自助银行自动门PLC控制装置.docx

一、课程设计的内容
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）、刷卡检测器等部件组成。
2. 控制要求：
上午8：00～下午6：00：
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。
下午6：00～上午8：00：
自动门处于关闭状态时，必须先用银行卡在刷卡检测器上刷卡，检测器检测通过后，系统自动按前面1）至4）步工作。
二、课程设计的要求与数据
按系统要求，分析控制系统，列出I/O分配表，画出 I/O接线图，根据系统设计需求画出顺序功能图、系统运行框图或流程图，编写控制梯形图（要求有系统运行时对系统进行初始化的环节）。
三、课程设计应完成的工作
1. 根据系统的控制要求，完成控制程序的设计。
2. 利用编程器输入梯形图控制程序，模拟运行，完成调试。
3. 按学校要求格式完成课程设计报告书。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
选择课程设计题目，分析选题的系统控制要求。
实验2号楼201
2011.3.14
～
2011.3.18
2
根据系统控制要求，列出I/O分配表，画出I/O接线图、顺序功能图、系统运行框图或流程图。
3
编写控制梯形图程序。
4
在实验室输入梯形图控制程序，下载调试，模拟系统运行。
5
老师检查，完成答辩。
五、应收集的资料及主要参考文献
[1] 吴中俊，黄永红. 可编程序控制器原理及应用（第2版）. 北京：机械工业出版社，2010.

发出任务书日期：2011年3月13日 指导教师签名：

计划完成日期：2011年3月18日 基层教学单位责任人签章：

主管院长签章：

目 录

1 设计任务及要求 1
1.1 设计任务 1
1.2 设计要求 1
2 设计方案 1
2.1 I/O分配表 1
2.2 I/O接线图 2
2.3 顺序功能图 3
3 方案的实现 4
3.1 梯形图程序 4
3.2 语句表程序 6
4 测试步骤及实验结果 7
4.1 测试步骤 7
4.2 实验结果 7
5 结论与问题讨论 7
5.1 结论 7
5.2 问题与讨论 8
5.3 收获与心得体会 8
参考文献 8

1 设计任务及要求
1.1 设计任务
自助银行自动门控制装置的编程设计及模拟实现。
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）、刷卡检测器等部件组成。
1.2 设计要求
上午8：00～下午6：00：
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。
下午6：00～上午8：00：
自动门处于关闭状态时，必须先用银行卡在刷卡检测器上刷卡，检测器检测通过后，系统自动按前面1）至4）步工作。
2 设计方案
2.1 I/O分配表
根据题目中关于自助银行自动门控制装置的描述可知，该系统的基本输入部件包括门内光电探测关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，还有刷卡检测器（门内刷卡检测器记为K5，门外刷卡检测器记为K6），此外，还需要设置一个启动开关SB1和一个停止/初始化开关SB2（这个停止/初始化开关也可以不用设，如若不设置的话，停止功能则需由启动开关来实现，并且在启动的时候需要进行系统初始化）。
该系统的输出部件包括开门执行机构KM1和关门执行机构KM2。
该系统的输入、输出信号分配表如表1所示。
表1 I/O分配表
输入信号
输出信号
启动开关SB1
I0.0
开门执行机构KM1
Q0.1
门内光电探测开关K1
I0.1
关门执行机构KM2
Q0.2
门外光电探测开关K2
I0.2

开门到位限位开关K3
I0.3
关门到位限位开关K4
I0.4
门内刷卡检测器K5
I0.5
门外刷卡检测器K6
I0.6
停止/初始化开关SB2
I0.7
2.2 I/O接线图
自助银行自动门控制装置的实验室模拟系统的I/O接线图如图1所示。
所有的输入开关均采用不闭锁的动合按钮来实现。需要特别说明的是，对于开门到位限位开关K3和关门到位限位开关K4，需要分别设置一个存储位（例如M0.3和M0.4）来表示这两个开关的状态，当自动门开门到位（按一下K3按钮）时即将M0.3置1，开始关门时即将M0.3置0，当自动门关门到位（按一下K4按钮）时即将M0.4置1，开始开门时即将M0.4置0。
图1. I/O接线图
对于开门执行机构KM1和关门执行机构KM2，则使用两盏灯来模拟实现，灯KM1亮时表示正在开门，当开门到位时则灯KM1熄灭；灯KM2亮时表示正在关门，当关门到位时则灯KM2熄灭。
2.3 顺序功能图
系统的顺序功能图如图2所示。

图2. 顺序功能图

3 方案的实现
3.1 梯形图程序

3.2 语句表程序

网络1
LD SM0.1
R M0.2,3
R S0.0,8
网络2
LD SM0.0
TODR VB0
MOVW VW3,VW8
BCDI VW8
网络3
LD I0.7
R S0.1,7
S S0.0,1
网络4
LSCR S0.0
网络5
LD SM0.0
R Q0.1,1
R M0.2,2
网络6
LDN I0.4
AN M0.4
S Q0.2,1
网络7
LD I0.4
R Q0.2,1
S M0.4,1
网络8
LD I0.0
O M0.2
SCRT S0.1
S M0.2,1
网络9
SCRE
网络10
LSCR S0.1
网络11
LDW>= VW8,800
AW< VW8,1800
SCRT S0.2
网络12
LDW< VW8,800
OW>= VW8,1800
SCRT S0.5
网络13
SCRE
网络14
LSCR S0.2
网络15
LD I0.1
O I0.2
EU
S Q0.1,1
SCRT S0.3
网络16
SCRE
网络17
LSCR S0.3
网络18
LD I0.3
R Q0.1,1
S M0.3,1
网络19
LD M0.3
TON T37,80
网络20
LD I0.1
O I0.2
EU
R T37,1
网络21
LD T37
SCRT S0.4
网络22
SCRE
网络23
LSCR S0.4
网络24
LD SM0.0
S Q0.2,1
R M0.3,1
网络25
LD I0.1
O I0.2
R Q0.2,1
S Q0.1,1
SCRT S0.3
网络26
LD I0.4
R Q0.2,1
S M0.4,1
SCRT S0.1
网络27
SCRE
网络28
LSCR S0.5
网络29
LD I0.5
O I0.6
EU
S Q0.1,1
SCRT S0.6
网络30
SCRE
网络31
LSCR S0.6
网络32
LD I0.3
R Q0.1,1
S M0.3,1
网络33
LD M0.3
TON T38,80
网络34
LD I0.5
O I0.6
EU
R T38,1
网络35
LD T38
SCRT S0.7
网络36
SCRE
网络37
LSCR S0.7
网络38
LD SM0.0
S Q0.2,1
R M0.3,1
网络39
LD I0.5
O I0.6
R Q0.2,1
S Q0.1,1
SCRT S0.6
网络40
LD I0.4
R Q0.2,1
S M0.4,1
SCRT S0.1
网络41
SCRE

4 测试步骤及实验结果
4.1 测试步骤
1. 按照I/O接线图连接好S7-200 PLC的输入、输出电路。
2. 在计算机上输入梯形图程序，编译成功后即下载到PLC中。
3. 根据系统的控制要求进行操作，检查是否满足设计要求。
4.2 实验结果
1. 运行程序后，按下SB2按钮，灯KM2亮，表示正在关门，按下K4按钮，灯KM2灭，表示关门到位，此时自动门为关闭状态，系统初始化完成。
2. 按下SB1按钮，自动门控制系统即进入工作状态。
3. （时间为8：00～17：59时段）按下K1/K2按钮，灯KM1亮，表示正在开门，按下K3按钮，灯KM1灭，同时计时器开始计时，此时再次按下K1/K2按钮，计时器重新开始计时；计时8s后灯KM2亮，表示正在关门，此时按下K5/K6按钮，没有任何反映，接着再按下K1/K2按钮，灯KM2灭，同时灯KM1亮，表示停止关门并且开始开门。
4. （时间为18：00～7：59时段）按下K5/K6按钮，灯KM1亮，开门；按下K3按钮，灯KM1灭，停止开门，同时计时器开始计时，此时再次按下K5/K6按钮，计时器重新开始计时，若按下K1/K2按钮则没有反应；计时8s后灯KM2亮，正在关门，此时按下K1/K2按钮，没有任何反映，接着再按下K5/K6按钮，灯KM2灭，同时灯KM1亮，停止关门并且开始开门；按下K3按钮，灯KM1灭，关门到位，开始计时；计时8s后灯KM2亮，开始关门；按下K4按钮，灯KM2灭，关门到位，停止关门；按下K5/K6按钮，灯KM1亮，开门，……
5 结论与问题讨论
5.1 结论
所设计的程序基本上满足本课程设计的所有要求，该自助银行自动门控制装置系统能够正常工作运行。
5.2 问题与讨论
以上所设计的系统基本能够正常工作运行，在调试程序的过程中主要的问题是时钟的设置和开门、关门到位检测开关的设定，做完后发觉刷卡开门需要手动操作有点不方便，建议改为红外扫描或者是图像识别比较方便。
5.3 收获与心得体会
经过这次的课程设计，我不仅更加深刻地学习和巩固了《可编程序控制器及工业控制网络》这门课程的知识，而且还改观了对自身素质和能力的判断，可谓受益匪浅。总的来说，我在这次的课程设计中的收获具体包括以下几个方面：
1）增强了自己的动手能手及思考能力；
2）锻炼了解决问题时所需的耐性；
3）增强了将所学知识应用于实践的能力；
4）深深体会到了程序设计的乐趣。
参考文献
[1] 吴中俊，黄永红. 可编程序控制器原理及应用（第2版）. 北京：机械工业出版社，2010.