基于PLC的自動門控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、摘要隨著經(jīng)濟的發(fā)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)在為許多賓館、超市、百貨大樓等現(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、隔音等功能，同時也是建筑物智能化的重要指標(biāo)。本次課程設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)是利用PLC為核心來控制,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,并利用指示燈實現(xiàn)系統(tǒng)功能,非常適用于日常生活控制場合。關(guān)鍵字：智能化;PLC;梯形圖目錄1 PLC概述32 自動門的介紹 32.1自動門的簡介32.2自動門的分類32.3自動門機的基本組成42.4自動門行程開關(guān)的工作原理42.5自動門光

2、電開關(guān)介紹53 自動門控制總體設(shè)計方案 64 自動門控制裝置的硬件組成 65 自動門控制系統(tǒng)流程圖 66 自動門控制順序功能圖 77 自動門控制PLC外部接線圖 88 繼電器接觸控制圖 99 自動門控制梯形圖程序設(shè)計1010 自動門控制程序設(shè)計 1011 系統(tǒng)調(diào)試與分析 1112 結(jié)束語 1213 參考文獻 1314 致謝 141 PLC概述PLC可編程序控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控

3、制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項技術(shù)迅速發(fā)展起來。2 自動門的介紹2.1自動門的簡介自動門 英文名：automatic door。自動門從理論上理解應(yīng)該是門的概念的延伸，是門的功能根據(jù)人的需要所進行的發(fā)展和完善。自動門是指：可以將人接近門的動作（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識別為開門信號的控制單元，通過驅(qū)動系統(tǒng)將門開啟,在人離開后再將門自動關(guān)閉，并對開啟和關(guān)閉的過程實現(xiàn)控制

4、的系統(tǒng)。自動門開始在建筑物上使用，是在二十世紀(jì)年以后。二十年代后期，美國的超級市場的開放，自動門開始被使用，受此影響，世界第一自動門品牌多瑪在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動門，新建大樓的正門也開始使用了。到了1962年，電氣式己開始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進行電動機的速度控制很難，只好進行油壓、空壓速度控制，轉(zhuǎn)換但因能源利用效率很低，然而伴隨著電氣控制的技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動機的電氣式自動門逐漸成為主流。例如：各種用可識別控制的自動專用門，如：感應(yīng)自動門(紅外感應(yīng),微波感應(yīng),觸摸感應(yīng),腳踏感應(yīng))、刷卡自動門

5、等。2.2 自動門的分類 常用的自動門可分為推拉門、平開門、折疊門和旋轉(zhuǎn)門。推拉門：可細分為單開、雙開、重疊單開、重疊雙開和弧形門?；⌒伍T門扇沿孤形軌道平滑移動，可分為半弧單向、半弧雙向、全弧雙向。為了最大限度的拓寬入口幅度，有的推拉（套疊）自動門可作成在開啟終點與固定扇重合后一道手動平開，也歸納為推拉自動門。旋轉(zhuǎn)門：可細分為有中心軸式、圓導(dǎo)軌懸掛式和中心展示區(qū)式等。平開門：可細分為單扇單向、雙扇單向、單扇雙向和雙扇雙向。折疊門：可細分為2扇折疊和4扇折疊。2.3自動門機的基本組成 以平移自動門感應(yīng)門為例來介紹自動門的組成如下： 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

6、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)。 感應(yīng)探測器：負責(zé)采集外部信號，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動的物體進入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號； 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。 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。 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。 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)。 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

7、門體擺動。 當(dāng)自動感應(yīng)門門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如下： 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)門扇.2.4自動門行程開關(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(dāng)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)

8、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)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護。2.5 自動門光電開關(guān)介紹 1、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(biāo)物體進行探測。2、光電開關(guān)的分類及術(shù)語解釋

9、（1）、分類漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。對射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)檢測物體為不

10、透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測裝置。槽式光電開關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號。槽式光電開關(guān)比較適合檢測高速運動的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，可以對距離遠的被檢測物體進行檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。（2）術(shù)語檢測距離：是指檢測體按一定方式移動，當(dāng)開關(guān)動作時測得的基準(zhǔn)位置（光電開關(guān)的感應(yīng)表面）到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關(guān)動作距離的標(biāo)稱值?；夭罹嚯x：動作距離與復(fù)位距離之間的絕對

11、值。響應(yīng)頻率：在規(guī)定的1s的時間間隔內(nèi)，允許光電開關(guān)動作循環(huán)的次數(shù)。輸出狀態(tài)：分常開和常閉。當(dāng)無檢測物體時，常開型的光電開關(guān)所接通的負載由于光電開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當(dāng)檢測到物體時，晶體管導(dǎo)通，負載得電工作。檢測方式：根據(jù)光電開關(guān)在檢測物體時發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對射式等。輸出形式：分NPN二線、NPN三線、NPN四線、PNP二線、PNP三線、PNP四線、AC二線、AC五線（自帶繼電器），及直流NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。3 自動門控制總體設(shè)計方案 如圖3為自動門控制的總體設(shè)計的結(jié)構(gòu)圖。脈沖信號主要是由光

12、電開關(guān)產(chǎn)生的，信號輸入到PLC，經(jīng)過PLC的分配，然后放大去控制步進電機去控制負載，從而使得自動門進行正常工作。 圖3 總體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖4 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。5 自動門控制系統(tǒng)流程圖自動門控制系統(tǒng)流程圖如圖5.當(dāng)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。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)K

13、M2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時，電機停止運行。在關(guān)門過程中，當(dāng)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。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)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。圖5.1自動門控制系統(tǒng)流程6 自動門控制順序功能圖自動門控制順序功能圖如圖6。首先有初始化脈沖并按下啟動按鈕使x007閉合，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號時x001或x002閉合。由于開門限位開關(guān)x003是長閉的，所以y000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

14、。當(dāng)y000線圈通電時y000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。1當(dāng)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(dāng)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)x001或x002有信號，則使T0重新延時。4當(dāng)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長閉，此時打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。圖6自動門控制順序功能7 自動門

15、控制PLC外部接線圖 自動門控制PLC外部接線圖如7 X001   門外光檢測電開關(guān)     X002   門內(nèi)光檢測電開關(guān) X003   開門限位電開關(guān)       X004   關(guān)門限位電開關(guān) X005   過載保護開關(guān)         X006   緊急停車開關(guān) X007  

16、; 啟動停止             X010   手動開門 X011   手動關(guān)門 KM1開門執(zhí)行機構(gòu) KM2關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)圖7自動門控制PLC外部接線圖8 繼電器接觸控制圖 繼電器接觸控制如圖8所示圖8 繼電器接觸控制圖9 自動門控制梯形圖程序設(shè)計 自動門控制梯形圖如圖9圖9 自動門控制梯形圖10 自動門控制程序設(shè)計0 LD X0011 OR X0022 OR Y0003 ANI Y0024 AND X0075 OR X0106 AN

17、I X003 7 OUT Y0008 LD X0039 ANI X00110 ANI X00211 OUT T0 K8012 LD T013 OR Y00114 ANI Y00015 ANI Y00216 AND X00717 OR X01118 ANI X00419 OUT Y00120 LD X00521 OR X00622 OR Y00223 AND X00724 OUT Y00225 END11 系統(tǒng)調(diào)試與分析1首先按下啟動按鈕使x007閉合，當(dāng)外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號時x001或x002閉合。由于開門限位開關(guān)x003是長閉的，所以y000線圈通電，由原理分析可知光電檢測開關(guān)的觸發(fā)

18、方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)y000線圈通電時y000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(dāng)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(dāng)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)x001或x002有信號，則使T0重新延時。4當(dāng)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長閉，此時打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。12 結(jié)束語本設(shè)計完成了題目要求的基本部分的全部要求。發(fā)揮部分的因為時間和制作材料的短缺而沒有進行嘗試，