PLC自动门控制系统设计方案陶惠.docx
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PLC自动门控制系统设计方案陶惠.docx
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PLC自动门控制系统设计方案陶惠
常州信息职业技术学院
学生毕业设计(论文)报告
系别:
电子与电气工程学院
专业:
电气自动化专业
班号:
电气114班
学生姓名:
陶惠
学生学号:
1103153121
设计(论文)题目:
基于PLC自动门控制系统设计
指导教师:
陆杰峰
设计地点:
SB220
起迄日期:
毕业设计(论文)任务书
专业电气自动化专业班级电气114班姓名陶惠
一、课题名称:
基于PLC自动门控制系统设计
二、主要技术指标(或基本要求):
实现PLC对自动门的控制,必须具备的功能部分有:
微波检测开关、限位开关、超载要实现的电机正保护开关。
首先确定电机与门扇轨道组成的系统,实现了电机正转—门打开,电机反转—门关上。
首先,按下启动按钮,当传感器检测到人体的信号时,开关上有电流通过,(光电检测开关是脉冲触发需对其自锁),线圈会有电流通过,电动机正转,自动门则执行开门过程。
当门完全打开后,限位开关从关闭到打开,延迟8秒,然后自动门停止。
如果传感器检测到人体的信号,则重新进行8秒的延迟。
当8秒的时间延迟完毕后,自动门关闭。
此时传感器感应到人体的信号,门则由关闭转为打开。
考虑到自动门可能会出现故障或维修,采用自动控制系统会有一些不适,避免造成不便,所以设置手动打开和手动关闭。
三、主要工作内容:
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,以及分时间段控制功能、配备安全防夹人光线、后备电源等辅助装置,以此满足商场等人流众多的场所的高效率、高安全性的要求。
自动门硬件系统的设计:
本课题设计的自动门要求有很高的稳定性来满足日常的需要,故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的德国西门子公司生产的CPU224小型PLC。
四、主要参考文献:
[1]催坚.西门子工业网络通信指南.机械工业出版社,2005,8(3):
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[2]张运刚,宋小春.从入门到精通—西门子工业网络通信实践.北京人民邮电出版社,2007,24(13):
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[3]吴明亮,蔡夕忠.可编程控制器实训教程.化学工业出版社,2005,9(3):
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[4]刘敏.可编程控制器技术.机械工业出版社,2001,13
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[5]常斗南.可编程控制器原理、应用、实验.机械工业出版社,2003,8(4):
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[6]王国海.可编程序控制器及其应用.中国劳动社会保障出版社,2006,7
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[8]汤自春.PLC原理及应用技术.高等教育出版社,2006,3
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[9]高鸿斌.PLC分析与设计应用.电子工业出版社,2004,6(5):
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[10]陈丽主编.PLC控制系统编程与实现.
[11]张同苏,徐月华主编.自动化生产线安装与调试.
学生(签名)年月日
指导教师(签名)年月日
教研室主任(签名)年月日
系主任(签名)年月日
毕业设计(论文)开题报告
设计(论文)题目
基于PLC自动门控制系统设计
一、选题的背景和意义:
自动门从理论上理解应该是对门使用观念的延伸,是人们根据需要对门的功能进行提升和完善。
因此,自动门的理解应该是从人对门功能的需求,从最基本的意义上,以满足外部环境的分离,并且不会干扰通道与人的两个要求。
因此,门体应牢固,密封。
设计采用PLC作为控制器可以大大提高系统的稳定性和经济性的自动门,自动门也是一种技术创新。
PLC控制设计自动门产业,促进了自动门的发展,同时也扩大用PLC控制在自动门行业乃至整个自动化行业,具有经济价值和理论研究。
二、课题研究的主要内容:
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、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。
三、主要研究(设计)方法论述:
自动门硬件系统的设计:
本课题设计的自动门要求有很高的稳定性来满足日常的需要,故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的德国西门子公司生产的CPU224小型PLC。
在自动门的开关门速度的控制上,本设计以变频器作为调节器,运用变频器的三段速控制实现自动门的转速控制,为了解决在频率很低时出现不稳定的问题,驱动设施应该选择功能强大、稳定性好自带减速装置的直流电动机。
传感器则应该具有检测精度高,使用寿命长,稳定性好,广泛应用于工业控制的光电开关传感器,运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现PLC对自动门的控制。
由于此问题的具体需要,因此在设计过程中主要应该考虑自动门的硬件系统,既要经济又要实用,以及稳定的需要。
软件设计自动门:
在PLC设计中使用最多的编程是梯形图,梯形图的设计可以直观看出自动门的要求,并可以很好的考虑到安全性和故障报警等诸多问题,梯形图编写是西门子自带的编程软件,该软件具有强大的诊断能力,能更快地检测到故障原因,从而大大缩短了维修时间。
四、设计(论文)进度安排:
时间(迄止日期)
工作内容
五、指导教师意见:
指导教师签名:
年月日
六、系部意见:
系主任签名:
年月日
PLC自动门控制系统
摘要
自动门已被广泛地应用在人们的日常生活中,人们对它的性能和安全性的要求也愈来愈高。
因为PLC具有高稳定性和强大的环境适应能力,所以基于PLC的全自动控制装置的应用也愈来愈广泛。
本文重点介绍的是对自动门控制系统的研究。
首先分析了在国内外自动门技术的发展趋势,然后对PLC系统进行简要的说明。
按照对自动门控制装置的要求,设计相应的梯形图文件,实现自动开门,检测时间等待,关门的全过程。
设计的主要工作原理是通过信号采集设备判断有无人走入,然后把信号通过转换信号开关发送给PLC,然后根据开关信号控制变频器、齿轮驱动门,从而实现控制要求。
随着经济不断改进,PLC也在不断更新,PLC控制系统已成为最常见的控制系统之一,可编程控制器的控制模式非常灵活。
此外,更因为PLC具有高稳定性,可靠性,维修方便的优点,还有良好的处理开关控制和稳定性好,因此,基于这样的设计,采用PLC为控制核心,并以传感器作为感应的装置,用电机作为动力装置,是完全可以实现设计要求的。
关键词:
自动门PLC可编程控制器传感器工作原理设计原理
Abstract
Aswecansee,automaticdoorhasbeenwidelyusedinpeople'sdailylife,atthesametime,itsperformanceandsafetyisbecomingincreasinglydemanding.SincethePLChavehighstabilityandstrongenvironmentadaptiveness,thePLCinautomaticdoorcontroldeviceapplicationsareincreasinglywidespread.
Thisarticlefocusesonthestudyofautomaticdoorcontrolsystem.Firstly,thedevelopmenttrendofautomaticdoortechnologyathomeandabroadareanalyzed,andprovidesabriefdescriptionofthePLCsystem.Accordingtotherequirementsofautomaticcontroldevice,designthecorrespondingladderdiagramfiles,automaticallyopenthedoor,testtimetowaitfor,thewholeprocessoff.
Themainworkingprincipleofdesignisthroughthejudgmentofsignalacquisitiondevicehasnoonetogo,andthensendsignalsthroughtheconversionswitchtoPLC,andthenaccordingtotheswitchsignalcontrolfrequencyconverterandgeardrivedoor,soastorealizecontrolrequirements.
Withthedevelopmentofeconomy,PLCarealsoconstantlyupdated,PLCcontrolsystemhasbecomeoneofthemostcommoncontrolsystem,andthecontrolmodeoftheprogrammablecontrollercanbeveryflexible.Inaddition,PLChashighstability,reliability,theadvantagesofconvenientmaintenanceandgoodhandleswitchcontrolandgoodstability.Therefore,basedonthedesign,adoptingPLCasthecontrolcore,andusingthesensorasthesensingdevice,withmotoraspowerplant,canachievethedesignrequirementscompletely.
Keywords:
AutomaticdoorPLCprogrammablecontrollerThesensorTheWorkingprincipleTheprincipleofdesign
第一章前言
自动门早在国外被广泛应用,目前在我国也已得到公认,因为它具有优异的性能,自动门在中国的发展也将进入黄金时期。
控制装置的性能会影响自动门的性能,早期自动门控制系统采用继电器逻辑控制,导致有复杂的安装,因而并不是很稳定的,也不容易被修复,并且它具有体积大的缺点,也已逐渐被淘汰。
随着经济的快速发展,以及中国的科学和技术不断提高,人们生活中的自动门也被广泛应用,在很多高层建筑、城市建筑、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼中,自动门也已无处不在。
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在,然后将感应到的信号传到控制器,控制器通过驱动设施去开门,再定时,然后人通过,最后再将门关上。
由于自动门通电后可以实现无人管理,这样既方便进出,同样也能节约资源。
自动门及自动化行业中最稳定的设备是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。
使用的存储器可以被编程,用于执行逻辑运算,顺序运算,计时,计数,而在其内部存储指令的算术运算,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。
运用PLC控制自动门具有可靠性、稳定性高的优势,便于维修。
自动门的PLC控制系统的设计,可以加速自动门行业的发展,加大应用PLC在自动门行业乃至整个自动化行业,具有很好的发展前景。
根据使用的场合及功能的不同,自动门可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等,用旋转门的场合相对比较少,因为价格昂贵的原因,一般旋转门只用在高档酒店。
平时被广泛使用的自动门是自动平移门,一般情况下,大家所说的自动门、感应门指的就是就是自动平移门。
市场上现在流行的有两种自动门具有简单,方便控制和维修等优点。
本论文的研究对象是自动平移门。
本论文主要介绍以PLC作为控制器的自动门控制系统的设计,开发的产品可以应用在不少场合,并都能满足自动门的基本要求。
第二章自动门的概述
2.1自动门简介
自动门的英文名称:
automaticdoor。
自动门从理论上理解应该是门概念的延伸,是根据人的需要对门进行发展和完善。
用PLC控制自动门就是在人或物接近门的时候,将这种信号转换为开门信号,然后再通过驱动系统将门打开,一旦信号结束,人离开后再将门自动关闭,对门的开启和关闭进行控制的功能。
在20世纪后,自动门最先在建筑物中被使用。
受到20年代后期美国超市开放的影响,自动门便开始广泛被使用,1945年世界上第一个自动门品牌多玛开发了油压空气自动门,并在大楼的前门使用。
到1962年,电气式的自动门也开始出现,自动门技术领域便逐年扩大。
但是,在初期,电机的速度控制是非常困难的,所以能量转换效率非常低。
后来,随着技术的发展,现在电子控制、电气控制技术都比较成熟了,电动自动门直接控制电机已逐渐成为主流。
而且自动门的种类也很多,比如:
感应自动门(红外传感器,微波传感器,触摸传感器,电感式踏板),刷卡自动门等。
2.2国内外自动门发展现状
在国外,进入90年代以来,自动化技术已经非常成熟,技术的发展速度十分快,并取得了相当好的成就,自动门则成为了自动化技术的典型代表。
在现代人生活中,自动门既可以节约空调能源、防尘、防风、降低噪音,同时也可以使进入口显得特别上档次,因此应用非常广泛。
自动平移门最常见的形式是自动门内外两侧加感应器,当人走到门口,传感器感应到人的存在,开门信号传到PLC控制器,控制器就通过驱动来开门。
当感应不到信号时,则又关上了门。
正因为自动平移门通电后可以实现无人管理,比较方便也上档次,于是国内外迅速掀起了自动门的狂潮。
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、智能控制器控制等。
用智能控制器控制具有稳定性高,安全性高等优点,因此被很多生产厂商所用。
由于继电器逻辑控制的自动门系统存在许多缺陷,后来也逐步被智能控制器的自动门所淘汰。
在智能控制器的选择上,自动门的主控制器有微电脑控制器控制和可编程控制器(PLC)控制,微电脑控制主要有体积小、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控制的特点则稳定性高、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。
随着中国经济的猛速发展和科学技术的提高,自动门在人们生活中的应用也愈来愈广泛,它适用于各种公共场所。
但在中国,自主研发的自动门技术并不成熟。
在自动门控制系统的设计中,稳定、节能、环保、安全和人的因素都应优先考虑。
2.3课题研究的内容
本文中主要研究自动平移门,综合自动门实用,方便,简单,简洁的要求,本课题设计的自动平移门具有手动和自动开门功能,并配有安全防夹紧光,备份电源和其他辅助设备,以满足商场和其他人很多的地方,高效率,高安全性和稳定性的要求。
设计将在如下几个方面的自动门控制系统的研究与演示。
2.3.1自动门类型的选择
不同门的重量和体积上的自动门驱动系统有不一样的要求,所以可分为重型自动门和轻型自动门。
客流量之间的差异,同样会对自动门产生很大的影响,自动门可分为一般的自动门和频繁使用的自动门。
根据场合的不同和使用自动门功能的不同,自动门可以分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等。
一般实用的自动门,简单,方便,简单的要求。
在本文中研究的自动平移门,具有手动和自动开启功能和时间控制功能主,并配备安全防夹紧光,备用电源和其他辅助设备,以满足商场等人流量众多场所高效率、高安全性的地方。
2.3.2自动门硬件系统的设计
关于自动门,满足人的日常需求这个主题设计就需要很高的稳定性及良好的状态。
在本设计中使用的智能控制器就是德国西门子公司生产的CPU224小型PLC,它具有良好的稳定性,功能强大的驱动设施,自带减速装置的三相交流电机,在感应器方面,则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、稳定性能好的传感器,将感应器件感应到的开关量信号输入给PLC,再来由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。
2.3.3自动门的软件设计
在设计中PLC编程使用的梯形图语言,梯形图的设计可以直观看出自动门的控制要求,并能更好的实现其安全性和故障报警等出现的诸多问题,梯形图的编写使用西门子编程软件,该软件具有强大的诊断功能,能更快的查出故障的原因,从而大大缩短了维修时间。
2.4本课题研究的背景和意义
在二十一世纪,要求门安全的概念更为突出,强调了有效性:
有效预防交通拥挤,便于疏散,还强调了建筑艺术的概念,强调与周围建筑风格的大门相协调,构成和谐的整体。
自动门的普及和应用,改变了人们的保护意识,增强人民群众的安全感。
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。
在中型和大型的公共场所,这些楼宇的自动门添加了时尚,优雅的色彩。
自动门从理论上理解应该是在人们的需求上,延伸门使用的概念,进一步提升和完善。
因此,自动门的理解应该是从人的功能需求的一部分出发,从最基本的意义上,以满足外部环境的要求,并且不会干扰通道和人的两个要求。
因此,门体应更加牢固,密封。
自动门,可实现通电后无人值守,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,所以在建设市场快速流行,并得到了广泛的普及。
与此同时,几乎成为银行,办公楼,配置酒店,办公娱乐等公共场所必不可少的装饰。
自动平移门最常见的形式是自动门及门内侧雷达,当人走近时,雷达感应到人,然后由传感器将信号传给控制器,控制器通过驱动打开门。
当人通过门,然后大门关闭。
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。
本文里使用的是微波雷达感应自动门控制系统设计。
自动开门信号是触点信号,微波雷达和红外线传感器是2种常用的信号源。
微波雷达是物体的位移,反应速度快,适用于行走速度正常人员走过的地方,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,对门机都具有一定的保护作用。
自动门的设计采用PLC作为控制器,能够大大提高系统的稳定性和经济性,自动门业是一家技术创新,提高了使用的自动门率,因此,PLC控制系统设计的自动门,可以推动自动门行业的发展,扩大在同行业中乃至整个自动化行业的应用,具有经济价值和理论研究。
第三章PLC的概述
3.1PLC的定义
国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee)在1987年颁布了可编程控制器定义及标准:
可编程控制器是一种专门为工业环境设计,用于数字操作的电子装配。
使用的存储器,它可以被编程,用于执行逻辑运算,顺序操作,定时,计数和算术运算在其内部存储指示,并通过数字或模拟量和开关量逻辑控制的输入和输出,来实现机械或工业生产过程中的不同类型的控制。
定义强调了PLC应直接适用于工业环境中,它必须具有抗干扰能力强,适应性广的应用范围,这也是区别一般控制器控制最显著的一个特征。
可编程控制器和相关的外围设备都应该容易和工业控制系统成为一个整体,以方便扩展功能为原则进行设计。
定义还强调,PLC是数字化操作的“电子系统”,它是一种计算机,是在工业环境下应用而设计的工业计算机。
这种工业计算机采用“面向用户的指令”,因此编程起来更加方便。
它能完成逻辑运算,顺序运算,计时,计数和算术运算,它也有“数字和模拟输入和输出的能力”、“非常易于与工业控制系统”集成、“易于扩展”等优点。
3.2PLC的产生背景
可编程控制器是一种在自动控制设备的基础上通用的工业计算机技术,在它的早期应用是在开关量逻辑控制机械或生产过程。
可编程控制器和相关的外围设备都应该容易和工业控制系统成为一个整体,以方便扩展功能为原则进行设计。
在可编程控制器之前,工业设计主要是以继电器控制为主,而以继电器控制构成的控制系统存在明显的缺陷,特别是对系统的适应性较弱。
1968年,通用汽车公司(GM),根据市场上的情况和生产的发展需求,为了完成“多品种,小批量,不断翻新的汽车品牌型”战略,提出了一个新的逻辑控制单元更换继电器控制装置。
到了1969年,美国的数字设备公司(DEC)研制出了第一台PLC,被应用在美国的通用汽车公司的自动装配生产线上,并取得了巨大的成功。
此后,随着计算机技术,半导体技术,控制技术,数字技术,网络通信技术的发展,PLC也快速发展起来。
PLC初创阶段的代表产品有MODICON公司的084、AB公司的PDQIl、DEC的PDP.14和日立公司的SCY.022等。
此期间PLC产品的主要功能是进行中继逻辑运算,顺序控制,定时和计数。
CPU从数字集成电路的中小尺寸,在I/O接口电路中以适应工业控制的要求进行改进,控制功能相对简单。
在软件编程上,则采用继电器控制电路的电气工程技术人员所熟悉的方式-梯形图。
20世纪20年代,人们把各种继电器,定时器,接触器和电机按照一定的逻辑关系连接,构成一个控制系统,控制各种生产机械,传统的继电器接触式控制系统是大家熟悉的,因为它的结构简单,易于掌握,价格便宜,在一定范围内能满足控制要求,所以就被广泛的使用。
在工业现场控制中一直占主导地位。
但是,继电器接触器控制系统有明显的缺点:
设备体积大,可靠性差,移动速度慢,功能少,难以实现复杂的控制,特别是因为它是由硬件逻辑组成复杂的布线的一个系统,如果在生产过程或对象改变的情况下,配线和控制原网站也应及时更换,所以通用性和灵活性是比较差的。
二十世纪六十年代后期,美国的汽车业竞争激烈,汽车型号也在不断更新,这就要求生产线的控制系统也要发生变化,以及对整个配置系统进行更改,这就必须放弃传统的继电器接触器控制系统,从而设计新的控制系统。
而后,1968年美国的通用汽车公司公开招标,对汽车装配生产线的控制系统提出了具体要求:
(1)方便编程,可在现场修改已编程序
(2)维修较为方便,采取插件式的结构
(3)可靠性较高于继电器控制装置
(4)体积小于继电器控制盘
(5)数据直接发送到管理计算机
(6)成本可以和继电器控制盘竞争
(7)输入交流150V以上
(8)输出为交流115V,容量要求在2A以上,可直接驱动接触器,电磁阀等
(9)扩展时原装系统改变到最小
(10)用户存储器扩展到4KB
十项要求的核心就是采用软布线(编程)方程代替继电器控制的硬接线方式,将大规模生产线的流程控制实现。
3.3PLC控制系统简介
可编程控制器,英文ProgrammableController,简称PLC,本课题中都是用PLC作为它的简称。
PLC用于工业现场控制器,它源于继电器控制技术,但基于计算机,需要以微处理器为核心,集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体,它通过执行存储在其存储
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- PLC 自动门 控制系统 设计方案