自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng).doc

摘 要隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，智能控制已經(jīng)成為自動(dòng)控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)的一種控制方式。由于編程控制器（PLC）具有較強(qiáng)的對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力和較高的穩(wěn)定性，使得在自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用也更加普遍。本文通過(guò)分析自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的工作原理和工作流程，利用西門(mén)子S7-200可編程控制器對(duì)自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過(guò)傳感器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)由信號(hào)檢測(cè)、降壓起動(dòng)、延時(shí)等待到反轉(zhuǎn)關(guān)門(mén)的全過(guò)程。本設(shè)計(jì)主要的工作原理是通過(guò)信號(hào)感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)有無(wú)人或物體經(jīng)過(guò)，并將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，并傳遞給PLC，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)過(guò)程。關(guān)鍵詞： S7-200PLC；自動(dòng)門(mén)；傳感器；開(kāi)關(guān)量信號(hào)AbstractWith the rapid development of automation technology，intelligent control has become one of the most common in the automatic control system control modeBecause the programmable controller (PLC) has strong adaptability to the environment and high stability，and makes the application of PLC in automatic control system is also more commonIn this article，through analyzing the working principle and working process of automatic door control system，using the Siemens S7-200 programmable controller to control automatic door system，through the sensor to detect，implements the automatic PLC control system consists of signal detection，step-down starting，the delay waiting for to the whole process of inversion is closedWorking principle of this design is mainly through the signal sensing detector may have no or object，and the detected signal is converted into automatic PLC control system of the switch signal，and transfer to PLC，PLC control system based on switch signal to control the forward and inversion of the motor，so as to realize the opening and closing processKey words: S7-200 PLC；Automatic door；The sensor；On-off signal目 錄1 緒論11.1 課題研究背景及意義11.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.3 課題的主要內(nèi)容22 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)32.1 設(shè)計(jì)流程32.2 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的功能需求分析32.3 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的具體構(gòu)成42.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)42.5 PLC的工作原理52.6 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)PLC的選擇73 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)83.1 電氣控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)83.2 電氣控制系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì)93.3 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法113.4 可編程控制器的I/O分配114 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)134.1 軟件設(shè)計(jì)的一般方法134.2 程序流程圖134.3 梯形圖的設(shè)計(jì)134.4 故障分析16結(jié)論17參考文獻(xiàn)18附錄19西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 緒論1.1 課題研究背景及意義在二十一世紀(jì)的今天，門(mén)不僅強(qiáng)調(diào)了安全性，而且還突出了實(shí)用性和美化性，從理論上理解，自動(dòng)門(mén)應(yīng)該是對(duì)門(mén)的使用觀念的一種擴(kuò)展，是人們?cè)谏a(chǎn)和生活中對(duì)門(mén)的功能的完善和提升。自動(dòng)門(mén)在150年前開(kāi)始進(jìn)入專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，并且在不斷完善和提升的過(guò)程當(dāng)中，涌現(xiàn)出了一大批初具規(guī)模的專業(yè)制造商。自動(dòng)門(mén)除了可以美化出、入口環(huán)境外，同時(shí)又可以節(jié)約空調(diào)能源，并且在降低噪音、防風(fēng)、防塵方面也有獨(dú)特的作用，在通電后還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)，既方便了人員進(jìn)出，又使建筑的檔次得到了較大的提高，因而在國(guó)內(nèi)外的建筑市場(chǎng)上迅速得到普及，同時(shí)也幾乎成為了銀行、酒店、寫(xiě)字樓等場(chǎng)所門(mén)面裝修所不可少的一項(xiàng)配置。自動(dòng)門(mén)形式最常見(jiàn)的是將信號(hào)感應(yīng)探測(cè)器安裝在自動(dòng)門(mén)的門(mén)內(nèi)外兩側(cè)，當(dāng)人或物體接近自動(dòng)門(mén)時(shí)，感應(yīng)探測(cè)器能檢測(cè)到信號(hào)，并給控制系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)開(kāi)門(mén)信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)開(kāi)門(mén)，當(dāng)人或物體通過(guò)門(mén)之后，再將門(mén)關(guān)閉。由于自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)、關(guān)門(mén)信號(hào)是觸點(diǎn)信號(hào)，使用的信號(hào)源可以是紅外傳感器或者微波雷達(dá)。紅外傳感器的工作原理是反應(yīng)物體的存在，缺點(diǎn)是反應(yīng)的速度較慢，無(wú)論人或物體是否移動(dòng)，只須處于紅外傳感器的掃描范圍內(nèi)，它都能作出反應(yīng)并產(chǎn)生觸點(diǎn)信號(hào)，使電機(jī)正轉(zhuǎn)開(kāi)門(mén)。微波雷達(dá)的工作原理是反應(yīng)物體的位移，因此反應(yīng)速度非常快，適合安裝在行走速度正常的人員經(jīng)過(guò)的場(chǎng)合，它的特別之處是如果在門(mén)附近的人員不想進(jìn)門(mén)或出門(mén)而靜止不動(dòng)時(shí)，微波雷達(dá)將不再產(chǎn)生信號(hào)，自動(dòng)門(mén)會(huì)自動(dòng)關(guān)上，因此能夠?qū)﹂T(mén)機(jī)起保護(hù)作用。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)入九十年代以來(lái)，隨著社會(huì)的進(jìn)步和電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步，自動(dòng)門(mén)在生產(chǎn)生活中也得到了最廣泛的使用。根據(jù)使用的場(chǎng)所及用途的差別，還可以將自動(dòng)門(mén)分為自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)、平移門(mén)、平開(kāi)門(mén)等，自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)由于價(jià)格昂貴而且體積較大，一般只使用于高檔生活服務(wù)特區(qū)及大型娛樂(lè)會(huì)所。自動(dòng)平移門(mén)用的最為普遍，這種門(mén)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易控制，并且維護(hù)方便。自動(dòng)平開(kāi)門(mén)因?yàn)殚T(mén)體的重量和體積的差別也會(huì)對(duì)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)提出不同的要求，因此使用的場(chǎng)合較少。自動(dòng)門(mén)控制方式多種多樣，其中控制器控制可分為繼電器接觸器控制和智能控制器控制。繼電器接觸器控制是經(jīng)過(guò)按鈕、繼電器和接觸器來(lái)控制的，而智能控制器控制是通過(guò)控制自動(dòng)化配置的運(yùn)行來(lái)控制的，它具備較高的穩(wěn)定性，并且安全、可靠，因此大部分生產(chǎn)廠商逐步淘汰繼電器接觸器邏輯控制而改用智能控制器作為自動(dòng)門(mén)的控制裝置。而在選取自動(dòng)門(mén)智能控制器時(shí)，又可將其主控制器分為可編程控制器（PLC）控制和微電腦控制器控制。PLC控制的特點(diǎn)是穩(wěn)定性高、維修方便等，目前很多大型場(chǎng)所的自動(dòng)門(mén)都是用PLC來(lái)控制的。微電腦控制器控制的特點(diǎn)是安裝容易、體積小等，目前也有一部分廠家選用此種方法生產(chǎn)自動(dòng)門(mén)。1.3 課題的主要內(nèi)容（1）通過(guò)分析自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的工作過(guò)程，選用合適的PLC控制器， 確定I/O點(diǎn)。（2）設(shè)計(jì)出自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的主電路模塊、開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)控制模塊。（3）采用梯形圖對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行程序編制，并結(jié)合PLC的運(yùn)行特點(diǎn)對(duì)控制系統(tǒng)的工作流程作合理的優(yōu)化。2 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)流程（1）認(rèn)真分析和理解自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的控制部件和控制要求。（2）根據(jù)自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的基本要求和功能分析系統(tǒng)所需的I/O設(shè)備。經(jīng)常使用的輸入設(shè)備有按鈕開(kāi)關(guān)、主令開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等，經(jīng)常使用的輸出設(shè)備有指示燈、接觸器、繼電器等。（3）確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)并選取適合的PLC型號(hào)。（4）分配PLC的輸入/輸出點(diǎn)，編制出PLC外部端子I/O分配表或者I/O硬件接線圖。（5）根據(jù)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的要求畫(huà)出系統(tǒng)的主電路和控制電路。（6）依據(jù)自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求編制出完整的梯形圖程序，這是自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心部分。2.2 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的功能需求分析根據(jù)自動(dòng)門(mén)出入口情況對(duì)PLC控制系統(tǒng)的具體要求，本次所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)應(yīng)該具有如下功能：（1）手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式為了避免緊急情況和維修方便，自動(dòng)門(mén)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換。可以由手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)控制自動(dòng)門(mén)的手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)、關(guān)門(mén)方式轉(zhuǎn)換。當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，手動(dòng)控制失效，進(jìn)行自動(dòng)控制，由信號(hào)感應(yīng)探測(cè)器來(lái)檢測(cè)是否有人或物靠近門(mén)并且門(mén)還未打開(kāi)，或者檢測(cè)到已無(wú)人或物靠近門(mén)并且門(mén)還未關(guān)閉，并由PLC動(dòng)作輸出信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)（開(kāi)門(mén)）或者反轉(zhuǎn)（關(guān)門(mén)）。當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，自動(dòng)控制失效，進(jìn)行手動(dòng)控制。（2）防夾人功能為了避免自動(dòng)門(mén)產(chǎn)生夾人事件，應(yīng)在門(mén)內(nèi)外兩側(cè)安裝防夾人信號(hào)感應(yīng)探測(cè)器，來(lái)避免停留在門(mén)周?chē)娜吮婚T(mén)夾住。（3） 開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)時(shí)電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于起動(dòng)電流過(guò)大，因此要采用降低電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓的辦法來(lái)防止起動(dòng)電流過(guò)大而損壞電動(dòng)機(jī)，并在一段時(shí)間后使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)全壓運(yùn)行。常見(jiàn)的降壓起動(dòng)方法有Y/降壓?jiǎn)?dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)、軟啟動(dòng)器降壓和定子繞組串電阻降壓起動(dòng)。2.3 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的具體構(gòu)成自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的組成框圖如下圖2.1所示。圖2.1 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的組成框圖當(dāng)感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)到人體或物體接近自動(dòng)門(mén)時(shí)，將信號(hào)傳遞給可編程控制器（PLC），然后PLC根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)出控制指令，使驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作，并通過(guò)傳動(dòng)裝置使自動(dòng)門(mén)動(dòng)作。2.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器（PLC）是由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出模塊、編程器、電源等部分組成，PLC的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示。圖2.2PLC的結(jié)構(gòu)框圖PLC的主要組成部分及功能如下表2.1所示。表2.1PLC主要組成部分及其功能PLC的系統(tǒng)組成功能中央處理單元（CPU）CPU一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，主要完成下列工作：（1） 編程器等輸入設(shè)備輸入的程序和數(shù)據(jù)由CPU進(jìn)行存儲(chǔ)和接收。（2） 用掃描的方式通過(guò)輸入/輸出部件接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，并存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或輸入映像寄存器中。（3） 診斷PLC內(nèi)部程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤和工作故障等。（4） PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，執(zhí)行用戶程序，存儲(chǔ)相應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)，完成各種數(shù)據(jù)的傳輸和處理，以完成用戶指令規(guī)定的各種操作。（5） 響應(yīng)各種外圍設(shè)備的請(qǐng)求。 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的主要功能是存放數(shù)據(jù)和程序。程序是PLC操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是PLC操作的對(duì)象。在PLC中，存儲(chǔ)器是保存工作數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)和系統(tǒng)程序的器件。輸入/輸出模塊輸入/輸出模塊是PLC與外圍設(shè)備連接的部件。輸入模塊的作用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU能夠接收和處理的信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行隔離、放大、濾波和電平轉(zhuǎn)換等。輸出模塊的作用是將CPU的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大、隔離PLC內(nèi)部電路和外部執(zhí)行元件。電源PLC的電源部件是將交流電轉(zhuǎn)換成直流電源的裝置，并向PLC提供所需的高質(zhì)量的直流電源。為保證PLC工作可靠，一般采用的是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源，其特點(diǎn)是體積小、抗干擾性能好、效率高、電壓范圍寬、重量輕。編程器編程器是用戶與PLC的對(duì)話窗口，是編制、調(diào)試、監(jiān)護(hù)用戶程序的主要設(shè)備，通過(guò)通信接口與CPU連接。用戶通過(guò)編程器編寫(xiě)控制程序，并通過(guò)編程器接口將程序?qū)懭隤LC。2.5 PLC的工作原理（1）PLC的工作方式和運(yùn)行框圖可編程控制器（PLC）是根據(jù)集中輸入和輸出、周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行運(yùn)行的?？删幊炭刂破鳎≒LC）從第一條用戶程序指令開(kāi)始執(zhí)行，并按順序逐條地執(zhí)行直到結(jié)束，然后再返回第一條指令并開(kāi)始新一輪的指令掃描。PLC就是這樣循環(huán)重復(fù)的掃描執(zhí)行。PLC運(yùn)行的全過(guò)程可用如圖2.3所示的PLC運(yùn)行框圖來(lái)表示。圖2.3PLC運(yùn)行框圖（2）PLC的掃描工作過(guò)程可編程控制器是在其系統(tǒng)軟件的支持下按循環(huán)掃描原理運(yùn)行的，它的運(yùn)行過(guò)程就是周期性的循環(huán)掃描過(guò)程，每一個(gè)掃描周期均可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新3個(gè)階段，PLC的工作過(guò)程如圖2.4所示。圖2.4PLC的工作過(guò)程2.6 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)PLC的選擇通過(guò)對(duì)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的估算，本設(shè)計(jì)的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入11點(diǎn)，輸出4點(diǎn)。綜合以上因素，本系統(tǒng)的PLC型號(hào)是采用智能控制器為穩(wěn)定性良好的德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7-200小型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)，西門(mén)子S7-200的參數(shù)如下表2.2所示。表2.2 西門(mén)子S7-200的參數(shù)主要性能（1）模擬量I/O點(diǎn)數(shù)為2輸入和1輸出共3個(gè)。（2）數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)為14輸入和10輸出共24個(gè)。（3）擴(kuò)展模塊可連接7個(gè)。（4）最大可擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。其他性能（1）20K字節(jié)數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)空間。（2）獨(dú)立的100KHZ高速計(jì)數(shù)器6個(gè)。（3）100KHZ的高速脈沖輸出2個(gè)。（4）RS485編程/通訊口2個(gè)，具有自由方式通訊能力、MPI和PPI通訊協(xié)議。特點(diǎn)還新增了如位控特性、自整定PID功能、內(nèi)置模擬量I/O、診斷LED、線性斜坡脈沖指令、數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。3 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 電氣控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)主電路由接觸器KM1主觸點(diǎn)和接觸器KM2主觸點(diǎn)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，接觸器KM3主觸點(diǎn)將電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成三角形，接觸器KM4主觸點(diǎn)將電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成星形，電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)星形三角形降壓?jiǎn)?dòng)。星形三角形降壓?jiǎn)?dòng)只能用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形連接的三相異步電動(dòng)機(jī)，而且定子繞組應(yīng)有6個(gè)接線端子。啟動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形，待電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升到一定的程度時(shí)，再改為三角形連接，使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。星形三角形降壓?jiǎn)?dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于星形連接時(shí)起動(dòng)電流只是原來(lái)三角形接法的，起動(dòng)電流特性好、價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)的下降為原來(lái)三角形接法的，轉(zhuǎn)矩特性差。熱繼電器FR對(duì)電動(dòng)機(jī)M作過(guò)載保護(hù)，熔斷器FU1作短路保護(hù)和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)。自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)主電路原理圖如下圖3.1所示。圖3.1自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)主電路原理圖3.2 電氣控制系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì)當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1閉合時(shí)，中間繼電器KA1線圈得電，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。當(dāng)手動(dòng)開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)SB4閉合時(shí)，KM1線圈得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)開(kāi)門(mén)，直到開(kāi)門(mén)極限，當(dāng)手動(dòng)關(guān)門(mén)開(kāi)關(guān)SB5閉合時(shí)，KM2線圈得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)關(guān)門(mén)，直到關(guān)門(mén)極限。當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1斷開(kāi)時(shí)，中間繼電器KA1線圈立即斷電，所以觸點(diǎn)立即復(fù)位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。當(dāng)有人或物體由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)感應(yīng)探測(cè)器時(shí)，能使門(mén)外感應(yīng)探測(cè)器SB1或門(mén)內(nèi)感應(yīng)探測(cè)器SB2閉合，中間繼電器KA2線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)立即閉合，常閉觸點(diǎn)立即斷開(kāi)，并使KM1線圈得電并自鎖，位于主電路的主觸點(diǎn)KM1閉合，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)動(dòng)作，直到到達(dá)開(kāi)門(mén)極限。當(dāng)門(mén)機(jī)到達(dá)開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)SQ1位置時(shí)，SQ1常閉觸點(diǎn)立即斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)立即閉合，使KM1線圈立即斷電，電動(dòng)機(jī)M停止運(yùn)行。若此時(shí)門(mén)外感應(yīng)探測(cè)器SB1或門(mén)內(nèi)感應(yīng)探測(cè)器SB2無(wú)信號(hào)，則通電延時(shí)繼電器KT1線圈得電，延時(shí)等待8秒。若在延時(shí)8秒內(nèi)門(mén)外感應(yīng)探測(cè)器SB1或門(mén)內(nèi)感應(yīng)探測(cè)器SB2又檢測(cè)到人或物體通過(guò)信號(hào)，則通電延時(shí)繼電器KT1線圈立即斷電，并重新等待。延時(shí)等待8秒后通電延時(shí)繼電器KT1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接觸器線圈KM2得電并自鎖，位于主電路的主觸點(diǎn)KM2閉合，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)動(dòng)作，若在關(guān)門(mén)時(shí)內(nèi)門(mén)外感應(yīng)探測(cè)器SB1或門(mén)內(nèi)感應(yīng)探測(cè)器SB2又檢測(cè)到人或物體通過(guò)信號(hào)，則KM2立即失電，KM1重新得電，重新執(zhí)行開(kāi)門(mén)動(dòng)作。在門(mén)外感應(yīng)探測(cè)器開(kāi)關(guān)SB1或門(mén)內(nèi)感應(yīng)探測(cè)器開(kāi)關(guān)SB2兩端并聯(lián)上防夾人感應(yīng)探測(cè)器開(kāi)關(guān)SB3，若防夾人感應(yīng)探測(cè)器SB3檢測(cè)到信號(hào)，則電動(dòng)機(jī)M立即執(zhí)行正轉(zhuǎn)開(kāi)門(mén)動(dòng)作，保證人員安全通過(guò)，避免出現(xiàn)夾人事故。電動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)時(shí)，KM1或KM2線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)KM1或KM2閉合，線圈KM4得電，并使主觸點(diǎn)KM4閉合，電動(dòng)機(jī)定子繞組呈星形連接，此時(shí)通電延時(shí)繼電器KT2得電，延時(shí)3秒后通電延時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)KT2立即閉合，使KM3線圈得電并自鎖，主觸點(diǎn)KM3閉合，常閉觸點(diǎn)立即斷開(kāi)使KM4和KT2線圈失電，電動(dòng)機(jī)定子繞組呈三角形連接，使電動(dòng)機(jī)M在額電電壓下正常運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行到開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)SQ1或關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，電動(dòng)機(jī)采用速度繼電器控制的反接電氣制動(dòng)使電動(dòng)機(jī)加速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在100以下時(shí)，認(rèn)為電動(dòng)機(jī)已停止轉(zhuǎn)動(dòng)，則速度繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)KS斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)結(jié)束。如果在自動(dòng)門(mén)閉合或者打開(kāi)時(shí)出現(xiàn)意外情況，能在自動(dòng)門(mén)內(nèi)外多點(diǎn)進(jìn)行控制，手動(dòng)斷開(kāi)門(mén)外啟停開(kāi)關(guān)SA2或門(mén)內(nèi)啟停開(kāi)關(guān)SA3，使控制電路立即斷電，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為了避免電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)短路故障，控制部分正轉(zhuǎn)控制線圈KM1和反轉(zhuǎn)控制線圈KM2采用雙方的常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)控制電路圖如下圖3.2所示。圖3.2自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)控制電路圖3.3 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法輸入、輸出點(diǎn)配置和地址分配時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題。（1）分別集中配置所有的按鈕和限位開(kāi)關(guān)，同類型設(shè)備占用的輸出點(diǎn)地址放在一起。（2）按順序定義輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)地址號(hào)。（3）如果有多余的輸入或輸出點(diǎn)，可將每一個(gè)輸入模塊或輸出模塊的輸入點(diǎn)都分配給一臺(tái)機(jī)器或設(shè)備。（4）有噪聲的輸入模塊盡量插在遠(yuǎn)離CPU模塊的插槽內(nèi)，彼此相關(guān)的輸出模塊的輸出地址號(hào)應(yīng)連寫(xiě)。3.4 可編程控制器的I/O分配根據(jù)自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的要求，確定PLC的I/O分配表，如表3.1所示。表3.1 I/O分配表類型設(shè)備PLC端子號(hào)輸入端熱繼電器開(kāi)關(guān)FRI0.0門(mén)外感應(yīng)探測(cè)器SB1I0.1門(mén)內(nèi)感應(yīng)探測(cè)器SB2I0.2防夾人感應(yīng)探測(cè)器SB3I0.3手動(dòng)開(kāi)門(mén)SB4I0.4手動(dòng)關(guān)門(mén)SB5I0.5開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)SQ1I1.1關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)SQ2I1.2手動(dòng)/自動(dòng)開(kāi)關(guān)SA1I1.3門(mén)外啟停開(kāi)關(guān)SA2I1.4門(mén)內(nèi)啟停開(kāi)關(guān)SA3I1.5速度繼電器開(kāi)關(guān)KSI1.6輸出端開(kāi)門(mén)KM1Q0.1關(guān)門(mén)KM2Q0.2電動(dòng)機(jī)三角形形連接KM3Q0.3電動(dòng)機(jī)星形連接KM4Q0.4PLC外部端子I/O分配表的直觀表達(dá)方式是I/O配置圖，它可以清楚的表示PLC的外部端子的接線情況。PLC外部端子I/O硬件接線圖如圖3.3所示。圖3.3PLC外部端子I/O硬件接線圖4 自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)的一般方法（1）根據(jù)控制系統(tǒng)的基本要求，確定控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式，如自動(dòng)、手動(dòng)、連續(xù)和單步等，以及應(yīng)該完成的動(dòng)作順序、動(dòng)作條件等；還要確定所有的控制系統(tǒng)的參數(shù)（時(shí)間、計(jì)數(shù)、模擬量精度等）。（2）對(duì)于較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，應(yīng)先繪制出控制系統(tǒng)的控制流程圖，并根據(jù)流程圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。（3）根據(jù)控制系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)出完整的梯形圖程序。（4）對(duì)程序進(jìn)行修改、模擬調(diào)試直到能夠滿足控制系統(tǒng)要求為止。4.2 程序流程圖PLC的工作方式是順序掃描、不斷循環(huán)的過(guò)程，所以即使是順序程序也會(huì)反復(fù)執(zhí)行，其各個(gè)部分的執(zhí)行與否由相應(yīng)的條件來(lái)控制，條件滿足則執(zhí)行，否則進(jìn)行等待，直到條件滿足為止。根據(jù)自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計(jì)自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)流程圖如圖4.1所示。圖4.1自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)流程圖4.3 梯形圖的設(shè)計(jì)根據(jù)PLC的I/O分配表，設(shè)計(jì)自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的梯形圖，調(diào)用2個(gè)S7-200系列PLC中的輔助繼電器M0.1和M0.2起到中間狀態(tài)暫存作用，并采用定時(shí)精度為100ms的定時(shí)器T37和T38分別延時(shí)8s和3s。根據(jù)自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的工作原理和工作過(guò)程畫(huà)出自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的梯形圖如圖4.2所示。圖4.2自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)梯形圖梯形圖對(duì)應(yīng)的指令表如下。LDI0.0ANQ0.1AI1.4=Q0.2A I1.5LRDLPSLDT38LDM0.2OQ0.3O Q0.1ALDA M0.1LDQ0.1LD I0.4OQ0.2OQ0.1ALDAM0.1=Q0.3OLDLRDANI1.1LDQ0.1LDI1.2OQ0.2AI1.6ALDOLDANQ0.3ANQ0.2=Q0.4=Q0.1TONT38，30LRDLRDLDT37AI1.3OQ0.2=M0.1ALDLRDANM0.1AI1.1ANM0.2ANM0.2LDI0.5TONT37，80OQ0.2LPPAM0.1LDI0.1OLDOI0.2ANI1.2OI0.3LDI1.1ALDAI1.6=M0.2OLD 4.4 故障分析系統(tǒng)常見(jiàn)的故障和處理方法如表4.1所示。表4.1常見(jiàn)故障機(jī)處理方法故障現(xiàn)象故障診斷處理方法接觸器或繼電器銜鐵噪聲大1.短路環(huán)脫落1.重新安裝或更換短路環(huán)2.電源電壓過(guò)低2.檢查線圈電壓，是否將380V線圈誤用于220V場(chǎng)合或電源電壓過(guò)低3.彈簧反作用力過(guò)大3.調(diào)整或更換彈簧接觸器或繼電器線圈過(guò)熱或燒損1.電源電壓不符1.檢查電源電壓，并檢查是否誤將220V線圈用于380V場(chǎng)合2.動(dòng)作頻率過(guò)高2.降低線圈動(dòng)作頻率3.線圈受潮3.烘干線圈或更換線圈低壓斷路器手動(dòng)合分閘失靈1.觸頭熔焊1.清洗和修理觸頭，必要時(shí)更換觸頭2.機(jī)械故障2.排除機(jī)械故障3.三相主觸頭不同步3.調(diào)整觸頭使其同步熔斷器過(guò)熱1.熔斷器接觸不良1.排除熔斷器生銹、松動(dòng)、臟污等接觸不良現(xiàn)象2.負(fù)載電流過(guò)大2.檢查負(fù)載及電源電壓，使電流恢復(fù)至正常值三相電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中有異常聲響1.電源故障1.排除缺相或三相不平衡、電壓過(guò)低情況2.繞組故障2.排除繞組局部短路、斷路等故障3.變形、缺油或松動(dòng)3.洗軸承、清理風(fēng)道、調(diào)整氣隙、充油、校正變形、正確裝配等PLC輸入全部斷開(kāi)（動(dòng)作指示燈滅）可能是輸入回路故障更換單元PLC動(dòng)作正確但指示燈滅可能是LED損壞更換LED結(jié)論本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，將可編程控制器（PLC）應(yīng)用到自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中，研究了PLC在自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，并重點(diǎn)研究了自動(dòng)門(mén)PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)，并在用PLC對(duì)自動(dòng)門(mén)進(jìn)行控制的同時(shí)實(shí)施實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)，充分發(fā)揮了PLC的可靠性高、實(shí)時(shí)性好和抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，并且外部接線簡(jiǎn)單、靈活