自動門PLC畢業(yè)設計1

1、可編程控制器課程設計指導教師意見書姓名XXX學號XXXX組別XXX設計題目基于西門子S7-200 PLC的自動門控制裝置設計意見：建議成績：指導教師職稱單位日期目 錄摘要 5第一節(jié) PLC概述 6 第二節(jié) 西門子S7-200可編程控制器的介紹 62.1 S7-200 PLC概述 62.2 S7-200 PLC硬件系統(tǒng) 7第三節(jié) 自動門介紹 93.1 平移式自動門機的基本組成基本組成 103.2 自動門的分類 103.2 行程開關的工作原理 113.3 光電開關介紹 12第四節(jié) 基于西門子S7-200 PLC的自動門控制要求 124.1 自動門控制裝置的硬件組成 124.2 控制要求 13第五節(jié)

2、 基于西門子S7-200 PLC的自動門控制控制系統(tǒng)的I/O編址 13第六節(jié) 基于西門子S7-200 PLC的自動門控制控制系統(tǒng)原理圖 13 6.1 自動門的基本工作原理 13 6.2 自動門控制控制系統(tǒng)原理圖 15第七節(jié) 系統(tǒng)流程圖 16第八節(jié) PLC接線圖及主控電路圖 17第九節(jié) 梯形圖 程序設計 19第十節(jié) 設計總結(jié) 21第十一節(jié) 參考文獻 22第一節(jié) PLC 概述可編程控制器（簡稱PLC）是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為工業(yè)環(huán)境而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和人輸出，控制各種類型機械的

3、生產(chǎn)過程。而有關的外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則來設計。 PLC的特點：1、 抗干擾能力強，可靠性高；2、 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強；3、 編程方便，易于使用；4、 功能完善；5、 設計、施工、調(diào)試的周期短；6、 體積小，維護操作方便。 PLC技術(shù)隨著計算機和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，由最初的一位機發(fā)展為8位機。隨著微處理器CPU和微型計算機技術(shù)在PLC中的應用，現(xiàn)在的PLC產(chǎn)品已使用了16 位、32位高性能微處理器，而且實現(xiàn)了多處理器的多通道處理，通信技術(shù)使PLC的應用得到進一步發(fā)展。如今，可編程控制器技術(shù)已非常成熟。 第二節(jié) 西門子S7-200可編程控

4、制器的介紹2.1 S7-200 PLC概述S7-200 PLC 是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型PLC，其許多功能達到大、中型PLC的水平而價格卻和小型PLC的一樣，因此，它已受到廣泛關注。特別是S7-200 CPU22*系列PLC，由于它具有多種功能模塊和人機界面（HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易的組成PLC網(wǎng)絡。同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組成軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設計時更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務。S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測

5、，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。 S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： 極高的可靠性 極豐富的指令集 易于掌握 便捷的操作 豐富的內(nèi)置集成功能 實時特性 強勁的通訊能力 豐富的擴展模塊2.2 S7-200 PLC硬件系統(tǒng) S7-200 PLC硬件系統(tǒng)基本構(gòu)成S7-200 PLC硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式價加積木式，即主機中包含一定數(shù)量的輸入/輸出（I/O）點，同時還可以擴展I/O模塊。一個完整的系統(tǒng)組成如圖2-1所示第三節(jié) 自動門介紹3.1 平移式自動門機的基本組成簡單說明如下：1、自動門控制器：它是整套自動門的電腦，數(shù)據(jù)傳輸、

6、開關門的指令、各項動作的完成等都是由它來控制，是整套自動門不可或缺的組成部分。2、馬達：是自動門的動力裝置，分無碳刷和有刷兩種。3、導軌：通常都是鋁合金材料，具有壽命長，不易變形的特點，是門扇能夠安全來回移動的保證。4、皮帶：是自動門的傳動裝置。5、吊輪：是自動門的活動門扇能在軌道上運行的連接配件。6、尾輪(張緊輪)：調(diào)節(jié)皮帶松緊的作用。7、下部導向系統(tǒng)：是自動感應門門扇下部的導向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。 當自動感應門門扇要完成一次開門與關門，其工作流程如下： 感應探測器探測到有人進入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達運行，同時監(jiān)控馬達轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達在一定

7、時候加力和進入慢行運行。馬達得到一定運行電流后做正向運行，將動力傳給同步帶，再由同步帶將動力傳給吊具系統(tǒng)使自動感應門扇開啟；自動感應門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關自動感應門，通知馬達作反向運動，關閉自動感應門3.3 行程開關(限位開關)的工作原理行程開關又稱限位開關，用于控制機械設備的行程及限位保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝于生產(chǎn)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，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制

8、電路中，還利用行程開關來控制開關轎門的速度、自動開關門的限位，轎廂的上、下限位保護。滾輪式行程開關又分為單滾輪自動復位和雙滾輪(羊角式)非自動復位式，雙滾輪行移開關具有兩個穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些情況下可以簡化線路。3.4 光電開關介紹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發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。2）、光電開關的分類及術(shù)語解釋（1）、分類漫反射式光電開關：它是一種集發(fā)

9、射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經(jīng)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(chǎn)生了開關信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關是首選的檢測模式。鏡反射式光電開關：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關就產(chǎn)生了檢測開關信號。對射式光電開關：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關就產(chǎn)生了開關信號。當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。

10、槽式光電開關：它通常采用標準的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產(chǎn)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。（2）術(shù)語檢測距離：是指檢測體按一定方式移動，當開關動作時測得的基準位置（光電開關的感應表面）到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關動作距離的標稱值?；夭罹嚯x：動作距離與復位距離之間的絕對值。響應頻率：在規(guī)定的1s的時間間隔內(nèi)，允

11、許光電開關動作循環(huán)的次數(shù)。輸出狀態(tài)：分常開和常閉。當無檢測物體時，常開型的光電開關所接通的負載由于光電開關內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當檢測到物體時，晶體管導通，負載得電工作。檢測方式：根據(jù)光電開關在檢測物體時發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對射式等。輸出形式：分NPN二線、NPN三線、NPN四線、PNP二線、PNP三線、PNP四線、AC二線、AC五線（自帶繼電器），及直流NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。指向角 第四節(jié) 基于西門子S7-200 PLC的自動門控制要求4.1 自動門控制裝置的硬件組成：自動門控制裝置由門內(nèi)光電探測開

12、關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到限位開關K4、開門執(zhí)行機構(gòu)KM1（使直流電動機正轉(zhuǎn)）、關門執(zhí)行機構(gòu)KM2（使直流電動機反轉(zhuǎn)）等部件組成。4.2 控制要求：1）當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行機構(gòu)KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關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，關門執(zhí)行機構(gòu)KM2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。3）在關門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。4）在門打開后的8秒等待時間內(nèi)，若有人

13、員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。第五節(jié) 基于西門子S7-200 PLC的自動門控制控制系統(tǒng)的I/O編址 名 稱代 碼 地 址 編 號輸 入 信 號由外到內(nèi)光電檢測開關SB1I0.1由內(nèi)到外光電檢測開關SB2I0.2開門限位開關 SB3I0.3關門限位開關 SB4I0.4 過載保護開關SB5I0.5緊急停止開關SB6I0.6啟動停止SB7I0.0手動開門SB10I1.0手動關門SB11I1.1輸 出 信 號自動門運行KM0Q0.0開門執(zhí)行機構(gòu)KM1Q0.1關門執(zhí)行機構(gòu)KM2Q0.2第六節(jié) 基于西門子S7-200 P

14、LC的自動門控制控制系統(tǒng)原理圖6.1 自動門的基本工作原理自動門機的基本組成大體上相同，有了以上構(gòu)成，再加上開門信號，就可以配置成一套簡單的自動門系統(tǒng)了。自動門的系統(tǒng)配置是指根據(jù)使用要求而配備的，與自動門控制器相連的外圍輔助控制裝置，如開門信號源、門禁系統(tǒng)、安全裝置、集中控制等。必須根據(jù)建筑物的使用特點。通過人員的組成，樓宇自控的系統(tǒng)要求等合理配備輔助控制裝置。1、開門信號 自動門的開門信號是觸點信號，微波雷達和紅外傳感器是常用的兩種信號源： 微波雷達是對物體的位移反應，因而反應速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，它的特點是一旦在門附近的人員不想出門而靜止不動后，雷達便不再反應，自動門

15、就會關閉，對門機有一定的保護作用； 紅外傳感器對物體存在進行反應，不管人員移動與否，只要處于傳感器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應即傳出觸點信號。缺點是紅外傳感器的反應速度較慢，適用于有行動遲緩的人員出入的場所。另外，如果自動門接受觸點信號時間過長，控制器會認為信號輸入系統(tǒng)出現(xiàn)障礙。而且自動平移門如果保持開啟時間過長，也會對電氣部件產(chǎn)生損害。由于微波雷達和紅外傳感器并不了解接近自動門的人是否真要進門，所以有些場合更愿意使用按鍵開關。 按鍵開關可以是一個觸點式的按鈕，更方便的是所謂肘觸開關。肘觸開關很耐用，特別是它可以用胳膊肘來操作。避免了手的接觸。 還有腳踏開關，功能一樣，但對防水的要求較高，而且腳踏

16、的力量很大，容易使腳踏開關失效。還有一種帶觸點開關的拉手，當拉手被推(或在反方向拉)到位時，向門機提供觸點信號。 現(xiàn)在的樓宇自控有時會提出特殊的要求，例如使用電話的某一分線控制開門。要達到這個要求，只要保證信號是無源的觸點信號即可。有些情況下，人們會提出天線遙控的要求。用一個無線接受器與自動門進行觸點式連接，再配一個無線發(fā)射器，就可以達到要求。不過，現(xiàn)在的無線電波源太多，容易導致偶然開門是一個麻煩的問題。 定時器可以自動控制門的狀態(tài)，其原理是將時鐘與特定的開關電路相連，可預設定時間將自動門處于自動開啟或鎖門狀態(tài)。 2、門禁系統(tǒng)與非公共區(qū)域的自動門 如果說對自動門的性能和質(zhì)量要求最高的，是在使用

17、頻率極高的大型公共區(qū)域，那么自動門功能要求最高是對進出人員進行選擇的非公共區(qū)域。門禁系統(tǒng)是對入門授權(quán)的識別。在識別或檢測入門授權(quán)通過以后，向自動門的控制系統(tǒng)提供開門信號。在提供開門信號之前，自動門必須處于鎖門的狀態(tài)。門禁系統(tǒng)包括從最簡單的鑰匙開關，密碼鎖，磁卡鎖。（考勤統(tǒng)計系統(tǒng)）。一直到復雜的體重識別系統(tǒng)，指紋識別系統(tǒng)等。但無論系統(tǒng)怎樣復雜，最終都是給自動門提供開門的觸點信號。信號電路的屏蔽對避免由于無關信號的干擾而誤開門的情況發(fā)生非常重要。3、對自動門的要求就是解鎖動作與開門動作之間的協(xié)調(diào) 應用于自動平移門的電子鎖有鎖皮帶的電磁鎖和鎖門體吊掛件的電動鎖，鎖電機的三種。后者用于重型自動平移門，

18、自動平開門的電子鎖有電磁門吸，電子插銷鎖和電子開門器，電子開門的作用力方向不影響門的開啟動作，不易發(fā)生誤操作。還有一種帶觸點開關的機械鎖，使鎖與開關結(jié)合，鎖不處于開鎖狀態(tài)，觸點就不能接觸，不可能發(fā)生誤操作。 4、集中控制集中控制的概念，包括集中監(jiān)視自動門運行狀態(tài)和集中操作多個自動門兩層含義，集中監(jiān)視自動門開門關門狀態(tài)可以通過位置信號輸出電路來實現(xiàn)，可以采用接觸式開關，當門到達一定位置（如開啟位置）時，觸動開關而給出觸點信號。也可以采用感應式信號發(fā)生裝置，當感應器探測到門處于某一位置時發(fā)出信號。在中控室設置相應的指示燈，就可以顯示自動門的狀態(tài)，而集中操作通常指同時將多個門打開或鎖住，這取決于自動

19、門控制器上有無相應的接線端子。人體移動探測采用新型熱釋屯紅外線探測模塊HN911。VT1用作延時控制，通過調(diào)節(jié)電位器RP1便可改變延時控制的時間。光耦MOC3020起交直流隔離作用。當無人行走時，HN911輸出端為低電平，VT1元控制信號輸出，雙向晶閘管Vh關閉，負載電機不工作，門處于關羽狀態(tài)。當有人接近自動l門時，HN9911模塊檢測到人體輻射的紅外能量，輸出端為高電平，雙向晶呵管vT，導通，負載電機工作，打開自動門。當自動門運行到位時，由限位開關S切斷電源。由于HN911模塊輸出端輸出的電平正好和輸出端的電平相反，故可用輸出端的輸出控制自動門關閉。6.2 自動門控制控制系統(tǒng)原理圖91011

20、121314151612345678S-0133KR1220KR247KR41MR547KR91MR822KR722KR647uC10.01uC247uC622uC30.01uC40.01uC5VT90123.3KR10220KR1110KR120.01uC7100uC8470uC90.01uC100.01uC11ICC7805K220KRP1R3220VIN4148*4K1220V.DSG自動控制電路圖第七節(jié) 流程圖當門扇要完成一次開門與關門，其工作流程如下：第八節(jié) PLC接線圖及主控電路圖8.1 繼電器接觸控制圖如下： 主控電路控制電路PLC接線圖及主控電路圖如下所示：第九節(jié) 梯形圖9.1

21、 自動門梯形圖如下：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過程分析1 首先按下啟動按鈕使I0.0閉合，若外檢測開關或內(nèi)檢測開關有信號時I0.1或I0.2閉合。由于開門限位開關I0.3是長閉的，所以Q0.0線圈通電，有原理分析可知光電檢測開關的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)

22、所以需要自鎖。當Q0.0線圈通電時Q0.0閉合，此時電動機正轉(zhuǎn)帶動自動門扇移動，執(zhí)行開門過程。2 當門扇完全打開時，使開門限位開關I0.3打開，Q0.0線圈斷電.電動機停止轉(zhuǎn)動。3 當門扇停止移動時，由于開門限位開關的長閉變成長開，故使長開閉合。進行8秒的延時，若此時外檢測開關或內(nèi)檢測開關I0.1或I0.2有信號，則使T0重新延時。4 當8秒的延時完畢后T0線圈通電，關門限位開關關閉，所以使Q0.1通電并自鎖，電機反轉(zhuǎn)執(zhí)行關門過程。5 在關門過程中，若外檢測開關或內(nèi)檢測開關I0.1,I0.2有信號又使Q0.0通電，由于在關門過程中Q0.0長閉，此時打開并中斷關門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。6 在此控制過程中，為了保證其安全性設置過載保護和緊急停車。7 考慮到主動門若出現(xiàn)故障時，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，于是設置手動開門和手動關門。第十節(jié) 設計總結(jié)本設計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