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1、明达职业技术学院毕业设计（论文 学年度机电工程系电气自动化技术专业班级09电气（1 学号 61093104课题名称汽车车库自动门电气控制系统的设计学生姓名程 超指导教师茅红霞2018 年 12 月 18 日目录引言第一章可编程控制器PLC）的简介1.1 可 编 程 控 制 器 的 定义21.2 PLC的基本结构21.3 PLC程 序 设 计 方法31.4 PLC 程 序 控 制 器 与 其 他 工 业 比较4第二章 汽车车库自动门电气控制系统的控制要求2.1 可编程控制器 PLC 的选型52.2 汽车车库自动门电气控制系统的平面图62.3 汽车车库自动门电气控制系统的主电路图7第三章 汽车车库
2、自动门电气控制系统的设计3.1 汽车车库自动门电气控制系统的顺序流程图73.2 汽车车库自动门电气控制系统的 IO 分配表 83.3 汽车车库自动门电气控制系统的外部接线图93.4 汽车车库自动门电气控制系统的梯形图设计10小结12参考文献12致谢13汽车车库自动门电气控制系统的设计程超【摘要】随着汽车产业的发展，人们对车库的需求量日益增长。 对车库门自动控制是今后车库向智能化 发展的必然趋势。 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详细叙述，控制的说明、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
3、动门的系统软件设计。此系统对车库的管理有很大的帮助、对疏导交通流量、提高 道路通行能力有明显的效果，有很大的实用价值。【关键字】可编程控制器 S7-200 自动门 控制系统引言随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使 用了自动化控制，不仅节约了人力资源，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发展，并不断的丰富着人们的生活。早期的自动化控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单 、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固 定接线，通用性和灵活性差；有采用触点的开关动作，工作频率低。触点易损 坏，可靠性差。1969
4、 年 ， 出 现 了 可 编 程 逻 辑 控 制 器 PLCProgrammable LogicController），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数、等功能，编程语言采 用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。目前，可编程控制器 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、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制 及系统、分布式控制系统DCSDistributed Contro System）、现场总线控制 系统FCSField bus Control System），这将是PLC的功能更强，可靠性更 高，使用更方便，适用范围更广。在超级市
5、场、公共建筑、银行、别墅车库门，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，已经逐渐被淘汰。 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，因而得到广泛的应用。由 于直流电动机的调速范围宽广，调速性能平滑，直流电动机超载能力较强，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控制而论，自动门控制装0 / 16置系统有检测元件、可编程控制器PLC）、电动机、声控开关、光控开关、 灯、电子锁组成。第一章可编程控制器PLC ）的简介1.1 可编程控制器的定义PLC 是一种可编程的数字逻辑控制设备，早期用于开关量的逻辑
6、控制，多 用作控制电动机正反转和电磁阀的开关动作，从而控制机械设备的运转。只要 合理分配输入、输出点，根据控制要求设计梯形图，采用基本指令和步进指令 就可达到控制目标。随着控制要求的不断提高，许多 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 的应用范围，使 PLC 在 某种程序上可以代替控制器和计算机的协同工作系统，为工业生产和民用控制 设计提供方便。1.2PLC的基本结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算 机相同，基本构成为：a、电源PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可 靠的电源系统
7、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。一般交流电压波动在 +10%（+15%范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去b. 中央处理单元（CPU中央处理单元（CPU是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能 接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、 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，首先 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， 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执 行逻辑或算数运算的结果送入 I/
8、O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序 执行完毕之后，最后将 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。为了进一步提高 PLC 的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗 余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系 统仍能正常运行。/士旦且c、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。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 与现场控制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、
9、选通电路和中断请求电路集 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控制信号。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、分析控制系统的控制要求熟悉被控对象的工艺要求，确定必须完成的动作及动作完成的顺序， 归纳出顺序功能图。2、选择适当类型的 PLC根据生产工艺要求，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。进行内存容量的估计，适当留有余量。根据经验， 对于一般开关量控制系统，用户程序所需存储器的容量等于 I/O 总数乘以 8； 对于只有
10、模拟量输入的控制系统，每路模拟量需要 100 个存储器字；对于既有 模拟量输入又有模拟量输出的控制系统，每路模拟量需要 200 个存储器字。确 定机型时，还要结合市场情况，考察 PLC 生产厂家的产品及其售后服务、技术 支持、网络通信等综合情况，选定性能价格比好一些的 PLC 机型。3、硬件设计根据所选用的 PLC 产品，了解其使用的性能。按随机提供的资料结合 实际需求，同时考虑软件编程的情况进行外电路的设计，绘制电气控制系统原 理接线图。4、软件设计1）软件设计的主要任务是根据控制系统要求将顺序功能图转换为梯 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
11、明用途，以便于程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅。编 程，特别是梯形图编程方式，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、调试和维护带来许多便利，本文以梯形图 编程方式设计停车场管理系统，无论从设计到功能分析都是极为方便的。可编程控制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，它采用循环扫描的工作方式，系统工作管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。第二章 汽车车库自动门电气控制系统的控制要求用PLC控制车库大门的自动打开和关闭，以便
12、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)用电子锁控制车库门自动打开，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)可以用声控控制照明灯打开，延时10秒后熄灭。 体积小，尺寸：160 X 80 X 62mm由于其紧凑的设计,S7- 200可以适合于任 何机器控制环境。(2易于使用：通过STEP7- Micro/Dos软件可以非常方便地为S7- 200编程, 而且该软件能够在任何一台IBM兼容个人计算机上使用,哪怕是一台286的微机, 要求MS-D0S5. 0以上。(3 灵活多用： S7- 200的输入/输出点可以支持各个领域的设备,如
13、： 光电传 感器, 驱动马达按钮开关, 灯, 泵, 搅拌器等。2.57- 200的主要组成部件(1中央处理器(CPU:是控制系统的大脑，它根据用户程序进行控制,此次选 择CPU224作为本设计的主机。(2输入和输出(I/O:是系统的控制点，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, 一台计算机或一个手持编程器如图 2-1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MSDos5.0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控制系统的平面图汽车车库自动门电气控制系统控制的平面图如图2-2所示。图 2-2 车库自动门平面图2.3 汽车车库自动门电气控制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
