自動門課程設計

1、課 程 設 計 說 明 書課程名稱 電氣控制技術 題 目 自動門的控制系統(tǒng)設計 學 院 農業(yè)工程學院 班 級 農電111 學生姓名 指導教師 日 期 2014年6月20 電氣控制技術課程設計任務書班級: 農電111 姓名 學號： 設計題目：PLC自動門的控制系統(tǒng)設計 一、設計目的進一步鞏固理論知識，培養(yǎng)所學理論知識在實際中的應用能力；掌握一般生產電氣控制系統(tǒng)的設計方法；掌握一般生產電氣控制系統(tǒng)的施工設計、安裝與調試方法；培養(yǎng)查閱圖書資料、工具書的能力；培養(yǎng)工程繪圖、書寫技術報告的能力。二、設計任務及要求掌握PLC工作原理、編程及調試方法及應用技術；根據控制要求，制定合理的設計方案；.正確選用P

2、LC，確定輸入、輸出設備；PLC的I/O點分配，并繪制其連接圖，以及其它外部硬件圖；設計PLC控制程序；繪制有關圖紙；編制設計說明書。三、控制要求（1） 當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，快速開門機構KM1動作，高速電動機1正轉，到達開門高/低速轉換開關K5時開門低速繼電器KM2動作，使低速電動機2正轉）到達開門到位極限開關K3位置時，電機停止運行。 （2）自動門在開門位置停留8秒后，自動進入關門過程。關門高速繼電器KM3動作使高速電動機3反轉，當?shù)竭_關門高/低速轉換開關K6時，關門低速繼電器KM4動作，使低速電動機4反轉，當門移動到關門門到位極限開關K4位置時，電機停止運

3、行。 （3）在關門過程中。當有人員由內到外或者由外到內通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門自動進入開門程序。 （4）在門開后的8秒等待時間內，若有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，必須重新等待8秒后再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。 （5）為了防止夾人，設置防夾人開關 （6）考慮到自動門若出現(xiàn)故障時，使用自動門控制系統(tǒng)有所不適，要設置手動開門和手動關門。四、設計時間安排查找相關資料（1天）、設計并繪制系統(tǒng)原理圖（2天）、設計PLC控制程序（2天）、模擬調試（2天）、編寫設計報告（2天）和答辯（1天）。五、主要參考文獻1.黃永紅.電氣控制與PLC應用技術, 北京:

4、機械工業(yè)出版社, 2011.2.王建華. 電氣工程師手冊, 北京: 機械工業(yè)出版社, 2006.3.吳曉君. 電氣控制課程設計指導, 北京: 中國建材工業(yè)出版社, 2007.指導教師簽字： 年 月 日自動門的控制系統(tǒng) 摘要本文是關于自動門控制系統(tǒng)的設計,自動門系統(tǒng)主要由可編程控制器(PLC),感應器件,驅動裝置和傳動裝置組成，主要工作原理是感應器件將檢測到的人體或物體信號傳送到PLC，PLC再綜合收到的自動門狀態(tài)信號作出判斷，而后發(fā)出控制信號，使驅動裝置運行，再通過傳動裝置帶動們發(fā)的動作。隨著經濟的發(fā)展和人們生活水平發(fā)的提高自動門的應用也越來越廣泛。它現(xiàn)在為許多賓館、超市、百貨大樓等現(xiàn)代建筑所

5、必備，不僅可以美化出入口環(huán)境，而且具有節(jié)能、防塵、隔音等功能，同時也是建筑物智能化的重要指標。本自動門控制系統(tǒng)是利用PLC為核心來控制，其電路結構簡單，單元電路分別通過原理圖設計、由梯形圖語言設計完成，利用實驗室所提供的條件來模擬和驗證程序,并利用指示燈實現(xiàn)系統(tǒng)功能,非常適用于日常生活控制場合.關鍵字：自動門，控制，PLC目錄第一章 控制任務分析41.1 課題的分析評估41.2 課題的控制任務41.2.1 課題內容41.2.2 控制要求4第二章PLC的發(fā)展史62.1 PLC的起源62.2 PLC的功能62.3 PLC的主要特點6第三章 PLC的選型7第四章 功能器件的基本工作原理84.1 限位

6、開關的工作原理及分類84.2 光電開關的介紹8第五章 I/O地址分配10第六章 電氣原理圖126.1 主電路圖126.2 程序流程圖126.3 繼電器接觸控制圖136.4 PLC控制輸入輸出接線圖14第七章 系統(tǒng)程序設計157.1 梯形圖157.2 過程分析17第八章 總結18參考文獻19第一章 控制任務分析1.1 課題的分析評估隨著PLC功能的不斷提高和完善，PLC幾乎可以完成工業(yè)領域的所有任務。但PLC還是有它最適合的應用場合，所以在接到一個控制任務后，要分析被控制對象的控制過程和要求，看用什么樣的控制裝備（PLC，單片機，ocs或者ipc）來完成該任務最合適。1.2 課題的控制任務1.2

7、.1 課題內容自動門控制裝置的硬件組成：自動門控制裝置由門內光電探測開關K1，門外光電探測開關K2，開門到位極限開關K3，關門到位極限開關K4，開門高/低速轉換開關K5,關門高/低速轉換開關K6, 防止夾人，緊急停止開關K7，手動開門按鈕SF2,手動關門按鈕SF3。開門高速繼電器KM1（使直流電動機1高速正轉），開門低速繼電器KM2（使直流電動機1低速正轉），關門高速繼電器KM3（使直流電動機2高速反轉），關門低速繼電器KM4（使直流電動機2低速反轉），開門信號燈PG1，關門信號燈PG2等部件組成。1.2.2 控制要求（1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，快速開門機構KM

8、1動作，高速電動機1正轉，到達開門高/低速轉換開關K5時開門低速繼電器KM2動作，使低速電動機2正轉）到達開門到位極限開關K3位置時，電機停止運行。（2）自動門在開門位置停留8秒后，自動進入關門過程。關門高速繼電器KM3動作使高速電動機3反轉，當?shù)竭_關門高/低速轉換開關K6時，關門低速繼電器KM4動作，使低速電動機4反轉，當門移動到關門門到位極限開關K4位置時，電機停止運行。（3）在關門過程中。當有人員由內到外或者由外到內通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門自動進入開門程序。（4）在門開后的8秒等待時間內，若有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，必須重新等待8秒后再自動進

9、入關門過程，以保證人員安全通過。（5）為了防止夾人，設置防夾人開關（6）考慮到自動門若出現(xiàn)故障時，使用自動門控制系統(tǒng)有所不適，要設置手動開門和手動關門。第二章PLC的發(fā)展史2.1 PLC的起源PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自1836年繼電器問世，人們就開始用導線將它同開關器件巧妙得連接，構成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀60年代末，它不斷吸收微電腦技術使之功能不斷增強，逐漸適合復雜的控制任務。隨著微電子技術、計算機技術和數(shù)據通信技術的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以流程加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對生產流程迅速、頻繁變更的需求。PLC技術出現(xiàn)并快速發(fā)展。目前PLC在小型化、大型化

10、、大容量、強功能等方面有了質的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶忽然算數(shù)運算、數(shù)據處理、聯(lián)網通信及PID回路等功能的現(xiàn)代PLC。但是，仍然沿用著順序掃描，等基本模式及CPU+通信+I/O的基本結構。PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價格、長壽命。它的輸入輸出斷更接近現(xiàn)場設備，不需要添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣就節(jié)省了用戶時間和成本。PLC的下端（輸入端）為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計算機。你們在應用它的時候，可以不必進行計算

11、機方面的專業(yè)培訓，就能對可編程控制器進行操作及編程。2.2 PLC的功能1、數(shù)據采集及輸出。2、控制功能。包括順序控制、邏輯控制、定時。計數(shù)等。3、數(shù)據處理功能。包括基本數(shù)學運算、PID運算、濾波等。4、輸入/輸出接口調理功能。具有A/D、D/A轉換功能，通過I/O模塊完成對模擬量的控制和調節(jié)，具有溫度、運動等測量接口。5、通信、聯(lián)網功能?，F(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網絡技術。6、支持人機界面功能。7、編程調試等。2.3 PLC的主要特點可靠性高。結構形式多樣，模塊化組合靈活。功能強大。編程方便。適應工業(yè)環(huán)境第三章 PLC的選型當某個控制任務決定由PLC來完成后，選擇PLC就成為了一件非常重

12、要的事情了，一方面是選擇多大容量的PLC，另一方面是選擇什么公司的PLC及外設。首先對控制任務進行詳細分析啟動開關SB，自動門控制裝置由門內光電探測開關K1，門外光電探測開關K2，開門到位極限開關K3，關門到位極限開關K4，開門高/低速轉換開關K5,關門高/低速轉換開關K6, 防止夾人，緊急停止開關K7，手動開門按鈕SF2,手動關門按鈕SF3，都是輸入觸點，所以該系統(tǒng)共有開關量輸入點10個。開門高速繼電器KM1（使直流電動機1高速正轉），開門低速繼電器KM2（使直流電動機1低速正轉），關門高速繼電器KM3（使直流電動機2高速反轉），關門低速繼電器KM4（使直流電動機2低速反轉），開門信號燈，關

13、門信號燈等都是輸出觸點，所以該系統(tǒng)共有開關量輸出點6個。又根據課題要求可知PLC選用輸入電源交流供電，輸出電源為24VDC,出口器件類型為Relay即繼電器型的PLC。對于PLC及外設型號的選擇問題，則有以下幾個方面要看考慮：（1） 功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選的PLC是否具有能力完成控制任務。（2） 價格方面 不同廠家的PLC產品價格相差很大，有些功能類似，質量相當，I/O點數(shù)相當?shù)腜LC的價格能相差40%以上。這樣的差價在使用較多的PLC的情況下是必須要考慮的因素。（3）個人喜好方面 有些工程技術人員對某些品牌的PLC熟悉，所以一般比較喜歡。另外

14、，甚至一些政治因素或者個人情感有時也會成為選擇的理由。PLC主機選定之后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應的配套模塊也就選定了。如模擬單位量，顯示設定單元，位置控制單元或熱點偶單元等。 對于本課程設計來說不需要擴展單元與模擬量單元，再加上我們在PLC課程上學的是西門子系列的PLC根據以上分析可知我們可以選擇主機型號為CPU224/AC/DC/Relay的S7-200系列的PLC。第四章 功能器件的基本工作原理4.1 限位開關的工作原理及分類行程開關又稱為限位開關，用于控制機械設備的行程及限位保護。在實際生產中將行程開關安裝在預置位置，當裝于生產機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的觸點動作，實

15、現(xiàn)電路的切換。因此行程開關是一種根據運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用與按鈕類似。行程開關廣泛應用于各類機床和起重機械，用于其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中。還利用行程開關來控制關轎門速度，自動開門的限位，轎廂的上、下限位保護。行程開關按其結構可以分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。4.2 光電開關的介紹 （1）工作原理 光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或者反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在反射器上轉化為光信號射出，接收器再根據接收到的光線強弱有無對目標

16、物體進行探測。（2）光電開關的分類漫反射式光電開關：它是一種集發(fā)射器和接收器為一體的傳感器，當有被檢測物體經過時物體將光電開關發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關就產生了開關信號。當被檢測物體表面光亮或者其反光率極高時，漫反射式光電開關是首選的檢測模式鏡反射式光電開關：它亦發(fā)射器和接收器為一體，光電開關發(fā)射器發(fā)射的光線經過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經過且完全阻斷光線時，光電開關就產生了檢測開關信號。對射式光電開關：它包含了在結構上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進去接收器，當被檢測物體為不透明時，對射式光電開關是最可靠的檢測裝置。槽

17、式光電開關：它通常采用標準的U字型結構，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一個光軸，當被檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產生了開關量信號。槽式光電開關比較適合檢測高速運動的物體并且它能分辨透明與半透明物體，使用安全可靠。光纖式光電開關：它采用塑料或者玻璃光纖傳感器來引導光線，可以對距離遠的被檢測物體進行檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。第五章 I/O地址分配 輸入/輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進行PLC控制系統(tǒng)設計的基礎。對軟件設計來說，I/O地址分配后才可以編程；對控制柜及PLC外圍接線來說只有I/O地址確定之后。才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員

18、根據路圖接安裝控制柜、配置。輸出點地址時要注意負載類型的問題下面表格是本課程設計的I/O分配表5-1 輸入口分配名稱代碼地址編號輸入信號啟動開關SBI0.0門內光電探測開關K1I0.1門外光電探測開關K2I0.2開門到位限位開關SQ1I0.3關門到位限位開關SQ2I0.4開門高/低速轉換開關K5I0.5關門高/低速轉換開關K6I0.6防止夾人，緊急停止開關K7I0.7手動/自動轉換開關SF2I1.0手動開門按鈕SF3I1.1手動關門按鈕SF4I1.2表5-2輸出口分配名稱代碼地址編號輸出信號開門高速繼電器KM1Q0.0開門低速繼電器KM2Q0.1關門高速繼電器KM3Q0.2關門低速繼電器KM4

19、Q0.3開門指示燈PG1Q0.4關門指示燈PG2Q0.5第六章 電氣原理圖6.1 主電路圖圖6-1 主電路圖主電路選用兩臺電動機，加電阻是讓其慢速開門或者關門。電動機1正接，正轉，電動機2反接，反轉。6.2 程序流程圖從上圖可以非常準確的看出流程6.3 繼電器接觸控制圖圖5-3 繼電器接觸控制圖 6.4 PLC控制輸入輸出接線圖圖6-4 PLC的輸入輸出接線圖第七章 系統(tǒng)程序設計7.1 梯形圖網絡1是電動機（手動或自動）快速開門，I0.0是啟動按鈕，在正常情況下I1.0是閉合的，當出現(xiàn)故障時自動開門停止，手動開門執(zhí)行，而且并接Q0.0的輔助常開觸點使其自鎖。I0.5是高低速轉換開關，在到達設定

20、位置之前I0.5是閉合的，網絡2是電機低速開門，為保證人員安全以及使電機壽命不至于太短，在這個課程設計中加入了低速開門，當電動機1帶動自動門行至開門高低速轉換開關處時 電動機停止運轉，低速電動機2開始運轉。當自動門完全打開后，行程開關K3打開，開門電機停止運轉。網絡3是延時程序，當自動門完全打開時，開門限位開關打開定時器T40開始工作，完成8秒延時，定時途中如果傳感器檢測到有人進出，定時器重新定時，當自動開門出現(xiàn)故障時，定時器不工作。網絡4是電動機手動或者自動關門程序，當定時器完成8秒定時之后，定時器的常開觸點閉合，電動機3運轉，實現(xiàn)快速開門，直至行至關門高低速轉換開關處。網絡5是低速開門程序

21、，當自動門行至關門高低速轉換開關時，的低速電機4運行。途中如傳感器檢測到有人員進出應停止關門，自動進入開門程序。當電機1或者2運行時，開門指示燈亮，當電動機3或者電動機4運行時，關門指示燈亮7.2 過程分析(1)首先按下啟動按鈕，當傳感器檢測到有人體信號時，電動機1運行，帶動自動門執(zhí)行快速開門過程(2)運行至開門高低速轉換開關時，電動機2運行，帶動自動門執(zhí)行慢速開門過程。（3）當門完全打開后，使開門限位開關打開，此時自動門停止，進行8s延時若此時感應器重新檢測到有人體信號時，則再重新進行8秒延時。(4)當8s的延時完畢后，電動機3運行，帶動自動門執(zhí)行快速關門過程(5)運行至關門高低速轉換開關時

22、，電動機4運行，帶動自動門執(zhí)行慢速關門過程（6）為了防止夾人，設置了防夾人開關（7）考慮到自動門若出現(xiàn)故障時，使用自動門控制系統(tǒng)有所不適，于是設置了手動開門和手動關門。第八章 總結本課題完成了題目要求的基本部分的全部要求。發(fā)揮部分的因為時間和制作材料的短缺而沒有進行嘗試，在今后條件允許的情況下再擴展?；静糠指鲉卧ぷ鞣€(wěn)定。通過次側設計是我學會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己所力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我在這一課程設計中學

23、會了堅持不懈，不輕易放棄，挑戰(zhàn)自己。設計過程，也好比是我們人類成長的歷程，常有不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也一定為我們而敲響。參考文獻1. 陳志新.宗學軍.電器與PLC控制技術，北京：北京大學出版社，20062. 黃永紅.電氣控制與PLC應用技術，北京：機械工業(yè)出版社，20113. 吳曉軍.電氣控制課程設計指導，北京：中國建材工業(yè)出版社，20074. 王建華.電氣工程師手冊，北京：機械工業(yè)出版社，20065. 錢銳.PLC應用技術M.北京:科學出版社.2006元器件清單器件名稱個數(shù)電動機2CPU226/AC/DC/Relay的PLC1指示燈2行程開關2按鈕9控制接線圖電氣控制技術課程設計任務書班級： 農電111 姓名： 學號： 設計題目： 自動門的控制系統(tǒng) 一、設計目的進一步鞏固理論知識，培養(yǎng)所學理論知識在實際中的應用能力；掌握一般生產電氣控制系統(tǒng)的設計方法；掌握一般生產電氣控制系統(tǒng)的施工設計、安裝與調試方法；培養(yǎng)查閱圖書資料、工具書的能力；培養(yǎng)工程繪圖、書寫技術報告的能力。二、設計任務及要求掌握PL