自动门PLC控制系统设计

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1、学号：课程设计题目自动门PLC控制系统设计学院*计算机科学与信息工程学院专业自动化班级学生姓名指导教师2013年 5月 27日目录摘要2二T自动门控制系统总体方案设计21、自动门的功能需求分析22、自动门的控制任务及要求23、自动门控制系统构成3(1) PLC 概述3(2) 构成4二、PLC和主要电气元件的选择51、PLC 的选择52、驱动装置的选择53、感应器的选择51、单相交流电机的选择55、传动装置、限位开关6三、PLC的I/O分配和接线图设计61、自动门控制系统I/O地址分配表62、自动控制系统的原理图7四、控制流程图设计8五、PLC程序设计91、工作过程分析92、梯形图程序9六、程序

2、调试10七、设计总结111、心得体会112、任务分配11八、参考文献：12附录1：自动门PLC控制系统梯彩图程序12附录2：自动门PLC控制系统设计主要原器件明细表13摘要本文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关键词：自动门、PLC、感应器件、驱动装置一、自动门控制系统总体方案设计1. 自动门的功能需求分析本设计产品主要用在公共场合，因此有安全性和可靠性。根据

3、公共场所(商 场、银行等)的具体要求本自动门至少应具有如下功能：(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) 紧急停止当门的闭合或者打开时出现意外情况，可以紧急停止。2. 自动门的控制的任务及要求1.自动门控制装置的硬件组成:自动门系统由一台PLC控制。其余部件有门内光电探测开关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1000W单相交流电动机正转）、关门

4、执行机构KM2 （使1000W单 相交流电动机反转）等。光电检测开关设定为有光断开、无光导通。开关门 时有相应指不灯指不。根据上述硬件组成设计系统主电路及控制电路图。2. 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。j（2）自动门在开门位置停留3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。（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3秒等待时间

5、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3秒后，再自动进入关门过程，且开 门和关门不能同时进行。（5）应有互锁等保护环节（如防止开、关门同时动作）。根据上述控制要求设计PLC控制程序。3. 自动门控制系统构成自动门控制系统包含PLC控制和动作的执行机构，具体组成如下：由上图可知，当感应器件检测到人体或物体信号时将信号传给PLC,PLC根据 已经采集的信号发出控制信号，是驱动装置运行，通过传动装置带动自动门的运 行1) PLC概述可编程控制器，英文Programmable Controller,简称PLC,本课题中用PLC 作为它的简称。PLC是用于工业现场

6、的电控制器。它源于继电器控制技术，但基 于电子计算机。它以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为 一体，它通过运行储存在其内存中的程序，实现对负载的控制。PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量 的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本功能：(1)逻辑处理功能；(2)数据运算功能；(3)准确定时功能；(4)高速计数功能；(5)- 1中断处理功能；(7)程序与数据存储功能;(8)联网通信功能；(9)自检测、自诊断功能。现代化工业生产过程是复杂多样的，它们对控制的要求也各不相同，之所以 受到了广大工程人员的欢迎。其其具有以下特点：(1) 抗干扰能力强，

7、可靠性能高(2) 控制系统结构简单，通用性强(3) 编程方便，易于使用功能强大，成本低(6) 设计、施工、调试的周期短(7) 维护方便2) 构成具体构成框图如下:二、PLC和主要电气元件的选择1. z. PLC的选择PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保障可靠、维护方便的前提 下，力争最佳的性价比，选择时应注意以下几点：1) .整体型和模块型的选择2) .经济的考虑PLC存储容量的选择一般为数字量I/O点数的10到15倍再加上模拟I/O点 数的100倍，以此作为内存的总字数(16位为一个字)，再按次数的25%考虑余 量。I/O点数的估算，应考虑适当的余量，预计收入为12点输出为12点。结

8、合以上信息再加上特殊功能模块的考虑，本设计选择欧姆龙CPM1A CPU40型，开关量I/O点数为24/16点的PLC来实现整个控制过程。3. 驱动装置的选择自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障。交流电动机有结构简单、运 行可靠、维护方便等优点。本设计选用1000W单相交流电动机。4. 感应器的选择本设计选用微波感应器，因其具有以下特点:1）非接触式探测2）不受温度噪音等因素的影响具体的型号和规格如下表：厂商上海顺安达门业装饰有限公司型号WB-3004供电电压AC/DC 12-24V工作频率50HZ-60HZ探头工作频率工作温度/湿度25C-60C/0-95%5.单相交流电机的选择电容式电机

9、说明：单相电机有两个绕组，即起动绕组和运行绕组。两个 绕组在空间上相差90度。在起动绕组上串联了一个容量较大的电容器，当运行 绕组和起动绕组通过单相交流电时，由于电容器作用使起动绕组中的电流在时间 上比运行绕组的电流超前90度角，先到达最大值。在时间和空间上形成两个相 同的脉冲磁场，使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场，在族转磁场的 作用下，电机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩， 使电机旋转起来。6.传动装置、限位开关本控制系统所用到的传动装置具体包括如下：1）自动门扇行进轨道：就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其 按特定方向进行。2）自动门扇吊具走论系统

10、：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门 扇运行。3）同步皮带：用于传输电机所产动力，牵引自动门吊具走论系统。限位开关又称行程开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控 制命令的主令电器。用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一 种自动控制器件。限位开关广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械的行程控制。当生 产机械运动到某一运动位置时，行程开关通过机械可动部分的动作，将机械信号 转化为电信号，以实现对生产机械的控制，限制它们的动作和位置，借此对生产 机械给以必要的保护。三、PLC的1/（）分配和接线图设计，自动门控制系统I/O地址分配表I/O分配表示编写PLC程序首先要

11、做的前提条件，也是现场接线和调试的重 要依据。I/O 口分配表:输入点：00000电源开关S自动门的开启与关闭00001门内光电感应开关K1当门内有人 时闭合00002门外光电感应开关K2当门外有人 时闭合00003开门极限位置开关K3当门完全打 开时闭合00004关门极限位置开关K4当门完全关 闭时闭合输出点：01000开门感应电磁阀KM输出 当K1或 K2闭合时通电01001电动机正转（开门）驱动电磁阀KM1 输出 KM1通电时，电动机正转使门打开01002电动机反转（关门）驱动电磁阀KM2 输出 KM2通电时，电动机反转使门关闭01003开门极限位置电磁阀KM3输出 当门 完全打开时K3

12、闭合，使得KM3通电01004关门极限位置电磁阀KM4输出当门 完全关闭时K4闭合，使得KM4通电3.自动控制系统的原理图外围接线图00000010000000101001000020100200003C C C C A010030000401004PLCKMK1KM1KM3K4KM4KM2四、控制流程图设计24V五、PLC程序设计1. 工作过程分析本设计的工作过程如下：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3 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3延时3）当3的

13、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。4）当自动门出现故障时，可以手动开关门2. 梯形图程序1）当有人出现在门内或门外时，自动门执行开门程序，K1或K2闭合时通 电。如图1所示。图110.03in m4）当自动门第一次开门输出时，电动机正转开门，并保持开门动作。如图4所示。io.roT卜10.0210.03+卜10.016)10.01T卜当自动门打开并且到达极限时，保持这个动作持续3S0如图5所示。2）当自动门开门到达极限时K3闭合，使得KM3通电。如图2所示。D.0310. N1片n m3）当自动门开始关门，并且关门到达极限

14、时K4闭合，使得KM4通电。 如图3所示。10.03io.ronnW定时畜定时第Off7）当3S倒计时过后, 所示。电动机开始反转，自动门执行关门程序。如图6rw10.0110.01ID. 02-0-六、程序调试当程序编译在软件上后，点击在线联机工作，将程序导入到PLC中去，点击 操作模式为运行，然后根据设计任务及要求进行调试，如果PLC正常工作，那么 按下触发开关能完成设计要求。通过调试之后能完成预定设定要求。七、设计总结1.心得体会心得体会这次PLC课程设计我们历时大约两个星期，三个人组成一个小组o当组长 抽中我们要做的题目是自动门PLC控制系统设计，我们都比较开心，以为比较简 单因为现实生活中随处可见。然而题目看似简单，但在后面做的过程中，我们 遇到了许多的困难。在选题之后的第二天我们小组就忙了起来，我们以组长为中心，分配好每 个人的任务后，我们就认真的做了起来。但