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1、电气自动化专业电气自动化专业 plcplc 商店自动门控制商店自动门控制电气工程系毕业设计论文题目: plc 商店自动门控制 专业名称 :电气自动化学生姓名:学生学号: 0401100509 指导教师: 毕业时间: 2013/6 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
2、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 工作原理目录摘要1前言2第一章 自
3、动门的概述 21.1 自动门简介21.2 自动门的国内外发展现状 21.3 本课题研究的内容 21.3.1 自动门类型的选择21.3.2 自动门硬件系统的设计 21.3.3 自动门的软件设计21.4 本课题研究的背景和意义2第二章 PLC 的概述 22.1 PLC 的定义22.2 PLC 的产生背景22.3 PLC 控制系统简介 22.4 PLC 的基本结构及原理 22.5 PLC 的特点22.6 PLC 的选型原则2第三章 自动门控制系统的整体方案23.1 设计流程23.2 自动门的功能需求分析 23.3 自动门的控制要求 23.4 自动门技术参数23.5 自动门具体构成2第四章 硬件设计
4、24.1 可编程控制器的选型 24.2 驱动装置的选型24.3 感应器件的选型24.4 行程开关限位开关的工作原理 24.5 传动装置 2第五章 自动门控制系统软件的设计25.1 PLC 梯形图概述25.2 自动门工作流程如下: 25.3 自动门控制系统原理图 25.4 工作过程的分析25.5 梯形图的设计 2自动门 I/O 地址分配表 25.6 过程分析 2总结2谢辞2参考文献2前言在经济与科技飞速发展的中国,自动门在人们的生活中的运用越来越广泛,在一些正式的公共场合自动门已经随处可见。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,当内外有人走近自动门时感应开关感应到有人的存
5、在,给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置将门打开,计时,在人通过之后,再将门关上。由于自动门在通电后可以实现无人管理,给我们的日常生活带来很多的好处,比如进出方便、节约空调能源、还有利于人力资源的节省,更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息,也显示了一个国家的发展。自动门最早应用在国外,目前在我国也以优异的性能逐步得到大家的认同,自动门在中国正走向发展的黄金时期。控制装置性能决定自动门性能的优劣,早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制,造成安装繁琐, 不稳定,不易维修,体积大等缺点已经逐渐被淘汰。目前自动门及其自动化行业最稳定的行业是 PLC,它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算
6、操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式和开关量的逻辑控制的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。目前它在机械制造、自动化、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻化工等领域的应用都得到了长足的发展。运用 PLC 控制自动门具有较高的可靠性、稳定性,维修方便等优点。由此看来,进行自动门的 PLC 控制系统设计, 可以推动自动门行业的发展,扩大 PLC 在自动门行业乃至整个自动化行业的应用,具有很好的发展前景。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门
7、等,其中平开门用的场合较少,旋转门由于昂贵而且非常庞大,一般只使用于高档酒店宾馆,自动平移门使用的最广泛,大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门,目前市场上流行的平移型自动门一般是两开,这种门的特点是简单易控,维护方便。本文所研究的对象就是自动平移门。本课题主要介绍运用 PLC 为控制器的自动门控制系统的设计,本课题开发的产品对许多场合都能适用,并满足了自动门的基本要求,还可以保证自动门的稳定性。研究本课题意味着产品成本的下降,效益提高,因此是一个比较实用且经济的产品。第一章 自动门的概述1.1 自动门简介自动门英文名:automatic door。自动门从理论上理解应该是门概念的延伸,
8、是门的功能根据人的需要所进行发展和完善。自动门是指:可以将人或物接近门的动作或某种入门授权,转换为开门信号,通过驱动系统将门开启,在人离开后在将门自动关闭,对门的开启和关闭的过程实现控制的系统。在二十世纪年以后,自动门开始在建筑物上使用。二十年代后期美国的超级市场的开放,受此影响,自动门开始被使用,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了。到了1962 年,电气式已开始出现,之后伴随着城市的建设,自动门技术的领域每年都在增加。当初,用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难,只好进行油压、空压速度控制,转换但因能源利用效率很低,然而伴随着电气控
9、制的技术发展,现在电气控制技术已经成熟,直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。例如:各种用可识别控制的自动专用门,如:感应自动门(红外感应,微波感应,触摸感应,脚踏感应)、刷卡自动门等。1.2 自动门的国内外发展现状在国外,进入 90 年代以来,自动化技术已经很成熟,技术发展很快,并取得了惊人的成就,自动门是自动化技术的典型代表。在现在人们生活中自动门可以节约空调能源、防尘、防风、降低噪音、同时可以使出入口显得很庄重高档,因此应用非常广泛。随着我国经济和科技水平的飞速发展,自动门在人们的生活中的运用越来越广泛,自动门适用于各种大型公共场所。但在国内,自动门的自主研发技术尚不成熟。在自动门控
10、制系统设计中,稳定、节能、环保、安全及人性化是需要首先考虑的因素。自动平移门最常见的形式是自动门内外两侧加感应器,当人走进门时,感应器感应到人的存在,给 PLC 控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置将门打开。当人通过之后,再将门关上。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理,既方便又提高了建筑的档次,于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。自动门的控制方法有很多,从控制器的不同来说,有继电器控制,即通过按钮和复杂的接线安装来控制;还有智能控制器控制,即通过运行现代自动化设备来控制,它具有稳定性高,安全等优点,因此被很多生产厂商所运用。由于继电器逻辑控制的自动门系统存在许多缺陷而逐步被智能控
11、制器的自动门所淘汰。在智能控制器的选择制主要有体积小、安装方便等特点,目前有许多厂家采用此种方式生产自动门,PLC 控制的特点是稳定型高、维护方便,目前许多大型商场的自动门都是有这种方式来控制的。1.3 本课题研究的内容综合了自动门的实用、简洁、便捷、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手动和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、高安全和稳定性的要求。本设计将在以下几个方面对自动门的控制系统进行研究和论证。1.3.1 自动门类型的选择由于门体的重量及体积不同会对自动门驱动传动系统提出不同的要
12、求,所以各种自动门又可以分为重型自动门和轻型自动门。客流量的差异会对自动门的使用产生很大的影响,因此,自动门还可以分为一般自动门和频繁使用自动门。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等综合了自动门的实用,简洁、便捷、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手动和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。1.3.2 自动门硬件系统的设计为满足日常的需要本课题设计的自动门要求有很高的稳定性,故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良
13、好的德国西门子公司生产的 CPU224 小型PLC。驱动装置选用稳定性较好、功率强大、自带减速装置的三相交流电机,在感应器运用自动门专用的微波雷达感应器和在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器,运用感应器件感应到的开关量信号输入给 PLC,再由来 PLC 实现对自动门的控制。本课题的具体需求在硬件系统的设计过程中主要考虑了自动门的稳定、经济实用、方便、安全的需要。1.3.3 自动门的软件设计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,并能更好的实现安全性和故障报警等问题,梯形图的编写运用西门子编程软件,此软
14、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。1.4 本课题研究的背景和意义21 世纪的今天,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,强调门与周围建筑的风格的整体的协调与和谐。在大中型公共场所,自动门为这些建筑增添了时尚,高贵的姿彩。自动门从理论上理解应该是门的使用观念的延伸,是人们根据需要对门的功能的进一步提升和完善。所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门,从最基本的意义上讲,要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。因此门体本身应牢固、密封。自动门的普及和应用,改变了人们的防护意识,提
15、升了人们的安全观念。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等,其中平开门用的场合较少,旋转门由于昂贵而且非常宠大,一般只用于有需要的高档宾馆,自动平移门使用得最广泛,大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门。由于自动门在通电后可以实现无人看管,同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音,既方便又提高了建筑的档次,于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行,写字楼,酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一项配置。自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加雷达,当人走近自动门时,雷达感应到人的存在,给控制器一个开门
16、信号,控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后,再将门关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理,既方便又提高了建筑的档次,于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。自动门的开门信号是触点信号,微波雷达和红外传感器是常用的两种信号源。微波雷达是对物体的位移反应,因而反应速度快,适用于行走速度正常的人员通过的场所,它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动后,雷达便不再反应,自动门就会关闭,对门机有一定的保护作用。红外传感器对物体存在进行反应,不管人员移动与否,只要处于传感器的扫描范围内,它都会反应即传出触点信号。缺点是红外传感器的反应速度较慢,适用于有行动迟缓的人员进入的场所。本文拟使用微波雷达传感器设计一个自动门控制器系统本课题的自动门设计运用 PLC 做控制器能大大提高自动门的稳定性和经济性,对于整个自动门行业是一次技术的革新,提高了自动门的使用率,因此,进行自动门的 PLC 控制系统设计,可以推动自动门行业的发展,扩大 PLC 在自动门行业乃至整个自动化行业的应用,具有一定的经济和理论研究价值第二章 PLC 的概述2.1 PLC
