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1、现代控制技术及 PLC控制课程设计姓 名学号201班级机电101班专业机械电子工程院别机械工程学院指导教师2013年7月5日1引言设计目的课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践， 了解 一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。 通 过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必 须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、 操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他 几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力
2、；综合运用专业及基础知识 的能力，解决实际工程技术问题的能力； 查阅图书资料、产品手册和各种工具书 的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。设计内容1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电 路及PLC硬件配置电路。2、根据控制要求，编制PLC应用程序。3、编写设计说明书，内容包括： 设计过程和有关说明。 基于PLC的电气控制系统电路图。 PLC控制程序（梯形图和指令表）。 电器元器件的选择和有关计算。 电气设备明细表。 参考资料、参考书及参考手册。 其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题 及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
3、实现的目标了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。掌握原理设计和 工艺设计基本步骤和要求。培养与提高独立工作能力与创造力;综合运用专业及 基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各 种工具书的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力， 独立完成课程设计。总 结从中学到的知识。目录第1章引言1第2章系统总体方案设计 12.1 系统硬件配置及组成原理12.1 系统变量定义及分配表22.3系统主电路设计 3第3章控制系统 43.1 系统流程图 43.2 编写梯形图 43.3 自动门工作原理 83.4 自动门程序指令 10第4章系统接线图及元件活单 124.1 元
4、件活单 124.2 PLC外部硬件接线图 13参考文献 142系统总体方案设计2.1系统硬件配置及组成原理1. 自动门的基本简单组成说明自动门控制器：它是整套自动门的电脑，数据传输、开关门的指令、各项动 作的完成都是由它来控制，是整套自动门不可或缺的部分。（由于本系统输入点数为6点，输出点数为10点，且CPU22寐成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。由以上分析可以看出，选择 CPU22如以完成本次系统的要求。故主机的型 号选择CPU226且不需要其它扩展模块。）电动机：自动门的动力装置，分有碳刷和无刷两种。导轨：通常都是铝合金材料，具有寿命长不易变形的特点，是门扇安全移动的保 证。皮
5、带：自动门的传动装置。吊轮：是自动门的活动门扇能在轨道上运行的连接配件。尾轮：调节皮带松紧。开关门信号：自动门的开关信号是触点信号，红外传感器是常用的信号源。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 限位开K3关门到限位开关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。光电探测开关为检测到人或物 体时为ON否则OFF本自动门控制系统根据功能要求共有 4个输入信号和4个输出信号，来控制 系统的工作和关断，故应当设置4个按钮作为输入端的输入信号，当有人由内到 外或由外到内通过光电检测开关 K1或K2时，输入端I0.0或
6、I0.1为ON输出 端开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关 K3位置时，关门限 K3动作，电机停止运行。自动门在开门位置停留8s后，自动进入关门过程，Q1.1 状态为ON关门执行机构KM2M起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关 K4位置时，开门限K4动作电机停止运行。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。 在门打开后的8s等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关 K2或K1时，必须重新开始等待8s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全 通过。开门与关门不可同时进行；有启动、停止开关；有开关
7、门的状态显示；开 关门的时间以8位数码的方式倒计时。系统总体电路图如下图所示/0.0SB10.1SBX0.2SB3X0.3SB4X0.4SB50.5SBx0.6VCCswQ0.0-Q0.Q1.1Q1OD.4Q1.3VCC2. 控制要求：(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，到达开门限位开关 K3位置时，电机停止运 行。(2) 自动门在开门位置停留8s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
8、 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8s等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8s后，再自动进入关门过程， 以保证人员安全通过。(5) 开门与关门不可同时进行2.2系统变量定义及分配表通过分析硬件连接图可知，该自动门控制系统是由4个输入按钮的通断作为 输入信号，进而来控制四个输出控制信号的输出， 利用三个接触器线圈的吸合和 断开来控制输出电路的接通和断开。因此本系统共有 4个输入点，4个输出点， 其输入/输出点代码和地址编号如下表所示：输入/输出点代码和地址编号名称代码地址编号输入信号启动开关SB1I0.0停止开关SB
9、2I0.1门内光电探测开关 K1SB3I0.2门内光电探测开关 K2SB4I0.3开门限K3SB5I0.4关门限K4SB6I0.5输出信号时钟显示KM1Q0.1-0.7开门KM1KM2Q1.1关门KM2KM3Q1.2状态显示KM4Q1.32.3系统主电路设计本次课设的目的是设计一个自动门控制系统 ，通过以上电路图的设计和原理 分析基本上能实现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，到达开门限位开关 K3位置时，电机停 止运行；自动门在开门位置停留8s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
10、时，电机停止运行；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；在门打开后的8s等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关 K2或K1时，必须重新开始等待8s后， 再自动进入关门过程，以保证人员安全通过；开门与关门不可同时进行；有启动、 停止开关；有开关门的状态显示；开关门的时间以8位数码的方式倒计时等几项 功能。（附：大图，包括追电路和控制电路）3控制系统设计3.2.编写梯形图开门与关门不可同时进行；(1) 开门子程序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，到达开门
11、限位开关K3位置时，电机停止运行。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。 在门打开后的8s等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关 K2或K1时，必须重新开始等待8s后，再自 动进入关门过程，以保证人员安全通过。具体程序如下:I雨S1 ：开门程序10.1Q1.1Q1.3H-r-C )10.2 10.0110.3 I T37T(2) 关门子程序自动门在开门位置停留8s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。具体程序如 下：I部割：工门朝
12、IO.O10.1T3?瞠lasIQ5Q1.001.-H I1、I1 I1 / I1 : I1 I1，I()(3) 计时及状态显示子程序用8位数码倒计时的方式来显示开关门的时间，来提醒出入人员注意。具体 程序如下：梯形图如图所示第二梯级第三梯级3.3自动门工作原理说明为了便于说明工作原理，在图上把一些输出标注了第几梯级， 一共分为七个 梯级，第五、六、七梯级由于页面原因未标出。PLC开始运行后，KM8002自动接通一个扫描周期，使第一梯级的 KM0得 电（KM0为中间继电器，使电机上电，此时为初始状态，门处于全关状态）， 引起动作分二：在第二梯级中的KM0的常开触点闭合。在第一梯级中的KM0常开
13、触点闭合，并且自锁。有人靠近自动门感应器时（此时前门处于全关状态），检测到有人，输入继 电器X0 （检测信号的继电器）得电，使第二梯级中 X0常开触点闭合，导致分 二；（1） 检测到有人后，第二梯级中的中间继电器 KM1 （使电机开始高速正 转，门打开的继电器）带电（此前第二梯级中的 KM0已经闭合，）乂导致分三；（a）第三梯级中KM1的常开触点闭合，为KM2 （减速开门继电器，使电 动机低速正转）减速开门行程中问继电器启动做准备。（b）第一梯级中KM1的常开触点断开，使KM0失电（为互锁条件）（c）第二梯级中的KM1的常开触点闭合，并自锁。（2）第二梯级中的KM1得电，电机正转高速开门（之前
14、电机处于全关状 态），当电机在高速开门时，第二梯级中的 X0检测到有人时，此时仍然使电动 机继续高速开门。当高速开门至减速开门位置后，碰撞减速开门行程开关，输入继电器 X1得 电（X1为高速开门转为减速开门的行程开关）此时第三梯级中的 X1的常开触 点闭合，导致分二；（1） 第三梯级KM2的常开触点闭合（此前第三梯级中的 KM1的常开触 点已经闭合），使得 KM2得电（减速位置电动机继电器 KM2带电）导致动作 三个；（a）第四梯级中KM2的常开触点闭合，作为KM3的启动条件（KM3为 行程开关处于位置全开状态的继电器）。（b）第二梯级中KM2的常开触点断开，使KM1失电（为互锁条件）。（c）第三梯级中的KM2常开触点闭合，KM2继电器自锁带电。（2）第三梯级中的KM2继电器使电动机得电，电机正转减速开门。当第 三梯级中X0检测到有人时，此时仍然维持减速开门。当减速开门完成行驶到全开状态时， 碰撞全开状态行程开关，使输入继电器 X2得电，并且第四梯级中X2常开触点闭合，导致动作分二；（1）第四梯级中KM3的常开触点闭合，使KM3得电（KM3为行程位置 开关的全开状态的继电器），引起三个动作；（a）第五梯级的KM
