1、自動門電氣控制系統設計精品文檔東北林業大學機電設備控制技術課程設計說明書設計題目：自動門電氣控制系統設計學 生：指導教師：副教授學 院：機電工程學院專 業： 機械電子 2009 級3班機電設備控制技術課程設計任務書收集于網絡，如有侵權請聯系管理員刪除2012年7月13日精品文檔題目名稱：自動門電氣控制系統設計概述：自動門控制裝置由門內光電探測開關 K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開 關K3、關門到限位開關K4、開門執行機構KM1 (使直流電動機正轉)、關門執行機構 KM2 (使直流電動機反轉)等部件組成。控制要求：1) 當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關 K1或K2時，開門執行機

2、構KM1 動作，電動機正轉，到達開門限位開關 K3位置時，電機停止運行。2) 自動門在開門位置停留8秒后，自動進入關門過程，關門執行機構 KM2被起 動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關 K4位置時，電機停止運行。3) 在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關K2或K1時， 應立即停止關門，并自動進入開門程序。4) 在門打開后的8秒等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關 K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。任務內容：1 采用繼電器-接觸器控制，設計自動門電氣控制系統。(1) 根據控制要求設計主電路；(2) 根據主電路的

3、控制要求設計控制電路；(3) 根據照明、指示、報警等要求設計輔助電路；(4) 正確、合理地選擇各電器元件，編制元件目錄表。(5) 按GB6988電氣制圖標準繪制電氣原理線路圖，并按 GB5094電氣技術 中的項目代號要求標注器件的項目代號。2采用PLC控制，設計自動門電氣控制系統。收集于網絡，如有侵權請聯系管理員刪除精品文檔1）根據控制要求選擇PLC型號，并分配I/O端口；2）設計I/O電路、選擇電氣元件。3）繪制控制程序梯形圖，編制用戶程序語句表并進行模擬調試。3撰寫課程設計說明書（按東北林業大學畢業論文格式撰寫）。主要包括以下內容： 總體方案的選擇說明。 原理線路設計說明（各控制要求如何實

4、現）。 主要參數計算及主要電器元件選擇說明，編制元件明細表。 附上控制原理圖、梯形圖等設計圖紙。（注：要求提交紙質文件和電子版各一份）設計參考資料電氣控制原理與設計、機電傳動控制及其他有關教材；電工手冊；工廠常用電氣設備手冊；低壓電器手冊；PLC編程手冊；其他設計手冊等。目錄1 自動門控制系統總體方案設計 11.1 自動門控制裝置的構成 11.2自動門的控制要求 11.3方案的選2自動門接觸器繼電器控制系統22.1主電路及控制電路 22.1.1 主電路 22.1.2 控制電路22.1.3 照明電路32.2電氣元件的選型32.2.1 確定電機及功率32.2.2 熔斷器的選擇42.2.3 直流接觸

5、器的選擇42.2.4 熱繼電器的選擇42.2.5 繼電器的選擇42.2.6 開關選擇4收集于網絡，如有侵權請聯系管理員刪除精品文檔3 PLC控制系統設計53.1 PLC控制系統的硬件設計 53.1.1 PLC 的選型53.1.2 PLC 的外部接線圖63.2 PLC控制系統的軟件設計63.2.1 PLC 的I/O 地址分配表64結束語 7參考文獻自動門電氣控制系統設計1自動門控制系統總體方案設計1.1自動門控制裝置的構成自動門控制裝置由門內光電探測開關 K1、門外光電探測開關K2開門到位限位開關 K3關門到限位開關K4開門執行機構KM1（使直流電動機正轉）、關門執行機構 KM2 （使直流電動機

6、反轉）等部件組成。1.2自動門的控制要求（1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關 K1或K2時，開門執行機構KM1 動作，電動機正轉，到達開門限位開關 K3位置時，電機停止運行。（2）自動門在開門位置停留8秒后，自動進入關門過程，關門執行機構 KM2被起 動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關 K4位置時，電機停止運行。（3） 在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關K2或K1時， 應立即停止關門，并自動進入開門程序。（4）在門打開后的8秒等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關 K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。

7、 1.3方案的選擇分析自動門控制裝置的構成及控制要求，可分別采用繼電器-接觸器控制和PLC控制 實現其動作。電機選用直流電動機，可進過接線實現其正反轉，從而實現開門和關門。采用繼電器-接觸器控制時，可利用接近開關代替光電探測開關 K1及K2,用行程開 關代替限位開關，通過開關的閉合及斷開控制接觸器線圈通電或斷電，使接觸器主觸點 閉合或斷開，實現電動機的通斷電。采用PLC控制時，信號通過計時器和開關來產生，經過分配，放大和解析后，信號 最終傳送至PLC通過PLC實現對電機的控制。PLC設計方案圖如圖1-1。圖1-1 PLC設計方案2自動門接觸器繼電器控制系統2.1主電路及控制電路2.1.1主電路

8、主電路有一個直流電機，由接觸器 KM1和KM2空制，通過控制直流電機M的正反轉來 控制自動門的開啟與關閉。M由熱繼電器FR作過載保護，熔斷器FU1作短路保護。交流電通過組合開關QS引入，經整流器變為220V直流電供給直流電機及控制電路。主電路原理圖如下圖2-1所示。圖2-1自動門接觸器繼電器控制系統主電路部分2.1.2控制電路當有人由內到外或由外到內通過接近開關 QS1或 QS2時，QS1或QS2閉合，接觸器KM1 線圈得電，位于主電路的主觸點閉合，電動機正傳，同時，輔助觸點閉合實現自鎖。到達 開門限位開關SL1位置時，中間繼電器線圈得電，KA1的動斷觸點斷開，KM1線圈斷電，電 機停止運行。

9、同時，通電延時時間繼電器KT得電，8秒后時間繼電器觸電閉合，接觸器 KM2通電， KM2主觸點閉合電動機反轉，同時輔助觸點閉合實現自鎖。當門移動到關門限位開關 SL2 位置時，電機停止運行。在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過接近開關 QS1或QS2時，KA3線圈 得電,KA3動斷觸點斷開，使KM2線圈斷電，電動機停轉，關門停止。同時 KM1線圈得電電 動機正轉，進入開門狀態。在門打開后的8秒等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過接近開關 QS1或 QS2時，KA3線圈得電，動斷觸點斷開，時間繼電器斷電，等待 QS1或QS2閉合時，時間繼 電器KT通電，重新開始等待8秒后，再自動進

10、入關門過程，保證人員安全通過。2.1.3輔助電路照明燈與控制電路同樣使用220V直流電，由中間繼電器KA3的觸點控制。當當電機正 轉，自動門開啟時，或當有人員由外至內或由內至外通過接近開關 QS1或QS2或停留在接 近開關處時，中間繼電器KA3均通電，此時照明燈點亮。輔助電路原理圖如下圖2-2所示。圖2-2自動門接觸器繼電器控制系統輔助電路部分2.2電氣元件的選型2.2.1確定電機及功率直流電動機具有良好的起動性能，起動轉矩大，能適應頻繁起動。根據具體要求選擇Z2型直流電動機，型號為 Z2-11，額定功率0.4kw，額定電流2.68A轉速1500r/min2.2.2熔斷器的選擇1）熔體額定電流

11、的選擇熔體額定電流是選擇熔斷器的關鍵，它與負載大小、負載性質密切相關。（1）對于電阻性負載，熔體的額定電流大于或等于電路的工作電流，即：In > I其中：In為熔體額定電流；I為電路的工作電流（2）保護單臺電動機:I n =（1.5 2.5） Id其中：Id為電動機的額定電流。（3 ）熔體額定電流的選擇還要照顧到上下級保護的配合，以滿足選擇性保護要求， 使下一級熔斷器的分斷時間較上一級熔斷器熔體的分斷時間要小，否則將會發生越級動 作，擴大停電范圍。2）熔斷器規格的選擇熔斷器的額定電壓必須大于電路工作電壓，額定電流必須大于或等于所裝熔體的額 定電流。3）熔斷器類型的選擇熔斷器的類型應根據負

12、載保護特性的短路電流大小及安裝條件來選擇。 根據計算，FU1選用RC/A-5型熔斷器，FU2選用RC/A-5型熔斷器。2.2.3直流接觸器的選擇a. 額定電壓與額定電流主要考慮接觸器主觸點的額定電壓與額定電流。b. 吸引線圈的電流種類及額定電壓c. 其他方面（1）考慮輔助觸點的額定電流、種類和數量。（2）根據使用環境選擇有關系列接觸器或特殊用的接觸器。（3）考慮電器的使用壽命和操作頻率。根據計算，KM1、KM2選用CZ0-05/20型接觸器。其中，C-表示接觸器；Z-表示直流；0-表示設計序號；5-表示主觸頭額定工作電 流，20表示主觸點有2個常開觸點0個常閉觸點。224熱繼電器的選擇熱繼電器

13、按電機額定電流選擇，熱繼電器整定電流為電動機額定電流的(0.951.05)倍.根據計算,FR選用JR15型熱繼電器。2.2.5繼電器的選擇一般所在電路的工作電壓是繼電器額定工作電壓的0.86倍。所在電路的工件電壓不應超過繼電器額定工作電壓，否則繼電器線圈燒毀。根據要求選擇中間繼電器 KA1 KA2 KA3選JZ8-22，通電延時時間繼電器選擇JS7-1A。2.2.6開關選擇組合開關QS選擇HZ10-1Q限位開關SQ1 SQ2選擇LX4-11 接近開關QS1 QS2選擇LXJ0O綜上，電氣元件明細表如表2-1所示表2-1電氣元件明細表名稱及代號型號直流電機Mz2-11組合開關QSHZ10-10熔

14、斷器FU1RC/A-5熔斷器FU2RC/A-5熱繼電器FRJR15接觸器KM1CZ0-05/20接觸器KM2CZ0-05/20中間繼電器KA1JZ8-22中間繼電器KA2JZ8-22中間繼電器KA3JZ8-22通電延時時間繼電器KTJS7-1A限位開關SQ1LX4-11限位開關SQ2LX4-11接近開關QS1LXJ0接近開關QS2LXJ0收集于網絡，如有侵權請聯系管理員刪除3 PLC控制系統的設計3.1 PLC控制系統的硬件設計3.1.1 PLC的選型由硬件的設計及選擇和控制要求可知，共有 4個輸入和2個輸出信號，選擇S7-200CPU21。3.1.2 PLC的外部接線圖PLC的外部接線圖如圖

15、3-1所示時競秫丿Hu.1.(2J!. 1OCMCH-和狀吧珈1"IJ.1約雛眈科建亠11.1圖3-1 PLC外部接線圖3.2 PLC控制系統的軟件設計3.2.1 PLC的I/O 地址分配表PLC的I/O地址分配表如表3-1所示。表3-1 I/O地址分配表I 口接線端0 口接線端I0.0門內接近開關QS1Q0.0電機正轉線圈KM1I0.1門內接近開關QS2Q0.1電機反轉線圈KM2I0.2開門到位限位開關SQ1I1.0開門到位限位開關SQ23.2.2梯形圖的設計梯形圖如圖3-2所示。曲1jjW0 十Ioao-4 )02T H )< )1 LTS?_1 1-rOOjQ圖3-2梯形

16、圖精品文檔其工作過程如下：首先，電路的工作需要合上主電路的總開關 QS才能完成自動門的接下來一系 列的動作。當門外或者門內有人經過的時候，會觸發光電開關10.0或10.1得電，接著會觸發直流電動機Q0.0得電，電機正轉，自動門打開，Q0.0得電后，使得其相應觸電閉合 形成自鎖；并且中間繼電器 M0.2線圈得電，為以后其相應中間繼電器的動斷做準備。當自動門觸發到行程開關I0.2時，10.2得電。中間繼電器M0.0得電，其相應 動斷觸點斷開，Q0.0線圈失電，電機停止轉動；同時，觸發定時器T37, 8秒后，延時時間到。觸發T37觸點，接著電動機線圈Q0.1得電，電動機反轉，自動門開始關閉。當關門觸

17、發到行程開關I0.3時，10.3得電，中間繼電器M0.1得電，其相應動 斷觸電斷開，Q0.1失電，電動機停止轉動，關門完成。當在關門過程中，有人經過時，觸發光電開關 I0.0或I0.1得電，中間繼電器 M0.2得電，其相應觸電斷開，Q0.1失電，電動機停止關門，其相應動斷觸電復位，又 接通Q0.0，電動機正轉，又開始開門。當在等待8秒過程的時候，有人經過，觸發光電開關 I0.0或I0.1得電，中間繼 電器M0.2得電，其相應觸電斷開，延時繼電器重新復位，又重新開始計時。其中動斷觸電Q0.0和QO.1分別為電動機的互鎖，Q0.0和Q0.1分別為電動機的 自鎖。4結束語經過五天的機電傳動控制的課程

18、設計，使我收獲很多。與很多其他同學相比，可以說我們是幸運的，也可以說我們是不幸的。幸運的是，我們的課程設計題目是關于一個收集于網絡，如有侵權請聯系管理員刪除自動門的電器控制設計，相比較其他同學來說我們任務量相對較少，能夠冷靜，耐心的 分析問題。不幸的是，也許我們通過這次課程設計，受到的鍛煉就少了。RLC首先我們拿到題目后，便開始耐心地分析題目，根據題目的要求，小組討論我們應 該采取的方案，這個題目相對來說簡單，主電路只要一個電機控制它的正反轉就行，控 制電路只要滿足那四個條件就行，四個條件說多不多，說少不少，我們還是列出了流程 圖，通過流程圖，使我們的邏輯更加清晰，因而 RLC電路圖很快我們便畫出來了。 電路圖出來，PLC的電路更是迎刃而解，總之，經過我們的小組的討論學習，我們發現 一些問題解決的非常迅速，并且通過小組分工，我們的進度感覺還行，在老師的規定的 時間，我們可以完成我們的內容。我覺得課程設計其實挺有意義的，因為通過它，我們可以去模擬，嘗試地解決一些 實際生活的問題，這樣對我們以后的工作，學習都是很有幫助的，只有把解決實際問題 作為我們的目的，我們才像個合格的工科學生。參考文獻1張志義.機電傳動控制M.北京;機械工業出版社，2009.收集于網絡，如有侵權請聯系管理員刪除2 趙家禮.電工速查速算實用手冊M.北京：機械工業出版社，2006.3 齊占慶.電氣