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1、昆明理工大学 课题名称: 自动化系统设计姓 名: 李亚斌学 号: 2013304023教 师: 张寿明2014年1月8日 汽车车库自动门电气控制系统的设计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。在超级市场、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
2、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车库自动门的自动开关控制而论，自动门控制装置系统有检测元件、可编程控制器（PLC）、电动机、声控开关、光控开关、灯、电子锁组成。一、可编程控制器（PLC）的简介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
3、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。 PLC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P
4、LC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，标明用途，以便于程序设计、调试和系统运行维护、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
5、各种指示灯的亮暗情况了解程序运行的情况，观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，并及时修改和调整程序，直到满足设计要求为止。 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控制系统，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况下才可送电。将PLC的工作方式置为“RUN”。反复调试，消除可能出现的问题。当试运一定时间且系统运行正常后，可将程序固化在具有长久记忆功能的存储器中，做好备份。二、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，以便于让汽车进入车库。本车库与住宅相连，人
6、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。（3）当室内光线较好时，照明灯不工作，反之工作。 PLC的选型本设计采用西门子公司的S7-200型PLC,其优越的性能表现为极高的可靠性极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性，强劲的通讯能力，丰富的扩展模块。1.S7-200的特征(1) 体积小, 尺寸: 1608062mm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
7、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-DOS5.0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: 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图2-1 S7-200简易组成
8、连接图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图2-2 车库自动门平面图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图如图2-3所示。图2-3 车库自动门主电路电路图三、 汽车车库自动门电气控制系统的设计汽车车库自动门电气控制系统的顺序流程图 图3-1 车库自动门控制流程图3.2 汽车车库自动门控制系统的IO分配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）。碰到上限位开关时，电动机停止转动。当汽车
9、进入到车库里时，按下电子锁关门，电动机反转关闭卷帘门。碰到下限位开关，电动机停止反转库门关闭。最后用电子锁关掉照明灯。当汽车要出库时，动作与入库一致。根据控制要求，输入输出分配表如下所示。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I0.0M1电动机正传（开门）Q0.0SQ1上限位开关I0.1SQ2下限位开关I0.2M2电动机反转（关门）Q0.1SB2电子锁关门I0.3SB3光控开关I0.4HL照明灯Q0.2SB4电子锁关灯I0.5SB5声控开关I0.6表3.2输入输出分配表3.3 汽车车库自动门控制系统设计的外部接线图 图3-3 外部接线图3.4 汽车车库自动门电气控制系
10、统的梯形图设计控制过程：按下电子锁开关I0.0，电动机正转卷帘门打开，同时照明灯打开。当电动机正转碰到上限位开关I0.1时，电动机停止转动卷帘门停止打开。汽车开始驶进车库。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。最后按下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，计时器开始计时，10秒后照明灯自动关闭。如此循环。【参考文献】 【1】PLC技术应用 北京理工大学出版社 主编 白娟娟 郭军. 【2】PLC控制系统设计与调试 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 张仁彦 隋涛 【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 【6】Auto CAD 2008中文版电气制图教程 化学工业出版社 作者 杨雨松8
