課程設(shè)計(jì)--自動(dòng)門控制裝置的設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、<p><b>　　PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　自動(dòng)門控制裝置的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)5</p><p>　　3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.2 控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì)7</p>&l

3、t;p>　　3.3 控制程序設(shè)計(jì)思路9</p><p>　　3.4 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容9</p><p>　　4.系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)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(jié)果分析14</p><p><b>　　結(jié)束語15</b><

4、;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：16</b></p><p>　　附錄（源程序）：17</p><p><b>　　1.引言 </b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是教學(xué)和工程實(shí)踐的結(jié)合點(diǎn)，要求學(xué)生在設(shè)計(jì)中明確什么是正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。學(xué)生只有通過工程知識(shí)和專業(yè)技能的嚴(yán)格訓(xùn)練，才能在走

5、上工作崗位后，有能力綜合利用理論知識(shí)和專業(yè)技能解決工程實(shí)際問題。</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)中，我小組依托實(shí)際問題，設(shè)計(jì)了一款基于PLC（可編程控制器）控制的自動(dòng)門，該產(chǎn)品具有故障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，取代了傳統(tǒng)的繼電器控制，從而能夠得到廣泛的應(yīng)用。同時(shí)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(dòng)開關(guān)門功能，和禁止開關(guān)門功能使該自動(dòng)門系統(tǒng)更加強(qiáng)大，提高了穩(wěn)定性。</p><

6、;p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</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(dòng)感應(yīng)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(yīng)指令，指揮整個(gè)系統(tǒng)工作，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)到與停止，來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開門和關(guān)門。</p>

7、<p>　　2．感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)。該系統(tǒng)中門內(nèi)門外各一個(gè)，來檢測(cè)人或物體。</p><p>　　3.門位電機(jī)：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制自動(dòng)感應(yīng)門門扇加速與減速運(yùn)行。</p><p>　　4.開門執(zhí)行結(jié)構(gòu)：由門扇、同步皮帶、下部導(dǎo)向系統(tǒng)這三部分組成。主控制器通過分析感應(yīng)器傳來的信號(hào)，來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停

8、止，從而實(shí)現(xiàn)了開門與關(guān)門。</p><p>　　因此，該系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)圖如下,參見圖2-2：</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　所以，自動(dòng)門的工作原理為以下過程：當(dāng)有人或物體要進(jìn)入時(shí)，感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)到，然后將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知電機(jī)來運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知電機(jī)可以快速或慢速運(yùn)行。電機(jī)得

9、到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使自動(dòng)感應(yīng)門扇開啟；自動(dòng)感應(yīng)門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關(guān)自動(dòng)感應(yīng)門，通知電機(jī)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉自動(dòng)感應(yīng)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(yīng)用較廣的PLC有三菱、西門子等。綜合經(jīng)濟(jì)、安全、高效等因素本設(shè)計(jì)選用西門子PLC。</p><p>

10、　　按照原理分析易知：該P(yáng)LC控制系統(tǒng)需要7個(gè)輸入，兩個(gè)輸出。由于該控制系統(tǒng)控制規(guī)模不大，控制程序比較簡(jiǎn)單，充分考慮到控制規(guī)模、內(nèi)存大小、功能要求并結(jié)合經(jīng)濟(jì)、安全、高效等因素，我們小組選用了西門子系列，型號(hào)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(diǎn)的分配及地址編碼，如表2-1所示。</p><p>

11、;　　表2-1： I/O點(diǎn)的分配及地址編碼表</p><p>　　2.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)I/O點(diǎn)的分配及地址編碼表及S7-200（222）的特點(diǎn)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(dòng)門PLC的I/O接線圖</p><p><b>　　3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)<

12、;/b></p><p>　　3.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)自動(dòng)門的工作原理，為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，我們小組設(shè)計(jì)了以下流程圖來概述整個(gè)過程，參見圖3-1</p><p>　　3.2 控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì)</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(shè)計(jì)思路 </p><p>　　PLC程序常用的設(shè)計(jì)方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)化為梯形圖法、邏輯設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法等。由于本控制程序比較簡(jiǎn)單，所以在設(shè)計(jì)時(shí)選擇了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。在設(shè)計(jì)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(yàn)證程序。</p><p>　　3.4 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　該控制系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是，增加了手動(dòng)開關(guān)門功能和門禁功能?？蓪?shí)現(xiàn)手動(dòng)開關(guān)門。并且在開啟門禁功能后無論是光電感應(yīng)開關(guān)還是手動(dòng)開關(guān)都無法打開自動(dòng)門。優(yōu)化了程序設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了自動(dòng)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(jìn)一步個(gè)性化方案設(shè)計(jì)。</p><p>

15、;　　4.系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)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(gè)PLC模擬仿真軟件。該軟件支持所有型號(hào)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(jiǎn)化了PLC程序調(diào)試步驟，縮短了程序調(diào)試時(shí)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(dǎo)出為AWL文件；</p><p>　　2.打開仿真軟件，點(diǎn)“配置”-“CPU 型號(hào)”，然后選擇CPU 222；</p><p>　　3.點(diǎn)“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(dǎo)出的AWL文件打開；</p><p>　　6.點(diǎn)“PLC”-“運(yùn)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(yùn)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(guān)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(yīng)開關(guān)（K1/K2）檢測(cè)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(guān)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(guān)K1/K2檢測(cè)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(dòng)關(guān)門。如圖4-7所示。</p><p>　　8.關(guān)門過程中若光電開關(guān)K1/K2檢測(cè)到有人則停止關(guān)門，執(zhí)行開門。如圖4-8所示。</p><p>　　關(guān)門過程中當(dāng)門到達(dá)關(guān)門限位開關(guān)K4，停止關(guān)門。如圖4-9所示。</p><p><b>　　4

21、.2 結(jié)果分析</b></p><p>　　本自動(dòng)門的PLC控制系統(tǒng)可以滿足課題所規(guī)定的設(shè)計(jì)要求：當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測(cè)開關(guān)K1或K2時(shí)，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。自動(dòng)門在開門位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通

22、過光電檢測(cè)開關(guān)K2或K1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。在門打開后的8秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測(cè)開關(guān)K2或K1時(shí)，必須重新開始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程。</p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)還增加了手動(dòng)開關(guān)門功能和門禁功能

23、?？蓪?shí)現(xiàn)手動(dòng)開關(guān)門。并且在開啟門禁功能后無論是光電感應(yīng)開關(guān)還是手動(dòng)開關(guān)都無法打開自動(dòng)門。優(yōu)化了程序設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了自動(dòng)門的功能。</p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)使我們學(xué)會(huì)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(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開動(dòng)自己的大腦，去貢獻(xiàn)人類。同時(shí)，更重要的是，我們?cè)谶@一設(shè)計(jì)過程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些

24、不如意，也許這就是在對(duì)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(huì)為我們而敲響。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[2] 鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[3] 周宏甫.機(jī)電傳動(dòng)控制.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006</p><p>

25、;　　[4] 張 揚(yáng).S7-200 PLC原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[5] 羅宇航.流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì).西安：電子科技大學(xué)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(dòng)按鈕，當(dāng)門內(nèi)或門外光電檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)到有人，或者有手動(dòng)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(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)8秒使門在開門

28、狀態(tài)停留八秒//</p><p>　　//當(dāng)開門達(dá)到最大位置時(shí)，門保持打開狀態(tài)8秒之后再關(guān)閉，而在等待期間，如果有人或物體靠近，則再重新計(jì)時(shí)。//</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(guān)門程序//</b></p><p>　　//當(dāng)門保持打開狀態(tài)8秒后（c20閉合），門自動(dòng) 關(guān)閉，在門關(guān)閉過程中，若有人靠近或離開，則停止關(guān)門自動(dòng)執(zhí)行開門程序，或者按下關(guān)門按鈕，門關(guān)閉，當(dāng)完全關(guān)閉后則停止關(guān)門動(dòng)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>