自动门课程设计

自动门的PLC控制设计I目录第一章设计目的..........................................1第二章设计任务..........................................22.1自动门控制装置的硬件组成：........................22.2控制要求：........................................2第三章设计序言..........................................3第四章PLC的发展史......................................44.1PLC的起源........................................44.2PLC的用途........................................54.3PLC的主要特点.....................................54.4PLC的发展........................................54.4.1与DCS的差别.................................54.4.2PLC控制系统的发展趋势........................6第五章功能器件的基本工作原理............................75.1自动感应门机的基本工作原理........................75.1.1平移式自动感应门机组由以下部件组成：.........75.1.2工作流程：...................................75.2自动门的分类......................................85.3行程开关(限位开关)的工作原理......................95.4光电开关..........................................95.4.1光电开关的分类..............................105.4.2光电开关工作原理............................105.4.3光电开关的特点..............................105.4.4使用及注意事项..............................11第六章方案说明.........................................13第七章设计过程.........................................147.1继电器接触控制图..................................147.2Plc控制输出输入接线..............................157.3程序流程图.......................................167.4梯形图以及指令...................................177.5指令如下：.......................................187.6过程分析.........................................19第八章结束语...........................................20参考文献................................................21自动门的PLC控制设计1第一章设计目的1.掌握S7-200系列可编程控制器硬件电路的设计方法。2.熟练使用S7-200系列可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。3.掌握S7-200系列可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。4.通过PLC构成三相直流异步电动机的正反转控制电路5.通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。2第二章设计任务2.1自动门控制装置的硬件组成：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。2.2控制要求：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，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。2）自动门在开门位置停留8秒后，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K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。自动门的PLC控制设计3第三章设计序言在超级市场、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，已逐渐被淘汰。PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。由于直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机超载能力较强，热动和制动转矩较大，所以执行机构使用直流电动机4第四章PLC的发展史4.1PLC的起源早期的PLC(60年代末—70年代中期)早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。中期的PLC(70年代中期—80年代中，后期)在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。近期的PLC(80年代中、后期至今)进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。第一代：1969年~1972年，代表产品有·美国DEC公司的PDP-14/L·日本立石电机公司的SCY-022·日本北辰电机公司的HOSC-20第二代：1973年~1975年，代表产品有·美国GE公司的LOGISTROT自动门的PLC控制设计5·德国SIEMENS公司的SIMATICS3、S4系列·日本富士电机公司的SC系列第三代：1976~1983年，代表产品有·美国GOULD公司的M84、484、584、684、884·德国SIEMENS公司的SIMATICS5系列·日本三菱公司的MELPLAC-50、550第四代：1983年~现在，代表产品有·美国GOULD公司的A5900·德国西门子公司的S7系列4.2PLC的用途(1)数据量罗技控制(2)运动控制(3)过程控制(4)数据处理（5)通信联网4.3PLC的主要特点1)可靠性高,抗干扰能力强；2)配备齐全，适应性强，应用灵活；3)编程方便，易于使用；4)功能强，扩展能力强，性价比高；5)PLC控制系统设计、安装、调试方便；6)维修方便，维修工作量小；7)、PLC体积小、能耗低、易于实现机电一体化。4.4PLC的发展4.4.1与DCS的差别PLC是由继电器控制系统发展而来的。而集散型控制系统DCS是由回路仪表控制系统发展起来的分布式控制系统，它在模拟量处理，回路调节等方面有一定的优势。而PLC随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，无论在6功能上、速度上、智能化模块以及联网通信上，都有很大的提高。并开始与计算机连成网络，构成了以PLC为重要部件的分布式控制系统。随着PLC网络通信功能的不断增强，PLC与PLC及计算机的互联，可以形成大规模的控制系统，在数据高速公路上（DataHighway）挂接在线通用计算机，实现在线组态、编程和下装，进行在线监控整个生产过程，这样就已经具备了集散型控制系统的形态，加上PLC价格和可靠性的优势，使之可与传统的集散型控制系统相互竞争。4.4.2PLC控制系统的发展趋势（1）小型化、高性能、低成本、简单实用（2）大型化、网络化多功能（3）PLC控制系统将与智能控制系统更进一步地相互渗透合（4）实现软、硬件的标准化自动门的PLC控制设计7第五章功能器件的基本工作原理5.1自动感应门机的基本工作原理5.1.1平移式自动感应门机组由以下部件组成：（1）主控制器：它是自动感应门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。（2）感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号；（3）动力马达：提供开门与关门的主动力，控制自动感应门门扇加速与减速运行。（4）自动感应门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。（5）门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。（6）同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：用于传输马达所产动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。（7）下部导向系统：是自动感应门门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。5.1.2工作流程：当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再8由同步带将动力传给吊具系统使自动感应门扇开启；自动感应门扇开启后由控制器作出判断，如需关自动感应门，通知马达作反向运动，关闭自动感应门5.2自动门的分类弧形自动门双重平移自动门自动门的PLC控制设计9双扇平移自动门5.3行程开关(限位开关)的工作原理行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮(羊角式)非自动复位式，双滚轮行移开关具有两个稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可以简化线路。5.4光电开关光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接