基于FX系列PLC的多功能商店门设计毕业设计论文.docx
- 文档编号:17428972
- 上传时间:2023-07-25
- 格式:DOCX
- 页数:36
- 大小:286.64KB
基于FX系列PLC的多功能商店门设计毕业设计论文.docx
《基于FX系列PLC的多功能商店门设计毕业设计论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于FX系列PLC的多功能商店门设计毕业设计论文.docx(36页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
基于FX系列PLC的多功能商店门设计毕业设计论文
毕业设计(论文)
题目
基于FX系列PLC的多功能商店
门设计
系(院)
自动化系
专业
电气工程与自动化
班级
学生姓名
学号
指导教师
职称
二〇一三年六月二十日
独创声明
本人郑重声明:
所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。
据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
年月日
毕业设计(论文)使用授权声明
本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部内容,允许他人依法合理使用。
(保密论文在解密后遵守此规定)
作者签名:
年月日
基于FX系列PLC的多功能商店门设计
摘要
由于科学技术的迅速发展,使得人们的需求不断发生着新变化。
就像自动门的应用已十分广泛,但仍需要改进以满足人们提出的新需求。
自动门现在已经是许多商店、银行、超市、酒店等现代化建筑物所必备,它不仅可以美化出入口环境,使人心情舒畅;而且具有防尘功能、防风功能和隔音功能,符合当今社会提倡的绿色环保的理念,同时它也是建筑物智能化的重要指标之一,未来很有应用前景。
本次毕业设计为多功能商店门控制系统,是利用PLC为核心来控制,其电路结构简单,用梯形图语言来编程简单易学,来实现停业时间预警防盗、防火功能,营业时间为顾客自动开关门且问好功能,夜间控制LED彩虹管美化功能。
关键词:
多功能,商店门,PLC,梯形图
Multi-functionstoredoordesignbasedonFXseriesPLC
Abstract
Withthedevelopmentofscienceandtechnology,thepeople'sneedsareconstantlychanging.Astheapplicationofautomaticdoorshavebeenveryextensive,butitstillneedstobeimprovedinordertomeetpeople'snewneeds.Automaticdoorisessentialofmanyshops,banks,supermarkets,hotelsandothermodernbuildingsnow.Itcannotonlybeautifytheentranceenvironmentinwhichpeoplefeelcomfortable,butalsodustprooffunction,windprooffeaturesandsoundproofed.Itmeettoday'ssocietyadvocatedgreenconcept.Itisalsoanimportantindicatorofintelligentbuildings.Thegraduationprojectisamultifunctionalstoredoorcontrolsystem.ItistheuseofPLCasthecoretocontrol.Itscircuitstructureissimple.Ladderprogramminglanguageiseasytolearn.Itcanachieveclosuretimewarningalarm,firesafetyfeatures,businesshoursforcustomersautomaticallyswitchdoorandsayhellotofunction.AnditcancontrolLEDrainbowtubetobeautifytheentranceenvironmentatnight.
Keywords:
multi-function,storedoor,PLC,ladderdiagram
第一章绪论
1.1国内外研究的现状
在国外,进入90年代以来,自动化技术发展很快,技术已经很成熟,并取得了惊人的成就,自动化技术是自动门的重要部分。
在现在人们生活中自动门可以节约空调能源、降低噪音、防尘、防风,同时可以使出入口显得很庄重高档,因此应用非常广泛。
随着我国经济的飞速发展,自动门在人们的生活中的运用越来越广泛,自动门适合于宾馆、酒店、银行、写字楼、、医院、商店等,使用自动门。
但在国内,自动门的自主研发尚处于初级阶段。
在自动门控制系统设计中,稳定、节能、环保、安全及人性化是需要首先考虑的因素。
我国的自动门状况有如下几点:
(1)厂家多,规模小。
近年来,自动门在国内得到了快速的发展。
据不完全统计,目前国内大大小小生产自动门的厂家已有50多家,但普遍生产规模小,自主研发能力差。
从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。
(2)进口产品借助质量和品牌优势,占据了高端市场,目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能,但生产工艺略嫌粗糙,质量水平参差不齐,整体档次较低,主要集中在低端市场。
(3)产品同质化和市场特点导致利润微薄,加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品,所以价格因素占的比重较大,加剧了市场竞争。
1.2本课题设计的背景
随着社会的迅速发展和科学技术的不断进步,使得现代的门必须更加突出安全的理念,又要突出有效性:
有效的通行、有效的疏散、有效的防盗,同时还要突出与周围环境的和谐,从而体现出美观性,使得人们看了心情舒畅。
当今的社会是个讲究个性的社会,不同的场所对门功能的需求是不同的。
高档的商店门除可美化出入口环境外,还需要自动为客人开关门且对客人问好,同时又可节约空调能源、防盗、防尘、防风、降低噪音等功能,从而来提高商店的档次,来吸引更多的顾客。
为了迎合某些商店的这种需求,从而提出了基于FX系列PLC的多功能商店门的设计。
我们从设计理论上来讲,它应该是对传统门使用观念的延伸和创新,是根据人们的需求对门的功能的创新和完善,以满足人们的新需求。
1.3本课题设计的内容
本次课题主要是对多功能商店门控制系统的研究,开发出用三菱FX2N系列PLC对控制系统控制的程序。
随着我国经济的发展,商店业日益繁荣,为了满足某些高档商店的需求,多功能商店门必须具有以下几个功能:
(1)停业时间预警防盗、火灾报警功能
(2)营业时间为客人自动开关门且问好的功能
(3)夜间控制LED彩虹管美化功能
1.4本课题设计的目的和意义
一般来讲控制系统性能的好坏主要取决于其控制器性能的好坏,由于早期的自动门控制系统采用的是继电器逻辑控制,这样致使安装调试非常繁琐、占用空间体积比较庞大、工作运行中性能很不稳定、故障情况下很不方便维修等缺点,所以此种控制方式已经逐渐被市场所淘汰。
目前,在自动化行业最稳定的控制装置是可编程逻辑控制器(以下简称PLC),PLC是一种专门为工业环境下应用而产生的数字式运算操作的电子设备。
它配有可以编制用户程序的存储器结构,可用来在PLC内部执行开关量逻辑控制功能、运动控制功能、闭环过程控制功能、数据处理功能等操作指令,并且能通过逻辑控制的数字式、模拟式和开关量的输入和输出,来操控各种类型的生产机械设备和生产过程。
PLC具有容易编写用户程序,功能强大但价格低廉,适用于恶劣环境下运行,工作运行中抗干扰能力好,系统的设计、安装、调试工作量少,故障少且维修简单,占用空间体积小、能耗低等特点,所以选择PLC作为本次毕业设计的控制核心。
以PLC为控制器设计出某些商店需求的新式自动门,将推动商业的发展,从而推动经济的迅速发展和自动化行业的飞速发展。
第二章PLC的概述
2.1PLC的定义
PLC即可编程逻辑控制器,是以计算机技术为基础产生的新型工业控制设备。
PLC英文全称ProgrammableLogicController,是一种数字运算操作的电子控制系统装置,专为工业环境下应用而设计的。
它内部有随机存储器,用来存储程序和数据,可以用于其内部执行开关量逻辑控制、逻辑运算、闭环过程控制、数据处理、算数运算等操作指令,并且能通过逻辑控制的数字式、模拟式的输入和输出,来自动操作各种类型的生产机械设备和自动控制生产流程。
2.2PLC的基本组成结构
PLC一般由输入模块、CPU模块、输出模块和编程器四大部分组成。
图2-1PLC控制系统示意图
(1)CPU模块
CPU模块主要由微处理器和存储器两大部分组成。
CPU模块就好比人类的大脑一样,它根据获得的被控对象的状态信息和用户写入的程序,作出相应的判断,来实时刷新系统的输出,指示外部装置的运行;存储器是记忆元件,用来存储程序和数据。
(2)I/O模块
输入模块和输出模块简称为I/O模块,它们就好比人类的眼、耳、鼻子一样,接收并传送状态信息,从而把外部现场设备和CPU模块有机的组合起来。
输入模块用于接收和采集被控对象的状态信息。
模拟量输入部分用于采集电位器、测速发电机和温度传感器检测的模拟量电压、电流状态信号;开关量输入部分用于采集从数字拨码开关、光电开关、按钮开关、压力继电器等外部设备来的开关量状态信号。
模拟量输出部分用于操纵电磁调节阀、变频器等控制装置;开关量输出部分用于控制接触器、指示灯、报警装置、数码管等输出装置。
(3)编程器
编程器是用来编写用户程序的设备,并用它来进行编辑用户程序、检查用户程序中的错误、根据实际需要修改用户程序,然后把正确的用户程序下载到PLC内,还能监视用户程序的执行状况。
2.3PLC的特点
PLC有如下的特点:
(1)编程语言简单易学
(2)功能强大,性价比较高
(3)硬件配套齐全,便于用户使用,适应性较强
(4)工作可靠性高,抗干扰性较强
(5)系统的设计、安装、调试工作量少
(6)维修工作量小,很方便维修
(7)体积小,能耗低
2.4PLC的应用领域
在工业发达的国家中,PLC已被广泛用于生产行业,随着其性价比的不断提升,应用领域也正迅速不断扩大。
PLC被主要用在以下几个方面:
(1)开关量的逻辑控制方面
PLC可用“与”、“非”、“或”、“取反”等逻辑指令来等效触点电路的并、串联等效果,用来替代继电器进行顺序逻辑控制、定时控制、计数控制和逻辑算数运算控制等所需功能。
此功能模块既可控制单台生产设备,也可用来实现生产线的自动化。
(2)运动控制方面
PLC设有专门的运动控制指令,可对运动物体的位置、速度和加速度进行控制,实现了运动控制与顺序控制的完美结合。
PLC的运动控制功能有着广泛的应用,例如化工生产、产品组装、生产机器人、自动门等方面。
(3)闭环控制过程方面
所谓闭环过程控制就是对湿度、浓度、亮度、压力等不断改变的模拟量实行闭环过程控制。
PLC有专用的模拟量模块,能实现数字量和模拟量间的相互转化。
此模块的功能广泛的应用到需对模拟量进行闭环控制的生产领域。
(4)数据处理方面
现在的PLC具有数据信息传送功能、数据之间的运算功能、有用数据的查询功能、数据的排序功能和位操作功能,且可以完成数据的采集过程、处理过程和分析过程,数据信息还能通过通信功能模块把数据传送到其它的智能设备。
(5)通信联网方面
PLC的通信包括:
PLC与远程I/O之间通信、多台PLC相互间的通信、PLC与其它智能设备之间的通信。
PLC与其它智能化控制装置有机的组合,能构成“集中管理,分散控制”的分布式控制系统。
2.5PLC的选型原则
第一个原则:
要对控制任务进行详细的分析,把所需的I/O点列出来,计算出总的I/O点数。
包括开关量I/O和模拟量I/O,根据具体的输出设备判断输出量是采用继电器型还是晶体管型或可控硅型,来选择I/O点数足够和和输出类型匹配的PLC。
第二个原则:
一般来讲所有PLC都能完成常规的控制任务,但对于控制任务中的某些特别强调的功能,就要选择此功能比较强的PLC,就要知道所选用的PLC是否有能力完成所需特殊控制任务。
如对运算功能、运动控制功能、通信功能、闭环过程控制功能和处理速度等性能方面的特殊要求,来确定合适的PLC。
第三个原则:
一般来讲,厂家不同PLC的价格也不同。
像有些厂家的PLC功能类同,产品的性能相当,输入、输出点数也相当,但PLC价格却相差很大。
这样在运用PLC很多的情况下,这样差价是必须考虑的要素,以此来选择价格合理厂家的PLC。
综上考虑,本次毕业设计选用FX2N系列的PLC。
第三章停业时间预警防盗、火灾报警功能模块设计
3.1停业时间预警防盗、火灾报警功能模块的功能及要求
(1)启用该模块的功能后,由于商店的门口、窗口设有光电开关SL1、SL2,停业时间可以检测到企图入侵者,把该状态信息传入PLC,PLC做出相应的判断,在入侵者5秒内不离开的情况下,驱动执行接触器KM1来接通防盗报警器发声,直到店内人员知道取消警报为止。
(2)由于店内顶部中央装有烟雾探测传感器开关SL3,当发生火灾,且烟雾到达一定的浓度时,被烟雾传感器检测到,把该状态信息传到PLC,PLC做出相应的判断,驱动执行接触器KM2来接通火警报警器发声,直到店内人员知道取消警报为止。
3.2I/O口的分配
表3-1I/O口的分配
序号
PLC地址
电气符号
功能说明
1
X000
SB1
启动按钮
2
X001
SB2
关闭按钮
3
X002
SL1
门外光电开关
4
X003
SL2
窗外光电开关
5
X004
SL3
烟雾开关
6
Y000
KM1
防盗蜂鸣器
7
Y001
KM2
防火蜂鸣器
3.3I/O口硬件接线
图3-1I/O接口电路图
3.4红外线光电开关
红外线光电开关分对射式和反射式两种类型。
反射式光电开关是利用光电开关发射出的红外线反射回来,然后根据光电开关能否接收到,从而判断是否有物体存在。
如果有物体存在,光电开关接收到反射回来的红外线,内部发生相应的变化,驱动触点动作;当没有物体存在时,光电开关就接收不到反射回来红外线,内部发生相应的变化,驱动触点复位。
对射式光电开关是由分离的发射器和接收器两部分组成。
当没有物体挡住时,接收器能接收到发射器发射的红外线,内部发生相应的变化,驱动触点复位;当有物体遮住时,接收器接收不到发射器发射的红外线,内部发生相应的变化,驱动触点动作。
综合考虑,本次设计采用对射式光电开关。
3.5烟雾探测开关
当火灾发生时,会产生烟雾,烟雾进入到检测电离室,遮挡了发光二极管发出的光,光电三极管接收不到光而截止,使电离室发生相应的变化,驱动其触点动作;当无火灾时,电离室不发生变化,驱动其触点复位。
图3-2烟雾检测开关
3.6程序流程图
图3-3程序流程图
3.7梯形图程序设计
图3-4程序设计图
第四章营业时间为顾客自动开关门功能模块设计
4.1自动开关门模块的功能及要求
(1)营业时间顾客由店外接近店门时,店门外的接近开关SL4检测到并发出信号传入PLC,PLC驱动开门执行接触器KM3动作,同时驱动接触器KM5接通“欢迎光临”发声器,电动机正转,到达开门停限位开关SQ1处电机停转,KM5一定时间内自动断开。
(2)在门打开的5s内无人接近店门时,自动进入关门程序,PLC驱动关门执行接触器KM4动作,电动机反转,到达关门停限位开关SQ2处电机停转。
(3)顾客由店内接近门时,店门内的接近开关SL5检测到发出信号传入PLC,PLC驱动开门接触器KM3动作,并使接触器KM6接通“欢迎再次光临”发声器。
电动机正转,到达开门停限位开关SL1处电机停转,KM6一定时间自动断开。
(4)自动门在关闭的时候,如果有顾客由店内或店外接近店门,必须立即终止关的门程序,且立即自动进入开门运行过程。
(5)在开门后的5秒停留时间内,若有顾客进入或走出,必须重新停留5秒。
(6)控制方式分自动和手动,且有急停的作用。
4.2自动门的组成框图
图4-1自动门的组成框图
平移式自动门系统主要由以下几部分组成:
(1)控制器部分:
它是自动门系统的指挥中心,就如同人的大脑一样,通过执行内部存储器存储的用户程序,发出相应操作指令,指示电动机和发声器按规定方案运行;同时调节开关门的速度及开关门的幅度等可调参数,来提高控制系统的性能。
(2)感应装置部分:
它负责采集被控对象的状态信息,就如同人类眼睛、耳朵的作用,当有物体进入了它的作用范围时,它就给控制器发送一个状态信号。
(3)电动机部分:
提供驱动开门与关门的主要动力,操控着开关门的加速与减速运行等过程。
(4)门扇运行轨道部分:
就像火车铁轨一样,它是用来限制门扇吊具走轮系统,使自动门按规定方向运动。
(5)门扇吊具走轮系统部分:
此部分用来吊挂住活动门扇,使活动门扇固定且便于灵活运动,且在电动机的牵引下带动门扇运动。
(6)传动皮带部分:
它用来传输电动机所产的动力,使动力传送到自动门门扇吊具走轮系统,来驱动开门与关门运动。
4.3I/O口的分配
表4-1I/O口的分配
序号
PLC地址
电气符号
功能说明
1
X005
QS1
自动、手动切换开关
2
X006
SB3
手动开门按钮
3
X007
SB4
手动关门按钮
4
X010
SL4
店外接近开关
5
X011
SL5
店内接近开关
6
X012
SQ1
开门到位行程开关
7
X013
SQ2
关门到位行程开关
8
X014
QS2
急停开关
9
Y002
KM3
电动机正转
10
Y003
KM4
电动机反转
11
Y004
KM5
“欢迎光临”发声器
12
Y005
KM6
“欢迎再次光临”发声器
4.4主电路图
图4-2主电路图
4.5I/O硬件接线
图4-3I/O硬件接线图
4.6限位开关
限位开关又叫行程开关,是一种小电流的控制器。
它是依靠运动物体的位置而切换电路结构的装置,能使运动物体的机械信号转变为电压、电流信号,从而能对运动的物体运动过程进行自动控制。
能实现运动部件极限位置的保护。
其设计原理与按钮开关差不多,就是利用运动物体上的部件对限位开关的碰压,来驱动其常开触点闭合,以此将物体运动的机械信号转变为电压、电流信号。
能操控运动机械完成自动停止、自行启动、自动变速、自动报警等操作。
4.7接近开关
从原理上理解,接近开关就是一种非接触式的位置开关,它是位置开关的升级和创新,它一般由感应头部分、高频振荡器部分、放大器部分和外壳部分组成。
当运动物体靠近接近开关感应头的作用范围时,使其输出一个可被检测的电压、电流信号,使控制器做出相应判断,从而起到检测物体的要求。
接近开关分电容式和电感式两种类型:
(1)电感式的接近开关感应头是含铁氧体磁心的电感线圈,但只可用于检测金属物体。
它的高频振荡器可在感应头表面产生一个交变的磁场,当有金属物体靠近它的作用范围时,由于金属内产生涡流振荡,使磁场发生相应变化,经转化电路变成PLC可检测的状态信号。
(2)电容式的感应头是一个圆形的电极平板,它与振荡电路的地线等效成一个分布式的电容器。
当有物体进入感应头作用范围时,其电容量会增加,造成振荡器停振,内部电路结构发生相应的变化,此变化通过整形放大电路输出可一个可以被检测的电压、电流信号。
电容式的不仅能检测金属物体,也可检测非金属及液体。
综合考虑,本次设计选择电容式的接近开关。
4.8程序流程图
4-4程序流程图
4.9设计梯形图
图4-5程序设计图
第五章夜间美化模块设计
5.1夜间美化模块的功能及要求
(1)在夜晚某个规定的时刻自动的启用该模块,且时间可调。
(2)此模块工作期间,PLC控制红、绿两种颜色的LED彩虹管,且把LED彩虹管布在门及外建筑的轮廓上,还有编成门店的名字和其它的有用信息形状。
(3)两种颜色的彩虹管循环点亮,且它们的各自的点亮时间可调。
(4)在早晨某个特定的时间自动关闭该模块,且该时间可调。
5.2设计的大体思路
用时钟脉冲M8014和计数器C0、C1组成一个时间可调的时钟,用比较指令CMP来检测计数器的值来实现定时功能,用闪烁电路来实现循环点亮。
5.3I/O口的分配
表5-1I/O口的分配
序号
PLC地址
电气符号
功能说明
1
X015
SB5
调分按钮
2
X016
SB6
调时按钮
3
Y006
KM7
发红光控制
4
Y007
KM8
发绿光控制
5.4I/O口硬件接线
图5-1I/O口硬件接线图
5.5LED彩虹管
现在LED彩虹管使用了高亮度的LED,是一种新型的可塑性线形美化灯具,由其卓越的优势,使它成为取代微型灯泡霓虹灯管的最佳新型灯具,它不但具有相对于玻璃霓虹灯的所有优点,而且还克服了玻璃霓虹灯的很多缺点。
特点:
耗能极低,极高的效能,超长的使用寿命,容易安装,维修率很低,不易破损,发光亮度高,产生冷光源,可长时间点亮,容易弯曲成形,耐高温能力强,防水性极好,绿色环保,颜色鲜艳丰富,发光优美等优点。
用途:
可用于建筑物,大厦轮廓,也可用于室内外装饰。
最为通用的LED彩虹管是二线的线形彩虹管,可用来装饰高楼大厦的外轮廓,且建造大型的灯饰图案,夜间小区环境美化,门店、旅店门面的装饰等。
配接上控制器,编写用户程序,可根据人的意愿产生闪动、变色、调光等奇幻的效果。
图5-2LED彩虹管效果图
5.6程序流程图
图5-3程序流程图
5.7梯形图设计
图5-4程序设计图
第六章结论
本次毕业设计基本上达到了设计目的,利用PLC为控制核心设计多功能商店门的控制系统。
实现了停业时间预警防盗、火灾报警功能,营业时间为客人自动开关门且问好功能,夜间控制LED彩虹管美化功能。
通过这次毕业设计,初步掌握了PLC的基本编程方法,熟悉了有关软硬件的许多知识,知道了通过合理的设备选型,参数设置,软硬件配合,可以提高系统的整体性能。
从而改进了传统的自动门,满足了人们的新需求。
但由于所学知识和时间的限制,本次毕业设计存在许多不足之处,功能方面还不够全面,许多元件内部结构不太了解,还需要学习,来不断的改进。
我逐渐的意识到创新能力的重要性,只有创新才能发明新的东西,才能满足人们提出的新需求,才能推动社会的不断进步。
认识到许多难事只要你用心去做,真的没有你想象的那么难,所有的恐惧都来自自己的内心。
认识到只有做一些自己不知道的事,在向别人请教时,自己的学习能力和处理问题的能力才能提高。
认识到了同学的友谊的珍贵,在你需要的时候给你帮助。
认识到指导老师伟大作用,引导我们走出迷途。
通过本次毕业设计,我把所学的各种
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 FX 系列 PLC 多功能 商店 设计 毕业设计 论文