PLC课程设计(自动门).docx

®＞河砒灯孝电气控制与PLC课程设计说明书题 目 宾馆自动门控制系统设计专业班级： 自动0901 姓 名： 学 号： 指导教师： 成绩：指导老师签名：日期：目录1 系统概述 32 方案论证 33 硬件设计 43.1系统的原理方框图 43.2 主电路 43.3 I/O 分配 53.3 I/O接线图 53.4 元器件选型 64 软件设计 104. 1主流程 104.2梯形图 115 系统调试 13设计心得 14参考文献 151 系统概述自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋 转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中，自动平移门使用得最广泛，大家一般所 说的自动门、感应门就是指自动平移门由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、 降低噪音，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范 围的普及同时也几乎成了银行、写字楼、酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一 项配置自动门控制装置由感应式开关、开门到位限位开关、关门到位限位开关、开门 关门执行机构（一台 250W 的直流电机拖动，正转开门、反转关门）组成具体要求如下：1、当开门感应开关检测到有人或物件要通过时，开门机构开门，当门到开门到 位限位开关后，开门电机停止。

2、自动门在开门位置停留 8 秒后，自动进入关门过程3、在关门过程中，如果检测到有人或物件要通过，立刻进入开门过程4、在门打开后等待的8 秒时间内，如果有人或物件要通过，必须重新开始等待 8 秒，才能进入关门过程，以便人员安全通过2 方案论证对于 PLC 型号的选择问题，则有以下几个方面要考虑：（1）功能方面 所有 PLC 一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要 知道所选用的 PLC 是否有能力完成控制任务如对 PLC 与 PLC，PLC 与智能仪表及上 位机之间有灵活方便的通讯要求；或对 PLC 的计算速度，用户程序容量等有特殊要 求；或对 PLC 的位置控制有特殊要求等这就要求用户对市场上流行的 PLC 品种有 一个详细的了解，以便做出正确的选择2）价格方面 不同厂家的 PLC 产品价格相差很大，有些功能类似，质量 相当，I/O点数相当的PLC的价格能相差40%以上在使用PLC较多的情况下，这样 的差价当然是必须考虑的因素3）个人喜好方面 有些工程技术人员对某些品牌的PLC熟悉，所以一般 比较喜欢使用这种产品另外，甚至一些政治因素或个人情感有时也会成为选择的 理由PLC主机选定后，如果控制系统需要，则相应的配套模块也就选定了。

如 模拟量单元，显示设定单元，位置控制单元或热电偶单元等对于本课设来说不需要扩展单元与模拟量单元，可知PLC可以选择我们所熟悉 的西门子系列PLC,根据以上的分析可知我们可以选择西门子S7-200系列PLC3 硬件设计3.1 系统的原理方框图图 3.1 系统原理方框图3.2 主电路图 3.2 系统主电路3.3 I/O分配PLC控制系统的I/O地址分配表如表3-1所示输入信号 输出信号I0.1门内光电探测开关K1Q0.1开门执行机构KM0I0.2门外光电探测开关K2Q0.2关门执行机构KM1I0.3开门到位限位开关K3Q0.3短接启动电阻接触器KM2I0.4关门到位限位开关K4T37时间继电器I0.6手动关门I0.7过电流保护开关表 3-1 I/O 地址分配表3.3 I/O接线图图 3.3 I/O 接线图3.4 元器件选型3.4.1 可编程序控制器 PLC 的选择在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型 工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据因此工程设计选型和估算时， 应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需要的操作和 动作，然后根据控制要求，估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定PLC的功 能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

1•输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，在增加10% 到20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据实际订货时，还需根据制 造厂商PLC的产品特点对输入输出点数进行圆整根据估算的方法故本课题的I/O 点数为输入14点，输出10点2. 存储器容量的选择存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存 储器中用户应用项目实用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器的容量设 计阶段，由于用户程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，须在程序 调试之后才知道为了设计选型时，能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容 量的估算来代替，存储器内存容量的估算没有固定的形式，许多文献资料中给出了 不同的公式，大体上都是按数字量I/O点数的10到15倍，加上模拟I/O点数的100 倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按次数的25%考虑余量因此 本课题的PLC内存容量选择应能存储索要储存的程序，这样才能在以后的改造过程 中有足够的空间3. 控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度 等性能的选择。

根据本课题所设计的自动门控制系统的要求，主要介绍一下几种功 能的选择1） 控制功能PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器 解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需要的控制功能， 提高PLC的处理速度和节省存储器容量2） 编程功能离线编程方式：PLC和编程器共用一个CPU,编程器在编程模式时，CPU只为编 程器提供服务，不对现场设备进行控制完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU 对现场设备进行控制，不能进行编程离线编程方式可降低系统成本，但使用和调 试不方便在编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在 一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把编制的程序或数据发送到主 机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行这种方式成本较高，但系统调 试和操作方便，在大中型PLC中常采用五种标准化变成语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD） 三种图形化语言和语言表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言选用的编程语言应 遵守标准(IEC6113123),同时，还应支持多种语言变成方式，如C, Basic等，以 满足特殊控制场合的控制要求。

3) 诊断功能PLC的诊断功能爆孔硬件和软键的诊断硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬 件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断通过软件对PLC内部的性能和功能进 行诊断是内诊断，通过软键对PLC的CPU玉外部输入输出等部件信息叫唤功能进行 诊断是外诊断PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要 求，并影响平均维修时间4. 机型的选择1)PLC的类型PLC按结构分为整体型和模块两类型型，按应用环境分为现场安装和控制室安 装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等从应用角度出 发，通常可按控制功能或输入输出点数选型整体型PLC的I/0点数固定，因此用 户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/0卡件或插卡，因 此用户可较合理的选择和配置系统控制的I/0点数，功能扩展方便灵活，一般用于 大中型控制系统2)经济的考虑选择PLC时，应考虑性能价格比考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、 可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出比较满意的产品输入 输出点数对价格有直接影响点当数增加到一数值后，相应的存储器容量相应增加， 因此，点数的增加对PLC选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。

在估 算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比本课题所设计的 自动门属于小型控制系统，结合经济性的考虑因此选用整体型PLC5. 对PLC响应时间的要求对于多数场合，PLC的相应时间基本上能满足控制要求响应时间包括输入滤 波时间，输出滤波时间和扫描周期PLC的工作方式决定了他不能接受频率过高或 持续时间小于扫描周期的输入信号，当有此类信号输入时需要选用扫描速度高的PLC 或快速响应模块和中断输入模块综合以上因素，本课题的设计采用德国西门子公司生产S7-200系列的CPU224 小型PLC来实现整个系统的控制3.4.2 驱动装置的选型运用直流无刷电机直流无刷电机功率密度高，噪音极小、调速性能好，即具备交 流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电动机线性机械特 性、调速范围宽、启动转矩大、运行效率高等诸多优点是应用于“轻、小、薄、 安静、精密、可靠”等场合的最佳选择本设计选用的是亚坦电机控制有限公司生产 的45BLDC系列直流无刷电机，电机直径©45,额定转数4000转，额定扭矩0.036N.m, 功率15W〜100W额定电压24V DC3.4.3 感应器件的选择目前自动门行业运用的感应器件主要有微波感应器、红外感应器等。

微波感应 器，又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正 常的人员通过的场所，微波感应器是以微波多普勒原理为基础，平面型天线昨感应 系统，以微处理器作控制整机关键元器件均为进口器件，方案设计选择器件均确 保了产品可靠性微波感应器是以10.525GHz微波频率发射、接收其探测方式具体如下优点：1. 非接触探测2. 不受温度、湿度、噪音红外感应器，是对物体的存在进行反应，不管人员是否移动，只要处于感应器 的扫描范围内，它都会反应，另外，红外感应器的反应速度比微波感应器慢根据不同的功能和性能运用在各类不同场合的自动控制系统中，是自动门系统 的关键部位，其性能直接影响自动门系统的安全及稳定，如在高档酒店、写字楼， 可以选择高灵敏度的感应器；在人行道边上的银行、商店等经常有人路过的地方， 选择窄区域的感应器3.4.4 直流电动机的选型无刷直流电机具有更大的功率密度（铁芯利用率高）、更高的效率和更好的控制性能 如将节能因素、省却变频器以及产能提高因素考虑在内，使用者的综合成本下降很 大所以在本课题设计中选用了无刷直流电动机3.4.5 传动装置本控制系统所用到的传动装置具体包括如下：1自动门扇行进轨道：就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特 定方向进行。

2自动门扇吊具走论系统：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运 行3同步皮带：用于传输电机所产动力，牵引自动门吊具走论系统3.4.6 限位开关限位开关又称行程开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制 命令的主令电器用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自 动控制器件限位开关广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械的行程控制当生产机 械运动到某一运动位置时，行程开关通过机械可动部分的动作，将机械信号转化为 电信号，以实现对生产机械的控制，限制它们的动作和位置，借此对生产机械给以 必要的保护4 软件设计4.1 主流程图4.1程序主流程图4.2梯形图图4.2 自动门开门梯形图。