基于西門(mén)子PLC自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)畢業(yè)設(shè)計(jì)

PAGE目錄第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研………第二部分設(shè)計(jì)說(shuō)明………………………第三部分設(shè)計(jì)成果……………………第四部分結(jié)束語(yǔ)…………第五部分致謝…………第六部分參考文獻(xiàn)…………………第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研1.1背景旋轉(zhuǎn)門(mén)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)發(fā)展史：旋轉(zhuǎn)門(mén)按照驅(qū)動(dòng)方式分可分為電動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)和手動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)兩種。旋轉(zhuǎn)門(mén)是19世紀(jì)末期由塞都伯利·凡坎尼爾在美國(guó)注冊(cè)的專(zhuān)利，凡坎尼爾先生最初的專(zhuān)利包括：兩翼門(mén)、三翼門(mén)、四翼門(mén)、和五翼門(mén)。旋轉(zhuǎn)門(mén)是用來(lái)防止直接的氣流將不良?xì)馕?、聲音、灰塵和泥土帶進(jìn)建筑物內(nèi)。他的注冊(cè)商標(biāo)是“永遠(yuǎn)敞開(kāi)-永遠(yuǎn)關(guān)閉”。大樓內(nèi)上升的空氣在底層入口處造成直接和樓房的高度成正比的壓力。盡管樓房本身也造成風(fēng)力和氣壓，有大量氣流和地面風(fēng)，旋轉(zhuǎn)門(mén)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)仍然毫不費(fèi)力、輕巧自如，因?yàn)橄蚶锿崎T(mén)的氣壓和向外推門(mén)的氣壓式相等的。在20世紀(jì)20年代的意大利，曾制作過(guò)幾扇兩翼門(mén)，當(dāng)時(shí)兩翼門(mén)被設(shè)計(jì)成雙向開(kāi)啟的擺動(dòng)。后來(lái)，一家瑞典的旋轉(zhuǎn)門(mén)制造商又推出了一種新的兩翼門(mén)，他們?cè)谠O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增添了電動(dòng)機(jī)和展臺(tái)。當(dāng)時(shí)也有了三翼門(mén)和四翼門(mén)。三翼旋轉(zhuǎn)門(mén)在機(jī)場(chǎng)和旅館已十分常見(jiàn)，較小的門(mén)適合手提行李通過(guò)，直徑4.2~5.4m的旋轉(zhuǎn)門(mén)更方便行李車(chē)的進(jìn)出。四翼門(mén)的使用效能更高，來(lái)往人流的通過(guò)量更大。一個(gè)直徑2m的四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)在10r/min的轉(zhuǎn)速時(shí)，人們?cè)谡２叫兴俣认?，每小時(shí)可以雙向通過(guò)10X4X60=2400（人）。四翼旋轉(zhuǎn)門(mén)在辦公樓和酒店等場(chǎng)所使用最為廣泛。五翼門(mén)至今沒(méi)有得到發(fā)展，仍無(wú)銷(xiāo)路。在原始專(zhuān)利中提出了兩種特殊用途的設(shè)計(jì)：一種是門(mén)體可向側(cè)邊移動(dòng)；另一種是“破門(mén)而出”環(huán)形強(qiáng)。這些設(shè)計(jì)在今天的可折疊門(mén)風(fēng)行之前就已經(jīng)很流行了。門(mén)體側(cè)邊移動(dòng)式和折疊式結(jié)合為一體的門(mén)，使旋轉(zhuǎn)門(mén)的直通開(kāi)啟性增加了將近50%，為保證在建筑物出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，旋轉(zhuǎn)門(mén)仍然作為進(jìn)出建筑物的快速通道，保證危險(xiǎn)狀況下人員能從建筑物內(nèi)逃出，旋轉(zhuǎn)門(mén)的門(mén)扇設(shè)計(jì)成可折疊的，使每一個(gè)單個(gè)的門(mén)扇受壓時(shí)，能在旋轉(zhuǎn)的相反方向松開(kāi)或旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，形成通道。目前，世界上許多國(guó)家或地區(qū)已將地區(qū)已將這一項(xiàng)性能要求列入安全法規(guī)。在20世紀(jì)40年代，旋轉(zhuǎn)門(mén)增加了轉(zhuǎn)速控制，使門(mén)的轉(zhuǎn)速按要求得到控制。隨著工業(yè)化、自動(dòng)化的發(fā)展，各種自動(dòng)門(mén)化旋轉(zhuǎn)門(mén)、具備讀卡識(shí)別安全性能的旋轉(zhuǎn)門(mén)、具有各種安全保護(hù)傳感器的自動(dòng)門(mén)以及許多特殊用途的旋轉(zhuǎn)門(mén)都加入了最初手動(dòng)四翼門(mén)系列之中，使其不斷發(fā)展，才有了現(xiàn)在的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)。（源于百度百科）1.2本課題研究的目的和意義PLC是一種專(zhuān)門(mén)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可編程的存儲(chǔ)器用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式和開(kāi)關(guān)量的邏輯控制的輸入輸出，來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、可靠性高、系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單靈活、豐富的I/O卡件、控制系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)、價(jià)格優(yōu)勢(shì)、安裝簡(jiǎn)單，維修方便、體積小，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識(shí)，提升了人們的安全觀(guān)念。同時(shí)對(duì)于自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)的控制系統(tǒng)也有了更高的要求。自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)的控制更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時(shí)還融合了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門(mén)與建筑以及周?chē)h(huán)境整體得協(xié)調(diào)、和諧。結(jié)合到PLC與自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)本課題研究的是自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)PLC控制，利用PLC控制，使得自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)在各個(gè)場(chǎng)合下運(yùn)作更簡(jiǎn)化、更穩(wěn)定，更快的推廣了自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)的使用，并減少經(jīng)濟(jì)損耗，也擴(kuò)大了PLC控制在自動(dòng)化行業(yè)中的應(yīng)用。1.3自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)1、框架總成：分為固定部分和旋轉(zhuǎn)部分，均由鋁型材框架和玻璃等組成。立柱、曲壁、門(mén)扉一般采用高強(qiáng)度鋁合金型材，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，精密牢固。采用中心門(mén)軸結(jié)構(gòu)安裝和驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)體設(shè)計(jì)，每扉門(mén)三面安裝密封毛條與地面天花及曲壁緊密接觸，使門(mén)扉在任何位置均處于密閉狀態(tài);門(mén)扉玻璃采用夾膠玻璃或6mm厚鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用夾膠玻璃，安全可靠。門(mén)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-1所示。2.、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由一個(gè)三相交流電機(jī)提供動(dòng)力，用減速器帶動(dòng)中心門(mén)軸驅(qū)動(dòng)。3、控制系統(tǒng)：由可編程控制器PLC、變頻器、功能開(kāi)關(guān)組成。4、檢測(cè)系統(tǒng)：由紅外傳感器實(shí)現(xiàn)有無(wú)人自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)對(duì)電機(jī)啟停進(jìn)行操作。5、安全系統(tǒng)：防夾功能當(dāng)門(mén)扇運(yùn)轉(zhuǎn)靠近曲壁立柱時(shí)，如果行人試圖從兩者之間(防夾區(qū))進(jìn)入旋轉(zhuǎn)門(mén)，則門(mén)立即自動(dòng)停轉(zhuǎn)以防夾傷人。行人離開(kāi)防夾區(qū)，門(mén)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

第二部分設(shè)計(jì)說(shuō)明2.1主要設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)以西門(mén)子PLC為核心的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)控制系統(tǒng)。合理選擇CPU的型號(hào)，分配地址，設(shè)計(jì)電路并能夠具體實(shí)現(xiàn)如下功能：1、變速功能旋轉(zhuǎn)門(mén)設(shè)有中速，高速兩種旋轉(zhuǎn)速度，以適應(yīng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和緊急疏散對(duì)轉(zhuǎn)速的不同要求。2、自動(dòng)轉(zhuǎn)停功能來(lái)人時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，并以正常轉(zhuǎn)速動(dòng)轉(zhuǎn)，15s后無(wú)人進(jìn)出，則自動(dòng)停轉(zhuǎn)。3、防夾功能當(dāng)門(mén)扇運(yùn)轉(zhuǎn)靠近曲壁立柱時(shí)，如果行人試圖從兩者之間(防夾區(qū))進(jìn)入旋轉(zhuǎn)門(mén)，則門(mén)立即自動(dòng)停轉(zhuǎn)以防夾傷人。行人離開(kāi)防夾區(qū)，門(mén)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。4、鎖門(mén)功能采用電磁鎖方式鎖門(mén)，只要轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙既可完成自動(dòng)鎖門(mén)工作5、急停功能當(dāng)出現(xiàn)緊急意外事故時(shí)，按下急停按鈕，門(mén)立即停轉(zhuǎn)，解除急停信號(hào)，門(mén)又自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。2.2PLC概述PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它以微處理器為核心，集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體，它通過(guò)運(yùn)行儲(chǔ)存在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過(guò)程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過(guò)輸出電路的物理過(guò)程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息交換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過(guò)程一般不考慮的。而PLC則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性、以及信息的實(shí)際使用。特別要考慮怎樣適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝便于門(mén)內(nèi)外感應(yīng)采集信號(hào)，便于維修和抗干擾等問(wèn)題，入出信息變換及可靠地物理實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本點(diǎn)。PLC可以通過(guò)他的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電器控制裝置多得多、強(qiáng)得多?；緲?gòu)成為：(1)電源可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去(2)中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí)，首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，對(duì)大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。(3)存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。(4)輸入輸出接口電路1．現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。2．現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。(5)功能模塊如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。通信模塊西門(mén)子s7200性能特點(diǎn)：S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。S7-200系列PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU供您使用。CPU單元設(shè)計(jì)集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU221，222具有180mA輸出，CPU224，CPU224XP，CPU226分別輸出280，400mA。可用作負(fù)載電源。不同的設(shè)備類(lèi)型CPU221~226各有2種類(lèi)型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)CPU221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)，CPU222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，CPU224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，CPU224XP具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，CPU226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。本機(jī)模擬最輸入/輸出點(diǎn)CPU224XP具有2個(gè)輸入點(diǎn)，1個(gè)輸出點(diǎn)。中斷輸入允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。高速計(jì)數(shù)器CPU221/222：4個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為90°的A/B相增量編碼器CPU224/224XP/226：6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。CPU222/224/224XP/226可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。可使用仿真器（選件）對(duì)本機(jī)輸入信號(hào)進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶(hù)程序。2.3變頻器參數(shù)功能表序號(hào)變頻器參數(shù)出廠(chǎng)值設(shè)定值功能說(shuō)明1P0304230380電動(dòng)機(jī)的額定電壓（380）2P03053.250.35電動(dòng)機(jī)的額定電流（0.35A）3P03070.750.06電動(dòng)機(jī)的額定功率（60W）4P031050.0050.00電動(dòng)機(jī)的額定頻率（50Hz）5P031101430電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（1430r/min）6P100023固定頻率設(shè)定7P108000電動(dòng)機(jī)的最小頻率設(shè)定8P10825050.00電動(dòng)機(jī)的最大頻率（50Hz）9P1120105斜坡上升時(shí)間（5S）10P1121100.5斜坡下降時(shí)間（0.5S）11P070022選擇命令源（由端子排輸入）12P0701117固定頻率設(shè)定（二進(jìn)制編碼選擇+ON命令）13P7021217固定頻率設(shè)定（二進(jìn)制編碼選擇+ON命令）14P703917固定頻率設(shè)定（二進(jìn)制編碼選擇+ON命令）15P10010.0020固定頻率116P10025.0050固定頻率22.4I/O分配表輸入外部設(shè)備I0.0啟動(dòng)I0.1紅外傳感器（檢測(cè)有無(wú)人）I0.2高速開(kāi)關(guān)I0.3低速開(kāi)關(guān)I0.4感應(yīng)防撞開(kāi)關(guān)I0.5停止I0.6急停輸出外部設(shè)備Q0.0低速Q(mào)0.1高速Q(mào)0.3急停外部接線(xiàn)圖注意：變頻器復(fù)位變頻器設(shè)置前應(yīng)該進(jìn)行復(fù)位處理設(shè)定P0010=30設(shè)定P0970=1變頻器上顯示“”后為完成復(fù)位。2.5傳感器選型傳感器傳感器，對(duì)其定義為能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換成。能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。紅外傳感器紅外線(xiàn)技術(shù)在測(cè)速系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，許多產(chǎn)品已運(yùn)用紅外線(xiàn)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)輛測(cè)速、探測(cè)等研究。紅外線(xiàn)應(yīng)用速度測(cè)量領(lǐng)域時(shí)，最難克服的是受強(qiáng)太陽(yáng)光等多種含有紅外線(xiàn)的光源干擾。外界光源的干擾成為紅外線(xiàn)應(yīng)用于野外的瓶頸。針對(duì)此問(wèn)題，這里提出一種紅外線(xiàn)測(cè)速傳感器設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)槎帱c(diǎn)測(cè)量即時(shí)速度和階段加速度提供技術(shù)支持，可應(yīng)用于公路測(cè)速和生產(chǎn)線(xiàn)下料的速度稱(chēng)量等工業(yè)生產(chǎn)中需要測(cè)量速度的環(huán)節(jié)。紅外線(xiàn)對(duì)射管的驅(qū)動(dòng)分為電平型和脈沖型兩種驅(qū)動(dòng)方式。由紅外線(xiàn)對(duì)射管陣列組成分離型光電傳感器。該傳感器的創(chuàng)新點(diǎn)在于能夠抵抗外界的強(qiáng)光干擾。太陽(yáng)光中含有對(duì)紅外線(xiàn)接收管產(chǎn)生干擾的紅外線(xiàn)，該光線(xiàn)能夠?qū)⒓t外線(xiàn)接收二極管導(dǎo)通，使系統(tǒng)產(chǎn)生誤判，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。本傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于能夠設(shè)置多點(diǎn)采集，對(duì)射管陣列的間距和陣列數(shù)量可根據(jù)需求選取。流程圖第三部分設(shè)計(jì)成果3模擬仿真及調(diào)試1、啟動(dòng)2、低速（檢測(cè)有人）3、高速運(yùn)轉(zhuǎn)（有人）

4、防撞區(qū)檢測(cè)有人，停止5、無(wú)人，15S后停止第四部分結(jié)束語(yǔ)本設(shè)計(jì)利用PLC取代繼電器和變頻器等設(shè)計(jì)了針對(duì)三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)的控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，確定了控制原理，給出了結(jié)構(gòu)框圖。針對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，對(duì)PLC、變頻器、傳感器進(jìn)行選型。系統(tǒng)通過(guò)PLC對(duì)各種傳感