1、机电传动控制课程设计自动门电控系统设计专 业： 机械自动化 班 级： 12 机自 1 班 姓 名： 蔡嘉良 学 号： 201236040101 指导教师： 黎小巨 内容摘要随着科学技术的发展，人们的生活日趋自动化，生产技术更是如此。PLC 作为计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计的。随着微处理器、计算机和通信技术的飞速发展，可编程序控制器 PLC 在工业控制中的地位也日益提升并且在工业控制中得到广泛应用，而且可编程控制器在工业控制中所占比重在迅速的上升。本次设计是利用 PLC 实现对门的开关以及其他动作的控制。此次设计主要考虑其各个不同状态动作的连续和关联，对不同的状态进行不同的动作控制
2、输出，从而实现门在适当时刻进行开与闭的动作。本次设计的主要意义是：用 PLC 编程来控制，一方面可以省去人力物力，从而达到节省成本的目的；另一方面，程序的合理性，全面性和可靠性可以使门在无人环境下得到控制从而促进室内的安全。关键词： PLC 自动门 自动控制目 录第 1 章 引言 .1第 2 章 控制系统设计 .22.1 系统整体设计要求 .22.2 系统设计思想 .22.3 系统硬件设计 .32.3.1 PLC 输入输出口分配 .32.3.2 电动门输入输出接线图 .42.3.3 PLC 主电路图 .52.4 硬件选择 .62.4.1 传感器选择 .62.4.2 门的启动电机选择 .72.4
3、.3 PLC 的选择 .72.4.4 元件选择 .82.5 系统软件设计 .82.5.1PLC 控制相关流程图 .82.5.2 可编程控制器梯形图 .9第 3 章 总结及进一步研究方向 .9致谢 .101第一章 引言在快速发展的二十一世纪，自动门已经随处可见，商业大厦、宾馆酒店、银行医院、写字楼等建筑都有它的身影。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开关来感应人的出入，当人走进自动门时，感应开关感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。将人通过后，再将门关闭。自动门在国外早以得到普遍应用，在我国内也以优异的性能逐步得到大家的认同，中国已经迎来了自动门发展的黄金时期
4、。自动门的性能优劣主要取决于它的控制装置，早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修的缺点已逐步被淘汰。目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是可编程控制器（以下简称 PLC） ，PLC 是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程控制器的储存器，用来在其内部进行逻辑运算等操作指令，并能通过数字式或逻辑式和开关量的逻辑控制的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，实用性强，建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽
5、车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。因此运用 PLC 控制自动门具有较高的可靠性，维护方便等优点，因此，进行自动门的电控系统设计，可以推动自动门行业的发展，扩大 PLC 在自动化行业乃至整个自动化行业的应用，具有一定的经济和理论研究价值。 2第二章 控制系统设计2.1 系统的整体设计要求32.2 系统方案的设计思想控制系统简单、经济、使用和维护方便。要节能、安全、高效和满足生产及应用要求：（1）可靠性高具有较高的可靠性是衡量一个电气控制设备很关键的性能指标。由于 PLC 采用现代大规模集成电子电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，所以生产制作
6、出来的产品的可靠性往往都是很高的。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了功能中的逻辑处理以外，现代 PLC 基本上都具有比较完善的数据运算能力，因此可以用在各种各样的数字控制场合。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎 作为通用的工业控制计算机，PLC 是面向工矿企业的工控设备。它的接口简单，编程语言容易被工程技术人员接受。梯形图编程语言的符号及图形与表达方式跟继电器的电路图比较相当接近，只用少量的 PLC 开关量逻辑控制指令就能方便地实现继电器电路所能实现的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编
7、语言的人使用计算机来从事工业控制减少了很多工作量，节约了时间。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC 中存储逻辑被接线逻辑代替了，这样一来就大大的削减了控制设备的外部接线数量，控制系统的设计及建造的周期也大大缩短，同时维护起来也变得容易。更为重要的是这样同一设备只需改变程序便可实现不同的生产过程，给需要进行多品种、小批量的生产场合带来了很大的便利。（5）体积小，重量轻，能耗低（6）硬件配套齐全，拥护使用方便，适应性强2.3 系统硬件设计2.3.1 PLC 输入输出口分配通过分析控制任务，共需要 6 个数字量输入和 2 个数字量输出。输入/输出地址分配如图 2-1 所示。4图
8、2-1 输入/输出地址分配2.3.2 自动门输入输出接线图自动门输入/输出接线图如图 2-2 所示。（1）超声波开关 S01 发出超声波，若有人（车）进入超声波区域，此时 S01=ON，由该信号使启动接触器 C1 使电机正转开门。（2）光电开关 S02 发出光束，若有人（车）遮住光束，则该开关会产生电脉冲，由该信号启动反转接触器 C2,使电动机反转关门。(3) 同时还有两个点动按钮以及行程开关来进行人手控制门的开与闭。控制信号 信号名称 元件名称 元件符号 地址编码声波检测 超声波探测开关 S01 X000光电检测 光电开关 S02 X001开门上限 行程开关 K1 X002关门下限 行程开关
9、 K2 X003手动开门 点动按钮 SB1 X004手动关门 点动按钮 SB2 X005输入信号停止 点动按钮 SB3 X006开门 正转接触器 C1 Y000输出信号关门 反转接触器 C2 Y0015图 2-2 输入/输出接线图2.3.3 PLC 主电路图本次设计中，门的开闭动作由电动机 M 启动。带有短路保护、过载保护等，短路保护由 FU 熔断器来实现保护功能，过载保护由 FR 热继电器来实现其保护功能。当有车或者人进入超声波检测开关的超声波区域时，C1 闭合，使电机 M 正转把门打开。当人或者把 SQ2 的光遮住时，C2 闭合，使电机反转把门关上。自动门的电控系统的主电路图如图 2-3
10、所示。6图 2-3 主电路2.4 硬件选择2.4.1 传感器的选择这里针对的是对于超声波检测开关以及光电开关的选择，市面上很多种，选择合适的即可，物美价廉。2.4.2 门的启动电机的选择根据课题要求，这里选的拖动电机为三相异步电动机，功率为 1.1KW。2.4.3 PLC 的选择在本控制系统中，所需的开关量输入为 7 点，开关量输出为 2 点，考虑到系统的7可扩展性和维修的方便性，选择模块式 PLC。由于本系统的控制是顺序控制，选用西门子 S7-200 系列 PLC 作控制单元来控制整个系统。之所以选择这种 PLC，主要考虑 S7-200 系列 PLC 有以下特点：（1）丰富的指令系统。除能实
11、现一般的逻辑控制外，还可进行运动控制、复杂数据处理，甚至可直接控制变频器实现电动机调速控制。而且各类 PLC 产品的指令系统都具有向上兼容性，便于应用程序的移植。 （2）快速的 CPU 处理速度、大程序容量。 （3）大的网络通信功能。可直接连接调制解调器，可方便地与其他 PLC 或上位机连成通信网络，通过上位计算机对生产现场的 PLC 进行实时监控。在生产规模较大，所控制的机床达到两台以上时，可采用 1：n 上位链接通信方式，用一台计算机管理多台床，构成一个二级分布式集一散控制系统。 （4）编程及监控功能强大、维护简单、价格适中。 2.4.4 元件选择元器件明细如图 2-4名称 型号 数量 备注按钮 KH-2204 3 个超声波传感器 LSF-2.5 1 个拖动电动机 EJ15-3 1 个接触器 CJX1-9/220V 5 个行程开关 LX19-111 2 个熔断器 QX380-RN1 4 个热继电器 NR2-25G/Z 18A 1 个图 2-4 元器件明细2.5 系统 PLC 软件设计2.5.1 PLC 控制相关流程图PLC 控制相关流程图如图 2-4 所示：库门上方有一个超声波探测开关 S01,当 S01=ON 时，启动接触器 C1 收到这个
