自动门毕业设计

1 / 22 自动门毕业设计 学号： 201607021135 成都农业科技职业学院 毕业论文 论文题目：基于 PLC 和变频器的自动门控制 学生姓名：赵强 专业名称：机电一体化技术 指导教师：庞 智 2016 年 11 月 本系统设计了一个基于西门子 S7-200 系列 PLC 和松下 VF0 变频器控制变频电机的自动门系统。同时介绍了该系统的具体工作流程、控制系统硬件设备的选型方法、程序的编写以及系统的仿真调试。该系 统具有结构简单，控制方便，维护方便，可靠性高，安全性高，调速范围宽等特点，所设计的自动门适用于使用频繁、人流量多的公共场所，是目前实现楼宇自动化的设备之一。 关键词： PLC；变频器；变频电机 ABSTRACT This system design of automatic system is based on a series of Siemens S7-200 PLC and VF0 Panasonic of inverter which controls frequency conversion motor. Also it introduces the concrete work flow and control 2 / 22 system hardware equipment selection methods, procedures and systems of the simulation test. This system advantages simple structure, convenient control, convenient maintenance, high reliability, high security, wide range of speed characteristics, and so on. Such as the automatic door, which is designed by this system is used in the hustle and bustle public place. It is really one of the realizations of building automation equipment currently. Keywords: PLC; Inverter; Frequency conversion motor 1 绪论 . 1 自 动 门 的 简介 . 1 本 设 计 研 究 的 内容 .3 / 22 . 2 2 自动门的总体结构设计方案 . 4 自 动 门 的 门 体 构 造 和 参数 . 4 自 动 门 的 机 械 传 动 结构 . 5 自 动 门 的 导 轨 及 滑 轮 结构 . 5 自 动 门 的 控 制 系 统 方 案 确定 . 6 3 自 动 门 控 制 系 统 的 设 备 选4 / 22 型 . 8 驱 动 装 置 的 选型 . 8 可 编 程 控 制 器 的 选型 . 8 变 频 器 的 选 型 和 参 数 设置 . 10 感 应 开 关 的 选型 . 15 4 控制系统 PLC程序设计 .5 / 22 . 16 梯 形 图 及 其 编 程 环 境 概述 . 16 PLC 程 序 设计 . 17 5 程序仿真调试 . 27 调 试 环 境 概述 . 27 调 试 记 录 及 结 果 分析 . 27 6 自 动 门 的 电 气 硬 件 连接 .6 / 22 . 30 电 气 主 电 路 连接 . 30 变 频 器 端 子 连接 . 30 PLC 端 子 连接 . 31 7 结束语 . 32 参考文献 . 33 致 谢 .7 / 22 . 34 1 绪论 自动门的简介 基本原理 自动门的系统配置是指根据使用要求而配备的，与自动门控制器相连的外围辅助控制装置，如开门信号源、驱动装置、传动装置、门禁系统、安全装置、集中控制等。必须根据建筑物的使用特点。通过人员的组成，楼宇自控的系统要求等合理配备辅助控制装置。 分类 按启闭形式分：可分为推拉门、平开门、折叠门和旋转门。 按门 体材料分：有安全玻璃、不锈钢饰面、建筑铝合金型材、彩色涂层钢板、木材等，也可采用其它材料。用其组成的常见种类有无框玻璃自动门、不锈钢框玻璃自动门和铝合金框玻璃自动门。 各品牌自动门如图 1-1： 图 1-1 各品牌自动门 本设计研究的内容 自动平移门机组的部件组成 8 / 22 在本设计中主要研究自动平移门，设计的自动平移门具有手动和自动开门功能以及分时段控制功能，同时配备防夹人光栅、后备电源等辅助装置来满足商场等人流众多场所的高效率、高安全性的要求。 主要部件 主控制器：它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。 感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号。 动力马达：提供开门与关门的主动力，控制门扇加速与减速运行。 门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。 门扇吊具 走轮系统 :用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。 同步皮带：用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮系统。 辅助配置 行程开关：在自动门行进过程中，通过行程开关判断自动门所在位置，驱动信号输出达到控制自动门行进速9 / 22 度。 安全辅助装置：在高档酒店等地方需要杜绝自动门的夹人事件，可以选择安装防夹人光栅。 配备后备电源：为保证停电时自动门也能工作正常，可以配备后备电源。 自动门控制系统要求 物体靠近门时 传感器获得信号给控制器，控制器根据门当前所在位置决定门的动作，有三种情况： 门处于关闭状态，控制器应驱动执行电机以最佳速度曲线打开门。 门处于某一位置，控制器应根据门当前所在位置，以适当的速度驱动执行电机开门。 甘肃畜牧工程职业技术学院 毕业论文设计 题 目：自动门电气控制电路设计 系 部：电子信息工程系 专 业：电气自动化 班 级：电气班 学生姓名： 学 号： 指导老师：陈 岩 日 期： 前言 随着电子技 术的发展，可编程控制器有了进一步的发展。 PLC 控制的自动门系统也不断更新着。 本文中论述的 PLC 自动门控制系统主要由以下这几10 / 22 部分构成：可编程控制器、感应探测器、变频器、驱动器、传动装置。本设计可编程控制器就选用 FX2N-32M小型的 PLC；感应探测器选用微波感应器；变频器就采用 FR 540 变频器；驱动器采用三相异步电动机；传动装置采用皮带来带动自动门的运动。 合 PLC 的运行特点，对控制系统的工作流程作了合理的优化。在此基础上，给出了控制系统软件设计的程序流程图、顺序功能图、外部端子接 线图及 PLC 控制梯形图等。本设计介绍应用可编程控制器取代传统的继电器、接触器控制系统，实现自动门控制的过程。 文中主要从以上几个方面进行设计论述。其中可编程控制器与变频器是设计的要点。 目 录 第 1 章 概述 研究背景和研究意义 21 世纪的今天，根据西部地区气候特征，要求建筑物大门随手关门，以保证防风沙、防寒。为体现人性化、智能化、做到人到自动开门、人走自动关门 .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。 自动门的普及和应用，改变了人们的防护意识，提11 / 22 升了人们的安全观念。自动门除可美化出入口环境外，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。 自动门的控制方法有很多，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；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的自动门所淘汰。 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。 12 / 22 红外传感器对物体存在进行反应，不管人员是否移动，只要在处于传感器的扫描范围内，它都会反应即传出触点信号。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出入的场所。 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 控制的特点是稳定性高维护方便，目前许多大型的商场的自动门都是由这种方式来控制。 利用传感器检测、电机拖动、自动控制系统、自动控制理论、现代电气控制及 PLC 等专业知识、独立从硬件、软件、调试、仿真设计一个自动门控制系统。 国内外自动门的发展状况 国内自动控制发展现状 厂家多，规模小 5 6 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。 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13 / 22 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，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。 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。 产品同质化和市 场特点导致利润微薄产品同质化严重，加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大，加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。同时，由于价格过低，也使产品的持续改进和发展受到限制。 自动控制发展趋势 自动门是门的一种，指可以将人接近门的动作或将某种入门授权识别为开门信号 学号： 201607021135 成都农业科技职业学院 毕业论文 论文题目：基于 PLC 和变频器的自动门控制 学生姓名：赵强 专业名称：机电一体化技术 指导教师：庞 智 2016 年 11 月 14 / 22 本系统设计了一个基于西门子 S7-200 系列 PLC 和松下 VF0 变频器控制变频电机的自动门系统。同时介绍了该系统的具体工作流程、控制系统硬件设备的选型方法、程序的编写以及系统的仿真调试。该系统具有结构简单，控制方便，维护方便，可靠性高，安全性高，调速范围宽等特点，所设计的自动门适用于使用频繁、人流量多的公共场所，是目前实现楼宇自动化的设备之一。 关键词： PLC；变频器；变频电机 ABSTRACT This system design of automatic system is based on a series of Siemens S7-200 PLC and VF0 Panasonic of inverter which controls frequency conversion motor. Also it introduces the concrete work flow and control system hardware equipment selection methods, procedures and systems of the simula tion test. This system advantages simple structure, convenient control, convenient maintenance, high reliability, high security, wide range of speed characteristics, and so on. Such as the automatic door, which is designed by this system is used in the hustle and bustle public place. It is really one of the realizations of building automation equipment 15 / 22 currently. Keywords: PLC; Inverter; Frequency conversion motor 1 绪论 . 1 自 动 门 的 简介 . 1 本 设 计 研 究 的 内容 . 2 2 自动门的总体结构设计方案 . 4 自 动 门 的 门 体 构 造 和 参数 .16 / 22 . 4 自 动 门 的 机 械 传 动 结构 . 5 自 动 门 的 导 轨 及 滑 轮 结构 . 5 自 动 门 的 控 制 系 统 方 案 确定 . 6 3 自 动 门 控 制 系 统 的 设 备 选型 . 8 驱 动 装 置 的 选型 . 8 可 编 程 控 制 器 的 选17 / 22 型 . 8 变 频 器 的 选 型 和 参 数 设置 . 10 感 应 开 关 的 选型 . 15 4 控制系统 PLC程序设计 . 16 梯 形 图 及 其 编 程 环 境 概述 . 16 PLC 程 序 设计 .18 / 22 . 17 5 程序仿真调试 . 27 调 试 环 境 概述 . 27 调 试 记 录 及 结 果 分析 . 27 6 自 动 门 的 电 气 硬 件 连接 . 30 电 气 主 电 路 连接 . 30 变 频 器 端 子 连接 .19 / 22 . 30 PLC 端 子 连接 . 31 7 结束语 . 32 参考文献 . 33 致 谢 . 34 1 绪论 自动门的简介 基本原理 自动门的系 统配置是指根据使用要求而配备的，与自动门控制器相连的外围辅助控制装置，如开门信号源、驱20 / 22 动装置、传动装置、门禁系统、安全装置、集中控制等。必须根据建筑物的使用特点。通过人员的组成，楼宇自控的系统要求等合理配备辅助控制装置。 分类 按启闭形式分：可分为推拉门、平开门、折叠门和旋转门。 按门体材料分：有安全玻璃、不锈钢饰面、建筑铝合金型材、彩色涂层钢板、木材等，也可采用其它材料。用其组成的常见种类有无框玻璃自动门、不锈钢框