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1、 《PLC技術及應用》 課程設計（論文） 題目：自動門控制裝置的PLC梯形圖控制 院（系）： 軌道交通學院 專業(yè)班級： 2011級車輛工程2班 學 號： 20111310010206 學生姓名： 汪浩 指導教師： 羅世民 起止時間： 2014.12.08——2014.12.12

2、 課設題目： 自動門控制裝置PLC梯形圖控制程序的設計與調(diào)試 控制要求： （1） 控制要求 當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行 機構KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。 （2） 自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2 被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。 （3） 在關門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關K2或 K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。 （4） 在門打開后的8s等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電

3、檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。 （5）開門與關門不可同時進行 目 錄 第1章 方案論證 1 第2章 硬件設計 3 2.1選取主機型號 3 2.2按鍵電路的設計 4 2.3 總體電路圖及性能分析 4 第3章 軟件設計 6 3.1程序功能圖 6 3.2輸入/輸出點代碼和地址編號 7 3.3編寫梯形圖 7 第4章 課程設計總結 9 參考文獻 10 第1章 方案論證 ?在超級市場、公共建筑、銀行、醫(yī)院等入口，經(jīng)常使用自動門控制

4、系統(tǒng)。早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，已逐漸被淘汰。PLC控制自動門由于具有故障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點，因而得到廣泛的應用。因此在一些日常生活控制的場合得到了廣泛的應用。同時自動門控制系統(tǒng)的設計方案也是多種多樣的。如利用數(shù)字電路來設計自動門控制系統(tǒng)，但數(shù)字電路設計復雜，可靠性也不是很理想；也可以利用單片機來設計自動門控制系統(tǒng)，但利用匯編語言來編寫程序來實現(xiàn)其功能又顯得更為麻煩。 本自動門控制系統(tǒng)是利用PLC為核心來控制,其電路結構簡單,單元電路分別通過原理圖設計、由梯形圖語言設計完成,利用試驗室所提供的條件來模擬和驗證程序,并利用指示燈實現(xiàn)系統(tǒng)功能,非常適用于日常生活控制場合

5、。 自動門控制系統(tǒng)的設計特點： 本自動門控制系統(tǒng)分別利用原理圖硬件設計和梯形圖軟件設計的優(yōu)點完成了對應單元的電路進行設計,使系統(tǒng)較為簡潔。PLC具有抗干擾能力強，可靠性高；控制系統(tǒng)結構簡單，通用性強；編程方便，易于 實現(xiàn)；功能完善；設計、施工、調(diào)試的周期短；體積小，維護操作方便等優(yōu)點。根據(jù)具體的要求,還可對系統(tǒng)的功能進行再編程設計來不斷完善系統(tǒng)功能,縮短設計周期,同時保證設計系統(tǒng)的可靠性。 自動門控制裝置由門內(nèi)光電探測開關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到限位開關K4、開門執(zhí)行機構KM1（使直流電動機正轉(zhuǎn)）、關門執(zhí)行機構KM2（使直流電動機反轉(zhuǎn)）等部件組成。光

6、電探測開關為檢測到人或物體時為ON，否則OFF，具體的控制要求如下： 1、當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行機構KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。 2、自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。?????????????? 3、在關門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。?????????????????? 4、在門打開后的8s等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光

7、電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。 5、開門與關門不可同時進行；有啟動、停止開關；有開關門的狀態(tài)顯示；開關門的時間以8位數(shù)碼的方式倒計時。 圖1.1 控制系統(tǒng)圖 控制系統(tǒng)圖如圖1.1所示。狀態(tài)顯示 關門KM2 開門KM1 安全光電 關門限K4 關門限K4 開門限K3 門外光電探測K2 主機 CPU 221 門內(nèi)光電探測K1 第2章 硬件設計 2.1選取主機型號 CPU22*系列PLC的CPU模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字I/O點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設備中

8、。CPU負責執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場設備中采集信號，輸出部分則輸出控制信號，驅(qū)動外部負載。 CPU22*是在21世紀初投放市場的，其速度快，具有極強的通信能力，下面簡單介紹4種不同配置的CPU單元。 （1）CPU221集成6輸入/4輸出共10個數(shù)字量I/O點。無I/O擴展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。 （2）CPU222集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點。可連接2個擴展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空

9、間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。 （3）CPU224集成14輸入／10輸出共24個數(shù)字量I／O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I／O點或35路模擬量I／O點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊／編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I／O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。 （4）CP

10、U226集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。可完全適應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。 通過比較以上四種不同配置CPU單元的比較，及根據(jù)本自動門控制系統(tǒng)實際輸入、輸出點數(shù)

11、的要求，由于本系統(tǒng)輸入點數(shù)為6點，輸出點數(shù)為10點，且CPU226集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點。由以上分析可以看出，選擇CPU226足以完成本次系統(tǒng)的要求。故主機的型號選擇CPU226，且不需要其它擴展模塊。 2.2按鍵電路的設計 本自動門控制系統(tǒng)根據(jù)功能要求共有4個輸入信號和4個輸出信號，來控制系統(tǒng)的工作和關斷，故應當設置4個按鈕作為輸入端的輸入信號，當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關K1或K2時，輸入端I0.0或I0.1為ON。輸出端開門執(zhí)行機構KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關K3位置時，關門限K3動作，電機停止運行。自動門在開門位置停留8s后，自動進入關

12、門過程，Q1.1狀態(tài)為ON，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位開關K4位置時，開門限K4動作電機停止運行。在關門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。在門打開后的8s等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。開門與關門不可同時進行；有啟動、停止開關；有開關門的狀態(tài)顯示；開關門的時間以8位數(shù)碼的方式倒計時。 本系統(tǒng)共有6個輸入信號/10個輸出信號，而主機CPU226是24個輸入/16個輸出，可以按一定的順序依次將按鍵的輸入

13、端連到主機上，并正確定義輸入端地址，以便于編寫梯形圖。當按鈕被按下時，其輸入端的信號為高電平。 2.3 總體電路圖及性能分析 性能分析： 本次課設的目的是設計一個自動門控制系統(tǒng),通過以上電路圖的設計和原理分析基本上能實現(xiàn)當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行機構KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行；自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行；在關門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序；在門

14、打開后的8s等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過；開門與關門不可同時進行；有啟動、停止開關；有開關門的狀態(tài)顯示；開關門的時間以8位數(shù)碼的方式倒計時等幾項功能。通過用PLC設計的自動門控制系統(tǒng)由于具有連接方便、故障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點，因而得到廣泛的應用。因此在一些日常生活控制的場合得到了廣泛的應用。而本次設計也更加突出了這些特點。 總體電路圖如下圖2-1所示： 圖2-1 總體電路圖 第3章 軟件設計 3.

15、1程序功能圖 整個自動門控制系統(tǒng)的程序流程圖如下： N Y KM1停止時間顯示 K3動作 N Y K1或K2動作 開 始 開門子程序 Y 初始化 N K1或K2動作 N 定時時間到 Y 關門子程序 N K4動作 Y 結束 圖3.1 自動門控制程序流程圖 3.2輸入/輸出點代碼和地址編號 通過分析硬件連接圖可知，該自動門控制系統(tǒng)是由4個輸入按鈕的通斷作為輸入信號，進而來控制四個輸出控制信號的輸出，利用三個接觸器線圈的

16、吸合和斷開來控制輸出電路的接通和斷開。因此本系統(tǒng)共有4個輸入點，4個輸出點，其輸入/輸出點代碼和地址編號如下表所示： 表3.1 輸入/輸出點代碼和地址編號 名稱 代碼 地址編號 輸 入 信 號 啟動開關 SB1 I0.0 停止開關 SB2 I0.1 門內(nèi)光電探測開關K1 SB3 I0.2 門內(nèi)光電探測開關K2 SB4 I0.3 開門限K3 SB5 I0.4 關門限K4 SB6 I0.5 輸出信號 時鐘顯示 KM1 Q0.1-0.7 開門KM1 KM2 Q1.1 關門KM2 KM3 Q1.2 狀態(tài)顯示 K

17、M4 Q1.3 3.3編寫梯形圖 開門與關門不可同時進行； （1）開門子程序 當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行機構KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。在關門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。?在門打開后的8s等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8s后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。具體程序如下： （2）關門子程序 自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動

18、，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。具體程序如下： （3）計時及狀態(tài)顯示子程序 用8位數(shù)碼倒計時的方式來顯示開關門的時間，來提醒出入人員注意。具體程序如下： 第4章 課程設計總結 通過本次PLC課程設計,使我對PLC這門學科有了更深層次的認識并且使自己對PLC這一學科產(chǎn)生了濃厚的興趣,在整個課程設計的過程中,通過圖書館閱覽室，借書處和上網(wǎng)查資料，都使自己對PLC這一學科的知識得到了擴展，也發(fā)散了自己的思維。 在完成這個設計之后，我又重新將自己的設計仔細思考了一番，不會的地方和可以向老師和同學

19、請教?？赡軙谠O計中碰到更多的問題，這就要求我要更多的去查資料，爭取盡快的解決問題同時這樣也能讓我學到更多的知識，如通過這次課設使我對CPU22*系列它們之間的區(qū)別和特點及蜂鳴器的驅(qū)動電路有了全面的了解。在解決遇到的問題時會更加引發(fā)自己的思考，對自己的信心和毅力都是一種考驗。 我想我們不論在學任何一門課程的過程中，都應當有一種勇于探索和不斷創(chuàng)新的精神，同時毅力也是最好的催化劑。我認為課程設計中的每一個環(huán)節(jié)都是對知識的一個總結和復習的過程。 設計對于一個成品來說是相當重要，只有設計出正確的方案才能減少在實際生產(chǎn)中的失誤。在今后的學習和設計中，我也會更加注重這方面的鍛煉和培養(yǎng)，希望會有所進步。

20、而且設計的最后仿真結果還算是比較理想的，以后還需要多學習多交流多研究。 總之，課程設計可能有的地方做的不是那么完美，但我覺得這是一次很好的鍛煉機會，謝謝羅老師的指導和幫助！ 參考文獻 [1] 王永華. 現(xiàn)代電器控制及PLC應用技術.北京：北京航空航天大學出版社,2003.9 [2] 陳建民.電氣控制與PLC應用.北京：電子工業(yè)出版社,2007 [3] 求是科技. PLC應用開發(fā)技術與工程實踐.北京：人民郵電出版社，2005 [4] 何立民. PLC應用系統(tǒng)設計.北京：北京航空航天大學出版社 ，1990 [5] 李光飛. PLC課程設計實例指導.北京：北京航空航天大學出版社 ，2004 [6] 劉建華, 李紀云. PLC在現(xiàn)代社會中的應用[J]. 河南科技, 1998,(10) [7] 張曉玲, 白瑞云. PLC應用和發(fā)展[J]. 科學中國人，2006,(11)