基于三菱PLC的自动旋转门毕业设计.doc

目 录第一部分 设计任务与调研3-61.毕业设计的主要任务32.设计的思路、方法33.器件选取的资料3-6第二部分 设计说明7-101.理论分析72.设计方案7-11第三部分 设计成果12-171.设计成果12-162.作品特点17第四部分 结束语18第五部分 致谢19第六部分 参考文献20第一部分 设计任务与调研1、毕业设计的主要任务 (1) 传动系统：由二个三相交流电机提供动力，15秒检测带动传动。(2）控制系统：由单片机、变频器、功能开关组成。由可编程控制器PLC、变频器、功能开关组成。（3）检测系统：由红外传感器实现有无人自动检测，自动对电机15秒启、停进行操作。（4）安全系统：主要有接触和非接触安全感应器。旋转门入口立柱均装有安胶条，防止行人夹伤，自动门入口右侧立柱胶条内装有内藏式防夹感应器，如受挤压门扉即马上停止运转。胶条恢复正常，门扉则自动转动。（5）急停系统：碰到物体或人立即停止运转。 综上五点所述来实现三菱PLC的自动旋转门的系统设计，程序模拟调试成功。2、设计的思路、方法2.1.设计思路依托电工实训中心的实训设备，充分应用所学专业知识和实践技能，详细制定设计方案和阶段进度设计，通过程序设计、模拟调试、修订完善，设计出三菱自动旋转门变化的PLC电器控制系统。2.2.设计方法 文献检查、图书馆借阅、手册查询、设备选型、PLC编程、PLC实训室程序调试。3、器件选取的资料 3.1.检测传感器的选用检测系统是由安装于门口上面的四个传感器来实现的，其主要功能是感知人的进出从而发出开门信号。红外传感器的选择主要考虑检测范围和输出形式及其特点。ADS-A型门传感器是较好的选择。它的检测范围可调，安装高度在门的设计高度范围内，其输出形式为继电器接点，可以直接和控制器相连。那么此检测传感器就可以选择这个。3.2.安全系统设计（1）防夹接近开关的选用 由于在出入口两个防夹区域内要安装了防夹传感器。（2）防夹传感器的选用 防夹传感器是用来检测人是否在防夹区域内用的。应采用红外线传感器检测，其检测方式是竖直的。（3）直流制动接近开关选用 由于当电动机停转时，门要停在指定的位置，而门停转时，电机要先停转而门体有一定惯性而使得门无法停在指定的位置上。（4）锁门接近开关的选用 当锁门时，为了让门精确的停位在上锁的位置，同样需要一接近开关提前感应锁门位置的临近，发出锁门信号使门体精确停在这个位置便于我们上电磁锁和机械锁，而无需人再来推门体使其准确停位。（5）防碰撞传感器的选用 防碰传感器主要时为了防止人和门的速度不一致时，旋转门翼打到行人；而防撞传感器则是为了防止人因不小心撞在门体的立柱上，而引起旋转门体旋转过来撞伤行人。（6）接近开关的选用 而锁门接近开关则时为了看门翼是否靠近门的锁门位置，因此应该安装在门安装电子锁的位置附近。a) 开关的选择 本控制系统为PLC控制，各种开关的容量要求不高，普通的开关足已，主要考虑输入参数要求。b) 电源的选择PLC自带的输入口电源一般为直流24V。c) 熔断器的选择 为了保护电路（短路保护）需要有熔断器FU,选择的依据是熔体的额定电流IR大于线路工作电流I（I=2A），所以选择RL1-15，熔体额定电流等级为4。 d) 整流器的选择 为降低电压的波动对控制系统的不良影响，选择把交流变为低压直流供电。 e) 输出模块的确定 输出模块的任务是将PLC内部低电平的控制信号，转换为外部所需电平的输出信号，以驱动外部负载。 f) 输入输出口及端口的保护及分配 PLC输入口电压定额一般为接有直流24V有一些输入口是不接电源输出口的电压定额常接工频低压交流电源和直流电源。3.3.调研的目的 结合当前自动旋转门的使用状况，设计一款以三菱FX2N PLC为控制核心的自动旋转门控制系统。3.4.调研的总结自动旋转门设计新颖、外观大方、功能齐全、使用控制方便，行人所接触到的按键也能保证安全。同时，接近传感器的可靠性也是实现旋转门控制系统自动化和智能化关键之一。是集机电于一体化的高新科技产品。同时其较好地满足了广大用户的要求，扩大了PLC和通用变频器的应用范围，提高了旋转门控制系统的自动化和智能化程度，深受物业管理行业科技人员和维护人员的亲睐。第二部分 设计说明1、理论分析 (1) 传动系统：由二个三相交流电机提供动力，15秒检测带动传动。（2）控制系统：由单片机、变频器、功能开关组成。由可编程控制器PLC、变频器、功能开关组成。（3）检测系统：由红外传感器实现有无人自动检测，自动对电机15秒启、停进行操作。（4） 安全系统：主要有接触和非接触安全感应器。旋转门入口立柱均装有安胶条，防止行人夹伤，自动门入口右侧立柱胶条内装有内藏式防夹感应器，如受挤压门扉即马上停止运转。胶条恢复正常，门扉则自动转动。（5）急停系统：碰到物体或人立即停止运转。三菱PLC的自动旋转门的系统设计，程序模拟调试成功。2、设计方案(1)构思:依托电工实训中心的实训设备，充分应用所学专业知识和实践技能，详细制定设计方案和阶段进度设计，通过程序设计、模拟调试、修订完善，设计出三菱自动旋转门变化的PLC电器控制系统。(2)分析: 自动旋转门PLC控制系统由信号输入元件、输出执行元件、显示器件和PLC构成。因此，自动旋转门PLC控制系统的设计，就包括这些器件的选取和连接等。1） 选取信号输入器件、输出执行器件、显示器件等。为了满足自动旋转门的各种功能，需要选取红外感应器、防碰传感器、防撞传感器、防夹传感器及相应开关等。2）设计控制系统主回路由于行人可能有残疾人，故自动旋转门需选取变频器来满足其要求。合理进行调速，按此设计控制系统主回路，回执电控系统电气原理图。3） 选取PLC根据自动旋转门输入、输出信号的数量，以及输入输出信号的空间分布，程序容量的大致情况等条件选择PLC。4） 进行I/O分配根据自动旋转门的设计要求及输入输出信号，进行I/O分配。绘制PLC I/O接线图。5） 编写使用说明书(3)设计方案的确定： 这种结构是稳定性，使用的可靠性很高，使用寿命长。考虑到旋转门在停止时一定耍密封，所以旋转门的每个分隔可以容纳更多的人，可是门的净开口宽度较小。在控制系统上，由于单片机的程序设计和接口设计较为繁杂，只利于大批量生产，不适于单件设计。综合上述条件可以看出这种方案在具体设计中更具有实用性，完善性。故选择这种种方案。（4）绘制PLC I/O接线图:（5）原理图： 3、作品特点：1）变速功能 旋转门设有低速，中速，高速三种旋转速度，分别对应残疾，middle和high三个按钮进行切换，以适应残疾人通过,正常运转和紧急疏散对转速的不同要求。2）自动转停功能 来人时自动启动，并以正常转速动转，15s时无人进出，则自动停转并封门。3）防夹功能 当门扇运转靠近曲壁立柱时，如果行人试图从两者之间(防夹区)进入旋转门，则门立即自动停转以防夹伤行人。行人离开防夹区，门自动恢复运转。4）防撞功能 行人紧靠右侧立柱或遇到物体碰撞右侧立柱,则旋转门马上停转，以防止撞伤行人或撞坏物体，行人或物体离开右侧立柱,自动门恢复运转。5）防碰功能 行人在旋转门内通行过程中，如遇到门扇碰到行人脚后跟，则门立即停转，以防止碰伤行人。行人离开门扇，门自动恢复旋转。6）锁门功能 采用电磁锁方式锁门，只要转动钥匙既可完成自动锁门工作，快捷方便。7）急停功能 当出现紧急意外事故十，按下急停按钮，门立即停转，解除急停信号，门又自动恢复运转。8）暂停功能(STOP钮) 与急停功能相当，不同的是按STOP钮后，必须用残疾，middle和high三个按钮中的一个进行恢复。9）残疾优先功能 当按下残疾按钮后，30s内门始终以2r/min的速度低速运转，此时按middle和high钮无效，以确保残疾人安全通过。30s后来人，门自动以正常速度运转。10）电动机过载保护功能 当电动机过载时，门停转并且指示灯闪烁报警。过载消除后门自动恢复运转。11）变频器报警输出和延时自动复位功能 当变频器过压或过流时，关闭输出，门停转并报警( 指示灯闪烁)，延时3s自动复位。12）漏电保护。第三部分 设计成果1、设计成果 1.1 I/O分配表 1.2 元器件表 1.3 PLC控制程序 2、作品特点：自动旋转门的传动系统技术具有节能、低噪声、传动平稳、寿命长、性能可靠等优点；控制系统采用数字化设计的系统作为控制中枢，有功能更强大，操作更简便等优点；检测安全系统采用先进的红外与微波感应技术，用于感知物体的移动，操纵门体的动行，使用各种安全检测传感器，实现防挤、防夹和防撞功能。与此同时某些厂家生产的自动旋转门还具有远程控制和液晶显示。利用当前先进的通信和网络技术，使自动门的维护不再受时间、地域和专业维护技术的限制，制造商可通过 internet 与设备进行实时交流，校正偏差，让自动门达到最佳运行状态。当出现异常时，可准确传回故障信息，实现远程维护，缩短维护、保养时间；采用液晶显示屏，进行可视化设计，全面显示门体转速、状态和故障等信息。第四部分 结束语本设计研究了PLC的自动门控制系统的设计原理与实现方法，包括硬件设计与软件设计，将PLC应用到自动门控制系统中，充分发挥PLC高可靠性和抗干扰性特点，外部接线简单、灵活，维修方便。采用了双元件型红外线光电感应器防止夹人(或物)的情况出现。传感器灵敏可靠，不受环境因素的干扰，具有较高的适用性。但在实际应用中还应结合实际情况，考虑各部分的容量及其实际的技术参数，供电电源的设计、系统接地问题、电缆设计与铺设、PLC输出端保护等问题，已使系统达到安全可靠的工作，所以要想用于实际中，必须得通过现场调试。这就又给我们提出了更高层次的问题，毕竟一个较好的和较完善的应用软件不是在短时间内就可以完成它的需要，要不断的完善和发展，需要我们做大量的工作和时间的检验。现在的系统还没有达到真正的智能化，还需要增加很多新的功能和先进的科学技术，才能达到真正意义上的智能化控制。 虽然现在自动门广泛地使用PLC作为控制元件，但单片机等更为便宜，所以，应该在现有的基础上开发利用单片机等控制的自动门系统。而且现有的故障诊断很不全面，应该增加主动性预防诊断，可使系统在发生故障之前，我们就可以预见故障、排除故障，使运行中的故障率降低到最低水平，保障自动门安全可靠运转。最终，就是以信息技术为主，通过先进使用技术，提升传统自动门制造业，强化产、学、研的有效结合，尽快实现技术引进和自主创新相结合的模式，建立和完善技术开发体系，全力提升自动门制造层次和水平。第五部分 致谢两年半的大学生活即将结束，在这里几年我学到了很多东西。首先,向各位老师表示感谢。你们不只传授了我知识，而且告诉了我很多为人处世的道理，这些道理将对我以后的人起到很好的指导作用。通过对自动门控制系统的软件设计，在学习与设计过程中，了解所设计工程的工艺流程，从而完成了对自动门系统的软件设计，同时，对于自动门硬件，也知道了一些周边技术，扩充了知识面，增强对工艺的理解。本设计的构思、规划设计撰写得到了老师的悉心指导，在设计时给予热心的指导以帮助，她学识渊博、敏锐的学术洞察力、认真的工作态度和严谨的治学作风、平易近人的为人风格给予我深刻的印象，是我受益匪浅在此向老师表示诚挚的谢意。 感谢在我毕业设计期间帮助我的同学，谢谢你们的帮助，帮我克服一些困难！感谢答疑教师对设计的指导和对我的教诲，让我受益匪浅。值此设计完成之际，谨向他们致以崇高的敬意和诚挚的感谢！ 第六部分 参考文献（1） 王永华，现代电气控制及PLC应用技术。北京航空航天大学出版 社 2008 . 3.9 P58-P63（2） 何衍庆主编，何一平、王鹏副主编著，常用PLC应用手册，电子 工业出版社2008.3.7 P89-P102（3） 李凤阁，佟为明，编著，电气控制与可编程控制器应用技术，北 京机械工业出版社2007.12.25（4） 陈立定，电气控制与可编程控制器技术 北京人民邮电出版社 2007.3.5（5） 马志喜 电气工程设计 北京机械工业出版社 2008.6.7 P68-P74（6） 齐占庆 王振臣 电气控制技术 北京机械工业出版社 2008.7.8 P105-P112（7） 刘四妹. PLC技术在自动门控制系统中的应用. 电工技术. 2009(11): 15-17 P78-P86（8） 王智明. PLC基于开关量实现模拟量输出的方法. 机电工程. 2009. 26(5): P105-P107.