基于PLC的自动门控制系统

平顶山学院2011届本科生毕业设计基于PLC控制的自动门控制系统的设计丁龙目录1绪论..........................................................................................................................11.1本课题研究的目的和意义..............................................................................11.2PLC的优点...................................................................................................11.3本课题研究的内容...........................................................................................22自动门电气控制系统..............................................................................................32.1电气控制系统主电路图..................................................................................32.2电气控制系统分析..........................................................................................42.2.1控制逻辑................................................................................................42.2.2工作方式................................................................................................42.3电气控制系统存在问题..................................................................................43PLC控制系统的硬件设计.....................................................................................63.1PLC的选择...................................................................................................63.2自动门控制系统I/0地址分配表...................................................................83.3PLC外围接线...............................................................................................84PLC控制系统软件的设计...................................................................................104.1程序思路........................................................................................................104.2梯形图的设计................................................................................................105程序调试................................................................................................................135.1联机模拟调试................................................................................................136结论........................................................................................................................14参考文献......................................................................................................................15致谢..............................................................................................................................16平顶山学院2011届本科生毕业设计基于PLC控制的自动门控制系统的设计丁龙11绪论1.1本课题研究的目的和意义进入90年代以来，自动化技术发展很快，技术已经很成熟,并取得了惊人的成就，自动化技术是自动门的重要部分。在现在人们生活中自动门可以节约空调能源、降低噪音、防尘、防风，同时可以使出入口显得很庄重高档，因此自动门在人们的生活中的运用越来越广泛,自动门适合于宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商店等。使用中自动门的控制方法较多，但在实际中相当多的自动门系统一般采用继电器逻辑控制，这种控制方式故障率高、可靠性低、维修不方便等缺点。而在自动门控制系统的研究设计中，稳定、安全可靠及人性化是首先考虑的因素。因此，找到一种具有可靠性高、使用和维护方便的控制方法用于自动门的控制是目前值得研究的课题[1]。1.2PLC的优点PLC技术自1969发展到现在之所以被广泛应用到各类控制系统中，是应为它具有独特的优势，其具体优点表现在以下几个方面：（1）可靠性高可靠性指的是可编程控制器平均无故障工作时间。由于可编程序控制器采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。可编程序控制器已被广大用户公认为是最可靠的工业控制设备之一[2]。（2）控制功能强一台小型可编程序控制器内有成百上千可供用户使用的编程元件，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，它具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制与集中管理。（3）用户使用方便可编程序控制器产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器的安装接线也很方便，有较强的带负载能力，可以直平顶山学院2011届本科生毕业设计基于PLC控制的自动门控制系统的设计丁龙2接驱动一般的电磁阀和交流接触器。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化[3]。（4）编程方便、简单梯形图是可编程序控制器使用最多的编程语言，其电路符号、表达方式与继电器电路原理图相似。梯形图语言形象、直观、简单、易学，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。（5）设计、安装、调试周期短可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少，缩短了施工周期。可编程序控制器的用户程序可以在实验室模拟调试，模拟调试好后再将PLC控制系统在生产现场进行安装和接线，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，大大缩短了设计和投运周期[4]。（6）易于实现机电一体化可编程序控制器体积小、重量轻、功耗低、抗振防潮和耐热能力强，使之易于安装在机器设备内部，制造出机电一体化产品。目前以PLC作为控制器的CNC设备和机器人装置已成为典型。基于以上论述，本文把PLC技术应用到了自动门控制系统中。1.3本课题研究的内容以自动感应门为研究对象，设计PLC外部硬件电路和软件程序，使控制系统更加智能化、人性化。综合了自动门的简洁、简单的要求，在本课题中主要研究自动平移门，本课题设计的自动平移门具有自动开门功能和分时间段控制功能以及配备安全防夹人光线、后备电源等辅助装置来满足商场等人流众多的场所的高效率、高安全性的要求。平顶山学院2011届本科生毕业设计基于PLC控制的自动门控制系统的设计丁龙32自动门电气控制系统2.1电气控制系统主电路图图2-1电气控制系统主电路图如图2-1，FU1、FU2为两个熔断器，KM1为开门接触器，KM2为关门KM2KM1FU1FU2QS+—M一平顶山学院2011届本科生毕业设计基于PLC控制的自动门控制系统的设计丁龙4接触器。2.2电气控制系统分析2.2.1控制逻辑继电器控制逻辑采用硬件接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及时间继电器等组合控制逻辑。2.2.2工作方式电源接通时，继电器控制线路中各继电器同时处于受控制状态，它属于并行方式。当人从屋外进入屋内时屋外光电开关动作，进而KM1动作，自动门将会执行开门动作，一段时间后，KM2动作，自动门将执行关门动作。当人从屋内到屋外时屋内光电开关动作，进而KM1动作，自动门将会执行开门动作，一段时间后，KM2动作，自动门将执行关门动作。2.3电气控制系统存在问题继电器控制逻辑采用硬件接线逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想在改变或增加功能都很困难。另外，继电器触点数目有限，每个只有4-8对触点，因此灵活性和扩展性很差，而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式储存在内存中，要改变控制逻辑，只需要改变程序即可，因此灵活性和扩展性很好。电源接通时，继电器控制线路中各继电器同时处于受控制状态，它属于并行方式。而PLC的控制逻辑中，各内部期间都处于周期性扫描过程中，各种逻辑、数值输出地结果都是按照在程序中的前后顺序计算出来的，它属于串行方式。PLC有微型计算机的许多特点，但他的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式。而PLC则采用不断循环的顺序扫描的工作方式。每次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从第一条指令开始，按顺序逐条执行用户程序知道用户程序结束，然后返回第一条指令开始新一轮的扫描[8]。PLC就是这样周而复始的重复上述循环扫描的，这种工作方式是在系统的控制下，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向输平顶山学院2011届本科生毕业设计基于PLC控制的自动门控制系统的设计丁龙5出点发出相应的控制信号[5]。PLC是一种工业控制计算机，所以他的工作原理是建立在计算机的工作原理基础上的，即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。但是CPU是分时操作方式来处理各项任务的，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以程序的执行是按程序顺序一次完成相应各电器的动作，便成为时间上的串行。由于运算速度极高，各电器的动作似乎是同时完成的，但实际输入输出的响应是有滞后的。继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点开闭动作一般几十毫秒数量级。另