PLC自动门控制系统

摘要本设计是关于自动门控制系统的设计，自动门系统主要由可编程控制器（PLC）、感应器件、驱动装置和传动装置组成。主要工作原理是感应器件将检测到的人体或物体信号传送到PLC，PLC再综合收到的自动门状态信号作出判断，而后发出控制信号，使驱动装置运行，在通过传动装置带动门的动作。随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以PLC为核心的电动机控制系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。目录摘要...................................................................1目录...................................................................2第一章课程设计任务......................................................3第二章总体方案分析......................................................42.1分析控制要求...................................................42.2选择PLC型号...................................................42.3自动门控制系统软件的设计........................................52.4分配I/O点......................................................6第三章PLC控制系统设计...................................................73.1输入/输出电路设计..............................................73.2控制程序设计...................................................83.2.1梯形图设计................................................83.2.2指令表....................................................93.3控制程序分析..................................................11第四章课程设计小结.....................................................12参考文献第一章课程设计任务本课题设计的自动门要求有很高的稳定性来满足日常的需要，故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的德国西门子公司生产的CPU224小型PLC。在自动门的开关门速度控制上本设计以变频器作为调节器，运用变频器的三段速控制实现自动门的转速控制，为了解决在频率很低时出现不稳定的问题，驱动装置选用功率强大、稳定性好的自带减速装置的直流电动机，在感应器方面运用了自动门专用的微波雷达感应器和在工业控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现PLC对自动门的控制。由于本课题的具体需要在硬件系统的设计过程中主要考虑自动门的经济实用、稳定的需要。在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图能直观明了的设计出自动门的控制要求，并能更好的考虑到安全性和故障报警等问题，梯形图的编写运用西门子自带的编程软件，此软件具有强大的诊断功能，能更快的查处故障原因，从而大大缩短了维修时间。第二章总体方案分析2.1分析控制要求2.1.1自动门的功能需求分析本设计面向商场入口的应用，需要有安全性和可靠性。根据商场中对自动门的具体要求，本课题所设计的自动门应由以下功能：（1）开门和关门控制应有手动和自动方式为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。当信号采集装置检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近门口且门未关闭，PLC动作输出信号开控制点动机正转或者反转来开门或者关门。（2）紧急停止当自动门出现夹人现象时，可闭合紧急停止开关，自动门自动进入开门过程。自动门控制系统包含PLC控制和执行元件构成。采用自动和手动控制方式，此种控制模式为目前大多自动门的控制方式。本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。2.1.2自动门的控制要求（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。2.2选择PLC型号在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需要的操作和动作，然后根据控制要求，估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。CPU模块：CPU模块主要由微处理器CPU芯片和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地收集输入信号、执行用户程序、刷新系统的输出。存储器用来储存程序和数据。I/O模块：输入模块和输出模块简称I/O模块，它们是系统的眼耳、手脚。是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。输出模块用来接受和采集输入信号。开关量输入模块用来接受从按钮、选择开关、数字拨号码开关、限位开关、光电开关、压力继电器等的开关量信号；模拟量输入模块用来接收一些如电位器电压信号、测速发电机和各种连续从器提供的连续变化的模拟量电流电压信号；开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示器和报警装置等输出设备；模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器执行装备。编程器：变频器用来生成用户程序，并用它来进行编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。电源：PLC一般只用AC220V和DC24V电源，内部的开关电源为各模块提供不同等的直流电源。本系统PLC使用AC220V电源。可编程控制器主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等组成。2.3自动门控制系统软件的设计工作流程如下：(1)首先按下启动按钮，当传感器检测到能有人体信号时，电动机正传，带动自动门执行开门过程。(2)当门完全打开之后，使开门限位开关打开，此时自动门停止，进行8秒延时。若此时感应器重新检测到有人体信号时，则在重新进行8秒延时当8秒的延时完毕后，电动机反转执行关门过程。在关门过程中，传感器重新检测到人体信号时，此时中断关门转向开门过程。(3)考虑到自动门若出现故障时，使用自动控制系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门。以上工作过程可用流程图表达如下图所示。程序流程图：2.4分配I/O点I0.0门外光检测电开关I0.1门内光电检测电开关I0.2开门限位开关I0.3关门限位开关I0.4手动开门I0.5手动关门Q0.1电机正转Q0.2电机反转第三章PLC控制系统设计3.1输入/输出电路设计继电器接触控制图：MKM0KM0KM1KM1SB1SB2KM1SB10SB3KTKM1SB11SB5SB6KM2SB7KM0KM2SB7SB4KM2KM1KTSB1SB2KM2SB7SB3KM0plc控制输出输入接线：3.2控制程序设计3.2.1梯形图设计3.2.2指令表网络1LDI0.0OI0.1=M0.0网络2LDM0.0OM0.1AI0.6ANI0.2ANM0.2=M0.1=Q0.1网络3LDI0.2OM0.4ANI0.0ANI0.1OI0.4ANM0.2TONT37,80=M0.4网络4LDT37OM0.2AI0.6ANI0.3ANI0.0ANI0.1OI0.5ANM0.1=M0.2=Q0.23.3控制程序分析（1）首先按下启动按钮使I0.7闭合，若外检测开关或内检测开关有信号时I0.1或I0.2闭合。由于开门限位开关I0.3是长闭的，所以Q0.0线圈通电，有原理分析可知光电检测开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。当Q0.0线圈通电时Q0.0闭合，此时电动机正转带动自动门扇移动，执行开门过程。（2）当门扇完全打开时，使开门限位开关I0.3打开，Q0.0线圈断电.电动机停止转动。（3）当门扇停止移动时，由于开门限位开关的长闭变成长开，故使长开闭合。进行8秒的延时，若此时外检测开关或内检测开关I0.1或I0.2有信号，则使T37重新延时。（4）当8秒的延时完毕后T37线圈通电，关门限位开关关闭，所以使Q0.1通电并自锁，电机反转执行关门过程。（5）在关门过程中，若外检测开关或内检测开关I0.1,I0.2有信号又使Q0.0通电，由于在关门过程中Q0.0长闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。（6）在此控制过程中，为了保证其安全性设置过载保护和紧急停车。（7）考虑到主动门若出现故障时，使用自动控制系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门。第四章课程设计小结通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了再实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还学到大量以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉红棕我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益匪浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的实践才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为了以后的工作积累了经验，增强了信心。参考文献1.漆汉宏.PLC电气控制技术.北京：机械工业出版社.2006.2.俞国亮.PLC原理与应用.北京：清华大学出版社.20053.王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社.2008.