自动门控制装置 课程设计汇编Word文档下载推荐.docx

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1.1课题的分析评估……………………………………………………………………2

1.2课题的控制任务……………………………………………………………………2

1.2.1课题内容……………………………………………………………………2

1.2.2控制要求……………………………………………………………………2

第2章plc的选型…………………………………………………………………………6

3.1plc容量的选择…………………………………………………………………6

3.2plc及外设型号的选择………………………………………………………………6

第3章功能器件的基本工作原理………………………………………………………8

4.1自动感应门机的基本工作原理……………………………………………………8

4.2限位开关的工作原理………………………………………………………………9

4.3光电开关介绍………………………………………………………………………9

第4章I/O地址分配………………………………………………………………………

第5章电气原理图…………………………………………………………………………9

6.1方案说明…………………………………………………………………………9

6.2程序流程图………………………………………………………………………9

6.3继电器接触控制图………………………………………………………………9

6.4plc控制输出输入接线……………………………………………………………10

第6章系统程序设计………………………………………………………………………11

7.1梯形图……………………………………………………………………………12

7.2过程分析…………………………………………………………………………13

第7章总结…………………………………………………………………………………14

第1章分析评估及控制任务

1.1课题的分析评估

随着PLC功能的不断提高和完善，PLC几乎可以完成工业领域的所有任务。

但PLC还是有它最适合的应用场合，所以在接到一个控制任务后，要分析被控对象的控制过程和要求，看看用什么控制装备（PLC，单片机，DCS或IPC）来完成该任务最合适，比如仪器及仪表装置，家电的控制器就要用单片机来做；

大型的过程控制系统大部分要用DCS来完成。

而PLC最合适的控制对象是：

工业环境较差，而对安全性，可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业制动控制系统或装置。

其实，现在的可编程控制器不仅处理开关亮，而且对模拟量的处理能力也很强。

所以在很多情况下，也可以取代工业控制计算机（IPC）作为主控制器，来完成复杂的工业控制任务。

控制对象及控制装置（选定为PLC）确定后，还要进一步确定PLC的控制范围。

一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由PLC完成。

另外，如紧急情况停车的环节，对主要控制对象还要加上手动控制功能，这就需要在设计电气系统原理图与编程时统一考虑。

1.2课题的控制任务

1.2.1课题内容：

1．自动门控制装置的硬件组成：

自动门控制装置由门内光电探测开关K1，门外光电探测开关K2，开门到位限位开关K3，关门到位限位开关K4，开门执行机构KM1（使直流电动机正转），关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。

1.2.2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，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。

（2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被启动，电动机反转，当门移动到开门限位开关K4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，并自动进入关门程序。

（4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，在自动进入关门过程，以保证人员的安全通过。

第3章PLC的选型

当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择PLC就成了最重要的事情，一方面是选择多大容量的PLC，另一方面是选择什么公司的PLC及外设。

3.1PLC容量的选择

对PLC容量的选择问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及这些I/O点的性质。

I/O点的性质主要指他们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是用继电器型还是用晶体管或是可控硅型。

控制系统输出点的类型非常关键，如果它们之中既有交流220V的接触器，电磁阀，又有直流24V的指示灯，则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际点数。

因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。

所以一旦它们是交流220V的负载使用，则直流24V的负载只能使用其他组的输出端了。

这样有可能造成输出点数的浪费，增加成本。

所以要尽可能选择先同等级的PLC使用最多，但对于要求高速输出的情况，如运动控制时的高速脉冲数出，就可以定下选用多少点和I/O是什么类型的PLC了。

根据本课程设计的题目及要求可知门内光电探测开关K1，门外光电探测开关K2,开门到位限位开关K3,关门到位限位开关K4,都是输入触点，所以该系统共有开关量输入点4个。

另外，该系统还有开门执行机构KM1，（使直流电动机正转），关门执行机构KM2（使直流电动机反转），短接启动电阻接触器KM3等都是输出触点，所以该系统共有开关量输出点3个。

又根据课题要求可知PLC选用输入电源为24VDC，输出电源也是24VDC,选择输出口器件类型为Relay即继电器的PLC。

3.2PLC及外设型号的选择

对于PLC及外设型号的选择问题，则有以下几个方面要考虑：

（1）功能方面所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。

如对PLC与PLC，PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通讯要求；

或对PLC的计算速度，用户程序容量等有特殊要求；

或对PLC的位置控制有特殊要求等。

这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解，以便做出正确的选择。

（2）价格方面不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似，质量相当，I/O点数相当的PLC的价格能相差40%以上。

在使用PLC较多的情况下，这样的差价当然是必须考虑的因素。

（3）个人喜好方面有些工程技术人员对某些品牌的PLC熟悉，所以一般比较喜欢使用这种产品。

另外，甚至一些政治因素或个人情感有时也会成为选择的理由。

PLC主机选定后，如果控制系统需要，则相应的配套模块也就选定了。

如模拟量单元，显示设定单元，位置控制单元或热电偶单元等。

名称

代码

地址编号

输入信号

门内光电探测开关

K1

I0.2

门外光电探测开关

K2

I0.1

开门到位限位开关

K3

I0.3

关门到位限位开关

K4

I0.4

输出信号

开门执行机构

KM1

Q0.0

关门执行机构

KM2

Q0.1

短接启动电阻接触器

KM3

Q0.2

表3-1输入/输出信号的名称、代码及地址编号

对于本课设来说不需要扩展单元与模拟量单元，据上表可知选择PLC可以选择我们所熟悉的欧姆龙系列PLC,根据以上的分析可知我们可以选择主机型号为CPU221/DC/DC/Relay的S7-200系列PLC。

第四章功能器件的基本工作原理

4.1自动感应门机的基本工作原理

首先，平移式自动感应门机组由以下部件组成：

（1）主控制器：

它是自动感应门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；

同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。

（2）感应探测器：

负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号；

（3）动力马达：

提供开门与关门的主动力，控制自动感应门门扇加速与减速运行。

（4）自动感应门扇行进轨道：

就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。

（5）门扇吊具走轮系统:

用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。

（6）同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：

用于传输马达所产动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。

（7）下部导向系统：

是自动感应门门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。

当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：

感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。

马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使自动感应门扇开启；

自动感应门扇开启后由控制器作出判断，如需关自动感应门，通知马达作反向运动，关闭自动感应门

4.3限位开关的工作原理

行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。

在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。

因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。

行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。

在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。

滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮（羊角式）非自动复位式，双滚轮行移开关具有两个稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可以简化线路。

4.4光电开关介绍

1）、工作原理光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。

物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。

光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

2）、光电开关的分类及术语解释

（1）、分类①漫反射式光电开关：

它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。

当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。

②镜反射式光电开关：

它亦集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。

③对射式光电开关：

它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。

当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。

④槽式光电开关：

它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信号。

槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。

⑤光纤式光电开关：

它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。

通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。