自動門控制裝置_課程設(shè)計(jì)

1、 PLC課程設(shè)計(jì)專 業(yè)： 2014電本 班 級： 姓 名： 邵聰 學(xué) 號： 設(shè)計(jì)題目： 自動門控制裝置 目 錄第1章 分析評估及控制任務(wù)1.1課題的分析評估21.2 控制要求2第2章 plc的選型 6 2.1 plc容量的選擇 6 2.2 plc及外設(shè)型號的選擇6第3章I/O地址分配8第4章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)8 4.1 方案說明9 4.2 程序流程圖9 4.3 繼電器接觸控制圖9 4.4 plc控制輸出輸入接線10 4.5 梯形圖12 4.6 過程分析13第1章 分析評估及控制任務(wù)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(lǐng)域的所有任務(wù)。但PLC還是有它最適合的應(yīng)

2、用場合，所以在接到一個控制任務(wù)后，要分析被控對象的控制過程和要求，看看用什么控制裝備（PLC，單片機(jī)，DCS或IPC）來完成該任務(wù)最合適，比如儀器及儀表裝置，家電的控制器就要用單片機(jī)來做；大型的過程控制系統(tǒng)大部分要用DCS來完成。而PLC最合適的控制對象是：工業(yè)環(huán)境較差，而對安全性，可靠性要求較高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入/輸出以開關(guān)量為主的工業(yè)制動控制系統(tǒng)或裝置。其實(shí)，現(xiàn)在的可編程控制器不僅處理開關(guān)亮，而且對模擬量的處理能力也很強(qiáng)。所以在很多情況下，也可以取代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）作為主控制器，來完成復(fù)雜的工業(yè)控制任務(wù)。控制對象及控制裝置（選定為PLC）確定后，還要進(jìn)一步確定PLC的控制范圍。一

3、般來說，能夠反映生產(chǎn)過程的運(yùn)行情況，能用傳感器進(jìn)行直接測量的參數(shù)，控制邏輯復(fù)雜的部分都由PLC完成。另外，如緊急情況停車的環(huán)節(jié)，對主要控制對象還要加上手動控制功能，這就需要在設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)原理圖與編程時統(tǒng)一考慮。1.2控制要求 （1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)K1或k2時，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動作，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3位置時，電機(jī)停止運(yùn)行。 （2）自動門在開門位置停留8秒后，自動進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被啟動，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動到開門限位開關(guān)K4位置時，電機(jī)停止運(yùn)行。（3）在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自

4、動進(jìn)入關(guān)門程序。（4）在門打開后的8秒等待時間內(nèi)，若有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，在自動進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員的安全通過。 第2章 PLC的選型當(dāng)某一個控制任務(wù)決定由PLC來完成后，選擇PLC就成了最重要的事情，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(shè)。2.1 PLC容量的選擇對PLC容量的選擇問題，首先要對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及這些I/O點(diǎn)的性質(zhì)。I/O點(diǎn)的性質(zhì)主要指他們是直流信號還是交流信號，它們的電源電壓，以及輸出是用繼電器型還是用晶體管或是可控硅型?？?/p>

5、制系統(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果它們之中既有交流220V的接觸器，電磁閥，又有直流24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個一組共用一個公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。所以一旦它們是交流220V的負(fù)載使用，則直流24V的負(fù)載只能使用其他組的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)數(shù)的浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇先同等級的PLC使用最多，但對于要求高速輸出的情況，如運(yùn)動控制時的高速脈沖數(shù)出，就可以定下選用多少點(diǎn)和I/O是什么類型的PLC了。根據(jù)本課程設(shè)計(jì)的題目及要求可知門內(nèi)光電探測開關(guān)K1，門外光電探測開關(guān)K2,開門到位限位開關(guān)K3,關(guān)門

6、到位限位開關(guān)K4,都是輸入觸點(diǎn)，所以該系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)4個。另外，該系統(tǒng)還有開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1，(使直流電動機(jī)正轉(zhuǎn))，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2（使直流電動機(jī)反轉(zhuǎn)），短接啟動電阻接觸器KM3等都是輸出觸點(diǎn)，所以該系統(tǒng)共有開關(guān)量輸出點(diǎn)3個。又根據(jù)課題要求可知PLC選用輸入電源為24VDC，輸出電源也是24VDC,選擇輸出口器件類型為Relay即繼電器的PLC。2.2 PLC及外設(shè)型號的選擇 對于PLC及外設(shè)型號的選擇問題，則有以下幾個方面要考慮： （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，就要知道所選用的PLC是否有能力完成控制任務(wù)。如對PLC與PLC，PLC與智能儀表及上位

7、機(jī)之間有靈活方便的通訊要求；或?qū)LC的計(jì)算速度，用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對市場上流行的PLC品種有一個詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。 （2）價格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價格相差很大，有些功能類似，質(zhì)量相當(dāng)，I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價當(dāng)然是必須考慮的因素。 （3）個人喜好方面 有些工程技術(shù)人員對某些品牌的PLC熟悉，所以一般比較喜歡使用這種產(chǎn)品。另外，甚至一些政治因素或個人情感有時也會成為選擇的理由。 PLC主機(jī)選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應(yīng)的配套模塊也就選定了。如模擬量單元，顯示設(shè)定

8、單元，位置控制單元或熱電偶單元等。名稱代碼地址編號 輸 入 信 號門內(nèi)光電探測開關(guān)K1I0.2門外光電探測開關(guān)K2I0.1開門到位限位開關(guān)K3I0.3關(guān)門到位限位開關(guān)K4I0.4輸 出 信 號開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1Q0.0關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2Q0.1短接啟動電阻接觸器KM3Q0.2表3-1 輸入/輸出信號的名稱、代碼及地址編號 對于本課設(shè)來說不需要擴(kuò)展單元與模擬量單元，據(jù)上表可知選擇PLC可以選擇我們所熟悉的歐姆龍系列PLC,根據(jù)以上的分析可知我們可以選擇主機(jī)型號為CPU221/DC/DC/Relay的S7-200系列PLC。第3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(jìn)行P

9、LC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對軟件設(shè)計(jì)來說，I/O地址分配以后才可進(jìn)行編程；對控制柜及PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖，裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝控制柜。 分配輸出點(diǎn)地址時，要注意負(fù)載類型的問題。 在進(jìn)行I/O地址分配時最好把I/O點(diǎn)的名稱、代碼和地址以表格的形式列寫出來。 控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號的名稱、代碼及地址編號如表3-1名稱代碼地址編號輸 入 信 號門內(nèi)光電探測開關(guān)K1I0.2門外光電探測開關(guān)K2I0.1開門到位限位開關(guān)K3I0.3關(guān)門到位限位開關(guān)K4I0.4輸 出 信 號開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM0Q0.0關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1Q0.1短接啟動電阻接觸器KM

10、2Q0.2表3-1 輸入/輸出信號的名稱、代碼及地址編號第4章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1 方案說明1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)時，開關(guān)上有電流通過（光電檢測開關(guān)是脈沖觸發(fā)須對其自鎖）由于開門限位開關(guān)常閉，所以線圈上有電通過，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)位置時，電機(jī)停止運(yùn)行。2）當(dāng)自動門到開門限位開關(guān)位置時啟動延時定時器8秒后，自動進(jìn)入關(guān)門過程，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動到關(guān)門限位開關(guān)時，電機(jī)停止運(yùn)行。3）在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進(jìn)入開門程序。4）在門打開后的8秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān)時，必須重新開始等待

11、8秒后，再自動進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。5）考慮到自動門在出現(xiàn)故障或在維修的時候，用自動控制從在一定的問題，最后決定加增手動開門和關(guān)門開關(guān)。4.2 程序流程圖4.3 繼電器接觸控制圖圖4-1 繼電器接觸控制圖4.4 plc控制輸出輸入接線圖4-2 plc控制輸出輸入接線4.5 梯形圖 4.6 過程分析1、首先按下啟動按鈕使I0.7閉合，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號時I0.1或I0.2閉合。由于開門限位開關(guān)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(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)Q0.0線圈通電時Q0.0閉合，此時電動機(jī)正轉(zhuǎn)帶動自動門扇移動，執(zhí)行開門過程。2、當(dāng)門扇完全打開時，使開門限位開關(guān)I0.3打開，Q0.0線圈斷電.電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。3、當(dāng)門扇停止移動時，由于開門限位開關(guān)的長閉變成長開，故使長開閉合。進(jìn)行8秒的延時，若此時外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)I0.1或I0.2有信號，則使T37重新延時。4、當(dāng)8秒的延時完畢后T37線圈通電，