歐姆龍自動門PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

.z.課程設(shè)計(jì)題目自動門PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院專業(yè)自動化班級學(xué)生指導(dǎo)教師2013年5月27日目錄摘要2一、自動門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)21、自動門的功能需求分析22、自動門的控制任務(wù)及要求23、自動門控制系統(tǒng)構(gòu)成3〔1〕PLC概述3〔2〕構(gòu)成4二、PLC和主要電氣元件的選擇51、PLC的選擇52、驅(qū)動裝置的選擇53、感應(yīng)器的選擇54、單相交流電機(jī)的選擇55、傳動裝置、限位開關(guān)6三、PLC的I/O分配和接線圖設(shè)計(jì)61、自動門控制系統(tǒng)I/0地址分配表62、自動控制系統(tǒng)的原理圖7四、控制流程圖設(shè)計(jì)8五、PLC程序設(shè)計(jì)91、工作過程分析92、梯形圖程序9六、程序調(diào)試10七、設(shè)計(jì)總結(jié)111、心得體會112、任務(wù)分配11八、參考文獻(xiàn)：12附錄1：自動門PLC控制系統(tǒng)梯形圖程序12附錄2：自動門PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要原器件明細(xì)表 13摘要本文是關(guān)于自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，自動門系統(tǒng)主要由可編程控制器〔PLC〕、感應(yīng)器件、驅(qū)動裝置和傳動裝置組成。主要工作原理是感應(yīng)器件將檢測到的人體或物體信號傳送到PLC，PLC再綜合收到的自動門狀態(tài)信號作出判斷，而后發(fā)出控制信號，使驅(qū)動裝置運(yùn)行，在通過傳動裝置帶動門的動作關(guān)鍵詞：自動門、PLC、感應(yīng)器件、驅(qū)動裝置一、自動門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)自動門的功能需求分析本設(shè)計(jì)產(chǎn)品主要用在公共場合，因此有平安性和可靠性。根據(jù)公共場所〔商場、銀行等〕的具體要求本自動門至少應(yīng)具有如下功能：(1)開門和關(guān)門控制應(yīng)有手動和自動方式為了便于維護(hù)，自動門應(yīng)具有手動和自動方式。當(dāng)信號采集裝置檢測到有人接近門口且門未翻開或者檢測到已無人接近門口且門未關(guān)閉，PLC動作輸出信號開控制點(diǎn)動機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來開門或者關(guān)門。(2)緊急停頓當(dāng)門的閉合或者翻開時出現(xiàn)意外情況，可以緊急停頓。自動門的控制的任務(wù)及要求自動門控制裝置的硬件組成：自動門系統(tǒng)由一臺PLC控制。其余部件有門光電探測開關(guān)K1、門外光電探測開關(guān)K2、開門到位限位開關(guān)K3、關(guān)門到位限位開關(guān)K4、開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1〔使1000W單相交流電動機(jī)正轉(zhuǎn)〕、關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2〔使1000W單相交流電動機(jī)反轉(zhuǎn)〕等。光電檢測開關(guān)設(shè)定為有光斷開、無光導(dǎo)通。開關(guān)門時有相應(yīng)指示燈指示。根據(jù)上述硬件組成設(shè)計(jì)系統(tǒng)主電路及控制電路圖。控制要求：〔1〕當(dāng)有人由到外或由外到通過光電檢測開關(guān)K1或K2時，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動作，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3位置時，電機(jī)停頓?！?〕自動門在開門位置停留3秒后，自動進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時，電機(jī)停頓?！?〕在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到或由到外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，應(yīng)立即停頓關(guān)門，并自動進(jìn)入開門程序?！?〕在門翻開后的3秒等待時間，假設(shè)有人員由外至或由至外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，必須重新開場等待3秒后，再自動進(jìn)入關(guān)門過程，且開門和關(guān)門不能同時進(jìn)展?！?〕應(yīng)有互鎖等保護(hù)環(huán)節(jié)〔如防止開、關(guān)門同時動作〕。根據(jù)上述控制要求設(shè)計(jì)PLC控制程序。自動門控制系統(tǒng)構(gòu)成自動門控制系統(tǒng)包含PLC控制和動作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具體組成如下：由上圖可知，當(dāng)感應(yīng)器件檢測到人體或物體信號時將信號傳給PLC,PLC根據(jù)已經(jīng)采集的信號發(fā)出控制信號，是驅(qū)動裝置運(yùn)行，通過傳動裝置帶動自動門的運(yùn)行PLC概述可編程控制器，英文ProgrammableController,簡稱PLC，本課題中用PLC作為它的簡稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。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，集自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體，它通過運(yùn)行儲存在其存中的程序，實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下根本功能：邏輯處理功能；數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；準(zhǔn)確定時功能；高速計(jì)數(shù)功能；中斷處理功能；程序與數(shù)據(jù)存儲功能；聯(lián)網(wǎng)通信功能 ； 自檢測、自診斷功能。現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程是復(fù)雜多樣的，它們對控制的要求也各不一樣，之所以受到了廣闊工程人員的歡送。其其具有以下特點(diǎn):抗干擾能力強(qiáng)，可靠性能高控制系統(tǒng)構(gòu)造簡單，通用性強(qiáng)編程方便，易于使用功能強(qiáng)大，本錢低設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短維護(hù)方便構(gòu)成具體構(gòu)成框圖如下：二、PLC和主要電氣元件的選擇PLC的選擇PLC機(jī)型選擇的根本原則是在滿足功能要求及保障可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最正確的性價比，選擇時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1〕.整體型和模塊型的選擇2〕.經(jīng)濟(jì)的考慮PLC存儲容量的選擇一般為數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10到15倍再加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此作為存的總字?jǐn)?shù)〔16位為一個字〕，再按次數(shù)的25%考慮余量。I/O點(diǎn)數(shù)的估算， 應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚A(yù)計(jì)收入為12點(diǎn)輸出為12點(diǎn)。結(jié)合以上信息再加上特殊功能模塊的考慮，本設(shè)計(jì)選擇歐姆龍 CPM1ACPU40型，開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)為24/16點(diǎn)的PLC來實(shí)現(xiàn)整個控制過程。驅(qū)動裝置的選擇自動門的驅(qū)動器是自動門能否良好工作的保障。交流電動機(jī)有構(gòu)造簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)選用1000W單相交流電動機(jī)。感應(yīng)器的選擇本設(shè)計(jì)選用微波感應(yīng)器，因其具有以下特點(diǎn)：1〕非接觸式探測2〕不受溫度噪音等因素的影響具體的型號和規(guī)格如下表：廠商順安達(dá)門業(yè)裝飾型號WB-3004供電電壓AC/DC12-24V工作頻率50HZ-60HZ探頭工作頻率10.525GHZ工作溫度/濕度25℃-60℃/0-95%單相交流電機(jī)的選擇電容式電機(jī)說明：單相電機(jī)有兩個繞組，即起動繞組和運(yùn)行繞組。兩個繞組在空間上相差90度。在起動繞組上串聯(lián)了一個容量較大的電容器，當(dāng)運(yùn)行繞組和起動繞組通過單相交流電時，由于電容器作用使起動繞組中的電流在時間上比運(yùn)行繞組的電流超前90度角，先到達(dá)最大值。在時間和空間上形成兩個一樣的脈沖磁場，使定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電機(jī)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流與旋轉(zhuǎn)磁場互相作用產(chǎn)生電磁場轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來。傳動裝置、限位開關(guān)本控制系統(tǒng)所用到的傳動裝置具體包括如下：1〕自動門扇行進(jìn)軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向進(jìn)展。2〕自動門扇吊具走論系統(tǒng)：用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運(yùn)行。3〕同步皮帶：用于傳輸電機(jī)所產(chǎn)動力，牽引自動門吊具走論系統(tǒng)。限位開關(guān)又稱行程開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械*些運(yùn)動部件的碰撞來發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。限位開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動到*一運(yùn)動位置時，行程開關(guān)通過機(jī)械可動局部的動作，將機(jī)械信號轉(zhuǎn)化為電信號，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)械的控制，限制它們的動作和位置，借此對生產(chǎn)機(jī)械給以必要的保護(hù)。三、PLC的I/O分配和接線圖設(shè)計(jì)自動門控制系統(tǒng)I/0地址分配表I/0分配表示編寫PLC程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場接線和調(diào)試的重要依據(jù)。I/O口分配表：輸入點(diǎn)：00000電源開關(guān)S 自動門的開啟與關(guān)閉00001門光電感應(yīng)開關(guān)K1 當(dāng)門有人時閉合00002門外光電感應(yīng)開關(guān)K2 當(dāng)門外有人時閉合00003開門極限位置開關(guān)K3 當(dāng)門完全翻開時閉合00004關(guān)門極限位置開關(guān)K4 當(dāng)門完全關(guān)閉時閉合輸出點(diǎn)：01000開門感應(yīng)電磁閥KM輸出 當(dāng)K1或K2閉合時通電01001電動機(jī)正轉(zhuǎn)〔開門〕驅(qū)動電磁閥KM1輸出 KM1通電時，電動機(jī)正轉(zhuǎn)使門翻開01002電動機(jī)反轉(zhuǎn)〔關(guān)門〕驅(qū)動電磁閥KM2輸出 KM2通電時，電動機(jī)反轉(zhuǎn)使門關(guān)閉01003開門極限位置電磁閥KM3輸出 當(dāng)門完全翻開時K3閉合，使得KM3通電01004關(guān)門極限位置電磁閥KM4輸出 當(dāng)門完全關(guān)閉時K4閉合，使得KM4通電自動控制系統(tǒng)的原理圖外圍接線圖KM0100000000SKM0100000000SKM1K1KM1K1KM20100100001K2KM20100100001K201002000020100200002KM30100300003K3KM30100300003K3KM40100400004K4KM40100400004K4PLCPLC24V24V控制流程圖設(shè)計(jì)開場開場手動/自動選擇手動/自動選擇是否否是是開門按鈕按下門關(guān)門到底門翻開到底關(guān)門按鈕按下否是是否否否蜂鳴器響是完畢運(yùn)行停頓運(yùn)行關(guān)到最底門關(guān)閉開門計(jì)時開到最底門翻開門口是否有人是是開門按鈕按下門關(guān)門到底門翻開到底關(guān)門按鈕按下否是是否否否蜂鳴器響是完畢運(yùn)行停頓運(yùn)行關(guān)到最底門關(guān)閉開門計(jì)時開到最底門翻開門口是否有人PLC程序設(shè)計(jì)工作過程分析本設(shè)計(jì)的工作過程如下：1〕首先按下啟動按鈕，當(dāng)傳感器檢測到能有人體信號時，電動機(jī)正傳，帶動自動門執(zhí)行開門過程。2〕當(dāng)門完全翻開之后，使開門限位開關(guān)翻開，此時自動門停頓，進(jìn)展3延時。假設(shè)此時感應(yīng)器重新檢測到有人體信號時，則在重新進(jìn)展3延時3〕當(dāng)3的延時完畢后，電動機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。在關(guān)門過程中，傳感器重新檢測到人體信號時，此時中斷關(guān)門轉(zhuǎn)向開門過程。4〕當(dāng)自動門出現(xiàn)故障時，可以手動開關(guān)門梯形圖程序1〕當(dāng)有人出現(xiàn)在門或門外時，自動門執(zhí)行開門程序，K1或K2閉合時通電。如圖1所示。圖1當(dāng)自動門開門到達(dá)極限時K3閉合，使得KM3通電。如圖2所示。圖2當(dāng)自動門開場關(guān)門，并且關(guān)門到達(dá)極限時K4閉合，使得KM4通電。如圖3所示。圖3當(dāng)自動門第一次開門輸出時，電動機(jī)正轉(zhuǎn)開門，并保持開門動作。如圖4所示。圖4當(dāng)自動門翻開并且到達(dá)極限時，保持這個動作持續(xù)3S。如圖5所示。圖5當(dāng)3S倒計(jì)時過后，電動機(jī)開場反轉(zhuǎn)，自動門執(zhí)行關(guān)門程序。如圖6所示。圖6程序調(diào)試當(dāng)程序編譯在軟件上后，點(diǎn)擊在線聯(lián)機(jī)工作，將程序?qū)氲絇LC中去，點(diǎn)擊操作模式為運(yùn)行，然后根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求進(jìn)展調(diào)試，如果PLC正常工作，則按下觸發(fā)開關(guān)能完成設(shè)計(jì)要求。通過調(diào)試之后能完成預(yù)定設(shè)定要求。設(shè)計(jì)總結(jié)1.心得體會心得體會這次PLC課程設(shè)計(jì)我們歷時大約兩個星期，三個人組成一個小組。當(dāng)組長抽中我們要做的題目是自動門PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我們都比擬開心，以為比擬簡單,因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)生活中隨處可見。然而題目看似簡單，但在后面做的過程中，我們遇到了許多的困難。在選題之后的第二天我們小組就忙了起來，我們以組長為中心，分配好每個人的任務(wù)后，我們就認(rèn)真的做了起來。但PLC課程設(shè)計(jì)的第一階段中我們完成得不是太好，有很多的錯誤，可能是我們在收集資料的過程中收集得不是太好，網(wǎng)上雖也有和我們相似的題目，但是他們用的可編程控制器幾乎都是西門子的，而我們用的可編程控制器是歐姆龍的。由于我們出現(xiàn)了很多錯誤，又回寢室重新做，但是卻錯過了第一階段的檢查時間。我們只好抓緊時間進(jìn)入第二階段的工作。在第二階段的設(shè)計(jì)中我們遇到了許多困難，由于平常上課的時候沒有認(rèn)真的學(xué)習(xí)plc這門課程。所以在編程中，我們真頭疼。我們小組立馬認(rèn)真的學(xué)了起來，但是時間太少，所以也只學(xué)會了一點(diǎn)。幸運(yùn)的是我們收集到一個根本滿足實(shí)驗(yàn)要求的程序。第二階段調(diào)試時間到來了，我們小組大約下午二點(diǎn)就早早的來到了實(shí)驗(yàn)室調(diào)試程序，我們將程序輸入到調(diào)試軟件中，但是程序有一點(diǎn)小錯誤，最后在我們的修改下程序總算正確了，但是在接線過程和調(diào)試過程我們都不是太會，浪費(fèi)了很多時間。在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我對查閱設(shè)計(jì)資料比擬有感觸。為了讓我們的設(shè)計(jì)更加完善更加美好，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時也是必不可少的。這次課程設(shè)計(jì)對我來說收獲比擬大，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，不懂就要問，就要學(xué)。要做好一個設(shè)計(jì)必須有一個好的規(guī)劃，才能做到事半功倍的效果。學(xué)會了堅(jiān)持、耐心和努力，這將為我今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的典范。而且讓我們把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，提高了自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。最重要的是一個小組之間的團(tuán)結(jié)，只有一個團(tuán)隊(duì)凝聚在一起時才能發(fā)揮出的巨大潛能。雖然我們這次課程實(shí)際也許花去的時間