个人收集整理 勿做商业用途 机电工程学院课程设计说明书设计题目： 自动门控制系统设计 学生姓名： 李超杰 学 号: 201048050812 专业班级： 机制F1009 指导教师: 王宗才 2013年12月15日内容摘要这次以“自动门控制系统设计”为题目的课程设计分别应用继电器接触器和利用西门子公司的S7-200可编程控制器PLC做了软件与硬件的设计，两种系统虽然控制原理一样，但是所需要的控制元件却有很大不同。问题的关键在于如何设计合理的控制电路以保障时间继电器在合适的时间动作,最后利用STEP7-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试。设计结果基本能达到控制要求，可以实现门的自动控制，电动机还可以正转和反转，实现开门和关门。此次课程实际结果满足要求，但在实际的设计过程中,由于缺乏实际工作的经验,可能没有完全预测到在实际生产过程中可能出现的突发情况，所以该系统的梯形图的编制还要根据实际的工况进行调整和完善.关键词：自动门控制；可编程控制器；自动开关门第 0 页目 录引言 1第1章 分析评估及控制任务21.1 课题的控制任务2 1.1.1 课题内容 2 1.1.2 控制要求 2第2章 功能器件的基本工作原理3 2。1 plc容量的选择 3 2。2 plc及外设型号的选择3 2.3自动感应门机的基本工作原理 5 2.4 限位开关的工作原理5 2.5光电开关介绍6 2.6 IO分配表7 2.7方案设计说明8 2.8 程序流程图9 2。9 继电器接触控制图10 2。10 plc控制输出输入接线10第3章 系统程序设计11 3.1 梯形图11 3.2程序运行结果13 3.3过程分析14总结15谢辞16参考文献17I 引言在超级市场、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。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第1章 分析评估及控制任务1.1课题的控制任务1。1.1课题内容： 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。1.1.2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,在自动进入开门过程，以保证人员的安全通过. 第2章 功能器件的基本工作原理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PLC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，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。表21 输入/输出信号的名称、代码及地址编号名称代码地址编号 输 入 信 号门内光电探测开关SQ1I0。2门外光电探测开关SQ2I0.1开门到位限位开关SQ3I0。3关门到位限位开关SQ4I0.4输 出 信 号开门执行机构KM1Q0.0关门执行机构KM2Q0.1 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CPU222/DC/DC/Relay的S7200系列PLC。2.3 自动感应门机的基本工作原理首先，平移式自动感应门机组由以下部件组成: （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，它就给主控制器一个脉冲信号； (3) 动力马达：提供开门与关门的主动力，控制自动感应门门扇加速与减速运行。 （4） 自动感应门扇行进轨道：就象火车的铁轨，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（有的厂家使用三角皮带）：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。文档为个人收集整理，来源于网络本文为互联网收集，请勿用作商业用途2。4 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速度、自动开关门的限位,轿厢的上、下限位保护。滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮（羊角式)非自动复位式，双滚轮行移开关具有两个稳态位置,有“记忆”作用，在某些情况下可以简化线路.2。5 光电开关介绍1）、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。2）、光电开关的分类及术