基于plc控制的自动平移门完整资料.docx

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基于plc控制的自动平移门完整资料

毕业设计（论文）

设计题目：

基于PＬC控制的自动平移门

专业:

机电一体化

班级:

学号：

姓名：

指导老师：

起讫日期

2014年10月1５日~201５年5月1５日

摘要

本文设计了一个基于三菱FX２N-１6MR的PLC和艾默生EV1０00的变频器控制的自动门系统。

首先，本文会对自动平移门进行介绍，并且会对自动平移门的各个部件做出说明。

第二步,分析自动平移门的机械结构。

第三步,介绍自动平移门的设备选型。

第四步，对PLC控制系统中的设计，即Ｉ/Ｏ地址的分配、主电路图、接线图以及梯形图；最后,对PＬC程序进行说明。

关键词:

PLC变频器控制自动门

摘要2

1引言4

1.1自动门的具体应用５

１.2自动门的组成部件5

2自动平移门的总体结构设计方案6

2.1自动平移门的构造和参数6

2.２自动平移门的机械结构7

2。

3自动平移门的系统方案8

3自动平移门控制系统设备选型9

３．3变频器的选型1１

３.4变频器的参数设定12

３．5感应开关的选型13

3.6限位开关的选用14

4控制系统PLＣ程序设计15

4.1控制要求15

4．2项目任务15

4。

3　I/O分配15

4.４主电路和PLC接线图1６

4．５PＬC程序设计及说明１7

结束语２2

致谢23

1引言

在21世纪的今天，门的安全理念，有效性更加地突出，不仅如此,门的作用在建筑艺术上也更加突出，强调了与建筑风格的整体协调。

在大中型公共场所,自动门在这些建筑中扮演着时尚的角色。

作为建筑物的一部分，自动门从基本意义上说，要同时满足与外部环境隔离和不妨碍人们通行这两种要求，因此自动门体本身要坚固、密封.

本课题主要介绍运用PＬC为控制器的自动平移门控制系统的设计，本课题开发的产品主要用于商场、银行等需要自动开关门的场合。

本文所设计的系统不但能满足自动门控制的基本要求，而且还可以保证自动门的稳定性。

研究本课题意味着产品成本的下降，效益提高，因此是一个比较实用的经济型产品。

1。

1自动门的具体应用

当人们行走在人行道上时,我们可以看到各类银行矗立在马路两边，而我们可以看到许多人在银行中进进出出,但是我们可以看到人们只是在银行门口稍作停留，银行的大门就会自动打开,当人们进入或离开一段距离后大门就会自动关闭，这种情况可以说是屡见不鲜,而银行所使用的能够自动开关的就是自动门。

自动门在银行中的使用可以说大大方便了人们的进出，并且在进出频繁的时候能够有效缓解人流量大时所带来的问题。

可以说在银行中自动门已成为不可或缺的一部分。

下面我们就来看一下自动门在银行中的应用.

下面认识一下自动门,如图１-1所示

图1—１自动门图片

１.2自动门的组成部件

主要部件包括主控制器:

它是自动门的指挥中心.感应开关：

负责采集外部信号。

动力马达：

提供开门与关门的动力。

门扇行进轨道：

主要是约束门扇的吊具走轮系统。

门扇吊具走轮系统:

用于吊挂活动门扇,牵引动门扇运行.同步皮带：

用于传输马达产生的动力。

下部导向系统:

是门扇下部的导向与定位装置。

辅助配置包括行程开关：

用来判断自动门所处的位置.防夹人光栅:

防止自动门的夹人。

后备电源：

保证停电时自动门能工作正常。

2自动平移门的总体结构设计方案

2.1自动平移门的构造和参数

自动门门面结构如图2—1所示：

图２－１自动门门面结构示意图

像银行这类公共场所的自动平移门使用的非常频繁，但是任何自动门的使用次数和使用寿命都是有限的，为了使门体更加坚固耐用，本文所设计自动门的材质使用钢化玻璃,为了满足实际需要，所以必须对自动门各方面进行全面考虑，设定合适的具体参数。

具体参数如表2－1所示：

表2－1　自动门的具体参数

门体设计项目

参数设定值

单扇门开启宽度

1。

单扇门的最大承重

１20０kg

门体高度

2。

开启保持时间

15s（可调）

开门速度

８0cm/s（可调）

2.2自动平移门的机械结构

传动机构如图2—2所示。

电机传动轮直径:

D=5ｃm，大传动轮直径:

D′=２５cm，同圆心中传动轮直径：

Ｄ〞=10cｍ.

电机和大传动轮的传动比：

ｉ=2πr′/2πｒ＝Ｄ′/D=5

图2-2自动门机械传动结构

2。

3自动平移门的系统方案

本文设计的自动门系统方案主要是PLC控制变频器达到控制电动机正反运转来实现自动门开关的控制方式。

采用变频器控制电路,结构简单，控制方便,可靠性高。

交流电机的驱动系统使其具有高效率,而它本身的结构十分简单，维护起来非常方便,并且具有容易冷却和寿命长的优点.控制系统结构图如图2－3所示：

图2-3控制系统结构

3自动平移门控制系统设备选型

3．1驱动装置的选型

根据本论文所设计的自动平移门的要求,选用符合国际安全标准规定的绝缘电阻、接地装置和过电压保护等因素的驱动装置，其具备低噪音、强稳定性等特点,在考虑了安全和其它因素,本论文选用的驱动装置是山东力久特种电机有限公司生产的三相交流变频电机，型号为YVP132M—4型，额定电压为38０V。

根据生厂商提供的电机结构图如图3—1所示;电机外观图如图3－2所示和电机尺寸和参数表如表3—1所示：

YVＰ变频调速三相异步电动机（B３）

产品分类：

YVP系列变频调速三相异步电动机

机座中心高:

H80~H３55mｍﻫ额定输出功率:

０.５5kW～315kW

电源电压：

380V，50Hz

（可根据用户定制）ﻫ防护等级:

IP５4、IＰ55ﻫ绝缘等级:

冷却方式:

IＣ416

图3-1电机尺寸图

图3—2电机外观图

表3—1电机尺寸（单位mm）和参数表

Ａ

Ｄ

Ｆ

２1６

178

８９

8０

132

１２

265

ＡB

HＤ

230

30０

２７0

275

210

3４5

510

型号

转速

频率

电压

电流

１3２M－4

0—900r／miｎ

０－５0Hz

3８0Ｖ

0.5Ａ

3.2可编程控制器（ＰLC）的选型

PLＣ的选择要求：

（1）生产厂家:

生产厂家的选择,主要以用户的要求、设计者对PLC的熟悉程度和使用习惯等方面来考虑。

一般选用大公司生产的产品，其产品质量可以得到有效的保证.

（2）I/O点数:

I/O点数应该以设计要求所需为依据。

程序设计的输入点有急停、自动、感应开关、防夹人光栅、开门和关门限位开关共6个；而输出点有正转开门、反转关门输出和开、关门指示灯、报警指示灯共有6个.输入输出点总计有12个。

（3）ＰLC型号：

整体式PLC的I/0点数较少而且相对固定，所以用户选择的余地较小，多用于较小型的控制系统。

主要代表有：

西门子的S7—200系列、松下、三菱的FX系列等.

（4）经济性的考虑：

选用PＬC时，要考虑经济性,还有应用的扩展性、操作性等因素，进行比较,最终选择合适的产品.

根据本文设计的系统方案,选用三菱公司生产的FX2Ｎ—1６MR系列的ＰLＣ。

如图３。

2.3-1所示。

图3.2．3－1三菱FX2N—16MR系列PLC

三菱FX2N-１6ＭR－D其参数意义为：

三菱ＦX２N系列的ＰＬC，有16个Ｉ/O分配点（输入输出点），继电器输出型,使用DＣ24V电源,DC输入的基本单元。

3.3变频器的选型

根据本设计自动门的需要,配合电动机的选型,变频器选型要确定以下几点：

电压匹配：

本文设计选用的三相异步变频电动机额定输入的电压值为38０V，所以变频器输出的三相电压应为３80Ｖ。

电流匹配：

由电机选型参数可知电机YＶＰ型最大电流值为0。

５A,所用变频器最大电流应大于电机最大启动电流值。

容量匹配：

本设计选取电机功率最小为0。

55ＫW，所以选取变频器时其容量必须大于0。

6KＷ以上。

综合以上因素，本设计采用上海捷芮自动化技术有限公司生产的艾默生ＥV1000—4Ｔ０007Ｇ型号的变频器.如图3-3所示。

图3—3艾默生EＶ系列变频器

3.4变频器的参数设定

根据本文系统设计的控制要求,选用两线模式1进行变频器的参数设定。

两线运转模式1的示意图如图３-4所示

图３－4两线运转模式1的示意图

本文设计开门速度为8０cm/s，即电机皮带轮线速度为８0ｃm/s

由线速度和电机转速之间的关系V=2πnr/60＝nr/１0（π取3）可得

电机转速：

ｎ=8０×10/2.５=312r/miｎ

由旋转磁场的转速n´=60f/ｐ=60×50/４=750r／min

由此可得转差率S=（n´—ｎ）/　n´=（7５0-312）/７50=０。

5（近似值）

在由三相电机转速公式n=（1—s）60f/p可得

3２0=（１-0.5）60ｆ／4

f　=43Hz（近似值）

参数设定如下：

表3—2变频器参数设定表

参数

含义

ＦP．０2＝2

恢复出厂设置

Ｆ0.０0=0

ＬED键盘显示上下调节

Ｆ0.02＝4３HZ

运行频率设定

Ｆ０．12=50HZ

上限频率

F０。

13=5HZ

下限频率

3．5感应开关的选型

结合本设计的实际需要在设计的自动门的人员检测上采用深圳市晶创和立科技有限公司生产的D２0３S型的红外传感器。

如图３-5D203S型的红外传感器具有易于调节的红外感应探头,可以适应不同的应用场合，其非常稳定的技术设计,使其具备监测范围大、灵敏度高、安装角度多向调节等特点。

其工作原理是利用温度的变化来检测的:

当人体进入传感器检测区，因为人体的温度与环境的温度有差别，所以传感器就会产生温度变化,那么就会有温度信号输出；但是人体进入传感器检测区后不运动，则温度没有变化,相应的传感器也没有输出信号了.所以这种传感器也称为人体运动传感器。

在防夹人感应器的选择上,本设计选用北京博星得门控科技有限公司生产的安全传感器型号为WS－210。

如图3—6所示ＷS－210型安全传感器主要用于安全防夹人辅助功能。

其最大特点是发射距离远，安装方便；固定不易脱落；抗干扰能力强,可以不受各种可见光的影响;信号接点灵活方便.它的工作原理是由安全传感器发射出红外光束,从而产生保护光栅,而当光栅被遮挡时，装置就会发出遮光信号，从而控制有危险的自动门停止工作。

图３-5D203S型的红外微波感应器

图3—6ＷS—２１０型的安全传感器

3.6限位开关的选用

限位开关又被称作行程限位开关，主要用于控制设备的行程和限位保护。

在实际的应用当中，一般是将行程开关安装在预先设定的位置，当装在运动部件上的模块撞击到行程开关时，行程开关的触点就会动作，从而实现电路的切换。

所以，限位开关是一种由运动部件的行程位置来切换电路的电器，它的工作原理与按钮相类似。

两者有所不同的是:

一个是手动控制,另一个是由运动部件的模块碰撞.当外界运动部件上的模块撞击按钮使其触头动作，当运动部件离开后,在弹簧作用下，触头就会自动复位。

而在自动门的控制电路中，可以利用限位开关来控制门打开的限位。

本文选用上海天逸电器股份有限公司生产的LＸ1型限位开关，如图3—7所示。

图３-７LＸ1型限位开关

４控制系统PLＣ程序设计

4．1控制要求

初始状态:

自动控制,自动指示灯亮.没有人时，自动门始终处于关闭状态，门关闭的指示灯常亮.当感应开关检测到有人时,开始执行开门程序,门开指示灯亮。

当门打开到最大时,门停止打开，开门延时1５秒.门开15秒后，又执行关门程序。

在关门的过程中，感应开关检测到有人时，此时中断关门程序，转向开门程序。

若发生紧急事件或需要长时间打开时，按下手动开门按钮，自动门完全打开,报警指示灯将会闪烁.

4.２项目任务

利用PLＣ实现本项目控制要求，具体任务如下：

（１）分配Ｉ／O地址

（2）绘制ＰＬC接线图

（3）编制PＬC控制程序

（4）设定变频器参数

（5）绘制变频器接线图

４.3Ｉ／O分配

I/O分配表如表4-1所示

表４。

3—１I/O分配表

PＬC输入

名称

PLC输出

名称

手动开门按钮SB1

正转开门

X１

自动按钮SB２

反转开门

感应开关ＳB３

开门指示灯HL1

防夹人光栅SB4

Ｙ５

关门指示灯HＬ2

Ｘ4

开门限位ＳＱ1

Y６

自动指示灯ＨL３

X５

关门限位SQ2

报警灯HＬ5

4.４主电路和ＰLC接线图

主电路图如图４-1所示,PLC接线图如图4—2所示.

图4-１主电路图

图4－2PLC接线图

4。

5ＰＬC程序设计及说明

自动门的控制流程图如图4—3所示，状态转移图如图4—４所示。

图4－3自动门的控制流程图

图4-4自动门的状态转移图

PＬC程序段说明如下：

初始状态程序段图如图4－5所示：

M８002为初使脉冲信号，X1表明自动门处于自动控制，Ｘ3为防夹人光栅一直打开,Ｘ5表明自动门处在关门限位,Y5关门指示灯和Ｙ6自动指示灯有输出保持常亮。

图４—5初始状态程序段图

开门程序段如图４－６所示:

当感应开关X２检测到有人时，Y0有输出开始执行开门程序；Y4有输出,开门指示灯常亮;清除Y5，关门指示灯熄灭。

图4－6开门程序段图

开门延时程序段如图4－7所示：

Y0表示电机正转开门，X４表示门打开到开门限位时，门停止打开；清除Y0，即电机停止转动，门停止打开；T0有输出,开门时间15秒。

图４—７开门延时程序段图

关门程序段图如图4－8所示：

T０表明开门15秒时间到后，执行关门程序；Y5有输出,关门指示灯常亮；清除Y4，开门指示灯熄灭。

图4—８关门程序段图

转换程序段如图４—9所示:

X5为关门限位，Y1为电机反转关门;在关门的过程中,感应开关Ｘ２检测到有人时,此时中断关门程序，清除Y1:

转向开门程序Ｓ20。

图４—9转换程序段

手动开门程序段如图４—１０所示:

当自动门出现故障时,因为急停X0加在开关门程序中，按下手动开门急停按钮X０,自动门停止所有运动，M８013是１秒钟的脉冲信号,Y7有输出，急停指示灯以1秒钟频率闪烁；其它指示灯全部熄灭。

图4—1０手动开门程序段

4．６ＰＬＣ梯形图

PＬC整个梯形图如图4-５所

图4-5PLC梯形图

图4—5PLC梯形图（续）

结束语

本设计以三菱ＰLC和艾默生变频器的综合运用来控制电机正反转实现自动门的自动化开关，利用三菱ＰLC的可靠性和稳定性，来保证自动门控制系统能够长时间正常运行，利用艾默生变频器的无级调速的特点，保证自动门运转和速度控制。

PLC控制程序采用梯形图设计，编写简单,容易识别,能够保证程序的准确性。

致谢

首先，我的指导老师孙凤鸣是我首先要感谢的人，我的毕业设计能够成功,孙老师给了我很多的帮助.在设计的过程中,孙老师耐心的指导我如何完成自己的毕业论文，并且给了我许多意见和指导,还不厌其烦的帮我修改论文,让我明白了自己论文的写作思路，为毕业论文的完成打下了基础。

在写作论文的过程中，我充分认识到学习的重要性，特别是与自己专业相关的知识。

在孙凤鸣老师的指导下，我学会了综合利用所学的各种知识,设计出了符合要求的毕业论文。

而后，我还要感谢帮助过我的同学们，是你们和我一起找资料，帮助我解决论文中的难题,谢谢你们的相助。

我的论文能够完成，你们也功不可没。

参考文献

１、余成波.聂春燕．张佳薇。

感器原理与应用。

华中科技大学出版社.2010

２、黄鸿。

吴石增。

传感器及其应用技术．北京理工大学出版社。

2008

3、何勇.光电传感器及其应用。

化学工业出版社。

2004

4、初航．三菱FX系列PLＣ编程及应用.电子工业出版社。

20１1

5、岂兴明。

PＬＣ与变频器快速入门与实践.人民邮电出版社．2011

6、赵斌.胡志刚。

变频器系统安装与调试.中国纺织出版社.２012

7、李智明．电气控制与ＰLＣ及变频器技术应用．大连理工大学出版社．２013

项目课题:

基于ＰＬC小车自动往返控制

2015年8月

项目一：

基于PLＣ小车自动往返控制

利用PLC完成小车自动往返控制线路的安装与调试

1、按下正转启动按钮→正转接触器线圈得电吸合→电动机正向连续运转→小车右行；小车右行碰到SQ1→小车右行停止，延时1s后小车左行.

2、按下反转启动按钮→反转接触器线圈得电吸合→电动机反向连续运转→小车左行；小车左行碰到SQ2→小车左行停止,延时１s后小车右行.

3、按下停止按钮后，电动机停止运转.

4、SＱ3、SQ4为小车运行的左右行极限位开关.

5、控制线路具有短路保护、过载保护等完善的保护措施。

6、各小组发挥团队合作精神,共同设计出PLＣ的I/O分配表,电气原理图、正确选择安装所需要的电器元件、规范完成线路的安装与配线、正确编制出PLＣ程序,并下载到PLC内，完成任务运行调试（空载与带载实验）。