基于三菱PLC的自動旋轉(zhuǎn)門畢業(yè)設計

PAGE目錄第一部分設計任務與調(diào)研．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3-61.畢業(yè)設計的主要任務．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.設計的思路、方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33.器件選取的資料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3-6第二部分設計說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7-101.理論分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.設計方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7-11第三部分設計成果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12-171.設計成果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12-162.作品特點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17第四部分結(jié)束語．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18第五部分致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19第六部分參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

第一部分設計任務與調(diào)研1、畢業(yè)設計的主要任務(1)傳動系統(tǒng)：由二個三相交流電機提供動力，15秒檢測帶動傳動。(2）控制系統(tǒng)：由單片機、變頻器、功能開關(guān)組成。由可編程控制器PLC、變頻器、功能開關(guān)組成。（3）檢測系統(tǒng)：由紅外傳感器實現(xiàn)有無人自動檢測，自動對電機15秒啟、停進行操作。（4）安全系統(tǒng)：主要有接觸和非接觸安全感應器。旋轉(zhuǎn)門入口立柱均裝有安膠條，防止行人夾傷，自動門入口右側(cè)立柱膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式防夾感應器，如受擠壓門扉即馬上停止運轉(zhuǎn)。膠條恢復正常，門扉則自動轉(zhuǎn)動。（5）急停系統(tǒng)：碰到物體或人立即停止運轉(zhuǎn)。綜上五點所述來實現(xiàn)三菱PLC的自動旋轉(zhuǎn)門的系統(tǒng)設計，程序模擬調(diào)試成功。2、設計的思路、方法2.1.設計思路依托電工實訓中心的實訓設備，充分應用所學專業(yè)知識和實踐技能，詳細制定設計方案和階段進度設計，通過程序設計、模擬調(diào)試、修訂完善，設計出三菱自動旋轉(zhuǎn)門變化的PLC電器控制系統(tǒng)。2.2.設計方法文獻檢查、圖書館借閱、手冊查詢、設備選型、PLC編程、PLC實訓室程序調(diào)試。3、器件選取的資料3.1.檢測傳感器的選用檢測系統(tǒng)是由安裝于門口上面的四個傳感器來實現(xiàn)的，其主要功能是感知人的進出從而發(fā)出開門信號。紅外傳感器的選擇主要考慮檢測范圍和輸出形式及其特點。ADS-A型門傳感器是較好的選擇。它的檢測范圍可調(diào)，安裝高度在門的設計高度范圍內(nèi)，其輸出形式為繼電器接點，可以直接和控制器相連。那么此檢測傳感器就可以選擇這個。3.2.安全系統(tǒng)設計（1）防夾接近開關(guān)的選用由于在出入口兩個防夾區(qū)域內(nèi)要安裝了防夾傳感器。（2）防夾傳感器的選用防夾傳感器是用來檢測人是否在防夾區(qū)域內(nèi)用的。應采用紅外線傳感器檢測，其檢測方式是豎直的。（3）直流制動接近開關(guān)選用由于當電動機停轉(zhuǎn)時，門要停在指定的位置，而門停轉(zhuǎn)時，電機要先停轉(zhuǎn)而門體有一定慣性而使得門無法停在指定的位置上。（4）鎖門接近開關(guān)的選用當鎖門時，為了讓門精確的停位在上鎖的位置，同樣需要一接近開關(guān)提前感應鎖門位置的臨近，發(fā)出鎖門信號使門體精確停在這個位置便于我們上電磁鎖和機械鎖，而無需人再來推門體使其準確停位。（5）防碰撞傳感器的選用防碰傳感器主要時為了防止人和門的速度不一致時，旋轉(zhuǎn)門翼打到行人；而防撞傳感器則是為了防止人因不小心撞在門體的立柱上，而引起旋轉(zhuǎn)門體旋轉(zhuǎn)過來撞傷行人。（6）接近開關(guān)的選用而鎖門接近開關(guān)則時為了看門翼是否靠近門的鎖門位置，因此應該安裝在門安裝電子鎖的位置附近。開關(guān)的選擇本控制系統(tǒng)為PLC控制，各種開關(guān)的容量要求不高，普通的開關(guān)足已，主要考慮輸入?yún)?shù)要求。電源的選擇PLC自帶的輸入口電源一般為直流24V。c)熔斷器的選擇為了保護電路（短路保護）需要有熔斷器FU,選擇的依據(jù)是熔體的額定電流IR大于線路工作電流I（I=2A），所以選擇RL1-15，熔體額定電流等級為4。d)整流器的選擇為降低電壓的波動對控制系統(tǒng)的不良影響，選擇把交流變?yōu)榈蛪褐绷鞴╇?。e)輸出模塊的確定輸出模塊的任務是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號，轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號，以驅(qū)動外部負載。f)輸入輸出口及端口的保護及分配PLC輸入口電壓定額一般為接有直流24V有一些輸入口是不接電源輸出口的電壓定額常接工頻低壓交流電源和直流電源。 3.3.調(diào)研的目的結(jié)合當前自動旋轉(zhuǎn)門的使用狀況，設計一款以三菱FX2NPLC為控制核心的自動旋轉(zhuǎn)門控制系統(tǒng)。3.4.調(diào)研的總結(jié)自動旋轉(zhuǎn)門設計新穎、外觀大方、功能齊全、使用控制方便，行人所接觸到的按鍵也能保證安全。同時，接近傳感器的可靠性也是實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)門控制系統(tǒng)自動化和智能化關(guān)鍵之一。是集機電于一體化的高新科技產(chǎn)品。同時其較好地滿足了廣大用戶的要求，擴大了PLC和通用變頻器的應用范圍，提高了旋轉(zhuǎn)門控制系統(tǒng)的自動化和智能化程度，深受物業(yè)管理行業(yè)科技人員和維護人員的親睞。

第二部分設計說明1、理論分析(1)傳動系統(tǒng)：由二個三相交流電機提供動力，15秒檢測帶動傳動。（2）控制系統(tǒng)：由單片機、變頻器、功能開關(guān)組成。由可編程控制器PLC、變頻器、功能開關(guān)組成。（3）檢測系統(tǒng)：由紅外傳感器實現(xiàn)有無人自動檢測，自動對電機15秒啟、停進行操作。（4）安全系統(tǒng)：主要有接觸和非接觸安全感應器。旋轉(zhuǎn)門入口立柱均裝有安膠條，防止行人夾傷，自動門入口右側(cè)立柱膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式防夾感應器，如受擠壓門扉即馬上停止運轉(zhuǎn)。膠條恢復正常，門扉則自動轉(zhuǎn)動。（5）急停系統(tǒng)：碰到物體或人立即停止運轉(zhuǎn)。三菱PLC的自動旋轉(zhuǎn)門的系統(tǒng)設計，程序模擬調(diào)試成功。2、設計方案(1)構(gòu)思:依托電工實訓中心的實訓設備，充分應用所學專業(yè)知識和實踐技能，詳細制定設計方案和階段進度設計，通過程序設計、模擬調(diào)試、修訂完善，設計出三菱自動旋轉(zhuǎn)門變化的PLC電器控制系統(tǒng)。(2)分析:自動旋轉(zhuǎn)門PLC控制系統(tǒng)由信號輸入元件、輸出執(zhí)行元件、顯示器件和PLC構(gòu)成。因此，自動旋轉(zhuǎn)門PLC控制系統(tǒng)的設計，就包括這些器件的選取和連接等。選取信號輸入器件、輸出執(zhí)行器件、顯示器件等。為了滿足自動旋轉(zhuǎn)門的各種功能，需要選取紅外感應器、防碰傳感器、防撞傳感器、防夾傳感器及相應開關(guān)等。2）設計控制系統(tǒng)主回路由于行人可能有殘疾人，故自動旋轉(zhuǎn)門需選取變頻器來滿足其要求。合理進行調(diào)速，按此設計控制系統(tǒng)主回路，回執(zhí)電控系統(tǒng)電氣原理圖。選取PLC根據(jù)自動旋轉(zhuǎn)門輸入、輸出信號的數(shù)量，以及輸入輸出信號的空間分布，程序容量的大致情況等條件選擇PLC。進行I/O分配根據(jù)自動旋轉(zhuǎn)門的設計要求及輸入輸出信號，進行I/O分配。繪制PLCI/O接線圖。編寫使用說明書(3)設計方案的確定：這種結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定性，使用的可靠性很高，使用壽命長。考慮到旋轉(zhuǎn)門在停止時一定耍密封，所以旋轉(zhuǎn)門的每個分隔可以容納更多的人，可是門的凈開口寬度較小。在控制系統(tǒng)上，由于單片機的程序設計和接口設計較為繁雜，只利于大批量生產(chǎn)，不適于單件設計。綜合上述條件可以看出這種方案在具體設計中更具有實用性，完善性。故選擇這種種方案。（4）繪制PLCI/O接線圖:（5）原理圖：3、作品特點：1）變速功能旋轉(zhuǎn)門設有低速，中速，高速三種旋轉(zhuǎn)速度，分別對應殘疾，middle和high三個按鈕進行切換，以適應殘疾人通過,正常運轉(zhuǎn)和緊急疏散對轉(zhuǎn)速的不同要求。2）自動轉(zhuǎn)停功能來人時自動啟動，并以正常轉(zhuǎn)速動轉(zhuǎn)，15s時無人進出，則自動停轉(zhuǎn)并封門。3）防夾功能當門扇運轉(zhuǎn)靠近曲壁立柱時，如果行人試圖從兩者之間(防夾區(qū))進入旋轉(zhuǎn)門，則門立即自動停轉(zhuǎn)以防夾傷行人。行人離開防夾區(qū)，門自動恢復運轉(zhuǎn)。4）防撞功能行人緊靠右側(cè)立柱或遇到物體碰撞右側(cè)立柱,則旋轉(zhuǎn)門馬上停轉(zhuǎn)，以防止撞傷行人或撞壞物體，行人或物體離開右側(cè)立柱,自動門恢復運轉(zhuǎn)。5）防碰功能行人在旋轉(zhuǎn)門內(nèi)通行過程中，如遇到門扇碰到行人腳后跟，則門立即停轉(zhuǎn)，以防止碰傷行人。行人離開門扇，門自動恢復旋轉(zhuǎn)。6）鎖門功能采用電磁鎖方式鎖門，只要轉(zhuǎn)動鑰匙既可完成自動鎖門工作，快捷方便。7）急停功能當出現(xiàn)緊急意外事故十，按下急停按鈕，門立即停轉(zhuǎn)，解除急停信號，門又自動恢復運轉(zhuǎn)。8）暫停功能(STOP鈕)與急停功能相當，不同的是按STOP鈕后，必須用殘疾，middle和high三個按鈕中的一個進行恢復。9）殘疾優(yōu)先功能當按下殘疾按鈕后，30s內(nèi)門始終以2r/min的速度低速運轉(zhuǎn)，此時按middle和high鈕無效，以確保殘疾人安全通過。30s后來人，門自動以正常速度運轉(zhuǎn)。10）電動機過載保護功能當電動機過載時，門停轉(zhuǎn)并且指示燈閃爍報警。過載消除后門自動恢復運轉(zhuǎn)。11）變頻器報警輸出和延時自動復位功能當變頻器過壓或過流時，關(guān)閉輸出，門停轉(zhuǎn)并報警(指示燈閃爍)，延時3s自動復位。12）漏電保護。

第三部分設計成果1、設計成果1.1I/O分配表1.2元器件表1.3PLC控制程序 2、作品特點：自動旋轉(zhuǎn)門的傳動系統(tǒng)技術(shù)具有節(jié)能、低噪聲、傳動平穩(wěn)、壽命長、性能可靠等優(yōu)點；控制系統(tǒng)采用數(shù)字化設計的系統(tǒng)作為控制中樞，有功能更強大，操作更簡便等優(yōu)點；檢測安全系統(tǒng)采用先進的紅外與微波感應技術(shù)，用于感知物體的移動，操縱門體的動行，使用各種安全檢測傳感器，實現(xiàn)防擠、防夾和防撞功能。與此同時某些廠家生產(chǎn)的自動旋轉(zhuǎn)門還具有遠程控制和液晶顯示。利用當前先進的通信和網(wǎng)絡技術(shù)，使自動門的維護不再受時間、地域和專業(yè)維護技術(shù)的限制，制造商可通過internet與設備進行實時交流，校正偏差，讓自動門達到最佳運行狀態(tài)。當出現(xiàn)異常時，可準確傳回故障信息，實現(xiàn)遠程維護，縮短維護、保養(yǎng)時間；采用液晶顯示屏，進行可視化設計，全面顯示門體轉(zhuǎn)速、狀態(tài)和故障等信息。

第四部分結(jié)束語本設計研究了PLC的自動門控制系統(tǒng)的設計原理與實現(xiàn)方法，包括硬件設計與軟件設計，將PLC應用到自動門控制系統(tǒng)中，充分發(fā)揮PLC高可靠性和抗干擾性特點，外部接線簡單、靈活，維修方便。采用了雙元件型紅外線光電感應器防止夾人(或物)的情況出現(xiàn)。傳感器靈敏可靠，不受環(huán)境因素的干擾，具有較高的適用性。但在實際應用中還應結(jié)合實際情況，考慮各部分的容量及其實際的技術(shù)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，所以要想用于實際中，必須得通過現(xiàn)場調(diào)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(nèi)就可以完成它的需要，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，還需要增加很多新的功能和先進的科學技術(shù)，才能達到真正意義上的智能化控制。雖然現(xiàn)在自動門廣泛地使用PLC作為控制元件，但單片機等更為便宜，所以，應該在現(xiàn)有的基礎上開發(fā)利用單片機等控制的自動門系統(tǒng)。而且現(xiàn)有的故障診斷很不全面，應該增加主動性預防診斷，可使系統(tǒng)在發(fā)生故障之前，我們就可以預見故障、排除故障，使運行中的故障率降低到最低水平，保障自動門安全可靠運轉(zhuǎn)。最終，就是以信息技術(shù)為主，通過先進使用技術(shù)，提升傳統(tǒng)自動門制造業(yè)，強化產(chǎn)、學、研的有效結(jié)合，盡快實現(xiàn)技術(shù)引進和自主創(chuàng)新相結(jié)合的模式，建立和完善技術(shù)開發(fā)體系，全力提升自動門制造層次和水平。

第五部分致謝兩年半的大學生活即將結(jié)束，在這里幾年我學到了很多東西。首先,向各位老師表示感謝。你們不只傳授了我知識，而且告訴了我很多為人處世的道理，這些道理將對我以后的人起到很好的指導作用。通過對自動門控制系統(tǒng)的軟件設計，在學習與設計過程中，了解所設計工程的工藝流程，從而完成了對自動門系統(tǒng)的軟件設計，同時，對于自動門硬件，也知道了一些周邊技術(shù)，擴充了知識面，增強對工藝的理解。本設計的構(gòu)思、規(guī)劃設計撰寫得到了老師的悉心指導，在設計時給予熱心的指導以幫助，她學識淵博、敏銳的學術(shù)洞察力、認真的工作態(tài)度和嚴謹?shù)闹螌W作風、平易近人的為人風格給予我深刻的印象，是我受益匪淺在此向老師表示誠摯的謝意。感謝在我畢業(yè)設計期間幫助我的同學，謝謝你們的幫助，幫我克服一些困難！感謝答疑教師對設計的指導和對我的教誨，讓我受益匪淺。值此設計完成之際，謹向他們致以崇高的敬意和誠摯的感謝！

第六部分參考文獻王永華，《現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術(shù)》。北京航空航天大學出版社2008.3.9P58-P63何衍慶主編，何一平、王鵬副主編著，《常用PLC應用手冊》，電子工業(yè)出版社2008.3.7P89-P102李鳳閣，佟為明