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1、 . . . 成绩中国农业大学 课程设计 2011-2012学年春季学期论文题目：基于PLC控制的平滑自动门电气控制系统设计课程名称：现代电气控制及PLC应用技术任课教师：一飞班级：自动化091_基于PLC控制的平滑自动门电气控制系统设计摘要：本文提出了一种以S7-200 可编程序控制器 为核心、基于变频器调速的自动门控制系统。详细地介绍了自动门控制系统的基本工作原理,描述了系统的硬件组成、I/O分配情况、软件设计的程序流程图和PLC 控制梯形图以及仿真情况,结果满足设计要求。关键字：自动门；电气控制系统；可编程控制器PLCElectrical control system design of
2、 smoothautomatic door based on PLCAbstract This paper puts forward a with s7-200 programmable logic controller as the core, based on speed-regulate of automatic door control system. It introduces in detail the automatic control system of basic working principle, describes the system hardware composi
3、tion, I/O distribution, software design process flow chart and PLC control ladder diagram and the simulation results.The result meets the design requirements.Key words automatic door;electrical control system; programmable logic controller目录引言- 5 -第1章设计任务与目的- 6 -1.1设计背景- 6 -1.2设计意义与目的- 6 -1.3设计任务- 6
4、 -第2章自动门概述- 8 -1.1自动门介绍- 8 -1.2自动门分类- 8 -1.3自动门基本组成- 8 -1.4平滑自动门工作原理- 9 -1.5商用平滑自动门运行特点- 9 -1.6平滑自动门调速特性分析- 10 -第3章自动门总体方案设计- 11 -3.1系统设计基本步骤- 11 -3.2系统基本原理框图- 12 -3.3自动门功能设定- 12 -3.3.1工作模式分析- 13 -3.3.2保护功能分析- 13 -第4章自动门硬件系统设计- 14 -4.1主控制器- 14 -4.1.1PLC简介- 14 -4.1.2PLC选型- 14 -4.2电机电气控制子系统- 15 -4.3变频
5、调速控制子系统- 16 -4.3.1变频器简介- 16 -4.3.2变频器选型- 16 -4.3.3变频器参数设定- 18 -4.4感应探测器设计- 19 -4.4.1传感器分类- 19 -4.4.2传感器选型- 20 -4.5机械传动机构设计- 20 -4.6限位开关设计- 21 -4.7行人防夹保护功能设计- 21 -4.8I/0地址分配- 22 -4.9控制系统电气接线- 24 -第5章自动门软件系统设计- 25 -5.1开发环境简介- 25 -5.2系统流程图- 25 -5.3功能模块梯形图- 26 -5.4仿真与调试- 26 -结束语- 27 -致- 28 -参考文献- 29 -附录
6、- 30 -引言在大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼,自动门已经是随处可见。自动门是通过自动门外两侧的感应开关来感应人的出入,当人走近自动门时,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。当人通过门之后,再将门关闭。由于自动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高贵的气息。自动门在国外早已得到普遍应用,在我国也以其优异的性能逐步得到大家的认同。自动门的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,造成安装烦琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐渐被淘汰。目
7、前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是可编程控制器简称PLC,PLC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。PLC具有可靠性高,抗干扰能力强,功能完善,适用性强,系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造,体积小,重量轻,能耗低等优点,因而得到广泛应用。本课题就是基于西门子公司的S7-200PLC、利用变频器调速而设计的多功能实用型平滑自动门控制系统。第1章设计任务与目的1.1 设计背景自动化的发展与应用给人们的生活带来了无穷便利,融入生活的方方面面。生活中无处不存在着自动化气息,甚至连我们常见的门也加入了自动化的行列。众所周知,自动门已经依靠其特有的优势广泛的应用于商
8、场、银行、学校、宾馆等场所。自动门控制系统各种各样,都有着其优点与缺陷。从早期繁杂的继电器逻辑控制到现在高级芯片的应用,自动门的发展日新月异。简单实用稳定可靠的的自动门控制系统有着其经济价值和普及性。本课题基于此原因,分析自动门基本工作原理、硬件组成、软件流程等理论知识,运用自动化专业学习到的知识设计一个简易平滑自动门控制系统。1.2 设计意义与目的本次设计首先参考已经成熟的多种自动门控制系统,分析其优缺点和控制精髓,了解自动门基本控制思想。利用所学的传感器检测、电机拖动、自动控制系统、自动控制理论、现代电气控制及PLC等专业知识,独立从硬件、软件、调试、仿真设计一个自动门控制系统,将所学知识
9、应用实际,在设计中提高系统控制思想合和动手能力。本次设计要求达到的目标如下：（1） 初步掌握一般电气控制技术,PLC应用技术及其设计的基本方法。（2） 培养一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力。（3） 巩固常用电子仪器的使用方法。（4） 通过严格的科学训练和工程设计实践,逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事的科学作风。1.3 设计任务本次平滑自动门控制系统设计包括：（1） 分析商用平滑自动门运行特点,给出调速特性 （2） 分析平滑自动门的驱动及调速控制机理 （3） 分析平滑自动门的各种保护功能 （4） 分析平滑自动门的各种功能设定（5） 设计电机电气控制系统（6） 设计基于PLC的控制系统
10、架构（7） 设计变频调速控制子系统（8） 设计保护及功能设定子系统（9） PLC编程及仿真调试（10） 完整的课程设计报告第2章自动门概述1.1 自动门介绍自动门是门的一种,指可以将人接近门的动作或将某种入门授权识别为开门信号的控制单元,通过驱动系统将门开启,在人离开后再将门自动关闭,并对开启和关闭的过程实现控制的系统。自动门起源于20世纪30到40年代,当时主要用于军事仓库、重要工厂,为的是防火、防弹及开门方便。20世纪50年代后,自动门应用日渐广泛,形成批量生产。许多大型银行、宾馆、酒店、大厦为提高档次和服务水平,为了与高层次的建筑相匹配,竞相采用自动门,促进了自动门的迅速发扎。真正较大规
11、模生产和应用时70年代以后的事。目前自动门的主要生产国是美国、德国、意大利、荷兰和日本等发达国家。自动门开始在建筑物上使用,是在二十世纪年以后。二十年代后期,美国的超级市场的开放,自动门开始被使用,受此影响,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,电气式己开始出现,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
12、识别控制的自动专用门,如：感应自动门、刷卡自动门等。1.2 自动门分类自动门可根据不同特点进行分类。根据门的结构特点,自动门主要分九大类,即自动旋转门、圆弧形自动门、平滑自动门、平开自动门、折叠自动门、伸缩式自动门、卷帘式自动门、提升式自动门及自动挡车器。 按用途分类,自动门主要分五大类,即民用自动门、商用自动门、工业用自动门、车库用自动门及庭院自动门。1.3 自动门基本组成自动平移门机组由以下部件组成： 1 主控制器：它是自动门的指挥中心,通过部编有指令程序的大规模集成块,发出相应指令,指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。 2 感应探测器：负责采集外
13、部信号,如同人们的眼睛,当有移动的物体进入它的工作围时,它就给主控制器一个脉冲信号； 3 动力马达：提供开门与关门的主动力,控制门扇加速与减速运行。 4 门扇行进轨道：就象火车的铁轨,约束门扇的吊具走轮系统,使其按特定方向行进。 5 门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇,同时在动力牵引下带动门扇运行。 6 同步皮带：用于传输马达所产动力,牵引门扇吊具走轮系统。 7 下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置,防止门扇在运行时出现前后门体摆动。1.4 平滑自动门工作原理感应探测器探测到有人进入时,将脉冲信号传给主控器,主控器判断后通知马达运行,同时监控马达转数,以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运
14、行。马达得到一定运行电流后做正向运行,将动力传给同步带,再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开启；门扇开启后由控制器作出判断,如需关门,通知马达作反向运动,关闭门扇。1.5商用平滑自动门运行特点商用平滑门使用广泛,有着其独特的运行特点。1自动启闭,使用方便。自动门以微电脑控制门扇的启闭和速度,系统自我监视,自动门控制定好的最佳模式运行。使用方便,断电后可以手动,门的阻力很小,手动轻便灵活。2运行平稳、安静、可靠,通行效率高。门扇运行中根据设定值,速度快慢可自行变换。根据现场需要进行最佳的开启和关闭动作调节,通过最佳制动控制使门扇开闭平顺,出入顺畅。由于吸音结构导轨,自动门特别适合宁静环境。若采用
15、直流电机,使门扇开启速度更加迅速。开启和关闭快速,大大提高了通行效率。3运行安全可靠。自动门在关闭时,如果碰到人或物体会迅速后退自动打开,确保人与物的安全,再次关闭至受阻位置时改用慢速至全比,以测试阻碍物是否存在。4密封性能好,节省能源。自动门可以自动调节开门的宽度,在冬夏两季开门宽度可以调节到更小些,这样可以节省暖气和冷气费用。又因为门扇开关速度很快也会很好地保持密封性,防止灰尘进入。5具有自动补偿功能,环境适应能力强。自动门在运行中因风力加大或其他因素阻力增加时,自动门的补偿机构会自动提高驱动力,以补偿外界环境变化的需要。6设备可靠,可保证连续运行吴故障。自动门若采用直流电机可靠的电控系统和安全系统设计,自动门可保证能连续运行而不停止。全部控制电流触点不使用物理电器触点而采用光
