自动门控制装置设计论文

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1、安徽矿业职业技术学院毕业设计（2016 届）题 目 自动门控制装置 指导教师 朱克一 院 系 机电工程系 班 级 机电一体化 1402 学 号 214580201154 姓 名 朱宇 二一六 年 三 月 二十五 日安徽矿业职业技术学院- 1 -目录第 1 章 分析评估及控制任务21.1 课题的分析评估21.2 课题的控制任务21.2.1 课题内容 21.2.2 控制要求 2第 2 章 plc 的发展史42.1 plc 的起源42.2 plc 的功能42.3 plc 的主要特点42.4 plc 的联网与通信5第 3 章 plc 的选型 63.1 plc 容量的选择 63.2 plc 及外设型号的

2、选择6第 4 章 功能器件的基本工作原理84.1 自动感应门机的基本工作原理 84.2 自动门的分类84.3 限位开关的工作原理94.4 光电开关介绍10第 5 章 I/O 地址分配11第 6 章 电气原理图126.1 方案说明126.2 程序流程图136.3 继电器接触控制图146.4 plc 控制输出输入接线14第 7 章 系统程序设计157.1 梯形图157.2 过程分析17机电一体化： 自动门控制装置- 2 -第 8 章 致谢19参考文献19第 1 章 分析评估及控制任务1.1 课题的分析评估随着 PLC 功能的不断提高和完善，PLC 几乎可以完成工业领域的所有任务。但 PLC 还是有

3、它最适合的应用场合，所以在接到一个控制任务后，要分析被控对象的控制过程和要求，看看用什么控制装备（PLC，单片机，DCS 或 IPC）来完成该任务最合适，比如仪器及仪表装置，家电的控制器就要用单片机来做；大型的过程控制系统大部分要用 DCS来完成。而 PLC 最合适的控制对象是：工业环境较差，而对安全性，可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业制动控制系统或装置。其实，现在的可编程控制器不仅处理开关亮，而且对模拟量的处理能力也很强。所以在很多情况下，也可以取代工业控制计算机（IPC）作为主控制器，来完成复杂的工业控制任务。控制对象及控制装置（选定为 PLC）确定后，还要进一步

4、确定 PLC 的控制范围。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由 PLC 完成。另外，如紧急情况停车的环节，对主要控制对象还要加上手动控制功能，这就需要在设计电气系统原理图与编程时统一考虑。1.2 课题的控制任务1.2.1 课题内容：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，关门到位限位开关 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。1.2.2 控制要求：安徽矿业职业技术学院- 3 -（1）当有人由内到外或由外到内

5、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 被启动，电动机反转，当门移动到开门限位开关 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，并自动进入关门程序。（4）在门打开后的 8 秒等待时间内，若有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关 K2 或 K1 时，必须重新开始等待 8 秒后，在自动进入关门过程，以保证人员的安全通过。机电一体化： 自动门控制装置- 4

6、-第二章 plc 的发展史2.1 PLC 的起源PLC 是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自 1836 年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑控制或顺序控制。上世纪 60 年代末，它不断吸收微电脑技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务 。随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展、微处理器的出现，以及流程加工行业（如汽车制造业）对生产流程迅速、频繁变更的需求，PLC 技术出现并快速发展。目前，PLC 在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC 从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术

7、运算、数据处理、联网通信及 PID 回路调节等功能的现代 PLC。但是，仍然沿用着顺序扫描、程控等基本模式及 CPU+通信+I/O 的基本结构。PLC 之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。PLC 的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程。2.2 PLC 的功能1、数据采集与输出。2、控制功能。包括

8、顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。 3、数据处理功能。包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID 运算、滤波等。 4、输入/输出接口调理功能。具有 A/D、D/A 转换功能，通过 I/O 模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。 5、通信、联网功能。 现代 PLC 大多数都采用了通信、网络技术，有 RS232 或 RS485 接口，可进行远程 I/O 控制，多台 PLC 可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文文件转移、监视和诊断。在系统构成时，可由一台计算机与多台 PLC 构成集中管理、分散控制的分布式控

9、制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的 SCADA 系统，现场端和远程端也可以采用 PLC 作现场机。 6、支持安徽矿业职业技术学院- 5 -人机界面功能。提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和 PC 系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机的分散和集中操作与监视系统。 7、编程、调试等，并且大部分支持在线编程。2.3 PLC 的主要特点1)、可靠性高。PLC 的 MTBF 一般在 4000050000h 以上，有的在 1020 万 h，且均有完善的自诊断功能。2)、结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。最少的

10、 PLC 只有 6 点，而 AB 的 ControlLogix 系统的容量达 128000 点。3)、功能强大。4)、编程方便。控制具有极大灵活性。 5)、适应工业环境。适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。6)、安装、维修简单7)、与 DCS 相比，价格低。8)、当前 PLC 产品紧跟现场总线的发展潮流。2.4 PLC 的联网与通信PLC 的通信包括 PLC 之间、PLC 与上位计算机之间以及 PLC 与其它智能设备间的通信。PLC 系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成集中管理、分散控制的分布式控制系统，满足工厂自动化

11、 (FA)系统发展的需要，各 PLC 系统或远程 I/O 模块按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络连接构成集中管理的分布式网络系统。目前各厂商都主推各自的总线标准，如西门子 Profibus、A-B ControlNet 及 DeviceNet、莫迪康 Modbus 等等。但其构成的集中管理、分散控制分布式控制方式是十分类似的。如 ROCKWELL（A-B）推出了全方位自动化的理念，推荐三层网络结构，即 1）设备层（DeviceNet 为代表）；2）控制层（ControlNet 为代表）；3）管理层（EtheNet）。1)、与 DCS 的差别。集散系统 DCS 从工业自动化仪表控制系

12、统发展到以工业控制计算机为中心的集散系统，所以其在模拟量处理、回路调节方面具有一定优势，初期主要用在连续过程控制，侧重回路调节功能，满足快速大量数据处理要求。硬件结构方面，总线标准化程度高，兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、模型复杂和计算工作量大的工业对象的控制占有优势。PLC 是由继电器逻辑系统发展而来，主要用在离散制造、工序控制，初期主要是代替继电器控制系统，侧重于开关量顺序控制方面。PLC 在自身发展同时，也在吸收 DCS 系统的优点。PLC 在过程控制的发展将是与现场总线技术结合，发展向下拓展功能，开放总线。2)、市场占有率1987 年世界 P

13、LC 的销售额为 25 亿美元，此后每年以 20%左右的速度递增。进入 90年代以来，世界 PLC 的年平均销售额在 55 亿美元以上，其中我国约占 1%。当前，PLC在国际市场上已成为最受欢迎的工业控制畅销产品，用 PLC 设计自动控制系统已成为世界潮流。图 1 为 PLC 产品、PID 调节装置、DCS 系统、个人计算机等销售额（美元）的对比，图 2 为市场增长率的对比。机电一体化： 自动门控制装置- 6 -第 3 章 PLC 的选型当某一个控制任务决定由 PLC 来完成后，选择 PLC 就成了最重要的事情，一方面是选择多大容量的 PLC，另一方面是选择什么公司的 PLC 及外设。3.1 PLC 容量的选择对 PLC 容量的选择问题，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 以及这些 I/O 点的性质。I/O 点的性质主要指他们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是用继电器型还是用晶体管或是