電通過，電動機正轉，到達開門限 位開關位置時，電機停止運行。2）當自動門到開門限位開關位置時啟動延時定時器 8 秒后， 自動進入關門過程，電動機反轉，當門移動到關門限位開關時， 電機停止運行。3）在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電 檢測開關，應立即停止關門，并自動進入開門程序。
4）在門打開后的 8 秒等待時間內，若有人員由外至內或由 內至外通過光電檢測開關時， 必須重新開始等待 8 秒后，再自動 進入關門過程，以保證人員安全通過。5）考慮到自動門在出現故障或在維修的時候，用自動控制 從在一定的問題，最后決定加增手動開門和關門開關。七．繼電器接觸控制圖八.Pic控制輸出輸入接線 SB4SB ~~ 九.程序流程圖十.梯形圖以及指令X001 門外光檢測電開關X002門內光檢測電開關X003開門限位電開關X004關門限位電開關X005過載保護開關X006緊急停車開關X007啟動停止X010手動開門X011手動關門指令如下：0 LD T0LD T0OR 過程分析1． 首先按下啟動按鈕使 x007 閉合，若外檢測開關或內檢測開關 有信號時 x001 或 x002 閉合。
由于開門限位開關 x003 是長閉 的，所以 y000 線圈通電，有原理分析可知光電檢測開關的觸 發方式是脈沖觸發所以需要自鎖。當 y000 線圈通電時 y000 閉合，此時電動機正轉帶動自動門扇移動，執行開門過程。當門扇完全打開時，使開門限位開關x003打開，yOOO線圈斷 電. 電動機停止轉動。當門扇停止移動時，由于開門限位開關的長閉變成長開，故 使長開閉合。進行 8 秒的延時，若此時外檢測開關或內檢測 開關x001或x002有信號，則使TO重新延時。當8秒的延時完畢后TO線圈通電，關門限位開關關閉，所以使 yOO1 通電并自鎖，電機反轉執行關門過程。5． 在關門過程中，若外檢測開關或內檢測開關 x001,x002 有信 號又使 y000 通電，由于在關門過程中 y000 長閉，此時打開 并中斷關門過程，轉向開門過程。6． 在此控制過程中，為了保證其安全性設置過載保護和緊急停車。7． 考慮到主動門若出現故障時，使用自動控制系統有所不適，于是設置手動開門和手動關門。十一 . 致謝在本論文完成之際， 衷心感謝指導老師張曉峰在課題的選題、 設 計、論文的撰寫等各方面的悉心指導以及給予我各方的支持和技術上 的幫助；最后還要感謝各位領導、老師、同學們的熱情相助。
十二. 結束語本設計完成了題目要求的基本部分的全部要求。 發揮部分的因為 時間和制作材料的短缺而沒有進行嘗試， 在今后條件允許的情況下再 擴展。基本部分各單元工作穩定。通過這次設計使我學會如何去培養我們的創新精神， 從而不斷地 戰勝自己，超越自己。創新，是要我們學會將理論很好地聯系實際，并不斷地去開動自己的大腦可編程控制器課程設計， 從為人類造福的意愿出發， 做自己力所 能及的，別人卻沒想到的事。 使之不斷地戰勝別人， 超越前人。 同時， 更重要的是，我在這一設計過程中，學會了堅持不懈，不輕易言棄。 設計過程，也好比是我們人類成長的歷程，常有一些不如意，也許這 就是在對我們提出了挑戰，勇敢過，也戰勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我們而敲響。十三. 參考文獻1． 鄧則名 程良倫等編 . 電器與可編程控制器應用技術 .機械工 業出版社 .1997.1林小峰編 .可編程序控制器及應用 .北京:高等教育出社 .1991方承遠編 . 工廠電氣控制技術 . 第二版 . 北京機械工業出版 社.2000汪道輝主編 . 邏輯與可編程控制系統 . 北京 : 機械工業出 版.2001易傳祿等編 . 可編程序控制器應用指南 .上海:上海科學普及出 版社.1993楊士元等編 . 可編程序控制器 (pc) 編程應用和維修 . 北京 : 清華 大學出版社 .1995耿文學等編 .微機可編程控制器原理 . 使用及應用實例 (修訂 版). 北京: 電子工業出版社 .1993可編程控制器課程設計說明書可編程控制器課程設計說明書 PAGE PAGE #可編程控制器課程設計指導教師意見書可編程控制器課程設計指導教師意見書 PAGE PAGE #學年第 二學期專業： 電氣工程及其自動化班級：2004年級（1）班姓名：郭維維指導教師：張曉峰設計時間：2007 年 8 月 20 日河西學院機電工程系姓名郭維維學號組別第一組設計題目自動門控制裝置設計小組成員杜杰善費國平曹妍妮高希秀郭志偉意見： 建議成績：指導教師職稱單位日期學年第 二學期專業：電氣工程及其自動化班級：2004 年級（1）班姓名：郭志偉指導教師：張曉峰設計時間：2007年 8 月20日河西學院機電工程系姓名郭志偉學號組別第一組設計題目自動門控制裝置設計小組成員杜杰善費國平曹妍妮高希秀郭維維意見： 建議成績：指導教師職稱單位日期學年第 二學期專業： 電氣工程及其自動化班級：2004年級（1）班姓名：費國平指導教師：張曉峰設計時間：2007 年 8 月 20 日河西學院機電工程系姓名費國平學號組別第一組設計題目自動門控制裝置設計小組成員杜杰善曹妍妮高希秀郭維維郭志偉意見： 建議成績：指導教師職稱單位日期學年第 二學期專業： 電氣工程及其自動化班級：2004年級（1）班姓名：曹妍妮指導教師：張曉峰設計時間：2007 年 8 月 20 日河西學院機電工程系姓名曹妍妮學號組別第一組設計題目自動門控制裝置設計小組成員費國平高希秀郭維維郭志偉杜杰善意見： 建議成績：指導教師職稱單位日期學年第 二學期專業： 電氣工程及其自動化班級：2004年級（1）班姓名：高希秀指導教師：張曉峰設計時間：2007 年 8 月 20 日河西學院機電工程系姓名高希秀學號組別第一組設計題目自動門控制裝置設計小組成員杜杰善費國平曹妍妮郭維維郭志偉意見： 建議成績：指導教師職稱單位日期