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1、 設 計 說 明 書 《可編程控制器》課程設計 設 計 題 目： 自動門控制裝置 學 院： 機電工程學院 學 號： 102261008001 專業(yè)（方向）年級： 電氣工程及其自動化 學 生 姓 名： 何智杰 福建農(nóng)林大學機電工程學院電氣工程系 2013年 6 月 17日 設計說明書 目錄 1引言 3

2、 2系統(tǒng)總體方案設計 4 2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理 4 2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表 4 2.3 系統(tǒng)接線圖設計 5 3控制系統(tǒng)程序設計 6 4控制系統(tǒng)的上位機設計 7 4.1 人機界面選擇 7 4.2 人機界面設計 8 5系統(tǒng)調(diào)試及結果分析 10 5.1 PLC程序調(diào)試及解決的問題 10 5.2 PLC與上位機聯(lián)調(diào) 10 5.3 結果分析 10 結束語： 11 參考文獻 11  1引言 在人來人往的商業(yè)化城市以及自動化經(jīng)營的現(xiàn)代化都市中，實現(xiàn)自動化的開關門動作控制系統(tǒng)，在經(jīng)濟進一步提高的今天，具有至關重要的作用。設計出一個可以感應的門控制裝置

3、是我設計的主要目的，以符合設計任務書為前提，精簡流程、簡化硬件、可持續(xù)應用為基礎，以期設計出實用、簡潔的自動門控制裝置。自動門控制系統(tǒng)，在現(xiàn)當代社會是一個應用非常廣泛的設備，自動門已經(jīng)廣泛應用于酒店、銀行、超市、停車場或公共建筑等入口，其主要核心部分——自動門控制系統(tǒng)正是我們這論文的主要研究討論的課題。自動門的性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點已逐漸被淘汰。目前自動門及其自動化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是可編程控制器（以下簡稱PLC）,PLC是一種專門為工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的

4、存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式和開關量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，PLC具有可靠性高，抗干擾能力強，功能完善，適用性強，系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展，因此運用PLC控制自動門具有較高的可靠性，維修方便等特點，因此，進行自動門的PLC控制系統(tǒng)設計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究價值。由于用PL

5、C控制自動門具有故障頻率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點，而Siemens s7—200系列PLC性價比高，在各個行業(yè)中的運用非常普遍，本研究重點討論使用s7—200系列PLC來實現(xiàn)自動門控制系統(tǒng)的設計與應用。  2系統(tǒng)總體方案設計 2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理 確定I/O點數(shù)，選擇PLC 的型號，完成系統(tǒng)組態(tài)或硬件配置。I/O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，在增加10%到20%的可擴展。余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點對輸入輸出點數(shù)進行圓整。選用s7—200系列PLC有助于課程的溫固，而且切合課本知識，易于設

6、計、操作。 根據(jù)對自動門控制裝置的作用分析，該控制系統(tǒng)應有4個輸入點，2個輸出點。I/O點總數(shù)為5個。本課題設計的自動門要求有很高的穩(wěn)定性來滿足日常的需要，故在本設計中所選用的智能控制器為穩(wěn)定性良好的德國西門子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC。在自動門的開關門速度控制上本設計以變頻器作為調(diào)節(jié)器，運用變頻器的三段速控制實現(xiàn)自動門的轉速控制，為了解決在頻率很低時出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題，驅動裝置選用功率強大、穩(wěn)定性好的自帶減速裝置的直流電動機，在感應器方面運用了自動門專用的微波雷達感應器和在工業(yè)控制上大量運用的具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性好的接近傳感器，運用感應器的開關量信號輸入給PLC來實現(xiàn)PLC對

7、自動門的控制。由于本課題的具體需要在硬件系統(tǒng)的設計過程中主要考慮自動門的經(jīng)濟實用、穩(wěn)定的需要。 2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表 正確合理地進行編程元件的地址分配。 表2.1 I/0地址分配表（需有，居中） I0.1 門外光檢測電開關 I0.0 啟動停止 I0.2 門內(nèi)光檢測電開關 Q0.0 電動機正轉 I0.3 開門限位開關 Q0.1 電動機反轉 I0.4 關門限位開關 2.3 系統(tǒng)接線圖設計 畫出輸入/輸出接線圖及相關電氣原理圖。 圖2.1  3控制系統(tǒng)程序設計 設計梯形圖控制程序。 圖3.1 I0.0為總開關，控制整個系統(tǒng)。

8、I0.1為門外光感，當門外有人向里面走時可以檢測；I0.2為門內(nèi)光感，當門外有人向里面走時可以檢測。當系統(tǒng)開啟時，將觸發(fā)Q0.0開門，且具有自保持功能，當?shù)絀0.3限位開關時，斷開。與Q0.1具有線圈互鎖。 圖3.2 I0.3開門限位開關觸發(fā)后，計時器計數(shù)8秒。 圖3.3 T37觸發(fā)后，將觸發(fā)Q0.1關門動作，期間I0.1、I0.2等光感檢測將使Q0.1失效，當關門到達I0.4關門限位開關時，Q0.1置0. 編制系統(tǒng)的操作說明。 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KM1動作，電動機正轉，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。 2）自

9、動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉，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8s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K2或K1時，必須重新開始等待8s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。 5）開門與關門不可同時進行。  4控制系統(tǒng)的上位機設計 4.1 人機界面選擇 Zd系列和太力主要面向電力系統(tǒng)，組態(tài)王和力控是通用組態(tài)軟件。 a. 風格: ZD系列采用獨有風格，太力有M

10、S Office特征，組態(tài)王模仿了西門子的WinCC，接近Visual C++ 6.0的UI設計器，力控偏向于Delphi和Visual Studio 2003及以上版本，采用了Property Grid。 b. 繪圖操作如選擇、復制、粘貼、刪除以及縮放操作和動畫連接的設置方面，ZD100采用自有的獨特操作方式，而太力、組態(tài)王和力控都采用windows通行的操作方法。 b. ZD系列采用位圖, 不能實現(xiàn)無限放大，太力、組態(tài)王和力控都采用矢量圖，能夠無限放大。 c. ZD系列能夠批量粘貼，另外三種不能夠批量粘貼。 d. 全都有圖庫，但ZD系列的圖庫有數(shù)量限制，不可分類，而組態(tài)王等沒有限制

11、可以分類。 e. 控件的使用: ZD系列不能夠使用控件，太力、組態(tài)王和力控可以使用ActiveX控件。 f. ZD100只能實現(xiàn)了簡單的圖形切換來實現(xiàn)圖形變化，包括文字變化都是通過切換圖片來實現(xiàn)，太力、組態(tài)王和力控都實現(xiàn)了靈活的動畫連接。 4.2 人機界面設計 圖4.1 圖4.2 圖4.3 圖4.3  5系統(tǒng)調(diào)試及結果分析 5.1 PLC程序調(diào)試及解決的問題 5.2 PLC與上位機聯(lián)調(diào) （1）連接線路，接電源 （2）將在“組態(tài)王6.55”開發(fā)平臺編寫好的軟件通過“RS-232/PPI電纜”下載到“CPU224”中。 （3）運行過程實驗 5.3 結

12、果分析 本文研究了基于plc的自動門控制系統(tǒng)的設計原理與實現(xiàn)方法，包括硬件設計與軟件設計。不僅在理論上論證了該系統(tǒng)實施的可行性，而且在實驗中進行了模擬調(diào)試。 雖說調(diào)試后本系統(tǒng)的整體設計能夠達到實際要求，但在實際應用中還應結合實際情況，考慮各部分的容量及其技術參數(shù)，供電電源的設計、系統(tǒng)接地問題、電纜設計與鋪設、plc輸出端保護等問題，已使系統(tǒng)達到安全可靠的工作，所以要想交付用戶使用，必須得通過現(xiàn)場調(diào)試?，F(xiàn)在的系統(tǒng)還沒有達到真正的智能化，還需要正增加很多新的功能和先進的科學技術，才能達到真正意義上的智能化控制。 雖然現(xiàn)在自動門廣泛地使用PLC作為控制元件，但單片機等更為便宜，所以，應該在現(xiàn)有

13、的基礎上開發(fā)利用單片機等控制的自動門系統(tǒng)。而且現(xiàn)有的故障診斷很不全面，應該增加主動性預防診斷，可使系統(tǒng)在發(fā)生故障之前，我們就可以預見故障、排除故障，使運行中的故障率降低到最低水平，保障自動門安全可靠運轉。 最終，就是以信息技術為主，通過先進使用技術，提升傳統(tǒng)自動門制造業(yè)，強化產(chǎn)、學、研的有效結合，盡快實現(xiàn)技術引進和自主創(chuàng)新相結合的模式，建立和完善技術開發(fā)體系，全力提升自動門制造層次和水平。 結束語： 雖說設計無什么特別突出的新意，但是為了符合商業(yè)化城市以及自動化經(jīng)營的現(xiàn)代化都市中，實現(xiàn)自動化的開關門動作控制系統(tǒng)的要求，可以說初步的模型構架已有。在實際實現(xiàn)過程中也許會伴有干擾、不符合實際

14、現(xiàn)場條件等缺陷，但對自我的提升已有了一定的作用，同時也加深了對這門課程的理解以及實際應用，對自身是很有實際意義的。  參考文獻 [1]西門子公司.深入淺出西門子S7-200PLC[M].北京航空航天大學出版社.2005:1-15,76-132. [2]馬 丁.西門子PLC200/300/400應用程序設計.電子工業(yè)出版社.2008:41-128. [3]邊 春 元,滿永奎.S7-300/400PLC梯形圖與語句表編程[M].機械工業(yè)出版社.2009:257-264. [4]孫海維.西門子可編程序控制器及應用[M].機械工業(yè)出版社.2006:199-224. [5] 吉 順 平.可編程控制器原理及應用[M].