基于PLC的自動門控制系統(tǒng)設(shè)計報告

《機電控制與可編程控制器技術(shù)》課程設(shè)計報告題目:基于PLC的自動門控制系統(tǒng)設(shè)計學生姓名:學號:電大分校:學生所在單位:指導(dǎo)教師:二○一四年十一月目錄一、引言3二、PLC的概述3三、自動門電氣控制系統(tǒng)43.1電氣控制系統(tǒng)主電路圖43.2工作方式4四、設(shè)計要求5五、PLC控制系統(tǒng)硬件選擇55.1自動門控制系統(tǒng)I/O地址分配圖75.2PLC外圍接圖8六、PLC控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計96.1梯形圖的設(shè)計9七、程序調(diào)試107.1聯(lián)機模擬調(diào)試10調(diào)試的現(xiàn)象11八、總結(jié)11參考文獻12摘要：以自動感應(yīng)門為研究對象，設(shè)計PLC外部硬件電路和軟件程序，使控制系統(tǒng)更加智能化、人性化。綜合了自動門的簡潔、簡單的要求，在本課題中主要研究自動平移門，本課題設(shè)計的自動平移門具有自動開門功能和分時間段控制功能以及配備平安防夾人光線、后備電源等輔助裝置來滿足商場等人流眾多的場所的高效率、高平安性的要求。關(guān)鍵詞：PLC；自動門；梯形圖；控制系統(tǒng)；一、引言進入90年代以來，自動化技術(shù)開展很快，技術(shù)已經(jīng)很成熟,并取得了驚人的成就，自動化技術(shù)是自動門的重要局部。在現(xiàn)在人們生活中自動門可以節(jié)約空調(diào)能源、降低噪音、防塵、防風，同時可以使出入口顯得很莊重高檔，因此自動門在人們的生活中的運用越來越廣泛,自動門適合于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫(yī)院、商店等。使用中自動門的控制方法較多，但在實際中相當多的自動門系統(tǒng)一般采用繼電器邏輯控制，這種控制方式故障率高、可靠性低、維修不方便等缺點。而在自動門控制系統(tǒng)的研究設(shè)計中，穩(wěn)定、平安可靠及人性化是首先考慮的因素。因此，找到一種具有可靠性高、使用和維護方便的控制方法用于自動門的控制是目前值得研究的課題之一。二、PLC的概述1985年，國際電工委員會〔IEC〕的PLC標準草案第三稿對PLC做出了如下義：“PLC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。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原那么設(shè)計。〞

PLC的歷史與開展。三、自動門電氣控制系統(tǒng)3.1電氣控制系統(tǒng)主電路圖FU1+FU1+—QSQSKM2KM1KM2KM1FU2FU2M一M一如圖，F(xiàn)U1、FU2為兩個熔斷器，KM1為開門接觸器，KM2為關(guān)門接觸器。3.2工作方式電源接通時，繼電器控制線路中各繼電器同時處于受控制狀態(tài)，它屬于并行方式。當人從屋外進入屋內(nèi)時屋外光電開關(guān)動作，進而KM1動作，自動門將會執(zhí)行開門動作，一段時間后，KM2動作，自動門將執(zhí)行關(guān)門動作。當人從屋內(nèi)到屋外時屋內(nèi)光電開關(guān)動作，進而KM1動作，自動門將會執(zhí)行開門動作，一段時間后，KM2動作，自動門將執(zhí)行關(guān)門動作。四、設(shè)計要求根據(jù)本課題的控制要求和平安要求，所設(shè)計的程序按下面運行，工作流程如下：〔1〕首先按下啟動按鈕，當傳感器檢測到能有人體信號時，電動機正傳，帶動自動門執(zhí)行開門過程?！?〕當門完全翻開之后，使開門限位開關(guān)翻開，此時自動門停止，進行10秒延時。假設(shè)此時感應(yīng)器重新檢測到有人體信號時，那么在重新進行10秒延時?！?〕當10秒的延時完畢后，電動機反轉(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。五、PLC控制系統(tǒng)硬件選擇在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求，控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估計輸入輸出點數(shù)、所需存儲器的容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)?！?〕I/O點數(shù)的選擇I/O點數(shù)應(yīng)考慮適當?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，在增加10%到20%的可擴展。I/O點數(shù)為輸入12點，輸出12點?！?〕存儲器容量的選擇存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用工程實用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器的容量。大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10到15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)〔16位為一個字〕，另外再按次數(shù)的25%考慮余量。〔3〕PLC輸出方式的選擇PLC輸出方式有繼電器輸出(R)、晶閘管輸出(S)和晶體管輸出(T)三種方式?！?〕機型的選擇PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊兩類型，環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理的選擇和配置系統(tǒng)控制的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)?！?〕對PLC響應(yīng)時間的要求對于多數(shù)場合，PLC的相應(yīng)時間根本上能滿足控制要求。響應(yīng)時間包括輸入濾波時間，輸出濾波時間和掃描周期。PLC的工作方式?jīng)Q定了他不能接受頻率過高或持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號，當有此類信號輸入時需要選用掃描速度高的PLC或快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。綜合以上因素，本課題的設(shè)計采三菱FX2N-48MR系列來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制。5.1自動門控制系統(tǒng)I/O地址分配圖I/O分配表示是編寫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)。表5-1I/0地址分配表輸入點輸出點XO屋外光電開關(guān)SB1Y0開門接觸器KM1X1屋內(nèi)光電開關(guān)SB2Y1關(guān)門接觸器KM2X2開門到位開關(guān)SQ1X3關(guān)門到位開關(guān)SQ2如表5-1所示，SB1、SB2是屋內(nèi)外光電開關(guān)，SQ1、SQ2是開關(guān)門到位開關(guān)，KM1、KM2是開關(guān)門接觸器5.2PLC外圍接圖下列圖為基于PLC的自動門控制系統(tǒng)的外圍接線圖。KM1SB1X0Y0KM1SB1X0Y0X1FX2NX2Y1X3COMCOM0SB2SB2KM2SQ1KM2SQ1SQ2SQ224V24V圖5-2PLC外圍接線圖如圖5-2所示：KM1為開門接觸器，KM2為關(guān)門接觸器，SB1、SB2是光電開關(guān)，有感應(yīng)器感應(yīng)到有人時會自動閉合，SQ1、SQ2是開關(guān)門到位開關(guān)，檢測開關(guān)門是否到位。六、PLC控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計6.1梯形圖的設(shè)計設(shè)計梯形圖的根本方法和步驟：〔1〕首先根據(jù)工藝過程控制要求，畫出控制流程圖，力求表達清晰、準確。必要時可以把控制系統(tǒng)分解成幾個相對獨立的局部，盡量簡化，利于編程?！?〕將所有的輸入信號〔按鍵，行程限位開關(guān)，壓力開關(guān)，壓力、速度、時間等傳感器〕和輸出控制對象〔接觸器、電磁閥、電動機、指示燈等〕分別列出，按被采用的PLC型號內(nèi)部邏輯元件編號范圍，對I/O端子做出相應(yīng)的分配和安排。〔3〕根據(jù)控制流程圖，有規(guī)律的分配和利用PLC內(nèi)部有關(guān)的邏輯元件〔如輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等〕構(gòu)成相應(yīng)的根本回路?！?〕以梯形圖的形式來描述控制要求，繪制梯形圖要遵循編程原那么?！?〕編寫程序清單時，必須按梯形圖的邏輯行和邏輯單元的編排順序〔由上而下，從左到右〕依次進行。圖6-1梯形圖七、程序調(diào)試7.1聯(lián)機模擬調(diào)試首先在PLC試驗臺上連接好本試驗中要用到的輸入/輸出接口，然后連接計算機與PLC設(shè)備之間的通訊線，連接好之后各自都接通電源。接著在計算機中翻開編程軟件，輸入該自動售貨機的相關(guān)梯形圖，然后進行保存、綜合、編譯、調(diào)試、修改等過程確定無誤后，下載至PLC中，最后進行硬件調(diào)試，在PLC的操作臺上進行，一邊調(diào)試一邊觀察試驗臺，看是否可以按我們事先預(yù)計的效果運行。7.1.1調(diào)試的現(xiàn)象現(xiàn)象=1\*CHINESENUM3一：當按下按鈕SB1或SB2時，電動機M正轉(zhuǎn)；現(xiàn)象二：當電動機M停止轉(zhuǎn)動時，計時器計時10秒進行延時。假設(shè)此時再次按下按鈕SB1或SB2，那么計時器重新計時10秒?，F(xiàn)象三：當10秒延時完畢后，電動機M進行反轉(zhuǎn)；在反轉(zhuǎn)過程中假設(shè)按下按鈕SB1或SB2，那么電動機M進行正轉(zhuǎn)。八、總結(jié)本文研究了基于PLC的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計原理與實現(xiàn)方法，包括硬件設(shè)計與軟件設(shè)計。不僅在理論上論證了該系統(tǒng)實施的可行性，而且在實驗中進行了模擬調(diào)試。雖說調(diào)試后本系統(tǒng)的整體設(shè)計能夠到達實際要求，但在實際應(yīng)用中還應(yīng)結(jié)合實際情況，考慮各局部的容量及其技術(shù)參數(shù)，供電電源的設(shè)計、系統(tǒng)接地問題、電纜設(shè)計與鋪設(shè)、PLC輸出保護等問題，已使系統(tǒng)到達平安可靠的工作，所以要想交付用戶使用，必須得通過現(xiàn)場調(diào)試。這就又給我們提出了更高層次的問題，畢竟一個較好的和較完善的應(yīng)用軟件不是在短時間內(nèi)就可以完成的它需要不斷的完善和開展，需要我們做大量的工作和時間的檢驗?，F(xiàn)在的系統(tǒng)還沒有到達真正的智能化，還需要正增加很多新的功能和先進的科學技術(shù)，才能到達真正意義上的智能化控制。參考文獻1黎虎,游有鵬.基于PLC和變頻器的直線電機驅(qū)動門控制系統(tǒng).電機技術(shù),2023,4:22~232劉四妹