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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 西門(mén)子PLC課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)： xxx 班 級(jí)： xxx 姓 名： xxx 學(xué) 號(hào)： xx 設(shè)計(jì)題目： 自動(dòng)門(mén)控制裝置 設(shè)計(jì)報(bào)告格式20分 設(shè)計(jì)內(nèi)容60分 10分 10分 總計(jì)得分 封面 3 頁(yè)面布局 5 目錄格式 3 圖表質(zhì)量 4 間距、行距、字體 6 工藝過(guò)程分析 8 系統(tǒng)控制要求 8 I/O 分配 5 設(shè)備選型 5

2、 電氣原理圖 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 10 動(dòng)手實(shí)踐能力 10 總印象評(píng)分 10 主電路 8 控制電路 8 外圍接線圖 8 2008年12月 目錄 第1章 分析評(píng)估及控制任務(wù)………………………………………………………2 ……………………………………………………………………2 1.2 課題的控制任務(wù)……………………………………………………………………2 1.2.1 課題內(nèi)容

3、 …………………………………………………………………… 2 1.2.2 控制要求 …………………………………………………………………… 2 第2章 plc的發(fā)展史……………………………………………………………4 2.1 plc的起源……………………………………………………………………4 2.2 plc的功能……………………………………………………………………4 2.3 plc的主要特點(diǎn)…………………………………………………………………4 2.4 plc的聯(lián)網(wǎng)與通信………………………………………………………………5 第3章 plc的選型 ………………………………………………

4、…………………………6 3.1 plc容量的選擇 ………………………………………………………………… 6 3.2 plc及外設(shè)型號(hào)的選擇………………………………………………………………6 第4章 功能器件的基本工作原理………………………………………………………8 4.1自動(dòng)感應(yīng)門(mén)機(jī)的基本工作原理 ……………………………………………………8 ………………………………………………………………………8 4.3 限位開(kāi)關(guān)的工作原理………………………………………………………………9 ………………………………………………………………………1

5、0 第5章 I/O地址分配………………………………………………………………………11 第6章 電氣原理圖…………………………………………………………………………12 6.1 方案說(shuō)明…………………………………………………………………………12 6.2 程序流程圖………………………………………………………………………13 6.3 繼電器接觸控制圖………………………………………………………………14 6.4 plc控制輸出輸入接線……………………………………………………………14 第7章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)………………………………………………

6、………………………15 7.1 梯形圖……………………………………………………………………………15 7.2 過(guò)程分析…………………………………………………………………………17 第8章 總結(jié)…………………………………………………………………………………18 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………19 第1章 分析評(píng)估及控制任務(wù) 隨著PLC功能的不斷提高和完善，PLC幾乎可以完成工業(yè)領(lǐng)域的所有任務(wù)。但PLC還是有它最適合的應(yīng)用場(chǎng)合，所以在接到一個(gè)控制任務(wù)后，要分析被控對(duì)象的控制過(guò)程和要求，看看用什么控

7、制裝備（PLC，單片機(jī)，DCS或IPC）來(lái)完成該任務(wù)最合適，比如儀器及儀表裝置，家電的控制器就要用單片機(jī)來(lái)做；大型的過(guò)程控制系統(tǒng)大部分要用DCS來(lái)完成。而PLC最合適的控制對(duì)象是：工業(yè)環(huán)境較差，而對(duì)安全性，可靠性要求較高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入/輸出以開(kāi)關(guān)量為主的工業(yè)制動(dòng)控制系統(tǒng)或裝置。其實(shí)，現(xiàn)在的可編程控制器不僅處理開(kāi)關(guān)亮，而且對(duì)模擬量的處理能力也很強(qiáng)。所以在很多情況下，也可以取代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）作為主控制器，來(lái)完成復(fù)雜的工業(yè)控制任務(wù)。 控制對(duì)象及控制裝置（選定為PLC）確定后，還要進(jìn)一步確定PLC的控制范圍。一般來(lái)說(shuō)，能夠反映生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行情況，能用傳感器進(jìn)行直接測(cè)量的參數(shù)，控制邏輯

8、復(fù)雜的部分都由PLC完成。另外，如緊急情況停車(chē)的環(huán)節(jié)，對(duì)主要控制對(duì)象還要加上手動(dòng)控制功能，這就需要在設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)原理圖與編程時(shí)統(tǒng)一考慮。 1.2.1課題內(nèi)容： 1．自動(dòng)門(mén)控制裝置的硬件組成： 自動(dòng)門(mén)控制裝置由門(mén)內(nèi)光電探測(cè)開(kāi)關(guān)K1，門(mén)外光電探測(cè)開(kāi)關(guān)K2，開(kāi)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān)K3，關(guān)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān)K4，開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1（使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)），關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2（使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）等部件組成。 ： （1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)K1或k2時(shí)，開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)K3位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 （2）自動(dòng)門(mén)在開(kāi)門(mén)位置停

9、留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門(mén)移動(dòng)到開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)K4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 （3）在關(guān)門(mén)過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)K2或K1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門(mén)，并自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)程序。 （4）在門(mén)打開(kāi)后的8秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)K2或K1時(shí)，必須重新開(kāi)始等待8秒后，在自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，以保證人員的安全通過(guò)。 第二章 plc的發(fā)展史 2.1 PLC的起源 PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的。自1836年繼電器問(wèn)世，人們就開(kāi)

10、始用導(dǎo)線將它同開(kāi)關(guān)器件巧妙地連接，構(gòu)成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀(jì)60年代末，它不斷吸收微電腦技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù) 。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程加工行業(yè)（如汽車(chē)制造業(yè)）對(duì)生產(chǎn)流程迅速、頻繁變更的需求，PLC技術(shù)出現(xiàn)并快速發(fā)展。 目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強(qiáng)功能等方面有了質(zhì)的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。但是，仍然沿用著順序掃描、程控等基本模式及CPU+通信+I/O的基本結(jié)構(gòu)。

11、PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和市場(chǎng)的要求：高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡(jiǎn)便、低價(jià)格長(zhǎng)壽命。它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時(shí)間和成本。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計(jì)算機(jī)。人們?cè)趹?yīng)用它時(shí)，可以不必進(jìn)行計(jì)算機(jī)方面的專門(mén)培訓(xùn)，就能對(duì)可編程控制器進(jìn)行操作及編程。 2.2 PLC的功能 1、數(shù)據(jù)采集與輸出。2、控制功能。包括順序控制、邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等。 3、數(shù)據(jù)處理功能。包括基本數(shù)學(xué)運(yùn)算、比較、對(duì)字節(jié)的運(yùn)算、PID運(yùn)算、濾波等。 4、輸入/輸出接口調(diào)理功能。

12、　具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，通過(guò)I/O模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)，具有溫度、運(yùn)動(dòng)等測(cè)量接口。　 5、通信、聯(lián)網(wǎng)功能。　現(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS232或RS485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái) PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺(tái)或多臺(tái)可編程控制器的信號(hào)處理單元之間，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文文件轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC構(gòu)成"集中管理、分散控制"的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。通常所說(shuō)的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)端和遠(yuǎn)程端也可以采用PLC作現(xiàn)場(chǎng)機(jī)。 6、支持人機(jī)界面功能。提供操作者以監(jiān)視機(jī)器/過(guò)程工作必需的信息

13、。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)工業(yè)計(jì)算機(jī)的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。 7、編程、調(diào)試等，并且大部分支持在線編程。 2.3 PLC的主要特點(diǎn) 1)、可靠性高。PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，有的在10~20萬(wàn)h，且均有完善的自診斷功能。2)、結(jié)構(gòu)形式多樣，模塊化組合靈活。有固定式適于小型系統(tǒng)或機(jī)床，組合式適于集控制系統(tǒng)。最少的PLC只有6點(diǎn)，而AB的ControlLogix系統(tǒng)的容量達(dá)128000點(diǎn)。3)、功能強(qiáng)大。4)、編程方便。控制具有極大靈活性。5)、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境。適應(yīng)高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境以及電磁干擾環(huán)境。6)、安裝、

14、維修簡(jiǎn)單　7)、與DCS相比，價(jià)格低。8)、當(dāng)前PLC產(chǎn)品緊跟現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展潮流。 2.4 PLC的聯(lián)網(wǎng)與通信 PLC的通信包括PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間以及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可以直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成"集中管理、分散控制"的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化(FA)系統(tǒng)發(fā)展的需要，各PLC系統(tǒng)或遠(yuǎn)程I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成集中管理的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目前各廠商都主推各自的總線標(biāo)準(zhǔn)，如西門(mén)子Profibus、A-B ControlNet及DeviceNet、莫迪康

15、Modbus等等。但其構(gòu)成的"集中管理、分散控制"分布式控制方式是十分類似的。如ROCKWELL（A-B）推出了"全方位自動(dòng)化"的理念，推薦三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即1）設(shè)備層（DeviceNet為代表）；2）控制層（ControlNet為代表）；3）管理層（EtheNet）。 1)、與DCS的差別。集散系統(tǒng)DCS從工業(yè)自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為中心的集散系統(tǒng)，所以其在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢(shì)，初期主要用在連續(xù)過(guò)程控制，側(cè)重回路調(diào)節(jié)功能，滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求。硬件結(jié)構(gòu)方面，總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，故對(duì)要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型

16、復(fù)雜和計(jì)算工作量大的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，主要用在離散制造、工序控制，初期主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，側(cè)重于開(kāi)關(guān)量順序控制方面。PLC在自身發(fā)展同時(shí)，也在吸收DCS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。PLC在過(guò)程控制的發(fā)展將是與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)結(jié)合，發(fā)展向下拓展功能，開(kāi)放總線。 2)、市場(chǎng)占有率 1987年世界PLC的銷售額為25億美元，此后每年以20%左右的速度遞增。進(jìn)入90年代以來(lái)，世界PLC的年平均銷售額在55億美元以上，其中我國(guó)約占1%。當(dāng)前，PLC在國(guó)際市場(chǎng)上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品，用PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)已成為世界潮流。圖1為PLC產(chǎn)品、PID調(diào)節(jié)裝置、DCS系

17、統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等銷售額（美元）的對(duì)比，圖2為市場(chǎng)增長(zhǎng)率的對(duì)比。 第3章 PLC的選型 當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來(lái)完成后，選擇PLC就成了最重要的事情，一方面是選擇多大容量的PLC，另一方面是選擇什么公司的PLC及外設(shè)。 3.1 PLC容量的選擇 對(duì)PLC容量的選擇問(wèn)題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來(lái)，包括開(kāi)關(guān)量I/O和模擬量I/O以及這些I/O點(diǎn)的性質(zhì)。I/O點(diǎn)的性質(zhì)主要指他們是直流信號(hào)還是交流信號(hào)，它們的電源電壓，以及輸出是用繼電器型還是用晶體管或是可控硅型。控制系統(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果它們之中既有交流220V的接觸器，電

18、磁閥，又有直流24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)。所以一旦它們是交流220V的負(fù)載使用，則直流24V的負(fù)載只能使用其他組的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)數(shù)的浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇先同等級(jí)的PLC使用最多，但對(duì)于要求高速輸出的情況，如運(yùn)動(dòng)控制時(shí)的高速脈沖數(shù)出，就可以定下選用多少點(diǎn)和I/O是什么類型的PLC了。 根據(jù)本課程設(shè)計(jì)的題目及要求可知門(mén)內(nèi)光電探測(cè)開(kāi)關(guān)K1，門(mén)外光電探測(cè)開(kāi)關(guān)K2,開(kāi)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān)K3,關(guān)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān)K4,都是輸入觸點(diǎn)，所以該系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)4個(gè)。

19、另外，該系統(tǒng)還有開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1，(使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn))，關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2（使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)），短接啟動(dòng)電阻接觸器KM3等都是輸出觸點(diǎn)，所以該系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)3個(gè)。又根據(jù)課題要求可知PLC選用輸入電源為24VDC，輸出電源也是24VDC,選擇輸出口器件類型為Relay即繼電器的PLC。 3.2 PLC及外設(shè)型號(hào)的選擇 對(duì)于PLC及外設(shè)型號(hào)的選擇問(wèn)題，則有以下幾個(gè)方面要考慮： （1）功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力完成控制任務(wù)。如對(duì)PLC與PLC，PLC與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通訊要求；或?qū)LC的計(jì)算

20、速度，用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的PLC品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。 （2）價(jià)格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似，質(zhì)量相當(dāng)，I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因素。 （3）個(gè)人喜好方面 有些工程技術(shù)人員對(duì)某些品牌的PLC熟悉，所以一般比較喜歡使用這種產(chǎn)品。另外，甚至一些政治因素或個(gè)人情感有時(shí)也會(huì)成為選擇的理由。 PLC主機(jī)選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應(yīng)的配套模塊也就選定了。如模擬量單元，顯示設(shè)定單元，位置控

21、制單元或熱電偶單元等。 名稱 代碼 地址編號(hào) 輸 入 信 號(hào) 門(mén)內(nèi)光電探測(cè)開(kāi)關(guān) K1 門(mén)外光電探測(cè)開(kāi)關(guān) K2 開(kāi)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān) K3 關(guān)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān) K4 輸 出 信 號(hào) 開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu) KM1 關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu) KM2 短接啟動(dòng)電阻接觸器 KM3 表3-1 輸入/輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào) 對(duì)于本課設(shè)來(lái)說(shuō)不需要擴(kuò)展單元與模擬量單元，據(jù)上表可知選擇PLC可以選擇我們所熟悉的西門(mén)子系列PL

22、C,根據(jù)以上的分析可知我們可以選擇主機(jī)型號(hào)為CPU221/DC/DC/Relay的S7-200系列PLC。 第四章 功能器件的基本工作原理 4.1 自動(dòng)感應(yīng)門(mén)機(jī)的基本工作原理 首先，平移式自動(dòng)感應(yīng)門(mén)機(jī)組由以下部件組成： （1） 主控制器：它是自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的指揮中心，通過(guò)內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過(guò)主控器調(diào)節(jié)門(mén)扇開(kāi)啟速度、開(kāi)啟幅度等參數(shù)。 （2） 感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)； （3） 動(dòng)力馬達(dá)：提供開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)的主動(dòng)力，控制自動(dòng)感應(yīng)

23、門(mén)門(mén)扇加速與減速運(yùn)行。 （4） 自動(dòng)感應(yīng)門(mén)扇行進(jìn)軌道：就象火車(chē)的鐵軌，約束門(mén)扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進(jìn)。 （5） 門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng):用于吊掛活動(dòng)門(mén)扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門(mén)扇運(yùn)行。 （6） 同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引自動(dòng)感應(yīng)門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng)。 （7） 下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是自動(dòng)感應(yīng)門(mén)門(mén)扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門(mén)扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門(mén)體擺動(dòng)。 當(dāng)自動(dòng)感應(yīng)門(mén)門(mén)扇要完成一次開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)，其工作流程如下： 感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做

24、正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使自動(dòng)感應(yīng)門(mén)扇開(kāi)啟；自動(dòng)感應(yīng)門(mén)扇開(kāi)啟后由控制器作出判斷，如需關(guān)自動(dòng)感應(yīng)門(mén)，通知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉自動(dòng)感應(yīng)門(mén) 4.2 自動(dòng)門(mén)的分類 圖4-1 弧形自動(dòng)門(mén) 圖4-2 雙重平移自動(dòng)門(mén) 圖4-3 雙扇平移自動(dòng)門(mén) 4.3 限位開(kāi)關(guān)的工作原理 行程開(kāi)關(guān)又稱限位開(kāi)關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開(kāi)關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開(kāi)關(guān)廣泛用于各

25、類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制開(kāi)關(guān)轎門(mén)的速度、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。 滾輪式行程開(kāi)關(guān)又分為單滾輪自動(dòng)復(fù)位和雙滾輪(羊角式)非自動(dòng)復(fù)位式，雙滾輪行移開(kāi)關(guān)具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些情況下可以簡(jiǎn)化線路。 4.4 光電開(kāi)關(guān)介紹 1）、工作原理光電開(kāi)關(guān)（光電傳感器）是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探

26、測(cè)。 2）、光電開(kāi)關(guān)的分類及術(shù)語(yǔ)解釋 （1）、分類①漫反射式光電開(kāi)關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)，物體將光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開(kāi)關(guān)是首選的檢測(cè)模式。②鏡反射式光電開(kāi)關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。③對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)發(fā)射器和接收器之間且阻斷

27、光線時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。④槽式光電開(kāi)關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)量信號(hào)。槽式光電開(kāi)關(guān)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。⑤光纖式光電開(kāi)關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來(lái)引導(dǎo)光線，可以對(duì)距離遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。 （2）術(shù)語(yǔ)①檢測(cè)距離：是指檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置（光電開(kāi)關(guān)的感應(yīng)表面）到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離指接近開(kāi)

28、關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。②回差距離：動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。③響應(yīng)頻率：在規(guī)定的1s的時(shí)間間隔內(nèi)，允許光電開(kāi)關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。④輸出狀態(tài)：分常開(kāi)和常閉。當(dāng)無(wú)檢測(cè)物體時(shí)，常開(kāi)型的光電開(kāi)關(guān)所接通的負(fù)載由于光電開(kāi)關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。⑤檢測(cè)方式：根據(jù)光電開(kāi)關(guān)在檢測(cè)物體時(shí)發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對(duì)射式等。⑥輸出形式：分NPN二線、NPN三線、NPN四線、PNP二線、PNP三線、PNP四線、AC二線、AC五線（自帶繼電器），及直流NPN/PNP/常開(kāi)/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。⑦指向角。

29、 第5章 I/O地址分配 輸入/輸出信號(hào)在PLC接線端子上的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，I/O地址分配以后才可進(jìn)行編程；對(duì)控制柜及PLC的外圍接線來(lái)說(shuō)，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖，裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝控制柜。 分配輸出點(diǎn)地址時(shí)，要注意負(fù)載類型的問(wèn)題。 在進(jìn)行I/O地址分配時(shí)最好把I/O點(diǎn)的名稱、代碼和地址以表格的形式列寫(xiě)出來(lái)。 控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)如表3-1 名稱 代碼 地址編號(hào) 輸 入 信

30、 號(hào) 門(mén)內(nèi)光電探測(cè)開(kāi)關(guān) K1 門(mén)外光電探測(cè)開(kāi)關(guān) K2 開(kāi)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān) K3 關(guān)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān) K4 輸 出 信 號(hào) 開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu) KM0 關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu) KM1 短接啟動(dòng)電阻接觸器 KM2 表5-1 輸入/輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào) 第6章 電氣原理圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括PLC及外圍線路的設(shè)計(jì)、電氣線路的設(shè)計(jì)和抗干擾措施的設(shè)計(jì)等。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要指編制PLC控制程序。 選定PLC及其擴(kuò)展模塊（如需要的話）和分配完I/O地址后，硬件設(shè)計(jì)的主要

31、內(nèi)容就是電氣控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計(jì)。電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路和控制電路。控制電路中包括PLC的I/O接線和自動(dòng)部分、手動(dòng)部分的詳細(xì)連接等，有時(shí)還要在電氣原理圖中標(biāo)上期間代碼或另外配上安裝圖、端子接線圖等，以方便控制柜的安裝。電器元器件的選擇主要是根據(jù)控制要求選擇按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器、保護(hù)電器、接觸器、指示燈和電磁閥等。 在程序設(shè)計(jì)時(shí)，除I/O地址列表外，有時(shí)還要把在程序中用到的中間繼電器（M）、定時(shí)器(T)，計(jì)數(shù)器（C）和存儲(chǔ)單元(V)以及它們的作用或功能列寫(xiě)出來(lái)，以便編寫(xiě)程序和閱讀程序。 在編程語(yǔ)言的選擇上，用梯形圖編程還是用語(yǔ)句表編程或使用功能圖編程

32、，這主要取決于以下幾點(diǎn)： （1）有些PLC使用梯形圖編程不是很方便（例如書(shū)寫(xiě)不便），則可用語(yǔ)句表編程，但梯形圖總比語(yǔ)句表直觀。 （2）經(jīng)驗(yàn)豐富的人員可以用語(yǔ)句表直接編程，就像使用匯編語(yǔ)言一樣。 （3）如果是清晰的單順序、選擇順序或并發(fā)順序的控制任務(wù)，則最好是用功能圖來(lái)設(shè)計(jì)程序。 6.1 方案說(shuō)明 由于自動(dòng)門(mén)的分類很多，本次實(shí)驗(yàn)不能一一進(jìn)行討論，最后決定主要對(duì)平移自動(dòng)門(mén)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)plc的自動(dòng)控制。自動(dòng)門(mén)的硬件組成部分在前已經(jīng)敘述，現(xiàn)不再贅述。下面主要對(duì)控制部件進(jìn)行討論。 經(jīng)分析設(shè)計(jì)任務(wù)，可知完成任務(wù)的實(shí)質(zhì)就是控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制首先要具備以下功能部件：光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)，限位

33、開(kāi)關(guān)，超載保護(hù)開(kāi)關(guān)，直流電機(jī)。 現(xiàn)確定電機(jī)與門(mén)扇軌道組成的系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)——開(kāi)門(mén)，電機(jī)反轉(zhuǎn)——關(guān)門(mén)。 1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)上有電流通過(guò)（光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)是脈沖觸發(fā)須對(duì)其自鎖）由于開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)常閉，所以線圈上有電通過(guò)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 2）當(dāng)自動(dòng)門(mén)到開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)位置時(shí)啟動(dòng)延時(shí)定時(shí)器8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門(mén)移動(dòng)到關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 3）在關(guān)門(mén)過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)，應(yīng)立即停止關(guān)門(mén)，并自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門(mén)程序。 4）在門(mén)打開(kāi)后的8秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過(guò)

34、光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，必須重新開(kāi)始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，以保證人員安全通過(guò)。 5）考慮到自動(dòng)門(mén)在出現(xiàn)故障或在維修的時(shí)候，用自動(dòng)控制從在一定的問(wèn)題，最后決定加增手動(dòng)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)開(kāi)關(guān)。 6.2 程序流程圖 開(kāi) 始 若K1，K2有信號(hào) 開(kāi) 門(mén) K3 打 開(kāi) 停 止 延時(shí)8s 若K1，K2有信號(hào) 關(guān) 門(mén) 若K1，K2有信號(hào) K4 打 開(kāi) 停 止 結(jié) 束 6.3 繼電器接觸控制圖 圖6-1 繼電器接觸控制圖 6.4 plc控制輸出輸入接線 圖6-2 plc控制輸出輸

35、入接線 第七章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 7.1 梯形圖 7.2 過(guò)程分析 1、首先按下啟動(dòng)按鈕使I0.7閉合，若外檢測(cè)開(kāi)關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開(kāi)關(guān)有信號(hào)時(shí)I0.1或I0.2閉合。由于開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)I0.3是長(zhǎng)閉的，所以Q0.0線圈通電，有原理分析可知光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)Q0.0線圈通電時(shí)Q0.0閉合，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)自動(dòng)門(mén)扇移動(dòng)，執(zhí)行開(kāi)門(mén)過(guò)程。 2、當(dāng)門(mén)扇完全打開(kāi)時(shí)，使開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)I0.3打開(kāi)，Q0.0線圈斷電.電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 3、當(dāng)門(mén)扇停止移動(dòng)時(shí)，由于開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)的長(zhǎng)閉變成長(zhǎng)開(kāi)，故使長(zhǎng)開(kāi)閉合。進(jìn)行8秒的延時(shí)，若此時(shí)外檢測(cè)開(kāi)關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開(kāi)關(guān)

36、I0.1或I0.2有信號(hào)，則使T37重新延時(shí)。 4、當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后T37線圈通電，關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)關(guān)閉，所以使Q0.1通電并自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門(mén)過(guò)程。 5、在關(guān)門(mén)過(guò)程中，若外檢測(cè)開(kāi)關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開(kāi)關(guān)I0.1,I0.2有信號(hào)又使Q0.0通電，由于在關(guān)門(mén)過(guò)程中Q0.0長(zhǎng)閉，此時(shí)打開(kāi)并中斷關(guān)門(mén)過(guò)程，轉(zhuǎn)向開(kāi)門(mén)過(guò)程。 6、在此控制過(guò)程中，為了保證其安全性設(shè)置過(guò)載保護(hù)和緊急停車(chē)。 7、考慮到主動(dòng)門(mén)若出現(xiàn)故障時(shí)，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動(dòng)開(kāi)門(mén)和手動(dòng)關(guān)門(mén)。 第8章 總結(jié) 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際

37、問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)我們實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。我開(kāi)始先認(rèn)真審題，考慮設(shè)計(jì)系統(tǒng)的要求及條件，復(fù)習(xí)有關(guān)課程內(nèi)容，如《電器與plc控制技術(shù)》、《西門(mén)子plc課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》等，之后多方收集相關(guān)資料并截選，再與同學(xué)交流、請(qǐng)教老師。 回顧起此次西門(mén)子plc課程設(shè)計(jì)，令我仍感慨頗多。三個(gè)多星期的時(shí)間里，付出了不少時(shí)間和精力，努力地查找資料、繪制電路圖等，但學(xué)到了很多很多東西。同時(shí)，不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，才能提高

38、自己的思維能力和實(shí)際應(yīng)用能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中常遇到問(wèn)題，可以說(shuō)是困難重重，第一次做此類設(shè)計(jì)，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新鞏固。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我在肖老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識(shí)，極大地提高了實(shí)踐能力，這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)有極大的幫助。在此，忠心感謝肖老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助。 三周的時(shí)間說(shuō)長(zhǎng)不長(zhǎng)，說(shuō)短也不短，在這三周里讓我學(xué)會(huì)了本課程在實(shí)際生活中的用途，學(xué)會(huì)了同學(xué)之間的互助團(tuán)結(jié)，學(xué)會(huì)了怎樣克服困難。 在此 再次感謝 我的

39、指導(dǎo)老師 肖老師。 參考文獻(xiàn) [1].肖清 王忠鋒 . 西門(mén)子plc課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) . 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 . 2008 [2].張萬(wàn)忠 劉明芹 . 電器與plc控制技術(shù) . 化學(xué)工業(yè)出版社 . 2003 [3].高欽和 . plc應(yīng)運(yùn)開(kāi)發(fā)案例精選(第2版) . 人民電郵出版社 . 2008 [5].林小峰 .可編程序控制器及應(yīng)用 . 高等教育出社 . 1991 [6].方承遠(yuǎn) . 工廠電氣控制技術(shù)(第二版) . 北京機(jī)械工業(yè)出版社 . 2000 [7].汪道輝 . 邏輯與可編程控制系統(tǒng) . 機(jī)械工業(yè)出版 . 2001 [8].易傳祿 . 可編程序控制器應(yīng)用指南 . 上?？茖W(xué)普及出版社 . 1993 [9].楊士元 . 可編程序控制器(pc)編程應(yīng)用和維修 . 清華大學(xué)出版社 . 1995 [10].耿文學(xué) . 微機(jī)可編程控制器原理使用及應(yīng)用實(shí)例(修訂版) . 電子工業(yè)出版社 . 1993