欧姆龙自动门PLC控制系统设计

第0页/共14页课程设计题目自动门PLC控制系统设计学院计算机科学与信息工程学院专业自动化班级学生姓名指导教师2013年5月27日第1页/共14页目录摘要...............................................................2一、自动门控制系统总体方案设计.....................................21、自动门的功能需求分析.........................................22、自动门的控制任务及要求.......................................23、自动门控制系统构成...........................................3（1）PLC概述...............................................3（2）构成...................................................4二、PLC和主要电气元件的选择........................................51、PLC的选择..................................................52、驱动装置的选择...............................................53、感应器的选择.................................................54、单相交流电机的选择...........................................55、传动装置、限位开关...........................................6三、PLC的I/O分配和接线图设计......................................61、自动门控制系统I/0地址分配表.................................62、自动控制系统的原理图.........................................7四、控制流程图设计.................................................8五、PLC程序设计....................................................91、工作过程分析.................................................92、梯形图程序...................................................9六、程序调试......................................................10七、设计总结.......................................错误!未定义书签。1、心得体会.................................错误!未定义书签。2、任务分配.................................错误!未定义书签。八、参考文献：.....................................错误!未定义书签。附录1：自动门PLC控制系统梯形图程序............错误!未定义书签。附录2：自动门PLC控制系统设计主要原器件明细表..错误!未定义书签。第2页/共14页摘要本文是关于自动门控制系统的设计，自动门系统主要由可编程控制器（PLC）、感应器件、驱动装置和传动装置组成。主要工作原理是感应器件将检测到的人体或物体信号传送到PLC，PLC再综合收到的自动门状态信号作出判断，而后发出控制信号，使驱动装置运行，在通过传动装置带动门的动作关键词：自动门、PLC、感应器件、驱动装置一、自动门控制系统总体方案设计1.自动门的功能需求分析本设计产品主要用在公共场合，因此有安全性和可靠性。根据公共场所（商场、银行等）的具体要求本自动门至少应具有如下功能：(1)开门和关门控制应有手动和自动方式为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。当信号采集装置检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近门口且门未关闭，PLC动作输出信号开控制点动机正转或者反转来开门或者关门。(2)紧急停止当门的闭合或者打开时出现意外情况，可以紧急停止。2.自动门的控制的任务及要求1.自动门控制装置的硬件组成：自动门系统由一台PLC控制。其余部件有门内光电探测开关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1000W单相交流电动机正转）、关门执行机构KM2（使1000W单相交流电动机反转）等。光电检测开关设定为有光断开、无光导通。开关门时有相应指示灯指示。根据上述硬件组成设计系统主电路及控制电路图。2.控制要求：第3页/共14页（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止。（2）自动门在开门位置停留3秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止。（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。（4）在门打开后的3秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待3秒后，再自动进入关门过程，且开门和关门不能同时进行。（5）应有互锁等保护环节（如防止开、关门同时动作）。根据上述控制要求设计PLC控制程序。3.自动门控制系统构成自动门控制系统包含PLC控制和动作的执行机构，具体组成如下：由上图可知，当感应器件检测到人体或物体信号时将信号传给PLC,PLC根据已经采集的信号发出控制信号，是驱动装置运行，通过传动装置带动自动门的运行1)PLC概述可编程控制器，英文ProgrammableController,简称PLC，本课题中用PLC作为它的简称。PLC是用于工业现场的电控制器。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。它以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，它通过运行储存在其内存中的程序，实现对负载的控制。第4页/共14页PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本功能：（1）逻辑处理功能；（2）数据运算功能；（3）准确定时功能；（4）高速计数功能；（5）中断处理功能；（6）程序与数据存储功能；（7）联网通信功能；（8）自检测、自诊断功能。现代化工业生产过程是复杂多样的，它们对控制的要求也各不相同，之所以受到了广大工程人员的欢迎。其其具有以下特点:(1)抗干扰能力强，可靠性能高(2)控制系统结构简单，通用性强(3)编程方便，易于使用(4)功能强大，成本低(5)设计、施工、调试的周期短(6)维护方便2)构成具体构成框图如下：第5页/共14页二、PLC和主要电气元件的选择1.PLC的选择PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保障可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性价比，选择时应注意以下几点：1）.整体型和模块型的选择2）.经济的考虑PLC存储容量的选择一般为数字量I/O点数的10到15倍再加上模拟I/O点数的100倍，以此作为内存的总字数（16位为一个字），再按次数的25%考虑余量。I/O点数的估算，应考虑适当的余量，预计收入为12点输出为12点。结合以上信息再加上特殊功能模块的考虑，本设计选择欧姆龙CPM1ACPU40型，开关量I/O点数为24/16点的PLC来实现整个控制过程。2.驱动装置的选择自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障。交流电动机有结构简单、运行可靠、维护方便等优点。本设计选用1000W单相交流电动机。3.感应器的选择本设计选用微波感应器，因其具有以下特点：1）非接触式探测2）不受温度噪音等因素的影响具体的型号和规格如下表：厂商上海顺安达门业装饰有限公司型号WB-3004供电电压AC/DC12-24V工作频率50HZ-60HZ探头工作频率10.525GHZ工作温度/湿度25℃-60℃/0-95%4.单相交流电机的选择电容式电机说明：单相电机有两个绕组，即起动绕组和运行绕组。两个绕组在空间上相差90度。在起动绕组上串联了一个容量较大的电容器，当运行绕组和起动绕组通过单相交流电时，由于电容器作用使起动绕组中的电流在时间第6页/共14页上比运行绕组的电流超前90度角，先到达最大值。在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场，使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，电机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩，使电机旋转起来。5.传动装置、限位开关本控制系统所用到的传动装置具体包括如下：1）自动门扇行进轨道：就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向进行。2）自动门扇吊具走论系统：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。3）同步皮带：用于传输电机所产动力，牵引自动门吊具走论系统。限位开关又称行程开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令的主令电器。用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。限位开关广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械的行程控制。当生产机械运动到某一运动位置时，行程开关通过机械可动部分的动作，将机械信号转化为电信号，以实现对生产机械的控制，限制它们的动作和位置，借此对生产机械给以必要的保护。三、PLC的I/O分配和接线图设计1.自动门控制系统I/0地址分配表I/0分配表示编写PLC程序首先要做的前提条件，也是现场接线和调试的重要依据。I/O口分配表：输入点：00000电源开关S自动门的开启与关闭00001门内光电感应开关K1当门内有人时闭合00002门外光电感应开关K2当门外有人第7页/共14页时闭合00003开门极限位置开关K3当门完全打开时闭合00004关门极限位置开关K4当门完全关闭时闭合输出点：01000开门感应电磁阀KM输出当K1或K2闭合时通电01001电动机正转（开门）驱动电磁阀KM1输出KM1通电时，电动机正转使门打开01002电动机反转（关门）驱动电磁阀KM2输出KM2通电时，电动机反转使门关闭01003开门极限位置电磁阀KM3输出当门完全打开时K3闭合，使得KM3通电01004关门极限位置电磁阀KM4输出当门完全关闭时K4闭合，使得KM4通电2.自动控制系统的原理图外围接线图SK1K2K3K400000000010000200003000040100001001010020100301004KMKM1KM2KM3KM4PLC第8页/共14页四、控制流程图设计是手动/自动选择门口是否有人门打开开到最底开门计时门关闭关到最底停止运行结束运行是蜂鸣器响否否否否是是否开门按钮按下关门按钮按下门打开到底门关门到底是是开始24V第9页/共14页五、PLC程序设计1.工作过程分析本设计的工作过程如下：1）首先按下启动按钮，当传感器检测到能有人体信号时，电动机正传，带动自动门执行开门过程。2）当门完全打开之后，使开门限位开关打开，此时自动门停止，进行3延时。若此时感应器重新检测到有人体信号时，则在重新进行3延时3）当3的延时完毕后，电动机反转执行关门过程。在关门过程中，传感器重新检测到人体信号时，此时中断关门转向开门过程。4）当自动门出现故障时，可以手动开关门2.梯形图程序1）当有人出现在门内或门外时，自动门执行开门程序，K1或K2闭合时通电。如图1所示。图12）当自动门开门到达极限时K3闭合，使得KM3通电。如图2所示。图23）当自动门开始关门，并且关门到达极