PLC自动门控制装置设计电子电气工程学系课程设计毕业设计.doc

PLC自动门控制装置设计学 院：亳州职业技术学院专 业/班 级：电子电气工程学系08机电2班学 号：040408207学 生 姓 名：胡亚锋指 导 教 师：马兵2011年 6月目 录第一章 设计序言3第二章 设计目的与需求42.1 设计目的42.2 设计任务与需求5第三章设计方案73.1方案说明73.2 I/O地址分配8 3.3 PLC主电路接线图.93.3 PLC出输入接线93.4程序流程图103.5梯形图及指令11结论15第一章 设计序言在超级市场、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.PLC的主要特点1)、可靠性高。PLC的MTBF一般在4000050000h以上，有的在1020万h，且均有完善的自诊断功能。2)、结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。最少的PLC只有6点，而AB的ControlLogix系统的容量达128000点。3)、功能强大。4)、编程方便。控制具有极大灵活性。5)、适应工业环境。适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。6)、安装、维修简单7)、价格低。8)、当前PLC产品紧跟现场总线的发展潮流。第二章 设计目的与需求2.1 设计目的1、 正做到增长知识与发展能力的统一，本次课程设计的基本任务，是着重培养学生在电力电子技术方面的实践能力和科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过本次课程设计，初步掌握工程实践方法和组织实践的基本技能，逐渐熟悉开展科学实践的程序和办法。2、 通过本次课程设计应做到如下要求：（1）初步为了加强学生智能的培养，更好的使理论与实践相结合，真掌握一般电气控制技术、PLC应用技术和设计的基本方法（2）培养一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力。（3）巩固常用电子仪器的正确使用方法。（4）通过严格的科学训练和工程设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风；培养学生在工作中具有一定的生产观点、经济观点和全局观点。2.2 设计任务与需求自动门控制装置设计1自动门控制装置的硬件组成及原理1）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。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。3)光电开关工作原理光电开关（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. 控制需求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。4）在门打开后的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K2或K1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。第三章设计方案方案说明经分析设计任务，可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。要实现自动控制首先要具备以下功能部件：光电检测开关，限位开关，超载保护开关，直流电机。现确定电机与门扇轨道组成的系统，要实现电机正转开门，电机反转关门。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。3.1 PLC系统的选型 从上面发的分析可知，系统共有8个输入点，2个输出点，参照S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机为CPU222（8入/6继电器输出）一台，加上一台扩展模块EM225，这样的配置是最经济实惠的，整个PLC系统的配置如下图所示。主机单元CPU222AC/DC继电器模拟量单元EM2254AI/AO 图3-1 PLC系统组成3.2 I/O地址分配 输入输出信号的名称代码及地址编号 + 名称 代码 地址编码 输入信号启动停止I0.0门外光检测电开关K1I0.1门内光检测电开关K2I0.2开门限位开关K3I0.3关门限位开关K4I0.4手动开门I0.5手动关门I0.6过电流保护开关I0.7 输出信号电机正转KM1Q0.0电机反转KM2Q0.13.3 主电路接线图3.4 Plc控制输出输入接线3.5序流程图开 始若K1，K2有信号开 门 K3 打 开 停 止延时8s若K1，K2有信号关 门若K1，K2有信号K4 打 开 停 止结 束3.6形图及指令LD I0.1O I0.2O Q0.0AN Q0.10 I0.5AN I0.0AN I0.3AN I0.7= Q0.0LD I0.3AN I0.2AN I0.1TON T37,80LD T37O Q0.1AN Q0.0O I0.6AN I0.0AN I0.4AN I0.1AN I0.2AN I0.7= Q0.1过程分析1首先按下启动按钮使I0.0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，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，关门限位开关关闭，所以使Q0.1通电并自锁，电机反转执行关门过程5.在关门过程中，若外检测开关或内检测开关I0.1,I0.2有信号又使Q0.0通电，由于在关门过程中Q0.0长闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。6.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.7.为了防止开门，关门同时动作，本设计设置了互锁.结论本设计完成了题目要求的基本部分的全部要求。发挥部分的因为时间和制作材料的短缺而没有进行尝试，在今后条件允许的情况下再扩展。基本部分各单元工作稳定。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，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类