PLC技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計論文自動門裝置的PLC控制

1、 遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學學plcplc技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用 課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）題目：題目：自動門裝置的自動門裝置的plcplc控制控制院（系）：院（系）： 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學學 號：號： 學生姓名：學生姓名： 指導教師：指導教師： 起止時間：起止時間： 2011-12-192011-12-19至至2011-12-302011-12-30 課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語 院（系）：電氣工程學院 教研室：自動化 注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算學 號 學生姓名專業(yè)班級課程設(shè)計（論文）題目自動門裝置的plc控制課程設(shè)計

2、（論文）任務(wù)課題完成的功能、設(shè)計任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù)課題完成的功能、設(shè)計任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù)實現(xiàn)功能實現(xiàn)功能當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)時，開門執(zhí)行機構(gòu)動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關(guān)時，電機停止運行；自動門在開門位置停留 8s 后，自動進入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)起動，電動機反轉(zhuǎn)；在關(guān)門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)時，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序，開門與關(guān)門不可同時進行；每個過程均有相應(yīng)的狀態(tài)指示設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計任務(wù)及要求1、分析設(shè)計要求，明確性能指標，確定設(shè)計方案；2、系統(tǒng)的輸入/輸出信號和類型，選擇plc主機和擴展模塊；3、建立i/o分配表，完成

3、plc與輸入/輸出信號的的外部接線；4、編寫系統(tǒng)工作流程圖和梯形圖，并加注釋；6、要求認真獨立完成所規(guī)定的全部內(nèi)容；所設(shè)計的內(nèi)容要求正確、合理。7、撰寫、打印設(shè)計說明書一份；設(shè)計說明書應(yīng)在 4000 字以上。技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)1、電機參數(shù)：1.5w,220v,50hz,電流 3.4a ；進度計劃1、布置任務(wù)，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)的控制要求。 （1 天）2、確定系統(tǒng)的輸入/輸出信號和類型，選擇 plc 主機和擴展模塊。 （1 天）3、建立 i/o 分配表，完成 plc 與輸入輸出信號的的外部接線。 （1 天）4、編寫梯形圖。 （3 天）5、上機調(diào)試、修改程序。 （1 天）6、撰寫、打印設(shè)計說明書

4、（2 天）7、答辯（1天）指導教師評語及成績 平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日摘要本文是關(guān)于自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計，自動門系統(tǒng)主要由控制器（plc） 、感應(yīng)器件、驅(qū)動裝置和傳動裝置組成。主要工作原理是感應(yīng)器件將檢測到的人體或物體信號傳送到plc，plc 再綜合收到的自動門狀態(tài)信號作出判斷，而后發(fā)出控制信號，使驅(qū)動裝置運行，在通過傳動裝置帶動門的動作。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，plc 不斷的更新，plc 控制已成為自動控制中最常見的方式之一。自動門就是自動控制應(yīng)用的典型例子，由于 plc 控制器具有很好的處理自動門開關(guān)控制及良好的穩(wěn)定性，而且結(jié)構(gòu)簡單，易于操作。因此，自動

5、門的生產(chǎn)商家很多都運用 plc來做門的控制器。目前，自動門在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛。關(guān)鍵詞：自動門；plc；感應(yīng)器件；驅(qū)動裝置目錄第 1 章 緒論.1第 2 章 系統(tǒng)方案確定.22.1 概述 .22.2 系統(tǒng)組成 .2第 3 章 硬件設(shè)計.33.1 西門子 s7-200 plc .33.2 感應(yīng)器件 .43.3 驅(qū)動裝置 .53.4 傳動裝置 .53.5 plc 控制系統(tǒng)的 i/o 地址分配表 .53.6 主電路接線圖 .63.7 plc 控制輸入/輸出接線圖 .6第 4 章 軟件設(shè)計.74.1 程序流程 .74.2 梯形圖 .9第 5 章 總結(jié).10參考文獻.11第 1 章 緒論在經(jīng)濟飛

6、速發(fā)展的中國，高樓聳立的大都市里的大廈、賓館、酒店、銀行、商場、寫字樓，自動門已經(jīng)隨處可見。自動門的工作方式是通過自動門內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開關(guān)來感應(yīng)人的出入，當人走進自動門是感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當人通過之后，再將門關(guān)上。由于自動門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，不但能給我們帶來人員進出方便、節(jié)約空調(diào)能源、防風、防塵、降低噪音等好處，更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息。自動門在國外早已得到普遍的應(yīng)用，在我國也以優(yōu)異的性能逐步得到大家的認同，中國已迎來了自動門發(fā)展的黃金時期自動門性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，

7、造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點已逐漸被淘汰。目前自動門及其自動化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是 plc，它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。目前他在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。因此運用 plc 控制自動門具有較高的可靠性、維修方便等優(yōu)點。由此看來，進行自動門的 plc 控制系統(tǒng)設(shè)計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，以及整個自動化行業(yè)的應(yīng)用。第 2 章 系統(tǒng)方案確定2.1 概述本課題主要介紹運用plc為控制器的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計，所有產(chǎn)品的開發(fā)都要講究實用本課題開發(fā)的產(chǎn)品對許多場合都能適用，而且能夠簡單化，不論對于產(chǎn)品開發(fā)

8、還是使用者來說都是最好的。此系統(tǒng)的設(shè)計既滿足了自動門的基本要求，還可以保證自動門的穩(wěn)定性。本課題的研究將使產(chǎn)品成本下降，效益提高。因此是一個比較實用且經(jīng)濟的產(chǎn)品。2.2 系統(tǒng)組成本設(shè)計是基于 plc 的控制系統(tǒng)，當感應(yīng)器件檢測到人體或物體信號傳給plc，plc 根據(jù)已經(jīng)采集的信號發(fā)出控制信號，驅(qū)動裝置運行，通過傳動裝置帶動自動門的運行。其系統(tǒng)具體組成如 2.1 圖所示。圖 2.1 系統(tǒng)組成框圖plc感應(yīng)器件驅(qū)動裝置傳動裝置自動門第 3 章 硬件設(shè)計3.1 西門子 s7-200 plcs7-200plc 是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型 plc，其許多功能達到大中型plc 的水平，而且價格很低廉，

9、因此，它一經(jīng)推出，即受到了廣泛的關(guān)注。s7-200 屬于小型 plc，其主機的基本結(jié)構(gòu)是整體式，主機上有一定數(shù)量的輸入/輸出點，一個主機單元就是一個系統(tǒng)。它還可以進行靈活的擴展，如果 i/o 點不夠，則可以增加 i/o 擴展模塊。如果需要其他功能，也可以增加相應(yīng)的功能模塊。plc 系統(tǒng)組成如 3.1 圖。編程工具cpu224擴展模塊功能模塊通信模塊工業(yè)現(xiàn)場總線圖 3.1 plc 系統(tǒng)組成圖此外，plc 主機模塊采用 cpu224，其本機集成 14 輸入/10 輸出。具有可靠性高。結(jié)構(gòu)形式多樣，模塊化組合靈活。有固定式適于小型系統(tǒng)或機床，組合式適于集控制系統(tǒng)。功能強大，編程方便，控制具有極大靈活

10、性；適應(yīng)于高溫、振動、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境以及電磁干擾環(huán)境。安裝、維修簡單。與 dcs 相比，價格低廉。當前 plc 產(chǎn)品緊跟現(xiàn)場總線的發(fā)展潮流，其中 s7-200 系列應(yīng)用的更加廣泛。下圖為 s7-200 系列 plc 實物圖。圖 3.2 西門子 s7-200plc 圖3.2 感應(yīng)器件目前自動門行業(yè)運用的感應(yīng)器件主要有微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器等。微波感應(yīng)器，又稱微波雷達，對物體的移動進行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，微波感應(yīng)器是以微波多普勒原理為基礎(chǔ)，平面型天線昨感應(yīng)系統(tǒng)，以微處理器作控制。整機關(guān)鍵元器件均為進口器件，方案設(shè)計選擇器件均確保了產(chǎn)品可靠性。微波感應(yīng)器的

11、特點：微波感應(yīng)器是以 10.525ghz 微波頻率發(fā)射、接收。其探測方式具體如下優(yōu)點：（1）非接觸探測。（2）不受溫度、濕度、噪音。紅外感應(yīng)器，是對物體的存在進行反應(yīng)，不管人員是否移動，只要處于感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應(yīng)，另外，紅外感應(yīng)器的反應(yīng)速度比微波感應(yīng)器慢。根據(jù)不同的功能和性能運用在各類不同場合的自動控制系統(tǒng)中，是自動門系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其性能直接影響自動門系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定，如在高檔酒店、寫字樓，可以選擇高靈敏度的感應(yīng)器；在人行道邊上的銀行、商店等經(jīng)常有人路過的地方，選擇窄區(qū)域的感應(yīng)器。結(jié)合本課題的實際需要在設(shè)計自動門的人員檢測上運用上海順安達門業(yè)裝飾有限公司的微波自動門感應(yīng)器 wb-

12、3004。3.3 驅(qū)動裝置自動門的驅(qū)動器是自動門能否良好工作的保障。在本設(shè)計中是運用直流無刷電機。直流無刷電機功率密度高，噪音極小、調(diào)速性能好，即具備交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，又具備直流電動機線性機械特性、調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、運行效率高等諸多優(yōu)點。是應(yīng)用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠”等場合的最佳選擇本設(shè)計選用的是亞坦電機控制有限公司生產(chǎn)的45bldc 系列直流無刷電機，額定轉(zhuǎn)數(shù) 4000 轉(zhuǎn)，額定扭矩 0.036n.m，功率15w100w。額定電壓 220v。3.4 傳動裝置本控制系統(tǒng)所用到的傳動裝置具體包括如下：（1）自動門扇行進軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的

13、吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向進行。（2）自動門扇吊具走論系統(tǒng)：用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。（3）同步皮帶：用于傳輸電機所產(chǎn)動力，牽引自動門吊具走論系統(tǒng)。此外限位開關(guān)也包括在傳動裝置中.限位開關(guān)又稱行程開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機械某些運動部件的碰撞來發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機械的運動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。限位開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機床、起重機械以及輕工機械的行程控制。當生產(chǎn)機械運動到某一運動位置時，行程開關(guān)通過機械可動部分的動作，將機械信號轉(zhuǎn)化為電信號，以實現(xiàn)對生產(chǎn)機械的控制，限制它們的動作和位置，借此對生產(chǎn)機械給以必要的保護。3.5 plc 控制

14、系統(tǒng)的 i/o 地址分配表 表 3.1 i/o 分配表i0.1門外檢測電開關(guān)k1i0.2門內(nèi)檢測電開關(guān)k2i0.3開門限位開關(guān) k3i0.4關(guān)門限位開關(guān) k4i0.7過電流保護開關(guān)i0.5手動開門i0.0啟動停止 kai0.6手動關(guān)門q0.0電機正轉(zhuǎn)q0.1電機反轉(zhuǎn)3.6 主電路接線圖圖 3.3 主電路接線圖3.7 plc 控制輸入/輸出接線圖圖 3.4 控制輸入/輸出接線圖第 4 章 軟件設(shè)計4.1 程序流程經(jīng)分析設(shè)計任務(wù)，可知完成任務(wù)的實質(zhì)就是控制電機的正反轉(zhuǎn)。要實現(xiàn)自動控制首先要具備以下功能部件：檢測開關(guān)，限位開關(guān)，保護開關(guān)，直流電機?，F(xiàn)確定電機與門扇軌道組成的系統(tǒng)，要實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)開門，

15、電機反轉(zhuǎn)關(guān)門。1）當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過檢測開關(guān)時，開關(guān)上有電流通過（檢測開關(guān)是脈沖觸發(fā)須對其自鎖）由于開門限位開關(guān)常閉，所以線圈上有電通過，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關(guān)位置時，電機停止運行。2）當自動門到開門限位開關(guān)位置時啟動延時定時器 8 秒后，自動進入關(guān)門過程，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關(guān)門限位開關(guān)時，電機停止運行。3）在關(guān)門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過檢測開關(guān)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序。4）在門打開后的 8 秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過檢測開關(guān)時，必須重新開始等待 8 秒后，再自動進入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。5）考慮到自動門在出現(xiàn)故障或在維修

16、的時候，用自動控制從在一定的問題，最后決定加增手動開門和關(guān)門開關(guān)。 圖 4.1 程序流程圖 開 始若 k1，k2 有信號開 門 k3 打 開 停 止延時 8s若 k1，k2 有信號關(guān) 門若 k1，k2 有信號k4 打 開 停 止結(jié) 束無信號無信號4.2 梯形圖圖 4.2 梯形圖檢測裝置檢測到信號后執(zhí)行電動機正轉(zhuǎn)手動開門啟動定時器定時 8 秒后執(zhí)行電動機反轉(zhuǎn)關(guān)門手動關(guān)門第 5 章 總結(jié)通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān) plc 控制方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真

17、知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵 回顧起此次自動門控制系統(tǒng)設(shè)計，仍感慨頗多，從選題到定稿，從理論到實踐，在接近一個星期的日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師和同學的幫助下，終于得到解決。同時通過對自動門控制系統(tǒng)設(shè)計我學得到很多實用的知識。在此，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！參考文獻1 王仁祥.常用低壓電器原理及其控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2006.2 劉四妹. plc 技術(shù)在自動門控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.電工技術(shù),2009,11:323 王改堂,王孟效. plc 在自動門中的應(yīng)用.科技資訊,2006,8:184 熊芝耀,蔣文科等. 基于 pl