PLC办公楼自动门课程设计.doc

PLC办公楼自动门课程设计

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创新型课程设计报告

设计题目：办公楼自动门的控制系统设计
班 级: 09级机械设计制造及其自动化
姓名学号： 张凯 098321122

指导教师： 徐文权老师

物理与电气工程学院

2012年12月30日

引 言
随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展,并不断的丰富着人们的生活.
早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏,可靠性差。
1969年，出现了可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数等功能，编程语言采用直观的梯形图语言,软件更改方便,通用性和灵活性好。
目前，可编程控制器PLC主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化、网络化的方向发展，与计算机技术相结合,形成工业控制机系统、分布式控制系统DCS（Distributed Control System)、现场总线控制系统FCS(Field bus Control System），这将使PLC的功能更强，可靠性更高,使用更方便，适用范围更广。
在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已逐渐被淘汰.PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。由于直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑.直流电动机超载能力较强，热动和制动转矩较大,所以执行机构使用直流电动机.
本论文主要是对门的开、关控制而论。自动门控制装置系统由继电器、可编程序控制器(PLC)、电动机组成.它主要是通过开门开关、关门开关、停止开关、限位开关以及安全压力开关，把检测到的信号送入可编程序控制器（PLC）中，由可编程序控制器来对信号的处理，处理的最后结果用继电器输出，从而达到控制电动机的转动。又由电动机带动门的开、关。当电动机正转时,门自动打开，到达开门限位开关时，门停止运动；当电动机反转时，门自动关闭,到达关门限位开关时，门停止运动。个人收集整理，勿做商业用途个人收集整理,勿做商业用途

目 录
摘要………………………………………………………………………4
第一章 办公楼自动门控制系统的设计任务…………………………4
1。1 自动门控制硬件组成……………………………………4
1。2 自动门控制设计要求……………………………………4
第二章 办公楼自动门控制系统框图与原理………………………。5
2。1 自动门控制原理图………………………………………5
2.1.1 主电路图…………………………………………5
2.1.2 控制电路图………………………………………6
2.2自动门控制系统的工作原理……………………………6
第三章 办公楼自动门控制系统程序…………………………………7
3.1 PLC输入输出接线图……………………………………7
3.2梯形图程序………………………………………………8
3。3 程序指令…………………………………………………8
3.4 程序分析…………………………………………………9
3.5 系统调试…………………………………………………9
设计体会………………………………………………………………10
参考文献………………………………………………………………11

摘 要
随着经济的发展和人们生活水平的提高，自动门的应用也越来越广泛。它现在为许多酒店、医院、企业单位、政府部门等现代建筑所必备，不仅可以美化出入口环境，而且具有节能、防尘等功能，同时也是建筑物智能化的重要指标。本文所设计的自动门是基于三菱FX系列 PLC，应用PLC自动控制技术实现了办公楼自动门的打开和关闭.其电路结构简单，单元电路分别通过原理图设计、由梯形图语言设计完成，利用试验室所提供的条件来模拟和验证程序，并利用模拟电机正反转实现系统功能，非常适用于日常生活控制场合.
自动门从理论上讲应该是门的概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。PLC控制系统替代传统继电器系统必须要明确工作的流程,了解各自工作时所起的作用、功能。我将采用三菱FX系列PLC来应用到电动伸缩门控制系统中的方案,将会有效提高控制的性能。三菱FX系列PLC具有优良的性价比，是我国较为广泛应用的PC机型之一。

关键词:PLC控制，自动门，原理图，梯形图

第一章 自动门控制装置的设计任务

1.1 自动门控制硬件组成

自动门控制装置由停止开关SB1、开门开关SB2、关门开关SB3、安全压力开关SB4、开门到位限位开关SQ1、关门到位限位开关SQ2、开门指示灯L1、关门指示灯L2、开门执行机构KM1(使三相交流电动机正转）、关门执行机构KM2（使三相交流电动机反转)以及中间继电器等部件组成。

1.2 自动门控制设计要求

1:门卫在警卫室通过开门开关、关门开关和停止开关控制大门。
2：当门卫按下开门开关后，指示灯开始亮，5s后,开门接触器闭合，门开始打开，直到碰到开门限位开关（门完全打开)时，门停止运动,指示灯熄灭。
3:当门卫按下关门开关时,指示灯开始亮，5s后，关门接触器闭合,门开始关闭，直到碰到关门限位开关(门完全关闭)时,门停止运动，指示灯熄灭.
4：在门运动过程中，任何时候只要门卫按下停止开关，门马上停止在当前位置，指示灯熄灭.
5：关门过程中,只要门夹住人或物品，安全压力挡板就会受到额定压力，门立即停止运动，以防止发生伤害。
6：开门开关和关门开关都按下时，两个接触器都不动作,并进行错误提示.

第二章 办公楼自动门控制系统框图与原理

2.1 自动门控制原理框图

2.1。1 主电路图:

3M
KM1
KM2
FU1
FR1
U
VM2
WM2

接触器KM1常开触点控制三相交流电机正转，接触器KM2常开触点控制三相交流电机反转，FU1为熔断器，FR1为热继电器。

2.1.2 控制电路图：
FR1
SB1
SB2
SB3
KM1
KM2
KM1
KM2
KM2
KM1
SQ1
SQ2
指示灯L1
指示灯L2
FU2
SB4
SB4

SB1 停止开关 SB2 开门开关
SB3 关门开关 SB4 安全压力开关
SQ1 开门限位开关 SQ2 关门限位开关
KM1 接触器 KM2 接触器
L1 开门指示灯 L2 关门指示灯
FU2 熔断器 FR1 热继电器常闭触点

2.2 自动门控制系统的工作原理

1．开门动作
当警卫按下开门开关SB2时，信号传送到PLC，由PLC传出指令,开门指示灯L1亮，接触器KM1通电，与开门开关并联的KM1常开触点闭合实现自锁，同时定时器T1倒计时5s，5s钟到时主电路KM1常开触点闭合，电机驱动门向开启方向运动。当门运动到开门限位开关SQ1位置时，门停止运动,开门指示灯L1熄灭。
2．关门动作
当警卫按下关门开关SB3时，信号传送到PLC，由PLC传出指令，关门指示灯L2亮,接触器KM2通电，与关门开关并联的KM2常开触点闭合实现自锁，同时定时器T2倒计时5s,5s钟到时主电路KM2常开触点闭合,电机驱动门向关闭方向运动。当门运动到关门限位开关SQ2位置时，门停止运动，关门指示灯L2熄灭。

3. 停止动作
当门在运动时，只要按下停止开关SB1，门就会停止运动，指示灯熄灭。此动作可控制门开或关的位置。

4. 安全压力挡板动作
当门在运动过程中，安全压力挡板受到一定的压力时，触发常闭安全压力开关SB4断开，门就会自动停止。此动作防止门夹到人或物。

5．限位开关动作
限位开关又称行程开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器,它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关的限位，轿厢的上、下限位保护。

第三章 办公楼自动门控制系统程序
3.1.PLC输入输出接线图

Y002
Y001

Y003
Y004
Y005
Y006
X000
X002
X003
X004
X001
COM
X005

3.2。梯形图程序

X000 停止开关（SB1） X001开门开关 （SB2）
X002 关门开关（SB3） X005 安全压力开关（SB4）
X003 开门限位开关(SQ1） X004 关门限位开关（SQ2）
Y001 接触器KM1 Y002 接触器KM2
Y003 电机正转 Y004 电机反转
Y005 指示灯L1 Y006 指示灯L2
T1、T2 延时继电器(延时5s)

3。3程序指令:
0 LD X001
1 OR Y001
2 ANI X000
3 ANI Y002
4 ANI X003
5 ANI X005
6 OUT Y001
7 OUT Y005
8 OUT T1 K50
9 AND Y001
10 AND T1
11 OUT Y003
12 LD X002
13 OR Y002
14 ANI X000
15 ANI Y001
16 ANI X004
17 ANI X005
18 OUT Y002
19 OUT Y006
20 OUT T2 K50
21 AND Y002
22 AND T2
23 OUT Y004
24 END

3。4程序分析

1。 首先按下开门启动按钮X001闭合，由于停止开关X000、开门限位开关X003以及安全压力开关X005是常闭的,所以Y001线圈通电，有原理分析可知开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。当Y001线圈通电时，与开门启动按钮X001并联的常开触点Y001闭合实现自锁,开门指示灯L1亮，同时定时器T1倒计时5s后电机启动，此时电动机正转带动自动门扇移动，执行开门过程.

2. 当门运动到开门限位开关X003位置时，电机停止转动，门停止，开门指示灯L1熄灭。

3。 然后按下关门启动按钮X002闭合，由于停止开关X000、开门限位开关X004以及安全压力开关X005是常闭的,所以Y002线圈通电,有原理分析可知开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。当Y002线圈通电时，与关门启动按钮X002并联的常开触点Y002闭合实现自锁,开门指示灯L2亮，同时定时器T2倒计时5s后电机启动，此时电动机反转带动自动门扇移动,执行关门过程。

4. 当门运动到关门限位开关X004位置时,电机停止转动,门停止，关门指示灯L2熄灭.

5。 在此控制过程中,为了保证其安全性设置安全压力开关X005和紧急停车开关X000。

3。5系统调试

1. 语法错误检查-——-——-——-—--------- 检查命令码及其格式
2。 双线圈检验——-—检查同一元件或显示顺序输出命令的重复使用状况
3。 电路错误检查—---—--—-—— 检查梯形图电路中的缺陷
设计体会
在学期结束我们通过课程设计,来总计这学期所学的特别是PLC这门课程。我做的这个题目是有关与PLC系统理论与实践相结合的设计。在对这个设计的材料搜索进行独立搜索时，对于办公软件的应用有了进一步的提高,以及实际应用操作的情况下，提高了实际操作和独立解决问题的能力。
通过这次设计实践。让我更熟练的掌握了三菱的PLC软件的简单编程方法，对于三菱的PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理论的运用中，也提高了我的工程素质.由于我对一些细节的不加重视，当我把自己想出来的一些认为是对的程序运用到梯形图编辑时，问题出现了.转换成指令表后则显示不出很多正确的指令程序,这主要是因为我没有把理论和实践相结合，缺乏动手能力而造成的结果,最后通过老师的纠正和自己的实际操作，终于把正确的结果做了出来,同样也看清了自己的不足之处。
通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神,从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际,并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发,做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时,更重要的是，我在这一设计过程中，学会了常有一些不如意,也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过,也战胜了,胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。
本设计方案，在硬件上具有安装接线简单，工作可靠等优点；在软件上，不仅满足了低压控制合闸装置的控制功能,还运用PLC的定时器等指令实现了所需延时自动合闸功能，提高了系统控制能力和灵活性,使系统具有通用性和实用性。

参 考 文 献

[1]赵永江楼宇的门禁、监控及车库管理系统[M]北京中国电力出版社2005

[2］谢克明夏路易可编程控制器原理与程序设计[M］北京电子工业出版社2002

[3]张进秋可编程控制器原理及应用实例［M］北京机械工业出版社2003

[4］ PLC入门学习基础教程[M] 北京机械工业出版社2003

［5]《可编程序控制器应用指南》易传禄主编 上海科普出版社

[6] 《可编程序控制器原理及应用》钟肇新 彭侃编 华南理工大学出版社

[7] 电气与可编程序控制器技术》汤以范主编 机械工业出版社

［8] 《PLC编程及应用》 廖常初主编 机械工业出版社

［9］ 《SIMATIC S7—200可编程序控制器CPU22X系统手册》西门子(中国)有限公司

［10] 《可编程序控制器原理及应用》 赵金荣 叶 真编 上海应用技术学院

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