机电设备控制技术
课程设计说明书
学 院： 机电工程学院
设计题目： 楼宇自动控制门的电器控制系统设计
专业班级：
学 生：
2016年7月
东北林业大学
机电设备控制技术
课 程 设 计 任 务 书
设计题目 楼宇自动控制门的电器控制系统设计
指导教师
专 业学 生
目 录
1 电气原理分析....................................................................................................... - 1 -
1.1 控制要求................................................................................................... - 1 -
1.2 电气原理的分析....................................................................................... - 1 - 2 电气系统图的拟定............................................................................................... - 1 -
2.1 电气系统功能分析................................................................................... - 1 -
2.2 电气系统图的拟定................................................................................... - 1 -
2.3 电器系统图的绘制................................................................................... - 3 - 3 电器元件的计算与选择....................................................................................... - 4 -
3.1 确定电机及功率....................................................................................... - 4 -
3.2 接触器元件及辅助元件选择................................................................... - 4 -
3.3 元件列表................................................................................................... - 5 - 4 PLC控制系统的设计 ........................................................................................... - 5 -
4.1 PLC的硬件设计 ....................................................................................... - 5 -
4.1.1 PLC的选型 ........................................................................................ - 5 -
4.1.2 PLC的外部接线图的绘制 ................................................................ - 5 -
4.2 PLC的软件设计 ....................................................................................... - 6 -
4.2.1 PLC的I/O地址分配表 . .................................................................... - 6 -
4.2.2 PLC控制系统的梯形图 .................................................................... - 7 -
4.2.3 PLC 语句表 ..................................................................................... - 7 -
4.2.4 PLC控制系统仿真图 ........................................................................ - 9 - 5 设计总结............................................................................................................. - 12 - 6 参考文献.............................................................................. 错误！未定义书签。13
1 电气原理分析（电气原理图联系[email protected]）
1.1 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，控制开门的交流接触器KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关SQ1位置时，电机停止运行。
2）自动门在开门位置停留10秒后，自动进入关门过程，控制关门的执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关SQ2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10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10秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
1.2 电气原理的分析
主电路共有一台电机，其中M1是主轴电动机，由交流接触器KM1（正）， KM2（反）控制，实现主轴的旋转，M1由热继电器FR1作过载保护。熔断器FU 短路保护，熔断器FU2，FU3，FU4作控制电路和辅助电路的短路保护。 2 电气系统图的拟定
2.1 电气系统功能分析
主轴电机的控制
按下启动按钮QS1交流接触器KM1的线圈得电并且自锁，当有人由内到外或者由外到内通过接近感应开关K1，K2时，K1或K2闭合，接触器KM1得电并自锁，电动机正转。当到达限位开关SQ1时，通电延时继电器KT1得电，延时10秒后KM2得电并自锁，电动机反转。
2.2 电气系统图的拟定
2.2.1主电路
1主电路有一个交流电动机，由交流接触器KM1和KM2控制，通过控制交流电
动机M1的正反转来控制自动门的开启与关闭。M1由热继电器FR1作过载保护，熔断器FU 作短路保护。
交流电通过刀开关QS1引入，供给交流电机和控制电路。主电路如图2-1所示。
图2-1 主电路
2.2.2电路和辅助电路
当有人通过接近开关K1，K2时，K1或K2闭合，交流接触器KM1得电并自锁，电动机正转，门打开。
当到达限位开关SQ1时，通电延时继电器KT1得电，延时10秒后KM2得电并自锁，电动机反转，门关闭，当到达限位开关SQ2时，电动机停止运行。
在关门过程中，如有人通过接近开关K1或K2时，K1或K2常闭触点断开，KM2失电，电动机停止运转，停止关门。大门不关闭的同时中间继电器KA 得电，KA 常开触点闭合，KM1得电，电动机正转，门打开。重新计时，延时10秒，继续关门程序。
照明灯E 由QS2控制，指示灯在QS1闭合后便亮起，起指示作用。控制电路与辅助电路图如图2所示
控制电路图2-2 辅助电路图
2.3电器系统图的绘制
图2-3电器系统图
3 电器元件的计算与选择
3.1 确定电机及功率
所选用的电机为Y 系列三相异步电动机Y801-2型三相异步电动机，具有高效、节能、启动转矩大、噪声低、震动小、可靠性高、使用维护方便等优点。额定功率0.75KW ，满载转速2825r/min,同步转速3000r/min,2级，定子电流1.8A 。
3.2 接触器元件及辅助元件选择
3.2.1交流接触器的选择
a ,考虑电器的工作制
b ,烤炉工作环境和接触器的结构形式。
c ,确定辅助触头的工作电流。
综合以上的考虑因素选用CDC1-0210 AC220V的接触器，表示德力西CDC1系列接触器，主触点电流2A ，线圈电压AC220V 。
3.2.2热继电器的选择
热继电器按电机额定电流选择，热继电器整定电流为电动机额定电流的0.95~1.05倍。根据计算, 热继电器选用TK-E02N-C 型。
3.2.3熔断器的选择
熔断器的额定电压必须大于电路工作电压，额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。熔断器的类型应根据负载保护特性的短路电流大小及安装条件选择。根据计算，熔断器选用RC/A-5型。
3.2.4继电器的选择
一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0.86倍。所在电路的工作电压不应超过继电器的额定工作电压，否则继电器线圈烧毁。根据要求选择中间继电器为JZ8-22型，通用延时时间继电器选择JS7-1A 型。
3.2.5开关选择
接近开关选择LXJ0型，限位开关选择LX4-11型。
3.3 元件列表明细
表3-1元件明细
文字符号
KM1，KM2
FR1
FU,FU1，FU2，FU3
TC
KA
KT1
K1，K2
SQ1，SQ2 名称 交流流接触器 热继电器 熔断器 控制变压器 中间继电器 通电延时继电器 接近开关 限位开关 型号 CDC1-0210 TK-E02N-C RC/A-5 BK-400 JZ8-22 JS7-1A LXJ0 LX4-11 规格 2A , 线圈电压交流220V 1.89A, 线圈电压220V 400V ·A 380/220/24V
4 PLC控制系统的设计
4.1 PLC的硬件设计
4.1.1 PLC的选型
根据设计要求分析PLC 的输入输出，设计I/O口接口电路，计算I/O口点数，本设计共需要输入4个，输出2个，皆为开关数字量输入输出，可选用西门子S7-200系列CPU222。
4.1.2 PLC的外部接线图的绘制
图4-1 PLC外部接线图
4.2 PLC的软件设计
4.2.1 PLC的I/O地址分配表
编号 地址 说明
一路数字输入
1
2 Q0.0 Q0.1 电动机正转 电动机翻转
三路数字输入
1
2
3
4 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 K1感应，启动开门 K2感应，启动开门 限位开关SQ1, 启动停止开门 限位开关SQ2，启动停止关门 开门信号 开门信号 停止信号 停止信号 控制感应门开门 控制感应门关闭 功能 I/O地址分配表
4.2.2 PLC控制系统的梯形图
PLC 梯形图
4.2.3 PLC 语句表
LD I0.0
O I0.1
O I0.2
AN I0.2
AN Q0.1
= Q0.0
LD I0.2
O M0.0
AN I0.0
AN I0.1
AN I0.3
= M0.0
LD T37
O Q0.1
AN Q0.0
AN I0.0
AN I0.1
AN I0.3
LD M0.0
TON T37,10
4.2.4控制流程图
4.2.4 PLC 控制系统仿真结果
图4-2感应到有人进出电动机正转，门打开K1或者K2得电。
图4-3开门达到限位SQ1开关，门停止
图4-4 达到限位开关，开始延时
图4-5延时过程中，感应有人进出，重新计时
图4-6延时结束，开始进入关门
图4-7关门过程中，有人进出，停止关门，立即打开
图4-8 关门达到限位开关SQ2时，电动机停止反转，关门停止
5 设计总结
在这次课程设计中，我们组分到的题目是楼宇自动控制门的电气控制系统设计，拿到题目后，我们进行了分析讨论，然后确定了设计的方向。主电路是控制一个电机的正反转来实现自动门的打开和关闭。之后分别设计了电气控制系统图、流程图、、接线图和梯形图等。然后还进行了模拟仿真，来检测自己的设计
是否存在漏洞或者错误，同时进行截图记录模拟时的具体情况。
在我们组的努力下，最终解决了自己组遇到的问题和出现的错误。但是在课程设计途中，我们有遇到很多模糊和不足的地方，在查阅资料和请教老师下得以解决。
6 参考文献
[1] 邓星钟. 机电传动控制[M].武汉：华中科技大学出版社.2001
[2] 谭建成. 电机控制专用集成电路与应用[M].北京：机械工业出版社.2002
[3] 刘美俊. 通用变频器应用设计[M].福州：福建科学技术出版社.2004
[4] 张志义. 数控应用技术、使用与维护[M].北京：化学工业出版社.2005
[5] 机械工业部. 电力拖动与控制[M].北京：机械工业出版社.1999.
[6] 王仁祥. 常用低压电气原理及其控制技术[M].北京：机械工业出版社.2006
[7] 倪远平. 现代低压电器及其控制技术[M].重庆：重庆大学出版社.2003
[8] 齐占庆. 电气控制技术[M].北京：机械业出版社.2006
[9] 王铁秩. 执行电动机[M].北京：机械工业出版社.1998
[10] 张宗巍. 运动控制系统[M].武汉：武汉理工大学出版社.2001
机电设备控制技术
课程设计说明书
学 院： 机电工程学院
设计题目： 楼宇自动控制门的电器控制系统设计
专业班级：
学 生：
2016年7月
东北林业大学
机电设备控制技术
课 程 设 计 任 务 书
设计题目 楼宇自动控制门的电器控制系统设计
指导教师
专 业学 生
目 录
1 电气原理分析....................................................................................................... - 1 -
1.1 控制要求................................................................................................... - 1 -
1.2 电气原理的分析....................................................................................... - 1 - 2 电气系统图的拟定............................................................................................... - 1 -
2.1 电气系统功能分析................................................................................... - 1 -
2.2 电气系统图的拟定................................................................................... - 1 -
2.3 电器系统图的绘制................................................................................... - 3 - 3 电器元件的计算与选择....................................................................................... - 4 -
3.1 确定电机及功率....................................................................................... - 4 -
3.2 接触器元件及辅助元件选择................................................................... - 4 -
3.3 元件列表................................................................................................... - 5 - 4 PLC控制系统的设计 ........................................................................................... - 5 -
4.1 PLC的硬件设计 ....................................................................................... - 5 -
4.1.1 PLC的选型 ........................................................................................ - 5 -
4.1.2 PLC的外部接线图的绘制 ................................................................ - 5 -
4.2 PLC的软件设计 ....................................................................................... - 6 -
4.2.1 PLC的I/O地址分配表 . .................................................................... - 6 -
4.2.2 PLC控制系统的梯形图 .................................................................... - 7 -
4.2.3 PLC 语句表 ..................................................................................... - 7 -
4.2.4 PLC控制系统仿真图 ........................................................................ - 9 - 5 设计总结............................................................................................................. - 12 - 6 参考文献.............................................................................. 错误！未定义书签。13
1 电气原理分析（电气原理图联系[email protected]）
1.1 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，控制开门的交流接触器KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关SQ1位置时，电机停止运行。
2）自动门在开门位置停留10秒后，自动进入关门过程，控制关门的执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关SQ2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10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10秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
1.2 电气原理的分析
主电路共有一台电机，其中M1是主轴电动机，由交流接触器KM1（正）， KM2（反）控制，实现主轴的旋转，M1由热继电器FR1作过载保护。熔断器FU 短路保护，熔断器FU2，FU3，FU4作控制电路和辅助电路的短路保护。 2 电气系统图的拟定
2.1 电气系统功能分析
主轴电机的控制
按下启动按钮QS1交流接触器KM1的线圈得电并且自锁，当有人由内到外或者由外到内通过接近感应开关K1，K2时，K1或K2闭合，接触器KM1得电并自锁，电动机正转。当到达限位开关SQ1时，通电延时继电器KT1得电，延时10秒后KM2得电并自锁，电动机反转。
2.2 电气系统图的拟定
2.2.1主电路
1主电路有一个交流电动机，由交流接触器KM1和KM2控制，通过控制交流电
动机M1的正反转来控制自动门的开启与关闭。M1由热继电器FR1作过载保护，熔断器FU 作短路保护。
交流电通过刀开关QS1引入，供给交流电机和控制电路。主电路如图2-1所示。
图2-1 主电路
2.2.2电路和辅助电路
当有人通过接近开关K1，K2时，K1或K2闭合，交流接触器KM1得电并自锁，电动机正转，门打开。
当到达限位开关SQ1时，通电延时继电器KT1得电，延时10秒后KM2得电并自锁，电动机反转，门关闭，当到达限位开关SQ2时，电动机停止运行。
在关门过程中，如有人通过接近开关K1或K2时，K1或K2常闭触点断开，KM2失电，电动机停止运转，停止关门。大门不关闭的同时中间继电器KA 得电，KA 常开触点闭合，KM1得电，电动机正转，门打开。重新计时，延时10秒，继续关门程序。
照明灯E 由QS2控制，指示灯在QS1闭合后便亮起，起指示作用。控制电路与辅助电路图如图2所示
控制电路图2-2 辅助电路图
2.3电器系统图的绘制
图2-3电器系统图
3 电器元件的计算与选择
3.1 确定电机及功率
所选用的电机为Y 系列三相异步电动机Y801-2型三相异步电动机，具有高效、节能、启动转矩大、噪声低、震动小、可靠性高、使用维护方便等优点。额定功率0.75KW ，满载转速2825r/min,同步转速3000r/min,2级，定子电流1.8A 。
3.2 接触器元件及辅助元件选择
3.2.1交流接触器的选择
a ,考虑电器的工作制
b ,烤炉工作环境和接触器的结构形式。
c ,确定辅助触头的工作电流。
综合以上的考虑因素选用CDC1-0210 AC220V的接触器，表示德力西CDC1系列接触器，主触点电流2A ，线圈电压AC220V 。
3.2.2热继电器的选择
热继电器按电机额定电流选择，热继电器整定电流为电动机额定电流的0.95~1.05倍。根据计算, 热继电器选用TK-E02N-C 型。
3.2.3熔断器的选择
熔断器的额定电压必须大于电路工作电压，额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。熔断器的类型应根据负载保护特性的短路电流大小及安装条件选择。根据计算，熔断器选用RC/A-5型。
3.2.4继电器的选择
一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0.86倍。所在电路的工作电压不应超过继电器的额定工作电压，否则继电器线圈烧毁。根据要求选择中间继电器为JZ8-22型，通用延时时间继电器选择JS7-1A 型。
3.2.5开关选择
接近开关选择LXJ0型，限位开关选择LX4-11型。
3.3 元件列表明细
表3-1元件明细
文字符号
KM1，KM2
FR1
FU,FU1，FU2，FU3
TC
KA
KT1
K1，K2
SQ1，SQ2 名称 交流流接触器 热继电器 熔断器 控制变压器 中间继电器 通电延时继电器 接近开关 限位开关 型号 CDC1-0210 TK-E02N-C RC/A-5 BK-400 JZ8-22 JS7-1A LXJ0 LX4-11 规格 2A , 线圈电压交流220V 1.89A, 线圈电压220V 400V ·A 380/220/24V
4 PLC控制系统的设计
4.1 PLC的硬件设计
4.1.1 PLC的选型
根据设计要求分析PLC 的输入输出，设计I/O口接口电路，计算I/O口点数，本设计共需要输入4个，输出2个，皆为开关数字量输入输出，可选用西门子S7-200系列CPU222。
4.1.2 PLC的外部接线图的绘制
图4-1 PLC外部接线图
4.2 PLC的软件设计
4.2.1 PLC的I/O地址分配表
编号 地址 说明
一路数字输入
1
2 Q0.0 Q0.1 电动机正转 电动机翻转
三路数字输入
1
2
3
4 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 K1感应，启动开门 K2感应，启动开门 限位开关SQ1, 启动停止开门 限位开关SQ2，启动停止关门 开门信号 开门信号 停止信号 停止信号 控制感应门开门 控制感应门关闭 功能 I/O地址分配表
4.2.2 PLC控制系统的梯形图
PLC 梯形图
4.2.3 PLC 语句表
LD I0.0
O I0.1
O I0.2
AN I0.2
AN Q0.1
= Q0.0
LD I0.2
O M0.0
AN I0.0
AN I0.1
AN I0.3
= M0.0
LD T37
O Q0.1
AN Q0.0
AN I0.0
AN I0.1
AN I0.3
LD M0.0
TON T37,10
4.2.4控制流程图
4.2.4 PLC 控制系统仿真结果
图4-2感应到有人进出电动机正转，门打开K1或者K2得电。
图4-3开门达到限位SQ1开关，门停止
图4-4 达到限位开关，开始延时
图4-5延时过程中，感应有人进出，重新计时
图4-6延时结束，开始进入关门
图4-7关门过程中，有人进出，停止关门，立即打开
图4-8 关门达到限位开关SQ2时，电动机停止反转，关门停止
5 设计总结
在这次课程设计中，我们组分到的题目是楼宇自动控制门的电气控制系统设计，拿到题目后，我们进行了分析讨论，然后确定了设计的方向。主电路是控制一个电机的正反转来实现自动门的打开和关闭。之后分别设计了电气控制系统图、流程图、、接线图和梯形图等。然后还进行了模拟仿真，来检测自己的设计
是否存在漏洞或者错误，同时进行截图记录模拟时的具体情况。
在我们组的努力下，最终解决了自己组遇到的问题和出现的错误。但是在课程设计途中，我们有遇到很多模糊和不足的地方，在查阅资料和请教老师下得以解决。
6 参考文献
[1] 邓星钟. 机电传动控制[M].武汉：华中科技大学出版社.2001
[2] 谭建成. 电机控制专用集成电路与应用[M].北京：机械工业出版社.2002
[3] 刘美俊. 通用变频器应用设计[M].福州：福建科学技术出版社.2004
[4] 张志义. 数控应用技术、使用与维护[M].北京：化学工业出版社.2005
[5] 机械工业部. 电力拖动与控制[M].北京：机械工业出版社.1999.
[6] 王仁祥. 常用低压电气原理及其控制技术[M].北京：机械工业出版社.2006
[7] 倪远平. 现代低压电器及其控制技术[M].重庆：重庆大学出版社.2003
[8] 齐占庆. 电气控制技术[M].北京：机械业出版社.2006
[9] 王铁秩. 执行电动机[M].北京：机械工业出版社.1998
[10] 张宗巍. 运动控制系统[M].武汉：武汉理工大学出版社.2001