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基于PLC的自动门控制系统的设计.doc
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2022-06-26
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基于PLC的自动门控制系统的设计.doc
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标题: 基于
PLC
的自动门控制系统的设计
系 别: 电子工程系
专 业: 电子信息工程
学 号:
姓 名:
指导教师:
年 月 日
摘 要
随着电子技术的发展,可编程控制器(以下简称 PLC)不断更新、发展,PLC 控
制是自动控制中最常见控制方式之一,自动门就是自动控制应用的一典型例子,由于
可编程控制器具有很好的处理自动门的开关控制及良好的稳定性,而且可以很简单的
改变控制的方式,因此,自动门的生产商家很多都运用 PLC 来做门的控制器。目前自
动门在日常生活中运用越来越广泛。
本文论述的自动门控制系统主要由以下几部分构成:可编程控制器(PLC)、信号采
集装置、变频器、驱动装置、传动装置。可编程控制器选用日本三菱电机公司生产的
FX2N-32M 小型 PLC;信号采集装置选用上海晶园微电子公司生产的微波感应器;变
频器采用日本三菱电机公司生产的 FR-540 变频器;驱动装置采用天津安全电机有限
公司生产的 YSM100/112、W、S 三相异步电动机,额定转矩为 0.43N.m,额定转速
为 400r/min;传动装置采用皮带来带动门的运动。本设计对于周围环境的要求较低。
本设计主要的工作原理是通过信号采集装置判定有无人经过并将信号转换成开关
量信号传到 PLC,PLC 根据开关信号的来控制变频器的开停和速度的变换,在由传动
装置带动门运动。
本文总共分五个章节进行叙述其软、硬件结构、工作原理等,具体如下:
第一章介绍自动门的国内外自动门现状,本课题研究的内容和目的意义。
第二章主要介绍自动门控制系统方案的设计。
第三章介绍了自动门的硬件系统的设计,PLC 的选型,变频器的选型,系统结构,
自动门控制电路,控制电路的连接。
第四章介绍了系统软件的设计,PLC 梯形图概述,编程软件的介绍,程序流程图,
程序的编写工作。
第五章主要介绍了梯形图程序的下载,调试及结果分析。
关键词:PLC,变频器,驱动装置,感应器。
1
目 录
摘 要...................................................................................................................................................................1
引 言...................................................................................................................................................................3
1. 概 述...............................................................................................................................................................4
1.1 国内外自动门发展现状.............................................................................................................................4
1.2 本课题研究的内容.............................................................................................................................5
1.3 本课题研究的目的和意义.................................................................................................................6
2. 自动门控制系统总体方案设计...................................................................................................................7
2.1 自动门的功能需求分析.....................................................................................................................7
2.2 系统设计的基本步骤.........................................................................................................................8
2.3 自动门技术参数的确定.....................................................................................................................9
2.4 自动门的机械传动机构设计...........................................................................................................10
3. 自动门硬件系统的设计..............................................................................................................................11
3.1 控制系统结构设计............................................................................................................................11
3.2 可编程控制器(PLC)的选型.............................................................................................................11
3.2.1 PLC 概述.................................................................................................................................11
3.2.2 可编程控制器(PLC)的选型.............................................................................................12
3.3 驱动装置的选型...............................................................................................................................15
3.4 变频器的选型....................................................................................................................................16
3.4.1 变频器原理............................................................................................................................16
3.4.2 变频器的选型........................................................................................................................16
3.4.3 变频器的参数设定................................................................................................................17
3.5 感应开关的选型...............................................................................................................................18
3.6 自动门系统 I/O 分配表....................................................................................................................19
3.7 控制系统的电气接线.......................................................................................................................20
4. 自动门控制系统软件的设计.....................................................................................................................20
4.1 PLC 梯形图概述...............................................................................................................................20
4.2 梯形图编程环境...............................................................................................................................21
4.3 程序流程图........................................................................................................................................23
4.4 梯形图的设计....................................................................................................................................23
5. 系统调试......................................................................................................................................................24
5.1 梯形图程序的下载...........................................................................................................................24
结束语..............................................................................................................................................................26
致 谢.................................................................................................................................................................26
参考文献..........................................................................................................................................................27
附录Ⅰ 自动门的硬件连接电路....................................................................................................................29
附录Ⅱ PLC 的 I/O 地址分布图.....................................................................................................................30
2
附录Ⅲ 自动门梯形图程序............................................................................................................................31
引 言
在经济飞速发展的中国,高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、
写字楼,自动门已经是随处可见。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开
关来感应人的出入,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。由于自动门
在通电后可以实现无人管理,不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、
防尘、降低噪音等好处,更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。
自动门在国外早已得到普遍应用,在我国也以其优异的性能逐步得到大家的认同,
中国已经迎来了自动门发展的黄金时期。
自动门的性能优劣主要取决于它的控制装置,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。目前自
动门及其自动化行业最稳定的控制装置是可编程控制器(以下简称 PLC),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
3
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,
因此,进行自动门的 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。
本课题主要介绍运用 PLC 为控制器的自动门的开发和研究,所有产品的开发都要
讲究实用,本课题开发的产品对许多的场合都能适用,而且能够简单化,不论对于产
品开发商还有使用者来说,都是最好的。他们需要的是一个廉价的又是一个实用的产
品。此系统的设计正好具备了这样的一个要求,能够在大多数的地方应用。因此本设
计就是解决了这样一个问题,还可以保证自动门的稳定性。例如,某商场要求营业期
间的门都运用自动门,这就需要自动门要有极高的稳定性,且对于商场来说成本不能
太高。然而本课题意味着产品成本下降,效益提高。因此是一个比较适合此类场合运
用且经济的产品。
1. 概 述
1.1 国内外自动门发展现状
在国外,进入 90 年代以来,自动化技术发展很快,技术已经相对成熟,并取得了
惊人的成就,自动化技术是自动门的重要部分。在现代人们生活中自动门可以节约空
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。
随着我国经济的飞速发展,自动门在人们的生活中的运用越来越广泛,自动门适
合于宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商店等,使用自动门。但在国内,自动门的
自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统的设计中,稳定、节能、环保、安全及
人性化是需要首先考虑的因素。
由于门体的重量及体积不同会对自动门驱动和传动系统提出不同的要求,所以各
种自动门又可以分为重型自动门和轻型自动门。
客流量的差异会对自动门的使用产生很大影响,因此,自动门还可以分为一般自
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