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基于PLC的自动门控制系统(河南科技大学)结课论文

上传者:孙敖
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上传时间:2015-05-11
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基于PLC的自动门控制系统(河南科技大学)结课论文

《电气控制系统与可编程控制器》

课 程 论 文

论文题目:

姓 名: 班 级:

电 话: 电子邮箱: 提交日期: 基于PLC的自动门控制系统 X X X 机电XXX班 XXXXXXX XXXXXXXX 2015年1月16日

河南科技大学

2014 至 2015 学年 第 一 学期

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课程论文评分表

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基于PLC的自动门控制系统

XXX

河南科技大学机电工程学院,471003

摘要:自动门在人们的日常生活中已经得到了广泛的应用,同时人们对其性能和安全等方面的要求也越来越高。由于PLC的高稳定性和对环境较强的适应能力,使得PLC在自动门控制装置中的应用也日益广泛。本文围绕自动门控制系统展开研究。首先分析了国内外自动门发展的趋势和所采用的技术,然后对PLC系统作了简要说明。并按照自动门控制装置的要求,设计了相应的梯形图文件,实现了自动门由检测到开启、计时等待、关闭的全过程。本设计主要的工作原理是通过信号采集装置判定有无人经过并将信号转换成开关量信号传到PLC,PLC根据开关信号来控制变频器的开停和速度的变换,在由传动装置带动门运动 随着PLC不断的更新,PLC控制已成为自动控制中最常见的方式之一,由于可编程控制器可以很简单的改变控制方式。并且,PLC具有较高的稳定性、可靠性、维修方便等优点。还具有良好的处理自动门开关控制及良好的稳定性,因此,此设计以PLC为基础,以传感器为感应装置,电动机为动力单元,从而达到设计的要求。

关键词: PLC可编程控制器 自动门 传感器 设计原理 工作原理

Research of PLC automatic door control system on plc Liufei

School of Mechatronic’s Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003 Abstract: Automatic doors have been widely used in the people's daily lives, while about its performance, and security requirements and getting higher. Due to the high stability of the PLC and strong ability to adapt to the environment, makes the application of PLC in auto-door control unit is also increasingly widespread.This paper stresses the study on auto-door control system. Development trend of the first analysis of the automatic doors at home and abroad and the technologies used, and then provided a brief description of the PLC system. And in accordance with the requirements of automatic door control device, was designed for ladder diagram files, enabling automatic door opening, detected by timed wait, shut down the whole process .This design works mainly through the signal acquisition device judgment after and converts the signal switches quantity signal; no upload PLC, PLC the switching signal to control the start stop and speed of the transformation of a frequency converter, driven by gear door movement .With the continuous update of PLC, PLC automatic control of control has become one of the most common way, because changing the control mode of the programmable controller can be as simple. And PLC has a high stability, reliability, easy maintenance and so on. Automatic door control also has a good deal and good stability, therefore, this design based on the PLC, sensors to sensors, motor-powered units, so as to meet 第1页

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the design requirements

Keywords: PLC programmable controller ;Automatic door;The sensor ;The principle of design ;The Working principle

0绪论

0.1研究内容:本文以某营业厅自动门为例,设计了以PLC为控制器、控的自动门控制系统。 在营业厅自动门正上方里外各安装一个光电探测开关,当有人欲进入时,光电探测开关检测出有人要进入或出去,从而产生输出信号。PLC获取到该输入信号,启动电机,将门打开。当门打开到一定程度后,碰到限位开关,限位开关动作,产生输出信号,自动门停止动作。等待一时间段后,自动门自动合上。在闭合过程中,如光电探测开关检测有人要进入或出去时,自动门停止闭合,并立刻打开。为了保障门的安全性,设置关门限位开关,从而保障在自动门闭合即将结束时,不会发生两扇门相撞的情况。 0.2设计要求:经分析设计任务,可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。要实现自动控制首先要具备以下功能部件:光电检测开关,限位开关,超载保护开关,直流电机。 现确定电机与门扇轨道组成的系统,要实现电机正转——开门,电机反转——关门。

1)当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时,开关上有电流通过(光电检测开关是脉冲触发须对其自锁)由于开门限位开关常闭,所以线圈上有电通过,电动机正转,到达开门限位开关位置时,电机停止运行。

2)当自动门到开门限位开关位置时启动延时定时器8秒后,自动进入关门过程,电动机反转,当门移动到关门限位开关时,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,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。

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5)考虑到自动门在出现故障或在维修的时候,决定加增手动开门和关门开关。

1 Plc概述及选择

1.1 PLC的特点:

PLC作为一种专用于工业环境的、具有特殊结构的计算机,有其显著的特点。具体特点如下:

(1)可靠性高,抗干扰能力强; (2)硬件配套齐全,功能完善,适用性强; (3)易学易用,深受工程技术人员欢迎; (4)安装方便,扩展灵活;

(5)系统的设计、安装、调试工作量小,维护方便,容易改造;

(6)体积小,重量轻,能耗低。 1.2 PLC的选型原则:

当某一个任务决定由PLC来完成后,选择PLC就成为最重要的事情。再PLC系统设计时,首先应确定控制方案,一方面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该详细分析工艺过程的特点,控制要求,明确控制任务和范围,确定需要的操作和动作,然后根据控制要求估计输入输出点数,确定PLC的功能外部设备等内存有多大。第一个问题,首先要对控制任务进行详细的分析,把所有的I/O点找出来,包括开关量I/O和模拟量I/O,以及输出量是用继电器还是晶体管或可控硅型。控制系统输出点的类型非常关键,如果他们之中既有交流220V的接触器,电磁阀,又有24V指示灯,则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际点数。因为PLC的实际点数,因为PLC的输出点一般是几个一组公用一个公共端,这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦他们是交流220V的负载使用。则直流24V的负载智能使用其他的输出端了。这样有可能造成输出点浪费,增加成本。所以要尽可能选择相同等

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级和种类的负载。

第二个问题,则有以下几个方面要考虑 (1)功能方面

所有PLC一般都具有常,规的功能,但对某些特殊要求,就要知道所发用的PLC是否有能力控制任务。如PLC的计算速度。用户程序容量等有特殊要求。该选择包括运算功能,控制功能,通信功能,编辑功能,诊断功能和处理速度等性能的选择。根据本课题所设计的自动门控制系统的要求主要有一下几种功能的选择:

a.控制功能 b.编辑功能 c.诊断功能 d.机型的选择 e.对PLC响应时间的要求 (2)价格方面

不同厂家的PLC产品价格相差很大,有些功能类似,质量相当,I/O点数相当,PLC价格却相差很大在使用PLC较多情况下,这样的差价是必须考虑的因素。 综合以上因素,本课题的设计采用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来实现整个自动系统的控制。

2自动门控制系统的整体方案

2.1设计流程:

1.深入了解和分析自动门的控制要求和控制部件。

2.确定I/O设备。根据自动门控制系统的功能要求,确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等,常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯等。

3.根据I/O点数选择合适的PLC类型。 4.分配I/O点,分配PLC的输入输出点,编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。

5.设计自动门系统的梯形图程序,根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序,这是整个自动门系统设计的核心工作。 6.将程序输入PLC进行软件测试,查找错误,使系统程序更加完善。 7.自动门系统的整体调试,在PLC软硬件设

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计和现场施工完成后,就可以进行整个系统的联机调试,调试种发现的问题要逐一排除,直至调试成功。

2.2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。手动和自动开门方式由手自动转换开关来控制。当转换开关拨向手动位置时,门可以手动调节开或者关。当转换开关拨向自动位置时,手动开门失效,由感应器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且门未关闭,PLC动作输出信号给变频器来控制电机的正转或者反转来实现开门或者关门。 (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。PLC控制和执行元件构成是自动门控制系统的两个重要组成。采用自动和手动控制方式,此种控制模式为自动门的主要控制方式。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。 2.3自动门的控制要求: 经分析设计任务,可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。要实现自动控制首先要具备一下功能部件:

微波检测开关,限位开关,超载要实现电机正保护开关。

先确定电机与门扇轨道组成的系统,要实现电机正转—开门,电机反转—关门。 首先按下启动按钮,当传感器检测到能有人体通过信号时,开关上有电流通过,(光电检测开关是脉冲触发需对其自锁)所以线圈上有电流通过,电动机正传,带动自动门执行开门过程。

当门完全打开之后,使开门限位开关由闭合到断开,此时自动门停止,延时8秒。 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

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