PLC课程设计修改版概要Word格式文档下载.docx

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2、PLC控制电路原理设计……………………………………4

3、负载驱动及负载工作电路原理设计………………………5

四、系统软件设计……………………………………………………7

1、系统流程图…………………………………………………7

2、编程工具操作步骤…………………………………………7

3、梯形图程序…………………………………………………8

五、调试过程与结果…………………………………………………11

六、心得体会…………………………………………………………12

七、参考资料…………………………………………………………12

八、附录………………………………………………………………13

附录一、总电路图……………………………………………13

附录二、元件清单……………………………………………14

附录三、实物图片……………………………………………14

一、设计任务和要求

通过本课程设计，利用PLC完成一个研究性、工程型的电气自动化控制系统的设计课题，进一步强化PLC编程能力和电气自动化系统应用能力，锻炼学生的软件应用能力和综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力，以及电气工程绘图、技术报告专项和编制技术资料的能力。

此次设计任务为房间内的总人数控制室内亮灯的数量。

要求：

能分辨进或出房间的人，能计算进出房间的人数以及进出房间的人数控制房间的亮灯数。

二、设计思路

本系统主要由检测模块、信号转换模块、信号处理模块、负载驱动模块、负载模块组成，其中检测模块为两个感器，用于检测进出的人数。

信号转换模块为一个A/D模数转换模块，用于将检测到的人数模拟信号转换成数字信号。

信号处理模块为一个三菱FX2U系列的PLC，用于对信号进行处理，并输出控制负载驱动模块。

负载驱动模块为继电器，信号处理模块的输出信号控制继电器的线圈，从而控制触点的通断，进而控制负载模块的工作。

负载模块为三个白炽灯，用于表现房间的总亮灯数。

整个系统要求能够通过进出的人数控制房间的亮灯数，当没人进入房间的时候，没有灯亮；

当第1个人进入时，亮一盏灯，当第11个人进入时，亮两盏灯，最后当第21个人进入房间时，亮三盏灯。

期间如果有人出去，那么房间人数要减少，最主要的是门上的两个传感器能检测出到底是进还是出。

三、系统硬件设计

1、

信号检测模块电路原理设计

（a）稳定时（T）K（b）温度刚变化之后（T+ΔT）K 

图1热电型红外线传感器的原理

图2红外传感器图3内部构造

首先介绍热电效果，如图1所示，感知组件系使用PZT（钛酸锆酸铅系陶瓷体）强介质陶瓷体，在感知组件施加高压电（3KV～5KV/mm） 

而分极，借这种方法，组件表面显现的正负电荷会和空气中相反之电荷结合而呈电气中和状。

当组件的表面温度变化时，感知组件分极的大小会随着温度变化而变化，因此稳定时之电荷中和状态就崩溃，而感知组件表面电荷与吸着杂散电荷的缓和时间不同，所以会形成电气上的不平衡，而产生没有配对的电荷，如图1（b）所示。

像这种因温度变化而产生电荷的现象称为热电效果，设若产生之电荷为Δθ，温度变化为ΔＴ，则Δθ／ΔＴ＝λ（库仑／℃），就是热电 

系数。

本模块选用的传感器型号为红外线传感器，如图2，内部构造如图3，其工作原理为当有人靠近门口时能感应，其使用方法为把两个传感器分别装在门的两面，两个传感器的先后感应来确定人的进出。

图4传感器设计原理图

该电路工作原理：

棕色线与蓝色线接24V电压，棕色为正，蓝色为负，这是工作电压，棕色线与黑色线之间接线圈，这个是信号源，如图4。

当传感器收到信号时，棕线与黑线之间就会触发一个电流，线圈导通给PCL输入一个信号，如图4。

2、PLC控制电路原理设计

图5电路设计思路

当教室里没人的时候，灯都不亮；

当传感器检测到有一个人进入教室后，一盏灯亮；

当教室里有10个人，此时第11个人进入教室时，两盏灯亮；

当教室里有20人，此时第21个人进入教室时，三盏灯全亮。

如果在此期间有人离开教室，当教室里有21人，此时离开一个人，三盏灯灭掉一盏灯，亮两盏灯；

当教室里有11人，此时离开一个人，两盏灯灭掉一盏灯，亮一盏；

当教室里有一人，若离开教室，教室里的唯一一盏灯也灭掉，如图5。

该电路线路接法：

COM1与COM2相接后接24V负端，PCL输出端口Y2，Y3，Y4分别与三个继电器接后并联与24V正端相接；

PLC输入端口X0，X1接两个传感器后并联接COM端，如图6所示。

图6PLC控制电路设计原理

当X0先有输入信号，后X1有输入信号，表示有一人进入教室；

当X1先有输入信号，X2后有，则表示有一个人离开教室。

而教室的总人数则控制着Y2，Y3，Y4的输出信号，教室内1~10人Y2输出；

11~20人，Y3输出；

21~30人，Y4输出。

3、负载驱动及负载工作电路原理设计

图7电磁继电器图8继电器构造

电磁继电器的原理：

电磁继电器（如图7）一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。

只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。

这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：

继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；

处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。

电磁继电器的构造：

如图8所示，A是电磁铁，B是衔铁，C是弹簧，D是动触点，E是静触点。

电磁继电器工作电路可分为低压控制电路和高压工作电路组成。

控制电路是由电磁铁A、衔铁B、低压电源E1和开关组成；

工作电路是由小灯泡L、电源E2和相当于开关的静触点、动触点组成。

连接好工作电路，在常态时，D、E间未连通，工作电路断开。

用手指将动触点压下，则D、E间因动触点与静触点接触而将工作电路接通，小灯泡L发光。

闭合开关S，衔铁被电磁铁吸下来，动触点同时与两个静触点接触，使D、E间连通。

这时弹簧被拉长，观察到工作电路被接通，小灯泡L发光。

断开开关S，电磁铁失去磁性，对衔铁无吸引力。

衔铁在弹簧的拉力作用下回到原来的位置，动触点与静触点分开，工作电路被切断，小灯泡L不发光。

用电磁继电器控制电路的好处：

用低电压控制高电压；

远距离控制；

自动控制。

图9负载工作电路原理设计

该电路接线：

灯泡L1与KM1相接，灯泡L1和灯泡L2并联与KM2相接，灯泡L1，L2，L3并联与KM3相接，如图9。

当教室内的人数为1~10人，PLC的Y2输出，使KM1闭合，则的灯泡L1亮；

当教室内人数为11~20人，PLC的Y3输出，使KM2闭合，则灯泡L1和灯泡L2亮；

若人数为21~30人，那么灯泡L1，L2，L3全亮。

四、系统软件设计

1、系统流程图。

图10流程图

系统启动后，检测是否有人进入教室，并统计教室内的总人数N，当总人数小于1时，没有灯亮；

当总人数大于等于1且小于10时，一盏灯亮；

当总人数大于等于11且小于20时，此时两盏灯亮；

当总人数大于等于20时，教室的三盏灯全亮，流程图如图10所示。

2、编程工具操作步骤

点击电脑桌面的图标，进入软件主界面如图11所示。

图11软件主界面

接下来就是新建工程文件，点击工程-》新建工程，如图9。

图9新建工程文件

然后就会出现新建工程对话框，在工程类型中选择简单工程，在PLC系列中选择FXCPU，在PLC类型中选择FXZN/FX2NC，程序语言选择梯形图，如图10。

图10新建工程对话框

3、梯形图程序

I/O分配表

（1）输入

序号

电气元件

PLC元件

1

传感器A

X000

2

传感器B

X001

（2）输出

程序符号

备注

灯泡L1

Y002

一盏灯亮

灯泡L1,L2

Y003

二盏灯亮

3

灯泡L1，L2，L3

Y004

三盏灯亮

图11判断进入教室的人数程序

程序解释：

X000为传感器A，当X0先有信号输入时，MO得电并自锁，然后当X001（X001为传感器B）再输入信号时，CO自加1，并且Y0得电，最后重置M0和M1。

这段程序主要是判断进入教室的人数，如图11。

图12判断离开教室人数的程序

X001为传感器B，当X001先有信号输入时，M1得电并自锁，然后当X000（X000为传感器A）再输入信号时，CO自减1，并且Y1得电，最后重置M0和M1。

这段程序主要是判断进入教室的人数，如图12。

图13统计教室内的人数控制灯亮数的程序

这段程序里我用了两个比较指令ZCP来控制教室内的灯亮数，当C0的范围在1~10之间那么M3得电，Y002就会输出，如果在11~20之间，那么M6得电，Y003就会输出；

如果超过20，那么M7得点，Y004就输出，如图14。

总程序：

图14梯形图总程序

程序总注释：

当X000先有脉冲过来时，M0得电并自锁，然后X001有脉冲过来，表示此时有一个人进入教室，Y000得电且C0自加1，然后重置MO,M1。

当X001先有脉冲过来，M1得电并自锁，然后X000有脉冲过来，表示此时有一个人离开教室。

用ZCP区域比较指令来控制教室内亮几盏灯，当1《C0《10时，M3得电，此时Y002输出，一盏灯亮；

当11《C0《20时，M6得电，Y003输出，两盏灯亮，当C0>

20时，Y004输出，三盏灯亮，如图14所示。

五、调试过程与结果

在程序设计和调试电路过程以及连接电路碰到好多问题，比如：

在程序设计时，我们本来打算用SFC模块来设计程序，但是设计好后，在程序上能实现检测进出人数，但实际运行时不能很好地实现功能，所以就改用了梯形图。

还有在连接电路时，因为在设计程序时，一个辅助继电器只能控制一个输出，不能同时控制三个端口输出，所以要通过连接电路来解决问题，Y002只需接一个继电器控制一盏灯，而Y003需要接两个继电器控制两盏灯，Y004就需要接三个继电器控制两盏灯。

最后是调试电路的问题，当我们调试电路时发现第二盏灯总是不亮，我们就开始用外用表检查电路，是否接线不良，可都没发现问题，最后不小心把表笔碰到工作板上，就发现灯泡底座与工作板短接了，然后我们就在所有灯泡底座下垫了一张纸，防止底座与板子接触，功夫不负有心人，终于完成了此次实验。

六、总结与体会

在这次PLC课程设计中，让我感到不足的地方是在开始动手设计程序前，没有系统和完整的分析教室照明控制系统，没有在本子上具体画出进出教室人数控制亮灯数的程序，导致在动手设计程序时想到有多少种情况就加多少，从而在设计程序上花费了较多的时间。

另外，我还采用了SFC模块编程，遇到了不少的问题，比如：

如何辨别人到底是进还是出，但是后来改用了梯形图，之前的问题既迎刃而解又实现了我想要的要求。

这次PLC课程设计，考验了我对理论知识的运用能力，锻炼了对故障排除的分析能力，加强了我们合作精神，值得感谢的是当我们遇到困难时，老师耐心指导，帮我们一起分析故障，共同解决困难。

另外，这课程设计也为了我们以后的毕业设计提供了很好的经验，建立基础，可以说是意义重大，影响深远。

对于此PLC课程设计，老师提供了这一个题目，但对我们来说还是蛮简单的，因为以前老师布置了好多类似的题目，如红绿灯，和洗衣机等，通过此次课程设计，我深深的体会到了自动化在我们生活中重要性，并且给我们人类带来了方便，我们会努力学好这门课程的。

七、参考资料

格式参考：

[1]陈建明.电气控制与PLC应用【第二版】.北京：

电子工业出版社.2009.

[2]韩常.PLC编程及应用[M].北京：

机械工业出版社,2005.

[3]邓则明.电气与可编程控制器应用技术.第二版.北京：

机械工业出版社.2005.

[4]胡晓朋.电气控制及PLC.北京：

[5]王兆义.可编程控制器教程.北京：

机械工业出版社.1993.

八、附录

附录一：

总电路图

附录二：

元件清单（表格绘制）

元件名称

型号（规格）

数量

三菱PLC

FX2N

传感器

电磁继电器

5

白炽灯

220V/60W

导线

附录三：

实物图片

实物图一

实物图二

实物图三