基于三菱PLC的全自动洗衣机系统的设计

2024-07-04

基于三菱PLC的全自动洗衣机系统的设计（7篇）

1.基于三菱PLC的全自动洗衣机系统的设计篇一

传统的全自动洗衣机常常采用单片机作为控制器,虽然相较于PLC而言单片机成本低廉,专用性较强,但其对环境的适应能力较差,可靠性不高,且指令系统复杂,编程方法不易掌握,并且在设计系统硬件时需要多种电路保护装置,如电流保护、电压保护、过载保护等,增加了硬件的复杂性,隐含了较高的故障率, 也无形中增加了维修成本。而PLC运行周期短、可靠性高、稳定性强,能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度剧烈变化等不同的环境下正常工作,而且编程方法简单易学,又集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网等功能。因此本文选用PLC作为全自动洗衣机的控制器,利用步进顺控编程指令实现控制功能。

1全自动洗衣机控制要求

本文所设计的控制系统可实现洗衣机自动注水、手动洗涤、自动洗涤、自动排水以及自动脱水等功能。通电后,按下启动按钮,洗衣机将自动注水至标准水位。5s后,如果按下手动洗涤开关,系统会进入手动洗涤程序,否则,则系统默认进入自动洗涤程序。当进入手动洗涤程序,若按下正转按钮,洗衣机将正转30 s;若按下反转按钮,则洗衣机反转30s,此时,如果用户想继续正转或反转洗涤衣物,则可以按下重复洗涤开关,再次选择洗衣机正转或反转。当进入自动洗涤程序,洗衣机将先正转30s,再反转30s,直到正反转过程重复3遍。结束洗涤程序后,洗衣机会自动排水至最低水位,并自动脱水30s。至此,洗衣机完成全部洗涤过程1遍,而该过程将重复3遍。3遍结束后,洗衣机指示灯闪烁5s告知用户洗衣过程结束,用户可通过停止按钮来决定继续洗衣或是停机。无论处于上述哪一个环节,用户都可以随时按下停止按钮结束当前的运行状态。

2PLC的选型

PLC的生产厂家很多,主要有美国通用电气、德国西门子以及日本三菱和欧姆龙等。日本三菱公司的FX2N系列PLC不仅具有体型小、执行速度快等特点,还吸收了整体式和模块式的优点。根据实际定义的输入、输出点数,本文所确定的PLC型号为FX2N-32MR-001。PLC地址分配情况见表1,硬件接线方式如图1所示。

3电机的选择

直流电机相对于交流电机而言控制性能优良,机械特性和调速特性均为平行的直线,可实现“平滑而经济的调速”,即不需要其他设备的配合,就可通过改变输入的电压/电流进行调速。另外,串励的励磁方式使得电机有软的机械特性,轻载时转速很高,启动转矩很大,过载能力较强。因此本文选用串励直流电动机作为洗衣机正反转及脱水的驱动电机。

4PLC程序设计

本文根据全自动洗衣机的工作特点,采用步进顺控指令对PLC进行编程,使得程序条理清晰,易于理解。全自动洗衣机控制程序梯形图如图2所示,其逻辑行描述如下:

(1)第30和34逻辑行描述了系统手动洗涤与自动洗涤的选择功能。当按下手动洗涤开关X2,系统进入手动洗涤程序;否则,系统将进入自动洗涤程序。

(2)第37~65逻辑行描述了系统手动洗涤的过程。当按下正转手动按钮X3,正转接触器Y0得电自锁,内部电机串电阻正向启动运行。5s后,Y2得电切除串联的电阻,内部电机全速全压正转运行30s。按下反转手动按钮X4后的运行原理与正转类似,不再赘述。系统正转或反转30s后,可通过重复洗涤开关X7选择是否重复洗涤。若按下X7,系统回到S23状态步可再次选择手动正转还是手动反转;否则,则系统自动进入下一程序段。

(3)第68~113逻辑行描述了系统自动洗涤的过程。系统进入自动洗涤程序将接通正转接触器Y0,使内部电机串电阻正向启动运行5s,随后Y2得电切除串联的电阻,内部电机全速全压正转运行30s。30s时间过后,Y0和Y2失电,反转接触器Y1得电,运行过程与系统正转相同,不再赘述。系统正转、反转各一次称为一次洗涤循环,系统将自动重复3遍洗涤循环后进入下一程序段。

(4)第121~140逻辑行描述了系统自动脱水的过程。系统进入脱水程序后自动接通(启动)电源接触器Y4,内部电机串电阻R1和R2启动运行,进行脱水。5s后,(启动)电阻R1切除接触器Y5得电,切除电阻R1;再过5s,(启动)电阻R2切除接触器Y6得电,切除电阻R2,内部电机全速全压运行10s。

5仿真与调试

利用实验室的硬件平台和GX Simulator仿真软件对梯形图程序进行仿真和调试。仿真结果表明,全自动洗衣机控制系统工作正常,能完全实现预期的工作要求。

6结束语

相较于基本编程指令,本文采用的步进顺控指令使得程序的可读性和可移植性更强,模块化程度更高。即便应用在控制要求更多,操作更为复杂的洗衣机控制系统,也只需在已有程序上作适当增减,无需重写。

摘要：介绍了一种以PLC为控制器,通过串励直流电动机实现洗衣机全自动化工作的设计方案。该方案通过软件仿真,不仅可以完全实现预期的功能且模块化程度高、可移植性强。不论是波轮式洗衣机还是滚筒式洗衣机,只需对程序稍作修改就可直接应用。即便是扩展功能,也只需对程序作相应的增减即可。

2.基于三菱PLC的全自动洗衣机系统的设计篇二

【关键词】加热反应炉；PLC；编程设计；运行功能

Based on Mitsubishi PLC Technology of heating reactor automatic control

Luo Ji-hong

（Hunan Vocational College of Commerce of Electrically controlled department，Changsha 410205，China）

Abstract：To achieve typical heating reactors feed，heating and vent material actual control requirements using Mitsubishi PLC technology experience design methods at I/O allocation basis conduct PLC Ladder design，and feed，heating and vent feed three scripts program runs functional be analysis shows After PLC on machine simulation debugging actual control requirements identical.

Keywords：heating reactor；PLC；Programming；run function

引言

可编程控制器（PLC）是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置，它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有高可靠性、灵活通用、易于编程和使用方便等特点，近年来在工业自动控制、机电一体化以及改造传统产业等方面得到了广泛的应用，被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之首[1]。本论文针对加热反应炉的实际控制要求，运用三菱PLC技术中的经验设计法，在I/O分配的基础上，将整个加热炉实际控制系统分解为进料、加热和泄料三个部分[2]，进行PLC梯形图程序设计和程序功能分析。

1.工作示意图（见图1）

2.关于模拟量输入的说明

在加热炉控制系统中，对于温度点和压力点的检测，虽然可以如本论文使用带开关量输入的温度、压力传感器来完成，但如果检测点很多，或者是需要根据温度、压力的变化经常调整检测点，就要用很多开关量的温度、压力传感器，占有很多的输入点，安装布线都不方便。所以，就要将温度、压力传感器转换成连续变化的模拟量，再采用PLC控制，控制性能就可以得到极大的改善[1]。

温度控制原理如下：通过电压加热电热丝产生温度，温度再通过温度变送器变送为电压。加热电热丝时根据加热时间的长短可产生不一样的热能，这就需用到脉冲。输入电压不同就能产生不一样的脉宽，输入电压越大，脉宽越宽，通电时间越长，热能越大，温度越高，输出电压就越高[2]。压力控制原理与此类似。

PID闭环控制：通过PLC+A/D+D/A实现PID闭环控制，控制示意图如以下2所示。比例，积分，微分系数取得合适系统就容易稳定，这些都可以通过PLC软件编程来实现[3]。

3.控制要求

3.1 进料控制

当下液面、炉温和炉内压力都小于给定值时，打开排气阀和进料阀；当液面上升到位时，关闭排气阀和进料阀；延时20s，打开氮气阀，使氮气进入炉内，增大炉内压力；当炉内压力上升到给定值时，关闭氮气阀，进料过程结束[4]。

3.2 加热反应控制

进料结束时，炉内温度肯定低于要求值，此时接通加热炉电源；当温度达到要求值后，切断加热电源；维持保温状态10分钟。

3.3 泄放控制

保温10分钟后，打开排气阀，使炉内压力逐渐降到起始值；维持打开排气阀，并打开泄料阀，当炉内液面下降到液面以下时，并闭泄料阀和排气阀，系统恢复到原始状态，重新进入下一个循环。

4.I/O分配（见表1）

5.程序梯形图（见图3）

6.程序功能分析

6.1 进料控制

检测下液面X1、炉温X2和炉内压力X4是否小于给定值（逻辑均为0），即输入点X1、X2和X4是否都处于断开状态，若是则维持打开排气阀Y1和进料阀Y2；当液面上升到位使X3常闭分断，关闭排气阀Y1和进料阀Y2，并开始延时，20s之后打开氮气阀Y3，使氮气进入炉内，增大炉内压力；当压力上升到给定值时（X4=1），X4常闭分断，关闭氮气阀Y3，进料过程结束。

6.2 加热反应控制

进料结束时，炉内温度肯定低于要求值（X2=0），X4常开闭合，接通加热炉电源Y5；当温度达到要求值（X2=1）后，X2常闭分断，切断加热电源Y5，但当温度下降后（X2=0）后，X2常闭又复位，又接通加热炉电源Y5，如此反复通断加热炉电源Y5，维持保温状态10分钟（即在此时间里，炉温实现通断控制，保持X2=1）。

6.3 泄放控制

保温10分钟后，辅助继电器M100线圈得电，M100常开闭合，打开排气阀Y1，使炉内压力逐渐降到起始值X4=0；维持打开排气阀，并打开泄料阀Y4，当炉内液面下降到液面以下时（X1=0），并闭泄料阀Y4和排气阀Y1，系统恢复到原始状态，重新进入下一个循环[5]。

结束语

以上加热反应炉PLC程序经过上机模拟调试，与实际控制要求完全一致，方便实用。在程序设计上，本系统还可采用PLC基本指令编程法或PLC步进指令编程法[6]，但没有以上经验设计法精简。另外，由于论文篇幅原因，没有绘制本系统的外部接线图，读者可对照I/O分配表进行设计（输入接PLC内部工作电源，输出接外部负载工作电源）。

参考文献

[1]孙振强,王晖,孙玉峰.可编程控制器原理及应用教程[M].清华大学出版社,2008(1).

[2]杨国太,陈玉.基于PLC的数控焊接机研制[J].新技术新工艺,2007(5):33-35.

[3]胡学林.可编程控制器教程(实训篇)[M].电子工业出版社,2004,168.

[4]代尚方,刘毅.基于PLC与mcgs的加热反应炉控制系统设计[C].中国矿业大学,2010(2).

[5]王少华,刘晓魃.电气控制与PLC应用[M].中南大学出版社,2008,226.

[6]陈志勇,刘春生.远红外加热反应炉的设计[J].河南化工,1988(2).

作者简介：

罗及红（1970—），男，湖南常德人，硕士，副教授，维修电工高级技师，研究方向：电气工程与智能控制。

3.基于三菱PLC的全自动洗衣机系统的设计篇三

一、设计题目

全自动洗衣机PLC控制系统设计

二、设计目的

(1)通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力。

(2)使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。(3)使学生掌握利用PLC对压力进行PID控制方法。

三、毕业设计的技术数据：

对T68卧式镗床的控制电路进行改造，用PLC软件控制改造其继电器控制电路，克服了继电器控制的缺点，降低了设备故障率，提高了设备使用效率，改造后运行效果非常好。改造原则：

1.原镗床的工艺加工方法不变

2.在保留主电路的原有元件的基础上，不改变原控制电气操作方法

3.电器控制系统控制元件（包括按钮、行程开关、热继电器、接触器）作用于原电器线路相同

4.主轴和进给启动、制动、低俗、高速和变速冲动的操作方法不变 5.改造原继电器控制中硬件接线为PLC编程实现。

四、毕业设计的任务

1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献

2、方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容）

3、硬件和软件设计（其中还包括理论分析、设计计算、实验及数据处理、设备及元器件选择等）

4、绘制图纸

6、撰写设计说明书

五、毕业设计的主要内容

2、提出综合自动化系统的硬件方案和方案论证优化。

3、完成软件需求的系统分析。

4、完成软件的编制（PLC的编程和说明）。

5、绘制系统总体结构图，系统原理图，电气控制原理图，软件流程图。

6、按期完成毕业设计说明书的撰写。

7、充分准备，顺利完成答辩。

六、毕业设计提交的成果

1、设计说明书（约1万字左右）

2、图纸

3、中、英文摘要（中文摘要约200字，3～5个关键词）

七、毕业设计的主要参考文献和技术资料

[1]张桂香，《电气控制与PLC的应用》，化学工业出版社 [2]王红、王艳玲，《可编程控制器使用教程》，电子工业出版社 [3]史国生，《电气控制与可编程控制器技术》，史国生，化学工业出版社 [4]孙振强，《可编程控制器原理及应用教程》，孙振强，清华大学出版社 [5]吕景泉，《可编程控制器技术教程》，吕景泉，高等教育出版社

[6]汪指锋，《可编程控制器原理与应用》，汪指锋，西安电子科技大学出版社 [7]王永华，《现代电气及可编程控制技术》，王永华，北京航空航天大学出版社 [8]朱善君，《可编程控制系统》，清华大学出版社

[9]常斗南，《可编程控制器原理、应用、实验》，机械工业出版社

八、设计期间的基本要求

1、学生在教师的指导下，应积极、主动地独立完成毕业设计所规定的全部任务。

2、应严格按照进度进行设计，不得无故拖延。

3、要遵守学院的作息时间，严格遵守设计纪律，原则上不得请假，因特殊原因必须请假者，一律由系领导批准。

4.基于三菱PLC的全自动洗衣机系统的设计篇四

基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计Design of Automatic Control System of Marine Ship Power Station Base on PLC 诚信承诺

我谨在此承诺:本人所写的毕业论文《基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计》均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。

承诺人(签名: 年月日目录 1绪论(1 1.1船舶电站自动化系统(1 1.1.1 船舶电站的组成及特点(1 1.1.2 船舶电站自动化系统的发展及现状(1 1.2 PLC在船舶电站自动化系统中的应用(1 1.2.1 PLC概述(1 1.2.2 PLC的工作原理(2 1.2.3 PLC在船舶电站自动化系统中应用的优势(2 1.3 本文的主要内容和结构安排(3

2船舶电站自动化管理系统(4 2.1船舶电站自动化管理系统的总体构成(4 2.2船舶电站自动化管理系统主要功能(4 2.3集散式船舶电站管理系统(5 2.3.1 集散式电站(5 2.3.2 信号的采集及处理(6 2.3.3 检测单元的设计(7 3集散式船舶电站管理系统的功能流程(9 3.1机组的自动起动模块及流程图(9 3.2并车运行模块及流程图(10 3.3调频调载模块及流程图(11 3.4重载询问模块及流程图(12 3.5自动解列和自动停机模块及流程图(13 4船舶电站管理系统的监控单元设计(15 4.1上位机监控系统功能(15 4.2工业PC机控制软件和监测软件结构(15 4.3设计监控界面(16 4.4船舶电站自动化的发展展望(17 5总结(19

致谢(20 参考文献:(21 附录

附录

一、文献综述附录

二、外文翻译

基于PLC的船舶电站自动化系统方案设计张恒(专业:轮机工程学号:074120230 指导老师:张刚

摘要:本文以两台发电机组的船舶电站为例,在论述自动化电站功能和要求的基础上,设计了集散控制式系统。下位机以PLC做为主要控制装置,上位机用工业PC机作为管理装置。本文将电站的控制功能模块化,再设计出各模块的流程,然后将各模块有机的结合,以实现电站的综合自动控制。在这种点对点的控制系统中,下位机可以完成发电机组的起动、停机控制、调频调载及机、电故障处理等;上位机进行机组的并联运行、解列和重在询问等。同时,上位机的人机界面可以显示、记录机组的运行状态和主要参数。这种集散式控制系统充分体现了分散控制和集中管理的优点。

关键词:船舶电站;自动控制系统;PLC;集散式控制系统。Design of Automatic Control System of Marine Electric Power Plant Base on PLC Zhang Heng(Speciality:Marine Engineering Student ID: 074120230 Supervisor:Zhang Gang

Abstract:This thesis take marine electric power plant which base on two generators for an example and designed a distributed control system after discussed the function and requirement of automatc ship power station.The station uses PLC as main control device and industrial computer as management device.This thesis make the control function modular firstly,and then designed each module control process,combined the modules organic finally in order to realize the synthetical automatic control function.In this point-to-point control system,the PLC can accomplish the function which including automatic start and stop the generator,the frequency and load regulation, and treatment of machine or electric fault,etc.The upper computer realized automatic paralleling,disengaging,and asking overload,etc.Meanwhile Human-Machine Interaction can display and record the generators state and various parameters.This distribution control system fully embodies the advantages of distributed control and central management.Key Words: Ship Power Station;Automatic Control System;Programmable Logic Controller;Distributed Control.1绪论

1.1船舶电站自动化系统

船舶电力系统是孤立于陆地的独立电网,它是产生、输送、分配、使用电能的装置和用电网络的总称,它由用电设备、装配电装置、发电装置和电缆等组成。其中船舶电站是船舶所需的全部电能的来源,处于船舶电力系统的核心地位。

1.1.1 船舶电站的组成及特点

船舶电站由原动机、发电机和附属设备(组合成发电机组及配电装置组成。发电机组是把机械能转化成电能的发电设备;配电装置是接收船舶发电机组所产生的电能,并对所有电力负载进行配电的开关和控制设备的组合装置,也是对电力系统进行测量、监视、保护的控制装置[1]。

船舶电站的主要特点是容量相对较小。当起动某些大容量负载起动时,发电机转速下降,从而使发电频率和电压大幅波动,同时将冲击电网,使电网电压、频率大幅度下降,因此,要求发电机组要具有较大的承载能力和维持电站稳定运行的能力。

1.1.2 船舶电站自动化系统的发展及现状

船舶电站自动化装置经历了采用继电器控制技术、晶体管分立元件控制技术、集成数字电路、模拟电路控制技术、微处理机控制技术和PLC控制技术。

目前我国船舶电站自动化装置的研制和生产水平相对较低,船用电站管理系统国产化率很低,大约有90%来自国外,而国外采用PLC控制技术研制的船舶电站自动化系统,功能完善,技术先进,但是技术垄断严重[2]。随着计算机信息处理技术的发展,船舶电站自动化系统正朝着集散型控制系统(网络式或分布式控制系统的方向发展[3]。船舶自动化电站是集自动控制、报警和监测于一体化的监控系统,涉及到现代控制技术、通讯、信息处理、数字化信息技术、计算机网络等多学科和技术。这就需要研究控制技术、网络通讯技术等,船舶电站正以标准化、模块化、集成化、网络化等方式向船舶电站综合自动化这样高级阶段发展[4]。

目前我国的船电自动化系统还处于研究阶段,只有在局部的环节取得成果,尚不能投入全面使用,所以研究船舶电站自动化,早日实现国产化意义重大。

1.2PLC在船舶电站自动化系统中的应用 1.2.1 PLC概述

国际电工委员会(IEC颁布的可编程控制器的标准及其定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计,它采用可编程序的储存器,用来在其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数等操作的命令,并通过数字式、模拟式的输入输出,控制各钟类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统连成一个整体,易于扩充功能的原则而设计”。

可编程控制器(Programmable Logic Controller简称PLC,是一种工业控制器件。它是微机技术和继电器常规控制结合的产物。PLC这种专用的工业控制机,它的组成与计算机基本相同,也是

由硬件和软件系统两部分组成。PLC的组成方框图如下图所示:

PLC的硬件系统由主机、输入输出扩展机及外部设备三部分组成。主机由中央控制单元、存储器、输入输出单元、输入输出扩展总线接口、外部设备接口以及电源等组成,各部件通过由电源总线、控制总线、地址总线和数据总线构成的内部系统总线进行连接;输入输出扩展机是输入输出单元的扩展部件;外部设备主要是编程器、图形显示器等。PLC软件由系统程序、和用户程序两大部分组成。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序和系统调用的标准程序模块等。用户程序包括各类画面的操作显示程序,也有人机界面的有关软件,用户可以根据制造商提供的软件使用说明进行操作站的系统画面组态和编制相应的应用程序[5]。

1.2.2 PLC的工作原理

PLC的工作原理与计算机的工作原理是基本相似,它通过执行用户程序来实现控制任务。但是,在时间上PLC执行的任务是串行的,与继电器逻辑控制系统中控制任务的执行有所不同,PLC整个工作过程是以循环扫描的方式进行。循环扫描方式是指在执行程序的过程中,对各个过程输入信号进行收集,对收集信号进行处理和计算,并把计算结果输出到生产过程的执行机构去。这种循环扫描的方式,不断地对输入和输出变量进行收集、计算和输出,使得变量满足程序条件,并且相应的输出使执行结构动作。

随着PLC技术的发展,其集成度越来越高,网络及通信功能越来越强,可靠性和控制功能越来越好,这些都使PLC更广泛的应用于工业自动化领域当中[6]。

1.2.3 PLC在船舶电站自动化系统中应用的优势

船舶电站控制有控制动作复杂、频繁的特点,且有较多的接触器作为执行器。一般的PLC都有几百个内部辅助继电器,而且还有多种专用的内部继电器,可以满足一般的控制要求,唯一需要做的就是对PLC进行编程。同时,PLC在船舶电站抗干扰方面也有其极大的优越性。另外,PLC与继电器控制比较有运行速度快、可靠性和寿命高的优点。

PLC与其他工业控制系统比较具有许多优点[7]:(1更改控制逻辑只需修改软件,无需对硬件做改动;(2程序可以复制,批量生产容易;(3电气硬件设计大大简化;(4由于PLC除有继电器功能外,尚有多种其他功能,可以实现继电器无法实现的控制功能,实现某种程度上的智能化,并有可能使机构简化;(5可靠性高;(6具有扩展单元或扩展模块,当需要较多的I/O时可以方便的扩展。

1.3本文的主要内容和结构安排

本文主要内容是以两台发电机组的电站为例,采用PLC的工业控制技术和工业PC机,设计了基于PLC控制的船舶电站自动化的集散式管理系统。设计电站以两台发电机组为例,下位机PLC 可通过输入输出接口与发电机组和现场仪表相连接,与上位PC机通过网络连接。上位机的人机界面设计机各种界面,在设计的界面上可以显示机组的状态和各主要参数,轮机员通过各种界面能观察和操作机组。

结构的安排:(1首先充分论述自动化电站的组成、原理、功能、要求,在了解控制器功能和监测技术的基础上,选择了集散式船舶管理系统。

(2在集散式系统下,设计实现了PLC控制的发电机组的自动起动、自动并车运行、自动频率和负载调节,重载询问、自动解列以及自动停车的流程。

(3在上位机上提出几种设计界面设计,实现对电站的分散控制和集中管理功能。

2船舶电站自动化管理系统

2.1船舶电站自动化管理系统的总体构成

船舶电站的自动化管理系统一般由电站自动控制、监测报警和安全系统组成[8]:(1控制系统:能实现发电机组的自动起动、并车和解列,还可以实现电站功率的自动管理及电压、频率的稳定,且可处理电站中出现的故障。如果系统出现故障,控制系统可自动地使处于备用状态的机组迅速起动(不超过45s,自动准同步投入电网运行;并网成功后,故障机组将负荷降低至不大于额定功率的10%时,自动脱离电网。

(2自动检测报警系统:此系统的主要功能是自动地实施监测电站各设备运行状态和参数,有原动机、发电机、配电系统的电气参数、机械参数和运行状态,检测量

包括开关量和模拟量。其次,系统会将监测量实时与设定的限制值进行比较,若被测量超限,将发出相应的声光报警信号。最后,系统可以对监测结果进行记录、打印,并对超限参数进行记录。

(3安全系统:自动化电站应设安全系统。如果电站控制和监测系统在运行过程中发生危及电站系统的各主要设备安全的严重故障时,安全系统能自动产生保护动作,避免事故的进一步扩大。自动化管理系统组成结构如下图:

2.2船舶电站自动化管理系统主要功能

自动化电站管理的主要内容包括[错误!未定义书签。]:(1发电机组起动前的准备工作:中国船级社对自动化船舶的有关规定是船舶电网失电应在45s(国外有些是30s内恢复供电,所以自动化电站停车状态下的备用机组应事先做好准备工作。关键的准备工作是发电柴油机的预热和预润滑。

(2发电机组的自动起动:当电网负荷增加使运行机组重载时、运行机组发生机电故障和某机组起动失败或不能合闸时,电站管理系统能自动地发出起动指令使备用机组迅速自动起动,在起动成功后建立压力后投入电网供电。

(3发电机组的自动并车:通过采集电压、频率的基本参数,经过一定的计算发出调频及合闸指令,使待并机与电网上的机组并联运行。

(4并联运行中的功率分配与频率调整:两台机组并联运行供电时,通过原动机调速器和自动调频调载装置配合工作,使电网维持在稳定频率,且使并联运行机组按容量成比例的承担负载。

(5运行机组台数的管理:在完全满足船舶电站供电质量的前提下,使机组以最经济的管理模式运行,充分利用每台机组的功率,降低发电成本。

(6重载询问:大功率负荷起动大,管理系统将判断电网负荷与起动的大功率负荷是否超过运行机组的最大允许负荷率。若满足,则允许其启动,否则,应先起动另一台备用发电机,使之并网,然后允许其起动。

(7机组故障的自动处理与报警及负载自动分级:系统设有故障处理模式与对应的故障相匹配。自动分级卸载:确保重要设备连续供电,在过载的情况时将非重要负载自动切断。

(8机组自动、故障状态下解列、停机控制:轻载或故障需要停机时,并网运行机组先自动转移负载,再按顺序使运行机组逐台退出电网,然后停车。

(9机组的保护:自动化电站除了设有和基本电站一样的过载、短路、欠压和逆功率保护外,还设有欠频保护、高压保护、次要负荷的分级卸载等,进一步的提高了供电质量和电网的连续供电。

(10运行状态显示及故障监视:现代电子触摸屏通过编程可以在屏幕上以画出主配电板、发电机组、主开关等电器元件的状况,除此之外也有开关、按钮等指令开关。总之,触摸屏不仅有显示功能,而且还有操作功能。

(11运行系统给定参数的监视与修改:系统支持参数的监视与在线修改,PLC技术可将设计编制的程序及各种参数存放在随机存储器RAM中,方便在线修改。

自动化系统的方框图如下[9]:

2.3集散式船舶电站管理系统

集散控制形式是每台发电机组配置PLC(或微机控制装置,主要控制发电机组的起动、停机以及处理机电故障等,上面有一套PLC(或微机控制装置主要进行并联运行、功率管理及信息通信等管理控制。此外,系统的通讯接口可以与个人电脑相连,在电脑显示屏用文字和图形来显示各种参数及相关机组、主开关等电器状态。

2.3.1集散式电站

集散式管理系统由PLC控制机组,然后再把信息与工业PC机共享,它们共同来完成电站运行的自动控制和自动管理。

总体框图如下图所示:

图4 电站管理系统的总体功能框图

工业PC控制机置于集控中,作为操作系统的操作管理装置。电站系统各下位机的监测控制和信息管理由工业PC控制机来完成,除此,亦可显示电站系统任何运行过程的全部信息,并存储在存储器中,必要时可以被其它系统调用。在上位机上可以修改系统某些设置参数,并能以指令的形式传递到下位机中,来对电站运行过程进行控制。系统操作站是系统的人机接口,是控制系统与操作管理人员的接口界面[10]。

本文所设计的集散式电站管理系统将各台发电机组的控制功能分散化。两台PLC的控制作用由工业PC机进行协调,来完成整个电站的监控任务。

集散式船舶电站管理系统的主要优点是以数据通信为纽带,完成过程的分散控制、监控和信息集中管理等一系列工作。另外,本系统还具有如下优点[11]:(1改善了系统的运行可靠性,单元故障只影响局部,而且具有自诊断、报警功能;

(2构成灵活,扩展方便。采用了标准的硬件模块和软件模块,可以灵活组建,而且采用了局域网,系统扩展十分方便。

2.3.2 信号的采集及处理

PLC与发电机组之间的信号传输与电网、发电机和柴油机之间传递的信号如下图所示[9]:

图5 PLC与发电机组之间的信号传递图(1关于电网的信号

电网电压、总电流、总电网频率、频率和有功功率及各空气开关线圈的开关状态。

(2关于发电机的信号

发电机端电压、电流、频率、有功功率、发电机电压与电网电压的相位差和发电机绕组温度。

(3关于柴油机的信号

起动空气瓶压力、滑油温度和压力、各缸排烟温度、排烟总管温度、冷却水压力和温度和柴油机飞轮转速。

(4PLC测控单元的控制信号(模拟量和开关量

柴油机组升速和减速脉冲、柴油机组起动和停机、发电机并网合闸和脱网。2.3.3 检测单元的设计

机组的测量控制单元包括模拟量输出/输入、开关量输出/输入、键盘输入、声光报警等。测量控制单元原理框图如图下所示[12]:

数据采集单元主要采集信息有:电压、频率、相位、温度、压力、液位、转速和功率等,及时反映控制对象的状态,发出必要的调节指令,以满足控制要求。上位的工业控制机可以实现控制、显示、记录和打印的功能。

3集散式船舶电站管理系统的功能流程

本文首先把集散式船舶电站管理系统的功能划分为不同的模块,并把它们作为子程序,设计实现这些子程序的流程图,然后,主程序将这些子程序有机结合,来完成对电站的自动化管理。设计的各主要模块有:自动起动模块、并车运行模块、调频调载模块、重载询问模块、自动解列模块和自动停机模块。

系统主程序的工作原理:自动巡回检测电站的主要参数和工作状态,针对不同的参数和状态做出逻辑分析和综合计算,判断当前需要完成哪些工作,从而决定调用哪一个功能子程序来完成该工作,被调用的功能子程序一旦执行完毕,又返回主程序中继续巡回检测,整个系统就如此反复地运行[13]。

3.1机组的自动起动模块及流程图

要起动发电机机组的情况有:电站储备功率不足需要增加机组时、运行机组故障需要换机时、或者电网失去电时。对自动化系统的电站就会自动发出起动指令。下图为具有三次起动功能的起动流程[2]:

图7 发电机组起动程序流程

当系统检测到电站储备功率不够时,就会产生增机指令,与此同时需起动机组起动的逻辑条件也应被检测,只有起动的逻辑条件满足,才发出起动指令。当检测到机、电故障时,根据故障的级别进行处理,若是严重故障,先停故障机,在起动备用机;若是较严重故障,先起动台备用机组,并网后解列故障机。在自动起动过程中,还必须对机组是否成功起动进行检测,若不是三次起动,在一定时间间隔后,重新起动;若机组起动三次仍不成功,则向上位机报告,联系另一台PLC,起动其相应的机组。同时,发出“起动失败”的声光报警。在起动备用机组用完的情况下,发出“备用机组用完”的指示报警。机组起动成功后,在一定时间未建立电压,则停机和发出声光报警。若电压成功建立,则转入单机调频程序或自动并联程序。

3.2并车运行模块及流程图

投入电网并联运行的发电机,不能与电网立即接通,否则将导致并车失败,严重时会导致全船失电,机组也会受到电磁的和机械的有害冲击。因此,并车时应使合闸冲击电流最小,合闸后能迅速进入同步并联运行[14]。为此并车必须满足的下列条件:(1检测电网与待并发电机的电压差、频率差和相位差,当不符合并联运行要求时,继续巡回检测。

(2检测电网与待并发电机的电压频率差,并根据频差对待并机频率发出调节信号,使两者之间频率差减小,当其与电网频率接近设定要求时,就可满足合闸条件。

(3当相位差、电压差和频率差在系统设定范围内时,提前发出合闸指令,实现自动准同步并联运行。并车合闸流程图如下:

图8 并车合闸流程

从上图中可以看出,当接到并车指令时,系统分别先检测电网和待并机电压差、频率差和相角差,而实际操作电站要按船舶电站的规范要求设定。规范要求的并车条件:电压差整定范围为±5% U额定;频率差整定范围为±0.2Hz;相位差为15°的电角

度。主开关接到指令后,从开始动作到主触头闭合要经过一定的时间,考虑的这个问题,合闸指令应该提前发出。要根据主开关合闸时间来确

定设定的提前时间,可用核定超前时间法。合闸时间越短越有利于同步操作,而PLC按扫描的原理工作,因此PLC系统的运算周期就是PLC的扫描周期。而PLC控制器的运算数度都在每千步逻辑指令在1ms以内。

用恒定超前时间法发出合闸指令,先把电网和待并机的正弦电压通过波形变化变为同频方波,然后对电网电压和待并机的电压检测计算,来得到合闸指令提前时间。原理如图所示[15]:

若设主开关的设定值为t则有如下关系: △t=t²(T电网-T待并机/ T待并机

从上式中可以看出,用算出的T电网-T待并机和设定的主开关固有时间t,就可得出待并机滞后时间△t。在待并机频率大于电网的频率的情况下,△t值是不断的在减小的,所以测得△t值小于计算出的△t值时发出合闸脉冲。

3.3调频调载模块及流程图

调频调载又叫自动负荷分配,它的基本功能是自动维持电网的频率恒定,按参与并联运行各机组的容量以既定的比例分配各机组的负荷。当接受到“解列”指令时,能自动控制负荷转移,待其负荷接近5%额定功率后,使其主开关跳闸脱网[16]。船舶电站系统由于负载经常变化,特别是在大功率的起动和停止时,将引起运行机组的转速的变化,从而引起电网频率的变化。发电柴油机本身具有调速器,可以保证转速处于规范之内。

现代船舶电站为提高供电质量,大多在电站中装有自动调频调在装置(简称频载调节器,在调速去动作之后存在固定偏差时,在进行调解。频载调节器的控制信号是频率差与功率差的合成信号,经放大、判别后控制伺服电机,来调节发电机油门来调整转速。可见,频率的调整及有功功率的分配可以有调速器和频载调节装置共同来完成。图中的A值由系统的调节精度决定,一般按并小于±2%、功率差小于±5%的标准来设定。电站供电质量由并联运行的机组频率的恒定和有功功率成比例分配所决定。维持电网频率恒定及有功功率转移可由原动机调速器改变油门的大小进行调节,也可另设调频调载单元。恒频和成比例分功流程控制图如下[2]:

电站频率的调节分为单机调节和并机调节,其实质都是改变柴油机油门的开度的大小。单机调节比较简单,只是调用单机调频程序,在此不用再做讨论。并机调节较复杂,要得到偏差值Δe(由电网和待并机的频率差和功率差组成,偏差值Δe作为调节信号。当偏差值的绝对值小于设定值时,调节过程结束,若偏差值小于零时,开大柴油机油门,使柴油机加速;当偏差值大于零时,减小柴油机油门,使柴油机减速。在两台机组并联运行时,电站负荷的频繁变化会引起电站频率的变化,而且负荷的分配也要比例,否则会造成逆功率,危害电站稳定供电。

3.4重载询问模块及流程图

重载询问:大负载投入电网前,管理系统将判断电网负荷与起动的大功率负荷是否超过运行机组的最大负荷率。若满足,则允许其启动,否则,应先起动另一台备用发电机,使之并网,储备功率达到要求,则允许其起动,若达不到要求则禁止重载起动信号。重载询问模块的功能是合理的管理电站,防止重载起动的冲击对电网造成故障,从而达到电站稳定连续供电的要求。

其流程图如下:

3.5自动解列和自动停机模块及流程图

发电机组可分为自动停机与故障应急停机。所谓自动停机,就是并网轻负荷时的自动减机,出现严重故障停机时处理方法是立即跳闸停电。

在并联机组运行轻载的情况时,造成机组功率不能充分利用,所以,就要解列某台机组。解列机组时,退出电网的机组把负荷转移到运行机组上,当退出机组的功率小于10%额定功率时,主开关脱开,紧接着发出停机指令。机组停机电磁阀动作之前先空转运行10到20分钟,若故障停机则停机电磁阀立即动作。解列和故障停车流程如下图:

4船舶电站管理系统的监控单元设计

本文的下位机PLC控制器控制现场设备即发电机组,通过数据线把现场测得的参数送到上位机,上位机利用人机界面把数据显示在屏幕上。上位机不断地从下位机读取数据,并判断数据是否在设定的范围内,从而完成远程监控任务。

4.1上位机监控系统功能

现场PLC控制器对电站各设备运行状态和运行参数自动的进行实时监测,它的检测量可以是开关量即接通与断开所对应的值,也可以是模拟量如温度、压力等。上位PC机把下位机得到的数据进行计算,判断系统是否正常。如果出现故障及时显示信号并发出相应的声光报警信号,对超限数据可以存储,方便管理人员分析处理,通过外接打印机可以对存储数据进行打印。系统结构图如下:

自动控制系统和自动监测系统组成了电站自动化系统,集散式电站的上位PC监控系统与下位PLC控制系统一起同步工作,通过连线把彼此之间数据实现共享。上位工业PC机得监控系统为下位控制系统提供了友好的人机界面,它有强大的数据统计功能,方便了电站操作人员的操作、维护等。监控系统可以显示测量值、设定值、趋势曲线、故障状态、控制输出值等,还可以设置主监控界面、原理界面、并车界面、故障报警界面、数据报表界面,流程图画面。操作人员通过操作站,可以监视现场装置的情况;可以实现各种状态量的监视和组态,极大地方便了人员的操作,从而实现了集中的操作和监控管理[17]。

4.2工业PC机控制软件和监测软件结构

控制软件由三个层次构成:功能模块层,可以实现电站各种管理要求;数据传输层,采集各数字、模拟量的数据;管理层,通过对下两层之程序的调用,完成主程序的调度、管理功能。这三个层次的关系是,数据传输层进行数据采集,功能模块层在数据层之上是完成各种特定功能的子程

序,管理层调用下两层程序,实现主程序的调度和管理功能[18]。程序框图如下所示:

图14 控制结构框图

控制软件是一个实时性很强的软件,为了实现并车等特定功能,对计算速度要求严格。故在主体上采用模块化结构,部分功能子程序则尽量减少子程序的调用和中间结果的存放,采用直接向输入输出板操作的方法,加快程序运行速度,提高效率。

监测软件:整个监测软件以数据库为核心,各个功能模块围绕数据库,形成星型状态连接,这使软件有很强的可移值性和维护性,可独立对部分程序模块替换、修改,而不会影响其它模块。框图如下所示:

4.3设计监控界面

自动化的船舶电站,应该有用户操作的可视化界面,通过用户界面可以随时观察、了解并掌握整个系统的工作状态,也可设定参数和向控制系统发出控制信号。监控界面包括[19]:(1主监控界面:用来监控每台机组并显示机组和电网的各项参数。可设有报警显示按钮,出现故障时可点击查看具体报警项,除此,也能限制某些用户的权限,禁止或允许其对系统的操作。

(2原理界面:在此界面可以很清楚的知道与机组相关设备的系统原理图,各处开关的分、合闸情况,和有各种重要参数的显示。

(3并车界面:监测各机组的频率和电压且设有同步指示灯,还有各机组并车、解列的功能按钮,实现监控界面的操作。

(4故障报警界面:设置各项报警指示灯,在故障时,指示灯由绿变红。除此在相应报警项里可以修改限制参数值。

(5数据报表界面:一个可以反应过程中的的数据、状态等,并对数据进行记录。可对实时报表和历史报表进行打印,方便了管理人员的统计分析。

通过与上位机连接的鼠标和键盘,可以查看各个界面,也可以在这些界面上实行操作,读数据在线修改以满足对系统新的要求。上位还要有自动/手动切换按钮来转换控制方式,自动状态时,自动起动、并机、解列和停车等控制功能由系统的功能模块程序自动执行;而手动状态时,需管理人员在配电板的控制面板上操作。上位机的这些界面使得整个电站系统处于管理人员的实时监管之下,也使得管理人员的工作更加便捷。

4.4船舶电站自动化的发展展望

随着船舶自动化程度的不断提高,电站自动化由局部控制发展到了综合控制,由就地的控制发集中的控制。集散式系统就是集计算机、通信、显示和控制技术于一体的系统。其核心思想是集中管理、分散控制,即管理与控制相分离,上位机用于集中监视管理功能,下位机分散到现场进行分布式控制。所以,这种集散式的管理系统体系结构有很高的可靠性,且易于扩展,上位机根据需要增减下位机台数。

船舶电气自动化系统发展的趋势[20]:(1系统监控的综合化

由于电气设备已经日趋通用化、模块化、系列化,组态灵活;上位控制机所有功能可通过屏幕软件按钮来完成,为系统监控的综合化提供了必要的基础。另外,采用综合监控的形式,可以构成双重或多重冗余,对提高系统或者全船整体可靠性是有积极意义的。

(2系统的网络化

如今,数字化技术和网络技术应用已经相当成熟。现场控制设备和控制系统之间的双向网络通信靠现场总线来实现。使用双层网络,第一层网络采集与传送数据,第二层网络是控制网。从分散危险的原则上,设置独立的控制子网。各子系统的功能由系统网络结合,把数据采集和控制系统分散功能结合,但每个系统又是一个独立的系统,在某系统局部受损时不影响其他系统独立完成工作,采用网络冗余和设备冗余设计及不间断后备电源,增强系统控制能力。利用图像控制功能,在人机界面实现

良好的对话效果。这种网络系统的优势在于采用数字化和高层次的自动化技术代替大量繁琐的人工操作,它有助于减少频繁操作和减轻人员疲劳,把船员从环境恶劣的工作场合中解放出来[21]。

船舶电气自动化领域展望,在计算机、通信、显示和控制技术迅速发展且互相交叉渗透,还有人工智能和模糊技术的应用将会给船舶电站自动化带来重大的变革。未来船舶电站的自动化系统会向着自动故障预测、自诊断的方向发展,上位机将会实现专家系统等智能连接。

计算机监控系统正在经历着从集中型计算机监控系统→分散型微机监控系统→集散型(分布式多级、多微机监控系统→网络型(智能式计算机监控系统。而这些技术的发展会使船舶工业向着智能

宁波大学本科毕业（设计）论文：基于 PLC 的船舶电站自动化系统方案设计综合自动化、微机监视、智能控制、卫星通信导航、全球定位系统、船岸信息直接交流、全船自动化领域延伸得更深[22]。18 宁波大学本科毕业（设计）论文：基于 PLC 的船舶电站自动化系统方案设计 5 总结本文从船舶电站的组成、功能和特点以及 PLC 工作原理开始论述，同时也分析了船舶电站自动化管理系统的构成和自动管理系统的功能。在此基础上，选择在基于 PLC 控制的船舶电站集散式管理系统。集散式管理系统的特点是分散管理、集中控制，其中某控制模块出现问题不会影响其他控制模块。本文设计了一两台发电机组为例的船舶电站，分别由 PLC 控制，以 PLC 为下位机与以工业电脑为上位机通过组态软件实现通信。此系统由 PLC 控制机组实现了机组自动起动、自动并车、调频调载、重载询问、自动解列及自动停车等功能。作为上位机的工业电脑与控制系统数据共享，在不同的控制界面可以显示和修改控制参数，在机组出现故障时，报警和相应的处理，通过工业电脑也能实施控制动作。机组运行时自动记录数据并存入数据库，与打印机连接后，可以打印历史和当前的数据，以便管理人员进行处理和分析。19

宁波大学本科毕业（设计）论文：基于 PLC 的船舶电站自动化系统方案设计致谢大学四年的学习生活即将结束，海运学院的学习生活将成为我人生中一段重要旅程。回首既往，心中倍感充实，能在众多专业知识渊博、能力和水平很高的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。正是由于你们，我才能在专业知识方面取得显著的进步，在此向你们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！这篇论文是在我的指导老师张刚点拨下完成的。从论文的选题、写作修改、结构的布局到最终的定稿，张老师提出了很多中肯而宝贵的意见。正是张刚老师的辛勤栽培、才有了我论文的顺利完成。尤其是在我遇到困难时，帮我开拓思路，指点迷津，使我从中获益非浅。在此，谨向张老师致以诚挚的感谢！最后，感谢所有在毕业论文写作中曾经帮助过我的良师益友和同学。限于自身专业水平和能力的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！20 宁波大学本科毕业（设计）论文：基于 PLC 的船舶电站自动化系统方案设计参考文献： [1] 赵殿礼．船舶电气设备与系统[M]．大连：大连海事大学出版社，2009：334-335． [2] 黄丽卿．基于 PLC 的船舶电站自动频载调节装置研究与实现[D]．厦门：厦门大学，2007． [3] 张汝均．舰船电站自动化[M]．武汉：海军工程大学，1992:92-96 页． [4] 陈立定，吴玉香，苏开才．电气控制与可编程控制器[M]．广州：华南理工大学出版，2001:73-86． [5] 刘光起，周亚夫．PLC 及其应用[M]．北京：化学工业出版社,2008：46-49． [6] 孙文福．船舶电站柴油机发电机组网络式监控技术研究[D]．哈尔滨：哈尔滨工程大学，2006． [7] 廖常初．PLC 编程及应用[M]．北京：机械工业出版社，2002：200-203． [8] 李麟，沈兵．舰船电力系统及其自动化[M]．武汉：海军工程大学出版社，2001：132-207． [9] 马玉鑫．船舶电站管理系统的设计与研究[D]．大连：大连海事大学，2009． [10] 伟光．基于 PLC 的集散型船舶电站监控系统[D]．大连：大连海事大学，2003． [11] Jaseph La Fauci.PLC or DCS:selection and trends[J]． ISA1997：8(1217-21． [12] 樊印海，王勇，王丹．集散式微机控制船舶电站设计原则[J]．大连：大连海事大学，1999：6（9）18-20． [13] 杨家龙．基于网络环境的舰船机舱动力装置监控系统[D]．哈尔滨：哈尔冰工程大学，2006． [14] 黄伦坤，朱正鹏．船舶电力系统及

5.基于PLC的自动洗车机课程设计篇五

院系：工学院电气与电子工程系专业：电气工程及其自动化班级：电气工程姓名：学号：指导教师：

题目：自动洗车机

XXXX班 XXXXXX

XXXXXXXXXXXX

XXXXXX

二〇一五年六月

PLC课程设计任务书

一、基本情况

学时：1周学分：1学分

适应班级：

二、进度安排

本设计共安排1周，合计30学时，具体分配如下：实习动员及准备工作：

1学时总体方案设计：4学时硬件设计：10学时软件设计：10学时撰写设计报告：4 学时总结：

1学时

教师辅导：

随时

三、基本要求

1、课程设计的基本要求

电气控制与PLC课程设计的主要内容包括：理论设计与撰写设计报告等。其中理论设计又包括总体方案选择，硬件系统设计、软件系统设计；硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图，程序流程图，应用程序。程序设计是课程设计的关键环节，通过进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标。课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。

2、课程设计的教学要求

电气控制与PLC课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到6次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。

课程设计的任务相对分散，每3-4名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴

或参考别人的设计方法和经验。但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。

四、设计题目及控制要求

题目：自动洗车机要求：

1.按下启动按钮，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。2.洗车机右移到达右极限开关后，开始左移，喷水及刷子继续工作。

3.洗车机左移到达极限位置后，开始右移，喷水机及刷子停止工作，清洗机设备开始动作喷洒清洗剂。

4.洗车机右移到达极限位置，开始左移，继续喷洒清洁剂。

5.洗车机左移到达极限位置，开始右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往右移3s后停止，刷子开始洗刷。

6.刷子洗刷5s停止，洗车机继续右移3s，刷子又开始洗刷5s停止，洗车机继续右移，到达右极限开关后停止，然后往左移。

7.重复上面第6步，左移碰左极限开关停止。

8.洗车机往右移，风机设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机往左移，直到碰到左极限开关，重复2次动作。洗车整个过程完成。启动灯熄灭。

9.原点复位设计

若洗车机正在动作时发生停电或故障，则故障排除后必须使用原点复位，将洗车机复位到原点，才能做洗车全流程的动作，其动作就是按下[复位按钮]，则洗车机的右移、喷水、洗刷、风扇及清洁剂喷洒均需停止，洗车机往左移，当洗车机到达左极限开关时，原点复位灯亮起，表示洗车机完成复位动作。

五、设计报告

设计完成后，必须撰写课程设计报告。设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于2000字，图形绘制规范。设计报告的格式如下：

1、封面

2、摘要

3、目录

4、正文

(1)所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；(2)方案选择及论证；

(3)硬件电路设计及描述（包括硬件的选型及电路图、输入输出接线图等的设计）；(4)软件设计流程及描述（流程图及文字说明；(5)源程序代码及调试；

5、心得体会

6、参考文献

六、考核方法

电气控制与PLC技术课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。

考核分三个方面进行：平时表现20%；设计过程25%；设计报告 40%；设计答辩15%。

有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理：

1、设计期间累计迟到、早退达8次；

2、设计期间累计旷课达6节；

3、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；

4、不能完成设计任务，达不到设计要求。

摘要

本文PLC的课程设计采用西门子S7-300PLC来实现自动洗车机的自动清洗任务。并利用Microsoft Visio 绘图工具，进行主电路图、I/O接线图和流程图的绘制，最后利用SIMATIC Manager编程软件完成梯形图的程序设计。在老师的指导下，对PLC的编程程序进行仿真和调试。

本次设计中，自动洗车控制系统采用了四个输入信号（I0.0-I0.3），八个输出信号（Q0.0-Q0.7）。其中喷水、刷子动作和喷洒洗洁剂等电动机的运行由PLC的程序控制执行。自动洗车机启动后能按顺序完成要求动作，结束后自行停止，若断电停止在得电后不会自行启动，用PLC实现了洗车的自动化。PLC的程序设计和编程文中选择西门子S7-300型PLC进行操作，该型号西门子为中小型，有着模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高等优点，有助于本文设计实现。

关键词：自动洗车机

西门子S7—300 PLC设计

第1章绪论................................................................................................................................1

1.1 课题简述....................................................................................................................1 1.2 课题背景和意义........................................................................................................1

1.2.1 背景.................................................................................................................1 1.2.2 课题研究的必要性.........................................................................................1 1.3 课题要求....................................................................................................................1 第2章硬件电路设计................................................................................................................3

2.1 热继电器的选择........................................................................................................3 2.2 接触器的选择............................................................................................................3 2.3 总电路图....................................................................................................................3 2.4 PLC的选择.................................................................................................................4 2.5 PLC输入、输出口分配（I/O分配）......................................................................5 2.6 PLC I/O接线图.........................................................................................................6 第3章软件设计........................................................................................................................8

3.1 流程图........................................................................................................................8 3.2 PLC梯形图...............................................................................................................11 3.3 仿真调试..................................................................................................................15 心得体会..................................................................................................................................19 参考文献..................................................................................................................................20

第1章

绪论

1.1 课题简述

如今，PLC技术已非常成熟，不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱[2]。

而我们本次设计的自动洗车机，也是应运而生，随着汽车种类的增多和汽车均价的下降，有车族人数不断攀升，而随之兴起的汽车周边产业中，洗车行业则算是龙头。我们的生活中见到的大都是人力洗车，所以我们需要研究和设计自动洗车系统，来优化洗车行业、提升洗车效率。

1.2 课题背景和意义 1.2.1 背景

经过多年的发展，为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC厂家先后开发了不少新器件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。

SIMATIC S7-300 PLC是中小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-300 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。本次设计是将PLC用于自动洗车机的运行和实现，对学习和实用是很好的结合[3]。

1.2.2 课题研究的必要性

（1）可以促进我国PLC产业与当下热门行业的结合（2）研究自动洗车机可以推动洗车行业的发展和自动化；（3）使有车族对汽车的使用和保养更加方便快捷（4）解放劳动力，让洗车行业更加高效 1.3 课题要求

（一）本次课题的设计要求为：

1.进行总体设计规划，合理分配I/O点，并绘出电气控制线路的原理草图； 2.绘制电气原理图，计算并选择电器元件； 3.编写PLC软件清单并进行模拟调试； 4.编写课程设计说明书。

（二）本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有： 1.是自动洗车机可以按照规定的程序运行； 2.满足PLC对所有装置的控制；

3.对自动洗车机实现的设计和个人程序调试。

本课题应解决的主要问题是如何使PLC实现自动洗车机洗车的功能和多种要求，在实际当中对PLC运用于洗车技术并不多见，以致人们难以根据它的具体情况正确选用参数进行系统控制，也就难以满足如何实现并且达到高效可靠的要求，本设计就是基于以上问题进行的一些探讨。

第2章

硬件电路设计

2.1 热继电器的选择

热继电器的工作原理是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用[4]。

我们选用JR16B-60/3D型热继电器。其中“J”表示继电器，“R”为热的谐音，“16”表示设计序号，“60”表示额定电流，“3D”表示三相保护。相关元件主要技术参数如下：

（1）额定电流为20（A）；

（2）热元件额定电流为32/45（A）。2.2 接触器的选择

CJX2系列交流接触器主要用于交流50Hz或60Hz、额定绝缘电压690V,在AC-3使用类别下，额定工作电压380V、额定工作电流至620A的电力系统中，供远距离接通和分断电路及频繁地起动和控制交流电动机。并可与适当的热过载继电器或电子式保护装置组合成电磁起动器，以保护可能发生过载的电路。

选用CJl0Z-40／3型接触器，其中“C”表示接触器，“J”表示交流，10为设计编号，“40”为额定电流，“3”为主触点数目[5]。

2.3 总电路图

由题目可知，我们需要设置的装置有：洗车机、清洗机、刷子、风机和喷水机。分别设置交流接触器来开断和控制电路，设置熔断器和隔离开关保护电路，根据题意和选择好的器件，我们最终设计出的总电路图如图2.1所示。

FuL1L2L3KM1KM2KM3KM4KM5KM6FR1FR2FR3FR4FR5M13~M23~M33~M43~M53~洗车机喷水机清洗机刷子风机

图 2.1 自动洗车机电路图

2.4PLC的选择

生活中常见的洗车一般都是人力清洗，用时较长，而且由于工作时间较长会导致疲劳，工作精度下降。基于此，我们考虑利用PLC的知识，设计一个可以自动清洗车辆的自动洗车机，在工作效率、工作精度和工作时间上为洗车这一行业提供便利及创新。

随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。在产品规模方面，向两极发展。一方面，大力发展速度更快、性价比更高的小型和超小型PLC。以适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。而其中，西门子PLC的优势也很明显，第一，西门子PLC抗干扰能力比较强，也比较耐用，维护率，损坏率比较低；第二，西门子PLC的通信效果特别好；第三，西门子PLC的软件SIMATIC Manager比较好用；第四，技术支持服务比较好；第五，网上资料比较多。所以我们选用了课程所学的西门子PLC，型号为S7-300。西门子的S7系列有快速的CPU处理速度，大程序容量，以及编程及监控功能强大，维修简单，所以性价比比较高[6]。

西门子PLC的一般结构如图2.2。

电源主机CPU输入模块EPROM扫描程序 I/O管理输出模块RAM用户储存器编程器图2.2 PLC一般结构图

（1）中央处理单元（CPU）与通用计算机中的CPU一样，PLC中的CPU也是整个系统的核心部件，主要有运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成，此外还有外围芯片、总线接口及有关电路。

（2）存储器10存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。PLC常用的存储器类型有RAM、EPROM、EEPROM等。

（3）I/O模块

输入模块和输出模块通常称为I/O模块或I/O单元。PLC的对外功能主要是通过各种I/O接口模块与外界联系而实现的。

（4）电源模块输入、输出接口电路是PLC与现场I/O设备相连接的部件。它的作用是将输入信号转换为PLC能够接收和处理的信号，将CPU送来的弱电信号转换为外部设备所需要的强电信号。

2.5 PLC输入、输出口分配（I/O分配）

根据图2.1总电路图，我们设置PLC的I/O分配，其中I0.0-I0.3共4个输入端点，Q0.0-Q0.7共8个输出端点，如表2.1所示。

表2.1 I/O分配表

输入点地址

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3

功能 SB1启动开关复位按钮左侧极限开关右侧极限开关

输出点地址

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7

功能洗车机左移洗车机右移喷水机喷水刷子动作清洁剂喷洒风机动作启动灯复位灯

2.6 PLC I/O接线图

根据I/O分配和电路图，我们设计出I/O接线图，如图2.3所示。其中SB1、SB2分别为启动和复位两个手动按钮，Q0.2-Q0.5为喷水、刷子等电动机，Q0.6和Q0.7为启动灯、复位灯。

N(-)1M1MSB1SB2 I0.0 I0.1I0.2Q0.5启动灯KM3KM1KM2Q0.0Q0.1KM4喷水机Q0.2刷子MM清洗机Q0.3Q0.4风机MMI0.3Q0.6复位灯Q0.72LC1Q1.0C2Q1.1C3Q1.2C4Q1.3MDC24VL+图2.3 I/O接线图

第3章

软件设计

3.1 流程图

自动洗车机执行流程为：

（1）按下启动按钮，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。（2）洗车机右移到达右极限开关后，开始左移，喷水及刷子继续工作。（3）洗车机左移到达极限位置后，开始右移，喷水机及刷子停止工作，清洗机设备开始动作喷洒清洗剂。

（4）洗车机右移到达极限位置，开始左移，继续喷洒清洁剂。

（5）洗车机左移到达极限位置，开始右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往右移3s后停止，刷子开始洗刷。

（6）刷子洗刷5s停止，洗车机继续右移3s，刷子又开始洗刷5s停止，洗车机继续右移，到达右极限开关后停止，然后往左移。

（7）重复上面第6步，左移碰左极限开关停止。

（8）洗车机往右移，风机设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机往左移，直到碰到左极限开关，重复2次动作。洗车整个过程完成。启动灯熄灭。

（9）原点复位设计：

设计流程图如图3.1。

启动是否存在故障？NY停止启动指示灯亮右极限？N复位Y洗车右移、喷水、刷子洗刷右极限？YN洗车左移、喷水、刷子洗刷左极限？YN洗车右移、喷洒清洁剂右极限？N

洗车左移、喷洒清洁剂N左极限？Y洗车右移？ 3s ？YN洗车停止右移、刷子洗刷N5s?YN右极限？Y洗车左移N3s？Y洗车停止左移、刷子洗刷5s？YN左极限？N

Y洗车右移、风机吹风N右极限？Y洗车左移、风机吹风左极限？YN吹风3次?NY洗车结束、指示灯灭

图3.1 流程图

3.2 PLC梯形图

根据流程图（图3.1），我们在SIMATIC Manager编程软件中，进行梯形图的编程，具体程序如图3.2所示。

图3.2 梯形图

3.3 仿真调试

由编程完成的梯形图进行运行操作，我们可以得到程序仿真图，模拟自动洗车机的运行过程。

点击I0.0启动按钮，启动后实现Q0.1右移，Q0.2喷水，Q0.3刷子动作，Q0.6启动灯亮（运行过程中，启动灯Q0.6一直亮）。

右移直至触碰到I0.3右极限开关，此时运行Q0.0左移、Q0.2喷水、Q0.3刷子动作。

左移到触碰左极限开关I0.2后，开始Q0.1右移、Q0.4清洁剂喷洒。

右移直至触碰右极限开关I0.3，开始Q0.0左移、此时Q0.4清洁剂继续喷洒。

左移直至触碰左极限开关I0.2，停止喷洒清洁剂，Q0.3刷子开始动作。

Q0.1右移3s，Q0.3刷子动作5s停止再次右移，交替进行，直至再次右移至极限。

右移触碰右极限开关I0.3，此时Q0.3刷子继续动作。

Q0.0左移3s、Q0.3刷子动作5s停止再次左移，交替进行，直至左移至左极限。

左移触碰左极限开关I0.2，此时刷子停止动作，实现Q0.1右移、Q0.5风机动作。

右移触碰右极限开关I0.3，开始Q0.0左移，此时Q0.5风机继续动作。

左右移动往返重复2次，Q0.5风机持续动作，Q0.6启动灯一直亮。

动作2次后，直至再次触碰到I0.2左极限开关，完成整个洗车过程，停止时Q0.6启动灯灭，无电动机动作。

心得体会

经过小组4人的研究与讨论，最终我们完成了基于西门子S7-300PLC的自动洗车机简单设计。在本次设计中，我们先在书籍和网络上调查了洗车机的背景和发展概况，对自动洗车机有了初步的了解，之后我们进行了硬件的电路图绘制，对各个电机进行了保护。再根据绘制的总电路图，选择主要的硬件器件，主要包括热继电器和接触器。之后是设计重点，相关于PLC的选择和设计，我们选用了常见的西门子S7-300型号PLC，相对于三菱等牌子更加智能和优化，基于此PLC选择，我们对洗车机的要素进行了I/O分配，然后绘制出I/O接线图，完成了硬件设计。软件设计是重点也是难点，我们先根据题目要求写出工作流程图，然后根据流程图编程梯形图，在编程的过程中，我们在左移、右移、风干和复位编程上面没有遇到阻碍，但是在喷水、刷子工作和喷洒清洁剂上面遇到了问题，导致第一次没能成功运行，最后经过咨询老师和同学，我们又设计了计时器，然后重新编程了喷水、刷子工作和喷洒清洁剂，才得以成功运行，得到了最后的仿真模拟图，完成了本文的设计。

在本次设计中，我不仅仅是巩固实践了PLC的学习内容，更是充分了解到了自己在PLC方面的不足，我在I/O接线图和梯形图编程上还有一些漏洞，比如不会设置时间和对程序重复设置的错误，在老师的耐心指导下，我改正并且牢牢记住了。感谢老师和同学的帮助，也感谢学校提供给我一个实践编程的机会，相信在不久的将来，我会在PLC上更大的进步。

参考文献

6.基于三菱PLC的全自动洗衣机系统的设计篇六

近年来,可编程序控制器(PLC)凭借其出色的模拟量、数字量、人机接口、网络通信等能力,成为了工业控制领域的主流控制器[1,2,3]。为了实现对现场的实时监控,必须获得控制器的状态和内部数据,实现P L C与P C之间实时通信,以便使现场的管理、监视和控制一体化。上位机监控系统的开发通常有两种方式:1.采用组态软件(如WINCC、力控、组态王等)来设计监控系统,该方式不需要编写P L C驱动程序,组态简单,开发周期短;2.采用高级语言(如C#,VC++,V B等)自主编写监控系统,该方式难点在于需编写P L C通讯程序,但灵活性好。对于规模较小的系统来说,采用组态式监控软件成本太高,采用第二种方式比较合理。

本文针对三菱系列PLC,以MX组件[4,5,6]为基础,采用C#程序调用A C T控件中的函数,实现了上位机P C与不同型号三菱P L C之间的通信,并针对某附着力测试系统以三菱F X 2 N-3 2 M R型号P L C为下位机,以微软公司的Visual Studio 2005作为开发平台,采用C#为编程语言,用MX Component作为底层驱动接口,采用R S 4 8 5为通讯方式开发了一套监控系统,实现了上位机P C对P L C软元件状态与数据的实时采集和控制。

2 三菱MX组件

三菱M X通信软件包是三菱公司为增强其F A(Factory Automation)产品的二次开发能力,而针对W i n d o w s系统开发的软件辅助工具,通过它能轻易地使计算机与三菱控制器产品之间建立通信,实现数据的动态交互。该软件包使得基于C#、V C++、V B等高级语言开发的监控系统设计变得简易,实现与各种通信网络及控制接口的通信而无需涉及任何通信协议。

目前,M X通信软件包能连接通信的三菱P L C包括Q、Qn A、A/An S及FX系列,在网络方面,包括以太网、MELSECNET/H、CC-Link和RS-232串行通信模块。M X软件包与三菱P L C的架构图如图l所示。

图1中处于底层的是三菱P L C以及与P L C进行串行通信的各种三菱工控网络通讯模块。中间部分便是M X通信软件包,起着使应用程序和外部通信模块、网络模块建立直接数据联系的作用。它不用考虑各种通信协议的不同,是只要经简单处理即可实现通信的Active X控制库。设计者可根据需要快速进行系统的构建和改组,MX Component能大幅减少编制通信程序的工时,对程序开发作业的高效化作出贡献,它使各种应用程序的开发成为可能,使对PLC的远程数据监控实施变得简单。

3 监控系统设计

3.1 系统结构

在上述M X组件介绍的基础上,本节给出某测试监控系统的具体设计过程。该系统包括下位机P L C及仪表部分和上位机监控软件部分,在硬件方面需要485ADP通讯模块、RS232/485转换模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及通信电缆等,上位机监控软件通过调用A C T控件中的各种函数访问P L C,实现上位机与P L C数据的动态交互,系统的结构框图如图2所示:

3.2 下位机PLC通讯参数设置

在两个串行通讯设备进行任意通讯之前,必须设置相互可辨认的参数,只有设置一致,才能进行可靠通讯。F X系列P L C通讯参数设置有两种方法:

方法1:由特殊寄存器D8120的内容指定,交换数据的个数、地址用RS指令设置,并通过PLC的数据寄存器和文件寄存器实现数据交换,在PLC程序中向D8120寄存器传送设置数据,参数包括波特率、停止位和奇偶校验等,它们通过位组合方式来选择,这些位存放在数据寄存器D8120中,D8121可设置PLC地址,具体规定如下表1所示:

表1串行通讯数据格式

使用说明如下:

如果D8120=H4081,则PLC通讯参数为:通讯波特率:9600bps;通讯数据位:数据位8位,无校验,1位停止位;总数校验:无;传输控制协议:协议格式1;参数设置部分P L C程序如图3所示:

方法2:打开PLC编程软件GX developer进行参数配置,左侧导航器参数/PLC参数,双击出现FX参数配置如图4所示:

两种方法选择一种即可,本文采用采用第二种参数设置方式,PLC参数设置完毕后就可以根据控制流程编写P L C程序,这里不再赘述。

3.3 上位机监控软件设计

由于下位机PLC采用的是FX2n-485-ADP通讯模块,所以上位机应该调用A C T控件中的A c t F X 4 8 5 B D控制。步骤如下:

首先打开Visual Studio 2005集成开发环境,新建一个w i n d o w s应用程序,其次在工具箱的空白处右键“选择项”,选择MITSUBISHI Act FX485BD Control(如图5所示),点击确定,在工具栏会出现相应的空间图标,然后将其拖拽到F o r m窗体即可。

在程序的初始化部分对所添加的485BD控件按照下位机PLC的设置进行相应的初始化,这样才能确保上位机与下位机通讯正常,初始化部分代码如下:

表2显示了Act FX485BD控制所具有的属性及其缺省值。

在上述通讯基础上,开发的系统主界面如图6所示,该上位机监控系统能够自动完成原来由操作人员所从事手动测试,人工计量,数据分析等功能,通过软件自动实现任务单申请、任务单分配、自动测试及测试数据分析等工作,还具有自动生成曲线、系统管理等功能,它的使用提高工作效率,方便企业管理。

4 结束语

通过实验表明,利用三菱提供的M X控件编写数据采集程序,能够有效、迅速地获取PLC内部软元件的状态和数据,开发人员省去了烦琐冗长的通讯部分,只需编写流程处理和数据处理模块,提高了监控系统的开发效率,能够满足一般系统的控制和数据采集处理的要求,由此开发的某测试系统,很好的完成了对现场P L C参数的采集、显示和存储,运行效果良好。

参考文献

[1]周海涛.用VB6.0实现三菱PLC与微机的通讯[J].微计算机信息,2002,18(4):57-58.

[2]沈世斌.三菱PLC与PC机间的通讯应用[J].微计算机信息,2006,22(4-1):81-83.

[3]陈晓晶.三菱FX2N远程通信在全矿井综合自动化系统中的实现[J].工矿自动化,2009,35(8):15-17.

[4]伍翔.应用三菱MX软件简化PLC通信设计[J].中国电梯,2006,17(9):28-30.

[5]陈小波,梁昔明,李山春.基于VC和三菱MX组件的数据采集系统[J].微计算机信息,2010,26(2-1):87-89.

7.基于PLC的自动门控制系统设计篇七

摘要：PLC凭借其高稳定性与对环境较强的适应能力，使得其在自动门控制装置领域中应用日益广泛。本文围绕自动门控制系统的设计展开探究。首先对PLC系统的概念作简要的介绍，再探讨其硬件及软件的设计过程，以供参考。

关键词：PLC；自动门控制系统；设计

前言

利用PLC控制自动门具有较高的可靠性和稳定性、便于维修等优点。进行自动门的PLC控制系统设计，可以推动自动门行业的发展，扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业的应用，具有很好的发展前景。

1.PLC概念

可编程控制器，英文Programmable Controller，简称PLC，PLC是用于工业现场的电控制器，它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。它以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，它通过运行储存在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。

2.自动门控制系统的整体方案

2.1设计流程

（1）深入了解和分析自动门的控制要求和控制部件。

（2）確定I/O设备。根据自动门控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯等。

（3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。

（4）分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。

（5）设计自动门系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个自动门系统设计的核心工作。

（6）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。

（7）自动门系统的整体调试，在PLC软硬件设计和现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，调试种发现的问题要逐一排除，直至调试成功。

2.2自动门的功能需求分析

本设计面向商场入口的应用，需要有安全性和可靠性。根据商场中对自动门的具体要求，本课题所设计的自动门应由以下功能：

2.2.1开门和关门控制应有手动和自动方式

为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。手动和自动开门方式由手自动转换开关来控制。当转换开关拨向手动位置时，门可以手动调节开或者关。当转换开关拨向自动位置时，手动开门失效，由感应器检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近门且门未关闭，PLC动作输出信号给变频器来控制电机的正转或者反转来实现开门或者关门。

2.2.2紧急停止

当自动门出现夹人现象时，可闭合紧急停止开关，自动门自动进入开门过程。PLC控制和执行元件构成是自动门控制系统的两个重要组成。采用自动和手动控制方式，此种控制模式为自动门的主要控制方式。本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。

2.2.3自动门的控制要求

要实现自动控制首先要具备一下功能部件：微波检测开关，限位开关，超载要实现电机正保护开关。先确定电机与门扇轨道组成的系统，要实现电机正转—开门，电机反转—关门。

首先按下启动按钮，当传感器检测到能有人体通过信号时，开关上有电流通过，（光电检测开关是脉冲触发需对其自锁）所以线圈上有电流通过，电动机正传，带动自动门执行开门过程。

门完全打开之后，使开门限位开关由闭合到断开，此时自动门停止，延时8秒。若此时感应器重新检测到有人体信号时，则在重新进行8秒延时。

当8秒的延时完毕后，电动机反转执行关门过程。在关门过程中，传感器重新检测到人体信号时，此时中断关门转向开门过程。

2.3自动门具体构成

自动门系统的具体组成如下图：

图1自动门系统组成

由上图可知，当感应器件检测到人体或物体信号时将信号传给PLC，PLC根据已经采集的信号发出控制信号，是驱动装置运行，通过传动装置带动自动门的运行。

3.硬件设计

3.1可编程控制器的选型

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。

3.2驱动装置的选型

自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障。结合安全稳定的考虑，在本设计中选用天津某公司生产的型号为YSM100/112、W、S的3相380V交流电机，此电机噪音极小、调速性能好，即具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电动机线性机械特性、调速范围宽、启动转矩大、运行效率高等诸多优点。

3.3感应器件的选型

目前自动门行业运用的感应器件主要有微波感应器、红外感应器等。微波感应器，又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所。结合本课题的实际需要在设计自动门的人员检测上运用微波雷达传感器为自动门感应器。

4.软件工作过程的设计分析

根据本设计和安全要求，所设计的程序按照下列流程运行，已达到本系统的最佳设计要求和完成系统的最终设计，主要的工作流程如下：

首先按下启动按钮，当传感器检测到能有人体信号时，电动机正传，带动自动门执行开门过程。

当门完全打开之后，使开门限位开关打开，此时自动门停止，进行8秒延时。若此时感应器重新检测到有人体信号时，则在重新进行8秒延时

当8秒的延时完毕后，电动机反转执行关门过程。在关门过程中，传感器重新检测到人体信号时，此时中断关门转向开门过程。

考虑到自动门若出现故障时，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。

5.总结语

本设计基本上达到了设计目的，利用PLC实现自动门的控制系统。通过对PLC概念的介绍，再进行合理的软硬件设计，提高了自动门的可靠运行。改善了自动门的舒适感，并节约了电能。给人们带来了极大的方便。用可编程控制器对自动门进行控制的同时实施实时故障监测，准确可靠，实时性好，便于维修。

参考文献：

[1]张发玉.可编程序控制器应用技术[M].西安电子科技大学出版社，2006，（09）.