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1、电气把握与 PLC课程设计说明书题目：宾馆自动门把握系统设计专业班级：自动 0901 姓名：学号： 指导教师：成绩：指导教师签名： 日期：1目录1 系统概述32 方案论证33 硬件设计43.1 系统的原理方框图43.2 主电路43.3 I/O 安排53.3 I/O 接线图53.4 元器件选型64 软件设计104.1 主流程104.2 梯形图115 系统调试13设计心得14参考文献15101 系统概述自动门依据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中，自动平移门使用得最广泛，大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门。由于自动门在通电后可以
2、实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，既便利又提高了建筑的档次，于是快速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成了银行、写字楼、酒店等办公消遣场所装修必不行少的一项配置。自动门把握装置由感应式开关、开门到位限位开关、关门到位限位开关、开门关门执行机构一台 250W 的直流电机拖动，正转开门、反转关门组成。具体要求如下：1、当开门感应开关检测到有人或物件要通过时，开门机构开门，当门到开门到位限位开关后，开门电机停顿。2、自动门在开门位置停留 8 秒后，自动进入关门过程。3、在关门过程中，假设检测到有人或物件要通过，马上进入开门过程。4、在门翻开后等待的8 秒时间内，
3、假设有人或物件要通过，必需重开头等待8 秒，才能进入关门过程，以便人员安全通过。2 方案论证对于 PLC 型号的选择问题，则有以下几个方面要考虑：（1） 功能方面 全部 PLC 一般都具有常规的功能，但对某些特别要求，就要知道所选用的 PLC 是否有力气完成把握任务。如对 PLC 与 PLC，PLC 与智能仪表及上位机之间有灵敏便利的通讯要求；或对 PLC 的计算速度，用户程序容量等有特别要求；或对 PLC 的位置把握有特别要求等。这就要求用户对市场上流行的 PLC 品种有一个具体的了解，以便做出正确的选择。（2） 价格方面 不同厂家的 PLC 产品价格相差很大，有些功能类似，质量相当，I/O
4、 点数相当的 PLC 的价格能相差 40%以上。在使用 PLC 较多的状况下，这样的差价固然是必需考虑的因素。（3） 个人喜好方面 有些工程技术人员对某些品牌的 PLC 生疏，所以一般比较宠爱使用这种产品。另外，甚至一些政治因素或个人情感有时也会成为选择的理由。PLC 主机选定后，假设把握系统需要，则相应的配套模块也就选定了。如模拟量单元，显示设定单元，位置把握单元或热电偶单元等。对于本课设来说不需要扩展单元与模拟量单元，可知 PLC 可以选择我们所生疏的西门子系列 PLC,依据以上的分析可知我们可以选择西门子 S7-200 系列 PLC。3 硬件设计3.1 系统的原理方框图开头N假设 K1
5、， K2 有信号Y开门K3 翻开停顿延时 8s ，假设有信号NY关门假设 K1 ， K2 有信号NYK4 翻开停顿完毕图 3.1系统原理方框图3.2 主电路FU1QSFU1KM0KM0KM1KM1M3.3 I/O 安排图 3.2系统主电路PLC 把握系统的地址安排表如表 3-1 所示输入信号输出信号I0.1门内光电探测开关K1Q0.1开门执行机构KM0I0.2门外光电探测开关K2Q0.2关门执行机构KM1I0.3开门到位限位开关K3Q0.3短接启动电阻接触器KM2I0.4关门到位限位开关K4T37时间继电器I0.6手动关门I0.7过电流保护开关表 3-1I/O 地址安排表3.3 I/O 接线图
6、SB1I0.1Q0.0KM0SB2I0.2SB3I0.3KM1SB4I0.4Q0.1SB5I0.5SB6I0.6Q0.2KM2SB7I0.7SB10I1.1SB11I1.2COMCOM图 3.3I/O 接线图3.4 元器件选型3.4.1 可编程序把握器 PLC 的选择在 PLC 系统设计时，首先应确定把握方案，下一步工作就是 PLC 工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此工程设计选型和估算时， 应具体分析工艺过程的特点、把握要求，明确把握任务和范围确定所需要的操作和动作，然后依据把握要求，估量输入输出点数、所需存储器的容量、确定 PLC 的功能、外部设备特性等，最终选
7、择有较高性能价格比的 PLC 和设计相应的把握系统。1. 输入输出I/O点数的估算I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常依据统计的输入输出点数，在增加 10% 到 20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需依据制造厂商 PLC 的产品特点对输入输出点数进展圆整。依据估算的方法故本课题的 I/O 点数为输入 14 点，输出 10 点。2. 存储器容量的选择存储器容量是可编程序把握器本身能供给的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用工程有用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器的容量。设计阶段，由于用户程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，须在程序调试之
8、后才知道。为了设计选型时，能对程序容量有确定估算，通常承受存储器容量的估算来代替，存储器内存容量的估算没有固定的形式，很多文献资料中给出了不同的公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 10 到 15 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数16 位为一个字，另外再按次数的25%考虑余量。因此本课题的 PLC 内存容量选择应能存储索要储存的程序，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。3. 把握功能的选择该选择包括运算功能、把握功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等性能的选择。依据本课题所设计的自动门把握系统的要求，主要介绍一下几种功能的选择。1） 把握功能PLC
9、 主要用于挨次规律把握，因此，大多数场合常承受单回路或多回路把握 器解决模拟量的把握，有时也承受专用的智能输入输出单元完成所需要的把握功能， 提高 PLC 的处理速度和节约存储器容量。2） 编程功能离线编程方式：PLC 和编程器共用一个 CPU，编程器在编程模式时，CPU 只为编程器供给效劳，不对现场设备进展把握。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU 对现场设备进展把握，不能进展编程。离线编程方式可降低系统本钱，但使用和调试不便利。在编程方式：CPU 和编程器有各自的 CPU，主机CPU 负责现场把握，并在一个扫描周期内与编程器进展数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描
10、周期，主机就依据收到的程序运行。这种方式本钱较高，但系统调试和操作便利，在大中型 PLC 中常承受。五种标准化变成语言：挨次功能图SFC、梯形图LD、功能模块图FBD三种图形化语言和语言表IL、构造文本ST两种文本语言。选用的编程语言应遵守标准IEC6113123，同时，还应支持多种语言变成方式，如 C，Basic 等，以满足特别把握场合的把握要求。3） 诊断功能PLC 的诊断功能爆孔硬件和软键的诊断。硬件诊断通过硬件的规律推断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对 PLC 内部的性能和功能进展诊断是内诊断，通过软键对 PLC 的 CPU 玉外部输入输出等部件信息叫唤功能进展
11、诊断是外诊断。PLC 的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术力气的要求，并影响平均修理时间。4. 机型的选择1PLC 的类型PLC 按构造分为整体型和模块两类型型，按应用环境分为现场安装和把握室安装两类；按CPU 字长分为 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。从应用角度动身，通常可按把握功能或输入输出点数选型。整体型 PLC 的 I/0 点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型把握系统；模块型 PLC 供给多种 I/0 卡件或插卡，因此用户可较合理的选择和配置系统把握的 I/0 点数，功能扩展便利灵敏，一般用于大中型把握系统。2经济的考虑选择 PLC 时，应考虑性
12、能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进展比较和兼顾，最终选出比较满足的产品。输入输出点数对价格有直接影响。点当数增加到一数值后，相应的存储器容量相应增加， 因此，点数的增加对 PLC 选用、存储器容量、把握功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个把握系统有较合理的性能价格比。本课题所设计的自动门属于小型把握系统，结合经济性的考虑因此选用整体型 PLC。5. 对 PLC 响应时间的要求对于多数场合，PLC 的相应时间根本上能满足把握要求。响应时间包括输入滤波时间，输出滤波时间和扫描周期。PLC 的工作方式打算了他不能承受频率过高或持续时间
13、小于扫描周期的输入信号，当有此类信号输入时需要选用扫描速度高的PLC 或快速响应模块和中断输入模块。综合以上因素，本课题的设计承受德国西门子公司生产 S7-200 系列的 CPU224 小型 PLC 来实现整个系统的把握。3.4.2 驱动装置的选型运用直流无刷电机。直流无刷电机功率密度高，噪音微小、调速性能好，即具备沟通电动机的构造简洁、运行牢靠、维护便利等优点，又具备直流电动机线性机械特性、调速范围宽、启动转矩大、运行效率高等诸多优点。是应用于“轻、小、薄、安静、周密、牢靠”等场合的最正确选择本设计选用的是亚坦电机把握生产的 45BLDC 系列直流无刷电机，电机直径45，额定转数 4000
14、转，额定扭矩 0.036N.m，功率 15W100W。额定电压 24V DC。3.4.3 感应器件的选择目前自动门行业运用的感应器件主要有微波感应器、红外感应器等。微波感应器，又称微波雷达，对物体的移动进展反响，因而反响速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，微波感应器是以微波多普勒原理为根底，平面型天线昨感应系统，以微处理器作把握。整机关键元器件均为进口器件，方案设计选择器件均确保了产品牢靠性。微波感应器是以 10.525GHz 微波频率放射、接收。其探测方式具体如下优点： 1.非接触探测。2.不受温度、湿度、噪音。红外感应器，是对物体的存在进展反响，不管人员是否移动，只要处于感应器的扫
15、描范围内，它都会反响，另外，红外感应器的反响速度比微波感应器慢。依据不同的功能和性能运用在各类不同场合的自动把握系统中，是自动门系统的关键部位，其性能直接影响自动门系统的安全及稳定，如在高档酒店、写字楼， 可以选择高灵敏度的感应器；在人行道边上的银行、商店等常常有人路过的地方， 选择窄区域的感应器。3.4.4 直流电动机的选型无刷直流电机具有更大的功率密度铁芯利用率高、更高的效率和更好的把握性能， 如将节能因素、省却变频器以及产能提高因素考虑在内，使用者的综合本钱下降很大。所以在本课题设计中选用了无刷直流电动机。3.4.5 传动装置本把握系统所用到的传动装置具体包括如下：1 自动门扇行进轨道：
16、就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向进展。2 自动门扇吊具走论系统：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。3 同步皮带：用于传输电机所产动力，牵引自动门吊具走论系统。3.4.6 限位开关限位开关又称行程开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出把握命令的主令电器。用于把握生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动把握器件。限位开关广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械的行程把握。当生产机械运动到某一运动位置时，行程开关通过机械可动局部的动作，将机械信号转化为电信号，以实现对生产机械的把握，限制它们的动作和位置，借此对生产机械给以必要的保护。4 软件设
17、计4.1 主流程开头N假设 K1 ， K2 有信号Y开门K3 翻开停顿延时 8s ，假设有信号Y N关门假设 K1 ， K2 有信号Y NK4 翻开停顿完毕图 4.1程序主流程图4.2 梯形图图 4.2自动门开门梯形图11图 4.3 自动门延迟梯形图图 4.4自动门关门梯形图图 4.5 自动门过载保护梯形图12图 4.6自动门开门及延迟语句表5 系统调试图 4.7自动门关门及过载保护语句表1、首先按下启动按钮使 I0.7 闭合，假设外检测开关或内检测开关有信号时 I0.1 或 I0.2 闭合。由于开门限位开关I0.3 是长闭的，所以Q0.0 线圈通电，有原理分析可知光电检测开关的触发方式是脉冲
18、触发所以需要自锁。当 Q0.0 线圈通电时 Q0.0 闭合，此时电动机正转带动自动门扇移动，执行开门过程。2、当门扇完全翻开时，使开门限位开关I0.3 翻开，Q0.0 线圈断电.电动机停顿转动。3、当门扇停顿移动时，由于开门限位开关的长闭变成长开，故使长开闭合。进展 8 秒的延时，假设此时外检测开关或内检测开关 I0.1 或 I0.2 有信号，则使 T37 重延时。134、当 8 秒的延时完毕后 T37 线圈通电，关门限位开关关闭，所以使Q0.1 通电并自锁，电机反转执行关门过程。5、在关门过程中，假设外检测开关或内检测开关I0.1,I0.2 有信号又使 Q0.0 通电，由于在关门过程中 Q0
19、.0 长闭，此时翻开并中断关门过程，转向开门过程。6、在此把握过程中，为了保证其安全性设置过载保护和紧急停车。7、考虑到主动门假设消灭故障时，使用自动把握系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门。心 得 体 会课程设计是培育学生综合运用所学学问,觉察、提出、分析和解决实际问题,熬炼实践力气的重要环节,是对我们实际工作力气的具体训练和考察过程。我开头先认真审题，考虑设计系统的要求及条件，复习有关课程内容，如电器与 PLC 把握技术、西门子 PLC 课程设计指导书等，之后多方收集相关资料并截选，再与同学沟通、请教教师。回忆起此次西门子 PLC 课程设计，令我仍感慨颇多。一个多星期的时间里，付出了不
20、少时间和精力，努力地查找资料、绘制电路图等，但学到了很多很多东西。同时，不仅稳固了以前所学过的学问，而且学到了很多在书本上所没有学到过的学问。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论学问是远远不够的，只有把所学的理论学问与实践相结合起来，才能提高自己的思维力气和实际应用力气。在设计的过程中常遇到问题，可以说是困难重重，第一次做此类设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中觉察了自己的缺乏之处， 对以前所学过的学问理解得不够深刻，把握得不够结实。这次课程设计之后，确定把以前所学过的学问重稳固。通过本次课程设计，我在教师的细心指导和严格要求下，获得了丰富的理论学问，极大地提高了实践力气，这对我今后进一步学习这方面的学问有极大的帮助。在此，忠心感谢教师的指导和同学的帮助。15参 考 文 献1、电气把握系统与可编程把握器主编 常晓玲机械工业出版社；2、监控组态软件与 PLC 入门 主编严盈富 人民邮电出版社；3、可编程把握器及应用 主编林小峰 高等教育出版社；4、现代电气把握及 PLC 应用技术 编者 王永华 其次版 北京航空航天大学出版社