自动门PLC控制系统设计

1、学号：课程设计题目自动门PLC控制系统设计学院*计算机科学与信息工程学院专业自动化班级学生姓名指导教师2013年 5月 27日目录摘要2二T自动门控制系统总体方案设计21、自动门的功能需求分析22、自动门的控制任务及要求23、自动门控制系统构成3(1) PLC 概述3(2) 构成4二、PLC和主要电气元件的选择51、PLC 的选择52、驱动装置的选择53、感应器的选择51、单相交流电机的选择55、传动装置、限位开关6三、PLC的I/O分配和接线图设计61、自动门控制系统I/O地址分配表62、自动控制系统的原理图7四、控制流程图设计8五、PLC程序设计91、工作过程分析92、梯形图程序9六、程序

2、调试10七、设计总结111、心得体会112、任务分配11八、参考文献：12附录1：自动门PLC控制系统梯彩图程序12附录2：自动门PLC控制系统设计主要原器件明细表13摘要本文是关于自动门控制系统的设计，自动门系统主要由可编程控制器(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关键词：自动门、PLC、感应器件、驱动装置一、自动门控制系统总体方案设计1. 自动门的功能需求分析本设计产品主要用在公共场合，因此有安全性和可靠性。根据

3、公共场所(商 场、银行等)的具体要求本自动门至少应具有如下功能：(1) 开门和关门控制应有手动和自动方式为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。当信号采集装置检测 到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近门口且门未关闭，PLC 动作输出信号开控制点动机正转或者反转来开门或者关门。(2) 紧急停止当门的闭合或者打开时出现意外情况，可以紧急停止。2. 自动门的控制的任务及要求1.自动门控制装置的硬件组成:自动门系统由一台PLC控制。其余部件有门内光电探测开关K1、门外 光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到位限位开关K4、开门执行 机构KM1 （使1000W单相交流电动机正转）、关门

4、执行机构KM2 （使1000W单 相交流电动机反转）等。光电检测开关设定为有光断开、无光导通。开关门 时有相应指不灯指不。根据上述硬件组成设计系统主电路及控制电路图。2. 控制要求：（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。j（2）自动门在开门位置停留3秒后，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。（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3秒等待时间

5、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3秒后，再自动进入关门过程，且开 门和关门不能同时进行。（5）应有互锁等保护环节（如防止开、关门同时动作）。根据上述控制要求设计PLC控制程序。3. 自动门控制系统构成自动门控制系统包含PLC控制和动作的执行机构，具体组成如下：由上图可知，当感应器件检测到人体或物体信号时将信号传给PLC,PLC根据 已经采集的信号发出控制信号，是驱动装置运行，通过传动装置带动自动门的运 行1) PLC概述可编程控制器，英文Programmable Controller,简称PLC,本课题中用PLC 作为它的简称。PLC是用于工业现场

6、的电控制器。它源于继电器控制技术，但基 于电子计算机。它以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为 一体，它通过运行储存在其内存中的程序，实现对负载的控制。PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量 的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本功能：(1)逻辑处理功能；(2)数据运算功能；(3)准确定时功能；(4)高速计数功能；(5)- 1中断处理功能；(7)程序与数据存储功能;(8)联网通信功能；(9)自检测、自诊断功能。现代化工业生产过程是复杂多样的，它们对控制的要求也各不相同，之所以 受到了广大工程人员的欢迎。其其具有以下特点：(1) 抗干扰能力强，

7、可靠性能高(2) 控制系统结构简单，通用性强(3) 编程方便，易于使用功能强大，成本低(6) 设计、施工、调试的周期短(7) 维护方便2) 构成具体构成框图如下:二、PLC和主要电气元件的选择1. z. PLC的选择PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保障可靠、维护方便的前提 下，力争最佳的性价比，选择时应注意以下几点：1) .整体型和模块型的选择2) .经济的考虑PLC存储容量的选择一般为数字量I/O点数的10到15倍再加上模拟I/O点 数的100倍，以此作为内存的总字数(16位为一个字)，再按次数的25%考虑余 量。I/O点数的估算，应考虑适当的余量，预计收入为12点输出为12点。结

8、合以上信息再加上特殊功能模块的考虑，本设计选择欧姆龙CPM1A CPU40型，开关量I/O点数为24/16点的PLC来实现整个控制过程。3. 驱动装置的选择自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障。交流电动机有结构简单、运 行可靠、维护方便等优点。本设计选用1000W单相交流电动机。4. 感应器的选择本设计选用微波感应器，因其具有以下特点:1）非接触式探测2）不受温度噪音等因素的影响具体的型号和规格如下表：厂商上海顺安达门业装饰有限公司型号WB-3004供电电压AC/DC 12-24V工作频率50HZ-60HZ探头工作频率工作温度/湿度25C-60C/0-95%5.单相交流电机的选择电容式电机

9、说明：单相电机有两个绕组，即起动绕组和运行绕组。两个 绕组在空间上相差90度。在起动绕组上串联了一个容量较大的电容器，当运行 绕组和起动绕组通过单相交流电时，由于电容器作用使起动绕组中的电流在时间 上比运行绕组的电流超前90度角，先到达最大值。在时间和空间上形成两个相 同的脉冲磁场，使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场，在族转磁场的 作用下，电机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩， 使电机旋转起来。6.传动装置、限位开关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

10、：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。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。三、PLC的1/（）分配和接线图设计，自动门控制系统I/O地址分配表I/O分配表示编写PLC程序首先要

11、做的前提条件，也是现场接线和调试的重 要依据。I/O 口分配表:输入点：00000电源开关S自动门的开启与关闭00001门内光电感应开关K1当门内有人 时闭合00002门外光电感应开关K2当门外有人 时闭合00003开门极限位置开关K3当门完全打 开时闭合00004关门极限位置开关K4当门完全关 闭时闭合输出点：01000开门感应电磁阀KM输出 当K1或 K2闭合时通电01001电动机正转（开门）驱动电磁阀KM1 输出 KM1通电时，电动机正转使门打开01002电动机反转（关门）驱动电磁阀KM2 输出 KM2通电时，电动机反转使门关闭01003开门极限位置电磁阀KM3输出 当门 完全打开时K3

12、闭合，使得KM3通电01004关门极限位置电磁阀KM4输出当门 完全关闭时K4闭合，使得KM4通电3.自动控制系统的原理图外围接线图00000010000000101001000020100200003C C C C A010030000401004PLCKMK1KM1KM3K4KM4KM2四、控制流程图设计24V五、PLC程序设计1. 工作过程分析本设计的工作过程如下：1）首先按下启动按钮，当传感器检测到能有人体信号时，电动机正传, 带动自动门执行开门过程。2）当门完全打开之后，使开门限位开关打开，此时自动门停止，进行3 延时。若此时感应器重新检测到有人体信号时，则在重新进行3延时3）当3的

13、延时完毕后，电动机反转执行关门过程。在关门过程中，传感 器重新检测到人体信号时，此时中断关门转向开门过程。4）当自动门出现故障时，可以手动开关门2. 梯形图程序1）当有人出现在门内或门外时，自动门执行开门程序，K1或K2闭合时通 电。如图1所示。10.03in m4）当自动门第一次开门输出时，电动机正转开门，并保持开门动作。如图4所示。io.roT卜10.0210.03+卜10.015)6)10.01T卜当自动门打开并且到达极限时，保持这个动作持续3S0如图5所示。2）当自动门开门到达极限时K3闭合，使得KM3通电。如图2所示。D.0310. N1片n m3）当自动门开始关门，并且关门到达极限

14、时K4闭合，使得KM4通电。 如图3所示。10.03io.ronnW定时畜定时第Off7）当3S倒计时过后, 所示。电动机开始反转，自动门执行关门程序。如图6rw10.0110.01x90)良好S(90x280)中等 (80x$70)及格(70xM60)不及格(x60)评 分参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准学习态度认学习态度比较学习态度学习态度尚学习马虎，真，科学作风认真，科学作尚好，遵守可，能遵守组纪律涣散，学习 态度严谨，严格保风良好，能按组织纪律，织纪律，能按工作作风15证设计时间并期圆满完成任基本保证期完成任务不严谨，不按任务书中规务书规定的任设计时间，能保证设定的进度开展务按

15、期完成计时间和各项工作各项工作进度设计合理、理设计合理、理设计合理，设计基本合设计不合论分析与计算论分析与计算理论分析理，理论分析理，理论分正确，实验数正确，实验数与计算基与计算无大析与计算技术 水平 与实 际能 力据准确，有很据比较准确，本正确，实错，实验数据有原则错强的实际动手有较强的实际验数据比无大错误，实验数25能力、经济分动手能力、经较准确，有据不可靠，析能力和计算济分析能力和一定的实实际动手机应用能力，计算机应用能际动手能能力差，文文献查阅能力力，文献引用、力，主要文献引用、调强、引用合理、调查调研比较献引用、调查调研有调查调研非常合理、可信查调研比较大的问合理、可信较可信题有重大改进或有较大改进或有一定改有一定见解观念陈旧创新10独特见解，有新颖的见解，进或新的一定实用价值实用性尚可见解结构严谨，逻结构合理，符结构合理，结构基本合内容空泛，论文辑性强，层次