自动门控制装置PLC控制系统设计

PLC设计说明书题目:自动门控制装置PLC控制系统设计班级：B电气102姓名:学号:指导教师:陈永明盐城工学院电气工程学院2013年01月目录独创性声明摘要1.引言..............................................................................................12.系统总体方案设计.......................................................................42.1系统功能要求........................................................................42.2系统组成原理........................................................................62.3系统硬件配置........................................................................72.4系统定义变量及I/O配置....................................................122.5系统电气原理图...................................................................132.6系统可靠性设计...................................................................153.控制系统设计..............................................................................163.1控制程序流程图设计..........................................................163.2控制程序时序图设计..........................................................173.3控制程序设计思路...............................................................183.4控制梯形图设计...................................................................193.5创新设计内容.......................................................................204.系统调试及结果分析..................................................................214.1系统调试及解决的问题.......................................................214.2结果分析...............................................................................215.结束语...........................................................................................22参考文献..........................................................................................23附录..................................................................................................24独创性声明本人声明所呈交的课程设计论文是本人在老师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盐城工学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本课程设计所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。课程设计作者签名：袁艳艳签字日期：2013年01月04日摘要在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，随着现代科技的发展该方法已逐渐被淘汰，取而代之的是PLC控制自动门。该方法的优点是：故障率低、可靠性高、维修方便等，因此得以广泛应用。由于直流电动机的调速范围广，调速特性平滑，过载能力较强，启动和制动转矩较大，所以执行机构采用直流电动机。本设计主要是针对于门的自动开、关而言。自动门控制装置系统由检测元件光电传感器、继电器、可编程控制器（PLC）、电动机组成，它主要是利用热释电人体光电传感器检测，有无人到门口的信号，再把检测到的信号送入可编程控制器（PLC）中，由可编程控制器对信号进行处理，处理的结果用继电器输出，从而达到控制直流电动机的转动，由直流电动机带动门的开关。直流电动机正传，门打开；直流电动机反转，门关闭。【关键字】：可编程控制器PLC自动门光电传感器行程开关11.引言可编程控制器，简称PLC，是近几年发展迅速的工业控制装置，已广泛应用于工业企业中的各个领域。随着科技的日益发展，人们的生活水平不断提高，自动化和人性化的产品也越来越受到人们的青睐。大厦、宾馆等公共场所普遍采用自动门。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开关来感应人的出入，当人走进自动门时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打开门；当人通过之后，再自动将门关闭。由于自动门在通电之后可以实现无人管理，有许多优点，例如使人员进出方便、节约空调电能、防风、防尘等。此外自动门的全自动化给大门增加了技术含量，看起开更有涵养。自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行的发展与完善。自动门是指可以将人接近门的动作识别为开门信号的信号控制单元，通过驱动系统将门开启，在人离开后在自动将门关闭，并对开启和关闭的过程实现自动控制的系统。自动门开始在建筑物上的使用是二十世纪以后。二十年代后期，美国开放超级市场，自动门开始被使用。受此影响，世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用。到了1962年，电气式自动门开始出现，之后伴随着城市的建设自动门技术使用的领域每年都在增加。起初，用建筑物供电电源控制电机的转速很难，只能进行油压、空压速度控制，但因能源利用率很低，并没有得到推广。然而随着电气控制技术的发展，现代2电器控制技术已逐渐成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。如感应自动门（红外感应、微波感应、触摸感应、脚踏感应等）、刷卡自动门等。如今，门更加突出了安全理念，强调了有效性，有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑物以及周围环境的协调、和谐。门的大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式--自动门起源于欧美。发展至今已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。九十年代中后期，各国各地区的自动门开始试探性进入中国市场，并迅速占取各自领域。当时的自动门设备已经改良良好，导轨采用铝合金材料，电动机由交流改为直流，皮带由铁链换成了三角皮带再到2000的钢丝齿轮皮带，不过台湾的自动门还是依靠磁簧开关来控制。自动门的普及和应用，改变了人们的防护意识，提升了人们的安全观念。自动门除了可以美化出入口环境外，还有助于防尘节、约空调能源等。但由于我国没有相关的自动门国家标准，导致国内自动门的档次、质量稂莠不齐。因此，我国的自动门发展还处于初级阶段。在自动门控制系统的设计中，要考虑稳定、节能、环保、安全以及人性化等因素。综合以上要求，本课题中主要研究自动门中的平移门。自动平移门最常见的形式是自动门机以及门内外两侧的光电感应器。由于自动3平移门在通电以后可实现无人管理，既方便又提高了建筑物的档次，在国内外建筑市场上得以广泛应用。自动门的发展前景很乐观，以后自动门的应用会像家用电器一样普及。42.系统总体方案设计2.1系统功能要求本课程设计的主题是自动门控制装置PLC控制系统设计有以下要求：（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，到达门限开关K3位置时，电动机停止运行；（2）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KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电动机停止运行；（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K1或K2时，应立即停止关门，并自动进入开门程序；（4）在门打开后的8S等待时间内，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K1或K2时，必须重新开始等待8S，再自动进入关门程序，以保证人员安全通过；（5）开门与关门不同时进行。本设计是面向公共厂所入口的应用设计，要求有安全性和可靠性，在设计时，对自动门做了局部改变，具体结构如图2.1所示。如图中所示，SQ1和SQ2处的电气器件为限位开关。本次设计中的自动门有以下功能：（1）开门和关门控制除自动外应有手动方式（2）有紧急停止控制5当门出现故障时，可以按下紧急停止开关，及时停止门的运。图2.1自动门开关功能示意图自动门配电盘控制面板电气器件包括启动、停止、开关、启动停止指示灯、开门关门控制按钮以及急停按钮和灯。设计布局如图2.2图2.2自动门配电盘控制版面布局设计关门限位开关门扇开启方向开门限位开关光电开关62.2系统组成原理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。光电探测开关为有光导通，无光断开。2.2.1开门动作当有人靠近自动门时，门内侧或外侧的检测装置动作，将信号传送到控制装置，电动机正传，电动机带动减速器、皮带或链条，带动门的开启，当门碰到上限位开关时，电动机停止转动，门停止开启。2.2.2关门动作当人离开检测范围且门在上限位停留8s后，通电延时继电器动作，使电动机得电反转，电动机带动门的关闭。当门碰到下限位开关时电动机停止，门停止关闭。72.3系统硬件配置本系统所需硬件为：三菱PLC、直流电动机光电开关、皮带、接触器、熔断丝、热继电器。表2.1系统硬件配置编号名称型号数量1三菱PLCFX2N-48MR1台2直流电动机45BLDC1台3接触器3个4感应器WB-30043个5熔断丝1个6热继电器1个（1）其中日本三菱公司型号为FX2N-48MR的可编程控制器（ProgrammableLogicController,PLC)具体技术参数如下：FX2N是小型化、高速度、高性能，所有方面都相当于FX系列中最该档次的超小型程序装置。除输入输出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC系统。系统配置既固定又灵活，在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合，备有可自由选择丰富的品种，可选用16/32/48/64/80/128点的主机。可采用最小8点的扩展模块进行扩展，可根据电源及输出形式自由选择令人放心的高性能程序容量；内置80步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。8（2）直流电动机的选择自动门的驱动装置是自动门能否良好工作的保障，在本设计中运用直流无刷电