自动门PLC控制系统

自动门PLC控制系统摘要随着自动化技术的快速发展，智能控制已经成为自动控制系统中最常见的一种控制方式。由于编程控制器PLC的应用也更加普遍。S7-200程控制器对自动门系统进行控制，通过传感器对其进行检测，实现了自动门PLC制系统由信号检测、降压起动、延时等待到反转关门的全过程。本设计主要的工作原理是通过信号感应探测器检测有无人或物体经过，并将检测到的信号转换成自动PLCPLC，PLC控制系统根据开关信号来控制电动机的正转和反转，从而实现开门和关门过程。关键词：S7-200PLC；自动门；传感器；开关量信号AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofautomationtechnology，intelligentcontrolhasbecomeoneofthemostcommonintheautomaticcontrolsystemcontrolmode．Becausetheprogrammablecontroller(PLC)hasstrongadaptabilitytotheenvironmentandhighstability，andmakestheapplicationofPLCinautomaticcontrolsystemisalsomorecommon．Inthisarticle，throughanalyzingtheworkingprincipleandworkingprocessofautomaticdoorcontroltheSiemensS7-200programmablecontrollertocontrolautomaticdoorsystem，throughthesensortodetect，implementstheautomaticPLCcontrolsystemconsistsofsignaldetection，step-downstarting，thedelaywaitingfortothewholeprocessofinversionisprincipleofthisdesignismainlythroughthesignalsensingdetectormayhavenoorobject，andthedetectedsignalisconvertedintoautomaticPLCcontrolsystemoftheswitchsignal，andtransfertoPLC，PLCcontrolsystembasedonswitchsignaltocontroltheforwardandinversionofthemotor，soastorealizetheopeningandclosingprocess．Keywords: S7-200PLC；Automaticdoor；Thesensor；On-offsignalI西京学院本科毕业设计（论文）0西京学院本科毕业设计（论文）0西京学院本科毕业设计（论文）0西京学院本科毕业设计（论文）器控制是通过控制自动化配置的运行来控制的，它具备较高的稳定性，并且安全、可靠，因此大部分生产厂商逐步淘汰继电器接触器逻辑控制而改用智能控制器作为自动门的控制装置。而在选取自动门智能控制器时，又可将其主控制器分为可编程控制器（PLC）控制和微电脑控制器控制。PLC控制的特点是稳定性高、维修PLC点是安装容易、体积小等，目前也有一部分厂家选用此种方法生产自动门。课题的主要内容PLCPLC控制器，I/O点。PLC控制系统的主电路模块、开门和关门控制模块。PLC的工作流程作合理的优化。0西京学院本科毕业设计（论文）PLC控制系统的总体设计设计流程PLC控制系统的控制部件和控制要求。根据自动门PLCI/O常使用的输入设备有按钮开关、主令开关、行程开关等，经常使用的输出设备有指示灯、接触器、继电器等。确定输入/PLC型号。PLC的输入/PLCI/OI/O接线图。根据自动门控制系统的要求画出系统的主电路和控制电路。依据自动门PLCPLC控制系统设计的最核心部分。自动门控制系统的功能需求分析PLC具有如下功能：手动/自动转换方式为了避免紧急情况和维修方便，自动门应能够实现手动和自动转换。可以由手动/自动转换开关断开时，手动控制失效，进行自动控制，由信号感应探测器来检测是否有人或物动作输出信号来控制电动机的正转（开门或者反转（关门/自动转换开关闭合时，自动控制失效，进行手动控制。防夹人功能来避免停留在门周围的人被门夹住。开门或关门时电动机降压启动电动机启动时，由于起动电流过大，因此要采用降低电动机定子绕组电压的办法来防止起动电流过大而损坏电动机，并在一段时间后使电动机恢复全压运行。常组串电阻降压起动。1西京学院本科毕业设计（论文）PLC控制系统的具体构成自动门PLC控制系统的组成框图如下图2.1所示。感应探测器PLC自动门驱动装置传动装置图2.1 自动门感应探测器PLC自动门驱动装置传动装置当感应探测器检测到人体或物体接近自动门时，将信号传递给可编程控制器（PL，然后PLC动装置使自动门动作。PLC的基本结构可编程控制器（PLC）是由中央处理器（CPU、存储器、输入/程器、电源等部分组成，PLC2.2所示。CPU按钮

接触器输继电器触点 入单元

输存储器 出单元

电磁阀行程开关 电源部分

指示灯编程器和其他编程设备图2.2 PLC的结构框图PLC的主要组成部分及功能如下表2.1所示。2PLC的系统组成中央处理单元（U）存输入输出模块

西京学院本科毕业设计（论文）表2.1 PLC主要组成部分及其功能功能CPU器组成，主要完成下列工作：CPU进行存储和接收。用扫描的方式通过输入/输出输入映像寄存器中。诊断PLC错误和工作故障等。PLC规定的各种操作。响应各种外围设备的请求。存储器的主要功能是存放数据和程PLCPLCPLC中，存储器是保存输入输出模块是PLC与外围设备连CPU能够接收和处理的信号，并CPU的输出信号转换成驱动控制对象执行机构的控制信号并对输出信号进行功率放大、隔离PLC内部电路和外部执行元件。3西京学院本科毕业设计（论文）PLC的电源部件是将交流电转换成PLC电源高质量的直流电源。为保证PLC压范围宽、重量轻。PLC的对话窗口，器通过通信接口与CPUPLC。PLC的工作原理PLC的工作方式和运行框图可编程控制器（PLC）是根据集中输入和输出、周期性循环扫描的方式进行运行的。可编程控制器（PLC）从第一条用户程序指令开始执行，并按顺序逐条地执行直到结束，然后再返回第一条指令并开始新一轮的指令扫描。PLC重复的扫描执行。PLC运行的全过程可用如图2.3所示的PLC运行框图来表示。4西京学院本科毕业设计（论文）ON内部处理输入处理（送、远程通信服务）更新时钟、特殊寄存器U行方式执行程序输出处理STOP执行自诊断UN存放自诊断错误结果Y致命错误YU图2.3 PLC运行框图5西京学院本科毕业设计（论文）PLC的扫描工作过程3个阶段，PLC2.4所示。梯形图梯形图输入信号输入端子输入映像区输出映像区输出锁存输出端子输出信号输入输入刷新输出刷新输入采样程序执行输出刷新图2.4 PLC的工作过程PLC的选择I/O114点。PLCS7-200PLCPLCS7-200的参数如下表2.2所示。表2.2 西门子S7-200的参数主 （1）模拟量I/O点数为2输入和1要出共3个。性 （2）数字量I/O点数为14输入和10能输出共24个。7个。168I/O点或38路模拟量I/O点。其 （1）20K字节数据和程序存储空间。他 （独立的100KHZ高速计数器6个性 （3）100KHZ的高速脉冲输出2个。能 （4）RS485编程通讯口2个，具有自由方式通讯能力、MPIPPI通讯协议。6特点还新增了如位控特性、自整定特点还新增了如位控特性、自整定PID功能、内置模拟量I/O、诊断LED、线性斜坡脉冲指令、数据记录及配方功能等。7西京学院本科毕业设计（论文）PLC控制系统的硬件设计电气控制系统的主电路设计KM1KM2KM3主触点将电动机的定子绕组接成三角形，接触器KM4主触点将电动机的定子绕组接成星形，电动机可实现星形三角形降压启动。星形—三角形降压启动只能用于正常运行时定子绕组为三角形连接的三相异步6个接线端子。启动时将定子绕组接成星形，待电动机—三角形13，起动电流特13，转矩特性差。热继电器FR对电动机MFU13.1所示。图3.1 自动门控制系统主电路原理图8西京学院本科毕业设计（论文）电气控制系统的控制电路设计当手动/自动转换开关SA1闭合时，中间继电器KA1线圈得电，实现手动控制。当手动开门开关SB4闭合时，KM1线圈得电并自锁，电动机M正转开门，直到开门极限，当手动关门开关SB5闭合时，KM2线圈得电并自锁，电动机M反转关门，直到关门极限。当手动SA1KA1线圈立即断电，所以触点立即复位，实现自动控制。当有人或物体由内到外或由外到内通过感应探测器时，SB1SB2闭合，中间继电器KA2KM1KM1M正转，实现开门动作，直到到达开门极限。当门机到SQ1KM1MSB1或门内感应探测器SB2KT188秒内门SB1SB2KT1线圈立即断电，并重新等待。8KT1KM2KM2M反转，实现关门动作，若在关门SB1SB2又检测到人或物体通过信号，则KM2立即失电，KM1重新得电，重新执行开门动作。SB1SB2SB3M开门动作，保证人员安全通过，避免出现夹人事故。M启动时，KM1KM2KM1KM2KM4KM4KT23KT2KM3KM3KM4KT2线圈失电，电动机M在额电电压下正常运行。SQ1SQ2100min以下KS如果在自动门闭合或者打开时出现意外情况，能在自动门内外多点进行控制，9西京学院本科毕业设计（论文）SA2SA3止转动。为了避免电动机出现短路故障，控制部分正转控制线圈KM1和反转控制线圈KM2采用双方的常闭触点实现电气联锁。自动门PLC控制系统控制电路图如下图3.2所示。图3.2 自动门PLC控制系统控制电路图10西京学院本科毕业设计（论文）PLC控制系统设计的一般方法输入、输出点配置和地址分配时应该注意的问题。一起。按顺序定义输入点、输出点地址号。分配给一台机器或设备。CPU块的输出地址号应连写。I/O分配根据自动门PLC控制系统的要求，确定PLC的I/O分配表，如表3.1所示。类型设备PLC端子号热继电器开关FR类型设备PLC端子号热继电器开关FRI0.0SB1I0.1输入端SB2I0.2防夹人感应探测器SB3I0.3手动开门SB4I0.4手动关门SB5I0.5开门限位开关SQ1I1.1关门限位开关SQ2I1.2手动/自动开关I1.3SA1门外启停开关SA2I1.4门内启停开关SA3I1.51西京学院本科毕业设计（论文）速度继电器开关KS I1.6输出端 开门KM1关门KM2KM3KM4

Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4PLC外部端子I/O分配表的直观表达方式是I/OPLC的外部端子的接线情况。PLC外部端子I/O硬件接线图如图3.3所示。图3.3 PLC外部端子I/O硬件接线图12西京学院本科毕业设计（论文）PLC控制系统软件的设计软件设计的一般方法续和单步等，以及应该完成的动作顺序、动作条件等；还要确定所有的控制系统的参数（时间、计数、模拟量精度等。程图进行程序设计。根据控制系统要求设计出完整的梯形图程序。对程序进行修改、模拟调试直到能够满足控制系统要求为止。程序流程图PLC的工作方式是顺序扫描、不断循环的过程，所以即使是顺序程序也会反复执行，其各个部分的执行与否由相应的条件来控制，条件满足则执行，否则进行等PLC4.1所示。启动启动自动自动选择手动感应器是否检测到信号是开门开关按下关门开关按下是 是开门极限开门极限关门极限是8s感应器是否检测到信号是否关门关门极限图4.1 自动门PLC控制系统流程图梯形图的设计PLCI/OPLC2S7-20013西京学院本科毕业设计（论文）PLCM0.1M0.2100msT37T388s3s。根据自动门PLC控制系统的工作原理和工作过程画出自动门PLC控制系统的梯形图如图4.2所示。图4.2 自动门PLC控制系统梯形图梯形图对应的指令表如下。14西京学院本科毕业设计（论文）LDI0.0ANQ0.1AI1.4=Q0.2AI1.5LRDLPSLDT38LDM0.2OQ0.3OQ0.1ALDAM0.1LDQ0.1LDI0.4OQ0.2OQ0.1ALDAM0.1=Q0.3OLDLRDANI1.1LDQ0.1LDI1.2OQ0.2AI1.6ALDOLDANQ0.3ANQ0.2=Q0.4=Q0.1TONT38，30LRDLRDLDT37AI1.3OQ0.2=M0.1ALDLRDANM0.1AI1.1ANM0.2ANM0.2LDI0.5TONT37，80OQ0.2LPPAM0.1LDI0.1OLDOI0.2ANI1.2OI0.3LDI1.1ALDAI1.6=M0.2OLD15西京学院本科毕业设计（论文）故障分析系统常见的故障和处理方法如表4.1所示。表4.1 常见故障机处理方法故障现象接触器或继电器衔铁噪声大接触器或继电器线圈过热或烧损低压断路器手动合分闸失灵熔断器过热三相电动机运行中

故障诊断 处理方法短路环脱1.重新安装或更换短落 环电源电压2.检查线圈电压，是否过低 将380V 线圈误用220V场合或电源电压过低弹簧反作3.用力过大电源电压1.检查电源电压，并检不符 查是否误将220V线用于380V场合动作频率2.过高线圈受潮3.烘干线圈或更换线圈触头熔焊1.清洗和修理触头，必要时更换触头机械故障2.排除机械故障三相主触3.头不同步熔断器接1.排除熔断器生锈、松触不良 动、脏污等接触不良象负载电流2.检查负载及电源过大 压，使电流恢复至正常值1.电源故障1.排除缺相或三相不平衡、电压过低情况16西京学院本科毕业设计（论文）有异常声2.绕组故障2.排除绕组局部短路、响3.变形、缺断路等故障3.洗轴承、清理风道、油或松动调整气隙、充油、校正PLC输入变形、正确装配等更换单元全部断开（动作指障示灯灭）PLC动作可能是更换LED正确但指LED损坏示灯灭17西京学院本科毕业设计（论文）结论本设计基本上达到了设计要求，将可编程控制器（PLC）应用到自动门控制系统中，研究了PLC在自动门控制系统的设计原理与设计方法，并重点研究了自动门PLCPLC对自动门进行控制的同时实施实时故障监测，充分发挥了PLC部接线简单、灵活，维修方便。当然，由于所学知识有限，本次设计还存在一些不足之处，功能方面也还不够全面，其实本设计还可以有更加全面的功能，比如开门和关门时设置蜂鸣器的提示音或指示灯提醒，提示行人注意安全，还可以在开门和关门速度上进行调节，使开门和关门