自动门的PLC控制.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流自动门的PLC控制【精品文档】第 14 页目目 录1 总体设计思路22 S7-200系列PLC基本知识32.1 S7-200系列PLC概述32.2 扩展模块32.3 S7-200的编程元件42.4 S7-200的数据长度和编址方式62.5 编程注意事项72.6 编程技巧72.7 梯形图设计方法83 硬件设计143.1 PLC选型143.2 I/O分配及接线图144 软件设计154.1 顺序功能图154.2 梯形图165 工作原理196 心得体会207 参考资料211 总体设计思路首先依据PLC所学知识再查阅资料对自动门部件有一定的了解，然后按自动门的控制

2、要求画出程序流程图，再进行I/O分配，画出顺序功能图，再把顺序功能图转换成梯形图，最后调试，调试正确后写出课程设计书。2 S7-200系列PLC基本知识2.1 S7-200系列PLC概述西门子S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列和CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号，其主要技术规范如表2-1所示。表2-1 S7-200CN CPU主要技术规范2.2 扩展模块扩展单元没有CPU，作为基本单元输入/输出点数的扩充，只能与基本单元连接使用，不能单独使用。连接时CPU模块放在最左侧

3、，扩展模块用扁平电缆与左侧的模块相连。S7-200的扩展模块包括数字量扩展模块，模拟量扩展模块，热电偶、热电阻扩展模块，通信模块，称重模块，位置控制模块等。数字量、模拟量扩展模块分别如表2-2、表2-3所示。表2-2 数字量扩展模块类型型号各组输入点数各组输出点数输入扩展模块EM221EM221 24V DC输入4，4EM221 230V AC输入8点相互独立输出扩展模块EM222EM222 24V DC输出4，4EM222 继电器输出4，4EM222 230V AC双向晶闸管输出8点相互独立输入/输出扩展模块EM223EM223 24V DC输入继电器输出44EM223 24V DC输入24

4、VDC输出4，44，4EM223 24V DC输入24VDC输出8，84，4，8EM223 24V DC输入继电器输出8，84，4，4，4表2-3 模拟量扩展模块型号点数EM2314路模拟量输入EM2322路模拟量输出EM2354路模拟量输入，1路模拟量输出2.3 S7-200的编程元件1. 输入过程映像寄存器（输入继电器）l编号范围：I0.0-I15.7l功能：专门用来接收从外部开关发来的信号。l几点说明：只能由外部信号所驱动，不能在内部由程序指令来驱动。梯形图中只能出现输入继电器的触点，而不能出现输入继电器的线圈。可提供无数对常开、常闭触点供内部使用。2. 输出映像寄存器（输出继电器）Ql

5、编号范围：Q0.0-Q15.7l功能：专门用来将输出信号传送给外部负载。l几点说明：一个输出继电器仅有一对常开触点供外部使用。可提供无数对常开、常闭触点供内部使用。输出继电器线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动。3. 定时器Tl定时器的分类按分辨率来分，有1ms、10ms、100ms三种定时器。按工作方式来分，有通电延时定时器（TON）、断电延时型定时器（TOF）和保持型通电延时定时器（TONR）三种。l定时时间： 定时时间=预置值时基4. 位存储器（中间继电器）Ml位存储器用来保存中间操作状态和控制信息，其作用相当于继电器控制电路中的中间继电器。地址编号范围为M0.0-M31.7共256点

6、。l位存储器在PLC中没有输入/输出端与之对应，其线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动，其触点不能直接驱动外部负载，只能在程序内部驱动输出继电器的线圈，再用输出继电器的触点去驱动外部负载。5. 计数器Cl计数器的功能：用于累计计数输入端接收到的由断开到接通的脉冲个数。l计数器的编号：C0-C255。l计数器的分类：加计数器 减计数器 加/减计数器6累加器AC累加器是用来暂存数据的寄存器，它可以用来存放运算数据、中间数据和结果。CPU提供了4个 32位的累加器，其地址编号为AC0-AC3。累加器的可用长度为32位，可采用字节、字、双字的存取方式，按字节、字只能存取累加器的低8位或低16位，双字

7、可以存取累加器全部的32 位。7. 几个常用的特殊存储器SMSM0.0：运行监视继电器当PLC运行时，SM0.0自动处于接通状态，当PLC停止运行时，SM0.0处于断开状态。SM0.1:初始化脉冲（开机脉冲）。SM0.4:周期为1分钟占空比为50%的时钟脉冲。SM0.5:周期为1秒钟占空比为50%的时钟脉冲。8顺序控制继电器S顺序控制继电器是专门用于编制顺序控制程序的，通常与顺序控制继电器指令一起使用以实现顺序功能图的编程。顺序控制继电器的地址编号范围为S0.0-S31.7。2.4 S7-200的数据长度和编址方式1. S7-200的数据长度S7-200的数据可以按位、字节、字和双字存取。其中

8、1个二进制数为1位，8个相连的二进制位为1个字节（B），2个字节组成1个字（W），2个字组成1个双字（D）。2. S7-200的编址方式位编址格式：区域标志符+字节号.位号，如I0.0、Q2.0、M1.2等。字节编址格式：区域标志符+B+字节号，如IB0、QB2、VB20等。字编址格式：区域标志符+W+起始字节号，如VW0表示由VB0和VB1这2字节组成的字。双字编址格式：区域标志符+D+起始字节号，如VD0表示由VB0到VB3这4字节组成的双字。2.5 编程注意事项1触点不能放在线圈的右边。2梯形图中不能出现输入继电器的线圈。3输出线圈不能串联，但可以并联。4除含跳转和子程序调用指令的程序以

9、外，同一操作数的线圈只能使用一次。5线圈不能直接与左母线相连。6地址编号中不可以出现XX.8和XX.9。7定时器和计数器必须有设定值。8立即输出和立即置位指令只能用于输出量，立即触点指令只能用于输入量。9跳转指令和标号指令必须成对使用。2.6 编程技巧1串联触点多的支路应尽量放在上部，即“上重下轻”，如图2-5所示。a）电路安排不当 b）电路安排正确 图2-52并联触点多的支路应靠近左母线，即“左重右轻”，如图所示。a）电路安排不当 b）电路安排正确图2-63如图2-7所示，用ALD、OLD等指令难以编程的复杂电路，可重新编排电路后再编程，如图2-8所示。图2-7 难以编程的梯形图图2-8 重

10、新编排的梯形图4梯形图中，不允许一个触点上有双向“电流”通过。可以初步处理之后再进行优化，如图2-9所示。图2-9 桥式电路的处理2.7 梯形图设计方法2.7.1 经验设计法经验设计法就是在一些典型电路（比如自锁、互锁、长延时、闪烁等）的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，增加一些中间编程元件和触点，最后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是唯一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，所以把这种方法叫做经验设计法。2.7.2 继电器电路移植法继电器电

11、路移植法的一般步骤如下：1认真研究继电器控制电路及有关资料，深入理解控制要求。2对继电器控制电路中用到的低压电器进行分析、归纳。继电器电路图中的交流接触器、电磁阀、电磁铁、信号灯等执行机构一般用PLC的输出继电器来控制，它们的线圈接在PLC的输出端。按钮、限位开关、转换开关、速度继电器等用来提供控制命令和反馈信号，它们的触点接在PLC的输入端，一般使用常开触点。继电器电路中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的辅助继电器和定时器来完成，它们与PLC的外部接线无关。热继电器的常闭触点接在PLC的输出端直接通断电源更为可靠，梯形图中不再考虑。3分配IO地址，作出PLC的外部接线图。要特别注意

12、对原继电器控制电路中作为输入设备的常闭触点的处理。4用PLC的软继电器符号和IO编号取代原继电器控制电路中的电气符号，画出梯形图草图。5整理梯形图(注意避免因PLC的周期扫描工作方式可能引起的错误)。6写出对应的语句表。2.7.3 顺序控制设计法1顺序控制的定义顺序控制是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号作用下，根据内部状态和时间的顺序，使生产过程中的每个执行机构自动有步骤地进行操作。2顺序控制设计法的步骤分析理解系统的控制要求确定I/O地址及中间编程元件地址画出顺序功能图将顺序功能图转换成梯形图3顺序功能图的组成要素顺序功能图有五个组成要素，即步、动作、转换、转换条件和有向连线，如图

13、2-10所示。图2-10 顺序功能图的组成4步的相关概念将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步。步是根据PLC输出量的状态划分的，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入新的步。在每一步内PLC各输出量状态均保持不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的。用矩形方框表示步，方框中一般用位存储器或顺序控制继电器的地址来表示该步的编号。与系统的初始状态相对应的步称为初始步，用双线框表示。系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。5动作的画法如果某一步有两个或多个动作，其画法如图2-11所示。图2-11 动作的画法6转换与转换条件（1）转换条

14、件的表示方法转换条件的表示方法如图2-12所示。图2-12 转换条件的表示方法（2）转换实现的条件该转换所有的前级步都是活动步。相应的转换条件得到满足。 （3）转换实现应完成的操作使所有的后续步变为活动步。使所有的前级步变为不活动步。7顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构有单序列、选择序列和并行序列。a)单序列 b)选择序列 c)并行序列图2-13 顺序功能图的基本结构8绘制顺序功能图时的注意事项两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们分隔开。 两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们分隔开。不要漏掉初始步。在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。9. 将顺序功能图转换成梯形

15、图的方法利用起保停方法模板如图2-14所示。图2-14 起保停模板利用置位和复位指令模板如图2-15所示。图2-15 置位复位模板利用顺序控制继电器指令模板如图2-16所示。图2-16 顺序控制继电器指令模板3 硬件设计3.1 PLC选型对于本次自动门的设计，所选PLC为西门子S7-200 CPU224就能满足要求，其性能如下：主要性能集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点其他性能20K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器（100KHZ），2个100KHZ的高速脉冲输出

16、，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议，MPI通讯协议和自由方式通讯能力特点本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O，位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等3.2 I/O分配及接线图输入输出门外检测开关门内检测开关开门限位开关关门限位开关电动机正转电动机反转I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.14 软件设计4.1 顺序功能图4.2 梯形图5 工作原理感应探测器探测到有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，感应探测器采集外部信号，它将脉冲信号传送给内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达工作，同时监控马达转数，以

17、便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定运行电流后做出正向运行，将动力传给同步带，再同步带将动力传给吊具系统使自动感应门开启，自动感应门开启后由控制器作出判断，如需关自动感应门，通知马达座反向运动，关闭自动感应门。6 心得体会课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。本次课程设计的题目为自动门控制系统，七天里我们查阅资料，也从上网下载了一些有关的知识，一步一步按照老师的要求做，在老师的知道下，设计出了梯形图并调试成功，学会了如何使用画图软件，锻炼了我们的动手能力，培养了我们的思考能力，收获很大。7 参考资料1.黄净主编，电器及PLC控制技术机械工业出版社，2002.2.廖常初主编，PLC编程及应用，第3版，机械工业出版社，2008.3.杨长能、林小峰主编，可编程序控制器例题习题及实验指导，重庆大学出版社，2001.