PLC课程设计电子教案.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PLC课程设计-课题：自动门控制装置一：自动门的应用  在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已逐渐被淘汰。PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的控制。二自动门控制的基本要求  自动门控制装置由门内光电探测开关K1,门外光电探测开关K2，开门到位限自动门开关K3，关门到限开关K4，开门执行机构KM1（使直流电动机正转），关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，达到开门限位开关K3位置时，电机停止运行。（2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。（4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。   根据不同的需求可对自动门增加以下功能。 1.连接附加控制开关：开门自动关门。 2. 连接峰鸣器以提示什么时候门将要关闭。 3. 可根据时间或方向将门打开。例如只在商店营业时间开门，在商店不营业时，只有从内往外走时，门才能打开。三控制系统的I/O输入输出及地址分配控制系统的输入、输出信号的名称、代码及地址编号如表1-1名称代码地址编号输入信号门内检测开关K1I0.1门外检测开关K2I0.2开门限位开关K3I0.3关门限位开关K4I0.4输出信号电机正转KM1Q0.0电机反转KM2Q0.1表1-1输入输出信号的名称，代码及地址分配编号四：PLC系统选型从上面的分析可以知道，系统共有开关量输入点4个，开关量输出点2个；如果选用CPU226PLC，则价格较高，浪费较大，参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机为S7200CPU221（14入10出）一台，这样的配置是最经济的。五：电气控制系统原理图电气控制系统原理图包括主电路图，控制电路图及PLC外围接线图。（1）主电路图如图1-1所示电气控制系统主电路由到开关QS，熔断器FU1，接触器KM1的常开主触点，接触器KM2的常开主触点和直流电动机M组成。其中KM1吸合时电动机M正转，KM2吸合时改变了直流电动机M定子绕组的电源相序，使直流电动机M反转，控制电路必须保证KM1,KM2不能同时吸合，否则引起电源短路。图1-1电气控制系统主电路图（2）控制电路图图1-2电气控制系统主电路图控制电路由3个子控制回路构成：回路1由光电开关K1，K2的常开触点，限位开关K3的常闭触点，熔断器FU2组成；回路2由限位开关K3的常开触点，8秒延时导通定时器KT1的线圈，熔断器FU2组成；回路3由定时器KT1的延时闭合瞬间断开常开触点，光电开关K1，K2的常闭触点，限位开关K4的常闭触点，熔断器FU2组成。（3）PLC外围接线图K1门外检测K2门内检测K3开门限位K4关门限位图1-3PLC及扩展模块外围接线图（4）电路的工作原理如下合上刀开关QS，主电路引入三相电源，门处于关闭的初始状态。(a)开门过程：在回路1中，当光电开关K1,K2检测到有人时，其常开触点闭合，KM1线圈得电吸合，电动机M正转开门，同时KM1的常开辅助触点对KM1的线圈进行自保。当门完全打开碰到限位开关K3，K3的常闭触点断开，KM1的线圈失电，电动机M停止。(b)关门延时过程：在回路2中，门停在完全打开的位置后，K3的常开触点闭合；如光电开关K1或K2连续8秒检测不到有人靠近时，其常闭触点将连续导通8秒，然后延时导通定时器KT1的线圈失电，电动机M停止。(c)关门过程：在回路3中，延时导通定时器KT1的线圈吸合后，其常开触点导通，KM2线圈得电吸合，电动机M反转关门，同时KM2的常开辅助触点对KM2的线圈进行自保。如门在关闭过程中，光电开关K1或K2又检测到有人靠近，则K1或K2的常闭触点断开，使KM2线圈的电路回路断开，电动机M停止。另外，K1或K2的常开触点导通又使KM1得电吸合，电动机M正转，又重新进入开门过程；如果门在关门的过程中，光电开关K1或K2没有检测到有人靠近，则门会完全关闭，直至未碰到限位开关K4，K4的常闭触点断开，KM2的线圈失电，电动机M停止，回到门关闭的初始状态。(d)互锁控制：为了防止KM1和KM2同时吸合引起电源短路，在回路1，回路3的KM1，KM2线圈回路中相互交叉串联了要互锁的接触器KM2，KM1的常闭触点。六、系统程序设计1）控制电路相对应的流程图如下图13所示开始检测是否有人开门触动开门限位开关延时8秒检测是否有人关门检测是否有人触动关门限位开关停止有否否有图13控制电路相对应的流程图2）、控制电路相对应的梯形图如下图14所示图1-4控制电路相对应的梯形图KM1-正转接触器KM2-反转接触器K1-门内光电探测开关K2-门外光电探测开关K3-开门到位限位开关K4-关门到位限位开关KT1-8秒延时导通定时器七：系统调试系统调试分模拟调试和联机调试。硬件部分的模拟调试可在断开主电路的情况下，主要试一试手动部分是否正确。软件部分的模拟调试可借助于模拟开关和PLC输出端的输出指示灯进行，需要模拟量信号I/O时，可用电位器和万用表配合进行，调试时，可利用上述外围设备模拟各种现场开关和传感器状态，然后观察PLC的输出逻辑是否正确。如果有错误则修改后反复调试，现在主流的PLC产品都可在PC机上编程，并可在电脑上直接进行模拟调试。联机调试时，可把编好的程序下载到现场的PLC中。有时PLC也许只有这一台，调试时一定要将主电路断电，只对控制电路就可进行联调，通过现场联调信号的接入常常还会发现软硬中的问题。要经过反复测试系统后才能交互使用，系统完成后一定要及时整理技术材料并存档。八：总结经过足足数个星期的设计，终于可以上交了。在做此PLC控制系统设计中遇到了不少的难题，例如对CPU的选择，因为没有怎么接触过这CPU，所以当初还是选择了课本上学的那重型号，但那是模拟量的，而此次做的是数字量，幸好经过老师的指点才得到解决；其次就是对继电器控制电路图的制作，在草稿纸上能很快的画出，但却不知道如何把图传到电脑上，想到用一般的画图软件画，可试过之后，还是难以画出想象中的图质来，经过老师的指引，自学计算机辅助工具CAD画图软件，这才把问题拿下。为什么会做PLC课程设计呢？这是由于与传统的电器控制，单片机控制等方案比较，PLC具有运行稳定可靠，设备简单，易于维护等优越性，自然而然的适应于我的自动门控制装置系统设计。经过这次的课程设计，使我了解了PLC控制系统课程设计的步骤和内容，及同时也让我学到了不少课外的知识。在这个设计的过程中得到了指导老师的指导。在此，衷心感谢指导老师。参考文献1张万忠等。可编程控制器应用技术。北京：化学工业出版社，20022钟肇新等。可编程控制器原理及应用。广州：华南理工大学出版社，19913西门子公司。SIMATICS7-200系统手册。20024陈立定等。电气控制及可编程控制器。广州：华南理工大学出版社，20015黄净主编。电器及PLC控制技术。北京：机械工业出版社，2002-