自动门控制装置 设计说明书

FUJIAN AGRICULTURE AND FORESTRY UNIVERSITY设计说明书可编程控制器课程设计设计题目:自动门控制装置学院：机电工程学院学号： 102261008001专业（方向）年级：电气工程及其自动化学 生 姓名：何智杰福建农林大学机电工程学院电气工程系2013 年 6 月 17 日设计说明书目录1 引言 32 系统总体方案设计 42.1 系统硬件配置及组成原理 42.2 系统变量定义及分配表 42.3 系统接线图设计 53 控制系统程序设计 64 控制系统的上位机设计 84.1 人机界面选择 84.2 人机界面设计 95 系统调试及结果分析 115.1 PLC 程序调试及解决的问题 115.2 PLC 与上位机联调 115.3 结果分析 11结束语： 12参考文献 131 引言在人来人往的商业化城市以及自动化经营的现代化都市中，实现自动化的开 关门动作控制系统，在经济进一步提高的今天，具有至关重要的作用。设计出一 个可以感应的门控制装置是我设计的主要目的，以符合设计任务书为前提，精简 流程、简化硬件、可持续应用为基础，以期设计出实用、简洁的自动门控制装置。 自动门控制系统，在现当代社会是一个应用非常广泛的设备，自动门已经广泛应 用于酒店、银行、超市、停车场或公共建筑等入口，其主要核心部分自动门 控制系统正是我们这论文的主要研究讨论的课题。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，造成安装繁琐、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，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。由于用PLC控制自动门具有故障频率低、可靠性高、维修方便等优点，而 Siemens s7200系列PLC性价比高，在各个行业中的运用非常普遍，本研究重 点讨论使用s7200系列PLC来实现自动门控制系统的设计与应用。2系统总体方案设计2.1 系统硬件配置及组成原理确定I/O点数，选择PLC的型号，完成系统组态或硬件配置。I/O点数估算 时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，在增加 10%到 20%的可扩 展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC 的产品特点对输入输出点数进行圆整。选用s7200系列PLC有助于课程的温固， 而且切合课本知识，易于设计、操作。根据对自动门控制装置的作用分析，该控制系统应有4个输入点， 2个输出 点。I/O点总数为5个。本课题设计的自动门要求有很高的稳定性来满足日常的 需要，故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的德国西门子公司生产的 CPU224小型PLC。在自动门的开关门速度控制上本设计以变频器作为调节器，运 用变频器的三段速控制实现自动门的转速控制，为了解决在频率很低时出现不稳 定的问题，驱动装置选用功率强大、稳定性好的自带减速装置的直流电动机，在 感应器方面运用了自动门专用的微波雷达感应器和在工业控制上大量运用的具 有检测精度高、寿命长、稳定性好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入 给PLC来实现PLC对自动门的控制。由于本课题的具体需要在硬件系统的设计过 程中主要考虑自动门的经济实用、稳定的需要。2.2 系统变量定义及分配表正确合理地进行编程元件的地址分配。表 2.1 I/0 地址分配表（需有，居中）I0.1门外光检测电开关I0.0启动停止I0.2门内光检测电开关Q0.0电动机正转I0.3开门限位开关Q0.1电动机反转I0.4关门限位开关2.3 系统接线图设计开门| ?关门IC 8画出输入/输出接线图及相关电气原理图。图 2.1IC (II 1.0总开关门外光趙测电开关IJJ.1门内光检割电开关开口限检I: -1关门限位3控制系统程序设计设计梯形图控制程序。Network 1 Nelwork TitleNut 恂 wk Communt10.1 Q0.1I0.0I0.3QO.OT IpH，I1 I1，IC)10.2Q0.0T I图3.1I0.0 为总开关，控制整个系统。 I0.1 为门外光感，当门外有人向里面走时 可以检测；10.2为门内光感，当门外有人向里面走时可以检测。当系统开启时， 将触发Q0.0开门，且具有自保持功能，当到I0.3限位开关时，断开。与Q0.1 具有线圈互锁。图 3.2I0.3 开门限位开关触发后，计时器计数8秒。Network 3102qoiQ0.1图 3.3T37触发后，将触发Q0.1关门动作，期间10.1、I0.2等光感检测将使Q0.1 失效，当关门到达I0.4关门限位开关时，Q0.1置0.编制系统的操作说明。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，电机停止运行。2）自动门在开门位置停留 8s 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，电机停止运行。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 8s 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8s后，再自动进入关门过程，以保证人 员安全通过。5）开门与关门不可同时进行。4控制系统的上位机设计4.1 人机界面选择Zd 系列和太力主要面向电力系统，组态王和力控是通用组态软件。a. 风格：ZD系列采用独有风格，太力有MS Office特征，组态王模仿了西 门子的WinCC,接近Visual C+ 6.0的UI设计器，力控偏向于Delphi和Visual Studio 2003 及以上版本，采用了 Property Grid。b. 绘图操作如选择、复制、粘贴、删除以及缩放操作和动画连接的设置方 面，ZD1OO采用自有的独特操作方式，而太力、组态王和力控都采用windows通 行的操作方法。b. ZD系列采用位图，不能实现无限放大，太力、组态王和力控都采用矢量 图，能够无限放大。c. ZD系列能够批量粘贴，另外三种不能够批量粘贴。d. 全都有图库，但ZD系列的图库有数量限制，不可分类，而组态王等没有 限制可以分类。e. 控件的使用： ZD 系列不能够使用控件，太力、组态王和力控可以使用 ActiveX 控件。f. ZD100 只能实现了简单的图形切换来实现图形变化，包括文字变化都是 通过切换图片来实现，太力、组态王和力控都实现了灵活的动画连接。4.2 人机界面设计图 4.1图 4.2fs Es 2 Hs CIE g 2 3- T.o - d凸口同nl 问皿 吊u s 肩nl 辰ED Rn 吊D s 盲mSOF一 BCA 帛g 帛2 蕃宝 宦口 nT禺-均便匚报尝 剁回】坦|匚丘遵 二3,邑黑ffD勢 宀陽W3.傷 韻L汞够 富匸农潯 T皐苔鬲 最亠吉甬 卅一5 系统调试及结果分析5.1 PLC 程序调试及解决的问题5.2 PLC 与上位机联调(1) 连接线路，接电源(2) 将在“组态王6.55”开发平台编写好的软件通过“RS-232/PPI电缆” 下载到“ CPU224 ”中。( 3)运行过程实验5.3 结果分析本文研究了基于 plc 的自动门控制系统的设计原理与实现方法，包括硬件设 计与软件设计。不仅在理论上论证了该系统实施的可行性，而且在实验中进行了 模拟调试。虽说调试后本系统的整体设计能够达到实际要求，但在实际应用中还应结合 实际情况，考虑各部分的容量及其技术参数，供电电源的设计、系统接地问题、 电缆设计与铺设、plc输出端保护等问题，已使系统达到安全可靠的工作，所以 要想交付用户使用，必须得通过现场调试。现在的系统还没有达到真正的智能化， 还需要正增加很多新的功能和先进的科学技术，才能达到真正意义上的智能化控 制。虽然现在自动门广泛地使用PLC作为控制元件，但单片机等更为便宜,所以， 应该在现有的基础上开发利用单片机等控制的自动门系统。而且现有的故障诊断 很不全面，应该增加主动性预防诊断，可使系统在发生故障之前，我们就可以预 见故障、排除故障，使运行中的故障率降低到最低水平，保障自动门安全可靠运 转。最终，就是以信息技术为主，通过先进使用技术，提升传统自动门制造业， 强化产、学、研的有效结合，尽快实现技术引进和自主创新相结合的模式，建立 和完善技术开发体系，全力提升自动门制造层次和水平。结束语：虽说设计无什么特别突出的新意，但是为了符合商业化城市以及自动化经营 的现代化都市中，实现自动化的开关门动作控制系统的要求，可以说初步的模型 构架已有。在实际实现过程中也许会伴有干扰、不符合实际现场条件等缺陷，但 对自我的提升已有了一定的作用，同时也加深了对这门课程的理解以及实际应用 对自身是很有实际意义的。参考文献1 西门子公司深入浅出西门子S7-200PLCM.北京航空航天大学出版 社.2005:1-15,76-132.2 马丁. 西门子 PLC200/300/400 应用程序设计. 电子工业出版 社.2008:41-128.3 边春元，满永奎.S7-300/400PLC梯形图与语句表编程M.机械工业出版 社.2009:257-264.4 孙海维.西门子可编程序控制器及应用M.机械工业出版 社.2006:199-224.5 吉顺平.可编程控制器原理及应用M.