电气毕业论文基于PLC自动门控制设计.doc
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1、中国石油大学胜利学院专科毕业设计(论文) 专科生毕业设计(论文)题 目:基于PLC自动门控制设计 2014年6月12日摘 要在超市、公共建筑、银行、医院等入口,经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制,已逐渐被淘汰。PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点,因而得到广泛的应用。由于直流电动机的调速范围宽广,调速特性平滑。直流电动机过载能力较强,热动和制动转矩较大,所以执行机构使用直流电动机.本论文主要是对门的自动开、关控制而论。自动门控制装置系统由检测元件光电传感器、继电器、可编程序控制器(PLC)、电动机组成。它主要是利用热释电人体光电传感器检测,有无
2、人到门口的信号,再把检测到的信号送入可编程序控制器(PLC)中,由可编程序控制器来对信号的处理,处理的最后结果用继电器输出,从而达到控制直流电动机的转动。又由直流电动机带动门的开、关。当直流电动机正转时,门自动打开;当直流电动机反转时,门自动关闭。关键词: 自动门; 光电传感器 ;PLC 控制程序; 直流电动机 ABSTRACTIn the supermarket, public buildings, Banks, hospitals, such as entrance, often use automatic door control system. Early automatic door
3、 control system USES the relay logical control, has gradually become obsolete. PLC control automatic door with low failure rate, high reliability and convenient maintenance, thus widely used. Due to wide range of the dc motor speed control, speed control features smooth. Direct current motor overloa
4、d capacity is stronger, thermal and brake torque is bigger, so use dc motor actuators. This thesis mainly is across the hall, the automatic control. Automatic door control system by detecting element photoelectric sensors, relays, programmable controller (PLC), and motor. It basically is to use the
5、pyroelectric body photoelectric sensors, have no one to the door of the signal, and then the detected signal to the programmable controller (PLC) and the programmable controller to signal processing, processing of final results with relay output, so as to achieve the rotation of the dc motor control
6、. And by the dc motor to drive the door open and close. When the dc motor is turned, the door automatically open; When the dc motor reversal, the door shut automatically. Key words: DC motor automatic; Photoelectric; Sensor PLC control program 目 录前 言1第一章 绪 论21.1 研究背景和研究意义21.2 国内自动门发展状况3 1.3 自动门的技术发展
7、方向4第二章 自动门控制系统硬件介绍52.1 可编程程序控制器52.1.1 PLC的定义62.1.2 PLC的产生背景62.1.3 PLC发展历史7 2.1.4 PLC的特点7 2.1.5 PLC的应用与发展趋势7第三章 功能器件的基本工作原理8 3.1 自动感应门机的基本工作原理8 3.1.1 平移式自动感应门机组由以下部件组成8 3.1.2 工作流程9 3.2 行程开关(限位开关)的工作原理9 3.3 光电开关10 3.3.1 光电开关的分类10 3.3.2 光电开关工作原理及特点10第四章 自动门的程序设计11 4.1 继电器接触控制图及接线图12 4.2 程序流程图、梯形图及指令13
8、4.3 过程分析14第五章 结 论16参考文献17致 谢18前 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,控制器通过驱动装置将门打开。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
9、动门性能优劣主要取决于它的控制装置,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置是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。目前它在机械制造、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
10、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。第一章 绪 论1.1 研究背景和研究意义21世纪的今天,门更加突出了安全理念,强调了有效性:有效地防范、通行、疏散,同时还突出了建筑艺术的理念,强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。自动门大规模专业化生产始于150年前,在不断发展和完善的过程中,涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式-自动门起源在欧美,迅速发展。今天,已经形成了种类齐全、功能
11、完善、造工精细的自动门家族。大中型公共场所,为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩。自动门从理论上理解应该是门的使用 观念的延伸,是人们根据需要对门的功能的提升和完善。所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门,从最基本的意义上讲,要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。因此门体本身应牢固、密封。自动门的普及和应用,改变了人们的防护意识,提升了人们的安全观念。自动门除可美化出入口环境外由于中国没有相关的自动门国家标准,导致自动门档次、质量良莠不齐。如果你没有使用过自动门,最好选择一个由专业厂生产、能提供较完善售后服务的自动门品牌。在购买自动门时最好在授权的指定经销商
12、处或认定销售店的商店购买(有悬挂的授权书),而且在购买时要清楚所购买设备的基本配置,防止买家克扣部件。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。由于自动门在通电后可以实现无人看管,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,于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行,写字楼,酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一项配置。 自动平移门最常见的形式
13、是自动门机及门内外两侧加雷达,当人走近自动门时,雷达感应到人的存在,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。自动门的开门信号是触点信号,微波雷达和红外传感器是常用的两种信号源。微波雷达是对物体的位移反应,因而反应速度快,适用于行走速度正常的人员通过的场所,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,对门机有一定的保护作用。 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
14、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。本文拟使用PLC设计一个自动门控制器系统。1.2 国内自动门发展现状(1)厂家多,规模小 56年来几年来, 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)专业化分工趋势显现早期的生产厂家,一般是自主研发和生产,顶多委托代加工部分零部件。近两年来,出现了专门生产主要部件的厂家,如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家,这一趋势使生产的门槛降低,进入的厂家进
15、一步增多,导致竞争更加激烈。 (3)高、低档次的市场分明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。1.3 自动门的技术发展方向 由于目前没有相关的技术标准,各厂家的产品都按照自己的企业标准进行生产,对各项技术指标的要求和测量方法都不尽相同,如提升力等参数,差别较大,在市场上造成了较大的混乱,给用户选择带来不便,也不利于行业的发展。因此,有必要制定自动门的技术标准,明确规定的主要技术指标以及测试方法等,引导市场有序竞争,促进行业发展。在建筑金属结构协会和门业标委会的大力推动
16、下,自动门标准编制工作已经展开,目前有许继施普雷特机电设备有限公司、深圳固威特科技有限公司、沈阳未来科技发展有限公司、福建漳州市麒麟电子有限公司和上海昌顺电子信息技术有限公司等5家单位参与了此标准的编制工作。首次在北京召开了编制组成立会。经过编制组两个多月的工作,现该标准的初稿已经形成,拟于近期召开编制组第二次工作会议,对初稿进行讨论和修改。经过多年发展,自动门行业呈现以下发展趋势:(1) 智能化,多功能:今后的还将进一步提高智能化程度,如自动检测开关门行程位置,自动适应门体阻力的变化,以始终保持较高的遇障保护灵敏度等。还将增加一些新的功能,如和住宅安防系统配合使用等。(2) 免维护:采取多种
17、措施,减少使用过程中的维护工作。 (3) 多样化:将会有各种各样不同外观和功能的产品,满足用户的不同需要。(4) 高安全性:随着用户安全意识的提高,安全性将是用户非常注重的一项指标,也将是一项基本要求。本文以某营业厅自动门为例,设计了以PLC为控制器、控的自动门控制系统。在营业厅自动门正上方里外各安装一个光电探测开关,当有人欲进入时,光电探测开关检测出有人要进入或出去,从而产生输出信号。PLC获取到该输入信号,启动电机,将门打开。当门打开到一定程度后,碰到限位开关,限位开关动作,产生输出信号,自动门停止动作。等待一时间段后,自动门自动合上。在闭合过程中,如光电探测开关检测有人要进入或出去时,自
18、动门停止闭合,并立刻打开。为了保障门的安全性,设置关门限位开关,从而保障在自动门闭合即将结束时,不会发生两扇门相撞的情况。19第二章 自动门控制系统硬件介绍2.1 可编程程序控制器(PLC) 2.1.1 PLC的定义可编程控制器(Programmable Controller)简称PC,但个人计算机(Personal Computer)也简称PC,为了区别,人们仍习惯称可编程控制器为PLC(Programmable Logical Controller)。国际电工委员会(International Electrical Committee)于1987年颁布了可编程控制器的标准及其定义:“可编程
19、控制器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的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”2.1.2 PLC的产生背景可编程控制器是基于微型计算机技术的通用工业自动控制设备,在其早期主要应用于开关量的逻辑控制。l987年国际电工技术委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)颁布的PLC标准草案对P
20、LC做了如下定义:“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的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。在可编程控制器问世以前,工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统存在明显的缺点,尤其是对生产工艺多变的系统适应性较差。1968年,美国通用汽车公司(GM)根据市场形势与生产发展的需要,为了完成“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌
21、型号”的战略,提出了研制新型逻辑顺序控制装置来取代继电器控制装置。第2年,美国数字设备公司(DEC)就研制出了第一台PLC,将其应用于美国通用汽车自动装配生产线上,并取得了极大的成功。此后随着计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的不断进步,PLC也迅速发展起来。美国数字设备公司(DEC 公司)于1969年研制出了世界上第一台可编程控制器PDP-14,并在GM公司的汽车生产线上使用成功,可编程控制器自此诞生。气候美国的莫迪康(MODICON)公司也推车了084控制器;1971年,日本推出了DSC-8控制器;1973年,西欧各国的可编程控制系也相继研制成功;我国于
22、1974年开始研制可编程控制器,并于1977年开始工业应用。2.1.3 PLC发展历史自第一台可编程控制器问世以来,可编程控制器的发展与计算机技术、自动控制技术、半导体技术及通信技术等高新技术的发展是紧密相关的。这些技术的每次革新,都会给可编程控制器带来功能和特性的新变化,使得可编程控制器技术的与飞速发展。目前,可编程控制器以实现从“单片机控制自动化生产线控制自动化全厂生产自动化”的三级解决方案,成为工业自动化的核心控制设备。回顾可编程控制器的发展历程,大致可划分为4个阶段。(1) 从1969年到20世纪70年代中期这一阶段可编程控制器主要用于逻辑运算和技术技术运算其中央处理器由中小规模数字集
23、成电路组成存储器为此信存储器,控制功能比较简单。典型产品有莫迪康公司的084、ALLEN-BRADLEY(AB)公司的PDQ2等。由于这些产品主要完成逻辑运算功能,因此,被称为可编程序逻辑控制器(PLC)。(2) 20世纪70年代中期到80年代初期这一阶段可编程控制器的CPU采用微车力气,存储器采用半导体存储器,不仅整机的体积减小,而且数据处理能力获得很大提高,增加了数据运算、传送、比较等功能,实现了对模拟量的控制。可编程控制器的名称碎屑为PC,但为了于个人计算机的名称缩写PC相区别,通常还把可编程控制器简称为PLC。(3) 20世纪80年代初期到90年代初期这一阶段由于16位,32位微处理器
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