畢業(yè)論文-自動門及其智能化控制.doc

_畢業(yè)設計(論文)項目名稱 自動門及其智能化控制 專 業(yè) 機電一體化技術 班 級 10級1班 學生姓名 梁洪忠 指導教師 譚燕 機 械 與 電 子 工 程 系 2012年 10月 15日重慶三峽職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）評語及成績專業(yè)機電一體化技術班 級10級1班姓名梁洪忠題目自動門及其智能化控制 指導教師評語： 在畢業(yè)設計過程中，積極主動與指導老師聯(lián)系，根據(jù)階段要求，按時提交相關文檔；選題與本專業(yè)方向相關，符合要求；設計文檔結構合理，層次清楚，邏輯結構合理，格式規(guī)范，較好地運用了所學理論和有關專業(yè)知識、技術知識；在設計思路和實現(xiàn)上，得到了完美的實現(xiàn)。簽字： 年 月 日答辯記錄及評語：記錄員：年 月 日綜合成績： 答辯小組組長簽字： 系主任簽字： 年 月 日畢業(yè)設計（論文）任務書系部機械與電子工程系專業(yè)機電一體化技術學號10026110姓名梁洪忠題目自動門及其智能化控制 內容設計自動門及智能化控制系統(tǒng)，完成自動門實物設計、PLC程序設計系統(tǒng)以及自動化運行?；疽螅?）當有人由內到外或由外到內通過熱釋電感應信號時，開門執(zhí)行機構動作，電動機正轉，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。 （2）自動門在開門位置停留5秒后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。（3） 在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過電檢熱釋電傳感器時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。 （4） 在門打開后的5秒等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過熱釋電傳感器時，必須重新開始等待5秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。 （5） 大門由左右兩個滑軌帶動，可以自由滑行且沒有聲音。左邊由電機電動同步帶，而大門兩邊分別固定在同步帶的里外從而可以實現(xiàn)開關門。 （6）驅動由電機帶動同步輪，然后由同步輪帶動同步帶，同步帶連接滑軌這樣就可以實現(xiàn)機械部分的傳動。重點研究問題1、實物設計2、硬件選型（傳感器、傳動系統(tǒng)）3、軟件程序設計4、調試主要技術指標完成智能化控制其它問題1、 作品提交：自動門實物2、畢業(yè)答辯材料一份。 指導教師簽字： 年 月 日 注：由指導老師填寫 重慶三峽職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文)進度考核表起止日期畢業(yè)設計 (論文)各階段工作任務完成情況指導教師簽字2012 .09.04.-2012.09.10.前期準備完成譚燕2012.09.10.-2012.09.15.畢業(yè)設計開題報告完成譚燕2012.09.15.-2012.09.20.畢業(yè)設計任務書完成譚燕2012.09.20.-2012.10.25.硬件設計制作完成譚燕2012.10.25.-2012.11.15. 軟件程序設計完成譚燕2012.11.15.-2012.11.30. 調試完成譚燕2012.11.30.-2012.12.15.書寫論文完成譚燕備注注：本表用于考核學生畢業(yè)設計(論文)的進度及完成情況，是學生畢業(yè)答辯資格認定和成績評定的依據(jù)之一。自動門及其智能化控制 摘要:自動大門的設計主要是根據(jù)銀行、超市等公共場所的自動化控制來設計。其主要 目的是能在公共場所自動實現(xiàn)開關門，以這種方式帶給人們方便。 本次項目是模擬電動大門的自動化做成微型電動大門以供參考。我們利用PLC來控制器功能的實現(xiàn)。通過實際的考察以及老師的指導，做出其方案形成實物。就是要把智能化控制變得更加形象，能然更多的同學了解PLC的控制方式。 本論文主要包括功能設計與分析、硬件部分設計、電器部分設計、PLC控制程序設計、結束語、參考文獻等六部分。詳細的介紹了從硬件到軟件的每一部分，希望通過本論文能讓您更加詳細的了解本設計。關鍵詞：自動門、PLC、梯形圖、設計、選型目錄重慶三峽職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）評語及成績畢業(yè)設計（論文）任務書重慶三峽職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文)進度考核表摘要關鍵詞前言.1第1章 、功能設計與分析1、 設計分析（1） 自動門類型的選擇.1（2） 自動門硬件系統(tǒng)的設計.1 （3） 自動門的軟件設計.2 2、自動門控制設計要求.2第二章、硬件部分設計1、自動門圖紙.32、材料的選型.43、傳動機構選型.44、直流電動機的選型.55、安裝要求.5第三章、電器部分設計1、電源的選型.62、傳感器選型.6（1）熱釋電紅外傳感器.6（2）限位開關.6（3）門磁開關.6第四章、PLC控制程序設計1、梯形圖的概述.。.62、梯形圖的設計.。.7第五章 結束語結束語.。.9第六章 參考文獻。參考文獻.。.9致謝.。.9精品資料前言在超級市場、公共建筑、銀行、醫(yī)院入口，經(jīng)常使用自動門控制系統(tǒng)。使用自動門，可以節(jié)約空調能源、降低噪音、防風、防塵，同時可以使出入口顯得莊重高檔，因此應用非常廣泛。自動平移門最常見的形式是自動門機及門內外兩側加光電感應開關，當人走近自動門時，感應開關感應到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅動裝置將門打開。當人通過門之后，再將門關閉。由于自動平移門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內外建筑市場上得到大范圍的普及。自動門在國外早已得到普遍應用，在我國也逐步得到大家的認同，已經(jīng)迎來了自動門發(fā)展的黃金時期。早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝煩瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點已逐漸被淘汰。 PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式和開關量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC具有可靠性高，抗干擾能力強，功能完善，適用性強，系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。因此運用PLC控制自動門具有較高的可靠性，維修方便等特點。本課題的自動門設計運用PLC做控制器能大大提高自動門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，對于整個自動門行業(yè)是一次技術的革新，提高了自動門的使用率，因此，進行自動門的PLC控制系統(tǒng)設計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究價值。第1章 、功能設計與分析1、設計分析（1）自動門類型的選擇 綜合了自動門的簡潔、簡單的要求，在本設計主要研究自動平移門，本設計的自動平移門具有手動和自動開門功能和分時間段控制功能以及配備安全防夾人傳感器等輔助裝置來滿足商場等人流眾多的場所的高效率、高安全性的要求。 （2) 自動門硬件系統(tǒng)的設計 本設計的自動門要求有很高的穩(wěn)定性來滿足日常的需要，故在本設計中所選用的智能控制器為穩(wěn)定性良好的三菱FX2N型PLC。為了解決在頻率很低時出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題，驅動裝置選用功率強大、穩(wěn)定性好的自帶減速裝置的直流電動機，在感應器方面運用了自動門專用的熱釋電傳感器和在工業(yè)控制上大量運用的具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性好的接近傳感器，運用感應器的開關量信號輸入給PLC來實現(xiàn)PLC對自動門的控制。由于本設計的具體需要在硬件系統(tǒng)的設計過程中主要考慮自動門的經(jīng)濟實用、穩(wěn)定的需要。 （3） 自動門的軟件設計 在本設計中選用了目前運用最多的PLC編程語言梯形圖，梯形圖能直觀明了的設計出自動門的控制要求，并能更好的考慮到安全性和故障報警等問題，梯形圖的編寫運用三菱自帶的編程軟件，此軟件具有強大的診斷功能，能更快的查處故障原因，從而大大縮短了維修時間。 程控制器及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能自動大門的設計主要是根據(jù)銀行等公共場所的自動化控制來設計。其主要目的是能在公共場所自動實現(xiàn)開關門，以這種方式帶給人們方便。2、自動門控制設計要求： （1）當有人由內到外或由外到內通過熱釋電感應信號時，開門執(zhí)行機構動作，電動機正轉，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。 （2）自動門在開門位置停留5秒后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。 （3）在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過電檢熱釋電傳感器時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。 （4）在門打開后的5秒等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過熱釋電傳感器時，必須重新開始等待5秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。 （5）大門由左右兩個滑軌帶動，可以自由滑行且沒有聲音。左邊由電機電動同步帶，而大門兩邊分別固定在同步帶的里外從而可以實現(xiàn)開關門。 （6）驅動由電機帶動同步輪，然后由同步輪帶動同步帶，同步帶連接滑軌這樣就可以實現(xiàn)機械部分的傳動。第二章、硬件結構部分設計1、圖紙設計2、 材料選型 本次框架選用硬質木材制作，其一是便于其他部件的固定；其二是經(jīng)濟實用。大門采用的是亞克力板子制作，其一是同玻璃板一樣透明而又美觀；其二是防止刮傷到人的手?，F(xiàn)將材料分析具體如下：大門規(guī)格玻璃2：23cm（長31cm(高) 0.5cm(寬)。18cm18cm(窗子玻璃2)門框規(guī)格：93cm(長) 45cm高 內框：44cm30cm窗子：16.5cm16.5cm輔助板（后面支撐）：45cm20cm地板95cm30cm控制柜：25cm12cm12cm3、 傳動機構選型本控制系統(tǒng)所用到的傳動裝置具體包括如下： （1） 自動門扇行進軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向進行。 （2）自動門滑軌具走論系統(tǒng)：用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。 （3）同步皮帶：用于傳輸電機所產(chǎn)動力，牽引自動門吊具走論系統(tǒng)。 4、 直流電動機的選型直流減速電動機的調速與并勵或他勵直流電動機與交流異步電動機相比，雖然結構復雜，價格高，維修也不方便，但是在調速性能上有其獨特的優(yōu)點。因為鼠籠式電動機在一般情況下是不能調速的，更不能無級調速，因此對調速要求高的設備，均采用直流電動機。這是因為直流電動機能無級調速，機械傳動機構比較簡單。本設計運用的是24V直流減速電機，其主要參數(shù)如下：(1)驅動電壓：12V24v(2)轉速：35r/min(3)扭力：2.5kg5、安裝要求在設計的自動門機械傳動設計中考慮了以下幾個方面： （1）自動門的傳動主要包括安裝版、軌道、門機、皮帶、吊掛件等。 （2）所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡單。 （3）電機：驅動電機采用24V直流電動機，功率大，可調性強。 （4）導軌：水平雙導軌結構，形式正懸掛，解決了側擺得問題，從而確保了門扇的穩(wěn)定性。并配以雙側密封毛刷，形成密封式導軌，避免積塵對導軌及滑輪的磨損，實現(xiàn)了維護方便的特點。 （5） 滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強度高，耐磨性好，同時還有一定的減震效果。 （6） 皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設計，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。第三章、電器部分設計1、電源的選型本次設計主要是交流轉直流式電源。電源由220v交流經(jīng)過變壓器轉為雙12v交流，12v交流通過直流穩(wěn)壓模塊轉為12V、5V直流。具體電源如下：(1)12v直流：用于電機的供電(2)5V直流：用于繼電器模塊、傳感器模塊供電(3）220V交流：用于PLC的供電2、 傳感器選型 （1）熱釋電紅外傳感器 人體是一定波長紅外線的發(fā)射體。熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。 熱釋電效應同壓電效應類似，是指由于溫度的變化而引起晶體表面荷電的現(xiàn)象。熱釋電傳感器是對溫度的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個表面做成電極，在傳感器監(jiān)測范圍內溫度有T的變化時，熱釋電效應會在兩個電極上會產(chǎn)生電荷Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓V。熱釋電效應所產(chǎn)生的電荷Q會被空氣中的離子所結合而消失，即當環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時，T=0，則傳感器無輸出。當人體進入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生T，則有T輸出；若人體進入檢測區(qū)后不到，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。所以這種傳感器檢測人體或者動物的活動傳感。 熱釋電紅外傳感器的輸出信號幅度較?。ㄐ∮?mV),頻率低（約0.1Hz0.8Hz）。檢測距離短，因此在熱釋電紅外傳感器前加用一塊半球面菲涅爾透鏡，使范圍擴展成90度，檢測距離可大于5m。集成電路內部含有二級運放比較器延時定時器過零檢測控制電路系統(tǒng)時鐘等電路。傳感起檢測到由人體移動引起的紅外熱能的變化并將它轉換為電壓量輸出，從而使得外部其他控制器能夠獲知有人靠近傳感器。HZKT002特點： 全自動感應：人進入感應范圍輸出高電平，人離開感應范圍，輸出低電平。 光敏控制：可設置光敏控制，白天或光線強時不感應。 兩種觸發(fā)方式：感應輸出高電平后，在延時時間段內，若有人體在其感應范圍活動，則輸出保持高電平，直到人離開后輸出變?yōu)榈碗娖健?具有感應封鎖時間：感應模塊在每一次感應輸出結束后，有一個封鎖時間段，在此時間段內感應器不接受任何感應信號。封鎖時間段可設置在幾百毫秒到幾十秒鐘。HZKT002模塊的技術參數(shù)如下。 工作電壓：DC6V24V. 電平輸出：有人5V高電平，無人0V低電平。 感應角度：水平最大140度，垂直最大60度。 靜態(tài)電流：小于50uA。 感應距離：0.5m7m。 觸發(fā)時間：5s1s。 觸發(fā)方式：重復/不重復。 外形尺寸：35mm x 30mm x 20mm。（2）限位開關 限位開關又稱行程開關，是一種利用生產(chǎn)機械某些運動部件的碰撞來發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機械的運動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。 限位開關廣泛應用于各類機床、起重機械以及輕工機械的行程控制。當生產(chǎn)機械運動到某一運動位置時，行程開關通過機械可動部分的動作，將機械信號轉化為電信號，以實現(xiàn)對生產(chǎn)機械的控制，限制它們的動作和位置，借此對生產(chǎn)機械給以必要的保護。（3）門磁開關門磁開關主要用于在自動門的防夾裝置。門磁開關能在近距離、快速、安全的防止人員被夾傷。裝于玻璃門的中下方，主要利用發(fā)射信號和接收信號的傳遞來控制。當有人通過大門，擋住了信號的收發(fā)，則發(fā)送信號給控制器，控制器則發(fā)出開門信號，以防止人員被夾傷。第四章、PLC控制程序設計1、梯形圖的概述設計梯形圖的基本方法和步驟：(1)首先根據(jù)工藝過程控制要求，畫出控制流程圖，力求表達清晰、準確。必要時可以把控制系統(tǒng)分解成幾個相對獨立的部分，盡量簡化，利于編程。 (2)將所有的輸入信號（按鍵，行程限位開關等傳感器）和輸出控制對象（接觸器、電機、指示燈等）分別列出，按被采用的PLC型號內部邏輯元件編號范圍，對I/O端子做出相應的分配和安排。 (3）根據(jù)控制流程圖，有規(guī)律的分配和利用PLC內部有關的邏輯元件（如輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等）構成相應的基本回路。(4)以梯形圖的形式來描述控制要求，繪制梯形圖要遵循編程原則。 (5）編寫程序清單時，必須按梯形圖的邏輯行和邏輯單元的編排順序（由上而下，從左到右）依次進行。 在設計過程中應遵循以下編程規(guī)則： (1) 每個繼電器的線圈和他的觸點均用同一個編號，每個元件的觸點使用時沒有數(shù)量限制。 (2)梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點）。 (3)線圈不能直接接在左邊的母線上。 (4)在一個程序中，同一編號的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，他很容易引起誤操作，應避免。 (5) 在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關系，假定在梯形圖中有電流流動，這個電流只能在梯形圖中單向流動即從左向右流動，層次的改變只能從上向下流動。 (6) 無論選用何種PLC機型，所使用的軟件編號（即地址）必須在該機型的有效范圍以內。 整個系統(tǒng)電路設計可分為四大部分：光電檢測、控制操作、電機驅動和檢測。2、 梯形圖的設計I/O分配表輸入輸出X1SB1電源啟動Y3KM3電機正傳信號X2SB2停止復位Y4KM4電機反傳信號X3SQ3開門限位X4SQ4關門限位X5SB5手動開門X6SB6手動關門X7SB7手自切換X10P1傳感器信號外部接線圖梯形圖第五章 結束語 本文研究了基于PLC應用的自動門設計控制系統(tǒng)的設計原理與實現(xiàn)方法，包括硬件設計與軟件設計。不僅在理論上論證了該系統(tǒng)實施的可行性，而且在實驗中進行了模擬調試。 雖說調試后本系統(tǒng)的整體設計能夠達到實際要求，但在實際應用中還應結合實際情況，考慮各部分的容量及其技術參數(shù)，供電電源的設計、系統(tǒng)接地問題、電纜設計與鋪設、PLC輸出端保護等問題，已使系統(tǒng)達到安全可靠的工作，所以要想交付用戶使用，必須得通過現(xiàn)場調試。這就又給我們提出了更高層次的問題，畢竟一個較好的和較完善的應用軟件不是在短時間內就可以完成的它需要不斷的完善和發(fā)展，需要我們做大量的工作和時間的檢驗?，F(xiàn)在的系統(tǒng)還沒有達到真正的智能化，還需要正增加很多新的功能和先進的科學技術，才能