自动门控制装置 设计说明书

设设 计计 说说 明明 书书 可可编编程程控控制制器器 课课程程设设计计 设 计 题 目 自动门控制装置 学 院 机电工程学院 学 号 102261008001 专业 方向 年级 电气工程及其自动化 学 生 姓 名 何智杰 福建农林大学机电工程学院电气工程系 2013 年 6 月 17 日 设计说明书设计说明书 目录目录 1 引言 3 2 系统总体方案设计 4 2 1 系统硬件配置及组成原理 4 2 2 系统变量定义及分配表 4 2 3 系统接线图设计 5 3 控制系统程序设计 6 4 控制系统的上位机设计 7 4 1 人机界面选择 7 4 2 人机界面设计 8 5 系统调试及结果分析 10 5 1 PLC 程序调试及解决的问题 10 5 2 PLC 与上位机联调 10 5 3 结果分析 10 结束语 11 参考文献 11 1 1 引言引言 在人来人往的商业化城市以及自动化经营的现代化都市中 实现自动化的 开关门动作控制系统 在经济进一步提高的今天 具有至关重要的作用 设计 出一个可以感应的门控制装置是我设计的主要目的 以符合设计任务书为前提 精简流程 简化硬件 可持续应用为基础 以期设计出实用 简洁的自动门控 制装置 自动门控制系统 在现当代社会是一个应用非常广泛的设备 自动门 已经广泛应用于酒店 银行 超市 停车场或公共建筑等入口 其主要核心部 分 自动门控制系统正是我们这论文的主要研究讨论的课题 自动门的性能 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可编程控制器 以下简称 PLC PLC 是一 种专门为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可靠性 维修方便等特点 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 由于用 PLC 控制自动门具有 故障频率低 可靠性高 维修方便等优点 而 Siemens s7 200 系列 PLC 性价 比高 在各个行业中的运用非常普遍 本研究重点讨论使用 s7 200 系列 PLC 来实现自动门控制系统的设计与应用 2 2 系统总体方案设计系统总体方案设计 2 12 1 系统硬件配置及组成原理系统硬件配置及组成原理 确定 I O 点数 选择 PLC 的型号 完成系统组态或硬件配置 I O 点数估 算时应考虑适当的余量 通常根据统计的输入输出点数 在增加 10 到 20 的可 扩展 余量后 作为输入输出点数估算数据 实际订货时 还需根据制造厂商 PLC 的产品特点对输入输出点数进行圆整 选用 s7 200 系列 PLC 有助于课程 的温固 而且切合课本知识 易于设计 操作 根据对自动门控制装置的作用分析 该控制系统应有 4 个输入点 2 个输 出点 I O 点总数为 5 个 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德国西门子公司 生产的 CPU224 小型 PLC 在自动门的开关门速度控制上本设计以变频器作为调 节器 运用变频器的三段速控制实现自动门的转速控制 为了解决在频率很低 时出现不稳定的问题 驱动装置选用功率强大 稳定性好的自带减速装置的直 流电动机 在感应器方面运用了自动门专用的微波雷达感应器和在工业控制上 大量运用的具有检测精度高 寿命长 稳定性好的接近传感器 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要在 硬件系统的设计过程中主要考虑自动门的经济实用 稳定的需要 2 22 2 系统变量定义及分配表系统变量定义及分配表 正确合理地进行编程元件的地址分配 表 2 1 I 0 地址分配表 需有 居中 I0 1 门外光检测电开关 I0 0 启动停止 I0 2 门内光检测电开关 Q0 0 电动机正转 I0 3 开门限位开关 Q0 1 电动机反转 I0 4 关门限位开关 2 32 3 系统接线图设计系统接线图设计 画出输入 输出接线图及相关电气原理图 图 2 1 3 3 控制系统程序设计控制系统程序设计 设计梯形图控制程序 图 3 1 I0 0 为总开关 控制整个系统 I0 1 为门外光感 当门外有人向里面走时 可以检测 I0 2 为门内光感 当门外有人向里面走时可以检测 当系统开启时 将触发 Q0 0 开门 且具有自保持功能 当到 I0 3 限位开关时 断开 与 Q0 1 具有线圈互锁 图 3 2 I0 3 开门限位开关触发后 计时器计数 8 秒 图 3 3 T37 触发后 将触发 Q0 1 关门动作 期间 I0 1 I0 2 等光感检测将使 Q0 1 失效 当关门到达 I0 4 关门限位开关时 Q0 1 置 0 编制系统的操作说明 1 当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关 K1 或 K2 时 开门执行机 构 KM1 动作 电动机正转 到达开门限位开关 K3 位置时 电机停止运行 2 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 KM2 被起动 电动机反转 当门移动到关门限位开关 K4 位置时 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光电检测开关 K2 或 K1 时 应立即停止关门 并自动进入开门程序 4 在门打开后的 8s 等待时间内 若有人员由外至内或由内至外通过光电 检测开关 K2 或 K1 时 必须重新开始等待 8s 后 再自动进入关门过程 以保证 人员安全通过 5 开门与关门不可同时进行 4 4 控制系统的上位机设计控制系统的上位机设计 4 14 1 人机界面选择人机界面选择 Zd 系列和太力主要面向电力系统 组态王和力控是通用组态软件 a 风格 ZD 系列采用独有风格 太力有 MS Office 特征 组态王模仿了 西门子的 WinCC 接近 Visual C 6 0 的 UI 设计器 力控偏向于 Delphi 和 Visual Studio 2003 及以上版本 采用了 Property Grid b 绘图操作如选择 复制 粘贴 删除以及缩放操作和动画连接的设置方 面 ZD100 采用自有的独特操作方式 而太力 组态王和力控都采用 windows 通行的操作方法 b ZD 系列采用位图 不能实现无限放大 太力 组态王和力控都采用矢 量图 能够无限放大 c ZD 系列能够批量粘贴 另外三种不能够批量粘贴 d 全都有图库 但 ZD 系列的图库有数量限制 不可分类 而组态王等没 有限制可以分类 e 控件的使用 ZD 系列不能够使用控件 太力 组态王和力控可以使用 ActiveX 控件 f ZD100 只能实现了简单的图形切换来实现图形变化 包括文字变化都是 通过切换图片来实现 太力 组态王和力控都实现了灵活的动画连接 4 24 2 人机界面设计人机界面设计 图 4 1 图 4 2 图 4 3 图 4 3 5 5 系统调试及结果分析系统调试及结果分析 5 15 1 PLCPLC 程序调试及解决的问题程序调试及解决的问题 5 25 2 PLCPLC 与上位机联调与上位机联调 1 连接线路 接电源 2 将在 组态王 6 55 开发平台编写好的软件通过 RS 232 PPI 电缆 下载到 CPU224 中 3 运行过程实验 5 35 3 结果分析结果分析 本文研究了基于 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 不仅在理论上论证了该系统实施的可行性 而且在实验中进 行了模拟调试 虽说调试后本系统的整体设计能够达到实际要求 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 所以要想交付用户使用 必须得通过现场调试 现在的系统还没有达到真正的 智能化 还需要正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 结束语 结束语 虽说设计无什么特别突出的新意 但是为了符合商业化城市以及自动化经 营的现代化都市中 实现自动化的开关门动作控制系统的要求 可以说初步的 模型构架已有 在实际实现过程中也许会伴有干扰 不符合实际现场条件等缺 陷 但对自我的提升已有了一定的作用 同时也加深了对这门课程的理解以及 实际应用 对自身是很有实际意义的 参考文献参考文献 1 西门子公司 深入浅出西门子 S7 200