【《基于三菱PLC的车库门控制系统的硬件和软件设计案例概述》8100字】

基于三菱PLC的车库门控制系统的硬件和软件设计案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u20773基于三菱PLC的车库门控制系统的硬件和软件设计案例概述 [3]。(11)内置运行/停止开关它运行/停止操作可通过内置开关进行。此外,运行/停止命令也可以从通用输入终端或外围设备发送。(12)支持RUN中写入利用编程软件更改程序代码等内容。(13)内置计时功能内置计算时间的功能，以加强对时间的把握。(14)远程调试支助方案运用了(GXDeveloper)功能模板和RS-232C上的调制解调器，以执行远程调适。(15)在高速计数模块上的指令功能配置1)基本单元的输入端子口线路-开集电机型形式的晶体管输出-单相配置100kHz×6点+10kHz×2点-双相配置50kHz×2点2)高速插入输出特殊输入适配器(hsxfx3u-4-adp)高速插入输出控制终端<br>-差分驱动式高速输入

-单相200kHz×8点(连接2台时)-双相100kHz×2点(连接2台时)(16)输入中断模块功能(带延迟功能)通过两个on或off之间的宽度来中断信号，即能够有效对子程序或系统进行中断处理。(17)脉冲输出指令模块功能1)采用输出控制电路中的输入与输出端子来与轴的上位器来产生插入输出脉冲，其频率为100khz。2)若它们使用两个特殊电路专用的hfx3u-2hsyadh电流适配器同时进行高速脉冲输出,则它们就同样可以同时自动获得一个频率高达200khz的电流脉冲(线性差动器和线性电流驱动脉冲输出)三菱FX3UPLC作为车库端口控制器，其中含有模拟数字输入5个，有模拟出入1个，无模拟数字输出5个，无模拟输出1个。另外可以使用8路输出输入的plc，满足系统的性能需要。或者可以对PLC主题进行拓展，加强系统的执行效率。1.1.2模拟量输入模块选择因为使用1路模拟量输入,因此需要选择模拟量输入。fx3u-4ad可可连接电源到终端fx3g/fx3u/fx3gc/fx3uc/在可编程水力控制器上,它就像是一个专门用于同时获取4条水力通道上的电压/电流水力测量数据的自动模拟量测器专用控制功能模块。fx3uc-4ad您您无法将它连接出来到一个fx3g/fx3u一个可编程的微控制器上。fx3g/fx3u/fx3gc/fx3uc在一个可编程的控制器上至少能够连接8个*1。(含有其它专门功能模块的链路连接台。)可以对各通道指定电压输入、电流输入。a/d格式转换的高值数据可以直接保存在一到4ad的数据缓冲区或数据库(bfm)中。(BFM)中。通过数字滤波器设置,就能够快速地读取一个稳定的a/d转换值。各个通道中,最多一次可以保留1700次a/d转换值的历史纪事。因此可以选择FX3U-4AD(4通道模拟量输入),满足模拟量输入需要。1.1.3电流计算假设开关门电机功率是1000W，其他的消耗为200W，设备总的功率为1000+200=1200W根据功率公式： 功率=1.732*线电压U*线电流I*功率因数COSΦ （式1.1）得到电流公式： I=功率/1.732/线电压U/功率因数COSΦ （式1.2）这里线电压为380V，功率因数为0.8.因此总电流为： I=1200/1.732/380/0.8=2.28A1.1.4断路器选择根据计算的总电流为2.28A，总设备断路器可以选择施耐德微型断路器，C65N-D10A/3P，为动力使用（电动机控制使用），动力保护6kA，400VAC，10A，三极，共一个。1.1.5接触器选择根据开关门电动机的功率和电流可以选择施耐德的交流接触器，AC-3制4kW，380/400VAC，9A，内置1/可扩展LC1-D09B7C3(NO+NC)。共2个，开门和关门各一个。1.1.6热继电器选择开关门电动机功率计算电流为1.9A，热继电器可以选择施耐德的热过载继电器，LRD-06C，TeSysD经济型，，2-1.0A，搭配D09-D38。共1个。主要器件清单如表3-1所示REF_Ref1166\r\h。表3-1主要器件清单序号元件名称元件型号元件规格单位数量品牌1微型断路器C65N-D10A/3P动力保护6kA，400VAC，10A，三极个1施耐德2微型断路器C65N-C6A/2P配电保护6kA，400VAC，6A，双极个1施耐德3交流接触器LC1-D09B7CAC-3制4kW，380/400VAC，9A，内置1/可扩展3(NO+NC)个2施耐德4热过载继电器LRD-07CTeSysD经济型，，1.6-2.5A，搭配D09-D38个1施耐德5熔断器芯RT18-32/6ART18-32/6A个2正泰6继电器RSB1A120B7接口型，24VAC，1CO/12A，搭配35M基座个4施耐德7开关电源S-100-24RT18-32/6A个1明纬8按钮XB2-BA31CΦ22金属平头，弹簧复位，1NO，绿色个1施耐德9按钮XB2-BA51CΦ22金属平头，弹簧复位，1NO，黄色个1施耐德10行程开关YBLX-WL/DYBLX-WL/D个2正泰11PLCFX3U-16MR8输入8输出个1三菱12PLC模块FX3U-4AD4模拟量输入个1三菱13红外传感器常开触点DC24V，常开个11.2PLC输入和输出分配PLC输入和输出IO分配表如表3-2,3-3和3-4所示REF_Ref15240\r\h[5]。表3-2PLC数字量输入分配表名称内部地址外部编号红外传感器X0S1开门到位X1SQ1关门到位X2SQ2手动开门X3SB1手动关门X4SB2表3-3PLC数字量输出分配表名称内部地址外部编号正转Y0KA1反转Y1KA2声音报警输出Y2HA1门锁开锁Y3KA3门锁上锁Y4KA4表3-4PLC模拟量输入分配表名称内部地址外部编号振动传感器D0ZT11.3主电路设计主电路如图3-1所示，L1、L2、L3、N为外部三相380V50Hz交流电输入，供设备使用，L1、L2、L3为3相火线，N为零线。QF1是总的断路器，起到通断整台设备电源作用。图3-1主电路图M1是开关门驱动电动机，驱动开门关机构执行开门或者关门操作，正转执行开门，反转执行关门。KM1是正转开门启动接触器，KM2是反转关门启动接触器。FR1是开关门电动机过载保护热继电器，起到过载保护电动机，防止长时间过载运行烧毁开门门电动机。1.4控制电路设计控制电路如图3-2所示，QF2为控制电路断路器，通断控制电路电源，FU1为控制电路熔断器，起到短路过流保护作用。图3-2控制电路图KM1与KA1分别是正传开门接触器和正转开门控制电器。PLC控制KA1的点，导致KA1开启触点闭合，KM1获取电力，门电机获取电力，随后开始运转，正门开。KA2的点开启触点闭合，随后KM2获取电量,以至KM2常开触点闭合，门电机反转，正门关。YC1为门锁开锁控制线圈，KA3是门锁开锁控制继电器。当需要门锁开锁时，PLC控制继电器KA3线圈得电，KA3常开触点闭合，YC1线圈得电，执行门锁开锁。同样的，YC2为门锁上锁控制线圈，KA4是门锁上锁控制继电器。当需要门锁上锁时，PLC控制继电器KA4线圈得电，KA4常开触点闭合，YC2线圈得电，执行门锁上锁。A1是直流开关电源，将220V交流电转成24V直流电，供PLC输入和输出使用，为FX3U-4AD模拟量输入模块提供电源，为振动传感器提供电源。1.5PLC输入和输出接线图设计PLC输入和输出接线图见图3-3所示，PLC为FX3U-16MR，模拟量输入扩展模块为FX3U-4AD。PLC的L和N为PLC提供220V工作电源。PLC输入的COM接PLC输入公共端，24V直流电接PLC输出COM1，COM2和PLC输出公共端，为PLC输出提供24V直流电。24V直流电接FX3U-4AD的24+和24-，为模拟量输入模块提供直流电源。红外传感器S1，接到PLC的输入X0，为常开触点，检测到人或者物闭合，控制自动开门。开门到位行程开关SQ1和关门到位行程开关SQ2接至PLC的输入X1和X2，都为常开触点，用于控制开门到位自动停止开门，关门到位自动停止关门。手动开门按钮SB1和手动关门按钮SB2接PLC的输入X3和X4，用于手动开、关门。PLC的输出Y0接继电器KA1，继电器线圈使用直流24V电源，用于控制正转开门。PLC的输出Y1接继电器KA2，继电器线圈使用直流24V电源，用于控制反转关门。PLC的输出Y2接声音报警输出HA1，用于声音报警提醒。PLC的输出Y3接继电器KA3，继电器线圈使用直流24V电源，用于控制门锁开锁。PLC的输出Y4接继电器KA4，继电器线圈使用直流24V电源，用于控制门锁上锁REF_Ref29739\r\h[8]。振动传感器ZT1接FX3U-4AD的模拟量输入通道1的+和-，用于检测振动。图3-3PLC输入和输出接线图

2软件设计2.1PLC内部使用地址为了编程和阅读方便，定义了PLC内部使用地址，例如内存M，定时器T和内部输出D等，如表4-1所示。表4-1PLC内部使用地址名称PLC地址备注振动>阈值M0振动=阈值M1振动<阈值M2开锁定时T0预设1秒自动关门定时T1预设5秒上锁定时T2预设1秒振动浮点数D20测量范围下限浮点数D24模拟量输入测量范围上限浮点数D26模拟量输入测量范围下限浮点数D28模量输入测量上限减下限浮点数D30测量范围上限减下限浮点数D32模拟量输入减模拟量输入下限浮点数D340到1.0标准值D36测量范围乘以标准值D38振动整数D42振动测量范围上限D200预设10000振动测量范围下限D202预设0振动传感器阈值D204预设3000模拟量输入测量范围上限D206预设32000模拟量输入测量范围下限D208预设-320002.2控制流程图否否开机初始化人员通过？是执行开锁、开门，报警否是是执行关门否否是否否开门到位？停止开门关门到位？是停止关门，执行上锁是S1检测到开门否延迟5S？人员通过?是参数设定，设定模拟量输入开始否振动>=阈值报警输出是模拟量读取转换图4-1控制流程图控制程序流程图见图4-1所示。开机初始化，使用M8002开机运行一个扫描周期，进行参数设定，设定振动测量范围上下限，设定模拟量输入上下限，设定振动阈值，设定FX3U-4AD模拟量输入模块参数。开机检测到没有人或者物，红外传感器不动作，检测到没有开门到位，没有关门到位，自动执行关门，关门到位，停止关门，执行上锁，上锁按定时执行，定时到上锁完成，停止上锁。检测到人员或者物品，自动执行开锁，开锁按定时执行，定时到，表示开锁完成，执行开门，开门过程中启动报警输出，开门到上限开门到位行程动作，停止开门。检测到人员或者物品离开，延迟一定时间，定时到，执行自动关门，关门到下限行程开关动作，停止关门，执行上锁，上锁按定制执行，定时到完成上锁。关门过程中检测到人员或者物品，停止关门，执行开门。系统启动后，读取模拟量输入，将振动转成振动值，比较实时振动值与设定的报警阈值，大于或者等于报警阈值，启动报警输出。2.3梯形图程序开机初始化，设定振动测量范围上下限，上限预设100%，就是100.00，2位小数，K10000；下限预设0%。开机初始化M8002为ON一个扫描周期，比较D200是否等于0，D200等于0表示没有设定过参数，则使用预设值进行赋值，D200=10000，为了方便使用整数，后2位是小数，表示振动范围上限为100.00%，不等于0表示用户设定过参数，不需要使用预设值进行设定，使用用户设定参数REF_Ref29867\r\h[9]。同样的，比较D202是否等于0，D202等于0表示D202没有设定过参数，则使用预设值进行赋值，D202=0，表示振动范围下限为0.00%，不等于0表示用户设定过D202参数，不需要使用预设值进行设定D202，使用用户设定D202参数。图4-2开机初始化设定振动测量范围上下限开机初始化，设定振动传感器阈值，预设30%,就是30.00,2位小数，就是3000。比较D204是否等于0，D204等于0表示D204没有设定过参数，则使用预设值进行赋值，D204=3000，表示振动阈值为30.00%，不等于0表示用户设定过D204参数，不需要使用预设值进行设定D204，使用用户设定D204参数。图4-3开机初始化设定振动传感器阈值开机初始化，设定模拟量输入范围上下限；预设模拟量输入上限32000，下限-32000 开机初始化M8002为ON一个扫描周期，比较D206是否等于0，D206等于0表示没有设定过参数，则使用预设值进行赋值，D206=32000，不等于0表示用户设定过参数，不需要使用预设值进行D206设定，使用用户设定D206参数。同样的，开机初始化M8002为ON一个扫描周期，比较D208是否等于0，D208等于0表示没有设定过参数，则使用预设值进行赋值，D208=-32000，不等于0表示用户设定过参数，不需要使用预设值进行D208设定，使用用户设定D208参数。图4-4开机初始化设定模拟量输入测量范围上下限开机初始化，设定模拟量输入模块，设定电压输入-10V到10V；关闭通道2,3,4。TO命令是写入，第1个K0表示模块1，第2个K0表示模块存储缓冲区0，H0FFF0的F表示关闭相应的通道，表示关闭了通道2,3,4，H0FFF0最后一个0表示通道1为电压输入，规格为-10V到10V。K1表示写入一个字数据。图4-5开机初始化设定模拟量输入参数模拟量读取，保存在D0中。为了能够进行模拟量输入模拟仿真，加M8000常闭触点，这样此段程序不运行，可以手动更改模拟量输入，实现了测试。FROM是读取命令，K0表示特殊模块1，K10表示模块缓冲区10。D0用于指定保存数据开始地址，K1表示读取一个数据。图4-6模拟量输入读取振动转换。为了进行计算，先进行数据格式转换，首先将D0保存的整数格式数据（范围-32000到32000整数）使用FLT命令转成浮点数，保存在D20中（范围-32000.0到32000.0），然后使用FLT命令将设定的振动测量范围上下限整数转成浮点数格式保存在D22和D24中，使用FLT命令将设定的模拟量输入范围上下限整数转成浮点数格式保存在D26和D28中。 使用浮点数减法指令DESUB命令，D30=D26-D28，计算模拟量输入上限减模拟量输入下限，得模拟量输入量程。使用浮点数减法指令DESUB命令，D32=D22-D24，计算测量范围上限减测量范围下限，得测量范围量程。使用浮点数减法指令DESUB命令，D34=D20-D28，计算模拟量输入实测值D20减模拟量输入下限，得模拟量输入跟下限差值。然后使用浮点数除法指令DEDIV命令，D36=D34/D30，得到0到1.0的标准值。然后使用浮点数乘法指令DEMUL命令，D38=D36*D32，得标准值乘以模拟量。然后使用浮点数加法指令DEADD命令，D40=D38+D24，得浮点数振动实测值。然后使用INT浮点数转整数指令，将浮点数转成整数，结果保存在D42中，D42就是实测振动值，范围0到100.0%，就是0到10000。图4-7模拟量输入转换振动跟阈值比较使用比较命令CMP比较实测振动值D42和设定振动阈值D204，结果保存在M0，M1，M2中，D42>D204则M0为ON，M1，M2为OFF；D42=D204则M0为OFF，M1为ON，M2为OFF；D42<D204则M0为OFF，M1为OFF，M2为ON。图4-8振动和振动阈值比较门锁开锁。检测到有物体或者人，X0动作，X0上升沿（从OFF到ON瞬间），Y3线圈得电，Y3常开触点闭合，进行自锁，执行门锁开锁。或者执行手动开门，按下手动开门按钮，X3动作，Y3线圈得电，执行手动开锁。开锁定制到，T0常闭触点断开，Y3线圈失电，停止开锁。或者执行门锁上锁，Y4线圈得电，则停止开锁。图4-9门锁开锁输出控制开锁定时，执行门锁开锁，Y3常开触点闭合，启动定时器T0，定时1秒。图4-10门锁开锁的定时开门。开锁定时到T0常开触点闭合，Y0线圈得电，Y0常开触点闭合进行自锁，执行开门输出。检测到开门到位，X1常闭触点断开，Y0线圈失电，停止开门。或者检测到执行关门，Y1常闭触点断开，Y0线圈失电，Y0和Y1进行互锁。图4-11开门输出控制自动关门定时。检测到开门到位X1常开触点闭合，检测到没有人员或者物品，X0常闭触点闭合，没有关门到位X2常闭触点闭合，则启动定时器T1，定时5秒。图4-12自动关门定时关门。自动关门定时到T1常开触点闭合，Y1线圈得电Y1常开触点闭合，进行自锁，执行关门输出。检测到关门到位X2常闭触点断开，则Y1线圈失电，停止关门。或者检测到有人或者物，红外传感器动作，X0常闭触点断开，停止关门，或者执行初始化，M8002常开触点闭合，没有关门到位X2为OFF，没有检测到红外传感器动作X0为OFF，没有执行正转，Y0为OFF，则Y1线圈得电，执行开机关门。或者手动按关门按钮，X4常开触点闭合，Y1线圈得电，Y1常开触点闭合进行自锁，执行手动关门。检测到关门到位，X2常闭触点断开，停止关门，Y1线圈失电。或者检测到执行正转，Y0常闭触点断开，Y1线圈失电，停止关门。或者检测到有人员或者物品，X0常闭触点断开，Y1线圈失电，停止关门。图4-13关门输出控制门锁上锁。检测到关门完成，Y1下降沿（从ON变为OFF），Y4线圈得电，Y4常开触点闭合进行自锁，执行门锁上锁。上锁按定时执行，定时到，T2常闭触点断开，Y4线圈失电，停止上锁。或者检测到执行门锁开锁Y3常闭触点断开，Y4线圈失电，停止上锁，进行开锁和上锁互锁。或者检测到执行开门，Y0常闭触点断开，停止上锁，或者检测到人员或者物品，X0常闭触点断开，Y4线圈失电，停止上锁。图4-14门锁上锁输出控制报警输出。执行正转开门，Y0常开触点闭合；或者执行门锁开锁Y3常开触点闭合；或者执行关门Y1常开触点闭合；或者执行门锁上锁Y4常开触点闭合；或者检测到振动大于阈值M0为ON；或者检测到振动等于阈值M1为ON，则Y2线圈得电，执行声音报警输出。图4-15报警输出控制END是程序结束标志，表示到此程序结束。图4-16程序结束标志2.4语句表程序表4-4语句表程序REF_Ref156\r\h[10]PLC信息:FXCPUFX3U/FX3UC步号行间声明指令I/O(软元件)0开机初始化，设定振动测量范围上下限，0上限预设100%，就是100.00，2位小数，K100000下限预设0%0LDM80021MPS2AND=D200K07MOVK10000D20012MPP13AND=D202K018MOVK0D20223开机初始化，设定振动传感器阈值，23预设30%,就是30.00,2位小数，就是300023LDM800224AND=D204K029MOVK3000D20434开机初始化，设定模拟量输入范围上下限，34预设模拟量输入上限32000，下限-3200034LDM800235MPS36AND=D206K041MOVK32000D20646MPP47AND=D208K052MOVK-32000D20857开机初始化，设定模拟量输入模块，设定电压输入-10V到10V，57关闭通道2,3,457LDM800258TOK0K0H0FFF0K167模拟量读取，保存在D0中67LDM800068ANIM800069FROMK0K10D0K178振动转换78LDM800079FLTD0D2084FLTD200D2289FLTD202D2494FLTD206D2699FLTD208D28104DESUBD28D26D30117DESUBD22D24D32130DESUBD20D28D34143DEDIVD34D30D36156DEMULD36D32D38169DEADDD38D24D40182INTD40D42187振动跟阈值比较187LDM8000188CMPD42D204M0195门锁开锁195LDPX000197ORPX003199ORY003200ANIT0201ANIY004202OUTY003203开锁定时203LDY003204OUTT0K10207开门207LDT0208ORY000209ANIX001210ANIY001211OUTY000212自动关门定时212LDX001213ANIX000214ANIX002215OUTT1K50218关门218LDT1219ORM8002220ORX004221ORY001222ANIX002223ANIY000224ANIX000225OUTY001226门锁上锁226LDFY001228ORY004229ANIY003230ANIT2231ANIY000232ANIX000233OUTY004234上锁定时234LDY004235OUTT2K10238报警输出238LDY000239ORY003240ORY001241ORY004242ORM0243ORM1244OUTY002245END5调试和仿真测试3.1调试设计完成，根据设计的主电路、控制电路和PLC输入输出接线图进行接线，接线完成进行相应的检查。接线正确，系统上电，检查PLC输入和输出功能。输入和输出功能正确，下载程序，根据设计要求进行调试，直到软件和硬件都符合设计要求。3.2仿真测试在没有硬件和PLC的情况下，可以使用仿真PLC软件进行简单的测试，检查PLC程序，修改错误，缩短现场调试时间，提高现场调试效率。因为仿真软件只支持简单的命令，不支持模拟量输入读取和模拟量输出写入，不支持PID和通讯等，为了能仿真测试模拟量输入，将模拟量输入命令前加M8000常闭触点，实际使用时候改成M8000常开或者删除这个M8000常闭触点就可以了。图5-1取消模拟量输入读取在编程软件里，点调试菜单，点模拟开始/停止，启动仿真PL图5-2启动仿真PLC启动仿真PLC，初始画面如图5-3所示。观察到开始M8002为ON，进行初始化处理，设定参数。图5-3仿真PLC初始