1、- 0 -KNT-PMK1 自动门实验装置实验指导书- 1 -目 录使用说明及注意事项.2实验一、自动门实验设备的认识 .3实验二、输入输出分配表 .12实验三、自动门的手动控制实验13实验四、自动门的自动控制实验14附录 1：程序参考.15附录 2：电气原理图.28- 2 -使用说明及注意事项1、安全注意事项1）上机实训前必须认真仔细阅读实验指导书。2）严禁散落长发、衣冠不整操作设备。3）安装设备时注意不要损坏各种阀件及气动元件。4）请勿使用损坏的插座或电缆，以免发生触电及火灾。5）安装时请在清洁平坦的位置，以防发生意外事故。6）请使用额定电压，以防发生意外事故。7）必须使用带有接地端子的多
2、功能插座,确认主要插座的接地端子有没有漏电，导电。8）为了防止机械的差错或故障，请不要在控制器和电磁阀附近放置磁性物品。9）设备的安装或移动时，请切断电源。2、使用注意事项1）长时间不使用设备时请切断电源。2）在光线直射, 灰尘, 震动, 冲击严重的场所请勿使用。3）在湿度较大或容易溅到水的场所, 以及导电器械, 易燃性物品附近请勿 使用。4）请勿用湿手触摸电源插头.防止触电或火灾。5）用户在任意分解, 修理, 改造下无法享有正常的保修权利。6）注意切勿将手以及衣物夹进电机或气缸操作部位。- 3 -实验一 自动门实验设备的认识一、实验目的1、了解 KNT-PMK1 自动门实验装置的基本组成；2
3、、了解各组成部分的基本功能和作用；3、熟悉自动门系统的机械运动及电气控制原理；二、实验设备1、KNT-PMK1 自动门实验装置；2、AC220V/50HZ 电源；三、实验内容1、KNT-PMK1 自动门实验设备描述实验设备与大厦自动门系统的原理、结构完全一样，并采用了开放的设计结构、将自动门系统中主要的运动机构和电气控制回路放在显耀位置，使自动门系统运行的各种状态一目了然，因此，对于理解自动门系统的组成结构、掌握自动门系统的工作原理、学会 PLC 控制技术在自动门系统中的应用等都很有帮助，能够满自动门系统安装、调试、维修、维护等应用型技术人才的教学培训。如图 1-1 所示。图 1-1 KNT-
4、PMK1 自动门实验装置实物图- 4 -2、KNT-PMK1 自动门实验装置的基本组成实验设备主要由玻璃门及其驱动装置、电气控制回路、铝型材框架等部分组成，如图 1-2 所示。图 1-2 KNT-PMK1 自动门实验装置正视图1）玻璃门及其驱动装置：该组成部分主要是吊门及夹紧装置、单极圆锥齿轮减速箱、齿形皮带传动所组成，动力部分由直流电机驱动； 2）电气控制回路：该部分主要由断路器、开关电源、PLC、驱动器、控制面板、继电器、直流电机、行程开关、微波移动探测器等所组成。3）铝型材框架：该部分主要有铝型材台面板、铝型材桌脚架等所组成。3、玻璃门驱动装置各单元构造、功能及工作原理 1）单极圆锥齿轮
5、减速箱， 如图 1-3 所示。图 1-3 单极圆锥齿轮减速箱- 5 -a 结构：减速箱是由圆锥齿轮卧式组合成，动力由直流电机驱动；b 功能：是将直流电机的动力传递给皮带；c 工作原理：首先自动门上感应器感应到移动物体时，感应器将信号传递给电机，电机转动后通过减速箱传递给皮带轮；2）齿形皮带传动a 结构：齿形皮带传动主要是由齿形皮带、齿形带滑轮构成；b 功能：是用直流电机的动力带动移动门开启闭合；c 工作原理：减速箱动力传递到皮带轮时，门将随皮带轮移动，且步速一致；4、电气控制回路各器件的功能及作用电气电路各电器元件的位置分布图，如图 1-3 所示。1）小型断路器：实训装置电源总开关，具有漏电、
6、短路和过电流保护功能。2）开关电源：将交流 220V 转换为直流 24V 供中间继电器、步进电机驱动器、电磁阀等弱电电路使用。3）继电器：控制电机的输入电源和自动/手动工作模式切换等。4）PLC：采用西门子 CPU224（6ES7214-1AD23-0XB8）主机模块。5）行程开关：是一种根据运动部件的行程位置而切换电路工作状态的控制电路。6）接线端子：连接各电器元件的接线端作为转接器使用。7）微波移动探测器：探测器发出微波，当有移动物体靠近时，探测器接收到物体反射出的微波，将向 PLC 模块发出信号；- 6 -图 1-4 电气控制回路各器件8）按钮控制盒，包括如下功能按钮，如图 1-5 所示
7、。“手动/自动” ， “全开/半开” ， “启动” ， “停止” ， “左侧门开” ， “左侧门关” ，“右侧门开” ， “右侧门关” ， “电源指示”A 启动按钮：分拣系统运行启动控制按钮(SB1)；B 停止按钮：分拣系统运行停止控制按钮(SB2)；C 手动/自动按钮：工作模式切换旋钮(SA1)；D 全开/半开按钮：工作模式切换旋钮(SA1)；E 左侧门开按钮：手动模式时控制左门开启(SB3)；F 左侧门关按钮：手动模式时控制左门关闭(SB4)；G 右侧门开按钮：手动模式时控制右门开启(SB5；H 右侧门关按钮：手动模式时控制右门关闭(SB6)；图 1-5 电路控制盒5、铝型材框架的功能和作
8、用铝型材框架的主要功能是承重和支撑，该实训装置的铝型材框架全部用铝型材加工，机械强度好、重量轻，美观实用，桌面台板上铝型材的 T 型槽可以很方便地安装、拆卸机械构件和电气元气件，另外实训桌桌脚上还装有滑轮，使实训设备的移动变的十分便捷。如图 1-6 所示。- 7 -1-6 铝型材框架图1）铝型材架框：采用优质铝型材加工制作。2）滑轮：高承重万向滑轮。6、主要电气元件功能说明1）PLC 功能及技术参数西门子 S7-200 系列 PLC，是超小型化的 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。S7-200 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。S
9、7-200PLC 可提供 4 个不同的基本型号与 8 种 CPU 可供选择使用。KNT-PFJ3 分拣实训装置使用的是 S7-200 CPU224（6ES7214-1AD23-0XB8） PLC 集成 24 路输入/16 路输出共 40 个数字量 I/O 点。可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。13K 字节程序和数据存储空间。6 个独立的 30kHz 高速计数器，2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出，具有 PID 控制器。2 个 RS485 通讯/编程口，具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。I/O 端子排可很
10、容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。a CPU 224 CN 技术数据，如表 1-1 所示12- 8 -表 1-1 CPU 224 CN 技术数据描述 CPU 224 DC/DC/DC CPU 224 AC/DC/继电器物理特性尺寸(W X H X D)重量功耗120.5 x 80 x 62 mm360 g7 W120.5 x 80 x 62 mm410 g10 W存储器特性程序存储器在线程序编辑时非在线程序编辑时数据存储器装备(超级电容)(可选电池)8192 by
11、tes12288 bytes8192 bytes100 小时/典型值(40C 时最少 70 小时)200 天/典型值8192 bytes12288 bytes8192 bytes100 小时/典型值(40C 时最少 70 小时)200 天/典型值I/O 特性本机数字量输入本机数字量输出本机模拟量输入本机模拟量输出数字 I/O 映象区模拟 I/O 映象区允许最大的扩展 I/O 模块允许最大的智能模块脉冲捕捉输入高速计数器总数单相计数器两相计数器脉冲输出14 输入10 输出无无 256 (128 输入/128 输出)64(32 输入/32 输出)7 个模块7 个模块146 个6，每个 30KHz
12、4，每个 20KHz2 个 20KHz(仅限于 DC 输出)14 输入10 输出无无 256 (128 输入/128 输出)64(32 输入/32 输出)7 个模块7 个模块146 个6，每个 30KHz 4，每个 20KHz2 个 20KHz(仅限于 DC 输出)常规特性定时器总数 256 个 256 个- 9 -1ms10ms100ms计数器总数内部存储器位掉电保持时间中断边沿中断模拟电位器布尔量运算执行时间时钟卡件选项4 个16 个236 个256(由超级电容或电池备份)256(由超级电容或电池备份)112(存储在 EEPROM)2 个 1ms 分辨率4 个上升沿和/或 4 个下降沿2
13、个 8 位分辨率0.22ms内置存储卡和电池卡4 个16 个236 个256(由超级电容或电池备份)256(由超级电容或电池备份)112(存储在 EEPROM)2 个 1ms 分辨率4 个上升沿和/或 4 个下降沿2 个 8 位分辨率0.22ms内置存储卡和电池卡集成的通信功能接口PPI,DP/T 波特率自由口波特率每段最大电缆长度最大站点数最大主站数点到点(PPI 主站模式 )MPI 连接1 个 RS-485 接口9.6,19.2 和 187.5kbaud1.2kbaud 至 115.2kbaud使用隔离的中继器：187.5kbaud可达 1000 米，38.4kbaud 可达1200 米未
14、使用隔离中继器：50 米每段 32 个站，每个网络 126 个站32是(NETR/NETW)共 4 个，2 个保留(1PG1OP)1 个 RS-485 接口9.6,19.2 和 187.5kbaud1.2kbaud 至 115.2kbaud使用隔离的中继器：187.5kbaud可达 1000 米，38.4kbaud 可达1200 米未使用隔离中继器：50 米每段 32 个站，每个网络 126 个站32是(NETR/NETW)共 4 个，2 个保留(1PG1OP)电源特性输入电源输入电压输入电流冲击电流隔离(现场与逻辑)保持时间(掉电)保险(不可替换)20.4 至 28.8VDC110mA (仅
15、 CPU，24VDC)700mA (最大负载，24VDC)12A28.8 VDC 时不隔离10ms 24 VDC 时3A250 V 时慢速熔断85 至 264VAC(47 至 63Hz)60/30mA (仅 CPU，120/240VAC)200/100mA (最大负载，120/240 VAC)20A，264 VAC 时 1500 VAC20 /80ms120/240 VAC 时2A250 V 时慢速熔断- 10 -24 VDC 传感器电源传感器电压电流限定纹波噪声隔离(传感器与逻辑)L+ 减 5V1.5A 峰值，终端限定非破坏性来自输入电源非隔离20.4 至 28.8VDC1.5A 峰值，终端
16、限定非破坏性小于 1V 峰分值非隔离数字量输入特性- 11 -本机集成数字量输入点数输入类型额定电压最大持续允许电压浪涌电压逻辑 1 信号( 最小 )逻辑 0 信号( 最大 )输入延迟连接 2 线接近开关传感器(Bero)允许漏电流最大隔离(现场与逻辑)光电隔离隔离组高速输入速率高速计数器逻辑1=1530 VDC高速计数器逻辑1=1526 VDC同时接通的输入电缆长度最大屏蔽非屏蔽14 输入漏型/源型(IEC 类型 1/漏型)24 VDC，4mA 典型值时30 VDC35 VDC0.5 秒15 VDC2.5mA5 VDC， 1mA可选(0.2 至 12.8ms)1mA是500 VAC1 分钟见
17、接线图20KHz(单相) 10KHz(两相)30KHz(单相) 20KHz(两相)所有500 米(标准输入)50 米(高速计数器输入) 300 米( 标准输入)14 输入漏型/源型 (IEC 类型 1/漏型 )24 VDC，4mA 典型值时30 VDC35 VDC，0.5 秒15 VDC，2.5mA5 VDC， 1mA可选(0.2 至 12.8ms)1mA是500 VAC，1 分钟见接线图20KHz(单相) 10KHz(两相)30KHz(单相) 20KHz(两相)所有500 米(标准输入)50 米(高速计数器输入) 300 米(标准输入)数字量输出特性本机集成数字量输出点数输出类型额定电压电压
18、范围浪涌电流(最大)逻辑 1(最小)逻辑 0(最大)每点额定电流(最大)每个公共端的额定电流10 输出固态 - MOSFET(源型)24 VDC20.4 至 28.8 VDC 8A，100ms20 VDC，最大电流0.1 VDC，10KW 负载0.75A10 输出干触点24VDC 或 250VAC5 至 30V DC 或 5 至 250V AC5A，4s (10%工作 率时)-2.0A- 12 -(最大)漏电流(最大)灯负载(最大)感性嵌位电压接通电阻(接点)隔离光电隔离(现场到隔离)逻辑到接点电阻(逻辑到接点)隔离组6 A10A5 WL+ 减 48 VDC1W 功耗0.3 W 典型值(0.6
19、W 最大值)500 VAC ，1 分钟-见接线图10A-30 W DC ；200 W AC-0.2 W(新的时候最大值)-1500 VAC ，1 分钟100 MW见接线图延时(最大)断开到接通接通到断开切换脉冲频率(最大)机械寿命周期触点寿命同时接通的输出两个输出并联电缆长度(最大)屏蔽非屏蔽2ms(Q0.0, Q0.1)，15ms( 其它)10ms(Q0.0, Q0.1)，130ms( 其它)-20KHz(Q0.0 和 Q0.1)-55C 时，所有的输出(水平安装 )45C 时，所有的输出(垂直安装 )是，仅输出同组时500 米150 米10ms1Hz10,000,000(无负载 )100,
20、000(额定负载 )55C 时，所有的输出(水平安装 )45C 时，所有的输出(垂直安装 )否500 米150 米实验二 输入输出分配表自动门 I/O 地址分配表- 13 -序号 符号 地址 备注1 手动/自动 I0.0 2 半开/全开 I0.1 3 启动 I0.2 4 停止 I0.3 5 脚踏开关 I0.4 6 微波移动探测器 I0.5 7 左侧门开门限位开关 I0.6 8 左侧门关门限位开关 I0.7 9 右侧门开门限位开关 I1.0 10 右侧门关门限位开关 I1.1 11 启动指示 Q0.0 12 停止指示 Q0.1 13 左侧门开 Q0.2 14 左侧门关 Q0.3 15 右侧门开
21、Q0.4 16 右侧门关 Q0.5 17 全开半开模式 M10.0 18 全开模式 M10.1 19 全开 M10.2 20 半开微波 M11.0 21 复位完成 M0.4 实验三 自动门的手动控制实验一、实验目的 1、学会手动控制 PLC 的编程方法；2、机械运动执行机构的工作原理；- 14 -3、掌握限位开关的作用；二、实验设备1. 自动门实验设备 (PMK1)；2. P.L.C 实验设备；4. 通信线缆；3. 连接导线；三. 实验步骤. 1. 给自动门实验设备供电，且将手动/自动按钮拨到手动模式下；2. 打开启动按钮；3. 按左侧门打开开关后观察动作，并且按左侧门关闭的开关后观察动作；4
22、. 用相同的命令开，开关右侧门；5. 实验结束后，关闭实验设备及 P.L.C 实验设备的电源开关，拆卸所有连接线；四、问题与思考1. 限位开关的作用；2. 自动门固定方式和移动方式；3. 全开模式和半开模式，在手动状态下有什么区别； 实验四 自动门的自动控制实验一、实验目的 1、学会自动控制 PLC 的编程方法；- 15 -2、利用 P.L.C 内部的计时器来计算开门和关门关闭的时间；3、了解微波移动探测器原理；二、实验设备1、PLC 装置；2. 电脑一台；3. 自动门实验设备 (PMK1)；4. 通信线缆；5. 连接导线；三. 实验步骤. 1. 给自动门实验设备供电，将手动/自动按钮拨到自动
23、状态下，且将全开/半开按钮拨到全开模式；2. 编写自动模式下 PLC 程序，仔细观察 PLC 上的指示等的闪灭情况且确保程序无误；3. 将编写好的程序通过电脑输入 PLC 模块；4. 打开启动按钮；5. 踩踏足板,观察门动作记录；6. 人站在两边，让一个人踩一下脚踏开关, 另一个人阻挡微波移动探测器的光. 观察一下动作再记录；7. 打开停止按钮；8. 将全开/半开按钮拨到半开模式下，重复上面动作 2、3、4、5、6 流程；9. 测验结束后，关闭自动门实验设备及 P.L.C 设备的电源开关后,拆卸所有的连线；四、问题与思考1. 微波移动探测器是如何工作的；2. 如何编写自动操作 PLC 程序；3. 门打开后重新关闭的时间；4. 全开和半开模式有什么区别；- 16 -5. 脚踏按钮和微波移动探测器的工作原理有什么异同点；附录 1：程序参考（详见光盘）主程序- 17 - 18 - 19 - 20 - 21 -自动门全开子程序 - 22 - 23 -自动门半开子程序- 24 - 25 -自动门右半开门脚踏子程序- 26 - 27 -自动门左半开门脚踏子程序- 28 - 29 -附录 2：电气原理图（详见光盘）
