2022年PLC自动门课程设计.docx

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1、燕山高校课 程 设 计 说 明 书题目： 自动门掌握装置学院（系）：电气工程学院年级专业： 外表二班学号：同学姓名：指导老师： 韩立强老师职称： 副教授燕山高校课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教案单位：自动化外表学 号同学姓名专业（班级）外表二班设计题目 自动门掌握装置设完成自动门掌握装置，包括编写程序和硬件接线图，要求当有人按下开门开关计时，门自动打开，然后又能自动关闭.该掌握系统有4 个输入点， 2 个输出技点.I/O 点总数为13 个.工艺掌握简洁，但是对系统地牢靠性、抗干扰性能要求术参很高，所以采纳 PLC 掌握 .数1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1 或

2、 K2 时，开门执行机构KM1 电动机正转，到达开门限位开关K3 位置时，电动机停止运行.设2）自动门在开门位置停止8 秒后 .自动门进入关闭过程，关门执行机构KM2计要启动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4 时电动机停止运行 .求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K1 或 K2时，应立刻停止关门，并自动进入开门程序.4）在门打开后地 8 秒等待时间内，如有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关 K2 或 K1 时，必需重新开头等待8 秒后，再进入关门过程，以保证人员安全通过 .工1 熟识相关 plc 开发软件作2 绘制电气原理图：包括主电路、掌握电路、PLC

3、硬件电路、 I/O 接口表量3 编写 PLC 掌握程序（梯形图和指令表）1.第一天安装 plc 开发软件（ GX Developer ） ,熟识该软件地操作工2 仔细分析任务说明书，依据题目要求理清设计思路，画设计流程图.作3 编写 plc 掌握程序（梯形图和指令表）,并绘制电气原理图计4 进行编写程序地调试，观看时序图划5 撰写课程设计报告参PLC 电气掌握技术，漆汉宏主编，机械工业出版社，2006 年考FX 系列 PLC 编程及应用，寥常初主编，机械工业出版社，2004 年资其他资料料指导老师签字韩立强基层教案单位主任签字谢平说明：此表一式四份，同学、指导老师、基层教案单位、系部各一份.2

4、021 年 7 月 2 日目录摘要 1第一章 plc 简介 2 其次章自动门掌握系统总体方案设计42.1 自动门地功能需求分析42.2 自动门地掌握要求42.3 自动门掌握系统构成 5 第三章自动门掌握系统地硬件设计53.1PLC 地选型 53.2 检测开关 63.3 限位开关 73.4I/O 地址安排表 73.5 电路连接图 7 第四章自动门掌握系统地软件设计84.1 工作过程分析 84.2 梯形图程序 94.2.1 梯形图地概述 94.2.2 梯形图地设计 10第五章 程序调试 11心得体会 15参考文献 16附录摘要本文是关于自动门掌握系统地设计，自动门系统主要由可编程掌握器（PLC）、

5、感应器件、驱动装置和传动装置组成.主要工作原理是感应器件将检测到地人体或物体信号传送到 PLC，PLC 再综合收到地自动门状态信号作出判定，而后发出掌握信号，使驱动装置运行，在通过传动装置带动门地动作.随着电子技术地进展，PLC 不断地更新， PLC 掌握已成为自动掌握中最常见地方式之一 .自动门就是自动掌握应用地以典型例子，由于可编程掌握器具有很好地处理自动门开关掌握及良好地稳固性，而且可以很简洁地转变掌握地方式，因此，自动门地生产商家很多都运用PLC 来做门地掌握器 .目前自动门在日常生活中用越来越广泛.PLC 掌握具有较高地牢靠性、稳固性、修理便利等优点.第一章 PLC 简介可编程掌握器

6、，英文Programmable Controller, 简称 PLC，本课题中用 PLC 作为它地简称 .PLC 是用于工业现场地电掌握器.它源于继电器掌握技术，但基于电子运算机.它以微处理器为核心，集自动化技术、运算机技术、通信技术为一体，它通过运行储存在其内存中地程序，把经输入电路地物理过程得到地输入信息，变换为所要求地输出信息，进而再通过输出电路地物理过程去实现对负载地掌握.PLC 基于电子运算机，但并不等同于运算机.一般运算机进行入出信息交换时， 大多只考虑信息本身，信息入出地物理过程一般不考虑地.而 PLC 就要考虑信息入出地牢靠性、实时性、以及信息地实际使用.特殊要考虑怎样适应于工

7、业环境，如便于 安装便于门内外感应采集信号，便于修理和抗干扰等问题，入出信息变换及牢靠地物理实现，可以说是PLC 实现掌握地两个基本点.PLC 可以通过他地外设或通信接口与外界交换信息 .其功能要比继电器掌握装置多得多、强得多.PLC 有丰富地指令系统，有各种各样地I/O 接口、通信接口，有大容量地内存，有牢靠地自身监控系统，因而具有以下基本功能：（ 1） 规律处理功能；（ 2） 数据运算功能；（ 3） 精确定时功能；（ 4） 高速计数功能；（ 5） 中断处理 可以实现各种内外中断功能；（ 6） 程序与数据储备功能；（ 7） 联网通信功能；（ 8） 自检测、自诊断功能 .可以说，凡一般小型运算

8、机能实现地功能，PLC 几乎都可以做到 .像PLC这样，集丰富功能于一身，是别地电掌握器所没有地，更是传统地继电器掌握电路所无法比拟地 .丰富地功能为PLC 地广泛应用供应了可能，同时，也为自动门行业地远程化、信息化、智能化制造了条件.现代化工业生产过程是复杂多样地，它们对掌握地要求也各不相同.PLC 专为工业掌握应用而设计，一经显现就受到了广大工程人员地欢迎.其主要特点有 :(1) 抗干扰才能强，牢靠性能高(2) 掌握系统结构简洁，通用性强(3) 编程便利，易于使用(4) 功能强大，成本低(5) 设计、施工、调试地周期短(6) 爱护便利（ 1）PLC 与其它典型掌握系统地区分继电器掌握系统虽

9、有较好地抗干扰才能，但使用了大量地机械触点.是设备连线复杂，且触点在开闭时易受电弧地损害，寿命短，系统牢靠性差.a. 掌握规律继电器掌握规律采纳硬件接线规律，利用继电器机械触点地串联或并联，准时间继电器等组合成掌握规律，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想在转变或增加功能都很困难.另外，继电器触点数目有限，每个只有4-8 对触点， 因此敏捷性和扩展性很差，而PLC 采纳储备器规律，其掌握规律以程序方式储存在内存中，要转变掌握规律，只需要转变程序即可，因此敏捷性和扩展性很好.b. 工作方式电源接通时，继电器掌握线路中各继电器同时处于受掌握状态，它属于并行方式 .而 PLC

10、 得掌握规律中，各内部期间都处于周期性扫描过程中，各种规律、数值输出地结果都是依据在程序中地前后次序运算出来地，它属于串行方式 .PLC 有微型运算机地很多特点，但他地工作方式却与微机有很大不同 .微机一般采纳等待命令地工作方式 .而 PLC 就采纳不断循环地次序扫描地工作方式 .每次扫描所用地时间称为扫描周期或工作周期 .CPU 从第一条指令开头，按次序逐条地执行用户程序知道用户程序终止，然后返回第一条指令开头新一轮地扫描 .PLC 就是这样周而复始地重复上述循环扫描地，这种工作方式是在系统地掌握下，顺次扫描各输入点地状态，按用户程序进行运算处理，然后次序向输出点发出相应地掌握信号 .PLC

11、 是一种工业掌握运算机，所以他地工作原理是建立在运算机地工作原理基础上地，即通过执行反映掌握要求地用户程序来实现地.但是 CPU 是分时操作方式来处理各项任务地，运算机在每一瞬时只能做一件事，所以程序地执行是按程序次序一次完成相应各电器地动作，便成为时间上地串行.由于运算速度极高，各电器地动作好像是同时完成地，但实际输入输出地响应是有滞后地.c. 掌握速度继电器掌握规律依靠触点地机械动作实现掌握，工作频率低，触点开闭动作一般几十毫秒数量级.另外机械触点仍会显现抖动问题；而PLC 是由程序指令掌握半导体电路来实现掌握，属于无触点掌握，速度极快，一般一条用户指令地执行时间在微秒数量级，且不会显现抖

12、动 .其次章自动门掌握系统总体方案设计2.1 在自动门地功能需求分析本设计面对市场地应用，需要有安全性和牢靠性.依据市场中对自动门地具体要求，本 课题所设计地自动门为了便于爱护，自动门应具有手动和自动方式.当信号采集装置检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近门口且门未关闭，PLC 动作输出信号开掌握点动机正转或者反转来开门或者关门.2.2 自动门地掌握要求（ 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，

13、 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，应立刻停止关门，并自动进入开门程序.（ 4）在门打开后地8 秒等待时间内，如有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2 或 K1 时，必需重新开头等待8 秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过.2.3 自动门掌握系统构成自动门掌握系统包含PLC 掌握和动作执行元件构成.采纳自动和手动电动掌握方式，此 种掌握方式为目前大多自动门地掌握方式.本课题所设计地自动门掌握系统采纳PLC 为掌握中心来掌握传动机构从而掌握门地开和关实现门地自动化掌握.2

14、.4 流程图见附录3.1 PLC 地挑选第三章硬件掌握在 PLC 系统设计时，第一应确定掌握方案，下一步工作就是PLC 工程设计选型 .工艺流程地特点和应用要求是设计选型地主要依据.因此工程设计选型和估算时，应具体分析工艺过程地特点、掌握要求，明确掌握任务和范畴确定所需要地操作和动作，然后依据掌握要求，估量输入输出点数、所需储备器地容量、确定PLC 地功能、外部设备特性等，最终挑选有较高性能价格比地PLC 和设计相应地掌握系统.（ 1） 输入输出（ I/O ）点数地估算I/O 点数估算时应考虑适当地余量，通常依据统计地输入输出点数，在增加10% 到 20%地可扩展 .余量后，作为输入输出点数估

15、算数据.依据估算地方法故本课题地I/O 点数为输入 6 点，输出 2 点.（ 2） 储备器容量地挑选储备器容量是可编程序掌握器本身能供应地硬件储备单元大小，程序容量是储备器中用户应用工程有用地储备单元地大小，因此程序容量小于储备器地容量.设计阶段， 由于用户程序仍未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知地，须在程序调试之后才知道.为了设计选型时，能对程序容量有肯定估算，通常采纳储备器容量地估算来代替，存储器内存容量地估算没有固定地势式，很多文献资料中给出了不同地公式，大体上都是按数字量 I/O 点数地 10 到 15 倍，加上模拟I/O 点数地 100 倍，以此数为内存地总字数（ 16 位为一个

16、字），另外再按次数地25%考虑余量 .因此本课题地PLC 内存容量挑选应能储备索要储存地程序，这样才能在以后地改造过程中有足够地空间.（ 3） 掌握功能地挑选该挑选包括运算功能、掌握功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等性能地挑选 .依据本课题所设计地自动门掌握系统地要求，主要介绍一下几种功能地挑选. a 掌握功能PLC 主要用于次序规律掌握，因此，大多数场合常采纳单回路或多回路掌握器解决模拟量地掌握，有时也采纳专用地智能输入输出单元完成所需要地掌握功能，提高PLC地处理速度和节约储备器容量. b 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

17、为编程器供应服务，不对现场设备进行掌握.完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU 对现场设备进行掌握，不能进行编程.离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方 便.在编程方式： CPU 和编程器有各自地CPU ，主机 CPU 负责现场掌握，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制地程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就依据新收到地程序运行.这种方式成本较高，但系统调试和操作便利，在大中型 PLC 中常采纳 .五种标准化变成语言：次序功能图（SFC）、梯形图（ LD ）、功能模块图（ FBD ）三种图形化语言和语言表（IL ）、结构文本（ ST）两种文本语言 .选用地编程语

18、言应遵守标准（ IEC6113123 ），同时，仍应支持多种语言变成方式，如C，Basic 等， 以满意特殊掌握场合地掌握要求.c 诊断功能PLC 地诊断功能爆孔硬件和软键地诊断 .硬件诊断通过硬件地规律判定确定硬件地故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断 .通过软件对 PLC 内部地性能和功能进行诊断是内诊断，通过软键对 PLC 地 CPU 玉外部输入输出等部件信息叫唤功能进行诊断是外诊断.PLC 地诊断功能地强弱，直接影响对操作和爱护人员技术才能地要求，并影响平均修理时间 .3.2 光电检测开关它是光电接近开关地简称，是利用被测物对光束地遮挡或反射，由同步回路选通所要接通地电路，从而检测物体地

19、有无.物体不限于金属，全部能反射光线地物体均可检测.光电开关将输入电流在发射器上转化为光信号射出，接受器再依据接受到地光线强弱或有无目标物体进行探测.3.3 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地碰撞来发出掌握命令地主令电器 .用于掌握生产机械地运动方向、速度、行程大小或位置地一种自动掌握器件 . 限位开关广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械地行程掌握 .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部分地动作，将机械信号转化为电信号，以实现对生产机械地掌握，限制它们地动作和位置，借此对生产机械给以必要地爱护 .3.4 I/O 地址安排表输入 /输出信号在PL

20、C 接线端子地地址安排是进行PLC 掌握系统设计基础.对软件设计来说， I/O 地址安排以后才可进行编程；对掌握柜及PLC 地外围接线来说，只有I/O 地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员依据线路图来安装掌握柜.I/O 地址安排是编写 PLC 程序第一要做地前提条件，也是现成接线和调试地重要依据.3.5 电路连接图主电路图：PLC 掌握系统地 I/O 地址安排如下表：X0门外光检测电开X1门内光检测电开X2开门限位电开关关关X3Y1关门限位开关电机正转X4Y2手动开门电机反转X5手动关门外部硬件连接电路第四章 自动门掌握系统地软件设计4.1 工作过程地分析依据本课题地掌握要求

21、和安全要求，所设计地程序依据下图所示地流程运行，已达到本系统地正确设计要求和完成系统地最终设计，工作流程如下：（ 1）第一按下启动按钮，当传感器检测到能有人体信号时，电动机正传，带动自动门执行开门过程.（ 2）当门完全打开之后，使开门限位开关打开，此时自动门停止，进行8 秒延时 .如此时感应重视新检测到有人体信号时，就在重新进行8 秒延时（ 3）当 8 秒地延时完毕后，电动机反转执行关门过程.在关门过程中，传感重视新检测到人体信号时，此时中断关门转向开门过程.（ 4）考虑到自动门如显现故障时，使用自动掌握系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门 .以上工作过程可用流程图表达如附图所示.4.2

22、梯形图程序4.2.1 梯形图地概述PLC 是特地为工业掌握而开发地装置，其主要使用者工厂广大电气技术人员，为了适应他们地传统习惯和把握才能，通常PLC 不采纳微机地编程语言，而经常采纳面对掌握过程、面对问题地“自然语言 ”编程 . 国际电工委员会（IEC ） 1994 年 5 月公布地IEC1131-3 可编程掌握器语言标准具体地说明白句法、语义和下述5 中编程语言：功能表图（ sequential functionchart）、梯形图（ladder diagram）、功能块图functionblackdiagram 、指令表（ InstructionIist）结构文本（ strured te

23、xt） .梯形图和功能块图为图形语言，指令表和结构文本为文字语言，功能表是一种结构块掌握流程图.梯形图程序设计语言是用梯形图地图形符号来描述程序地一种设计语言.采纳梯形图程序设计语言，这种程序设计语言采纳因果关系来描述大事发生地条件和结果，每个梯级是一个因果关系 .在梯级中，描述大事发生地条件表示在左面，大事地结果表示在右面.梯形图设计语言是最常见地一种程序设计语言，它来源于继电器规律掌握系统地描述 .在工业过程掌握领域，电气技术人员对继电器规律掌握技术较为熟识. 因此，由这种规律掌握技术进展而来地梯形图受到欢迎，并得到广泛应用.梯形图程序设计语言地特点：1. 与电气操作原理图相对应，具有直观

24、性和对应性；2. 与原有继电器规律掌握技术相一样，易于把握和学习；3. 与原有继电器规律掌握技术地不同点是：梯形图中地能流（Power Flow ）不是实际意义地电流，内部地继电器也不是实际存在地继电器，因此应用时需与原有继电器规律控制技术地有关概念区分对待；梯形图是使用地最多地图形编程语言，被称为PLC 地第一编程语言梯形图与电气掌握系统地电路图很相像，具有直观易懂地优点，很简洁被工厂电器人员把握，特殊适用于开关开关量规律掌握.梯形图常被称为电路或程序，梯形图地设计称为编程.4.2.2 梯形图地设计设计梯形图地基本方法和步骤：（ 1）第一依据工艺过程掌握要求，画出掌握流程图，力求表达清楚、精

25、确.必要时可以把掌握系统分解成几个相对独立地部分，尽量简化，利于编程（ 2）将全部地输入信号（按键，行程限位开关，压力开关，压力、速度、时间等传感器）和输出掌握对象（接触器、电磁阀、电动机、指示灯等）分别列出，按被采纳地 PLC 型号内部规律元件编号范畴，对I/O 端子做出相应地安排和支配.（ 3）依据掌握流程图，有规律地安排和利用PLC 内部有关地规律元件（如帮助继电器、定时器、计数器等）构成相应地基本回路.（ 4）以梯形图地势式来描述掌握要求，绘制梯形图要遵循编程原就.（ 5）编写程序清单时，必需按梯形图地规律行和规律单元地编排次序（由上而下，从左到右）依次进行.依据以上规章和 PLC 地

26、编程方法和思路编写了本课题设计地自动门掌握系统地梯形图程序，具体程序如下：步进梯形图第五章程序调试5.1 当有人经过时电机正转开门5.2 到达关门限位开关处电机反转停止5.3 等待 8 秒进入关门过程5.4 等待过程有人经过重新计时5.5 关门过程中有人经过自动进入开门过程5.6 开门到限位开关处等待过程心得体会经过为数不多天数地PLC 课程设计，第一让我明白了PLC 在现实生活中有这么大地作用，这次课设让我对PLC 产生了特别大地爱好，我个人特别想从事掌握方面事业，这对我以后地进展有很大地帮忙，在这里感谢老师找了这么多联系实际地题目，使我对PLC 这门学科有了初步明白，同时在课设期间，为了完成任务，查阅了很多地资料，对PLC 有了更深地明白 .参考文献PLC 电气掌握技术，漆汉宏主编，机械工业出版社，2006 年FX 系列 PLC 编程及应用，寥常初主编，机械工业出版社，2004 年附录指令表 1状态转移图开头手动自动手动 /自动挑选否检测是否有人是门开头打开门开究竟按下开门按钮门打开按下开门按钮门关闭开头计时是是检测是否有人否计时 8 秒门开头关闭检测是否有人否门关究竟运行终止燕山高校课程设计评审看法表指导老师评语：成果：指导老师： 年月 日答辩小组评语：成果：评阅人： 年月 日课程设计总成果： 答辩小组成员签字：年月 日