电气控制及可编程控制器课程设计报告(共11页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上扬州大学水利与能源动力工程学院本科生课程设计课 程：电气控制及可编程控制器课程设计专 业：建筑电气与智能化班 级：建电1102班学 号：姓 名：葛嘉新指导老师：李新兵、蒋步军完成日期：2014年6月27日专心-专注-专业目录1 任务书1.1 设计课题本次课程设计课题是“自动门控制系统设计”。1.2 设计目的及要求1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。4、培养独立工作能力、工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。1.3 原始资料概况及控制要求：1、在商店、银行等入口，经常使用感应自动门，有人出入时能够自动打开和关闭大门。2、有人接近时，门应自动打开。3、门打开后，应保持开状态，直到门的通道上已无任何人为止。4、如果门的通道上已无任何人，门必须在很短时间内自动关闭。5、设置功能选择控制开关：常开、常关、自动三种状态；只能进、只能出。6、门故障时，蜂鸣器发出报警信号。7、应符合国家标准及相应的设计规范。1.4 课题要求1、设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。2、设计范围：控制系统主电路及控制电路设计、程序设计、施工图设计。3、设计成果：课程设计报告（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图及程序。（所有成果均应为打印稿）1.5 日程安排本次课程设计时间共1周，进度安排如下：设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1天）分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。（1天）绘制控制流程图、I/O端子接线图。（1天）梯形图设计、编制程序及程序说明。（1天）整理计算书及图纸、写课程设计报告。（1天）1.6 主要参考书1、电器与可编程控制器应用技术 邓则名等；2、可编程控制器教程 王兆义主编；3、工厂常用电气设备手册（第2版）上、下册 中国电力出版社；4、可编程控制器教程原理、应用、网络 徐世许主编。2 课题分析与方案选择2.1 设计方案的初步分析本次课程设计是要设计一个能实现自动门的开关门的自动控制系统。当门内或门外有人时，系统要根据当前门的控制状态（常开、常关、自动、进出门单向控制等）做出相应合理的动作。同时，当门有故障时，系统自动发出故障报警。在模拟试验中，输入量方面，用两个常开按钮代替红外传感器实现门内外是否有人的监测，用一个状态开关代表常开与自动两个状态，用另外两个状态开关分别代表是否能进/出（若进/出均不许可，则代表常关；在不是常开前提下，若进/出均许可，则代表自动），最后，用一个状态开关模拟故障信号；输出量中，用两个输出通道驱动控制开关门电机正反转的两个接触器的线圈，用另一个输出通道驱动故障报警信号。以下情况下要开门：常开状态；门内有人且允许出门；门外有人且允许进入。以下情况下要关门：不许进入也不许出门；不在应开门的时候。从开门到关门要做一个可刷新的断电定时，以确保开门后人能完全通过。2.2 选择实现方案目前已学的可行控制方案有传统继电接触式控制、单片机或微处理器控制、PLC可编程控制器控制三种，这三种方法各有优劣，下面进行比较。传统继电控制原理简单明了，适用于简单控制系统场合的运用。但在本例中，继电控制很难完成与红外传感器、故障传感器的配合。同时，断电延时的时间继电器计时精度不高，而且无法做到“不断刷新”。另外，在元件较多情况下，传统继电控制接线复杂，易出错，控制可靠性就显得没那么高了。而且，继电控制无法实现计算机通信，对智能建筑综合控制系统的建立没有帮助。所以不应选择这个做法。单片机或微处理器在目前造价低廉，与传感器的配合、与计算机通信也较容易做到，但要配合各类周边芯片（RAM、ROM等）才能正常工作，整个系统构造复杂。而且工作时控制精度受外接晶振影响较大，容易受到各类电磁干扰，可靠性不高。同时，在输入电平兼容、输出驱动方面的设计很复杂，编程也较为复杂。所以不应采用这个做法。PLC可编程控制器虽然造价较高，但容易与各类传感器配合、与计算机通信。它编程简单、可靠稳定，各类装置集成于一体。在控制的实现上直观清楚，在程序调试时容易发现错误和纰漏所在，方便更改。所以本次课程设计采用这种方法实现。3 具体设计3.1 硬件系统设计自动门的开关门由一台小型笼式三相异步电动机实现，其主电路采用电机正反转的电路，如图所示。图3-1 主电路控制回路由PLC可编程控制器实现，其I/O接口图如下。图3-2 控制电路（PLC的I/O端口图）注：此图为实际情况下的I/O端口图，在进行模拟实验时，故障传感器用一个状态开关模拟，两个红外传感器用两个按钮代替；输出侧均用小LED等代替，采用直流电源，不安装限位开关。3.2 软件系统设计软件系统的设计是建立在控制系统内部各个动作的逻辑关系基础上的，系统的逻辑关系如下。1、以下情况下要开门：处于常开状态；门内有人，且允许出门；门外有人，且允许进入。2、以下情况下要关门：不许进入也不许出门；不在应开门的时候。3、从开门到关门要做一个可刷新的断电定时，以确保开门后人能完全通过。4、采集到故障信号及时报警。PLC在每个扫描周期内的流程如下：图3-3 程序流程图所编写程序的梯形图如下。图3-4 程序梯形图相应的指令助记符语句如下。图3-5 指令语句4 模拟运行结果以及存在的问题4.1 在实验台上模拟运行4.1.1 接线状态开关SA0代表能进/不能进信号接输入通道00.00；状态开关SA1代表能出/不能出信号接输入通道00.01；状态开关SA2代表常开/自动信号接输入通道00.02；状态开关SA3代表故障信号接输入通道00.03；按钮SB0代表内部有人信号接输入通道00.04；按钮SB1代表外部有人信号接输入通道00.05。输出通道10.00接灯L1代表开门线圈，输出通道10.01接灯L2代表关门线圈，输出通道10.02接灯L3代表故障指示。4.1.2 运行结果1、SA2接通时（常开），L1亮（开门），此时拨动其他开关，输出无变化。2、断开SA2（自动），L1灭，过2s后L2亮（关门）。3、在这个状态下，接通SA0、SA1（能进能出），只要SB0或SB1按下，L1就亮；距最后一次按下SB0或SB1松开2s后，L2亮。4、若SA0、SA1只接通一个，只有按下相应的按钮后才有上述反应。5、若SA0、SA1都不接通，相当于常关，不响应内、外有人的需求。6、SA3接通后，L3亮（故障报警）。4.2 存在的问题或需要改进的方向1、由于条件限制，仅仅在实验台上做了模拟实验，并没有做成完整的系统，如没有真正地使用红外传感器进行监测而是用按钮代替等。2、开关门的限位开关信号并没有输入PLC，而是在外围接线设计时简单地接入，这虽然不影响自动门正常控制与使用，但若放入整个智能建筑控制系统考虑，这个信号应该是要采集的。3、按钮、状态开关使用过多，操作略显繁琐，有待优化。4、若电机容量扩大，需要加入星三角启动的部分。5 总结与体会我们经历了一个学期的电气控制及可编程控制器的学习，但是只有平时的抽象的理论教学和部分的设计作业，除此之外并没有多少实践的机会。课程设计与理论课程和实验有着很大的区别，它是一个综合性很强的课程环节，也是我们所必须经历的一个学习阶段。在课程设计中，我们在学会理论知识的同时，还会加深自己对这门课程的理解。在这门课程设计当中，我们能结合到一些其他课程，能巩固一些软件的运用。通过互相结合，相互渗透，来得到我们所需的数据、结论以及使我们掌握更多的知识。这次电气控制及可编程控制器课程设计的过程中，我参考了很多资料，发现自己现在学到的只是很小的一部分，在设计上有一定的难度。就我设计的题目而言，平时在书上介绍的只是一些原理，并参数取值等介绍，具体要怎么设计一个完整的架构就需要我们对现有和过去学的知识有一个大概的了解。通过课程设计、实习的学习工作，使我接触了很多新的知识，比如相关软件的拓展，也让我对这门课有了更深的了解，培养了我们求真务实的态度。本次课程设计也是一次逻辑培养的过程。每个程序不可能一下手就编好，总是先编一个大致框架，再不断地完善它内容的逻辑关系，不断修改里面的逻辑错误，最终得到预期的结果。最重要的，这门课教会了我“做什么”要比“怎么做”难得多。做任何事都要有一个目标，从一开始就要有一个明确的方向，这样才有意义。6 参考文献1 马小军主编建筑电气控制技术2013年6月第二版北京机械工业出版社2 李新兵，王永华，束长宝，蒋步军电气控制及可编程控制器实验指导书扬州大学水利与能源动力工程学院