基于PLC的自动门控制系统的设计.docx

《基于PLC的自动门控制系统的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的自动门控制系统的设计.docx（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、基于PLC的自动门控制系统的设计 课程设计 课程名称传感器原理及工程应用 专业班级测控技术与仪器 姓名朱广申 学号 1021 齐鲁工业大学课程设计专用纸成绩课程名称传感器原理及工程应用指导教师孙凯 院（系）电气学院专业班级测控13-1 学生姓名朱广申学号 1021 设计日期 课程设计题目自动门控系统设计 摘要 随着电子技术的发展，可编程控制器（以下简称PLC）不断更新、发展，PLC控制 是自动控制中最常见控制方式之一，自动门就是自动控制应用的一典型例子，由于可编 程控制器具有很好的处理自动门的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

2、的控制器。目前自动门在日 常生活中运用越来越广泛。 关键词：PLC，变频器，驱动装置，感应器。 目录 摘要. 错误!未定义书签。引言. 错误!未定义书签。 1. 概述. 错误!未定义书签。国内外自动门发展现状. 错误!未定义书签。本课题研究的内容. 错误!未定义书签。本课题研究的目的和意义. 错误!未定义书签。 2. 自动门控制系统总体方案设计. 错误!未定义书签。自动门的功能需求分析. 错误!未定义书签。系统设计的基本步骤. 错误!未定义书签。自动门技术参数的确定. 错误!未定义书签。自动门的机械传动机构设计. 错误!未定义书签。 3. 自动门硬件系统的设计. 错误!未定义书签。控制系统结构

3、设计. 错误!未定义书签。可编程控制器(PLC)的选型. 错误!未定义书签。 PLC概述. 错误!未定义书签。可编程控制器（PLC）的选型. 错误!未定义书签。驱动装置的选型. 错误!未定义书签。变频器的选型. 错误!未定义书签。变频器原理. 错误!未定义书签。变频器的选型. 错误!未定义书签。变频器的参数设定. 错误!未定义书签。感应开关的选型. 错误!未定义书签。自动门系统I/O分配表. 错误!未定义书签。控制系统的电气接线. 错误!未定义书签。 结束语 参考文献 齐鲁工业大学课程设计专用纸（附页） 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

4、门已经是随处可见。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不少高贵典雅的气息。 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，中国已经迎来了自动门发展的黄金时期。 1. 概述 国内外自动门发展现状 在国外，进入90年代以来，自动化技术发展很快，技术已经相对成熟，并取得了惊人的成就，自动化技术是自动门的重

5、要部分。在现代人们生活中自动门可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘，同时可以使出入口显得庄重高档，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。在自动门控制系统的设计中，稳定、节能、环保、安全及人性化是需要首先考虑的因素。 由于门体的重量及体积不同会对自动门驱动和传动系统提出不同的要求，所以各种 自动门又可以分为重型自动门和轻型自动门。 客流量的差异会对自动门的使用产生很大影响，因此，自动门还可以分为一般自动门和可频繁使用的自动门。 自动门根据使用的场

6、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庞大，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，目前市场上流行的平移型自动门一般是两开，这种门的特点是简单易控，维护方便。 自动平移门最常见的形式是自动门内外两侧加感应器，当人走近自动门时，感应器感应到人的存在，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。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。 自动门的控制方

7、法很多，从控制器的不同来分，有传统的继电器控制，即通过按钮和复杂的接线安装来控制；智能控制器控制，即通过运用现代自动化设备来控制，它具有稳定性高，安全等优点，因此被很多生产厂商所运用。由于继电器逻辑控制的自动门系统因存在许多缺陷而逐步被智能控制器控制控制的自动门所淘汰。 在智能控制器的选择上，自动门的主控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控制的特点是稳定型高、维护方便，目前许多大型的商场的自动门都是由这种方式来控制。 本课题研究的内容 本设计将在以下几个方面对自动门的控制系统进行研究和论证。 1

8、.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。 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三菱FX系列PLC。在自动门的开关门速度控制上本设计以三菱变频器作为调节器，运用变频器的三段速控制来实现自动门的转速控制，为了解决变频器在频率很低的时候会出现不稳定的问题，驱动装置选用功率强大、稳定性较好的自带减速装置的三相交流电机，在

9、感应器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求在硬件系统的设计过程中主要考虑了自动门的经济实用、稳定的需要。 3.自动门软件的设计。在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯 齐鲁工业大学课程设计专用纸（附页） 形图的编程能直观明了的设计出自动门控制的要求，并能更好的考虑到安全性和故障报警等问题，梯形图的编写运用三菱的GX Developer编程软件，此软件支持全部的三菱的PLC，并且具有强大的诊断功能，能更快的查找出故障的原因，从而大

10、大缩短了维修时间。 本课题研究的目的和意义 在超级市场、公共建筑、银行、医院入口，经常使用自动门控制系统。使用自动门，可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘，同时可以使出入口显得庄重高档，因此应用非常广泛。自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加光电感应开关，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。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。 自动门在国外早已得到普遍应用，在我国也逐步得到大家的认同，已经迎来了自动门发展的黄金时期。 早期的自动

11、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。 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。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，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。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。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业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

12、可靠性，维修方便等特点。 本课题的自动门设计运用PLC做控制器能大大提高自动门的稳定性和经济性，对于整个自动门行业是一次技术的革新，提高了自动门的使用率，因此，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。 齐鲁工业大学课程设计专用纸（附页） 2. 自动门控制系统总体方案设计 自动门的功能需求分析 本设计面向商场入口的应用，需要有安全和可靠性，在设计的时候改进了自动门的友好性，结构如图所示： 图自动门结构图 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具有以下功能： 1开门和关门控制应具有手动和

13、自动方式 为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。手动和自动开门方式由手自动转换开关来控制。当转换开关拨向手动位置时，门可以手动调节开或者关。当转换开关拨向自动位置时，手动开门失效，由感应器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且门未关闭，PLC动作输出信号给变频器来控制电机的正转或者反转来实现开门或者关门。 2蜂鸣器的提示功能 当自动门开启和关闭时，PLC输出信号给蜂鸣器，蜂鸣器响以提醒来往行人注意。 3防夹人功能 为了杜绝自动门的夹人事件，在门两侧安装防夹人红外感应器，以防止停留在门附近的人被门所夹住。 自动门控制系统包含PLC控制和动作执行元件构成。采用自动和手动点动控制方

14、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。 齐鲁工业大学课程设计专用纸（附页） 系统设计的基本步骤 在自动门系统设计与调试过程中最主要的是先列出设计的主要步骤流程图，如图所示。 在自动门控制系统的设计过程中主要要考虑以下几点： 1.深入了解和分析自动门的工艺条件和控制要求。 2.确定I/O设备。根据自动门控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯等。 3.根据I/O点数选择合适的PLC类型。

15、 4.分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。 5.设计自动门系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个自动门系统设计的核心工作。 6.将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。 图设计调试步骤图 自动门技术参数的确定 自动平移门安装和调试的关键是提高精度，即导轨的平直度和水平度，门体的两个吊挂点所形成的直线与导轨的平行度和垂直度，最大限度地减少门体的静态侧摆。在自 齐鲁工业大学课程设计专用纸（附页） 动门投入使用后，尤其是初期，应经常调节门体，修正运行产生的误差。 要严格限制门体重量，不能超过自动门的额定负

16、重。通常在三个月最多一年内要对自动门进行全面的清理和调整。 公共场所的自动平移门因为使用频率非常频繁，而任何自动门的使用频率和使用寿命都有限。例如机场、大型超市和医院外门的人员流量每天可达成千上万人次，或者在特定时间段里集中通过大量人员，在这种情况下，要使用自动门就必须进行综合考虑。例如增加门的数量，加大门扇宽度，增加关门延迟时间等。具体参数如表所示。 表自动门具体参数 自动门的机械传动机构设计 在本课题设计的自动门针对人流较多的商场，应对周围环境进行综合考虑，所以在本课题的自动门机械传动设计中考虑了以下几个方面： 1自动门的传动主要包括安装板，轨道，门机，皮带，吊挂件等。 齐鲁工业大学课程设

17、计专用纸（附页） 2所有的组件都为插入式元件，使得安装很简便。 3电机：驱动电机采用380V三相交流电机，功率大，可调性强。 4导轨：水平双导轨结构，形成正悬挂，解决了侧摆的问题，从而确保了门扇的稳定性。并配以双侧密封毛刷，形成密封式导轨，避免积尘对导轨及滑轮的磨损，实现了维护方面的特点。 5滑轮：采用特殊的尼龙滑轮，强度高，耐磨性好，同时还有一定的减震效果。 6皮带：采用齿形皮带, 齿形皮带的齿形截面为曲线设计，增加了齿形的高度，提高了皮带与传动齿轮的吻合度，从而提高了机械效率。皮带底部采用尼龙加强，减少了齿距变形，提高了使用寿命。 7传动结构如图所示。其中马达皮带轮直径为5cm,皮带滑轮内径为,外径为。 图机械传动 齐鲁工业大学课程设计专用纸（附页） 3. 自动门硬件系统的设计 控制系统结构设计 本设计运用PLC控制变频器来调节交流电机运转来实现自动门运转的控制方式。采用变频器电路，结构简单，控制方便、可靠性高，交流电机具有效率高、维护成本低的特点。交流电机驱动系统与直流电机驱动系统相比，具有效率高、结构简单、维护方便、易于冷却和寿命长等优点,并且系统调速范围宽，而且能实现低速恒转矩、高速恒功率运转等特性。随着变频技术的发展，交流电机控制的成本得以降低，为交流驱动系统在自动门中的大量运用提供了条件。