PLC自动门装置控制系统-课程设计

科信学院

课程设计说明书（2013 /2014 学年第 2 学期）

课程名称：《可编程序控制器应用》课程设计题目：自动门装置电气控制系统设计

专业班级：11级自动化四班

学生姓名：

学号：

指导教师：

设计周数：

设计成绩：

2013 年 6 月26 日

第一章设计要求与目的……………………….- 3 -

1.1 设计要求……………………………- 3 –

1.2 设计目的…………………………- 3 - 第二章主电路与电气元件选型……………… - 3 -

2.1 主电路………………………………- 3 - 2.2 控制电路……………………………- 4 - 2.3元器件的选择………………………- 4 - 第三章 PLC控制系统设计……………………- 4 –

3.1 PLC控制系统的硬件设计……………- 5 –

3.1.1 PLC的选型……………………- 5 –

3.1.2 PLC的设计方案和外部接线图…- 5 –

3.2 PLC控制系统的软件设计……………- 5 –

3.2.1PLC的I/O地址分配表……………- 5 –

3.2.2梯形图的设计……………………- 6 – 3.3 实验台接线图……………………- 7 –第四章课程设计感想…………………………- 7 –

第1章设计要求与目的

1.1设计要求

自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。

控制要求：

1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。

2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。

3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。

4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。

1.2 设计目的

本次设计首先参考已经成熟的多种自动门控制系统，分析其优缺点和控制精髓，了解自动门基本控制思想。利用所学的传感器检测、电机拖动、自动控制系统、自动控制理论、现代电气控制及PLC等专业知识，独立从硬件、软件、调试、仿真设计一个自动门控制系统，将所学知识应用实际，在设计中提高系统控制思想合和动手能力。

本次设计要求达到的目标如下：

（1）初步掌握一般电气控制技术，PLC应用技术及其设计的基本方法。

（2）培养一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力。

（3）巩固常用电子仪器的使用方法。

（4）通过严格的科学训练和工程设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实

事求是的科学作风。

第2章主电路与电气元件选型

2.1 主电路

主电路有实验台的直流电机，由接触器KM1和KM2控制，通过控制直流电机M的正反转来控制自动门的开启与关闭。M由热继电器FR作过载保护，熔断器FU1作短路保护。

交流电通过组合开关QS引入，经整流器变为220V直流电供给直流电机及控制电路。

主电路原理图如下图1所示。

2. 2控制电路

当有人由内到外或由外到内通过接近开关QS1或QS2时，QS1或QS2闭合，接触器KM1线圈得电，位于主电路的主触点闭合，电动机正传，同时，辅助触点闭合实现自锁。到达开门限位开关SL1位置时，中间继电器线圈得电，KA1的动断触点断开，KM1线圈断电，电机停止运行。

同时，通电延时时间继电器KT得电，8秒后时间继电器触电闭合，接触器KM2通电，KM2主触点闭合电动机反转，同时辅助触点闭合实现自锁。当门移动到关门限位开关SL2位置时，电机停止运行。

在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过接近开关QS1或QS2时，KA3线圈得电,KA3动断触点断开，使KM2线圈断电，电动机停转，关门停止。同时KM1线圈得电电动机正转，进入开门状态。

在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过接近开关QS1或QS2时，KA3线圈得电，动断触点断开，时间继电器断电，等待QS1或QS2闭合时，时间继电器KT通电，重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，保证人员安全通过。

2.3元器件的选择

熔断器类型的选择：熔断器的类型应根据负载保护特性的短路电流大小及安装条件来选择。根据计算，FU1选用RC/A-5型熔断器，FU2选用RC/A-5型熔断器。

直流接触器的选择：主要考虑接触器主触点的额定电压与额定电流。根据计算，KM1、KM2选用CZ0-05/20型接触器。

热继电器的选择：热继电器按电机额定电流选择，热继电器整定电流为电动机额定电流的(0.95～1.05)倍.根据计算,FR选用JR15型热继电器。

开关选择：直流电动机的正转反转采用实验台的AZ,AF。

限位开关：SQ1、SQ2选择实验台的I0.2 I0.3

第三章PLC控制系统设计

3.1PLC控制系统的硬件设计

3.1.1PLC的选型

由硬件的设计及选择和控制要求可知，共有4个输入和2个输出信号，选择S7-200CPU212。

3.1.2 PLC的设计方案和外部接线图

PLC设计方案图

PLC的外部接线图

3.2 PLC控制系统的软件设计

3.2.1PLC的I/O地址分配表

3.2.2梯形图的设计

其工作过程如下：

首先，电路的工作需要合上主电路中直流电动机的总开关QS，才能完成接下来的一系列操作。

当门外或者门内有人经过的时候，会触发光电开关I0.0或I0.1得电，接着会触发直流电动机Q0.0得电，电机正转，自动门打开，Q0.0得电后，使得其相应触电闭合形成自锁；并且中间继电器M0.2线圈得电，为以后其相应中间继电器的动断做准备。

当自动门触发到行程开关I0.2时，I0.2得电。中间继电器M0.0得电，其相应动断触

点断开，Q0.0线圈失电，电机停止转动；同时，触发定时器T37，计算器记时8秒后，延时时间到。触发T37触点，接着电动机线圈Q0.1得电，电动机反转，自动门开始关闭。

当关门触发到行程开关I0.3时，I0.3得电，中间继电器M0.1得电，其相应动断触电断开，Q0.1失电，电动机停止转动，关门完成。

当在关门过程中，有人经过时，触发光电开关I0.0或I0.1得电，中间继电器M0.2得电，其相应触电断开，Q0.1失电，电动机停止关门，其相应动断触电复位，又接通Q0.0，电动机正转，又开始开门。

当在等待8秒过程的时候，有人经过，触发光电开关I0.0或I0.1得电，中间继电器M0.2得电，其相应触电断开，延时继电器重新复位，又重新开始计时。其中动断触电Q0.0和QO.1分别为电动机的互锁，Q0.0和Q0.1分别为电动机的自锁。

当出现人流行比较大的时候，可以按下I0.4，使电机正转，强制开门。,.

3.3 试验台接线图

第四章课程设计感想

经过两个星期的PLC课程设计，使我收获很多。与很多其他同学相比，可以说我们是幸运的，也可以说我们是不幸的。幸运的是，我们的课程设计题目是关于一个自动门的电器控制设计，相比较其他同学来说我们任务量相对较少，能够冷静，耐心的分析问题。不幸的是，也许我们通过这次课程设计，受到的锻炼就少了。

首先我们拿到题目后，便开始耐心地分析题目，根据题目的要求，小组讨论我们应该采取的方案，这个题目在所有实验中相对来说是最简单，主电路只要一个电机控制它的正反转就行，控制电路只要满足那四个条件就行，我们还是列出了流程图，通过流程图，使我们的逻辑更加清晰，因而RLC电路图很快我们便画出来了。RLC电路图出来了，PLC的接线更是迎刃而解。在测试修改阶段经过老师亲切指导，这样使得我们得以顺利的完成设计开发工

作，老师渊博的知识，敏锐的思路和实事求是的工作作风给我留下了深刻的印象，这将使得我终身受益，谨此向老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。

我觉得课程设计其实挺有意义的，因为通过它，我们可以去模拟，尝试地解决一些实际生活的问题，这样对我们以后的工作，学习都是很有帮助的，只有把解决实际问题作为我们的目的，我们才像个合格的工科学生。

参考文献

【1】殷洪义《可编程程序控制器选择设计与维修》机械工业出版社【2】百度文库