自动门PLC毕业设计1

1、可编程控制器课程设计指导教师意见书姓名XXX学号XXXX组别XXX设计题目基于西门子S7-200 PLC的自动门控制装置设计意见：建议成绩：指导教师职称单位日期目 录摘要 5第一节 PLC概述 6 第二节 西门子S7-200可编程控制器的介绍 62.1 S7-200 PLC概述 62.2 S7-200 PLC硬件系统 7第三节 自动门介绍 93.1 平移式自动门机的基本组成基本组成 103.2 自动门的分类 103.2 行程开关的工作原理 113.3 光电开关介绍 12第四节 基于西门子S7-200 PLC的自动门控制要求 124.1 自动门控制装置的硬件组成 124.2 控制要求 13第五节

2、 基于西门子S7-200 PLC的自动门控制控制系统的I/O编址 13第六节 基于西门子S7-200 PLC的自动门控制控制系统原理图 13 6.1 自动门的基本工作原理 13 6.2 自动门控制控制系统原理图 15第七节 系统流程图 16第八节 PLC接线图及主控电路图 17第九节 梯形图 程序设计 19第十节 设计总结 21第十一节 参考文献 22第一节 PLC 概述可编程控制器（简称PLC）是一种数字运算操作的电子系统，转为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和人输出，控制各种类型机械的

3、生产过程。而有关的外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则来设计。 PLC的特点：1、 抗干扰能力强，可靠性高；2、 控制系统结构简单，通用性强；3、 编程方便，易于使用；4、 功能完善；5、 设计、施工、调试的周期短；6、 体积小，维护操作方便。 PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由最初的一位机发展为8位机。随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用，现在的PLC产品已使用了16 位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多通道处理，通信技术使PLC的应用得到进一步发展。如今，可编程控制器技术已非常成熟。 第二节 西门子S7-200可编程控

4、制器的介绍2.1 S7-200 PLC概述S7-200 PLC 是德国西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能达到大、中型PLC的水平而价格却和小型PLC的一样，因此，它已受到广泛关注。特别是S7-200 CPU22*系列PLC，由于它具有多种功能模块和人机界面（HMI）可供选择，所以系统的集成非常方便，并且可以很容易的组成PLC网络。同时它具有功能齐全的编程和工业控制组成软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测

5、，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。 S7-200系列出色表现在以下几个方面： 极高的可靠性 极丰富的指令集 易于掌握 便捷的操作 丰富的内置集成功能 实时特性 强劲的通讯能力 丰富的扩展模块2.2 S7-200 PLC硬件系统 S7-200 PLC硬件系统基本构成S7-200 PLC硬件系统的配置方式采用整体式价加积木式，即主机中包含一定数量的输入/输出（I/O）点，同时还可以扩展I/O模块。一个完整的系统组成如图2-1所示第三节 自动门介绍3.1 平移式自动门机的基本组成简单说明如下：1、自动门控制器：它是整套自动门的电脑，数据传输、

6、开关门的指令、各项动作的完成等都是由它来控制，是整套自动门不可或缺的组成部分。2、马达：是自动门的动力装置，分无碳刷和有刷两种。3、导轨：通常都是铝合金材料，具有寿命长，不易变形的特点，是门扇能够安全来回移动的保证。4、皮带：是自动门的传动装置。5、吊轮：是自动门的活动门扇能在轨道上运行的连接配件。6、尾轮(张紧轮)：调节皮带松紧的作用。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

7、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3.3 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

8、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。3.4 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语解释（1）、分类漫反射式光电开关：它是一种集发

9、射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。镜反射式光电开关：它亦集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。

10、槽式光电开关：它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。光纤式光电开关：它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。（2）术语检测距离：是指检测体按一定方式移动，当开关动作时测得的基准位置（光电开关的感应表面）到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。响应频率：在规定的1s的时间间隔内，允

11、许光电开关动作循环的次数。输出状态：分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。检测方式：根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。输出形式：分NPN二线、NPN三线、NPN四线、PNP二线、PNP三线、PNP四线、AC二线、AC五线（自带继电器），及直流NPN/PNP/常开/常闭多功能等几种常用的输出形式。指向角 第四节 基于西门子S7-200 PLC的自动门控制要求4.1 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

12、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。4.2 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

13、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。第五节 基于西门子S7-200 PLC的自动门控制控制系统的I/O编址 名 称代 码 地 址 编 号输 入 信 号由外到内光电检测开关SB1I0.1由内到外光电检测开关SB2I0.2开门限位开关 SB3I0.3关门限位开关 SB4I0.4 过载保护开关SB5I0.5紧急停止开关SB6I0.6启动停止SB7I0.0手动开门SB10I1.0手动关门SB11I1.1输 出 信 号自动门运行KM0Q0.0开门执行机构KM1Q0.1关门执行机构KM2Q0.2第六节 基于西门子S7-200 P

14、LC的自动门控制控制系统原理图6.1 自动门的基本工作原理自动门机的基本组成大体上相同，有了以上构成，再加上开门信号，就可以配置成一套简单的自动门系统了。自动门的系统配置是指根据使用要求而配备的，与自动门控制器相连的外围辅助控制装置，如开门信号源、门禁系统、安全装置、集中控制等。必须根据建筑物的使用特点。通过人员的组成，楼宇自控的系统要求等合理配备辅助控制装置。1、开门信号 自动门的开门信号是触点信号，微波雷达和红外传感器是常用的两种信号源： 微波雷达是对物体的位移反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动后，雷达便不再反应，自动门

15、就会关闭，对门机有一定的保护作用； 红外传感器对物体存在进行反应，不管人员移动与否，只要处于传感器的扫描范围内，它都会反应即传出触点信号。缺点是红外传感器的反应速度较慢，适用于有行动迟缓的人员出入的场所。另外，如果自动门接受触点信号时间过长，控制器会认为信号输入系统出现障碍。而且自动平移门如果保持开启时间过长，也会对电气部件产生损害。由于微波雷达和红外传感器并不了解接近自动门的人是否真要进门，所以有些场合更愿意使用按键开关。 按键开关可以是一个触点式的按钮，更方便的是所谓肘触开关。肘触开关很耐用，特别是它可以用胳膊肘来操作。避免了手的接触。 还有脚踏开关，功能一样，但对防水的要求较高，而且脚踏

16、的力量很大，容易使脚踏开关失效。还有一种带触点开关的拉手，当拉手被推(或在反方向拉)到位时，向门机提供触点信号。 现在的楼宇自控有时会提出特殊的要求，例如使用电话的某一分线控制开门。要达到这个要求，只要保证信号是无源的触点信号即可。有些情况下，人们会提出天线遥控的要求。用一个无线接受器与自动门进行触点式连接，再配一个无线发射器，就可以达到要求。不过，现在的无线电波源太多，容易导致偶然开门是一个麻烦的问题。 定时器可以自动控制门的状态，其原理是将时钟与特定的开关电路相连，可预设定时间将自动门处于自动开启或锁门状态。 2、门禁系统与非公共区域的自动门 如果说对自动门的性能和质量要求最高的，是在使用

17、频率极高的大型公共区域，那么自动门功能要求最高是对进出人员进行选择的非公共区域。门禁系统是对入门授权的识别。在识别或检测入门授权通过以后，向自动门的控制系统提供开门信号。在提供开门信号之前，自动门必须处于锁门的状态。门禁系统包括从最简单的钥匙开关，密码锁，磁卡锁。（考勤统计系统）。一直到复杂的体重识别系统，指纹识别系统等。但无论系统怎样复杂，最终都是给自动门提供开门的触点信号。信号电路的屏蔽对避免由于无关信号的干扰而误开门的情况发生非常重要。3、对自动门的要求就是解锁动作与开门动作之间的协调 应用于自动平移门的电子锁有锁皮带的电磁锁和锁门体吊挂件的电动锁，锁电机的三种。后者用于重型自动平移门，

18、自动平开门的电子锁有电磁门吸，电子插销锁和电子开门器，电子开门的作用力方向不影响门的开启动作，不易发生误操作。还有一种带触点开关的机械锁，使锁与开关结合，锁不处于开锁状态，触点就不能接触，不可能发生误操作。 4、集中控制集中控制的概念，包括集中监视自动门运行状态和集中操作多个自动门两层含义，集中监视自动门开门关门状态可以通过位置信号输出电路来实现，可以采用接触式开关，当门到达一定位置（如开启位置）时，触动开关而给出触点信号。也可以采用感应式信号发生装置，当感应器探测到门处于某一位置时发出信号。在中控室设置相应的指示灯，就可以显示自动门的状态，而集中操作通常指同时将多个门打开或锁住，这取决于自动

19、门控制器上有无相应的接线端子。人体移动探测采用新型热释屯红外线探测模块HN911。VT1用作延时控制，通过调节电位器RP1便可改变延时控制的时间。光耦MOC3020起交直流隔离作用。当无人行走时，HN911输出端为低电平，VT1元控制信号输出，双向晶闸管Vh关闭，负载电机不工作，门处于关羽状态。当有人接近自动l门时，HN9911模块检测到人体辐射的红外能量，输出端为高电平，双向晶呵管vT，导通，负载电机工作，打开自动门。当自动门运行到位时，由限位开关S切断电源。由于HN911模块输出端输出的电平正好和输出端的电平相反，故可用输出端的输出控制自动门关闭。6.2 自动门控制控制系统原理图91011

20、121314151612345678S-0133KR1220KR247KR41MR547KR91MR822KR722KR647uC10.01uC247uC622uC30.01uC40.01uC5VT90123.3KR10220KR1110KR120.01uC7100uC8470uC90.01uC100.01uC11ICC7805K220KRP1R3220VIN4148*4K1220V.DSG自动控制电路图第七节 流程图当门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：第八节 PLC接线图及主控电路图8.1 继电器接触控制图如下： 主控电路控制电路PLC接线图及主控电路图如下所示：第九节 梯形图9.1

21、 自动门梯形图如下：9.2 指令如下：0LDI0.11OI0.22OQ0.03ANQ0.24AI0.05OQ1.06ANI0.37=Q0.08LDQ0.39ANQ0.110ANQ0.211=T0K8014LDT015OQ0.116ANQ0.017ANQ0.218AI0.019OI1.120ANI0.421=Q0.122LDI0.523OI0.624OQ0.225AI0.026=Q0.227END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

22、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。第十节 设计总结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