plc课程设计.doc

一、 摘要随着经济的发展和人们生活水平的提高，自动门的应用也越来越广泛。它现在为许多宾馆、超市、百货大楼等现代建筑所必备，不仅可以美化出入口环境，而且具有节能、防尘、隔音等功能，同时也是建筑物智能化的重要指标。本次课程设计的自动门控制系统是利用可编程控制器（PLC）为核心来控制,其电路结构简单,单元电路分别通过原理图设计、由梯形图语言设计完成。使用微波感应开关与行程开关发出控制指令，利用西门子S7-200型PLC进行控制，采用他励直流电动机进行驱动，采用机械抱闸的方式进行必要的保护。利用试验室所提供的条件来模拟和验证程序,非常适用于日常生活控制场合。本文分析了自动门控制系统的设计要求，介绍了自动门的硬件设计，PLC选型，感应器件的选型，系统软件设计，PLC梯形图设计，软件设计，程序调试 ，硬件接线等多方面内容。二、 关键词：可编程控制器、西门子S7-200型PLC、自动门、梯形图三、 目录摘要-1关键词-1目录-2正文-3结论-参考文献-设计总结-四、 正文1. 实验要求分析自动门控制系统流程图如图1所示，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。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。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，立即停止关门，并自动进入开门程序。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。图1自动门控制系统流程2. 元器件选择1) PLC的选择由于本课程设计较为简单，为了满足经济性的要求，尽量选择相对来说成本较低的小型PLC，另外由于该课程设计的自动门要求有很高的稳定性来满足日常的需要，故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的德国西门子公司生产的CPU224小型PLC。2) 感应开关的选择目前，自动门行业运用的感应器件主要由微波感应器、红外线感应器等。a) 微波感应器，又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所。微波感应器是以微波多普勒原理为基础，平面型天线作感应系统，以微处理器作控制。微波感应器的特点：是以10.525GHz微波频率发射、接收。其探测方式具体有以下优点：非接触探测和不受温度、湿度、噪音影响。b) 红外感应器，是对物体的存在进行反应，不管人员是否移动，只要处于感应器的扫描范围内，它都会反应，另外，红外感应器的反应速度比微波感应器慢。根据不同的功能和性能运用在各类不同场合的自动门控制系统中，感应器是自动门系统的重要部位，其性能直接影响自动门系统的安全及稳定，结合本设计要求，选用上海安达门业装饰有限公司的微波自动门感应器WB-3004，其规格如下表：型号WB-3004供电电压AC/DC12VAC/DC24V工作频率50Hz60Hz感应探头工作频率10.525GHz(9.00GHz12.00GHz)工作指示方式LED感应时间/延时时间REAL-TIME/0.5SEC感应范围4.0M(W)X3.0M(D)静态功耗：工作功耗：200Mw/12V550Mw/12V探头可调角度40160工作温度范围-25+60相对湿度095安装方式WALL3) 电机的选择由于在本设计要求下，应该使用功率小，启动时间短，反应灵敏的电动机。因此，本设计选择启动性能好，反应灵敏的小型他励直流电动机进行驱动。4) 制动装置的选择为了防止门在闭合的时候撞坏，本设计要求电动机应该具有使电动机快速停止的装置，使得电动机停转之后能够快速制动。由于电磁抱闸具有制动迅速、装置价格相对低廉、适用于负载较小，负荷功率较低的场合的特点，因此，本实验选择电磁抱闸装置来使电动机快速制动。3. 自动门电气控制原理图1) 电气控制原理图如图2、3所示图2所示是直流电动机主电路电气控制原理图：由KM1控制正转，由KM2控制反转。图2如图3所示，是控制电路电气控制原理图：图32) 原理图分析自动门控制系统包含PLC控制和动作执行元件构成。采用自动和手动电动控制方式，此种控制方式为目前大多自动门的控制方式。本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关，实现门的自动化控制。工作过程如下：a) 首先按下启动按钮，当传感器检测到能有人体信号时，电动机正传，带动自动门执行开门过程。b) 当门完全打开之后，使开门限位开关打开，此时自动门停止，进行8秒延时。 若此时感应器重新检测到有人体信号时，则在重新进行8秒延时。 c) 当8秒的延时完毕后，电动机反转执行关门过程。在关门过程中，传感器重新检测到人体信号时，此时中断关门转向开门过程。d) 考虑到自动门若出现故障时，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。4. PLC硬件接线及I/O分配PLC的电气连接图如图所示：图4其电气控制门的I/O分配如下表所示：输入名称I0.0开门按钮SB2I0.1关门按钮SB3I0.2门内光电开关K1I0.3门外光电开关K2I0.4开门到位行程开关SQ1I0.5关门到位行程开关SQ2输出名称Q0.0自动门电动机开门KA1Q0.1自动门电动机关门KA25. PLC的软件设计本系统的程序软件采用西门子公司设计开发的STEP-Micro/WIN4.0,选择他的梯形图语言进行程序设计。在设计过程中应遵循以下编程规则：1) 每个继电器的线圈和他的触点均用同一个编号，每个元件的触点使用时没有数量限制。2) 梯形图每一行都是从左边开始，线圈接在最右边（线圈右边不允许再有触点）。3) 线圈不能直接接在左边的母线上。4) 在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出，他很容易引起误操作，应避免。5) 在梯形图中没有真实的电流流动，为了便于分析PLC的周期扫描原理和逻辑上的因果关系，假定在梯形图中有电流流动，这个电流只能在梯形图中单向流动即从左向右流动，层次的改变只能从上向下流动。6) 无论选用何种PLC机型，所使用的软件编号（即地址）必须在该机型的有效范围以内。6. 梯形图根据以上规则和PLC的编程方法和思路编写了本课题设计的自动门控制系统的梯形图程序，具体程序如下：各个网络的解释如下：1) 网络1：上电初始化，将中间继电器全部复位。SM0.1:上电初始化变量，只执行一次。2) 网络2：手动开门在手动开门情况下，当开门到位限位开关I0.4闭合时，电动机停止。3) 网络3：手动关门在手动关门情况下，当关门限位开关I0.5闭合时，电动机停止。4) 网络4：自动开门当门内和门外光电开关检测到有人时即进入自动状态。5) 网络5：自动情况下开门动作当开门限位未闭合时，进行开门动作。6) 网络6：当未检测到门内或门外有人时，即进入等待时间，8S。7) 网络7：正常关门当未检测到门内或门外有人时，当等待时间结束后进入关门动作，当关门到位未闭合时，复位自动情况下的所有中间继电器。8) 网络8：关门是又来人在关门过程中，检测到又有人来时，仍进入开门，等待以及关门动作。9) 网络9：输出开门动作10) 网络10：输出关门动作7. 指令表根据相应的梯形图转化出相应的指令表如下图所示：8. 程序调试通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。再对理论的运用中，提高了我的理论运用素质，在没有做实习之前，我们对知道的掌握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我把自己相出来的程序运用到PLC的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能够解决一个个在调试中出现的问题，我对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。五、 结论本文研究了基于PLC的自动门控制系统的设计原理与实现方法，包括硬件设计与软件设计。不仅在理论上论证了该系统实施的可行性，而且在实验中进行了模拟调试。虽说调试后本系统的整体设计能够达到实际要求，但在实际应用中还应结合实际情况，考虑各部分的容量及其技术参数，供电电源的设计、系统接地问题、电缆设计与铺设、PLC输出端保护等问题，已使系统达到安全可靠的工作，所以要想交付用户使用，必须得通过现场调试。这就又给我们提出了更高层次的问题，毕竟一个较好的和较完善的应用软件不是在短时间内就可以完成的它需要不断的完善和发展，需要我们做大量的工作和时间的检验。现在的系统还没有达到真正的智能化，还需要正增加很多新的功能和先进的科学技术，才能达到真正意义上的智能化控制。六、 参考文献1张万忠.可编程控制器的入门与应用.北京电力出版社.20052张桂香.电气控制与PLC应用.化学工业出版社.20063余燕.工厂电气控制.机械工业出版社.20064杜逸鸣.电气控制实训教程.东南大学出版社.20075西门子公司.深入浅出西门子S7-200PLCM.北京航空航天大学出版社.20056马丁.西门子PLC200/300/400应用程序设计.电子工业出版社.20087边春元,满永奎.S7-300/400PLC梯形图与语句表编程M.机械工业出版社.20098孙海维.西门子可编程序控制器及应用M.机械工业出版社.2006设计总结：通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。看到了实践与理论的差距。对原有的知识进行了实际应用，同时对于一些专业知识又进行了深入的学习，使我认识到在专业知识方面我还有很大的不足。从而使我在制