PLC技术及应用课程设计（论文）-自动门装置的PLC控制.doc

辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 plcplc技术及应用技术及应用 课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目：自动门装置的自动门装置的plcplc控制控制 院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 起止时间：起止时间： 2011-12-192011-12-19至至2011-12-302011-12-30 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号 学生姓名专业班级 课程设 计（论文） 题目 自动门装置的plc控制 课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能实现功能 当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时，开门执行机构动作，电动机正转， 到达开门限位开关时，电机停止运行；自动门在开门位置停留 8s 后，自动进入关门过 程，关门执行机构起动，电动机反转；在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通 过光电检测开关时，应立即停止关门，并自动进入开门程序，开门与关门不可同时进行； 每个过程均有相应的状态指示 设计任务及要求设计任务及要求 1、分析设计要求，明确性能指标，确定设计方案； 2、系统的输入/输出信号和类型，选择plc主机和扩展模块； 3、建立i/o分配表，完成plc与输入/输出信号的的外部接线； 4、编写系统工作流程图和梯形图，并加注释； 6、要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。 7、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。 技术参数技术参数 1、电机参数：1.5w,220v,50hz,电流 3.4a ； 进度计划 1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。 （1 天） 2、确定系统的输入/输出信号和类型，选择 plc 主机和扩展模块。 （1 天） 3、建立 i/o 分配表，完成 plc 与输入输出信号的的外部接线。 （1 天） 4、编写梯形图。 （3 天） 5、上机调试、修改程序。 （1 天） 6、撰写、打印设计说明书（2 天） 7、答辩（1天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 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典型例子，由于 plc 控制器具有很好的处理自动门开关控 制及良好的稳定性，而且结构简单，易于操作。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的应用越来越广泛。 关键词：自动门；plc；感应器件；驱动装置 本科生课程设计（论文） 目录 第 1 章 绪论1 第 2 章 系统方案确定.2 2.1 概述 .2 2.2 系统组成 .2 第 3 章 硬件设计3 3.1 西门子 s7-200 plc .3 3.2 感应器件 .4 3.3 驱动装置 .5 3.4 传动装置 .5 3.5 plc 控制系统的 i/o 地址分配表 5 3.6 主电路接线图 .6 3.7 plc 控制输入/输出接线图 .6 第 4 章 软件设计7 4.1 程序流程 .7 4.2 梯形图 .9 第 5 章 总结10 参考文献.11 本科生课程设计（论文） 1 第 1 章 绪论 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，中国已迎来了自动门发展的黄金时期 自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，以及整个自动化行业的应用。 本科生课程设计（论文） 2 第 2 章 系统方案确定 2.1 概述 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。本课题的研究将使产品成本下降，效益提高。 因此是一个比较实用且经济的产品。 2.2 系统组成 本设计是基于 plc 的控制系统，当感应器件检测到人体或物体信号传给 plc，plc 根据已经采集的信号发出控制信号，驱动装置运行，通过传动装置带动 自动门的运行。其系统具体组成如 2.1 图所示。 图 2.1 系统组成框图 plc 感应器件 驱动装置传动装置 自动门 本科生课程设计（论文） 3 第 3 章 硬件设计 3.1 西门子 s7-200 plc s7-200plc 是德国西门子公司生产的一种小型 plc，其许多功能达到大中型 plc 的水平，而且价格很低廉，因此，它一经推出，即受到了广泛的关注。s7- 200 属于小型 plc，其主机的基本结构是整体式，主机上有一定数量的输入/输出 点，一个主机单元就是一个系统。它还可以进行灵活的扩展，如果 i/o 点不够， 则可以增加 i/o 扩展模块。如果需要其他功能，也可以增加相应的功能模块。 plc 系统组成如 3.1 图。 编程工具 cpu224扩展 模块 功能 模块 通信 模块 工业现场总 线 图 3.1 plc 系统组成图 此外，plc 主机模块采用 cpu224，其本机集成 14 输入/10 输出。具有可靠性 高。结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适 于集控制系统。功能强大，编程方便，控制具有极大灵活性；适应于高温、振动、 冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。安装、维修简单。与 dcs 相比，价格 低廉。当前 plc 产品紧跟现场总线的发展潮流，其中 s7-200 系列应用的更加广 泛。下图为 s7-200 系列 plc 实物图。 本科生课程设计（论文） 4 图 3.2 西门子 s7-200plc 图 3.2 感应器件 目前自动门行业运用的感应器件主要有微波感应器、红外感应器等。微波感 应器，又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速 度正常的人员通过的场所，微波感应器是以微波多普勒原理为基础，平面型天线 昨感应系统，以微处理器作控制。整机关键元器件均为进口器件，方案设计选择 器件均确保了产品可靠性。 微波感应器的特点： 微波感应器是以 10.525ghz 微波频率发射、接收。其探测方式具体如下优点： （1）非接触探测。 （2）不受温度、湿度、噪音。 红外感应器，是对物体的存在进行反应，不管人员是否移动，只要处于感应 器的扫描范围内，它都会反应，另外，红外感应器的反应速度比微波感应器慢。 根据不同的功能和性能运用在各类不同场合的自动控制系统中，是自动门系 统的关键部位，其性能直接影响自动门系统的安全及稳定，如在高档酒店、写字 楼，可以选择高灵敏度的感应器；在人行道边上的银行、商店等经常有人路过的 地方，选择窄区域的感应器。 结合本课题的实际需要在设计自动门的人员检测上运用上海顺安达门业装饰 有限公司的微波自动门感应器 wb-3004。 本科生课程设计（论文） 5 3.3 驱动装置 自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障。在本设计中是运用直流无刷 电机。直流无刷电机功率密度高，噪音极小、调速性能好，即具备交流电动机的 结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电动机线性机械特性、调速 范围宽、启动转矩大、运行效率高等诸多优点。是应用于“轻、小、薄、安静、 精密、可靠”等场合的最佳选择本设计选用的是亚坦电机控制有限公司生产的 45bldc 系列直流无刷电机，额定转数 4000 转，额定扭矩 0.036n.m，功率 15w100w。额定电压 220v。 3.4 传动装置 本控制系统所用到的传动装置具体包括如下： （1）自动门扇行进轨道：就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使 其按特定方向进行。 （2）自动门扇吊具走论系统：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动 门扇运行。 （3）同步皮带：用于传输电机所产动力，牵引自动门吊具走论系统。 此外限位开关也包括在传动装置中.限位开关又称行程开关，是一种利用生产 机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令的主令电器。用于控制生产机械的运动 方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。 限位开关广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械的行程控制。当生产 机械运动到某一运动位置时，行程开关通过机械可动部分的动作，将机械信号转 化为电信号，以实现对生产机械的控制，限制它们的动作和位置，借此对生产机 械给以必要的保护。 3.5 plc 控制系统的 i/o 地址分配表 表 3.1 i/o 分配表 i0.1门外检测电开关 k1 i0.2门内检测电开关 k2 i0.3开门限位开关 k3i0.4关门限位开关 k4 i0.7过电流保护开关i0.5手动开门 i0.0启动停止 kai0.6手动关门 本科生课程设计（论文） 6 q0.0电机正转q0.1电机反转 3.6 主电路接线图 图 3.3 主电路接线图 3.7 plc 控制输入/输出接线图 图 3.4 控制输入/输出接线图 本科生课程设计（论文） 7 第 4 章 软件设计 4.1 程序流程 经分析设计任务，可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。要实现自动 控制首先要具备以下功能部件：检测开关，限位开关，保护开关，直流电机。 现确定电机与门扇轨道组成的系统，要实现电机正转开门，电机反转 关门。 1）当有人由内到外或由外到内通过检测开关时，开关上有电流通过（检测 开关是脉冲触发须对其自锁）由于开门限位开关常闭，所以线圈上有电通过，电 动机正转，到达开门限位开关位置时，电机停止运行。 2）当自动门到开门限位开关位置时启动延时定时器 8 秒后，自动进入关门 过程，电动机反转，当门移动到关门限位开关时，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检测开关，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检测 开关时，必须重新开始等待 8 秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。 5）考虑到自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制从在一定的问题， 最后决定加增手动开门和关门开关。 本科生课程设计（论文） 8 图 4.1 程序流程图 开 始 若 k1，k2 有信号 开 门 k3 打 开 停 止 延时 8s 若 k1，k2 有信号 关 门 若 k1，k2 有信 号 k4 打 开 停 止 结 束 无信号 无信号 本科生课程设计（论文） 9 4.2 梯形图 图 4.2 梯形图 检测装置检测到信号后执行电动 机正转 手动开门 启动定时器 定时 8 秒后执行电动机反转关门 手动关门 本科生课程设计（论文） 10 第 5 章 总结 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关 plc 控制方面的知识，在设 计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终 于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出 真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵 回顾起此次自动门控制系统设计，仍感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实 践，在接近一个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的 东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有 学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只 有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中 得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇 到问题，可以说得是困难重重，难免