自动门装置的plc控制系统.docx

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自动门装置的plc控制系统

辽宁工业大学

PLC技术及应用课程设计（论文）

题目：

自动门装置的PLC控制

院（系）：

专业班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

起止时间：

2011-12-19至2011-12-30

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：

电气工程学院教研室：

自动化

学号

学生姓名

专业班级

课程设计（论文）题目

自动门装置的PLC控制

课程设计（论文）任务

课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数

实现功能

当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时，开门执行机构动作，电动机正转，到达开门限位开关时，电机停止运行；自动门在开门位置停留8s后，自动进入关门过程，关门执行机构起动，电动机反转；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时，应立即停止关门，并自动进入开门程序，开门与关门不可同时进行；每个过程均有相应的状态指示

设计任务及要求

1、分析设计要求，明确性能指标，确定设计方案；

2、系统的输入/输出信号和类型，选择PLC主机和扩展模块；

3、建立I/O分配表，完成PLC与输入/输出信号的的外部接线；

4、编写系统工作流程图和梯形图，并加注释；

6、要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。

7、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。

技术参数

1、电机参数：

220V,50Hz,电流3.4A；

进度计划

1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。

（1天）

2、确定系统的输入/输出信号和类型，选择PLC主机和扩展模块。

（1天）

3、建立I/O分配表，完成PLC与输入输出信号的的外部接线。

（1天）

4、编写梯形图。

（3天）

5、上机调试、修改程序。

（1天）

6、撰写、打印设计说明书（2天）

7、答辩（1天）

指导教师评语及成绩

平时：

论文质量：

答辩：

总成绩：

指导教师签字：

年月日

注：

成绩：

平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算

摘要

本文是关于自动门控制系统的设计，自动门系统主要由控制器（PLC）、感应器件、驱动装置和传动装置组成。

主要工作原理是感应器件将检测到的人体或物体信号传送到PLC，PLC再综合收到的自动门状态信号作出判断，而后发出控制信号，使驱动装置运行，在通过传动装置带动门的动作。

随着电子技术的发展，PLC不断的更新，PLC控制已成为自动控制中最多见的方式之一。

自动门就是自动控制应用的典型例子，由于PLC控制器具有很好的处置自动门开关控制及良好的稳定性，而且结构简单，易于操作。

因此，自动门的生产商家很多都运用PLC来做门的控制器。

目前，自动门在日常生活中的应用愈来愈普遍。

关键词：

自动门；PLC；感应器件；驱动装置

第1章绪论

在经济飞速发展的中国，高楼屹立的多数市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门已经处处可见。

自动门的工作方式是通过自动门内外双侧的感应开关来感应人的出入，当人走进自动门是感应开关感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。

当人通过以后，再将门关上。

由于自动门在通电后可以实现无人管理，不但能给咱们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等益处，更令咱们的大门增添了很多高贵典雅的气息。

自动门在国外早已取得普遍的应用，在我国也以优良的性能慢慢取得大家的认同，中国已迎来了自动门发展的黄金时期

自动门性能好坏主要取决于它的控制装置，初期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐渐被淘汰。

目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是PLC，它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

目前他在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻化工等领域的应用都取得了长足的发展。

因此运用PLC控制自动门具有较高的靠得住性、维修方便等长处。

由此看来，进行自动门的PLC控制系统设计，可以推动自动门行业的发展，和整个自动化行业的应用。

第2章系统方案肯定

概述

本课题主要介绍运用PLC为控制器的自动门控制系统的设计，所有产品的开发都要讲究实用本课题开发的产品对许多场合都能适用，而且能够简单化，不论对于产品开发仍是利用者来讲都是最好的。

此系统的设计既知足了自动门的大体要求，还可以保证自动门的稳定性。

本课题的研究将使产品本钱下降，效益提高。

因此是一个比较实用且经济的产品。

系统组成

本设计是基于PLC的控制系统，当感应器件检测到人体或物体信号传给PLC，PLC按照已经收集的信号发出控制信号，驱动装置运行，通过传动装置带动自动门的运行。

其系统具体组成如图所示。

图系统组成框图

第3章硬件设计

西门子S7-200PLC

S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能达到大中型PLC的水平，而且价钱很低廉，因此，它一经推出，即受到了普遍的关注。

S7-200属于小型PLC，其主机的大体结构是整体式，主机上有必然数量的输入/输出点，一个主机单元就是一个系统。

它还可以进行灵活的扩展，若是I/O点不够，则可以增加I/O扩展模块。

若是需要其他功能，也可以增加相应的功能模块。

PLC系统组成如图。

图PLC系统组成图

另外，PLC主机模块采用CPU224，其本机集成14输入/10输出。

具有靠得住性高。

结构形式多样，模块化组合灵活。

有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。

功能壮大，编程方便，控制具有极大灵活性；适应于高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境和电磁干扰环境。

安装、维修简单。

与DCS相较，价钱低廉。

当前PLC产品紧跟现场总线的发展潮流，其中S7-200系列应用的加倍普遍。

下图为S7-200系列PLC实物图。

图西门子S7-200PLC图

感应器件

目前自动门行业运用的感应器件主要有微波感应器、红外感应器等。

微波感应器，又称微波雷达，对物体的移动进行反映，因此反映速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，微波感应器是以微波多普勒原理为基础，平面型天线昨感应系统，以微处置器作控制。

整机关键元器件均为入口器件，方案设计选择器件均确保了产品靠得住性。

微波感应器的特点：

微波感应器是以微波频率发射、接收。

其探测方式具体如下长处：

（1）非接触探测。

（2）不受温度、湿度、噪音。

红外感应器，是对物体的存在进行反映，无论人员是不是移动，只要处于感应器的扫描范围内，它都会反映，另外，红外感应器的反映速度比微波感应器慢。

按照不同的功能和性能运用在各类不同场合的自动控制系统中，是自动门系统的关键部位，其性能直接影响自动门系统的安全及稳定，如在高级酒店、写字楼，可以选择高灵敏度的感应器；在人行道边上的银行、商店等常常有人途经的地方，选择窄区域的感应器。

结合本课题的实际需要在设计自动门的人员检测上运用上海顺安达门业装饰有限公司的微波自动门感应器WB-3004。

驱动装置

自动门的驱动器是自动门可否良好工作的保障。

在本设计中是运用直流无刷电机。

直流无刷电机功率密度高，噪音极小、调速性能好，即具有交流电动机的结构简单、运行靠得住、保护方便等长处，又具有直流电动机线性机械特性、调速范围宽、启动转矩大、运行效率高等诸多长处。

是应用于“轻、小、薄、安静、精密、靠得住”等场合的最佳选择本设计选用的是亚坦电机控制有限公司生产的45BLDC系列直流无刷电机，额定转数4000转，额定扭矩，功率15W～100W。

额定电压220V。

传动装置

本控制系统所用到的传动装置具体包括如下：

（1）自动门扇行进轨道：

就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向进行。

（2）自动门扇吊具走论系统：

用于悬挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。

（3）同步皮带：

用于传输电机所产动力，牵引自动门吊具走论系统。

另外限位开关也包括在传动装置中.限位开关又称行程开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令的主令电器。

用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。

限位开关普遍应用于各类机床、起重机械和轻工机械的行程控制。

当生产机械运动到某一运动位置时，行程开关通过机械可动部份的动作，将机械信号转化为电信号，以实现对生产机械的控制，限制它们的动作和位置，借此对生产机械给以必要的保护。

PLC控制系统的I/O地址分派表

表I/O分派表

门外检测电开关K1

门内检测电开关K2

开门限位开关K3

关门限位开关K4

过电流保护开关

手动开门

启动停止KA

手动关门

电机正转

电机反转

主电路接线图

图主电路接线图

PLC控制输入/输出接线图

图控制输入/输出接线图

第4章软件设计

程序流程

经分析设计任务，可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。

要实现自动控制首先要具备以下功能部件：

检测开关，限位开关，保护开关，直流电机。

现肯定电机与门扇轨道组成的系统，要实现电机正转——开门，电机反转——关门。

1）当有人由内到外或由外到内通过检测开关时，开关上有电流通过（检测开关是脉冲触发须对其自锁）由于开门限位开关常闭，所以线圈上有电通过，电动机正转，抵达开门限位开关位置时，电机停止运行。

2）当自动门到开门限位开关位置时启动延时按时器8秒后，自动进入关门进程，电动机反转，当门移动到关门限位开关时，电机停止运行。

3）在关门进程中，当有人员由外到内或由内到外通过检测开关，应当即停止关门，并自动进入开门程序。

4）在门打开后的8秒等待时间内，如有人员由外至内或由内至外通过检测开关时，必需从头开始等待8秒后，再自动进入关门进程，以保证人员安全通过。

5）考虑到自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制从在必然的问题，最后决定加增手动开门和关门开关。

无信号

无信号

图程序流程图

梯形图

检测装置检测到信号后执行电动机正转

手动开门

启动定时器

定时8秒后执行电动机反转关门

手动关门

图梯形图

第5章总结

通过这次课程设计，使我加倍扎实的掌握了有关PLC控制方面的知识，在设计进程中虽然碰到了一些问题，但通过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使咱们掌握的知识再也不是纸上谈兵

回顾起这次自动门控制系统设计，仍感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实践，在接近一个礼拜的日子里，可以说是苦多于甜，可是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我知道了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的进程中碰到问题，可以说得是困难重重，不免会碰到过各类各样的问题，同时在设计的进程中发现了自己的不足的地方，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中碰到了很多问题，最后在老师和同窗的帮忙下，终于取得解决。

同时通过对自动门控制系统设计我学取得很多实用的知识。

在此，对给过我帮忙的所有同窗和列位指导老师再次表示忠心的感激！

参考文献

[1]王仁祥.常常利用低压电