自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)

自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)摘要隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，智能控制已經(jīng)成為自動(dòng)控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)的一種控制方式。由于編程控制器PLC的應(yīng)用也更加普遍。S7-200程控制器對(duì)自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過(guò)傳感器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)門(mén)PLC制系統(tǒng)由信號(hào)檢測(cè)、降壓起動(dòng)、延時(shí)等待到反轉(zhuǎn)關(guān)門(mén)的全過(guò)程。本設(shè)計(jì)主要的工作原理是通過(guò)信號(hào)感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)有無(wú)人或物體經(jīng)過(guò)，并將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成自動(dòng)PLCPLC，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)過(guò)程。關(guān)鍵詞：S7-200PLC；自動(dòng)門(mén)；傳感器；開(kāi)關(guān)量信號(hào)AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofautomationtechnology，intelligentcontrolhasbecomeoneofthemostcommonintheautomaticcontrolsystemcontrolmode．Becausetheprogrammablecontroller(PLC)hasstrongadaptabilitytotheenvironmentandhighstability，andmakestheapplicationofPLCinautomaticcontrolsystemisalsomorecommon．Inthisarticle，throughanalyzingtheworkingprincipleandworkingprocessofautomaticdoorcontroltheSiemensS7-200programmablecontrollertocontrolautomaticdoorsystem，throughthesensortodetect，implementstheautomaticPLCcontrolsystemconsistsofsignaldetection，step-downstarting，thedelaywaitingfortothewholeprocessofinversionisprincipleofthisdesignismainlythroughthesignalsensingdetectormayhavenoorobject，andthedetectedsignalisconvertedintoautomaticPLCcontrolsystemoftheswitchsignal，andtransfertoPLC，PLCcontrolsystembasedonswitchsignaltocontroltheforwardandinversionofthemotor，soastorealizetheopeningandclosingprocess．Keywords: S7-200PLC；Automaticdoor；Thesensor；On-offsignalI西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）器控制是通過(guò)控制自動(dòng)化配置的運(yùn)行來(lái)控制的，它具備較高的穩(wěn)定性，并且安全、可靠，因此大部分生產(chǎn)廠商逐步淘汰繼電器接觸器邏輯控制而改用智能控制器作為自動(dòng)門(mén)的控制裝置。而在選取自動(dòng)門(mén)智能控制器時(shí)，又可將其主控制器分為可編程控制器（PLC）控制和微電腦控制器控制。PLC控制的特點(diǎn)是穩(wěn)定性高、維修PLC點(diǎn)是安裝容易、體積小等，目前也有一部分廠家選用此種方法生產(chǎn)自動(dòng)門(mén)。課題的主要內(nèi)容PLCPLC控制器，I/O點(diǎn)。PLC控制系統(tǒng)的主電路模塊、開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)控制模塊。PLC的工作流程作合理的優(yōu)化。0西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流程PLC控制系統(tǒng)的控制部件和控制要求。根據(jù)自動(dòng)門(mén)PLCI/O常使用的輸入設(shè)備有按鈕開(kāi)關(guān)、主令開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等，經(jīng)常使用的輸出設(shè)備有指示燈、接觸器、繼電器等。確定輸入/PLC型號(hào)。PLC的輸入/PLCI/OI/O接線圖。根據(jù)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的要求畫(huà)出系統(tǒng)的主電路和控制電路。依據(jù)自動(dòng)門(mén)PLCPLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心部分。自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的功能需求分析PLC具有如下功能：手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式為了避免緊急情況和維修方便，自動(dòng)門(mén)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換?？梢杂墒謩?dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，手動(dòng)控制失效，進(jìn)行自動(dòng)控制，由信號(hào)感應(yīng)探測(cè)器來(lái)檢測(cè)是否有人或物動(dòng)作輸出信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)（開(kāi)門(mén)或者反轉(zhuǎn)（關(guān)門(mén)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，自動(dòng)控制失效，進(jìn)行手動(dòng)控制。防夾人功能來(lái)避免停留在門(mén)周圍的人被門(mén)夾住。開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)時(shí)電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于起動(dòng)電流過(guò)大，因此要采用降低電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓的辦法來(lái)防止起動(dòng)電流過(guò)大而損壞電動(dòng)機(jī)，并在一段時(shí)間后使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)全壓運(yùn)行。常組串電阻降壓起動(dòng)。1西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC控制系統(tǒng)的具體構(gòu)成自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的組成框圖如下圖2.1所示。感應(yīng)探測(cè)器PLC自動(dòng)門(mén)驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置圖2.1 自動(dòng)門(mén)感應(yīng)探測(cè)器PLC自動(dòng)門(mén)驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置當(dāng)感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)到人體或物體接近自動(dòng)門(mén)時(shí)，將信號(hào)傳遞給可編程控制器（PL，然后PLC動(dòng)裝置使自動(dòng)門(mén)動(dòng)作。PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器（PLC）是由中央處理器（CPU、存儲(chǔ)器、輸入/程器、電源等部分組成，PLC2.2所示。CPU按鈕

接觸器輸繼電器觸點(diǎn) 入單元

輸存儲(chǔ)器 出單元

電磁閥行程開(kāi)關(guān) 電源部分

指示燈編程器和其他編程設(shè)備圖2.2 PLC的結(jié)構(gòu)框圖PLC的主要組成部分及功能如下表2.1所示。2PLC的系統(tǒng)組成中央處理單元（U）存輸入輸出模塊

西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表2.1 PLC主要組成部分及其功能功能CPU器組成，主要完成下列工作：CPU進(jìn)行存儲(chǔ)和接收。用掃描的方式通過(guò)輸入/輸出輸入映像寄存器中。診斷PLC錯(cuò)誤和工作故障等。PLC規(guī)定的各種操作。響應(yīng)各種外圍設(shè)備的請(qǐng)求。存儲(chǔ)器的主要功能是存放數(shù)據(jù)和程PLCPLCPLC中，存儲(chǔ)器是保存輸入輸出模塊是PLC與外圍設(shè)備連CPU能夠接收和處理的信號(hào)，并CPU的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大、隔離PLC內(nèi)部電路和外部執(zhí)行元件。3西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC的電源部件是將交流電轉(zhuǎn)換成PLC電源高質(zhì)量的直流電源。為保證PLC壓范圍寬、重量輕。PLC的對(duì)話窗口，器通過(guò)通信接口與CPUPLC。PLC的工作原理PLC的工作方式和運(yùn)行框圖可編程控制器（PLC）是根據(jù)集中輸入和輸出、周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行運(yùn)行的?？删幊炭刂破鳎≒LC）從第一條用戶程序指令開(kāi)始執(zhí)行，并按順序逐條地執(zhí)行直到結(jié)束，然后再返回第一條指令并開(kāi)始新一輪的指令掃描。PLC重復(fù)的掃描執(zhí)行。PLC運(yùn)行的全過(guò)程可用如圖2.3所示的PLC運(yùn)行框圖來(lái)表示。4西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）ON內(nèi)部處理輸入處理（送、遠(yuǎn)程通信服務(wù)）更新時(shí)鐘、特殊寄存器U行方式執(zhí)行程序輸出處理STOP執(zhí)行自診斷UN存放自診斷錯(cuò)誤結(jié)果Y致命錯(cuò)誤YU圖2.3 PLC運(yùn)行框圖5西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC的掃描工作過(guò)程3個(gè)階段，PLC2.4所示。梯形圖梯形圖輸入信號(hào)輸入端子輸入映像區(qū)輸出映像區(qū)輸出鎖存輸出端子輸出信號(hào)輸入輸入刷新輸出刷新輸入采樣程序執(zhí)行輸出刷新圖2.4 PLC的工作過(guò)程PLC的選擇I/O114點(diǎn)。PLCS7-200PLCPLCS7-200的參數(shù)如下表2.2所示。表2.2 西門(mén)子S7-200的參數(shù)主 （1）模擬量I/O點(diǎn)數(shù)為2輸入和1要出共3個(gè)。性 （2）數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)為14輸入和10能輸出共24個(gè)。7個(gè)。168I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。其 （1）20K字節(jié)數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)空間。他 （獨(dú)立的100KHZ高速計(jì)數(shù)器6個(gè)性 （3）100KHZ的高速脈沖輸出2個(gè)。能 （4）RS485編程通訊口2個(gè)，具有自由方式通訊能力、MPIPPI通訊協(xié)議。6特點(diǎn)還新增了如位控特性、自整定特點(diǎn)還新增了如位控特性、自整定PID功能、內(nèi)置模擬量I/O、診斷LED、線性斜坡脈沖指令、數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。7西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)KM1KM2KM3主觸點(diǎn)將電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成三角形，接觸器KM4主觸點(diǎn)將電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成星形，電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)星形三角形降壓?jiǎn)?dòng)。星形—三角形降壓?jiǎn)?dòng)只能用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形連接的三相異步6個(gè)接線端子。啟動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形，待電動(dòng)機(jī)—三角形13，起動(dòng)電流特13，轉(zhuǎn)矩特性差。熱繼電器FR對(duì)電動(dòng)機(jī)MFU13.1所示。圖3.1 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)主電路原理圖8西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電氣控制系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì)當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1閉合時(shí)，中間繼電器KA1線圈得電，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。當(dāng)手動(dòng)開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)SB4閉合時(shí)，KM1線圈得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)開(kāi)門(mén)，直到開(kāi)門(mén)極限，當(dāng)手動(dòng)關(guān)門(mén)開(kāi)關(guān)SB5閉合時(shí)，KM2線圈得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)關(guān)門(mén)，直到關(guān)門(mén)極限。當(dāng)手動(dòng)SA1KA1線圈立即斷電，所以觸點(diǎn)立即復(fù)位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。當(dāng)有人或物體由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)感應(yīng)探測(cè)器時(shí)，SB1SB2閉合，中間繼電器KA2KM1KM1M正轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)動(dòng)作，直到到達(dá)開(kāi)門(mén)極限。當(dāng)門(mén)機(jī)到SQ1KM1MSB1或門(mén)內(nèi)感應(yīng)探測(cè)器SB2KT188秒內(nèi)門(mén)SB1SB2KT1線圈立即斷電，并重新等待。8KT1KM2KM2M反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)動(dòng)作，若在關(guān)門(mén)SB1SB2又檢測(cè)到人或物體通過(guò)信號(hào)，則KM2立即失電，KM1重新得電，重新執(zhí)行開(kāi)門(mén)動(dòng)作。SB1SB2SB3M開(kāi)門(mén)動(dòng)作，保證人員安全通過(guò)，避免出現(xiàn)夾人事故。M啟動(dòng)時(shí)，KM1KM2KM1KM2KM4KM4KT23KT2KM3KM3KM4KT2線圈失電，電動(dòng)機(jī)M在額電電壓下正常運(yùn)行。SQ1SQ2100min以下KS如果在自動(dòng)門(mén)閉合或者打開(kāi)時(shí)出現(xiàn)意外情況，能在自動(dòng)門(mén)內(nèi)外多點(diǎn)進(jìn)行控制，9西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）SA2SA3止轉(zhuǎn)動(dòng)。為了避免電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)短路故障，控制部分正轉(zhuǎn)控制線圈KM1和反轉(zhuǎn)控制線圈KM2采用雙方的常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)控制電路圖如下圖3.2所示。圖3.2 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)控制電路圖10西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法輸入、輸出點(diǎn)配置和地址分配時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題。一起。按順序定義輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)地址號(hào)。分配給一臺(tái)機(jī)器或設(shè)備。CPU塊的輸出地址號(hào)應(yīng)連寫(xiě)。I/O分配根據(jù)自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的要求，確定PLC的I/O分配表，如表3.1所示。類型設(shè)備PLC端子號(hào)熱繼電器開(kāi)關(guān)FR類型設(shè)備PLC端子號(hào)熱繼電器開(kāi)關(guān)FRI0.0SB1I0.1輸入端SB2I0.2防夾人感應(yīng)探測(cè)器SB3I0.3手動(dòng)開(kāi)門(mén)SB4I0.4手動(dòng)關(guān)門(mén)SB5I0.5開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)SQ1I1.1關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)SQ2I1.2手動(dòng)/自動(dòng)開(kāi)關(guān)I1.3SA1門(mén)外啟停開(kāi)關(guān)SA2I1.4門(mén)內(nèi)啟停開(kāi)關(guān)SA3I1.51西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）速度繼電器開(kāi)關(guān)KS I1.6輸出端 開(kāi)門(mén)KM1關(guān)門(mén)KM2KM3KM4

Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4PLC外部端子I/O分配表的直觀表達(dá)方式是I/OPLC的外部端子的接線情況。PLC外部端子I/O硬件接線圖如圖3.3所示。圖3.3 PLC外部端子I/O硬件接線圖12西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的一般方法續(xù)和單步等，以及應(yīng)該完成的動(dòng)作順序、動(dòng)作條件等；還要確定所有的控制系統(tǒng)的參數(shù)（時(shí)間、計(jì)數(shù)、模擬量精度等。程圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。根據(jù)控制系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)出完整的梯形圖程序。對(duì)程序進(jìn)行修改、模擬調(diào)試直到能夠滿足控制系統(tǒng)要求為止。程序流程圖PLC的工作方式是順序掃描、不斷循環(huán)的過(guò)程，所以即使是順序程序也會(huì)反復(fù)執(zhí)行，其各個(gè)部分的執(zhí)行與否由相應(yīng)的條件來(lái)控制，條件滿足則執(zhí)行，否則進(jìn)行等PLC4.1所示。啟動(dòng)啟動(dòng)自動(dòng)自動(dòng)選擇手動(dòng)感應(yīng)器是否檢測(cè)到信號(hào)是開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)按下關(guān)門(mén)開(kāi)關(guān)按下是 是開(kāi)門(mén)極限開(kāi)門(mén)極限關(guān)門(mén)極限是8s感應(yīng)器是否檢測(cè)到信號(hào)是否關(guān)門(mén)關(guān)門(mén)極限圖4.1 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)流程圖梯形圖的設(shè)計(jì)PLCI/OPLC2S7-20013西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLCM0.1M0.2100msT37T388s3s。根據(jù)自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的工作原理和工作過(guò)程畫(huà)出自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的梯形圖如圖4.2所示。圖4.2 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)梯形圖梯形圖對(duì)應(yīng)的指令表如下。14西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）LDI0.0ANQ0.1AI1.4=Q0.2AI1.5LRDLPSLDT38LDM0.2OQ0.3OQ0.1ALDAM0.1LDQ0.1LDI0.4OQ0.2OQ0.1ALDAM0.1=Q0.3OLDLRDANI1.1LDQ0.1LDI1.2OQ0.2AI1.6ALDOLDANQ0.3ANQ0.2=Q0.4=Q0.1TONT38，30LRDLRDLDT37AI1.3OQ0.2=M0.1ALDLRDANM0.1AI1.1ANM0.2ANM0.2LDI0.5TONT37，80OQ0.2LPPAM0.1LDI0.1OLDOI0.2ANI1.2OI0.3LDI1.1ALDAI1.6=M0.2OLD15西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）故障分析系統(tǒng)常見(jiàn)的故障和處理方法如表4.1所示。表4.1 常見(jiàn)故障機(jī)處理方法故障現(xiàn)象接觸器或繼電器銜鐵噪聲大接觸器或繼電器線圈過(guò)熱或燒損低壓斷路器手動(dòng)合分閘失靈熔斷器過(guò)熱三相電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中

故障診斷 處理方法短路環(huán)脫1.重新安裝或更換短落 環(huán)電源電壓2.檢查線圈電壓，是否過(guò)低 將380V 線圈誤用220V場(chǎng)合或電源電壓過(guò)低彈簧反作3.用力過(guò)大電源電壓1.檢查電源電壓，并檢不符 查是否誤將220V線用于380V場(chǎng)合動(dòng)作頻率2.過(guò)高線圈受潮3.烘干線圈或更換線圈觸頭熔焊1.清洗和修理觸頭，必要時(shí)更換觸頭機(jī)械故障2.排除機(jī)械故障三相主觸3.頭不同步熔斷器接1.排除熔斷器生銹、松觸不良 動(dòng)、臟污等接觸不良象負(fù)載電流2.檢查負(fù)載及電源過(guò)大 壓，使電流恢復(fù)至正常值1.電源故障1.排除缺相或三相不平衡、電壓過(guò)低情況16西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）有異常聲2.繞組故障2.排除繞組局部短路、響3.變形、缺斷路等故障3.洗軸承、清理風(fēng)道、油或松動(dòng)調(diào)整氣隙、充油、校正PLC輸入變形、正確裝配等更換單元全部斷開(kāi)（動(dòng)作指障示燈滅）PLC動(dòng)作可能是更換LED正確但指LED損壞示燈滅17西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)論本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，將可編程控制器（PLC）應(yīng)用到自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中，研究了PLC在自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，并重點(diǎn)研究了自動(dòng)門(mén)PLCPLC對(duì)自動(dòng)門(mén)進(jìn)行控制的同時(shí)實(shí)施實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)，充分發(fā)揮了PLC部接線簡(jiǎn)單、靈活，維修方便。當(dāng)然，由于所學(xué)知識(shí)有限，本次設(shè)計(jì)還存在一些不足之處，功能方面也還不夠全面，其實(shí)本設(shè)計(jì)還可以有更加全面的功能，比如開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)時(shí)設(shè)置蜂鳴器的提示音或指示燈提醒，提示行人注意安全，還可以在開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)速度上進(jìn)行調(diào)節(jié)，使開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)