机电工程学院

课程设计说明书

设计题目: 自动门控制系统设计 学生姓名： 李超杰 学 号： 201048050812

Xxx： 自动门控制装置

专业班级： 机制F1009

指导教师：

王宗才

2013 年 12 月 15 日

内容摘要

这次以“自动门控制系统设计”为题目的课程设计分别应用继电器接触器和利用西门 子公司的S7-200可编程控制器PLC做了软件与硬件的设计，两种系统虽然控制原理一样， 但是所需要的控制元件却有很大不同。问题的关键在于如何设计合理的控制电路以保障 时间继电器在合适的时间动作，最后利用STEP7-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的 程序设计与调试。设计结果基本能达到控制要求，可以实现门的自动控制，电动机还可 以正转和反转，实现开门和关门。

此次课程实际结果满足要求，但在实际的设计过程中，由于缺乏实际工作的经验， 可能没有完全预测到在实际生产过程中可能出现的突发情况，所以该系统的梯形图的编 制还要根据实际的工况进行调整和完善。

关键词： 自动门控制；可编程控制器；自动开关门

第 页

目 录

引言…………………………………………………………………… ………………………1
第1章分析评估及控制任务…………………………………………………2
1.1 课题的控制任务……………………………………………………………………2
1.1.1 课题内容…………………………………………………………………… 2
1.1.2 控制要求…………………………………………………………………… 2
第2章功能器件的基本工作原理………………………………………3
2.1 plc容量的选择 …………………………………………………………………
3
2.2 plc及外设型号的选
择………………………………………………………………3
2.3自动感应门机的基本工作原理……………………………………………………5
2.4 限位开关的工作原理………………………………………………………………5
2.5光电开关介绍………………………………………………………………………6
2.6 IO分配表…………………………………………………………………………7
2.7方案设计说明……………………………………………………………………8
2.8 程序流程图………………………………………………………………………9
2.9 继电器接触控制图………………………………………………………………10
2.10 plc控制输出输入接
线……………………………………………………………10
第3章系统程序设计………………………………………………………………………11
3.1 梯形图……………………………………………………………………………11
3.2程序运行结果………………………………………………………………13
3.3过程分析……………………………………………………………………………14
总结……………………………………………………………………………………………15
谢辞…………………………………………………………………………………………16
参考文献…………………………………………………………………………………17

I

Xxx： 自动门控制装置

II

引言

在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口，经常使用自动门控制 系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已逐渐被淘 汰。PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点， 因而得到广泛的应用。由于直流电动机的调速范围宽广，调速特性平 滑。直流电动机超载能力较强，热动和制动转矩较大，所以执行机构使 用直流电动机

第1章分析评估及控制任务

Xxx： 自动门控制装置

1.1课题的控制任务

1.1.1课题内容：

• 1．自动门控制装置的硬件组成：

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，关门到位限位开关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。

1.1.2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被启动，

• 电动机反转，当门移动到开门限位开关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，并自动进入关门程序。

• （4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外到内或由内到外通过光电检测开

• 关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，在自动进入开门过程，以保证人员的安全通过。

第2章功能器件的基本工作原理

当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择PLC就成了最重要的事情，一方面是选 择多大容量的PLC，另一方面是选择什么公司的PLC及外设。

2.1 PLC容量的选择

对PLC容量的选择问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出 来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及这些I/O点的性质。I/O点的性质主要指他们是直流 信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是用继电器型还是用晶体管或是可控硅 型。控制系统输出点的类型非常关键，如果它们之中既有交流220V的接触器，电磁阀， 又有直流24V的指示灯，则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际点数。因为PLC的输 出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以 一旦它们是交流220V的负载使用，则直流24V的负载只能使用其他组的输出端了。这样有 可能造成输出点数的浪费，增加成本。所以要尽可能选择先同等级的PLC使用最多，但对 于要求高速输出的情况，如运动控制时的高速脉冲数出，就可以定下选用多少点和I/O是 什么类型的PLC了。

根据本课程设计的题目及要求可知门内光电探测开关K1，门外光电探测开关K2,开门 到位限位开关K3,关门到位限位开关K4,都是输入触点，所以该系统共有开关量输入点4 个。另外，该系统还有开门执行机构KM1，(使直流电动机正转)，关门执行机构KM2（使 直流电动机反转），短接启动电阻接触器KM3等都是输出触点，所以该系统共有开关量输 出点3个。又根据课题要求可知PLC选用输入电源为24VDC，输出电源也是24VDC,选择输出 口器件类型为Relay即继电器的PLC。

2.2 PLC及外设型号的选择

对于PLC及外设型号的选择问题，则有以下几个方面要考虑：

Xxx： 自动门控制装置

（1）功能方面 所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选 用的PLC是否有能力完成控制任务。如对PLC与PLC，PLC与智能仪表及上位机之间有灵活 方便的通讯要求；或对PLC的计算速度，用户程序容量等有特殊要求；或对PLC的位置控 制有特殊要求等。这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解，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 点数相当的PLC的价格能相差40%以上。在使用PLC较多的情况下，这样的差价当然是必须 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熟悉，所以一般比较喜欢 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，如果控制系统需要，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，位置控制单元或热电偶单元等。

表2-1 输入/输出信号的名称、代码及地址编号

名称		代码		地址编号
	输	入	信	号
门内光电探测开关		SQ1		I0.2
门外光电探测开关		SQ2		I0.1
开门到位限位开关		SQ3		I0.3
关门到位限位开关		SQ4		I0.4
	输	出	信	号
开门执行机构		KM1		Q0.0
关门执行机构		KM2		Q0.1

对于本课设来说不需要扩展单元与模拟量单元，据上表可知选择PLC可以选择我们

所熟悉的欧姆龙系列P L C , 根据以上的分析可知我们可以选择主机型号为

CPU222/DC/DC/Relay的S7-200系列PLC。

2.3 自动感应门机的基本工作原理

首先，平移式自动感应门机组由以下部件组成：（1）主控制器：它是自动感应门 的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁 类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。（2）感应 探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时， 它就给主控制器一个脉冲信号；（3）动力马达：提供开门与关门的主动力，控制自 动感应门门扇加速与减速运行。（4）自动感应门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约 束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。（5）门扇吊具走轮系统:用于吊挂活 动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。（6）同步皮带（有的厂家使用三角皮 带）：用于传输马达所产动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。（7）下部导向系 统：是自动感应门门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。 当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：感应探测器探测到有人 进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以 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正向运行，将