基于PLC自动门控制系统的设计.docx
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1、电气工程及其自动化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。随着电子技术的发展,PLC不断的更新,PLC控制已成为自动控制中最常见的方式之一。自动门就是自动控制应用的以典型例子,由于可编程控制器具有很好的处理自动门开关控制及良好的稳定性,而且可以很简单的改变控制的方式,因此,自动门的生产商家很多都运用PLC来做门的控制器。目前自动门在日常生活中用越来越广泛。PLC控
2、制具有较高的可靠性、稳定性、维修方便等优点。关键词:自动门、PLC、感应器件、驱动装置AbstractAiming at enhancing the reliabilily of the automatic door operation,S7200 programmable logic controler(PLC) was used as the core of the automatic door systemThe principle of control system was analyzed with description of the control system hardware
3、.It was introduced that the working process of control circuits about human body detection sensor and automatic door position detection and obstacle detection and so on.it was introduced how to choose a PLC type ,to really settle the IO ordersCombining the operation characteristics of programmable c
4、ontroller,a reasonable optimization was made for the work flow of the systemOn this basis, using structured programming method,the program flow charts of main program module and opening door subroutine module and closing door subroutine module were developed The debugging of the control system was d
5、eveloped and the control system has been adopted.The practical application shows that the control system is good and reliableKey words:programmable logic controller(PLC);s7200;automatic door;control system目录摘要1Abstract2引言41.自动门软硬件设计51.1自动门类型的选择51.2自动门硬件系统的设计51.3自动门的软件设计52自动门控制系统总体方案设计52.1在自动门的功能需求分析
6、52.2自动门的控制要求62.3自动门控制系统构成62.3.1PLC概述62.3.2具体构成73自动门控制系统的硬件设计83.1 PLC的选择83.2驱动装置的选型103.3感应器件的选型103.4 直流电动机的选型113.5传动装置113.6 限位开关113.7自动门控制系统I/0地址分配表123.8自动们控制系统的原理图134自动门控制系统软件的设计144.1工作过程的分析144.2 梯形图的设计155程序调试175.1硬件线路连接175.2联机调试176 结束语197参考文献20引言在经济飞速发展的中国,高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼,自动门已经随处可见。自动门
7、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,控制器通过驱动装臵将门打开。当人通过之后,再将门关上。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不少高贵典雅的气息。自动门在国外早已得到普遍的应用,在我国也以优异的性能逐步得到大家的认同,中国已迎来了自动们发展的黄金时期自动门性能优劣主要取决于它的控制装臵,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臵
8、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臵。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。本课题主要介绍运用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
9、究本课题意味着产品成本的下降,效益提高。因此是一个比较实用且经济的产品。1.自动门软硬件设计1.1自动门类型的选择综合了自动门的简洁、简单的要求,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和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的高效率、高安全性的要求。1.2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
10、解决在频率很低时出现不稳定的问题,驱动装置选用功率强大、稳定性好的自带减速装置的直流电动机,在感应器方面运用了自动门专用的微波雷达感应器和在工业控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性好的接近传感器,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。由于本课题的具体需要在硬件系统的设计过程中主要考虑自动门的经济实用、稳定的需要。1.3自动门的软件设计在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图,梯形图能直观明了的设计出自动门的控制要求,并能更好的考虑到安全性和故障报警等问题,梯形图的编写运用西门子自带的编程软件,此软件具有强大的诊断功能,能更快的查处故障原因,从而大大缩
11、短了维修时间。2自动门控制系统总体方案设计2.1在自动门的功能需求分析本设计面向商场入口的应用,需要有安全性和可靠性。根据商场中对自动门的具体要求,本课题所设计的自动门应由以下功能:(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)紧急停止当自动门出现夹人现象时,可闭合紧急停止开关,自动门自动进入开门过程。自动门控制系统包含PLC控制和执行元件构成。采用自动和手动控制方式,此种控制模式为目前大多自动门的控制方式。本课题所设计
12、的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。2.2自动门的控制要求(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,电机停止运行。(2)自动门在开门位置停留8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,电机停止运行。(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8秒等待时间内,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
13、等待8秒后,再自动进入关门过程,以保证人员安全通过。2.3自动门控制系统构成自动门控制系统包含PLC控制和动作执行元件构成。采用自动和手动电动控制方式,此种控制方式为目前大多自动门的控制方式。本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。2.3.1PLC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,把经输入电路的
14、物理过程得到的输入信息,变换为所要求的输出信息,进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。PLC基于电子计算机,但并不等同于计算机。普通计算机进行入出信息交换时,大多只考虑信息本身,信息入出的物理过程一般不考虑的。而PLC则要考虑信息入出的可靠性、实时性、以及信息的实际使用。特别要考虑怎样适应于工业环境,如便于安装便于门内外感应采集信号,便于维修和抗干扰等问题,入出信息变换及可靠地物理实现,可以说是PLC实现控制的两个基本点。PLC可以通过他的外设或通信接口与外界交换信息。其功能要比继电器控制装置多得多、强得多。2.3.2具体构成自动门系统的具体组成如下图: 由上图可知,当感应器件检测到
15、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。3自动门控制系统的硬件设计3.1 PLC的选择在PLC系统设计时,首先应确定控制方案,下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此工程设计选型和估算时,应详细分析工艺过程的特点、控制要求,明确控制任务和范围确定所需要的操作和动作,然后根据控制要求,估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定PLC的功能、外部设备特性等,最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。(1)输入输出(I/O)点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量,通
16、常根据统计的输入输出点数,在增加10%到20%的可扩展。余量后,作为输入输出点数估算数据。实际订货时,还需根据制造厂商PLC的产品特点对输入输出点数进行圆整。根据估算的方法故本课题的I/O点数为输入12点,输出12点。(2)存储器容量的选择存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,程序容量是存储器中用户应用项目实用的存储单元的大小,因此程序容量小于存储器的容量。设计阶段,由于用户程序还未编制,因此,程序容量在设计阶段是未知的,须在程序调试之后才知道。为了设计选型时,能对程序容量有一定估算,通常采用存储器容量的估算来代替,存储器内存容量的估算没有固定的形式,许多文献资料中给出了不同
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