歐姆龍自動門PLC控制系統(tǒng)設計

.z.課程設計題目自動門PLC控制系統(tǒng)設計學院計算機科學與信息工程學院專業(yè)自動化班級學生指導教師2013年5月27日目錄摘要2一、自動門控制系統(tǒng)總體方案設計21、自動門的功能需求分析22、自動門的控制任務及要求23、自動門控制系統(tǒng)構成3〔1〕PLC概述3〔2〕構成4二、PLC和主要電氣元件的選擇51、PLC的選擇52、驅(qū)動裝置的選擇53、感應器的選擇54、單相交流電機的選擇55、傳動裝置、限位開關6三、PLC的I/O分配和接線圖設計61、自動門控制系統(tǒng)I/0地址分配表62、自動控制系統(tǒng)的原理圖7四、控制流程圖設計8五、PLC程序設計91、工作過程分析92、梯形圖程序9六、程序調(diào)試10七、設計總結111、心得體會112、任務分配11八、參考文獻：12附錄1：自動門PLC控制系統(tǒng)梯形圖程序12附錄2：自動門PLC控制系統(tǒng)設計主要原器件明細表 13摘要本文是關于自動門控制系統(tǒng)的設計，自動門系統(tǒng)主要由可編程控制器〔PLC〕、感應器件、驅(qū)動裝置和傳動裝置組成。主要工作原理是感應器件將檢測到的人體或物體信號傳送到PLC，PLC再綜合收到的自動門狀態(tài)信號作出判斷，而后發(fā)出控制信號，使驅(qū)動裝置運行，在通過傳動裝置帶動門的動作關鍵詞：自動門、PLC、感應器件、驅(qū)動裝置一、自動門控制系統(tǒng)總體方案設計自動門的功能需求分析本設計產(chǎn)品主要用在公共場合，因此有平安性和可靠性。根據(jù)公共場所〔商場、銀行等〕的具體要求本自動門至少應具有如下功能：(1)開門和關門控制應有手動和自動方式為了便于維護，自動門應具有手動和自動方式。當信號采集裝置檢測到有人接近門口且門未翻開或者檢測到已無人接近門口且門未關閉，PLC動作輸出信號開控制點動機正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來開門或者關門。(2)緊急停頓當門的閉合或者翻開時出現(xiàn)意外情況，可以緊急停頓。自動門的控制的任務及要求自動門控制裝置的硬件組成：自動門系統(tǒng)由一臺PLC控制。其余部件有門光電探測開關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到位限位開關K4、開門執(zhí)行機構KM1〔使1000W單相交流電動機正轉(zhuǎn)〕、關門執(zhí)行機構KM2〔使1000W單相交流電動機反轉(zhuǎn)〕等。光電檢測開關設定為有光斷開、無光導通。開關門時有相應指示燈指示。根據(jù)上述硬件組成設計系統(tǒng)主電路及控制電路圖。控制要求：〔1〕當有人由到外或由外到通過光電檢測開關K1或K2時，開門執(zhí)行機構KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關K3位置時，電機停頓。〔2〕自動門在開門位置停留3秒后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KM2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停頓?！?〕在關門過程中，當有人員由外到或由到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停頓關門，并自動進入開門程序?！?〕在門翻開后的3秒等待時間，假設有人員由外至或由至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開場等待3秒后，再自動進入關門過程，且開門和關門不能同時進展?！?〕應有互鎖等保護環(huán)節(jié)〔如防止開、關門同時動作〕。根據(jù)上述控制要求設計PLC控制程序。自動門控制系統(tǒng)構成自動門控制系統(tǒng)包含PLC控制和動作的執(zhí)行機構，具體組成如下：由上圖可知，當感應器件檢測到人體或物體信號時將信號傳給PLC,PLC根據(jù)已經(jīng)采集的信號發(fā)出控制信號，是驅(qū)動裝置運行，通過傳動裝置帶動自動門的運行PLC概述可編程控制器，英文ProgrammableController,簡稱PLC，本課題中用PLC作為它的簡稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術，但基于電子計算機。它以微處理器為核心，集自動化技術、計算機技術、通信技術為一體，它通過運行儲存在其存中的程序，實現(xiàn)對負載的控制。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下根本功能：邏輯處理功能；數(shù)據(jù)運算功能；準確定時功能；高速計數(shù)功能；中斷處理功能；程序與數(shù)據(jù)存儲功能；聯(lián)網(wǎng)通信功能 ； 自檢測、自診斷功能?，F(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程是復雜多樣的，它們對控制的要求也各不一樣，之所以受到了廣闊工程人員的歡送。其其具有以下特點:抗干擾能力強，可靠性能高控制系統(tǒng)構造簡單，通用性強編程方便，易于使用功能強大，本錢低設計、施工、調(diào)試的周期短維護方便構成具體構成框圖如下：二、PLC和主要電氣元件的選擇PLC的選擇PLC機型選擇的根本原則是在滿足功能要求及保障可靠、維護方便的前提下，力爭最正確的性價比，選擇時應注意以下幾點：1〕.整體型和模塊型的選擇2〕.經(jīng)濟的考慮PLC存儲容量的選擇一般為數(shù)字量I/O點數(shù)的10到15倍再加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此作為存的總字數(shù)〔16位為一個字〕，再按次數(shù)的25%考慮余量。I/O點數(shù)的估算， 應考慮適當?shù)挠嗔?，預計收入為12點輸出為12點。結合以上信息再加上特殊功能模塊的考慮，本設計選擇歐姆龍 CPM1ACPU40型，開關量I/O點數(shù)為24/16點的PLC來實現(xiàn)整個控制過程。驅(qū)動裝置的選擇自動門的驅(qū)動器是自動門能否良好工作的保障。交流電動機有構造簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點。本設計選用1000W單相交流電動機。感應器的選擇本設計選用微波感應器，因其具有以下特點：1〕非接觸式探測2〕不受溫度噪音等因素的影響具體的型號和規(guī)格如下表：廠商順安達門業(yè)裝飾型號WB-3004供電電壓AC/DC12-24V工作頻率50HZ-60HZ探頭工作頻率10.525GHZ工作溫度/濕度25℃-60℃/0-95%單相交流電機的選擇電容式電機說明：單相電機有兩個繞組，即起動繞組和運行繞組。兩個繞組在空間上相差90度。在起動繞組上串聯(lián)了一個容量較大的電容器，當運行繞組和起動繞組通過單相交流電時，由于電容器作用使起動繞組中的電流在時間上比運行繞組的電流超前90度角，先到達最大值。在時間和空間上形成兩個一樣的脈沖磁場，使定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電機轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應電流，電流與旋轉(zhuǎn)磁場互相作用產(chǎn)生電磁場轉(zhuǎn)矩，使電機旋轉(zhuǎn)起來。傳動裝置、限位開關本控制系統(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)，使其按特定方向進展。2〕自動門扇吊具走論系統(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)。限位開關又稱行程開關，是一種利用生產(chǎn)機械*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*一運動位置時，行程開關通過機械可動局部的動作，將機械信號轉(zhuǎn)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。三、PLC的I/O分配和接線圖設計自動門控制系統(tǒng)I/0地址分配表I/0分配表示編寫PLC程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場接線和調(diào)試的重要依據(jù)。I/O口分配表：輸入點：00000電源開關S 自動門的開啟與關閉00001門光電感應開關K1 當門有人時閉合00002門外光電感應開關K2 當門外有人時閉合00003開門極限位置開關K3 當門完全翻開時閉合00004關門極限位置開關K4 當門完全關閉時閉合輸出點：01000開門感應電磁閥KM輸出 當K1或K2閉合時通電01001電動機正轉(zhuǎn)〔開門〕驅(qū)動電磁閥KM1輸出 KM1通電時，電動機正轉(zhuǎn)使門翻開01002電動機反轉(zhuǎn)〔關門〕驅(qū)動電磁閥KM2輸出 KM2通電時，電動機反轉(zhuǎn)使門關閉01003開門極限位置電磁閥KM3輸出 當門完全翻開時K3閉合，使得KM3通電01004關門極限位置電磁閥KM4輸出 當門完全關閉時K4閉合，使得KM4通電自動控制系統(tǒng)的原理圖外圍接線圖KM0100000000SKM0100000000SKM1K1KM1K1KM20100100001K2KM20100100001K201002000020100200002KM30100300003K3KM30100300003K3KM40100400004K4KM40100400004K4PLCPLC24V24V控制流程圖設計開場開場手動/自動選擇手動/自動選擇是否否是是開門按鈕按下門關門到底門翻開到底關門按鈕按下否是是否否否蜂鳴器響是完畢運行停頓運行關到最底門關閉開門計時開到最底門翻開門口是否有人是是開門按鈕按下門關門到底門翻開到底關門按鈕按下否是是否否否蜂鳴器響是完畢運行停頓運行關到最底門關閉開門計時開到最底門翻開門口是否有人PLC程序設計工作過程分析本設計的工作過程如下：1〕首先按下啟動按鈕，當傳感器檢測到能有人體信號時，電動機正傳，帶動自動門執(zhí)行開門過程。2〕當門完全翻開之后，使開門限位開關翻開，此時自動門停頓，進展3延時。假設此時感應器重新檢測到有人體信號時，則在重新進展3延時3〕當3的延時完畢后，電動機反轉(zhuǎn)執(zhí)行關門過程。在關門過程中，傳感器重新檢測到人體信號時，此時中斷關門轉(zhuǎn)向開門過程。4〕當自動門出現(xiàn)故障時，可以手動開關門梯形圖程序1〕當有人出現(xiàn)在門或門外時，自動門執(zhí)行開門程序，K1或K2閉合時通電。如圖1所示。圖1當自動門開門到達極限時K3閉合，使得KM3通電。如圖2所示。圖2當自動門開場關門，并且關門到達極限時K4閉合，使得KM4通電。如圖3所示。圖3當自動門第一次開門輸出時，電動機正轉(zhuǎn)開門，并保持開門動作。如圖4所示。圖4當自動門翻開并且到達極限時，保持這個動作持續(xù)3S。如圖5所示。圖5當3S倒計時過后，電動機開場反轉(zhuǎn)，自動門執(zhí)行關門程序。如圖6所示。圖6程序調(diào)試當程序編譯在軟件上后，點擊在線聯(lián)機工作，將程序?qū)氲絇LC中去，點擊操作模式為運行，然后根據(jù)設計任務及要求進展調(diào)試，如果PLC正常工作，則按下觸發(fā)開關能完成設計要求。通過調(diào)試之后能完成預定設定要求。設計總結1.心得體會心得體會這次PLC課程設計我們歷時大約兩個星期，三個人組成一個小組。當組長抽中我們要做的題目是自動門PLC控制系統(tǒng)設計，我們都比擬開心，以為比擬簡單,因為現(xiàn)實生活中隨處可見。然而題目看似簡單，但在后面做的過程中，我們遇到了許多的困難。在選題之后的第二天我們小組就忙了起來，我們以組長為中心，分配好每個人的任務后，我們就認真的做了起來。但PLC課程設計的第一階段中我們完成得不是太好，有很多的錯誤，可能是我們在收集資料的過程中收集得不是太好，網(wǎng)上雖也有和我們相似的題目，但是他們用的可編程控制器幾乎都是西門子的，而我們用的可編程控制器是歐姆龍的。由于我們出現(xiàn)了很多錯誤，又回寢室重新做，但是卻錯過了第一階段的檢查時間。我們只好抓緊時間進入第二階段的工作。在第二階段的設計中我們遇到了許多困難，由于平常上課的時候沒有認真的學習plc這門課程。所以在編程中，我們真頭疼。我們小組立馬認真的學了起來，但是時間太少，所以也只學會了一點。幸運的是我們收集到一個根本滿足實驗要求的程序。第二階段調(diào)試時間到來了，我們小組大約下午二點就早早的來到了實驗室調(diào)試程序，我們將程序輸入到調(diào)試軟件中，但是程序有一點小錯誤，最后在我們的修改下程序總算正確了，但是在接線過程和調(diào)試過程我們都不是太會，浪費了很多時間。在做本次課程設計的過程中，我對查閱設計資料比擬有感觸。為了讓我們的設計更加完善更加美好，查閱這方面的設計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。這次課程設計對我來說收獲比擬大，我懂得了學習的重要性，不懂就要問，就要學。要做好一個設計必須有一個好的規(guī)劃，才能做到事半功倍的效果。學會了堅持、耐心和努力，這將為我今后的學習和工作做出了最好的典范。而且讓我們把所學的理論知識與實踐相結合起來，提高了自己的實際動手能力和獨立思考的能力。最重要的是一個小組之間的團結，只有一個團隊凝聚在一起時才能發(fā)揮出的巨大潛能。雖然我們這次課程實際也許花去的時間