自动卷闸门控制系统

题目：自动卷闸门控制系统产品设计工艺设计方案设计摘要自改革开放以来，中国建筑工业逐渐崛起，发展迅速，新型建筑工程无论是品种、数量，还是质量与功能都有很大进步，随着各大商场、门店及仓库对门类安全便捷的需求，各式各样的自动化卷闸门出现在大家的眼前，卷闸门首次出现于20世纪70年代，发展于20世纪80年代中期，并且逐渐走向成熟，从首次出现在日常生活中开始，便以其占地面积小与安全可靠等特点而受到广大消费者的亲赖，传统卷闸门主要材料是铝材，依靠人力开启，利用加装锁类对其进行保护，但是缺点较为明显，开闭费时费力而且时常面临钥匙未带的囧境，随着自动化水平的普及，自动卷闸门应运而生。

自动化卷闸门更加美观新颖、启闭灵活方便，多由按钮控制，主体由电动机、传动装置、卷轴和卷帘门组成，电机的作用是为传动装置提供动力，卷轴用螺丝固定在端板上，传动装置通过驱动主动齿轮、过度齿轮、从动齿轮带动卷轴旋转，由此控制门的升降，再在电机上加装限位开关控制上下限位置，并且最新型的卷闸门还加装急停按钮，增加了自动报警装置与防上推装置，持续报警，安全防盗.

为应对广大的市场需求和推动自动化行业的发展，各大厂商已在积极研发新一代卷闸门，因此其技术更新与产品换代已迫在眉睫，并成为我们努力学习的方向。更新型的卷闸门和更完善的技术已成为我们的学习目标，通过三年的学习以及结合工厂电气的知识，我尝试对自动卷闸门进行改进，意在使其更加简单易操作。

关键词：自动化卷闸门三项异步电机目录1.绪论1.1卷闸门的历史与功能。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1.2自动卷闸门现状与前景。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2.自动卷闸门组成及工作原理3.主电路3.1主电路接线图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.2星三角降压启动特点。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4.PLC控制系统设计4.1PLC的特点。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4.2控制系统对应设备及功能。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4.3PLC设置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4.3.1地址分配表4.3.2端口分配图4.4主程序框图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4.5组态王仿真画面。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4.6设计后的调试。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5.结论参考文献致谢绪论卷闸门历史与功能卷闸门又名卷帘门，英文名：Rollingshutterdoor，上世纪70年代以前，由于国民经济不发达，大部分商铺都使用传统木质门，其安全性能较差，防火防潮效果也不尽人意，受改革开放大潮影响，中国开启工业变革，国民经济迅速发展。此时，卷闸门首次出现于一些小型商场，鉴于其优异的性能及安全性，自80年代中期开始卷闸门席卷全国，它还广泛用于公共场所或居民区，如商业门面、车库、购物中心、医院、工厂和矿业公司。特别是门开口大，安装地面门体不方便的地方。随后国家也出台相关法律法规，对卷闸门的防火等级、铸造材料进行规范并审查，由此正式开启自动化卷闸门发展的历程。新型卷闸门种类丰富多样，类别也是数不胜数。按制造的材料划分：无机布类卷闸门，塑料网格卷闸门，哑光铝合金卷闸门，人造水晶卷闸门，不锈钢卷闸门，彩色钢板卷闸门；按门安装作用的不同：普通商用卷闸门、扛风型卷闸门、防火型卷闸门、应急卷闸门、电动静音卷闸门；按国家防火标准划分：F1级：耐火时间1.5h；F2级：耐火时间2h；F3级：耐火时间2.5h；F4级：耐火时间3h；还有按安装方式、开启方式、使用用途分类等等...主要功能和配置包括:防推力装置(防止强制撬锁和开门)、遇障急停功能(门下降感应物体时立即停止)、遥控装置（利用红外发射与接受实现远程控制）；1.2自动卷闸门现状与前景卷帘门在国外已经有很多年历史了，自改革开放引进我国以来行业发展迅速。近年来，随着国家宏观经济调整和产业升级，卷帘门市场发展速度放缓，需求逐渐下降，市场供大于求。卷闸门市场竞争也逐渐白热化，新型技术、功能层出不穷，真可谓：“青出于蓝而胜于蓝”，往往是“你方唱罢我登场”。自动卷闸门组成及工作原理图1图2附：上下限位开关及下行感应开关在这里用SQ1、SQ2、SQ3代替（一）卷闸门主要部件：卷帘门主要分成门体、驱动器、控制系统三部分如图一所示；门体：门体主框架、十字交叉撑、固定卷轴（定轴与滑轴）、行进轨道、滑轮驱动器：直流电机、变压器、传动系统、吊轮系统、电源装置控制系统：机械按钮、空气开关、PLC、继电器、行程开关、通电延时器卷闸门优势：遇障即停设置:为了防止与车辆或人的碰撞，遇到障碍物就立即停止。门体安全系数高且十分坚固，兼具防火防盗功能，使用寿命长。根据安装场所可分成内装、外装、中装三种安装方式，当门打开后门主体收纳于上方，节约空间，并且外观美观时尚。（三）常规使用方法遥控启动：使用红外功能实现远程操控门的启停手动启动：人工操作机械按钮，按下按钮实现不同功能（四）工作原理描述日常使用按钮启停，按下上升键卷闸门上升至顶端自动停止，按下下降键卷闸门下降至底端自动停止，上升下降过程中按下停止键立即停止；下降过程存在自动感应，当感应到物体后立即停止，一段时间后继续下降；当电源断电或紧急情况下启动手动离合器实现手动按钮控制升降，如图二所示；主电路3.1主电路接线图卷帘门控制系统主电路如下图3.2所示：图3.2主电路主要使用继电器、三项异步电机、熔断器等，由KM1、KM2控制电机的正反转，以此实现门上升与下降功能；KM3、KM4使用星三角接法，实现降压启动，由此保护电路；3.2星三角降压启动特点容量较大的电动机启动时通常要使用降压启动。何谓降压启动？降压启动是指利用启动设备将电压适当降低后，再加到电动机的定子绕阻上启动，待电动机运转一段时间后再恢复到额定电压正常运转。而降压启动的方式很多，有星三角启动，自耦降压启动，串联电抗器降压启动，延边三角形启动等。但现阶段应用最多的还是星三角(Y-A)启动方式。Y一△启动时将电动机绕组接成星形，启动结束一段时间后进入运行状态，电动机绕组又接成三角形。在刚刚启动时，电动机定子绕组是星形接法，所以每相绕组所受的电压变成了运行电压的根号三分之一，启动电流也仅为直接启动时的1/3,启动转矩也同时减小到直接启动的1/3。这种降压方式简单可靠，且十分经济实惠，能够有效保护电机，达到用电安全。PLC控制系统设计PLC的特点本课题主要采用PLC程序控制电机工作，其工作特点为：一、可靠性高，稳定性强可靠性和稳定性是电气控制设备的关键。PLC采用大规模集成电路技术，生产、加工、制造等工艺都非常严格，最先进的抗干扰技术也被运用进它的内部电路，非常可靠。最常见的有三菱公司的F系列PLC，每台PLC无故障运行时间可达到30万小时。PLC的外部电路使用PLC配置控制系统，与同价格和相同功能的继电器控制系统相比，电气接线和开关设置异常简单，故障率得到了有效的降低。二、功能完善，配套齐全PLC已形成大，中，小等各种尺寸的产品，适用于各种尺寸的工业控制。除了逻辑处理此基本功能外，现代PLC还具有广泛用于各种数字控制领域的复杂数据计算功能。近年来，PLC还进入了位置控制、温度控制和CNC控制等新领域。随着PLC通讯功能和人机界面技术的改进，使用PLC组成各种控制系统变得非常方便。三、学习简单，操作方便PLC开发主要作用便是作为工业控制设备，适用于工矿等企业的工业需求。它端口较少，分配简单，相应的编程软件与仿真软件也配套发行，使得编程语言和方式传播广泛，梯形的图形符号和编程逻辑与工厂电路图非常相似，但是PLC却只用一些开关逻辑控制命令便可实现工厂电路的功能。它为文化不熟练或非相关专家使用计算机控制行业打开了方便之门。典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图2-1所示:

图2.1控制系统对应设备及功能根据卷闸门整个运行的过程，对相应的设备进行功能设置，其中上升、下降按钮是使用普通触点开关，上下限位采用的是一个上下行程开关，感应开关原理与行程开关基本相似，当感应到物体靠近时状态转变，下图展示了相应的设备及其功能，如下所示：对应外部的设备对应的输出设备上升按钮电机正转下降按钮电机反转上限位开关电机停止正转下限位开关电机停止反转下行感应开关电机停止反转停止按钮电机停止正/反转烟雾感应器蜂鸣器报警4.3PLC设置4.3.1地址分配表输入地址分配表：输入地址对应的外部设备I0.0上升按钮I0.1下降按钮I0.2停止按钮I0.3上限位开关I0.4下限位开关I0.5下行感应开关I0.6烟雾感应器输出地址分配表：输出地址对应的外部设备Q0.1接触器KM1Q0.2接触器KM2Q0.3接触器KM3Q0.4接触器KM4Q0.5蜂鸣器4.3.2端口分配图下图为PLC控制系统硬件接线图4.3：图4.34.4主程序框图主程序运动过程描述：I0.0：上升开关I0.1：下降开关I0.2：停止开关I0.3：上限位开关I0.4：下限位开关I0.5：下行感应开关I0.5：烟雾感应开关Q0.1：电机正转Q0.2;电机反转Q0.3：星型启动Q0.4：三角形启动Q0.5：蜂鸣器当按下上升按钮之后，I0.0得到信号使Q0.1、Q0.3、M0.0置位为1，M0.0得电T36开始计时，同时启动星型接法，当计时达到2秒后，T36将Q0.3复位为0，Q0.4置位为1，实现三角形接法，电路恢复正常电压，电机正转，卷闸门上升，当到达顶端后触碰到上限位开关，使I0.3得到电信号将Q0.1复位为0，电机停止转动，门停止上升；当按下下降按钮之后，I0.1得到信号使Q0.2、Q0.3、M0.1置位为1，M0.1得电T37开始计时，同时启动星型接法，当计时达到2秒后，T37将Q0.3复位为0，Q0.4置位为1，实现三角形接法，电路恢复正常电压，电机反转，卷闸门下降，当到达底端后触碰到下限位开关，使I0.4得到电信号将Q0.2复位为0，电机停止转动，门停止下降；当下降过程中触碰到物体，即触发感应开关I0.5使Q0.2复位为0，电机停止转动，门停止下降，同时将M0.2置位为1，使T38通电并开始计时，当2秒之后，T38使M0.2复位为0，重置计时功能，同时使Q0.2置位为1，电机反转，卷闸门下降至最下端停止；当上升或下降过程中按下停止按钮，I0.2得到信号使所以输出端全部复位，电机停止转动，门停止上升/下降；当发生火灾时，I0.6得到信号使Q0.5置位为1，Q0.5（蜂鸣器）得电开始发出警报，需要关闭时按下停止按钮即可；4.5组态王仿真画面4.6设计后的调试首先我根据设计内容画好卷闸门的CAD草图与PLC接线图。接着开始根据接线图来进行调试和分配端口，首先用S7-200的编程软件进行PLC程序的编写，用软件系统程序为核心，编写好程序之后，从输入端开始对程序进行检查，并把主电路连接全部完成，开始对整个设计进行调试和模拟。首先我们要检查继电器的各个触头是否接触良好，然后再看有没有因为接线错误而导致电路产生的短路从而使信号灯不亮，如果在调试的过程中出现了危险情况，一定要立即关闭电源，并马上对故障原因进行排查，在排除故障之后再重新通电进行检测。在接线测试过程中一切正常，无异常情况，在对原理图进行确认，仔细的观察电路连接之后，没有发现任何的漏洞。再使用组态对卷闸门运动进行编辑，让程序运行原理直观明白。5结论本次设计的卷闸门运用在各个有门的地方都非常的实用方便，为人们快捷式的生活带来了便利，此次设计使用了可编程控制（PLC）系统；继电器、感应器，电路的接线简单；S7-200PLC灵活性强，性能可靠，设备体积小，能安装在小型的配电控制箱中，节省空间。在需要的时候电路能够随时更改；设置定时时间和附加功能，不需要改变它的外部接线设备，是非常有效且方便的好方法。比如在银行等一些对时间要求比较大的公共场所，我们PLC系统还可以利用定时器来进行对门的开关，这一功能对类似银行这种场所来说，使用性是很强的，使用起来非常的简单方便，从而体现出了PLC可靠的使用性。参考文献李道霖，电气控制与PLC原理及应用2版。北京:电子工业出版设，2009.廖常初，S7-200PLC编程及应用。北京:机械出版社，2007.邱俊，工厂电气控制技术。北京：中国水利水电出版社，2013.史国生，电气控制与可编程控制技术。北京：化工工业出版社。2004.许廖，王淑英。电器控制与PLC控制技术。北京：机械工业出版社。2005.赵秉衡，工厂电气控制设备。北京：高等教