課程設計--自動門控制裝置的設計與調(diào)試

1、<p><b>　　PLC課程設計報告</b></p><p>　　自動門控制裝置的設計與調(diào)試</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.引言3</b></p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案設計3</p><p&

2、gt;　　2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表4</p><p>　　2.3 系統(tǒng)接線圖設計5</p><p>　　3 控制系統(tǒng)設計5</p><p>　　3.1 控制程序流程圖設計5</p><p>　　3.2 控制程序時序圖設計7</p>&l

3、t;p>　　3.3 控制程序設計思路9</p><p>　　3.4 創(chuàng)新設計內(nèi)容9</p><p>　　4.系統(tǒng)調(diào)試及結果分析10</p><p>　　4.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題10</p><p>　　4.2 結果分析14</p><p><b>　　結束語15</b><

4、;/p><p><b>　　參考文獻：16</b></p><p>　　附錄（源程序）：17</p><p><b>　　1.引言 </b></p><p>　　課程設計是教學和工程實踐的結合點，要求學生在設計中明確什么是正確的設計思想和設計方法。學生只有通過工程知識和專業(yè)技能的嚴格訓練，才能在走

5、上工作崗位后，有能力綜合利用理論知識和專業(yè)技能解決工程實際問題。</p><p>　　在本次課程設計中，我小組依托實際問題，設計了一款基于PLC（可編程控制器）控制的自動門，該產(chǎn)品具有故障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點，取代了傳統(tǒng)的繼電器控制，從而能夠得到廣泛的應用。同時充分考慮到系統(tǒng)故障的發(fā)生，于是又新增添了增加手動開關門功能，和禁止開關門功能使該自動門系統(tǒng)更加強大，提高了穩(wěn)定性。</p><

6、;p>　　2 系統(tǒng)總體方案設計</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理 </p><p>　　PLC的組成主要有以下幾部分，參見圖2-1：</p><p>　　1.主控制器（PLC）：它是自動感應門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應指令，指揮整個系統(tǒng)工作，通過控制電機的轉(zhuǎn)到與停止，來實現(xiàn)自動開門和關門。</p>

7、<p>　　2．感應探測器：負責采集外部信號，當有移動的物體進入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號。該系統(tǒng)中門內(nèi)門外各一個，來檢測人或物體。</p><p>　　3.門位電機：提供開門與關門的主動力，控制自動感應門門扇加速與減速運行。</p><p>　　4.開門執(zhí)行結構：由門扇、同步皮帶、下部導向系統(tǒng)這三部分組成。主控制器通過分析感應器傳來的信號，來控制電機的轉(zhuǎn)動與停

8、止，從而實現(xiàn)了開門與關門。</p><p>　　因此，該系統(tǒng)的整個設計圖如下,參見圖2-2：</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)總體設計結構圖</p><p>　　所以，自動門的工作原理為以下過程：當有人或物體要進入時，感應探測器探測會在第一時間內(nèi)監(jiān)測到，然后將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知電機來運行，同時監(jiān)控電機的轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知電機可以快速或慢速運行。電機得

9、到一定運行電流后做正向運行，將動力傳給同步帶，再由同步帶將動力傳給吊具系統(tǒng)使自動感應門扇開啟；自動感應門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關自動感應門，通知電機作反向運動，關閉自動感應門扇。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表</p><p>　　目前國內(nèi)應用較廣的PLC有三菱、西門子等。綜合經(jīng)濟、安全、高效等因素本設計選用西門子PLC。</p><p>

10、　　按照原理分析易知：該PLC控制系統(tǒng)需要7個輸入，兩個輸出。由于該控制系統(tǒng)控制規(guī)模不大，控制程序比較簡單，充分考慮到控制規(guī)模、內(nèi)存大小、功能要求并結合經(jīng)濟、安全、高效等因素，我們小組選用了西門子系列，型號為S7-200（222）的控制模塊。</p><p>　　根據(jù)西門子S7-200（222）的模塊及I/O接口組成確定該控制系統(tǒng)的I/O點的分配及地址編碼，如表2-1所示。</p><p>

11、;　　表2-1： I/O點的分配及地址編碼表</p><p>　　2.3 系統(tǒng)接線圖設計</p><p>　　根據(jù)I/O點的分配及地址編碼表及S7-200（222）的特點做出該控制系統(tǒng)的PLCI/O外部接線圖，如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3自動門PLC的I/O接線圖</p><p><b>　　3 控制系統(tǒng)設計<

12、;/b></p><p>　　3.1 控制程序流程圖設計</p><p>　　根據(jù)自動門的工作原理，為了實現(xiàn)預定的功能，我們小組設計了以下流程圖來概述整個過程，參見圖3-1</p><p>　　3.2 控制程序時序圖設計</p><p>　　程序梯形圖如下圖3-2所示。</p><p>　　用STEP7—Micr

13、o/WIN32將梯形圖程序轉(zhuǎn)換成語句表如圖3-3所示。</p><p>　　3.3 控制程序設計思路 </p><p>　　PLC程序常用的設計方法主要有經(jīng)驗設計法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)化為梯形圖法、邏輯設計法、順序控制設計法等。由于本控制程序比較簡單，所以在設計時選擇了經(jīng)驗設計法。在設計過程中使用了STEP7—Micro/WIN32編程軟件并使用模擬仿真軟件S7-200sim3.0調(diào)試程

14、序初步驗證程序。</p><p>　　3.4 創(chuàng)新設計內(nèi)容</p><p>　　該控制系統(tǒng)的突出優(yōu)點是，增加了手動開關門功能和門禁功能。可實現(xiàn)手動開關門。并且在開啟門禁功能后無論是光電感應開關還是手動開關都無法打開自動門。優(yōu)化了程序設計，增強了自動門的功能?？蓾M足大多數(shù)用戶的需求。由于本控制系統(tǒng)才有PLC控制所以可根據(jù)用戶需求做進一步個性化方案設計。</p><p>

15、;　　4.系統(tǒng)調(diào)試及結果分析</p><p>　　4.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題</p><p>　　S7-200sim3.0是西班牙PLC愛好者編寫的一個PLC模擬仿真軟件。該軟件支持所有型號的S7-200系列PLC。使用S7-200sim3.0可以模擬仿真大多數(shù)PLC程序大大簡化了PLC程序調(diào)試步驟，縮短了程序調(diào)試時間。</p><p>　　S7-200sim3.

16、0調(diào)試方法如下 ：</p><p>　　1.將在Step 7 MicroWin中編譯正確的程序在文件菜單中導出為AWL文件；</p><p>　　2.打開仿真軟件，點“配置”-“CPU 型號”，然后選擇CPU 222；</p><p>　　3.點“程序”-“載入程序”；</p><p>　　4.選擇St

17、ep 7 MicroWin的版本；</p><p>　　5.將先前導出的AWL文件打開；</p><p>　　6.點“PLC”-“運行”，開始調(diào)試程序。</p><p><b>　　具體調(diào)試過和如下：</b></p><p>　　1.載入程序打開運行監(jiān)視將PLC狀態(tài)調(diào)為“run”。如圖4-1所示。&l

18、t;/p><p><b>　　圖4-1程序調(diào)試圖</b></p><p>　　2.打開門禁開關I0.4如圖4-2所示。</p><p><b>　　圖4-2程序調(diào)試圖</b></p><p>　　3.門內(nèi)或門外光電感應開關（K1/K2）檢測到有人。如圖4-3所示。</p><p>

19、;　　4.門打開到最大位置碰到開門限位開關K2。如圖4-4所示。</p><p>　　5.門保持打開狀態(tài)八秒。如圖4-5所示。</p><p><b>　　圖4-5程序調(diào)試圖</b></p><p>　　6.門保持打開狀態(tài)過程中光電開關K1/K2檢測有人重新開始八秒待。如圖4-6所示。</p><p><b>

20、　　圖4-6程序調(diào)試圖</b></p><p>　　7.門保持打開狀態(tài)八秒后自動關門。如圖4-7所示。</p><p>　　8.關門過程中若光電開關K1/K2檢測到有人則停止關門，執(zhí)行開門。如圖4-8所示。</p><p>　　關門過程中當門到達關門限位開關K4，停止關門。如圖4-9所示。</p><p><b>　　4

21、.2 結果分析</b></p><p>　　本自動門的PLC控制系統(tǒng)可以滿足課題所規(guī)定的設計要求：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(zhuǎn)，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。自動門在開門位置停留8秒后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。在關門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通

22、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。在門打開后的8秒等待時間內(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8秒后，再自動進入關門過程。</p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　本設計完成了題目要求的基本部分的全部要求，基本部分各單元已工作穩(wěn)定。此外該設計還增加了手動開關門功能和門禁功能

23、。可實現(xiàn)手動開關門。并且在開啟門禁功能后無論是光電感應開關還是手動開關都無法打開自動門。優(yōu)化了程序設計，增強了自動門的功能。</p><p>　　通過這次設計使我們學會如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，去貢獻人類。同時，更重要的是，我們在這一設計過程中，學會了堅持不懈，不輕易言棄。設計過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些

24、不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我們而敲響。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[2] 鄧星鐘.機電傳動控制.武漢：華中科技大學出版社，2007</p><p>　　[3] 周宏甫.機電傳動控制.北京：化學工業(yè)出版社，2006</p><p>

25、;　　[4] 張 揚.S7-200 PLC原理與應用系統(tǒng)設計.北京：機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[5] 羅宇航.流行PLC實用程序及設計.西安：電子科技大學出版社，2006.12</p><p><b>　　附錄（源程序）：</b></p><p><b>　　//開門程序//</b></p>

26、;<p>　　//按下啟動按鈕，當門內(nèi)或門外光電檢測開關檢測到有人，或者有手動開門按鈕按下，則執(zhí)行開門程序。//</p><p><b>　　LD K1</b></p><p><b>　　OR K2</b></p><p>　　OR SB_0</p><p>

27、　　OR KM1</p><p><b>　　ANI K3</b></p><p>　　AND QS_0</p><p>　　ANI KM2</p><p><b>　　OUT KM1</b></p><p>　　//用計數(shù)器實現(xiàn)定時8秒使門在開門

28、狀態(tài)停留八秒//</p><p>　　//當開門達到最大位置時，門保持打開狀態(tài)8秒之后再關閉，而在等待期間，如果有人或物體靠近，則再重新計時。//</p><p><b>　　lD K3</b></p><p><b>　　AND SM0</b></p><p><b>　　O

29、R K2</b></p><p>　　CTU C20,8</p><p><b>　　//關門程序//</b></p><p>　　//當門保持打開狀態(tài)8秒后（c20閉合），門自動 關閉，在門關閉過程中，若有人靠近或離開，則停止關門自動執(zhí)行開門程序，或者按下關門按鈕，門關閉，當完全關閉后則停止關門動作。//</p&

30、gt;<p><b>　　LD C20</b></p><p>　　OR SB_1</p><p><b>　　OR KM2</b></p><p><b>　　ANI K1</b></p><p><b>　　ANI K2&l

31、t;/b></p><p><b>　　ANI K4</b></p><p><b>　　AND QS_0</b></p><p><b>　　AMI KM1</b></p><p><b>　　OUT KM2</b></p>