PLC课程设计(青岛理工)(自动门控制-全自动洗衣机控制).doc

PLC课程设计(青岛理工)(自动门控制,全自动洗衣机控制)

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青岛理工大学plc实习设计

题目（一):自动门控制装置
一、设计目的
1．进一步巩固电器与PLC控制的基本知识；
2．掌握设备电气控制系统的原理设计、施工设计的方法；
3．掌握PLC程序的设计及调试方法；
4．掌握电气线路安装与调试方法；
5．学会查阅有关专业资料及设计手册.
二、设计要求和设计指标
2。1自动门结构
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。2自动门的控制要求
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被起动,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，应立即停止关门，并自动进入开门程序。
4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时,必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过.
三、设计内容

3.1自动门装置结构
左右两块玻璃门、电动机传动链、限位开关、三相异步电动机、信号发送与接收装置（门内外个一个）。

图3—1自动门结构示意图
3.2。1自动门部件的介绍
（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.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.
3.2。2 PLC的功能
1）数据采集与输出。
2）控制功能:包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。
3）数据处理功能: 包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。
4）输入/输出接口调理功能: 具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。
5)通信、联网功能： 现代PLC大多数都采用了通信、网络技术,有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换,如程序转移、数据文文件转移、监视和诊断。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成”集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。
6）支持人机界面功能: 提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息.允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机的分散和集中操作与监视系统。
7）编程、调试等,并且大部分支持在线编程。
3。2.3 PLC的基本结构
CPU模块:CPU模块主要由微处理器CPU芯片和存储器组成.在PLC控制系统中,CPU模块，它不断地收集输入信号、执行用户程序、刷新系统的输出。存储器用来储存程序和数据.
I/O模块:输入模块和输出模块简称I/O模块，它们是系统的眼耳、手脚。是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。输出模块用来接受和采集输入信号.开关量输入模块用来接受从按钮、选择开关、数字拨号码开关、限位开关、光电开关、压力继电器等的开关量信号；模拟量输入模块用来接受一些如电位器电压信号、测速发电机和各种连续变从器提供的连续变化的模拟量电流电压信号；开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示器和报警装置等输出设备；模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装备.
编程器:变频器用来生成用户程序，并用它来进行编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。
电 源：PLC一般使用AC 220V和DC 24V电源，内部的开关电源为各模块提供不同等的直流电源。本系统PLC使用AC220V电源。
可编程控制器主要由中央处理单元（CPU)、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O)、电源和编程器等几组成.

图3-2 PLC硬件结构图
3.3主电路接线图

图3—3主电路接线图
3。4 PLC控制系统的Ｉ／Ｏ地址分配表
表3—1 I/O地址分配表
I1.1
门内外开关K1、K2有信号
Q0。1
电动机正转开门
I0。3
开门限位电开关
Q0。2
电动机反转关门
I0。4
关门限位电开关
T37
时间继电器
I0。5
手动开门
T38
时间继电器
I0。6
手动关门

I0。7
过电流保护开关

3.5.I/O接线图

图3-4 I/O接线图
3.6自动门程序流程图

图3-5 程序流程图

3.7自动门顺序功能图

图3-6 自动门顺序功能图
3.8自动门梯形图

图3—7 自动门梯形图
四、本设计改进建议
由于在某些特别的环境下,自动门的设计要求需要进去人员持卡才能自如进出，比如一些小区、私人楼宇，有保安要求的地方，这些地方不可随便出入,必须持有特定的磁卡可以识别放行。这就保证了有选择性放行，适合于一些特定条件的区域。还可以在自动门接口的地方加入磁力锁，锁门的方式是一个靠锁头（舌)卡住,一个靠产生磁力吸住门体。磁力锁的优点是门紧闭，没有活动的间隙，防止小孩推拉门体造成的故障，缺点是超过承载力门可被拉开.

题目（二)：全自动洗衣机控制系统

1.1全自动洗衣机PLC控制的控制要求

1.1.1全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理

1． 全自动洗衣机的基本结构
全自动洗衣机的基本结构如图1—1所示.

图1—1 全自动洗衣机的基本结构图
2．全自动洗衣机的工作流程
全自动洗衣机的单循环工作流程示意图如图1—2所示。
开始

进水

洗涤

排水

脱水

结束

图1-2全自动洗衣机的单循环工作流程示意图

3．全自动洗衣机的工作原理
洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。
洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。
脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干.
洗涤完成由蜂鸣器报警。

1。1。2洗衣机控制要求

1。全自动洗衣机控制系统的要求:
（1） 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高(中、 低）水
位,关水
（2） 2秒后开始洗涤
（3） 洗涤时，正转30秒,停2秒,然后反转30秒,停2秒
（4) 如此循环5次,总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒
（5） 开始清洗，重复(1)～（4），清洗两遍
(6） 清洗完成，报警3秒并自动停机
（7） 若按下停车按扭,可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）

1。2全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置

1.2.1控制系统硬件接线图

1．控制系统硬件接线图
全自动洗衣机控制系统硬件接线图见所附图纸。
2．I/O地址分配
由于S7-200 224 CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不需要再增加扩展模块.模块上的输入端对应的输入地址是I0。0～I1。2，输出端对应的输出地址是Q0。0～Q1.0

1.2.2模块功能概述

CPU模块采用西门子公司的6ES7 214-1AD23-0XB0模块.由于该模块采用直流24V供电(直流晶体管输出），有14点数字量输入和10点数字量输出,完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求,所以不在需要另外的数字量输入/输出模块。

1。3全自动洗衣机控制系统程序设计和调试

1.3。1编程软件
编写程序见附录
1。3.2程序的流程图、构成和相关设置

1。流程图
⑴正常运行流程图
正常运行流程图如图1-4所示。
流程图描述：
按下启动按扭，开始进水；进水到规定高度，使水位开关接通，实现洗涤正转，并停止进水；洗涤正转30S后,停止2秒，反转30S后,停2秒。计数器加1,累计洗涤次数；若未满5次则重复进行洗涤，直至洗涤达到5次,开始排水。由于排水，起动
水位降低，当水位低于规定下限水位时，排空检测开关接通,开始脱水，脱水30S后，计数器加1,脱水停止。然后再返回到进水动作 重复上述过程3次,报警并停机
洗5次
暂停2S
30S
洗涤反转
暂停2S
30S
洗涤正转
停止进水
进水

水满
N

Y

Y

排水
N

Y
脱水

30S
N

N Y
脱水3次
Y
Y N

停机报警
Y
N

Y

图1-4 正常运行的流程图
2。程序的构成
这个程序只有自动方式。在自动方式下,PLC将运行已经设置好的程序和参数（用于全自动洗衣机一切都工作正常的情况下）.

3。程序的下载、安装和调试
将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接,完成硬件的安装。全自动洗衣机程序是由V3。2 STEP 7 MicroWIN SP4编程软件的指令完成。若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下,运行编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试。

1。4全自动洗衣机PLC控制系统程序

1。4。1系统资源分配

1。数字量输入部分
全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、中水位、低水位、手动排水和手动脱水按钮以及高水位、中水位、低水位和排空检测开关共11个输入点.具体的输入分配如表1—1所示。
表1-1 输入地址分配
名称
符号
地址
启动按钮
SB1
I0。0
停止按钮
SB2
I0。1
高水位按钮
SB3
I0.2
中水位按钮
SB4
I0.3
低水位按钮
SB5
I0.4
排空检测开关
ST1
I0.5
高水位检测开关
ST2
I0。6
中水位检测开关
ST3
I0。7
低水位检测开关
ST4
I1。0
手动排水按钮
SB6
I1。1
手动脱水按钮
SB7
I1.2

1。4。2源程序

2

LD I0.0
O M0.1
AN C2
AN I0.1
= M0.1
= Q0。0
图1-5 启动指令梯形图

LD M0.1
EU
LD I0。5
EU
OLD
O M0.3
AN M0。2
= M0。3
LD I0.2
AN I0.6
LD I0。3
AN I0。7
OLD
LD I0。4
AN I1.0
OLD
A M0.3
= Q0.1
LD Q0.1
ED
TON T37, +20
LD T37
O M0.2
AN C1
A M0。1
= M0。2

LD M0.2
AN T38
AN Q0。3
A M0.1
LD I0。5
AN T40
AN Q0.3
A M0.1
OLD
LD I1.2
AN M0。1
OLD
= Q0。2
LD M0.2
AN T39
TON T38, +300
LD T38
AN T39
AN I0。5
A M0。1
= Q0.3
LD Q0。3
TON T39， +300
LD T39
ED
LD T40
ED
CTU C1, +5

LD C1
LD I1.1
AN M0.1
OLD
= Q0。LD I0。6
= Q0。6
LD I0.7
= Q0.7
LD I1.0
= Q1。0
LD M0。1
TOF T30, +30
LDN M0。1
A T30
= Q0.5
LD M0。2
ED
LDN M0。1
CTU C2， +3
LD I0.5
TON T40, +300
4