基于西门子PLC自动旋转门的毕业设计.doc

毕业设计说明书

题目：基于西门子PLC自动旋转门的设计

专 业 机电一体化技术
班 级
姓 名
指导教师

毕业设计有关说明
一 主要任务设计的思路、方法
1.1设计的思路、方法等
1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时，开关上有电流通过（光电检测开关是脉冲触发须对其自锁）由于开门限位开关常闭，所以线圈上有电通过，电动机正转，到达开门限位开关位置时，电机停止运行。
2）当自动门到开门限位开关位置时启动延时定时器8秒后，自动进入关门过程，电动机反转，当门移动到关门限位开关时，电机停止运行。
3）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，应立即停止关门，并自动进入开门程序。
4）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测开关时，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。
5）考虑到自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制从在一定问题，最后决定加增手动开门和关门开关。
1．2调研的目的和总结
合PLC的运行特点，对控制系统的工作流程作了合理的优化。在此基础上，给出了控制系统软件设计的程序流程图、顺序功能图、外部端子接线图及PLC控制梯形图等。本设计介绍应用可编程控制器取代传统的继电器、接触器控制系统，实现自动门控制的过程。
二 技术手段及控制要求
(1)框架总成：分为固定部分和旋转部分，均由铝型材框架和玻璃等组成。立柱、曲壁、门扉一般采用高强度铝合金型材，结构简洁，精密牢固。采用中心门轴结构安装和驱动旋转门体设计，每扉门三面安装密封毛条与地面天花及曲壁紧密接触，使门扉在任何位置均处于密闭状态;门扉玻璃采用（3+3）夹胶玻璃或6mm厚钢化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夹胶玻璃，安全可靠。门体结构简图如图.1所示。

图.1
(2)驱动系统：由一个三相交流电机提供动力，用减速器带动中心门轴驱动。
(3)控制系统：由可编程控制器PLC、变频器、功能开关组成。
(4)检测系统：由红外传感器实现有无人自动检测，自动对电机启停进行操作。
(5)安全系统：主要有接触和非接触安全感应器。 旋转门入口立柱均装有安全胶条，防止行人夹伤，自动门入口右侧立柱胶条内装有内藏式防夹感应器，如受挤压门扉即马上停止运转。胶条恢复正常，门扉则自动转动;每扇门扉底边胶条内装有内藏式防碰感应器，碰到物体或行人门扉立即停止运转。胶条恢复正常，门扉则自动转动。
对于本系统来说，主要的控制是由控制芯片通过变频器来调节电机转速完成控制要求的。因此变频器电路是系统控制电路的重要组成部分。下面介绍本系统的变频器及其电路。

变频器接线图.2
由于三翼自动旋转门是恒转矩负载，故变频器选用通用型的。又因为三翼旋转门的转速不允许超过额定值，电机不会过载。根据以上的计算的数据，选用西门子通用变频器MM440系列,型号为6SE6440-2UD17-5AA1。
综上可得三翼自动旋转门控制系统原理图如下所示

图.3
三 软件设计

PLC梯形图：

四 硬件设计
红外传感器作用是检测是否有行人通行；红外防夹传感器和防夹接近开关用来检测是否有人被夹；定位接近开关用来检测门翼是否停在定位位置；防碰撞传感器用来检测是否有人被碰或被撞；主控芯片用来判断传感器传来的各种信号并经过判断做出相应控制动作；变频器接收控制信号对电动机进行调速。另外还有运行状态指示灯和过载报警等等。
旋转门控制系统实现了对门的自动启停、自动定位、速度调节、安全智能和夜间闭锁等功能。

控制原理框图.4
4.1 PLC的I/O点分配
输出地址
信号内容
Q0.0
上电及报警信号
Q0.1
电磁锁控制继电器
Q0.2
电动机启停（变频器智能端子FWD）
Q0.3
速度控制（变频器职能端子X2）
Q0.4
速度控制（变频器职能端子X1）
Q0.6
直流制动（变频智能端子REV）
Q0.7
变频器复位（变频智能端子RESET）
Q1.0
常速运行状态
Q1.1
高速运行状态
Q1.2
低速运行状态
Q1.3
过载报警
输出地址分配表.1-1
I0.5
电磁锁钥
I0.6
直流制动接近开关
I0.7
防夹接近开关1
I1.0
红外线传感器1
I1.1
防撞传感器1
I1.2
防碰传感器1
I1.3
红外防夹传感器1
I1.4
变频过载报警输入
I1.5
锁门接近开关
I1.6
防夹接近开关2
I1.7
红外线传感器2
I2.0
红外线传感器3
I2.1
红外线传感器4
I2.2
防撞传感器2
I2.3
防碰传感器2
I2.4
防碰传感器3
I2.5
红外防夹传感器2
输入地址分配表.1-2

4.2 硬件接线图

PLC接线图

五 结束语
本设计以PLC和变频器综合运用来达到控制电机正转速实现门的自动化开关的目的，利用PLC的可靠性和稳定性强的特点，保证旋转门控制系统能长期正常运行，利用变频器的无级平滑调速的特点，保证旋转门运转和速度控制能平滑顺畅。PLC采用梯形图设计，直观易懂，扩展容易，保证程序的条理性和准确性。
通过本次毕业设计，我学会了运用自己所学的专业知识，设计出程序和硬件系统，进一步理解了PLC与变频器综合运用控制系统的设计方法，提高了PLC梯形图的编程能力，掌握了PLC程序的调试方法和技巧。

六 致谢
在此我要特别感谢我的指导老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写毕业设计的过程中， 倾注了大量的心血和汗水，无论是在毕业设计的选题、构思和资料的收集方面，还是在毕业设计的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了刘老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。 在毕业设计的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还到许多在工作过程中许多同学的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。 感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。 最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢！

参考文献
【1】 扬帮文主编.现代新潮传感器应用手册[M].机械工业出版社.2004
【2】 国家机械工业局编.中国机电产品目录（14）[M].机械工业出版社.2004
【3】 王延才，王伟主编.变频器原理及应用[M].机械工业出版社.2005
【4】求是科技编著.PLC应用开发技术与工程实践[M].2004