2022年车辆出入库PLC自动控制系统设计方案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 明达职业技术学院毕业设计 论文 > 机电工程学年度专业系电气自动化技术班级 09 电气 1> 学号 61093104 课题名称汽车车库自动门电气掌握系统的设计同学姓名程红超指导老师茅霞2022年 12 月 18 日0 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录 引言 .1 第一章 可编程掌握器 <PLC）的简介1.1可编程控制器的定义.2 1.2 PLC的基本结构.2 1.3 PLC程序设计方法.3 1.4 PLC程序控制器与其他工业比较.4 其次章 汽车车库自动门电气掌握系统的掌握要求 2.1 可编程掌握器 PLC的选型 .5 2.2 汽车车库自动门电气掌握系统的平面图 2.3 汽车车库自动门电气掌握系统的主电路图.6 .7 第三章 汽车车库自动门电气掌握系统的设计 3.1 汽车车库自动门电气掌握系统的次序流程图 .7 3.2 汽车车库自动门电气掌握系统的 IO 安排表 .8 3.3 汽车车库自动门电气掌握系统的外部接线图 .9 3.4 汽车车库自动门电气掌握系统的梯形图设计 .10 小结.12 参考文献 .12 1 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 致谢.13 2 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 汽车车库自动门电气掌握系统的设计程 超【摘要】 随着汽车产业的进展,人们对车库的需求量日益增长；对车库门自动掌握是今后车库向智能化进展的必定趋势；本文主要阐述了车库自动门的设计思想与程序编制 , 对该系统进行了各方面的分析,对各方面要求的系统加以具体表达,掌握的说明、系统流程图、外部接线图、梯形图必要的文字说明介绍了以 PLC为应用的车库自动门的系统软件设计；此系统对车库的治理有很大的帮忙、对疏导交通流量、提高道路通行才能有明显的成效,有很大的有用价值；【关键字】 可编程掌握器 S7-200 自动门掌握系统言引随着生产力和科学技术的不断进展,人们的日常生活和生产活动大量的使用了自动化掌握,不仅节省了人力资源,而且很大程度上提高了生产效率,又进一步的促进了生产力的快速进展,并不断的丰富着人们的生活；早期的自动化掌握系统是依靠继电- 接触器来实现的,其特点是：结构简洁 、价格低廉、抗干扰才能强,可以实现集中掌握和远距离掌握,但是其采纳固 定接线,通用性和敏捷性差；有采纳触点的开关动作,工作频率低；触点易损 坏,牢靠性差；1969 年 , 出 现 了 可 编 程 逻 辑 控 制 器 PLC<Programmable Logic Controller）,其特点是：具备规律掌握、定时、计数、等功能,编程语言采 用直观的梯形图语言,软件更换便利,通用性和敏捷性好；目前,可编程掌握器PLC 主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化、网络化的方向进展,与运算机技术相结合,形成工业掌握 及系统、分布式掌握系统 DCS<Distributed Contro System）、现场总线掌握 系统 FCS<Field bus Control System）,这将是 PLC 的功能更强,牢靠性更 高,使用更便利,适用范畴更广；在超级市场、公共建筑、银行、别墅车库门,常常使用自动门掌握系统；早期的自动门掌握系统采纳继电器规律掌握,已经逐步被剔除；PLC 掌握自动 门由于具有故障率低、牢靠性高、修理便利等优点,因而得到广泛的应用；由 于直流电动机的调速范畴宽广,调速性能平滑,直流电动机超载才能较强,热 动和制动转矩较大,所以执行时使用直流电动机；本设计主要是针对别墅型车库自动门的自动开关掌握而论,自动门掌握装0 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 置系统有检测元件、可编程掌握器 灯、电子锁组成；<PLC）、电动机、声控开关、光控开关、第一章 可编程掌握器 <PLC）的简介1.1 可编程掌握器的定义PLC 是一种可编程的数字规律掌握设备,早期用于开关量的规律掌握,多用作掌握电动机正反转和电磁阀的开关动作,从而掌握机械设备的运转；只要合理安排输入、输出点,依据掌握要求设计梯形图,采纳基本指令和步进指令就可达到掌握目标；随着掌握要求的不断提高,很多PLC 生产厂家进一步优化和完善 PLC 的功能,增加了功能指令,大大拓宽了PLC的应用范畴,使PLC 在某种程序上可以代替掌握器和运算机的协同工作系统,为工业生产和民用掌握设计供应便利；1.2PLC的基本结构PLC 实质是一种专用于工业掌握的运算机,其硬件结构基本上与微型运算机相同,基本构成为：a、电源PLC的电源在整个系统中起着特别重要的作用；假如没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的,因此PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视；一般沟通电压波动在 +10%+15%>范畴内,可以不实行其它措施而将PLC直接连接到沟通电网上去b. 中心处理单元 CPU> 中心处理单元 CPU>是 PLC的掌握中枢；它依据PLC系统程序给予的功能接收并储备从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、储备器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误；当PLC 投入运行时,第一它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入 I/O 映象区,然后从用户程序储备器中逐条读取用户程序,经过命令说明后按指令的规定执行规律或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内；等全部的用户程序执行完毕之后,最终将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行；1 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 为了进一步提高PLC的牢靠性,近年来对大型PLC仍采纳双 CPU构成冗余系统,或采纳三CPU的表决式系统；这样,即使某个CPU显现故障,整个系统仍能正常运行；c、储备器 存放系统软件的储备器称为系统程序储备器；存放应用软件的储备器称为用户程序储备器；d、输入输出接口电路 1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是 PLC 与现场掌握的接口界面的输入通道；2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断恳求电路集 成,作用 PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的掌握信号；e、功能模块 如计数、定位等功能模块；f 、通信模块 如以太网、 RS485、Profibus-DP 通讯模块等；1.3PLC程序设计方法1、分析掌握系统的掌握要求熟识被控对象的工艺要求,确定必需完成的动作及动作完成的次序,归纳出次序功能图；2、挑选适当类型的 PLC 依据生产工艺要求,确定 I/O 点数和 I/O 点的类型 <数字量、模拟量 等）,并列出 I/O 点清单；进行内存容量的估量,适当留有余量；依据体会,对于一般开关量掌握系统,用户程序所需储备器的容量等于 I/O 总数乘以 8；对于只有模拟量输入的掌握系统,每路模拟量需要100 个储备器字；对于既有模拟量输入又有模拟量输出的掌握系统,每路模拟量需要 200 个储备器字；确定机型时,仍要结合市场情形,考察PLC 生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情形,选定性能价格比好一些的 PLC机型；3、硬件设计依据所选用的PLC 产品,明白其使用的性能；按随机供应的资料结合2 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 实际需求,同时考虑软件编程的情形进行外电路的设计,绘制电气掌握系统原理接线图；4、软件设计<1）软件设计的主要任务是依据掌握系统要求将次序功能图转换为梯形图,在程序设计的时候最好将使用的软元件<如内部继电器、定时器、计数器等）列表,标明用途,以便于程序设计、调试和系统运行保护、检修时查阅；<2）模拟调试；将设计好的程序下载到PLC 主单元中；由外接信号源加入测试信号,可用按钮或小开关模拟输入信号,用指示灯模拟负载,通过各种指示灯的亮暗情形明白程序运行的情形,观看输入/ 输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求,并准时修改和调整程序,直到满意设计要求为止；5、现场调试在模拟调试合格的前提下,将PLC与现场设备连接；现场调试前要全面检查整个 PLC掌握系统,包括电源、接地线、设备连接线、I/O 连线等；在保证整个硬件连接正确无误的情形下才可送电；将 PLC的工作方式置为“RUN” ；反复调试,排除可能显现的问题；当试运肯定时间且系统运行正常后,可将程序固化在具有长期记忆功能的储备器中,做好备份；1.4 可编程掌握器与其他工业比较基于 PLC 的别墅型车库自动门治理系统,PLC 就物理结构来说有丰富的输入输出端,而从 PLC 的规律结构来看,内部有很多软元件,如输入输出继电 器、帮助继电器、状态器、计时器和数据寄存器及器件所对应的常开常闭接 点,便利对车辆进出、停放的信号输入；大多数 PLC的编程方式都有梯形图编程、指令表编程和次序功能图 SFC>编 程,特殊是梯形图编程方式,直观易懂；除了运用基本指令可以完成大量工 作,功能指令的扩展更为系统开发、调试和保护带来很多便利,本文以梯形图 编程方式设计停车场治理系统,无论从设计到功能分析都是极为便利的；可编程掌握器的原理是在确立了工作任务,装入了专用程序后成为一种专 用机,它采纳循环扫描的工作方式,系统工作治理及应用程序执行都是按循环 扫描方式完成的；一次循环可分五个阶段,分别为内部处理阶段、通信服务阶 段、输入处理阶段、程序执行阶段、输出处理阶段；3 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 汽车车库自动门电气掌握系统的掌握要求用PLC掌握车库大门的自动打开和关闭,以便于让汽车进入车库；本车库与 住宅相连,人进出车库通过车库与住宅之间的门进入；<1）用电子锁掌握车库门自动打开,自动打开车库内照明灯,小车进入后自 动关门；用电子锁关掉照明灯；<2）可以用声控掌握照明灯打开,延时 10秒后熄灭；<3）当室内光线较好时,照明灯不工作,反之工作；2.1 可编程掌握器 PLC的选型PLC目前主要的品牌有：美国AB,比利时 ABB,松下,西门子,汇川,三菱,欧姆龙,台达,富士,施耐德,信捷 创研等；本设计中采纳西门子公司的S7-200型PLC,其优越的性能表现为极高的牢靠性极丰富的指令集,易于把握,便利的操作,丰富的内置集胜利能,实时特性,强劲的通讯才能,丰富的扩展模块；1.S7-200 的特点 1>体积小 , 尺寸 : 160 × 80× 62mm由于其紧凑的设计 ,S7- 200 可以适合于任 何机器掌握环境；2> 易于使用 : 通过 STEP7- Micro/Dos 软件可以特别便利地为 S7- 200 编程 ,而且该软件能够在任何一台 要求 MS-DOS5.0以上；IBM兼容个人运算机上使用 , 哪怕是一台 286 的微机 ,3> 敏捷多用 : S7- 200 的输入 / 输出点可以支持各个领域的设备 , 如: 光电传感器 , 驱动马达按钮开关 , 灯, 泵, 搅拌器等；2.S7- 200 的主要组成部件1> 中心处理器 CPU>:是掌握系统的大脑 , 它依据用户程序进行掌握 , 此次选择CPU224作为本设计的主机；2> 输入和输出 I/O>: 是系统的掌握点 , 输入用于监视现场装置,输出用于控制执行机构；3> 编程口 : 用于连接编程设备 , 例如 , 一台运算机或一个手持编程器如图 2-14 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 所示；图2-1 S7-200 简易组成连接图3. 编程软件S7-200的 编 程 软 件 叫 做 STEP7-Micro/Dos 它 基 于 MS-Dos5.0上 的 版 本 ；STEP7-Micro/Dos 的编程语言有两种表示方法: 指令表和梯形图；2.2 汽车车库自动门电气掌握系统的平面图 汽车车库自动门电气掌握系统掌握的平面图如图 2-2 所示；图 2-2 车库自动门平面图5 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.3 汽车车库自动门电气掌握系统的主电路图要使车库自动门自动工作,需要使用一台电动机正反转驱动卷帘门打开和关闭；车库自动门电动机正反转主电路图如图 2-3 所示；图 2-3 车库自动门主电路电路图第三章 汽车车库自动门电气掌握系统的设计3.1 汽车车库自动门电气掌握系统的次序流程图6 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3-1 车库自动门掌握流程图3.2汽车车库自动门掌握系统的I O安排表当车到达车库门口时,用电子锁打开车库库门,电动机正传卷帘门打开,同时自动或声控 延时 10秒>打开照明灯 <当室内光线差时）；遇到上限位开关 时,电动机停止转动；当汽车进入到车库里时,按下电子锁关门,电动机反转 关闭卷帘门；遇到下限位开关,电动机停止反转库门关闭；最终用电子锁关掉 照明灯；当汽车要出库时,动作与入库一样；依据掌握要求,输入输出安排表如下所示；7 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 输入输出名称功能及作用编号名称功能及作用编号SB1 电子锁开门I0.0 M1 电动机正传Q0.0 SQ1 上限位开关I0.1 M2 <开门）Q0.1 SQ2 下限位开关I0.2 电动机反转SB2 电子锁关门I0.3 HL <关门）Q0.2 照明灯SB3 光控开关I0.4 SB4 电子锁关灯I0.5 SB5 声控开关I0.6 表 3.2 输入输出安排表3.3 汽车车库自动门掌握系统设计的外部接线图图 3-3 外部接线图8 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.4 汽车车库自动门电气掌握系统的梯形图设计掌握过程：按下电子锁开关 开；当电动机正转遇到上限位开关I0.0 ,电动机正转卷帘门打开,同时照明灯打 I0.1 时,电动机停止转动卷帘门停止打开；汽车开头驶进车库；全部进入后,按下电子锁 I0.3 关门,电动机反转卷帘门开始关闭；当到达下限位开关I0.2 时,电动机停止转动,卷帘门关闭完成；最终按下 I0.5 关闭照明灯；或者有一个声音信号 I0.6 声控开关促使照明灯打开,计时器开头计时, 10秒后照明灯自动关闭；如此循环；9 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 10 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 小结拿到这个课题时,我第一次读过去,脑袋里留下了大致的设计要求；就是 电动机正反转掌握自动门的打开与关闭,仍有就是限位开关掌握自动门电动机 的到位停止；这是汽车进出库必需的要求；仍有就是室照明灯的要求；这些都 是一些简洁的掌握,看一下就可以想象出来车进出的情形；但是到了真正编写 程序的时候,发觉并不是那么的简洁；车库门电子锁打开,假如光线差的话照 明灯也打开；然后车进入库内,门自动关闭；到了这一环节,我一开头是考虑 用两个压力传感器库外库内各一个,当车入库时,遇到外面的传感器时自动门 不动作,而遇到室内的压力传感器时门就会关闭,车出库时反之；可是,当我 在编程序的时候,发觉并不是那么简洁,编着编着发觉我自己就被绕进去了；后来没方法去求助了一下同学,讨论了好长时间,发觉我们才能有限,虽然很 简洁,但是却很饶人；于是我就回来连续摸索,我想到了另一个方案,就是在自动门的下面放一个压力传感器,然后用一个定时器,30秒左右的时间,当汽车走到车库门口时,遇到压力传感器,然后计时器开头工作,30秒后接收到信 号,门开头自动关闭；并且简化了程序,防止了两个传感器交叉使用时会产生 的纷乱；但是,我又发觉另一个问题,假如车行道门口突然停住了,定时器五 秒后门开头关闭,这样的话就显现了一个致命的错误,而且上网查了一下压力 传感器的价格,发觉他不是太廉价,用在家用车库中不切实际；结果发觉不行 行；后来,经过老师的指导,用电子锁掌握自动门的关闭,结果发觉可行,并 且能达到要求的掌握要求；【参考文献 】【1】PLC技术应用北京理工高校出版社主编白娟娟郭军 . 张仁彦隋涛【 2】PLC掌握系统设计与调试人民邮电出版社主编王成福【 3】例说西门子PLC S7-200 人民邮电出版社编著李晓宁【 4】西门子 S7-200CNPLC编程技术及工程应用电子工业出版社作者 高正中【 5】西门子 S7-200 从入门到实践电子工业出版社作译者李方园11 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【 6】Auto CAD 2022 中文版电气制图教程化学工业出版社作者 杨雨松致谢在此设计完成之际,我要诚心感谢三年来始终真心爱惜我,热忱帮忙我的 老师和同学们；在这个设计中我既感到了很多的不足,也学到了很多的学问；在此,我特别感谢在毕业设计期间给与我帮忙的人们；我第一向指导老师 茅红霞老师表达真诚的谢意,她严谨的治学态度,广博的理论学问,丰富的工 作体会,务实的工作态度,使我受益匪浅；我不仅从她的身上学到了很多的学 习方法,仍学会了很多做人的道理,这将是我终身受益；在整个设计过程中,茅老师提出来珍贵的看法和建议,指导我如何预备材料,整理文章以及写设计 过程中提出了很多解决方案,才使我的毕业设计获得全面改进,顺当完成；最终,谨向全部曾经关怀和帮忙我的老师和同学表示感谢；向批阅本设计 的各位老师表示深深地谢意；希望母校飞黄腾达！12 / 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 16 页