電氣控制與PLC課程設計自動門的PLC控制設計

1、銅陵學院課 程 設 計 報 告課程名稱： 電氣控制與plc 設計名稱： 自動門的plc控制設計 姓 名： 學 號: 班 級： 08 自動化 指導教師： 起止日期： 2011.11.2812.2 銅陵學院電氣工程系制銅陵學院課程設計任務書 姓 名： 院 （系）：電氣工程系 專 業(yè)： 自動化 班 級：08自動化 任務起至日期： 2011 年 11 月 28日至 2009 年 12 月 3日課程設計題目：自動門的plc控制設計課程設計要求：1.當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)k1或k2時，開門執(zhí)行機構(gòu)km1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關(guān)k3位置時，電機停止運行。2.自動門在開門位置停留8

2、秒后，自動進入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)km2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關(guān)門限位開關(guān)k4位置時，電機停止運行。3.在關(guān)門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)k2或k1時，應立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序。設計任務總述：1. 設計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖等；2. 系統(tǒng)有啟動、停止功能；3. 運用功能指令進行plc控制程序設計；4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設計；5. 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)電動機順序啟動/停止的控制要求。工作計劃及安排：2011-11-28：明確設計任務，做相關(guān)的準備工作。2011-11-29：設計硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等。2011-11-30：將設計好

3、的各部分進行仿真、組合等。2011-12-01：進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)各部分功能。2011-12-02：總體調(diào)試，實現(xiàn)自動噴泉的控制要求。成績指導教師簽字_ 年 月 日 目 錄引言-4第一章 自動門控制裝置的設計任務-51.1 自動門控制裝置的硬件組成-51.2 控制要求-5第二章 自動門控制裝置框圖與原理-63.1自動門控制裝流程圖-63.2自動門控制裝置系統(tǒng)的工作原理-63.2.1 自動感應門機的基本工作原理-73.2.2 行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理-73.2.3 光電開關(guān)的工作原理-8第三章 自動門控制裝置系統(tǒng)程序-84.1 繼電器接觸控圖 -94.2 plc控制輸出輸入接線-104.3

4、 梯形圖-114.4 指令-124.5 程序過程分析-134.6 系統(tǒng)調(diào)試-14設計體會-15參考文獻-16 引 言隨著生產(chǎn)力和科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產(chǎn)活動大量的使用自動化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度的提高了生產(chǎn)效率，又進一步的促進了生產(chǎn)力快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。早期的自動控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實現(xiàn)的，其特點是：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、抗干擾能力強，可以實現(xiàn)集中控制和遠距離控制，但是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點的開關(guān)動作，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器plc（programmable logic co

5、ntroller），其特點是：具備邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，編程語言采用直觀的梯形圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。目前，可編程控制器plc主要是朝著小型化、廉價化、標準化、高速化、智能化、大容量化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，與計算機技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制機系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)dcs(distributed control system)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)fcs(field bus control system)，這將使plc的功能更強，可靠性更高，使用更方便，適用范圍更廣。在超級市場、公共建筑、銀行、醫(yī)院等入口，經(jīng)常使用自動門控制系統(tǒng)。早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，已逐漸被淘汰。

6、plc控制自動門由于具有故障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點，因而得到廣泛的應用。由于直流電動機的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動機超載能力較強，熱動和制動轉(zhuǎn)矩較大，所以執(zhí)行機構(gòu)使用直流電動機。本論文主要是對門的自動開、關(guān)控制而論。自動門控制裝置系統(tǒng)由檢測元件紅外傳感器、繼電器、可編程序控制器（plc）、電動機組成。它主要是利用熱釋電人體紅外傳感器檢測，有無人到門口的信號，再把檢測到的信號送入可編程序控制器（plc）中，由可編程序控制器來對信號的處理，處理的最后結(jié)果用繼電器輸出，從而達到控制電動機的轉(zhuǎn)動。又由電動機帶動門的開、關(guān)。當電動機正轉(zhuǎn)時，門自動打開；當電動機反轉(zhuǎn)時，門自動關(guān)閉。第一章

7、 自動門控制裝置的設計任務1.1 自動門控制裝置的硬件組成自動門控制裝置由門內(nèi)光電探測開關(guān)k1、門外光電探測開關(guān)k2、開門到位限位開關(guān)k3、關(guān)門到位限位開關(guān)k4、開門執(zhí)行機構(gòu)km1(使直流電動機正轉(zhuǎn))、關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)km2(使直流電動機反轉(zhuǎn))等部件組成。光電探測開關(guān)為無光導通，有光斷開。1.2 控制要求(1) 當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)k1或k2時，開門執(zhí)行機構(gòu)km1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關(guān)k3位置時，電動機停止運行。(2) 自動門在開門位置停留8s后，自動進入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)km2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關(guān)門限位開關(guān)k4位置時，電機停止運行。(3) 在關(guān)門過

8、程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)k2或k1時，應立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序。(4) 在門打開后的8s等待時間內(nèi)，若有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)k2或k1時，必須重新開始等待8s后，再自動進入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。(5) 開門與關(guān)門不可同時進行。第二章 自動門控制裝置框圖與原理2.1 自動門控制裝置原理框圖2.2 自動門控制裝置系統(tǒng)的工作原理1開啟動作當人靠近自動門時，設置于門內(nèi)外側(cè)的檢測裝置（墊開關(guān)、紅外線開關(guān)、光線開關(guān)等）將其檢測出來，之后，信號送到控制裝置?？刂蒲b置接到該信號后驅(qū)動馬達向門的開啟方向馬達的旋轉(zhuǎn)帶動減速器、皮帶輪、皮帶或鏈條，使門向開

9、啟方向運動。當門接近門擋通過開啟制動位置時，制動力作用于馬達，門減速，其速度變?yōu)樾煨兴俣龋兄灵T擋位置后停止。2關(guān)閉動作當人離開檢測裝置的檢測范圍，開啟定時器定時結(jié)束后（該時間設定可以調(diào)整），控制裝置將馬達逆轉(zhuǎn)，使門向關(guān)閉方向動作，門徐行后在門擋位置停止。 2.2.1 自動感應門機的基本工作原理 (1) 主控制器：它是自動 感應門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應指令，指揮馬達或電鎖類系統(tǒng)工作；同時人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。(2) 感應探測器：負責采集外部信號，如同人們的眼睛，當有移動的物體進入它的工作范圍時，它就給主控器一個脈沖信號；(3) 動力馬

10、達：提供開門與關(guān)門的主動力，控制自動感應門扇加速與減速運行。(4) 自動感應門扇行進軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進。(5) 門扇吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。(6) 同步皮帶：用于傳輸馬達所產(chǎn)動力，牽引自動感應門扇吊具走輪系統(tǒng)。(7) 下部導向系統(tǒng)：是自動感應門門扇下部的導向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。當自動感應門門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如下：感應探測器探測到有人進入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達運行，同時監(jiān)控馬達轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達在一定時候加力和進入慢行運行。馬達得到一定運行電流后

11、做正向運行，將動力傳給同步帶，再由同步帶將動力傳給吊具系統(tǒng)使自動感應門扇開啟；自動感應門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關(guān)自動感應門，通知馬達作反向運動，關(guān)閉自動感應門。 2.2.2 行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機械設備的行程及限位保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預先安排的位置，當裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的

12、速度、自動開關(guān)的限位，轎廂的上、下限位保護。 2.2.3 光電開關(guān)的工作原理光電開關(guān)(光電傳感器)是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于 金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。第三章 自動門控制裝置系統(tǒng)程序3.1繼電器接觸控制圖3.2.plc控制輸出輸入接線3.3.梯形圖x001 門外光檢測點開關(guān) x002門內(nèi)光檢測點開關(guān)x003 開門限位點開關(guān) x004關(guān)門限位點開關(guān)x005 過載保護開關(guān) x006 緊急停車開關(guān) x007

13、 停止開關(guān) x010 手動開門x011 手動關(guān)門3.4程序指令如下ld x001or x002or y000ani y002and x007or x010ani x003out y000ld x003ani x001 ani x002out t0 ld t0or y001 ani y000ani y002and x007or x010ani x004out y001ld x005 or x006or y002and x007out y002end3.5程序過程分析1首先按下啟動按鈕x007閉合，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號時x001或者x002閉合。由于開門限位x003是長閉的，所以y000

14、線圈通電，有原理分析可知光電檢測開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當y000線圈通電時y000合，此時電動機正轉(zhuǎn)帶動自動門扇移動，執(zhí)行開門過程。2，當門扇完全打開時，使開門限位開關(guān)x003打開，y000線圈斷電，電動機停止轉(zhuǎn)動。3.當門扇停止移動時，由于開門限位開關(guān)的長閉變成長開，故使長開閉合。進行8秒的延時，若此時外檢測開門或內(nèi)檢測開門x001或x002有信號，則使t0重新延時。4當8秒的延時完畢后t0線圈通電，關(guān)門限位開關(guān)關(guān)閉，所以使y001通電并自鎖，電機反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。5.在關(guān)門過程中，若外檢測開關(guān)或者內(nèi)檢測開關(guān)x001，x002有信號又使y000通電，由于在關(guān)門過程中y000長

15、閉，此時打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。6.在此控制過程中，為了保證其安全性設置過載保護和緊急停車。7.考慮到主動門若出現(xiàn)故障時，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，于是設置手動開門和手動關(guān)門。3.6系統(tǒng)調(diào)試1、 語法錯誤檢查-檢查命令碼及其格式2雙線圈檢驗-檢查同一元件或顯示順序輸出命令的重復使用狀況 3、電路錯誤檢查- 檢查梯形圖電路中的缺陷設計體會在學期結(jié)束我們通過課程設計，來總計這學期所學的知識特別是plc這門課程。我做的這個題目是有關(guān)與plc系統(tǒng)理論與實踐相結(jié)合的設計。在對這個設計的材料搜索進行獨立搜索時，對于辦公軟件的應用有了進一步的提高，以及實際應用操作的情況下，提高了實際操作和獨立解決

16、問題的能力。通過這次設計實踐。讓我更熟練的掌握了三菱的plc軟件的簡單編程方法，對于三菱的plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理論的運用中，也提高了我的工程素質(zhì)。由于我對一些細節(jié)的不加重視，當我把自己想出來的一些認為是對的程序運用到梯形圖編輯時，問題出現(xiàn)了。轉(zhuǎn)換成指令表后則顯示不出很多正確的指令程序，這主要是因為我沒有把理論和實踐相結(jié)合，缺乏動手能力而造成的結(jié)果，最后通過老師的糾正和自己的實際操作，終于把正確的結(jié)果做了出來，同樣也看清了自己的不足之處。通過這次設計使我學會如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我在這一設計過程中，學會了堅持不懈，不輕言放棄，設計過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我們而敲響。本研究及論文是在指導老師陳國凡老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。陳國凡老師都始終給予我們細心的指導和不懈的支持。在此謹向陳國凡老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意參 考 文 獻1趙永江樓宇的門禁、監(jiān)控及車庫管理系統(tǒng)m北京：中國，電力出版社，20052謝克明，夏路易可編程控制器原理與程序設計m北京