自动化1032袁鹏论文.doc
《自动化1032袁鹏论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动化1032袁鹏论文.doc(28页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、常州机电职业技术学院毕业设计(论文)作 者: 袁鹏 学 号: 41011232 系 部: 电气系 专 业: 电气自动化 题 目: PLC控制自动门设计 指导者:评阅者: 年 月 毕业设计(论文)中文摘要随着电子技术的快速发展,可编程控制器(PLC)不断更新,PLC控制已经成为自动控制中最常见控制方式之一。由于可编程控制器能够很好的控制自动门的开关从而改变可以其控制方式以及它具有良好的稳定性。所以很多自动门的生产商家都运用PLC来实现自动门的控制。PLC编程方便、操作简单,因此多应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域,逐步形成了具有多种优点和微型,中型,大型,超大型等各种规格的系列
2、产品。在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口,经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制,已逐渐被淘汰。PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点,因而得到广泛的应用。 本文是关于自动门的控制系统的设计,自动门的系统主要由可编程控制器(PLC)、信号采集装置、变频器、驱动装置、传动装置等组成。主要工作原理是利用感应器件来检测由人体或物体发出的信号,将其传送给PLC,PLC根据开关信号的来控制变频器的开停和速度的变换,在由传动装置带动门运动。关键词:PLC,自动门,驱动装置,感应器。 目 录1 引 言12 国内外自动门发展22.1国内外自动门发展现状23 自动
3、门控制系统总体方案设计43.1在自动门的功能需求分析43.2自动门的控制要求53.3自动门控制系统构成53.4自动门的机械传机构设计94 自动门控制系统的硬件设计94.1 PLC的选择94.2驱动装置的选型124.3感应器件的选型124.4 直流电动机的选型134.5传动装置164.7自动门控制系统I/0地址分配表164.8自动们控制系统的原理图175 自动门控制系统软件的设计185.1 工作过程的分析185.2梯形图程序186 程序调试216.1硬件线路连接216.2联机调试21结论23致 谢24参考文献251 引 言在经济飞速发展的中国,自动门是楼宇设备中的光机电一体化产品。它已经广泛用于
4、都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼等。自动门的工作方式主要是通过门内外两侧的感应开关来感应人的出入,当人走近自动门时,由于感应开关感应到人的存在,给控制器开门信号,控制器从而通过驱动装置将门打开。当人通过门之后,再将门关闭。由于自动门最大的优点在于它“永远开门,又永远关门”,即对于人来说,门总可以打开,可对于建筑来说,门又总是关着。因此在保安方面具有独到的作用。另外在通电后它可以实现无人管理,给我们带来人员进出方便,还可以节约能源、防风、防尘、降低噪音等好处,也打破了传统门的造型,给门添加了高贵典雅的气息。自动门的性能优劣主要取决于它的控制装置,早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制
5、,由于它安装烦琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点被逐渐淘汰。目前自动门及其自动化行业采用的控制装置是可编程控制器(PLC),PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的工业计算机。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。目前,PLC在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了充分的发展。因此利用PLC控制自动门具有较高的可靠性,较强的适用性,良好的维修性等优点。由此看来,运用PLC来实现自动们控制系统设计,可以推动自动门行业的发展,扩大PLC在自动门
6、行业乃至整个自动化行业的应用,具有一定的经济和理论研究价值。本课题主要介绍运用PLC为控制器的自动门的设计,由于产品的开发都要讲究实用性,所以本课题开发的产品不但能够适应多种场合而且简单化。不论对于产品开发商还有使用者来说,都是最好的。此系统的设计既满足了自动门的基本要求,还可以保证自动门的稳定性。研究本课题意味着产品成本的下降,效益提高。因此还是具有一定的市场价值。2国内外自动门发展2.1国内外自动门发展现状在国外,进入90年代以来,自动化技术发展很快,技术已经很成熟,并取得了惊人的成就,自动化技术是自动门的重要部分。在现在人们生活中自动门可以节约空调能源、降低噪音、防尘、防风,同时可以使出
7、入口显得很庄重高档,因此应用非常广泛。随着我国经济的飞速发展,自动门在人们的生活中的运用越来越广泛,自动门适合于宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商店等,使用自动门。但在国内,自动门的自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统设计中,稳定、节能、环保、安全及人性化是需要首先考虑的因素。由于门体的重量及体积不同会对自动门驱动传动系统提出不同的要求,所以各种自动门又可以分为重型自动门和轻型自动门。客流量的差异会对自动门的使用产生很大的影响,因此,自动门还可以分为一般自动门和频繁使用自动门。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等,其中平开门用的
8、场合较少,旋转门由于昂贵而且非常庞大,一般只使用余高档酒店宾馆,自动平移门使用的最广泛,大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门,目前市场上流行的平移型自动门一般是两开,这种门的特点是简单易控,维护方便。自动平移门最常见的形式是自动门内外两侧加感应器,当人走进门时,感应器感应到人的存在,给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置将门打开。当人通过之后,再将门关上。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理,既方便又提高了建筑的档次,于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。自动门的控制方法有很多,从控制器的不同来说,有继电器控制,即通过按钮和复杂的接线安装来控制;智能控制器控制,即通过运行现代
9、自动化设备来控制,它具有稳定性高,安全等优点,因此被很多生产厂商所运用。由于继电器逻辑控制的自动门系统存在许多缺陷而逐步被智能控制器的自动门所淘汰。在智能控制器的选折上,自动门的主控制器有微电脑控制器控制和可编程控制器(PLC)控制,微电脑控制主要有体积小、安装方便等特点,目前有许多厂家采用此种方式生产自动门,PLC控制的特点是稳定型高、维护方便,目前许多大型商场的自动门都是有这种方式来控制的。2.2本课题研究的内容本设计将在以下几个方面对自动门的控制系统进行研究和论证。2.2.1自动门类型的选择 综合了自动门的简洁、简单的要求,在本课题中主要研究自动平移门,本课题设计的自动平移门具有手动和自
10、动开门功能和分时间段控制功能以及配备安全防夹人光线、后备电源等辅助装置来满足商场等人流众多的场所的高效率、高安全性的要求。2.2.2自动门硬件系统的设计本课题设计的自动门要求有很高的稳定性来满足日常的需要,故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的德国西门子公司生产的CPU224小型PLC。在自动门的开关门速度控制上本设计以变频器作为调节器,运用变频器的三段速控制实现自动门的转速控制,为了解决在频率很低时出现不稳定的问题,驱动装置选用功率强大、稳定性好的自带减速装置的直流电动机,在感应器方面运用了自动门专用的微波雷达感应器和在工业控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性好的接近传感器,
11、运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现PLC对自动门的控制。由于本课题的具体需要在硬件系统的设计过程中主要考虑自动门的经济实用、稳定的需要。2.2.3自动门的软件设计 在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图,梯形图能直观明了的设计出自动门的控制要求,并能更好的考虑到安全性和故障报警等问题,梯形图的编写运用西门子自带的编程软件,此软件具有强大的诊断功能,能更快的查处故障原因,从而大大缩短了维修时间。2.3本课题研究的目的和意义在超级市场、公共建筑、银行、医院入口,经常使用自动门控制系统。使用自动门,可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘,同时可以使出口显得庄重高档,因此应用非常广泛
12、。自动平移门最常见的形式是自动门及门内外的光电开关,当人走进自动门时,感应开关感应到人的存在,给控制器一个开门的信号,控制器通过驱动装置将门打开,当人通过门之后,在将关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理,既方便又提高了建筑档次,于是迅速在国内外建筑市场上得到了广泛应用。自动门在国外早就得到了普遍应用,在国内也逐渐得到了大家的认可,已经迎来了自动门发展的黄金时期。早期自动门控制系统采用继电器逻辑控制,造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已被逐渐淘汰。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。他采用可以编程的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计
13、时、和算数运算等操作指令,并能通过数字式和开关量的逻辑控制的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有可靠性高,抗干扰能力强,功能完善,适用性强,系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造,体积小,重量轻,能耗低等优点。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻化工等领域的应用都得到了长足的发展。因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性,维修方便等优点。本课题的自动门设计运用PLC做控制器能大大提高自动门的稳定性和经济性,对与整个自动门行业是一次技术革新,提高了自动门的使用率,因此,进行自动门的PLC控制系统的设计,可以推动自动门行业的发展,扩大PLC在自动门行业乃
14、至整个自动化行业的应用,具有一定的经济和理论研究价值。3 自动门控制系统总体方案设计3.1在自动门的功能需求分析 本设计面向商场入口的应用,需要有安全性和可靠性。根据商场中对自动门的具体要求,本课题所设计的自动门应由以下功能:3.1.1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。3.1.2紧急停止 当自动门出现夹人现象时,可闭合紧急停止开关,自动门自动进入开门过程。自动门控制系统包含PLC控制和执行元件构成。采用自动和手动控制方
15、式,此种控制模式为目前大多自动门的控制方式。本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。3.2自动门的控制要求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,电机停止运行。自动门在开门位置停留8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,电机停止运行。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。在门打开后的8秒等待时间内,若有人员由外至内或由内至外通过光电检
16、测开关K2或K1时,必须重新开始等待8秒后,再自动进入关门过程,以保证人员安全通过。3.3自动门控制系统构成自动门控制系统包含PLC控制和动作执行元件构成。采用自动和手动电动控制方式,此种控制方式为目前大多自动门的控制方式。本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。3.3.1 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
17、存在其内存中的程序,把经输入电路的物理过程得到的输入信息,变换为所要求的输出信息,进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。PLC基于电子计算机,但并不等同于计算机。普通计算机进行入出信息交换时,大多只考虑信息本身,信息入出的物理过程一般不考虑的。而PLC则要考虑信息入出的可靠性、实时性、以及信息的实际使用。特别要考虑怎样适应于工业环境,如便于安装便于门内外感应采集信号,便于维修和抗干扰等问题,入出信息变换及可靠地物理实现,可以说是PLC实现控制的两个基本点。PLC可以通过他的外设或通信接口与外界交换信息。其功能要比继电器控制装置多得多、强得多。PLC有丰富的指令系统,有各种各样的I/O
18、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) 中断处理(可以实现各种内外中断)功能;(6) 程序与数据存储功能;(7) 联网通信功能;(8) 自检测、自诊断功能。可以说,凡普通小型计算机能实现的功能,PLC几乎都可以做到。像PLC这样,集丰富功能于一身,是别的电控制器所没有的,更是传统的继电器控制电路所无法比拟的。丰富的功能为PLC 的广泛应用提供了可能,同时,也为自动门行业的远程化、信息化、智能化创造了条件。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。
19、PLC专为工业控制应用而设计,一经出现就受到了广大工程人员的欢迎。其主要特点有:(1) 抗干扰能力强,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(4) 功能强大,成本低(5) 设计、施工、调试的周期短(6) 维护方便3.3.2 PLC与其它典型控制系统的区别继电器控制系统虽有较好的抗干扰能力,但使用了大量的机械触点。是设备连线复杂,且触点在开闭时易受电弧的损害,寿命短,系统可靠性差。a.控制逻辑继电器控制逻辑采用硬件接线逻辑,利用继电器机械触点的串联或并联,及时间继电器等组合成控制逻辑,其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高,一旦系统构成后,想在改变或增加功能都很
20、困难。另外,继电器触点数目有限,每个只有4-8对触点,因此灵活性和扩展性很差,而PLC采用存储器逻辑,其控制逻辑以程序方式储存在内存中,要改变控制逻辑,只需要改变程序即可,因此灵活性和扩展性很好。 b.工作方式电源接通时,继电器控制线路中各继电器同时处于受控制状态,它属于并行方式。而PLC得控制逻辑中,各内部期间都处于周期性扫描过程中,各种逻辑、数值输出地结果都是按照在程序中的前后顺序计算出来的,它属于串行方式。PLC有微型计算机的许多特点,但他的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式。而PLC则采用不断循环的顺序扫描的工作方式。每次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。C
21、PU从第一条指令开始,按顺序逐条的执行用户程序知道用户程序结束,然后返回第一条指令开始新一轮的扫描。PLC就是这样周而复始的重复上述循环扫描的,这种工作方式是在系统的控制下,顺次扫描各输入点的状态,按用户程序进行运算处理,然后顺序向输出点发出相应的控制信号。PLC是一种工业控制计算机,所以他的工作原理是建立在计算机的工作原理基础上的,即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。但是CPU是分时操作方式来处理各项任务的,计算机在每一瞬间只能做一件事,所以程序的执行是按程序顺序一次完成相应各电器的动作,便成为时间上的串行。由于运算速度极高,各电器的动作似乎是同时完成的,但实际输入输出的响应是有滞后的
22、。c.控制速度继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制,工作频率低,触点开闭动作一般几十毫秒数量级。另外机械触点还会出现抖动问题;而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制,属于无触点控制,速度极快,一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级,且不会出现抖动。3.3.3 与单片机控制系统的区别a.本质区别单片机控制系统是基于芯片级的系统,而PLC控制系统是基于板级或模块级的系统。其实PLC本身就是一个单片机系统,他是已经开发好的单片机产品。开发单片机控制系统属于底层开发,而设计PLC控制系统是在产品的单片机控制系统上进行二次开发。b.使用场合单片机控制系统适合于家电产品、智能化的仪器仪表、玩具和
23、批量生产的控制器产品等场合使用;而PLC控制系统适合在单片机电气控制系统、工业控制领域的制造业自动化和过程中使用。c.使用过程设计开发一个单片机控制系统,需要先设计硬件系统,画硬件电路图,制作印刷电路板,购置各种所需要的电子元件,焊接电路板,进行硬件调试,进行抗干扰等大量工作需要专门的开发装置和低级编辑语言控制程序,进行系统联调;而PLC不必操心内部的计算机系统是否可靠和他们的抗干扰能力,软件设计使用工业编程语言,相对来说比较简单。进行系统调试时,因为有好的工程工具帮助,所以非常容易。3.3.4 具体构成自动门系统的具体组成如下图: 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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动化 1032 论文
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【天****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【天****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。