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1、 工学院毕业设计 基于PLC的自动卷帘门控制系统专 业： 电气自动化技术 班 级： 学 号： 学生姓名： 校外指导教师：校内指导教师：二零一二年五月 目录摘 要11 绪论21.1 PLC概述21.1.1 PLC的定义21.1.2 PLC的功能31.1.3 PLC的系统组成31.1.4 PLC控制系统的设计方法与步骤31.2 自动卷帘门的概述41.2.1 自动卷帘门的简介41.2.2 国内自动卷帘门的发展现状51.3 本课题研究的内容和意义52 自动卷帘门的控制原理及方案72.1 自动卷帘门门的基本控制原理72.1.1 自动卷帘门门的控制原理72.1.2 自动卷帘门门的主要部件组成72.2 自动
2、卷帘门控制要求72.3 自动卷帘门控制方案设计82.3.1 自动卷帘门方案的分析与论证82.3.2 控制方案的确定83 自动门控制系统的硬件设计93.1 PLC的功能分析与选型93.2 电动机的功能分析及选型93.3 光电开关的功能分析及选型103.4 接近开关的功能分析与选型103.5 自动卷帘门控制系统的I/O点及地址分配103.6 自动卷帘门控制系统的电气接线114 自动门控制系统的软件设计134.1 控制系统的程序流程图134.2 PLC的编程语言134.3 QP的设计与编程155 系统调试175.1 PLC程序的调试方法及现象175.2 触摸屏程序调试175.3 实物图176 总结与
3、展望19参考文献20工学院毕业设计摘 要：本文是关于自动卷帘门控制系统的设计，自动卷帘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再综合收到的自动卷帘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。主要介绍运用PLC为控制器的自动门控制系统的设计，所有产品的开发都要讲究实用本课题开发的产品对许多场合都能适用，而且能够简单化，不论对于产品开发还是使用者来说都是最好的。此系统的设计既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。
4、因此是一个比较实用且经济的产品。关键词：自动门;PLC;感应器件;驱动装置5 1 绪论在经济飞速发展的中国，商业门面、车库、商场、医院、厂矿企业等公共场所或住宅。尤其是门洞较大，不便安装地面门体的地方起到方便、快捷开启作用。如用于车库门、商场防火卷闸门飞机库门。 自动卷帘门已经随处可见。它的工作方式是通过门内外两侧的感应开关来感应人的出入，当人走进自动门是感应开关感应到人的存在，给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。由于自动卷帘门在通电后可以实现无人管理，不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的大门增添了不少高贵典
5、雅的气息。自动门性能优劣主要取决于它的控制装置，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、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐渐被淘汰。目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是PLC，它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。目前他在机械制造、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。因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性、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，具有一定的经济和理论研究价值。1.1 PLC概述1.1.1 PLC的定义PLC 问世以
6、来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA(National Electrical Manufactory Association) 经过四年的调查工作，于 1984 年首先将其正式命名为PC(Programmable Controller),并给PC 作了如下定义：“PC 是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC 之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。”以后国际电工委员会
7、(IEC)又先后颁布了PLC 标准的草案第一稿，第二稿,并在1987 年2 月通过了对它的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际
8、应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。1.1.2 PLC的功能(1)逻辑控制(2)定时控制(3)计数控制(4)步进(顺序)控制(5)PID 控制(6)数据控制,PLC具有数据处理能力(7)通信和联网(8)其它PLC 还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT 模块。1.1.3 PLC的系统组成PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图1.1所示。图1.1 PLC系统结构图1.1.4 PLC控制系统的设计方法与步骤（1）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求（2）确定I/O设备根据被控对
9、象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备按钮、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器等。（3）选择合适的PLC类型根据以确定的用户I/O设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC类型，包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。（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。接着就可以进行PLC程序的设计，同时可进行控制台或操作台的设计和现场施工。（5）设计应用系统梯形图程序根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯
10、形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的时间经验。（6）将程序输入PLC当使用建议编程器将程序输入PLC时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将 下载到PLC中去。（7）进行软件测试程序输入PLC后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将PLC连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。（8）应用系统整体调试在PLC软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整体系统的联机调试，如果控制系统是由几个部
11、分组成，则应先作局部调试，然后进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。（9）编制技术文件系统技术文件包括说明书、电气原理图、电气布置图、电气元件明细表、PLC梯形图。1.2 自动卷帘门的概述1.2.1 自动卷帘门的简介门的性能广，具有保温、保冷、防虫、防风、防尘、隔音、防火、防异味、采光、密封、可抵挡风压，有防盗，低噪音，速度快，开启频率高，安全性能好等多种功能。可广泛使用于电子、机械、化工、纺织、冷冻、印刷、食品、汽车装配、超市、物流仓储等多种行业的空调车间和洁净厂房。其中高速自动开启与关闭的快卷门，在寻求严格
12、的质量管理和高效率，节俭经费的工厂、仓库、店铺等处，出入口的有效开闭是决定商品的安全性与生产经营效率的最大关键。快速门比钢铁卷帘门速度高达20倍,实现每1小时100次的高速开闭与高度的耐久性。另外，通过开口高度调节机能的并用，缩短出入口的开放时间，提高室内的空调的效率把室外的异物混入控制在最小限度，同时提高工作效率。为实现安全，清洁，节能的工作环境，为提高产品质量节减经费作出贡献。 密封性能好，采用德国编码器调制限位，门底端装有加重隔气布，可与各种不平坦地面紧密结合，起到良好防尘降噪、防风保温作用。1.2.2 国内自动卷帘门的发展现状自动卷帘门产品尽管已经进入市场成熟期，但从总的要求看，尚不够
13、成熟和完善，在技术开发和产品定位上仍依靠市场的自然导向为主。国家建设部在2004后6月组建了自动门、车库门标准化技术委员会，对全行业进行规范、指导和服务，但要把纯自然状态下的行业发展模式进行规范到位，必然会遇到一些亟待解决的问题：（1）知识产权保护力度太弱。一批假冒伪劣厂家刚被淘汰出局，随之又有一批卷土而来，大有“野火烧不尽”之势，而正规动作的品牌企业面对这种不正当的竞争却又不得不疲于应对，可谓深受其害。从总体上来讲，国人对知识产权的保护意识本身就不强，在实际动作中又缺少相应的技术和政策支持，导致大批正规企业辛辛苦苦投入大量资金、精心研发的新产品，刚一问世，仿冒伪劣产品就蜂拥而至充斥市场，以低
14、廉的价格与之竞争,同时，鱼目混珠的劣质产品，也令消费者无法分辨，无所适从。这不仅使正规投入研发的企业蒙受损失，也直接坑害了消费者利益，扰乱了市场秩序。（2）缺少产品标准和技术规范。由于自动卷帘门产品面市仅十几年的时间，技术工作的基础才刚刚建立，要制定产品标准和技术标准尚缺乏足够的技术准备和足够的调研及数据准备。可以说，建设部自动门车库门标准化技术委员会的成立和运行，为制定这些标准和技术规范创造了有利条件，但要真正落到实处还需要行业内同仁们的积极参与支持和配合。（3）自动卷帘门产品的长期发展目标定位不够清晰。现阶段各生产厂家大多都是各自为战，摸着石头过河，对于在什么时候要达到一个什么样的标准没有
15、一个统一、明确的认定。这必然导致企业目光短浅和盲目开发，不仅是资源上的浪费，而且极易错失行业发展的最佳时机。（4）恶性竞争。竞争本来是市场经济的应有之义，但它又犹如一柄双刃剑，市场秩序和环境不规范时，若运用得不当，就会出现恶性竞争，导致厂家和消费者双方受害。特别是在市场资源有限的情况下，僧多粥少，一份订单有十几个厂家去竞争的案例屡见不鲜。为了各自的眼前利益最终就会演变为价格竞争，因为它迎合了现阶段经济尚不充裕的国人消费需求。而低价竞争又必然导致一些企业在降低制造成本上大做文章，随之而来的就是原材料以次充好，偷工减料，服务水平降低，产品品质和质量下降,最终受害的还是消费者。1.3 本课题研究的内容和意义本设计综合了自动卷帘门的简洁和简单的要求，并且具有手动和自动开关门功能，要求有很高的稳定性来满足
