LC辦公樓自動門課程設(shè)計

1、PAGE PAGE 11創(chuàng)新型課程設(shè)計報告設(shè)計題目：辦公樓自動門的控制系統(tǒng)設(shè)計 班 級： 09級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 姓名學(xué)號： 張凱 098321122 指導(dǎo)教師： 徐文權(quán)老師 物理與電氣工程學(xué)院 2012年12月30日引 言隨著生產(chǎn)力和科學(xué)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(jìn)一步的促進(jìn)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(qiáng)，可以實現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)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

2、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 Controller），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(biāo)準(zhǔn)化、高速化、智能化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制機(jī)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(qiáng)，可靠性更高，使用更方便，適用范圍更廣

3、。 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(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動機(jī)超載能力較強(qiáng)，熱動和制動轉(zhuǎn)矩較大，所以執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用直流電動機(jī)。 本論文主要是對門的開、關(guān)控制而論。自動門控制裝置系統(tǒng)由繼電器、可編程序控制器（PLC）、電動機(jī)組成。它主要是通過開門開關(guān)、關(guān)門開關(guān)、停止開關(guān)、限位開關(guān)以及安全壓力開關(guān)，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(dá)

4、到控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)動。又由電動機(jī)帶動門的開、關(guān)。當(dāng)電動機(jī)正轉(zhuǎn)時，門自動打開，到達(dá)開門限位開關(guān)時，門停止運(yùn)動；當(dāng)電動機(jī)反轉(zhuǎn)時，門自動關(guān)閉，到達(dá)關(guān)門限位開關(guān)時，門停止運(yùn)動。 目 錄摘要4第一章 辦公樓自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)4 1.1 自動門控制硬件組成4 1.2 自動門控制設(shè)計要求4第二章 辦公樓自動門控制系統(tǒng)框圖與原理.5 2.1 自動門控制原理圖5 主電路圖5 控制電路圖6 2.2自動門控制系統(tǒng)的工作原理6第三章 辦公樓自動門控制系統(tǒng)程序7 3.1 PLC輸入輸出接線圖7 3.2梯形圖程序8 3.3 程序指令8 3.4 程序分析9 3.5 系統(tǒng)調(diào)試9設(shè)計體會10參考文獻(xiàn)11摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)

5、展和人們生活水平的提高，自動門的應(yīng)用也越來越廣泛。它現(xiàn)在為許多酒店、醫(yī)院、企業(yè)單位、政府部門等現(xiàn)代建筑所必備，不僅可以美化出入口環(huán)境，而且具有節(jié)能、防塵等功能，同時也是建筑物智能化的重要指標(biāo)。本文所設(shè)計的自動門是基于三菱FX系列 PLC，應(yīng)用PLC自動控制技術(shù)實現(xiàn)了辦公樓自動門的打開和關(guān)閉。其電路結(jié)構(gòu)簡單，單元電路分別通過原理圖設(shè)計、由梯形圖語言設(shè)計完成，利用試驗室所提供的條件來模擬和驗證程序，并利用模擬電機(jī)正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)系統(tǒng)功能，非常適用于日常生活控制場合。自動門從理論上講應(yīng)該是門的概念的延伸，是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行的發(fā)展和完善。PLC控制系統(tǒng)替代傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)必須要明確工作的流程，了解各

6、自工作時所起的作用、功能。我將采用三菱FX系列PLC來應(yīng)用到電動伸縮門控制系統(tǒng)中的方案，將會有效提高控制的性能。三菱FX系列PLC具有優(yōu)良的性價比，是我國較為廣泛應(yīng)用的PC機(jī)型之一。關(guān)鍵詞：PLC控制，自動門，原理圖，梯形圖 自動門控制裝置的設(shè)計任務(wù) 自動門控制硬件組成自動門控制裝置由停止開關(guān)SB1、開門開關(guān)SB2、關(guān)門開關(guān)SB3、安全壓力開關(guān)SB4、開門到位限位開關(guān)SQ1、關(guān)門到位限位開關(guān)SQ2、開門指示燈L1、關(guān)門指示燈L2、開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1(使三相交流電動機(jī)正轉(zhuǎn))、關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2(使三相交流電動機(jī)反轉(zhuǎn))以及中間繼電器等部件組成。自動門控制設(shè)計要求1：門衛(wèi)在警衛(wèi)室通過開門開關(guān)、關(guān)門開

7、關(guān)和停止開關(guān)控制大門。2：當(dāng)門衛(wèi)按下開門開關(guān)后，指示燈開始亮，5s后，開門接觸器閉合，門開始打開，直到碰到開門限位開關(guān)（門完全打開）時，門停止運(yùn)動，指示燈熄滅。3：當(dāng)門衛(wèi)按下關(guān)門開關(guān)時，指示燈開始亮，5s后，關(guān)門接觸器閉合，門開始關(guān)閉，直到碰到關(guān)門限位開關(guān)（門完全關(guān)閉）時，門停止運(yùn)動，指示燈熄滅。4：在門運(yùn)動過程中，任何時候只要門衛(wèi)按下停止開關(guān)，門馬上停止在當(dāng)前位置，指示燈熄滅。5：關(guān)門過程中，只要門夾住人或物品，安全壓力擋板就會受到額定壓力，門立即停止運(yùn)動，以防止發(fā)生傷害。6：開門開關(guān)和關(guān)門開關(guān)都按下時，兩個接觸器都不動作，并進(jìn)行錯誤提示。第二章 辦公樓自動門控制系統(tǒng)框圖與原理2.1 自動門

8、控制原理框圖 2.1.1 主電路圖：3MKM1KM2FU1FR1UVM2WM2接觸器KM1常開觸點控制三相交流電機(jī)正轉(zhuǎn)，接觸器KM2常開觸點控制三相交流電機(jī)反轉(zhuǎn)，F(xiàn)U1為熔斷器，F(xiàn)R1為熱繼電器。 控制電路圖：FR1SB1SB2SB3KM1KM2KM1KM2KM2KM1SQ1SQ2指示燈L1指示燈L2FU2SB4SB4SB1 停止開關(guān) SB2 開門開關(guān) SB3 關(guān)門開關(guān) SB4 安全壓力開關(guān)SQ1 開門限位開關(guān) SQ2 關(guān)門限位開關(guān)KM1 接觸器 KM2 接觸器L1 開門指示燈 L2 關(guān)門指示燈FU2 熔斷器 FR1 熱繼電器常閉觸點2.2 自動門控制系統(tǒng)的工作原理 1開門動作當(dāng)警衛(wèi)按下開門開

9、關(guān)SB2時，信號傳送到PLC，由PLC傳出指令，開門指示燈L1亮，接觸器KM1通電，與開門開關(guān)并聯(lián)的KM1常開觸點閉合實現(xiàn)自鎖，同時定時器T1倒計時5s，5s鐘到時主電路KM1常開觸點閉合，電機(jī)驅(qū)動門向開啟方向運(yùn)動。當(dāng)門運(yùn)動到開門限位開關(guān)SQ1位置時，門停止運(yùn)動，開門指示燈L1熄滅。2關(guān)門動作 當(dāng)警衛(wèi)按下關(guān)門開關(guān)SB3時，信號傳送到PLC，由PLC傳出指令，關(guān)門指示燈L2亮，接觸器KM2通電，與關(guān)門開關(guān)并聯(lián)的KM2常開觸點閉合實現(xiàn)自鎖，同時定時器T2倒計時5s，5s鐘到時主電路KM2常開觸點閉合，電機(jī)驅(qū)動門向關(guān)閉方向運(yùn)動。當(dāng)門運(yùn)動到關(guān)門限位開關(guān)SQ2位置時，門停止運(yùn)動，關(guān)門指示燈L2熄滅。3.

10、 停止動作當(dāng)門在運(yùn)動時，只要按下停止開關(guān)SB1，門就會停止運(yùn)動，指示燈熄滅。此動作可控制門開或關(guān)的位置。4. 安全壓力擋板動作當(dāng)門在運(yùn)動過程中，安全壓力擋板受到一定的壓力時，觸發(fā)常閉安全壓力開關(guān)SB4斷開，門就會自動停止。此動作防止門夾到人或物。5限位開關(guān)動作 限位開關(guān)又稱行程開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。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(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)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(yùn)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(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。

11、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)的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。 第三章 辦公樓自動門控制系統(tǒng)程序3.1.PLC輸入輸出接線圖Y002Y001Y003Y004Y005Y006X000X002X003X004X001COMX0053.2.梯形圖程序 X000 停止開關(guān)（SB1） X001開門開關(guān) （SB2）X002 關(guān)門開關(guān)（SB3） X005 安全壓力開關(guān)（SB4）X003 開門限位開關(guān)（SQ1） X004 關(guān)門限位開關(guān)（SQ2）Y001 接觸器KM1 Y002 接觸器KM2Y003 電機(jī)正轉(zhuǎn) Y004 電機(jī)反轉(zhuǎn)Y005 指示燈L1 Y006 指示燈L2T1、T2

12、延時繼電器(延時5s)3.3程序指令： 0 LD X001 1 OR Y001 2 ANI X000 3 ANI Y002 4 ANI X003 5 ANI X005 6 OUT Y001 7 OUT Y005 8 OUT T1 K50 9 AND Y001 10 AND T111 OUT Y003 12 LD X002 13 OR Y002 14 ANI X000 15 ANI Y001 16 ANI X004 17 ANI X005 18 OUT Y002 19 OUT Y006 20 OUT T2 K50 21 AND Y002 22 AND T2 23 OUT Y004 24 END

13、3.4程序分析 1. 首先按下開門啟動按鈕X001閉合,由于停止開關(guān)X000、開門限位開關(guān)X003以及安全壓力開關(guān)X005是常閉的,所以Y001線圈通電,有原理分析可知開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)Y001線圈通電時，與開門啟動按鈕X001并聯(lián)的常開觸點Y001閉合實現(xiàn)自鎖,開門指示燈L1亮，同時定時器T1倒計時5s后電機(jī)啟動，此時電動機(jī)正轉(zhuǎn)帶動自動門扇移動,執(zhí)行開門過程。2. 當(dāng)門運(yùn)動到開門限位開關(guān)X003位置時，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，門停止，開門指示燈L1熄滅。 3. 然后按下關(guān)門啟動按鈕X002閉合,由于停止開關(guān)X000、開門限位開關(guān)X004以及安全壓力開關(guān)X005是常閉的,所以Y00

14、2線圈通電,有原理分析可知開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)Y002線圈通電時，與關(guān)門啟動按鈕X002并聯(lián)的常開觸點Y002閉合實現(xiàn)自鎖,開門指示燈L2亮，同時定時器T2倒計時5s后電機(jī)啟動，此時電動機(jī)反轉(zhuǎn)帶動自動門扇移動,執(zhí)行關(guān)門過程。4. 當(dāng)門運(yùn)動到關(guān)門限位開關(guān)X004位置時，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，門停止，關(guān)門指示燈L2熄滅。 5. 在此控制過程中,為了保證其安全性設(shè)置安全壓力開關(guān)X005和緊急停車開關(guān)X000。 3.5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(fù)使用狀況 3. 電路錯誤檢查 檢查梯形圖電路中的缺陷 設(shè)計體會在學(xué)期結(jié)束我

15、們通過課程設(shè)計，來總計這學(xué)期所學(xué)的特別是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(shè)計。在對這個設(shè)計的材料搜索進(jìn)行獨(dú)立搜索時，對于辦公軟件的應(yīng)用有了進(jìn)一步的提高，以及實際應(yīng)用操作的情況下，提高了實際操作和獨(dú)立解決問題的能力。 通過這次設(shè)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(yùn)用中，也提高了我的工程素質(zhì)。由于我對一些細(xì)節(jié)的不加重視，當(dāng)我把自己想出來的一些認(rèn)為是對的程序運(yùn)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

16、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(shè)計使我學(xué)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(xué)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(shè)計過程中，學(xué)會了常有一些不如意，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。本設(shè)計方案，在硬件上具有安裝接線簡單，工作可靠等優(yōu)點；在軟件上，不僅滿足了低壓控制合閘裝置的控制功能，還運(yùn)用PLC的定時器等指令實現(xiàn)了所需延時自動合閘功能，提高了系統(tǒng)控制能力和靈活性，使系統(tǒng)具有通用性和實用性。 參 考 文 獻(xiàn)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2005 2謝克明夏路易可編程控制器原理與程序設(shè)計M北京電子工