基于s7200自动门控制装置plc课程设计

安徽农业大学自动门控制装置plc课程设计学院：专业：班级：学号：姓名：指导老师：目录1 引言 22系统总体方案设计 4 2.1 系统硬件配置及组成原理 5 2.2 系统变量定义及分配表 9 2.3 系统接线图设计 102.4 系统可靠性设计 113 控制系统设计 12 3.1 控制程序流程图设计 123.2 控制程序时序图设计 133.3 控制程序设计 143.4 创新设计内容 154 系统调试及结果分析 154.1 系统调试及解决的问题 15（梯形图及调试图） 15-234.2 结果分析 24结束语 24参考文献 241引言：随着PLC功能的不断提高和完善PLC几乎可以完成工业领域的所有任务，但PLC还是有它最适合的应用场合。

所以在接到一个控制任务后，要分析被控对象的控制过程和要求，看看用什么控制装备PLC单片机DCS或IPC来完成该任务最合适。

比如仪器及仪表装置，家电的控制器就要用单片机来做大型的过程控制系统大部分要用DCS来完成。

而PLC最合适的控制对象是：工业环境较差，而对安全性，可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业制动控制系统或装置。

本次课程高级计就是用PLC来实现对门的自动控制。

2 系统总体方案设计：一·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。

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，在自动进入关门过程，以保证人员的安全通过。

二·课程要求：1.按题意要求，画出PLC端子接线图，控制梯形图。

2．完成PLC端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。

3. 完成课程设计说明书。

三、答辩问题：1．若开门等待时间改为10秒，梯形图作何改动？2．如光电检测开关改为有光断开、无光导通，则梯形图作何修改？3．试分析开门与关门为何不能同时动作？假如开、关门时同时动作会出现什么现象？4．为防止开、关门同时动作，试在电路中设计一个保护环节。

5．可编程序控制器的控制程序为串行工作方式，继电接触器控制线路为并行工作方式，相比之下，可编程序控制器的控制结果有什么特殊性？2.1 系统硬件配置及组成原理：在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，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，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需要的操作和动作，然后根据控制要求，估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

PLC的选择：PLC按结构分为整体型和模块两类型型，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。

从应用角度出发，通常可按控制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，用于小型控制系统；模块型PLC 提供多种I/0卡件或插卡，因此用户可较合理的选择和配置系统控制的I/0点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。

选择PLC时，应考虑性能价格比。

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，进行比较和兼顾，最终选出比较满意的产品。

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、控制功能范围等选择都有影响。

在估算和选用时应充分考虑，使整个控制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控制系统，结合经济性的考虑因此选用整体型PLC。

I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根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，还需根据制造厂商PLC 的产品特点对输入输出点数进行圆整。

根据估算的方法故本课题的I/O点数为输入12点，输出12点。

存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目实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，须在程序调试之后才知道。

为了设计选型时，能对程序容量有一定估算，通常采用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，许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。

光电检测开关：它是光电接近开关的简称，是利用被测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通所要接通的电路，从而检测物体的有无。

物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可检测。

光电开关将输入电流在发射器上转化为光信号射出，接受器再根据接受到的光线强弱或有无目标物体进行探测。

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控制命令的主令电器。

用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。

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控制。

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的动作，将机械信号转化为电信号，以实现对生产机械的控制，限制它们的动作和位置，借此对生产机械给以必要的保护。

对于本课设来说不需要扩展单元与模拟量单元，但是所需输入较多，据上表可知选择PLC可以选择我们所熟悉的西门子系列PLC,根据以上的分析可知我们可以选择主机型号为CPU224/DC/DC/Relay的S7-200系列PLC。

2.2 系统变量定义及分配表：2.3 系统接线图设计：2.4 系统可靠性设计：保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。

这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程等方面要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。

例如：应该保证PLC控制程序不仅能在正常条件下运行，而且要在非正常情况下，也能正常工作。

由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。

这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。

3 控制系统设计：3.1 控制程序流程图设计：3.2 控制程序时序图设计：3.3 控制程序设计思路:1.首先按下启动按钮使X007使之闭合，若外检测开关或内检测开关有信号时、X001或X002闭合。

由于开门限位开关X003是长闭的，所以Y000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触发所以需要自锁。

当Y000线圈通电时Y000闭合，此时电机正转带动自动门扇移动，执行开门过程。

2．当门扇完全打开时，使开门限位开关X003打开，Y000线圈断电.电机停止转动。

3．当门扇停止移动时，由于开门限位开关的长闭变成长开，故使长开闭合。

进行8秒的延时，若此时外检测开关或内检测开关X001或X002有信号，则使T0重新延时。

4．当8秒的延时完毕后T0线圈通电，关门限位开关关闭，所以使Y001通电并自锁，电机反转执关门过。

5．在关门过程中，若外检测开关或内检测开关X001或X002有信号时使Y000通电，由于在关门过程中Y000长闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。

6．在此控制过程中，为了保证其安全性设置过载保护和紧急停车。

7．考虑到主动门若出现故障时，使用自动控制系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门。

3.4 创新设计内容:考虑到安全和电路保护以及预防故障，在设计该控制过程中，我们特意加入了过载保护和紧急停车以及手动开门和手动关门。

4 系统调试及结果分析：4.1 系统调试及解决的问题：梯形图：系统调试：I0.1 I0.7 输入1时，Q0.0输出为1。

即电动机正转，开门。

I0.0 I0.7 I0.3输出为1时，Q0.0输出为0。

即到达开门限制位，电动机停止转动，开门动作停止。

I1.0输出为1，Q0.0输出1。

即手动开门。

门开后8秒自动进入关门阶段。

到达关门限制位时，关门动作停止，电动机停止。

手动关门。

过载保护。

4.2 结果分析：经检验该控制设计能实现自动门控制。

结束语：经过为数不多天数的PLC课程设计，首先让我明白了PLC 在现实生活中有这么大的作用，这次课设让我对PLC产生了非常大的兴趣，我个人非常想从事控制方面事业，这对我以后的发展有很大的帮助，在这里感谢老师找了这么多联系实际的题目，使我对PLC这门学科有了初步了解，同时在课设期间，为了完成任务，查阅了许多的资料，对PLC有了更深的了解。

通过该课程设计使我明白了软件的重要性，以后对于相关的设计时，我们必须把软件熟悉掌握。

参考文献：《S7-200PLC编辑及应用》机械工业出版社廖常初主编。