电气控制与PLC课程设计自动门的PLC控制设计

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1、铜陵学院课 程 设 计 报 告课程名称： 电气控制与PLC 设计名称： 自动门的PLC控制设计 姓 名： 学 号: 班 级： 08 自动化 指导教师： 起止日期： 2011.11.2812.2 铜陵学院电气工程系制铜陵学院课程设计任务书 姓 名： 院 （系）：电气工程系 专 业： 自动化 班 级：08自动化 任务起至日期： 2011 年 11 月 28日至 2009 年 12 月 3日课程设计题目：自动门的PLC控制设计课程设计要求：1.当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。2.自动门在开门位置停留8

2、秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。3.在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。设计任务总述：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现电动机顺序启动/停止的控制要求。工作计划及安排：2011-11-28：明确设计任务，做相关的准备工作。2011-11-29：设计硬件系统的结构图、接线图、时序图等。2011-11-30：将设计好

3、的各部分进行仿真、组合等。2011-12-01：进行系统调试，实现各部分功能。2011-12-02：总体调试，实现自动喷泉的控制要求。成绩指导教师签字_ 年 月 日 目 录引言-4第一章 自动门控制装置的设计任务-51.1 自动门控制装置的硬件组成-51.2 控制要求-5第二章 自动门控制装置框图与原理-63.1自动门控制装流程图-63.2自动门控制装置系统的工作原理-63.2.1 自动感应门机的基本工作原理-73.2.2 行程开关(限位开关)的工作原理-73.2.3 光电开关的工作原理-8第三章 自动门控制装置系统程序-84.1 继电器接触控图 -94.2 PLC控制输出输入接线-104.3

4、 梯形图-114.4 指令-124.5 程序过程分析-134.6 系统调试-14设计体会-15参考文献-16 引 言随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。1969年，出现了可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Co

5、ntroller），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。目前，可编程控制器PLC主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制机系统、分布式控制系统DCS(Distributed Control System)、现场总线控制系统FCS(Field bus Control System)，这将使PLC的功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用范围更广。在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已逐渐被淘汰。

6、PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。由于直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机超载能力较强，热动和制动转矩较大，所以执行机构使用直流电动机。本论文主要是对门的自动开、关控制而论。自动门控制装置系统由检测元件红外传感器、继电器、可编程序控制器（PLC）、电动机组成。它主要是利用热释电人体红外传感器检测，有无人到门口的信号，再把检测到的信号送入可编程序控制器（PLC）中，由可编程序控制器来对信号的处理，处理的最后结果用继电器输出，从而达到控制电动机的转动。又由电动机带动门的开、关。当电动机正转时，门自动打开；当电动机反转时，门自动关闭。第一章

7、 自动门控制装置的设计任务1.1 自动门控制装置的硬件组成自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到位限位开关K4、开门执行机构KM1(使直流电动机正转)、关门执行机构KM2(使直流电动机反转)等部件组成。光电探测开关为无光导通，有光断开。1.2 控制要求(1) 当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电动机停止运行。(2) 自动门在开门位置停留8s后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。(3) 在关门过

8、程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。(4) 在门打开后的8s等待时间内，若有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。(5) 开门与关门不可同时进行。第二章 自动门控制装置框图与原理2.1 自动门控制装置原理框图2.2 自动门控制装置系统的工作原理1开启动作当人靠近自动门时，设置于门内外侧的检测装置（垫开关、红外线开关、光线开关等）将其检测出来，之后，信号送到控制装置。控制装置接到该信号后驱动马达向门的开启方向马达的旋转带动减速器、皮带轮、皮带或链条，使门向开

9、启方向运动。当门接近门挡通过开启制动位置时，制动力作用于马达，门减速，其速度变为徐行速度，行至门挡位置后停止。2关闭动作当人离开检测装置的检测范围，开启定时器定时结束后（该时间设定可以调整），控制装置将马达逆转，使门向关闭方向动作，门徐行后在门挡位置停止。 2.2.1 自动感应门机的基本工作原理 (1) 主控制器：它是自动 感应门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。(2) 感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控器一个脉冲信号；(3) 动力马

10、达：提供开门与关门的主动力，控制自动感应门扇加速与减速运行。(4) 自动感应门扇行进轨道：就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。(5) 门扇吊具走轮系统：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。(6) 同步皮带：用于传输马达所产动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。(7) 下部导向系统：是自动感应门门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定运行电流后

11、做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使自动感应门扇开启；自动感应门扇开启后由控制器作出判断，如需关自动感应门，通知马达作反向运动，关闭自动感应门。 2.2.2 行程开关(限位开关)的工作原理行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的

12、速度、自动开关的限位，轿厢的上、下限位保护。 2.2.3 光电开关的工作原理光电开关(光电传感器)是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于 金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。第三章 自动门控制装置系统程序3.1继电器接触控制图3.2.PLC控制输出输入接线3.3.梯形图X001 门外光检测点开关 X002门内光检测点开关X003 开门限位点开关 X004关门限位点开关X005 过载保护开关 X006 紧急停车开关 X007

13、 停止开关 X010 手动开门X011 手动关门3.4程序指令如下LD X001OR X002OR Y000ANI Y002AND X007OR X010ANI X003OUT Y000LD X003ANI X001 ANI X002OUT T0 LD T0OR Y001 ANI Y000ANI Y002AND X007OR X010ANI X004OUT Y001LD X005 OR X006OR Y002AND X007OUT Y002END3.5程序过程分析1首先按下启动按钮x007闭合，若外检测开关或内检测开关有信号时x001或者x002闭合。由于开门限位x003是长闭的，所以y000

14、线圈通电，有原理分析可知光电检测开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。当y000线圈通电时y000合，此时电动机正转带动自动门扇移动，执行开门过程。2，当门扇完全打开时，使开门限位开关x003打开，y000线圈断电，电动机停止转动。3.当门扇停止移动时，由于开门限位开关的长闭变成长开，故使长开闭合。进行8秒的延时，若此时外检测开门或内检测开门x001或x002有信号，则使t0重新延时。4当8秒的延时完毕后t0线圈通电，关门限位开关关闭，所以使y001通电并自锁，电机反转执行关门过程。5.在关门过程中，若外检测开关或者内检测开关x001，x002有信号又使y000通电，由于在关门过程中y000长

15、闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。6.在此控制过程中，为了保证其安全性设置过载保护和紧急停车。7.考虑到主动门若出现故障时，使用自动控制系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门。3.6系统调试1、 语法错误检查-检查命令码及其格式2双线圈检验-检查同一元件或显示顺序输出命令的重复使用状况 3、电路错误检查- 检查梯形图电路中的缺陷设计体会在学期结束我们通过课程设计，来总计这学期所学的知识特别是PLC这门课程。我做的这个题目是有关与PLC系统理论与实践相结合的设计。在对这个设计的材料搜索进行独立搜索时，对于办公软件的应用有了进一步的提高，以及实际应用操作的情况下，提高了实际操作和独立解决

16、问题的能力。通过这次设计实践。让我更熟练的掌握了三菱的PLC软件的简单编程方法，对于三菱的PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理论的运用中，也提高了我的工程素质。由于我对一些细节的不加重视，当我把自己想出来的一些认为是对的程序运用到梯形图编辑时，问题出现了。转换成指令表后则显示不出很多正确的指令程序，这主要是因为我没有把理论和实践相结合，缺乏动手能力而造成的结果，最后通过老师的纠正和自己的实际操作，终于把正确的结果做了出来，同样也看清了自己的不足之处。通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自

17、己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻言放弃，设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。本研究及论文是在指导老师陈国凡老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。陈国凡老师都始终给予我们细心的指导和不懈的支持。在此谨向陈国凡老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意参 考 文 献1赵永江楼宇的门禁、监控及车库管理系统M北京：中国，电力出版社，20052谢克明，夏路易可编程控制器原理与程序设计M北京，电子工业出版社，20023张进秋可编程控制器原理及应用实例M北京：机械，工业出版社，20034 PLC入门学习基础教程M 北京：机械，工业出版社，20035可编程序控制器应用指南 易传禄主编 上海科普出版社6 可编程序控制器原理及应用 钟肇新 彭 侃编 华南理工大学出版社7 电气与可编程序控制器技术 汤以范主编 机械工业出版社8 PLC编程及应用 廖常初主编 机械工业出版社9 SIMATIC S7-200可编程序控制器CPU22X系统手册西门子(中国)有限公司10 可编程序控制器原理及应用 赵金荣 叶 真编 上海应用技术学院16