自动门课程设计.doc

自动门的PLC控制设计烟台南山学院自动门的PLC课程设计专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 07电气工程01班 姓 名： 刘永亮 学 号： 2007080033 指导教师： 郭东旭 目录第一章 设计目的2第二章 设计任务22.1 自动门控制装置的硬件组成：22.2 控制要求：2第三章 设计序言3第四章 功能器件的基本工作原理34.1 自动感应门机的基本工作原理34.1.1 平移式自动感应门机组由以下部件组成：34.1.2 工作流程：34.2 行程开关(限位开关)的工作原理5第五章 方案说明4第六章 设计过程56.1继电器接触器控制图56.2 Plc控制输出输入接线66.3 程序流程图66.4 梯形图以及指令76.5 指令如下：86.6 过程分析8第七章 心得体会9第八章 参考文献10第一章 设计目的1.掌握S7-200系列可编程控制器硬件电路的设计方法。2.熟练使用S7-200系列可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。3.掌握S7-200系列可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。4.通过PLC构成三相直流异步电动机的正反转控制电路5.通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。第二章 设计任务2.1 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。2.2 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第四章 功能器件的基本工作原理4.1 自动感应门机的基本工作原理4.1.1 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。 4.1.2 工作流程：当自动感应门门扇要完成一次开门与关门， 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4.2 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。第五章 方案说明根据课程设计要求，最后决定主要对平移自动门进行设计实现plc的自动控制。自动门的硬件组成部分在前已经叙述，现不再赘述。下面主要对控制部件进行讨论。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。第六章 设计过程6.1继电器接触器控制图10自动门的PLC控制设计6.2 Plc控制输出输入接线6.3 程序流程图开 始若K1，K2有信号开 门 K3 打 开 停 止延时8s,若K1，K2有信号号HAO号关 门若K1，K2有信号K4 打 开 停 止结 束 束6.4 梯形图以及指令I0.1 门外光检测电开关 I0.2 门内光检测电开关I0.3 开门限位电开关 I0.4 关门限位电开关I0.5 过载保护开关I0.6 紧急停车开关I0.7 启动停止 I1.0 手动开门I1.1 手动关门 6.5 指令如下：6.6 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T0重新延时。4.当8秒的延时完毕后T0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.在此控制过程中，为了保证其安全性设置过载保护和紧急停车。7.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。第七章 心得体会本设计历经了三个星期，完成了设计要求的全部功能。添加了过载保护功能，由于时间和设备的短缺没有进行其他功能的尝试，在今后条件允许的情况下及理论知识的扩充下再扩展。通过这次设计使我学会如何去收集资料和对PLC更深的认识，同时培养我们的创新精神。使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，为将来的工作打好基础。创新，使我们不断地战胜别人，超越前人。同时，本次设计加深了同学间地交流，加深了团队合作。通过这次的设计，增强了我对知识的渴望，为今后的学习增添了动力。总之，此次的课程设计收获良多。在这次的课程设计过程中，衷心感谢肖青老师在课题的选题、设计、论文的撰写等各方面的悉心指导以及给予我实验设备上的帮助；最后还要感谢各位同学们的热情相助第八章 参考文献1 郭宗仁 吴亦锋 郭宁明 编著.可编程控制器应用系统设计及通信网络技术（第二版），北京：人民邮电出版社，2009.62. 高强 主编.PLC应用技术，北京：北京邮电大学出版社，