PLC课程设计(青岛理工)(自动门控制,全自动洗衣机控制)1

青岛理工大学plc实习设计

题目（一）：自动门控制装置

一、设计目的

1.进一步巩固电器与PLC控制的基本知识；

2.掌握设备电气控制系统的原理设计、施工设计的方法；

3.掌握PLC程序的设计及调试方法；

4.掌握电气线路安装与调试方法；

5.学会查阅有关专业资料及设计手册。

二、设计要求和设计指标

2.1自动门结构

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自动门的控制要求

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。

三、设计内容

3.1自动门装置结构

左右两块玻璃门、电动机传动链、限位开关、三相异步电动机、信号发送与接收装

置（门内外个一个）。

外部Bl■动作第怖

ISI.丽丽1S2

M~及■动作检测器

图3-1自动门结构示意图

3.2.1自动门部件的介绍

（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；同时人们通过主控潜调节门扇开启速

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。

。）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。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。

3.2.2PLC的功能

1）数据采集与输出。

2）控制功能:包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。

3）数据处理功能：包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。

4）输入/输出接口调理功能：具有A/D.D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量

的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。

5）通信、联网功能：现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485

接口，可进行远程I/O控制，多台PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可

编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文文件转移、

监视和诊断。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成”集中管理、分散控制”

的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端

和远程端也可以采用PLC作现场机。

6）支持人机界面功能：提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC

系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机的分散和集中操作与

监视系统。

7）编程、调试等，并且大部分支持在线编程。

3.2.3PLC的基本结构

CPU模块:CPU模块主要由微处理及CPU芯片和存储器组成。在PLC控制系统中,

CPU模块，它不断地收集输入信号、执行用户程序、刷新系统的输出。存储器用来储存

程序和数据。

I/O模块：输入模块和输出模块简称I/O模块，它们是系统的眼耳、手脚。是联系外

部现场设备和CPU模块的桥梁。输出模块用来接受和采集输入信号。开关量输入模块

用来接受从按钮、选择开关、数字拨号码开关、限位开关、光电开关、压力继电器等的

开关量信号；模拟量输入模块用来接受一些如电位器电压信号、测速发电机和各种连续

变从器提供的连续变化的模拟量电流电压信号；开关量输出模块用来控制接触器、电磁

阀、电磁铁、指示灯、数字显示器和报警装置等输出设备；模拟量输出模块用来控制调

节阀、变频器等执行装备C

编程器：变频器用来生成用户程序，并用它来进行编辑、检查、修改和监视用户程

序的执行情况。

电源：PLC一般使用AC220V和DC24V电源，内部的开关电源为各模块提供不

同等的直流电源。本系统PLC使用AC220V电源。

可编程控制器主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元

（I/O）、电源和编程器等几组成。

系

用/O

扩I/O

扩

统

户B

展

程

程

展

序

序

接

单

口

元

存6揣

图3-2PLC硬件结构图

3.3主电路接线图

FU2KM1KM2

图3-3主电路接线图

3.4PLC控制系统的I/。地址分配表

表3・1I/O地址分配表

门内外开关K1.K2有信号

II.1Q0.1电动机正转开门

10.3开门限位电开关Q0.2电动机反转关门

10.4关门限位电开关T37时间继电器

10.5手动开门T38时间继电器

10.6手动关门

10.7过电流保护开关

3.5.I/O接线图

KM1

KI10.1Q0.1

K210.2

K310.3Q0.2

K410.4

手动开门105

S7-200

手动关门10.6FR

KA10.7

启动停止10.0

24V

COMCOM9Ao

220V

图3・4I/O接线图

3.6自动门程序流程图

图3-5程序流程图

3.7自动门顺序功能图

图3-6自动门顺序功能图

3.8自动门梯形图

图3-7自动门梯形图

四、本设计改进建议

由于在某些特别的环境下，自动门的设计要求需要进去人员持卡才能自如进出，比如一

些小区、私人楼宇，有保安要求的地方，这些地方不可随便出入，必须持有特定的磁卡可

以识别放行。这就保证了有选择性放行，适合于一些特定条件的区域。还可以在自动门

接口的地方加入磁力锁，锁门的方式是一个靠锁头（舌）卡住，一个靠产生磁力吸住门

体。磁力锁的优点是门紧闭，没有活动的间隙，防止小孩推拉门体造成的故障，缺点是超

过承载力门可被拉开。

题目（二）：全自动洗衣机控制系统

1.1全自动洗衣机PLC控制的控制要求

1.1.1全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理

I.全自动洗衣机的基本结构

全自动洗衣机的基本结构如图i-i所示。

进水口起动按钮停止按即

图i-i全自动洗衣机的基本结构图

2.全自动洗衣机的工作流程

全自动洗衣机的单循环工作流程示意图如图1-2所示。

图1-2全自动洗衣机的单循环工作流程示意图

3.全自动洗衣机的工作原理

洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。

洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。

脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。

洗涤完成由蜂鸣器报警。

1.1.2洗衣机控制要求

I.全自动洗衣机控制系统的要求：

（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水

位，关水

（2）2秒后开始洗涤

（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒

（4）如此循环5次，总共32（）秒后开始排水，排空后脱水30秒

（5）开始清洗，重复（1）〜（4）,清洗两遍

（6）清洗完成，报警3秒并自动停机

（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）

L2全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置

1.2.1控制系统硬件接线图

1.控制系统硬件接线图

全自动洗衣机控制系统硬件接线图见所附图纸。

2.I/O地址分配

由于S7-200224CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不需要再增加扩展模块。模块

上的输入端对应的输入地址是10.0〜II.2,输出端对应的输出地址是Q0.0-QI.0

1.2.2模块功能概述

CPU模块采用西门子公司的6ES7214-1AD23-0XB0模块。由于该模块采用直流24V供电（直流晶体

管输出），有14点数字量输入和10点数字量输出，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不

在需要另外的数字量输入/输出模块。

1.3全自动洗衣机控制系统程序设计和调试

1.3.1编程软件

编写程序见附录

L3.2程序的流程图、构成和相关设置

1.流程图

⑴正常运行流程图

正常运行流程图如图1-4所示。

流程图描述：

按下审动按扭，开始进勺进水到规定高度，使水位开关接通，实现洗涤正转,并停止进水;洗涤正转30S

后，停|停2秒。计数器加1,累计洗涤次数;若未满5次则重复进行洗涤，直至洗涤

达到小川I川小.山卜排水:水位降低,当水位低于规定下限水位时，排空检测开关接通，开始脱水，脱

水30s后，计数器加1,脱水停h然后再返回到进水动作重复I•述过程3次，报警并停机

图1-4正常运行的流程图

2.程序的构成

这个程序只有自动方式。在自动方式下,PLC将运行已经设置好的程序和参数（用于全自动洗衣机一

切都工作正常的情况下）。

3.程序的下载、安装和调试

将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。全自动

洗衣机程序是由V3.2STEP7MicroWINSP4编程软件的指令完成。若要修改程序，先将PLC设定在

STOP状态下，运行编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试。

1.4全自动洗衣机PLC控制系统程序

1.4.1系统资源分配

I.数字量输入部分

全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、中水位、低水位、手动排水和手动脱水按钮

以及高水位、中水位、低水位和排空检测开关共11个输入点。具体的输入分配如表1-1所示。

表1-1输入地址分配

名称符号地址

启动按钮SB110.0

停止按钮SB210.1

高水位按钮SB310.2

中水位按钮SB410.3

低水位按钮SB510.4

排空检测开关ST110.5

高水位检测开关ST210.6

中水位检测开关ST310.7

低水位检测开关ST411.0

手动排水按钮SB611.1

手动脱水按钮SB711.2

1.4.2源程序

Network1NetworkTitle

|开始洗涤一

I0.0C210.1M0.1

TH-pH/I----1/I-)

—IM01PQ0.0)

Network6

正枝及脱水控制

Network7

T38

--------iNTON

+300-PT

Network8

反转控制

T38T3910.5M0.100.3

TI__I/I__I/I——II~()

Network9

Q0.3T39

--------INTOhJ

+30山PT

Network10

Network11

出水阀控制

Network14

报警输出.

M0.1T30

—||-------------------------------pNTOF

♦30-PT________

Network15

M0.1T30Q0.5

Network16

I水位指示

10.6(Q0.6：

Network17

I0.7Q0.7

)

Network18

11.0Q1.0

)

LDQO.IANIO.5

EDAM0.1

LDI0.0TONT37.+20=Q0.3

OMO.ILDT37LDQ0.3

ANC2OM0.2TONT39,+300

AN10.1ANClLDT39

=M0.1AM0.1ED

=QO.O=M0.2LDT40

图I-5启动指令梯形图ED

CTUCI,+5

LDMO.1LDM0.2

EUANT38

LD10.5ANQ0.3LDCl

EUAM0.1LD11.1

OLDLD10.5ANMO.I

0M0.3ANT40OLD

ANM0.2ANQ0.3=QO.LD10.6

-