plc的地铁安全门控制系统设计(附件)【字数：6502】
本课题选择用西门子S7-200的PLC作为本设计的控制器。课题目的是为了使地铁车门能够安全关闭，同时能起到防夹的作用。通过梯形图编程设计完成西门子S7-200的CPU224的步进电机驱动控制，以步进电机的正反转来模拟地铁车门的打开和关闭，这是由步进电机良好精确的控制性能决定的。其次，为了检测是否夹到人，在地铁车门关闭的时候完成防夹的功能，本课题采用了漫反射光电传感器和压力传感器两种传感器在步进电机模拟地铁车门在关门状态下进行对光信号和压力信号的采集。在经过调试后，本设计可以根据设计要求实现安全门的闭合，而且也具备所要求的智能防夹功能。
目录
引言 1
一 总体方案设计 2
（一） 方案论述 2
（二） 设计方案 2
（三） 主要功能模块 2
二 安全门控制系统硬件设计 3
（一） PLC 3
（二） 系统功能模块 5
（三） I/O分配表 7
三、安全码控制系统软件设计 8
（二） 梯形图设计 9
（三） 上位机界面设计 11
四 系统调试 12
（一） 硬件调试 12
（二） 上位机界面调试 14
总 结 17
致 谢 18
参考文献 19
附录 梯形图 20
引言
地铁安全门的发展对地铁的正常运行有很重要的作用。它安装在地铁站台的边沿，将乘客的候车休息区和列车运行的轨道分割开来，减少了候车休息区和列车运行区的冷热交换，大大降低了环控系统的能量流失。地铁安全门的存在，可以避免乘客无意失足掉入列车运营轨道造成事故，还可以有效的减小列车运行的噪音及列车通过时的活塞风对候车乘车造成的影响，很大的提升了乘客候车区的环境。
最早的安全门是出现在20世纪60年代初期的圣彼得堡，当时圣彼得堡的一个区间隧道需要一道屏障来保证列车的停靠，于是安全门就应运而生，它的目的是保证车站站台的安全和提供观瞻。我国第一个安装全封闭式安全门的地铁线路是广州的二号线。随后各个城市相继安装了地铁安全门。近几年国内安全门的发展非常的迅速，很多制造商也快速的崛起，安全门的也成为炙手可 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
热的工程，市场的前景也非常的广阔。
本次设计是基于西门子的可编程控制器，设计出一个地铁智能安全门控制系统。主要任务包括通过分析地铁智能安全门的设计特点和要求，选择控制器并确定控制系统的方案。确定PLC选型和各个模块的选型。用步进电机模拟安全门开合，用传感器模块实现防夹功能。并对系统进行现场调试，看是否符合设计要求。
一 总体方案设计
（一） 方案论述
对于地铁智能安全门的设计有可编程逻辑控制器和单片机控制器两种方案。一是采用可编程逻辑控制器系统，随着计算机技术的日益成熟，可编程逻辑控制器系统作为通用的工业控制计算机其功能日益增大。其具有很强的优势，既有高可靠性、抗干扰能力强、通用性强、强大的运算处理能力、简单编程、易于掌握。还有很强的控制和算法指令，超强的通讯能力。二是采用单片机控制器系统，单片机系统是采用超大规模的集成电路技术把CPU、储存器、I/O口、定时器、计数器等功能集成到一起，形成一个完善的微计算机系统。单片机虽然有一个五脏俱全的微计算机，但由于本身无自开发能力，必须借助开发工具来开发应用软件，以及对硬件系统进行诊断。
由于本设计需要对安全门进行控制，并且监控其状态。所以要求高精度的通讯、控制能力，有高的抗干扰能力，故障率低。而可编程逻辑控制器可以满足这些条件，还可以通过传感器检测门的状态和障碍物检测，并通过其的输出模块控制安全门的动作。所以通过比较，选择可编程计算机控制器对安全门进行控制。
（二） 设计方案
智能地铁安全门的总体框图如图1.1所示，采用以PLC为核心控制器驱动电动机转动，从而控制地铁安全门的开关。同时配合光电传感器和压力传感器对经过安全门的人或物体进行非接触式的检测，利用有无这两种信号来控制安全门的开关，从而达到乘客防夹的目的。这样由步进电机、多种传感器、显示器件的配合，可达到一种很好的地铁车门防夹效果，并且安全可靠。
图1.1 安全门控制系统整体设计方案
（三） 主要功能模块
（1）控制模块——由于相对于其他控制器来说，西门子S7200的PLC系统是紧凑型可编程的控制器。S7200PLC方便用户对控制系统软件的编写，同时它还可以监控程序的运行。梯形图中设计时包含了大量的功能可以保证了整个系统在运行中可以达到预期效果，完善整个系统的控制效果。因此本次课设选择以西门子S7200的PLC为核心控制器。
（2）驱动模块——由于本课题采用步进电机来模拟地铁车门的打开和关闭，因此采用SJ230M5的驱动器。
（3）检测模块——本设计主要解决的问题是地铁车门安全关闭的问题，这就需要对两侧车门之间的物体进行检测以达到防夹的目的，需要用到的传感器是压力和红外两种，保证在红外传感器检测到或者压力传感器在挤压到乘客或物体时正在关闭的地铁车门都会自动打开。
（4）显示模块——为了使地铁车门的开关状态能够更好的向列车驾驶室和乘客展示，本设计采用MCGS触摸屏作为系统的显示模块。
二 安全门控制系统硬件设计
（一） PLC
西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能强，可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7200），小规模性能要求的PLC（如S7300）和中、高性能要求的PLC（如S7400）等。S7200 PLC不仅能够支持单机运行，还能在连成网络的情况下实现繁复的控制功能，本课题选用西门子S7200 PLC作为控制核心。
（1）实验中采用的西门子系列的CPU224具有14输入/10输出，I/O口共计24点。CPU224分为晶体管输出和继电器输出两种类型。晶体管型CPU224没有触点因此输出速度比较快支持高速脉冲输出，继电器型CPU224有触点因此输出速度慢不支持高速脉冲输出。由于设计中利用步进电机来模拟安全门的开合，而步进电机需要高速脉冲输出才能运转，因此要求具备高速脉冲输出功能。所以实验中选择的CPU224是晶体管输出型，其电气原理图如图3.1所示。
目录
引言 1
一 总体方案设计 2
（一） 方案论述 2
（二） 设计方案 2
（三） 主要功能模块 2
二 安全门控制系统硬件设计 3
（一） PLC 3
（二） 系统功能模块 5
（三） I/O分配表 7
三、安全码控制系统软件设计 8
（二） 梯形图设计 9
（三） 上位机界面设计 11
四 系统调试 12
（一） 硬件调试 12
（二） 上位机界面调试 14
总 结 17
致 谢 18
参考文献 19
附录 梯形图 20
引言
地铁安全门的发展对地铁的正常运行有很重要的作用。它安装在地铁站台的边沿，将乘客的候车休息区和列车运行的轨道分割开来，减少了候车休息区和列车运行区的冷热交换，大大降低了环控系统的能量流失。地铁安全门的存在，可以避免乘客无意失足掉入列车运营轨道造成事故，还可以有效的减小列车运行的噪音及列车通过时的活塞风对候车乘车造成的影响，很大的提升了乘客候车区的环境。
最早的安全门是出现在20世纪60年代初期的圣彼得堡，当时圣彼得堡的一个区间隧道需要一道屏障来保证列车的停靠，于是安全门就应运而生，它的目的是保证车站站台的安全和提供观瞻。我国第一个安装全封闭式安全门的地铁线路是广州的二号线。随后各个城市相继安装了地铁安全门。近几年国内安全门的发展非常的迅速，很多制造商也快速的崛起，安全门的也成为炙手可 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
热的工程，市场的前景也非常的广阔。
本次设计是基于西门子的可编程控制器，设计出一个地铁智能安全门控制系统。主要任务包括通过分析地铁智能安全门的设计特点和要求，选择控制器并确定控制系统的方案。确定PLC选型和各个模块的选型。用步进电机模拟安全门开合，用传感器模块实现防夹功能。并对系统进行现场调试，看是否符合设计要求。
一 总体方案设计
（一） 方案论述
对于地铁智能安全门的设计有可编程逻辑控制器和单片机控制器两种方案。一是采用可编程逻辑控制器系统，随着计算机技术的日益成熟，可编程逻辑控制器系统作为通用的工业控制计算机其功能日益增大。其具有很强的优势，既有高可靠性、抗干扰能力强、通用性强、强大的运算处理能力、简单编程、易于掌握。还有很强的控制和算法指令，超强的通讯能力。二是采用单片机控制器系统，单片机系统是采用超大规模的集成电路技术把CPU、储存器、I/O口、定时器、计数器等功能集成到一起，形成一个完善的微计算机系统。单片机虽然有一个五脏俱全的微计算机，但由于本身无自开发能力，必须借助开发工具来开发应用软件，以及对硬件系统进行诊断。
由于本设计需要对安全门进行控制，并且监控其状态。所以要求高精度的通讯、控制能力，有高的抗干扰能力，故障率低。而可编程逻辑控制器可以满足这些条件，还可以通过传感器检测门的状态和障碍物检测，并通过其的输出模块控制安全门的动作。所以通过比较，选择可编程计算机控制器对安全门进行控制。
（二） 设计方案
智能地铁安全门的总体框图如图1.1所示，采用以PLC为核心控制器驱动电动机转动，从而控制地铁安全门的开关。同时配合光电传感器和压力传感器对经过安全门的人或物体进行非接触式的检测，利用有无这两种信号来控制安全门的开关，从而达到乘客防夹的目的。这样由步进电机、多种传感器、显示器件的配合，可达到一种很好的地铁车门防夹效果，并且安全可靠。
图1.1 安全门控制系统整体设计方案
（三） 主要功能模块
（1）控制模块——由于相对于其他控制器来说，西门子S7200的PLC系统是紧凑型可编程的控制器。S7200PLC方便用户对控制系统软件的编写，同时它还可以监控程序的运行。梯形图中设计时包含了大量的功能可以保证了整个系统在运行中可以达到预期效果，完善整个系统的控制效果。因此本次课设选择以西门子S7200的PLC为核心控制器。
（2）驱动模块——由于本课题采用步进电机来模拟地铁车门的打开和关闭，因此采用SJ230M5的驱动器。
（3）检测模块——本设计主要解决的问题是地铁车门安全关闭的问题，这就需要对两侧车门之间的物体进行检测以达到防夹的目的，需要用到的传感器是压力和红外两种，保证在红外传感器检测到或者压力传感器在挤压到乘客或物体时正在关闭的地铁车门都会自动打开。
（4）显示模块——为了使地铁车门的开关状态能够更好的向列车驾驶室和乘客展示，本设计采用MCGS触摸屏作为系统的显示模块。
二 安全门控制系统硬件设计
（一） PLC
西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能强，可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7200），小规模性能要求的PLC（如S7300）和中、高性能要求的PLC（如S7400）等。S7200 PLC不仅能够支持单机运行，还能在连成网络的情况下实现繁复的控制功能，本课题选用西门子S7200 PLC作为控制核心。
（1）实验中采用的西门子系列的CPU224具有14输入/10输出，I/O口共计24点。CPU224分为晶体管输出和继电器输出两种类型。晶体管型CPU224没有触点因此输出速度比较快支持高速脉冲输出，继电器型CPU224有触点因此输出速度慢不支持高速脉冲输出。由于设计中利用步进电机来模拟安全门的开合，而步进电机需要高速脉冲输出才能运转，因此要求具备高速脉冲输出功能。所以实验中选择的CPU224是晶体管输出型，其电气原理图如图3.1所示。
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