自動門課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄專心-專注-專業(yè)第一章 設(shè)計目的1.掌握S7-200系列可編程控制器硬件電路的設(shè)計方法。2.熟練使用S7-200系列可編程控制器的編程軟件，掌握可編程控制器軟件程序的設(shè)計思路和梯形圖的設(shè)計方法。3.掌握S7-200系列可編程控制器程序的應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試、監(jiān)控、運行方法。4.通過PLC構(gòu)成三相直流異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路5.通過課程設(shè)計使學生能熟練掌握數(shù)據(jù)的查詢（圖書、網(wǎng)絡(luò)），PLC課程所獲知識在工程設(shè)計工作中綜合地加以應(yīng)用，使理論知識和實踐結(jié)合起來。第二章 設(shè)計任務(wù)2.1 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

2、到位限位開關(guān)K3、關(guān)門到限位開關(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。2.2 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，電機停止運行。2）自動門在開門位置停留8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(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序。4）在門打開后的8秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開

3、關(guān)K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。第三章 設(shè)計序言在超級市場、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。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(yīng)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)使用直流電動機第四章 PLC的發(fā)展史4.1 PLC的起源 早期的PLC(60年代末70年代中期)早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只

4、是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語言梯形圖一直沿用至今。 中期的PLC(70年代中期80年代中，后期)在70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國，日本，德國

5、等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)。這樣，使PLC得功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC得應(yīng)用范圍得以擴大。 近期的PLC(80年代中、后期至今)進入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當次普遍提高。

6、而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。第一代：1969年1972年，代表產(chǎn)品有·美國DEC公司的PDP-14/L·日本立石電機公司的SCY-022·日本北辰電機公司的HOSC-20第二代：1973年1975年，代表產(chǎn)品有·美國GE公司的LOGISTROT·德國SIEMENS公司的SIMATICS3、S4系列·日本富士電機公司的SC系列第三代：19761983年，代表產(chǎn)品有·美國GOULD公司的M84、484、584、684、884·

7、;德國SIEMENS公司的SIMATICS5系列·日本三菱公司的MELPLAC-50、550第四代：1983年現(xiàn)在，代表產(chǎn)品有·美國GOULD公司的A5900·德國西門子公司的S7系列4.2 PLC的用途(1)數(shù)據(jù)量羅技控制(2)運動控制(3)過程控制(4)數(shù)據(jù)處理（5)通信聯(lián)網(wǎng)4.3 PLC的主要特點1)可靠性高,抗干擾能力強；2)配備齊全，適應(yīng)性強，應(yīng)用靈活；3)編程方便，易于使用；4)功能強，擴展能力強，性價比高；5) PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便；6)維修方便，維修工作量??；7)、PLC體積小、能耗低、易于實現(xiàn)機電一體化。4.4 PLC的發(fā)展4.4.

8、1 與DCS的差別PLC是由繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。而集散型控制系統(tǒng)DCS是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展起來的分布式控制系統(tǒng)，它在模擬量處理，回路調(diào)節(jié)等方面有一定的優(yōu)勢。而PLC隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，無論在功能上、速度上、智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都有很大的提高。并開始與計算機連成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了以PLC為重要部件的分布式控制系統(tǒng)。隨著PLC網(wǎng)絡(luò)通信功能的不斷增強，PLC與PLC及計算機的互聯(lián)，可以形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)高速公路上（Data Highway）掛接在線通用計算機，實現(xiàn)在線組態(tài)、編程和下裝，進行在線監(jiān)控整個生產(chǎn)過程，這樣就已經(jīng)具備了集散型控制系統(tǒng)的形態(tài)，加上PL

9、C價格和可靠性的優(yōu)勢，使之可與傳統(tǒng)的集散型控制系統(tǒng)相互競爭。4.4.2 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢（1）小型化、高性能、低成本、簡單實用（2）大型化、網(wǎng)絡(luò)化多功能（3）PLC控制系統(tǒng)將與智能控制系統(tǒng)更進一步地相互滲透合（4）實現(xiàn)軟、硬件的標準化第五章 功能器件的基本工作原理5.1 自動感應(yīng)門機的基本工作原理5.1.1 平移式自動感應(yīng)門機組由以下部件組成： （1） 主控制器：它是自動感應(yīng)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(yīng)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(yīng)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

10、入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號； （3） 動力馬達：提供開門與關(guān)門的主動力，控制自動感應(yīng)門門扇加速與減速運行。 （4） 自動感應(yīng)門扇行進軌道：就象火車的鐵軌，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（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達所產(chǎn)動力，牽引自動感應(yīng)門扇吊具走輪系統(tǒng)。 （7） 下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是自動感應(yīng)門門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。 5.1.2 工作流程：當自動感應(yīng)門門扇要完成一次開門與關(guān)門， 感應(yīng)探測器探測到有人進入時，將脈沖信號傳給主控器，主

11、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(yīng)門扇開啟；自動感應(yīng)門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關(guān)自動感應(yīng)門，通知馬達作反向運動，關(guān)閉自動感應(yīng)門5.2 自動門的分類弧形自動門雙重平移自動門雙扇平移自動門5.3 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(shè)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(yù)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

12、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)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護。滾輪式行程開關(guān)又分為單滾輪自動復(fù)位和雙滾輪(羊角式)非自動復(fù)位式，雙滾輪行移開關(guān)具有兩個穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些情況下可以簡化線路。5.4 光電開關(guān) 光電開關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達到探測的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應(yīng)用。 采用集成電路技術(shù)和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電

13、開關(guān)器件，具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關(guān)是一種采用脈沖調(diào)制的主動式光電探測系統(tǒng)型電子開關(guān)，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍色光等，可非接觸，無損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動作。 接觸式行程開關(guān)存在響應(yīng)速度低、精度差、接觸檢測容易損壞被檢測物及壽命短等缺點，而晶體管接近開關(guān)的作用距離短，不能直接檢測非金屬材料。但是，新型光電開關(guān)則克服了它們的上述缺點，而且體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快、檢測距離遠以及抗光、電、磁干擾能力強。 目前，這種新型的光電開關(guān)已被用作物位

14、檢測、液位控制、產(chǎn)品計數(shù)、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標檢出、沖床和剪切機以及安全防護等諸多領(lǐng)域。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場合作為防盜警戒之用。 5.4.1 光電開關(guān)的分類常用光電開關(guān)的分類方法：按檢測方式可分為反射式、對射式和鏡面反射式三種類型；光電開關(guān)按結(jié)構(gòu)可分為放大器分離型、放大器內(nèi)藏型和電源內(nèi)藏型三類。 5.4.2 光電開關(guān)工作原理反射式光電開關(guān)的工作原理由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當被測物體進入受光器作用范圍時，被反射回來的光脈沖進入光敏三極管DU。并在接收電路中將光

15、脈沖解調(diào)為電脈沖信號，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形，然后用數(shù)字積分或RC積分方式排除干擾，最后經(jīng)延時（或不延時）觸發(fā)驅(qū)動器輸出光電開關(guān)控制信號。 光電開關(guān)一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測物在小范圍內(nèi)晃動也不會影響驅(qū)動器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時監(jiān)視光電開關(guān)的工作。 5.4.3 光電開關(guān)的特點MGK系列光電開關(guān)是現(xiàn)代微電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是HGK系列紅外光電開關(guān)的升級換代產(chǎn)品。與以往的光電開關(guān)相比具有自己顯著的特點： （1）具有自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示功能，可及時告知工作狀態(tài)是否可靠； （2）對射式、反射式、鏡面反射式光電開

16、關(guān)都有防止相互干擾功能，安裝方便； （3）對ES外同步（外診斷）控制端的進行設(shè)置可在運行前預(yù)檢光電開關(guān)是否正常工作。并可隨時接受計算機或PLC的中斷或檢測指令，外診斷與自診斷的適當組合可使光電開關(guān)智能化； （4）響應(yīng)速度快，高速光電開關(guān)的響應(yīng)速度可達到0.1ms，每分鐘可進行30萬次檢測操作，能檢出高速移動的微小物體； （5）采用專用集成電路和先進的SMT表面安裝工藝，具有很高的可靠性； （6）體積?。ㄗ钚H20×31×12mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡單，并具有短路保護功能。 5.4.4 使用及注意事項光電開關(guān)可用于各種應(yīng)用場合，另外，在使用光電開關(guān)時，還應(yīng)注意環(huán)境條件，以使

17、光電開關(guān)能夠正?？煽康墓ぷ?。 1、避免強光源光電開關(guān)在環(huán)境照度較高時，一般都能穩(wěn)定工作。但應(yīng)回避將傳感器光軸正對太陽光、白熾燈等強光源。 在不能改變傳感器（受光器）光軸與強光源的角度時，可在傳感器上方四周加裝遮光板或套上遮光長筒。 2、防止相互干擾MGK 系列新型光電開關(guān)通常都具有自動防止相互干擾的功能，因而不必擔心相互干擾。然而，HGK系列對射式紅外光電開關(guān)在幾組并列靠近安裝時，則應(yīng)防止鄰組和相互干擾。防止這種干擾最有效的辦法是投光器和受光器交叉設(shè)置，超過2組時還拉開組距。當然，使用不同頻率的機種也是一種好辦法。 HGK系列反射式光電開關(guān)防止相互干擾的有效辦法是拉開間隔。而且檢測距離越遠，間

18、隔也應(yīng)越大，具體間隔應(yīng)根據(jù)調(diào)試情況來確定。當然，也可使用不同工作頻率的機種。 3、鏡面角度影響當被測物體有光澤或遇到光滑金屬面時，一般反射率都很高，有近似鏡面的作用，這時應(yīng)將投光器與檢測物體安裝成1020°的夾角，以使其光軸不垂直于被檢測物體，從而防止誤動作。 4、排除背景物影響使用反射式擴散型投、受光器時，有時由于檢出物離背景物較近，光電開關(guān)或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會使光電開關(guān)不能穩(wěn)定檢測。 因此可以改用距離限定型投、受光器，或者采用遠離背景物、拆除背景物、將背景物涂成無光黑色、或設(shè)法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。 5、自診斷功能使用在安裝或使用時，有時可能會由于

19、臺面或背景影響以及使用振動等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環(huán)境溫度超出范圍等問題。這些問題有可能會使光電開關(guān)偏離穩(wěn)定工作區(qū)，這時可以利用光電開關(guān)的自診斷功能而使其通過STABLITY綠色穩(wěn)定指示燈發(fā)出通知，以提醒使用者及時對其進行調(diào)整。 6、消除臺面影響投光器與受光器在貼近臺面安裝時，可能會出現(xiàn)臺面反射的部分光束照到受光器而造成工作不穩(wěn)定，對此使受光器與投光器離開臺面一定距離并加裝遮光板。 嚴禁用稀釋劑等化學物品，以免損壞塑料鏡。 高壓線、動力線和光電傳感器的配線不應(yīng)放在同一配線管或用線槽內(nèi)，否則會由于感應(yīng)而造成（有時）光電開關(guān)的誤動作或損壞，所以原則上要分別單獨配線。

20、下列場所，一般有可能造成光電開關(guān)的誤動作，應(yīng)盡量避開： （1）灰塵較多的場所； （2）腐蝕性氣體較多的場所； （3）水、油、化學品有可能直接飛濺的場所； （4）戶外或太陽光等有強光直射而無遮光措施的場所。 （5）環(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場所； （6）振動、沖擊大，而未采取避震措施的場所。第六章 方案說明根據(jù)課程設(shè)計要求，最后決定主要對平移自動門進行設(shè)計實現(xiàn)plc的自動控制。自動門的硬件組成部分在前已經(jīng)敘述，現(xiàn)不再贅述。下面主要對控制部件進行討論。經(jīng)分析設(shè)計任務(wù)，可知完成任務(wù)的實質(zhì)就是控制電機的正反轉(zhuǎn)。要實現(xiàn)自動控制首先要具備以下功能部件：光電檢測開關(guān)，限位開關(guān)，超載保護開關(guān)，直流電機?，F(xiàn)

21、確定電機與門扇軌道組成的系統(tǒng)，要實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)開門，電機反轉(zhuǎn)關(guān)門。1）當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)時，開關(guān)上有電流通過（光電檢測開關(guān)是脈沖觸發(fā)須對其自鎖）由于開門限位開關(guān)常閉，所以線圈上有電通過，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關(guān)位置時，電機停止運行。2）當自動門到開門限位開關(guān)位置時啟動延時定時器8秒后，自動進入關(guān)門過程，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關(guān)門限位開關(guān)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)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序。4）在門打開后的8秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān)時，必須重新開始等待8秒后，再自動進入關(guān)門過程，

22、以保證人員安全通過。5）考慮到自動門在出現(xiàn)故障或在維修的時候，用自動控制從在一定的問題，最后決定加增手動開門和關(guān)門開關(guān)。 第七章 設(shè)計過程7.1繼電器接觸控制圖 7.2 Plc控制輸出輸入接線7.3 程序流程圖開 始若K1，K2有信號開 門 K3 打 開 停 止延時8s,若K1，K2有信號號HAO號關(guān) 門若K1，K2有信號K4 打 開 停 止結(jié) 束7.4 梯形圖以及指令I(lǐng)0.1 門外光檢測電開關(guān) I0.2 門內(nèi)光檢測電開關(guān)I0.3 開門限位電開關(guān) I0.4 關(guān)門限位電開關(guān)I0.5 過載保護開關(guān)I0.6 緊急停車開關(guān)I0.7 啟動停止 I1.0 手動開門I1.1 手動關(guān)門 7.5 指令如下：7.

23、6 過程分析1.首先按下啟動按鈕使I0.7閉合，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號時I0.1或I0.2閉合。由于開門限位開關(guān)I0.3是長閉的，所以Q0.0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Q0.0線圈通電時Q0.0閉合，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)I0.3打開，Q0.0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，若此時外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)I0.1或I0.2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Q0.1通電并自鎖，電機反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)