1、自动门电气控制监控系统设计目 录1、课程设计目的*12、课程设计具体要求*13、课程设计正文*2 3.1硬件设计*23.1.1 S7200PLC简介*23.1.2 方案设计*83.1.3原理图*83.2 软件设计*123.2.1 系统分析*123.2.2 系统设计*123.2.3 系统实施及程序*134、课程设计总结*155、参考文献*166、致谢*16一.设计目的1、 掌握s7-200系列可编程控制器硬件电路的设计方法。2、 熟练使用s7-200系列可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。3、 掌握s7-200系列可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、
2、运行方法。4、 通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。二.设计要求21 自动门控制装置的硬件组成自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。2.2 控制要求1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2
3、被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。三. 课程设计正文 3.1硬件设计3.1.1 S7-200系列PLC概述S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号。小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU
4、224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：（1）集成的24V电源可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA 输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA 可用作负载电源。（2）高速脉冲输出具有2 路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。（3）通信口CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-
5、485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。（4）模拟电位器 CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。（6）EEPROM 存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。（7）电池模块用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5 天。选用电池模块能延长存储时间到200天（1
6、0年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。（8）不同的设备类型CPU 221226 各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。（9）数字量输入/输出点CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224 具有14个输入点和10个输出点；CPU226/226XM 具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型。（10）高速计数器CPU 221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频
7、率更快的脉冲信号。3.1.2 方案设计概述经分析设计任务，可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。要实现自动控制首先要具备以下功能部件：光电检测开关，限位开关，直流电机。现确定电机与门扇轨道组成的系统，要实现电机正转开门，电机反转关门。1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时，开关上有电流通过（光电检测开关是脉冲触发须对其自锁）由于开门限位开关常闭，所以线圈上有电通过，电动机正转，到达开门限位开关位置时，电机停止运行。2）当自动门到开门限位开关位置时启动延时定时器8秒后，自动进入关门过程，电动机反转，当门移动到关门限位开关时，电机停止运行。3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过
8、光电检测开关，应立即停止关门，并自动进入开门程序。PLC选型及IO地址分配PLC选型 在该自动控制门系统中，所用到的输入点数有4个，输出点数有2个，由于在选择PLC型号时须留有一定的裕量，经查资料可知CPU221输入点数为6个（8个），输出点数有4个（6个），故选择型号为PLC S7200系列中的CPU221（CPU222也可）IO地址分配表编号地址说明功能介绍4路数字输入1I0.0内光电探测开关K1控制是否有人出去2I0.1外光电探测开关K2控制是否有人进入3I0.2开门到位限位开关K3控制是否到达开门限位开关处4I0.3关门到位限位开关K4控制是否到达关门限位开关处2路数字输出1Q0.0接
9、触器KM1开门（控制电动机的正转）2Q0.1接触器KM2关门（控制电动机的反转）各功能器件的基本工作原理自动感应门机的基本工作原理首先，平移式自动感应门机组由以下部件组成： ）主控制器：它是自动感应门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。 ）感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号； ）动力马达：提供开门与关门的主动力，控制自动感应门门扇加速与减速运行。 ）自动感应门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定
10、方向行进。 ）门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。 ）同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：用于传输马达所产动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。 ）下部导向系统：是自动感应门门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。 当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下： 感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使自动感应门扇开启；自动感应门扇开启后由控制器作出判断，如需关自动
11、感应门，通知马达作反向运动，关闭自动感应门自动门的分类弧形自动门双重平移自动门双扇平移自动门行程开关(限位开关)的工作原理行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。限位开关就是用以限定机械设备的运动极限位置的
12、电气开关。 这种开关有接触式的和非接触式的。 接触式的比较直观，机械设备的运动部件上，安装上行程开关，与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位置。当行程开关的机械触头碰上挡块时，切断了（或改变了）控制电路，机械就停止运行或改变运行。由于机械的惯性运动，这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。 非接触式的形式很多，常见的有干簧管、光电式、感应式等，这几种形式在电梯中都能够见到。滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮(羊角式)非自动复位式，双滚轮行移开关具有两个稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可以简化线路。光电开关介绍1）、工作原理光电开关（光电传感器）是光电
13、接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。2）、光电开关的分类及术语解释（1）、分类漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。镜反射式光电开关：它亦集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射
14、镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。（2）术语检测距离：是指检测体按一定方式移动，当开关动作时测得的基准位置（光电开关的感应表面）到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。响应频率：在规定的1s的时间间隔内，允许光电开关动作循环的次数。输出状态：分常开和常闭。当
15、无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。检测方式：根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。3.1.3原理图（硬件）1接触器电气控制图Plc控制输出输入接线简图3.2 软件设计3.2.1 系统分析1首先上电，若外检测开关或内检测开关有信号时IO.1或I0.0闭合。由于开门限位开关I0.2是长闭的，所以Q0.0线圈通电，有原理分析可知光电检测开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。当Q0.0线圈通电时Q0.0闭合，此时电动机正转带动自动门扇移动，执
16、行开门过程。2当门扇完全打开时，使开门限位开关I0.2打开，Q0.0线圈断电.电动机停止转动。3当门扇停止移动时，由于开门限位开关的长闭变成长开，故使长开闭合。进行8秒的延时，若此时外检测开关或内检测开关IO.1或I0.0有信号，则使T重新延时。4当8秒的延时完毕后T线圈通电，关门限位开关关闭，所以使Q0.1通电并自锁，电机反转执行关门过程。5在关门过程中，若外检测开关或内检测开关IO.1或I0.0有信号又使Q0.0通电，由于在关门过程中Q0.0长闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。3.2.2 系统设计在本自动门控制系统中，主要用到4个开关进行输入端的控制，2个开关用于输出端的控制。其中
17、，输入端分别接到plc的I0.0,I0.1,I0.2和I0.3上，I0.0和I0.1为光电检测开关，I0.2和I0.3为开关门到位限位开关。输出端通过两个接触器KM1和KM2接到Q0.0和Q0.1端口上，KM1控制电动机的正转，KM2控制电动机的反转。系统中，通过一些常开和常闭开关控制输入输出，接触器控制电动机的正反转，控制系统所要完成的功能。另外，还用到了通电延时定时器T38，实现延时8秒功能。3.2.3 系统实施及程序系统流程图系统源程序指令I0.1 门外光检测电开关 i0.0门内光检测电开关I0.3开门限位电开关i0.3 关门限位电开关开门 Q0.0 关门 Q0.1梯形图四.课程设计总结
18、（心得）通过这次课程设计示使我们联系到实际，对知识的应用有了更深的了解，同时提高了我们的动手能力和和合作精神，我学会了很多，提高了我们的专业知识，专业技能分析和解决问题的能力，另外，也使我们在PLC的基本原理，PLC 的应用系统开发过程，及、以及在常用变成设计思路方面有了很大的提高。在写程序的过程中，我感觉到PLc考验我的逻辑思维能力的时候，逻辑思维要严谨，否则会出现逻辑上的错误，今后要着重培养逻辑思维能力。同时我也感觉到团体的重要性，有的地方你不懂的，你的伙伴也许理解的比较深，大家互相讨论会把复杂的问题简单化，简单的问题规范化，这在以后的工作中时候非常重要的。五.参考文献1 邓则名 程良伦等
19、编.电器与可编程控制器应用技术.机械工业出版社.1997.12. 林小峰编.可编程序控制器及应用.北京:高等教育出社.19913. 方承远编.工厂电气控制技术.第二版.北京机械工业出版社.20004. 汪道辉主编.逻辑与可编程控制系统.北京: 机械工业出版.20015. 易传禄等编.可编程序控制器应用指南. 科学普及出版社.19936. 杨士元等编.可编程序控制器(pc)编程应用和维修.北京:清华大学出版社.19957. 耿文学等编.微机可编程控制器原理.使用及应用实例(修订版).北京:电子工业出版社.1993六. 致谢在本论文完成之际，衷心感谢指导老师黄尔烈，王书强，安宪军，霍振宇在课题的选题、设计、论文的撰写等各方面的悉心指导以及给予我各方的支持和技术上的帮助；最后还要感谢各位领导、老师、同学们的热情相助。课程设计评 语课程设计成 绩指导教师（签字） 年 月 日
