自动门控制装置 课程设计

1、PLC 课程设计专业：2014 电本班级：姓名：邵聪学号：设计题目：自动门控制装置目录第 1 章 分析评估及控制任务 1.1 21.2 2第 2 章 plc 的选型 62.1plc62.2plc 6第 3 章 I / O 地址分配8第4 章系统程序设计 84.1 94.2 94.3 94.4 plc 104.5 124.6 13第 1 章 分析评估及控制任务1.1 课题的分析评估随着 PLC功能的不断提高和完善， PLC几乎可以完成工业领域的所有任务。但 PLC还是有它最适合的应用场合，所以在接到一个控制任务后，要分析被控对象的控制过程和要求，看看用什么控制装备（ PLC，单片机， DCS或

2、IPC）来完成该任务最合适，比如仪器及仪表装置，家电的控制器就要用单片机来做； 大型的过程控制系统大部分要用 DCS来完成。而 PLC最合适的控制对象是：工业环境较差，而对安全性，可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入 / 输出以开关量为主的工业制动控制系统或装置。其实，现在的可编程控制器不仅处理开关亮，而且对模拟量的处理能力也很强。所以在很多情况下，也可以取代工业控制计算机（ IPC）作为主控制器，来完成复杂的工业控制任务。控制对象及控制装置（选定为 PLC）确定后，还要进一步确定 PLC的控制范围。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由 PL

3、C完成。另外，如紧急情况停车的环节，对主要控制对象还要加上手动控制功能，这就需要在设计电气系统原理图与编程时统一考虑。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，电机停止运行。（2）自动门在开门位置停留8 秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被启动，电动机反转，当门移动到开门限位开关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，并自动进入关门程序。（4）在门打开后的8 秒等待时间内，若有人员由外到内或由内到

4、外通过光电检测开关 K2 或 K1 时，必须重新开始等待8 秒后，在自动进入关门过程， 以保证人员的安全通过。- 2 -第 2章 PLC的选型当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择 PLC就成了最重要的事情，一方面是选择多大容量的 PLC，另一方面是选择什么公司的PLC及外设。2.1 PLC 容量的选择对 PLC容量的选择问题，首先要对控制任务进行详细的分析， 把所有的 I/O 点找出来，包括开关量 I/O 和模拟量 I/O 以及这些 I/O 点的性质。 I/O 点的性质主要指他们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是用继电器型还是用晶体管或是可控硅型。控制系统输出点的类型非常

5、关键，如果它们之中既有交流220V 的接触器，电磁阀，又有直流 24V 的指示灯，则最后选用的 PLC的输出点数有可能大于实际点数。因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们是交流 220V 的负载使用，则直流24V 的负载只能使用其他组的输出端了。这样有可能造成输出点数的浪费，增加成本。所以要尽可能选择先同等级的PLC使用最多，但对于要求高速输出的情况，如运动控制时的高速脉冲数出，就可以定下选用多少点和I/O是什么类型的 PLC了。根据本课程设计的题目及要求可知门内光电探测开关K1，门外光电探测开关 K2, 开门到位限位开关 K3, 关

6、门到位限位开关K4, 都是输入触点，所以该系统共有开关量输入点4个。另外，该系统还有开门执行机构KM1，( 使直流电动机正转 ) ，关门执行机构 KM2（使直流电动机反转），短接启动电阻接触器 KM3等都是输出触点，所以该系统共有开关量输出点 3 个。又根据课题要求可知 PLC选用输入电源为 24VDC，输出电源也是 24VDC,选择输出口器件类型为 Relay 即继电器的 PLC。2.2 PLC 及外设型号的选择对于 PLC及外设型号的选择问题，则有以下几个方面要考虑：（1）功能方面 所有 PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的 PLC是否有能力完成控制任务。如对 P

7、LC与 PLC，PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通讯要求；或对 PLC的计算速度，用户程序容量等有特殊要求；或对 PLC的位置控制有特殊要求等。这就要求用户对市场上流行的 PLC品种有一个详细的了解，以便做出正确的选择。（ 2）价格方面不同厂家的 PLC产品价格相差很大，有些功能类似，质量相当，I/O点数相当的 PLC的价格能相差 40%以上。在使用 PLC较多的情况下，这样的差价当然是必须考虑的因素。（ 3）个人喜好方面 有些工程技术人员对某些品牌的 PLC 熟悉，所以一般比较喜欢使用这种产品。另外，甚至一些政治因素或个人情感有时也会成为选择的理由。PLC主机选定后，如果控制系统需要

8、，则相应的配套模块也就选定了。如模拟量单元，显示设定单元，位置控制单元或热电偶单元等。名称代码地址编号输入信号门内光电探测开关K1I0.2门外光电探测开关K2I0.1开门到位限位开关K3I0.3关门到位限位开关K4I0.4输出信号开门执行机构KM1Q0.0关门执行机构KM2Q0.1短接启动电阻接触器KM3Q0.2表 3-1输入 / 输出信号的名称、代码及地址编号对于本课设来说不需要扩展单元与模拟量单元，据上表可知选择 PLC可以选择我们所熟悉的欧姆龙系列 PLC,根据以上的分析可知我们可以选择主机型号为CPU221/DC/DC/Relay的 S7-200 系列 PLC。第 3 章 I/O地址分

9、配输入 / 输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC 控制系统设计的基础。对软件设计来说， I/O 地址分配以后才可进行编程；对控制柜及PLC的外围接线来说，只有I/O地址确定以后，才可以绘制电气接线图，装配图，让装配人员根据线路图和安装控制- 4 -柜。分配输出点地址时，要注意负载类型的问题。在进行 I/O 地址分配时最好把 I/O 点的名称、代码和地址以表格的形式列写出来。控制系统的输入 / 输出信号的名称、代码及地址编号如表 3-1名称代码地址编号输入信号门内光电探测开关K1I0.2门外光电探测开关K2I0.1开门到位限位开关K3I0.3关门到位限位开关K4I0.4输出信号开门执

10、行机构KM0Q0.0关门执行机构KM1Q0.1短接启动电阻接触器KM2Q0.2表 3-1输入 / 输出信号的名称、代码及地址编号第 4 章 系统程序设计4.1方案说明1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时，开关上有电流通过（光电检测开关是脉冲触发须对其自锁）由于开门限位开关常闭， 所以线圈上有电通过， 电动机正转，到达开门限位开关位置时，电机停止运行。2）当自动门到开门限位开关位置时启动延时定时器 8 秒后，自动进入关门过程，电动机反转，当门移动到关门限位开关时，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，应立即停止关门，并自动进入开门程序。4）在门打开

11、后的 8 秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关时，必须重新开始等待 8 秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。5）考虑到自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制从在一定的问题，最后决定加增手动开门和关门开关。4.2程序流程图2 531520000200010100020002010002000320004200052000620007010012000801001200094.3继电器接触控制图- 6 -SB1KM2SB7SB3KM0SB2KM1SB10KM0 KM0 KM1 KM1SB2KTSB3SB1KTKM0KM2SB7SB4 KM1KM1SB11MSB5S

12、B7KM2SB6KM2图 4-1继电器接触控制图4.4 plc控制输出输入接线图 4-2 plc控制输出输入接线4.5梯形图- 8 -4.6过程分析1、首先按下启动按钮使I0.7 闭合，若外检测开关或内检测开关有信号时I0.1或 I0.2闭合。由于开门限位开关I0.3是长闭的，所以 Q0.0 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Q0.0 线圈通电时 Q0.0 闭合，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I0.3打开， Q0.0 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，若此时外检测开关或内检测开关 I0.1 或 I0.2 有信号，则使 T37 重新延时。4、当 8 秒的延时完毕后 T37 线圈通电，关门