基于PLC的宾馆自动平移门课程设计.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.46M 资料格式：doc 举报版权申诉

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1 系统概述

1.1 研究背景及意义

1.2 本课题的控制任务

1.2.1课题内容：

1.2.2控制要求：

1.3 研究的目的和意义

2 方案论证

2.1 基本工作原理

2.2 自动门的分类

2.3 方案选择

2.4 机械传动机构设计

3 硬件设计

3.1 系统结构框图

3.2 主电路图

3.3 PLC的 I/O分配

3.3 I/O接线图

3.4 电器元件安装图

4 元器件的选型

4.1 探测器的选择

4.2 行程开关的选择

4.3 PLC机型的选择

4.4 直流电动机的选型

5 软件设计

5.1 程序主流程图

5.2 梯形图

设计心得

参考文献

附录电气连接图

电气控制与 PLC 课程设计说明书题目：宾馆自动门控制系统设计专业班级：自动 F0904 班姓学名：号：指导教师：成绩：指导老师签名：日期： 1

目录 1 系统概述................................................................................................................. 3 1.1 研究背景及意义........................................................................................... 3 1.2 本课题的控制任务....................................................................................... 4 1.3 研究的目的和意义....................................................................................... 5 2 方案论证................................................................................................................. 6 2.1 基本工作原理............................................................................................... 6 2.2 自动门的分类............................................................................................... 7 2.3 方案选择....................................................................................................... 8 2.4 机械传动机构设计....................................................................................... 8 3 硬件设计............................................................................................................... 10 3.1 系统结构框图............................................................................................. 10 3.2 主电路图..................................................................................................... 12 3.3 PLC 的 I/O 分配.......................................................................................... 12 3.3 I/O 接线图...................................................................................................14 3.4 电器元件安装图......................................................................................... 14 4 元器件的选型....................................................................................................... 15 4.1 探测器的选择............................................................................................. 15 4.2 行程开关的选择......................................................................................... 16 4.3 PLC 机型的选择.......................................................................................... 17 4.4 直流电动机的选型..................................................................................... 18 5 软件设计............................................................................................................... 19 5.1 程序主流程图............................................................................................. 19 5.2 梯形图......................................................................................................... 21 设计心得..................................................................................................................... 22 参考文献..................................................................................................................... 23 附录电气连接图....................................................................................................... 24 2

1 系统概述 1.1 研究背景及意义 21 世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性：有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。自动门大规模专业化生产始于 150 年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式--自动门起源在欧美，迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩。自动门从理论上理解应该是门的使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的提升和完善。所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门，从最基本的意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。因此门体本身应牢固、密封。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常体积庞大，一般只用于有需要的高档宾馆，自动平移门使用得最广泛，大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门。自动门的普及和应用，改变了人们的防护意识，提升了人们的安全观念。自动门除可美化出入口环境外，由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一项配置。自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加感应探测器，当人走近自动门时，感应探测器感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。自动门的控制方法有很多，从控制器的不同来分，有传统的继电器控制，即 3

通过按钮和复杂的接线安装；智能控制器控制，即通过运用现代自动化设备来控制，它具有稳定性高，安全等优点，因此被很多生产厂商所运用。由于继电器逻辑控制的自动门系统因存在许多缺陷而逐步被智能控制器控制的自动门所淘汰。在智能控制器的选择上，自动门的主控器有微电脑控制器控制和可编程控制器（PLC）控制，微电脑控制主要有体积小、安装方便等特点，目前有许多厂家采用此种方式生产自动门，PLC 控制的特点是稳定性高、维护方便，目前许多大型的商场、宾馆的自动门都是由这种方式来控制。 1.2 本课题的控制任务 1.2.1 课题内容：自动门控制装置由门内光电探测开关 K1，门外光电探测开关 K2，开门到位限位开关 K3，关门到位限位开关 K4，开门执行机构 KM1（使直流电动机正转），关门执行机构 KM2（使直流电动机反转）等部件组成。 1.2.2 控制要求： (1) 当有人由内到外或由外到内通过感应探测器检测开关 SBl 或 SB2 时，开门执行机构 KMl、KM2 动作，电动机正转，当门到达开门减速开关 SB3 位置时，电机开始减速，门到达开门限位开关 SB4 位置时，电机停止运行。 (2) 自动门在开门位置停留 8 秒后，自动进入关门过程，关门执行机构 KM3、 KM4 被起动，电动机反转，当门移动到关门减速开关 SB5 位置时，电机开始减速，门移动到关门限位开关 SB6 位置时，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感应探测器检测开关 SBl 或 SB2 时，门立即停止且停止 0.5 秒后，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感应探测器检测开关 SBl 或 SB2 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) 当有人站在门口不进入时，感应探测器检测开关 SBl 或 SB2 就会一直检测到信号，定时器处于循环定时状态。 4

自动门控制装置由门外感应探测器检测开关 SBl、门内感应探测器检测开关 SB2、开门减速开关 SB3、开门到限位开关 SB4、关门减速开关 SB5、关门到限位开关 SB6、开门执行机构 KMl/KM2(使直流电动机正转)、关门执行机构 KM3/KM4(使直流电动机反转)等部件组成。考虑到自动控制门在出现故障时的维修方便，所以增加了手动开门 K1、手动关门 K2. 1.3 研究的目的和意义在超级市场、公共建筑、银行、医院入口，经常使用自动门控制系统。使用自动门，可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘，同时可以使出入口显得庄重高档，因此应用非常广泛。自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加光电感应开关，当人走近自动门时，感应开关感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。自动门在国外早已得到普遍应用，在我国也逐步得到大家的认同，已经迎来了自动门发展的黄金时期。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装烦琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐渐被淘汰。 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式和开关量的逻辑控制的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。因此运用 PLC 控制自动门具有较高的可靠性，维修方便等特点。本课题的自动门设计运用 PLC 做控制器能大大提高自动门的稳定性和经济性，对于整个自动门行业是一次技术的革新，提高了自动门的使用率，因此，进 5

行自动门的 PLC 控制系统设计，可以推动自动门行业的发展，扩大 PLC 在自动门行业乃至整个自动化行业的应用，具有一定的经济和理论研究价值。 2 方案论证 2.1 基本工作原理首先，平移式自动感应门机组由以下部件组成： 1 主控制器：它是自动感应门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥直流电机或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。 2 感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号； 3 直流电机：提供开门与关门的主动力，控制自动感应门门扇加速与减速运行。 4 自动感应门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。 5 门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。 6 同步皮带：用于传输直流电机所产动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。 7 下部导向系统：是自动感应门门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知直流电机运行，同时监控直流电机转数，以便通知直流电机在一定时候加力和进入慢行运行。直流电机得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使自动感应门扇开启；自动感应门扇开启后由控制器做出判断，如需关自动感应门，通知直流电机作反向运动，关闭自动感应门. 6

2.2 自动门的分类自动门通常分为弧形自动门（如图 2.1）、双扇平移自动门（如图 2.2）等。图 2.1 弧形自动门图 2.2 双扇平移自动门 7

本课程设计所采用的是双扇平移自动门。因为这种门体积小、稳定性好、价格低、维护方便，更适合宾馆等地方使用。 2.3 方案选择在最初的设计时，提出了两种自动平移门的控制方案：方案一是继电器控制、方案二是采用 PLC 控制。方案一是采用继电器控制，利用继电器机械触点的串联或并联，及时间继电器等组成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外，继电器触点数目有限，每个只有 4-8 对触点，因此灵活性和扩展性很差。继电器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点，其设备连线复杂，且触点在开闭时易受电弧的损害，寿命短，系统可靠性差。而方案二的 PLC 控制采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式储存在内存中，要改变控制逻辑，只需要改变程序即可，因此灵活性和扩展性很好。在控制的速度方面：继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点开闭动作一般几十毫秒数量级，另外机械触点还会出现抖动问题；而 PLC 是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级，且不会出现抖动。根据以上两方面的分析，本次设计采用方案二，即采用 PLC 来控制。 2.4 机械传动机构设计在本课题设计的自动门针对人流较多的宾馆，应对周围环境进行综合考虑，所以在本课题的自动门机械传动设计中考虑了以下几个方面： 1．自动门的传动主要包括安装板，轨道，门机，皮带，吊挂件等。 2．所有的组件都为插入式元件，使得安装很简便。 3．电机：驱动电机采用 220V 直流电机，功率大，可调性强。 4．导轨：水平双导轨结构，形成正悬挂，解决了侧摆的问题，从而确保了 8

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