【導讀】蒁螞袈膅莇蟻羀羈芃蝕蝕膃腿蝕螂羆蒈蝿襖膂莄螈羇羄芀螇蚆膀膆莃衿羃膂莃羈羋蒁莂蟻肁莇莁螃芇芃莀裊聿腿荿羈袂蕆蒈蚇肈莃蕆螀袀艿蕆肆芅蒆螞罿膁蒅螄膄蒀蒄袆羇莆蒃羈膃節(jié)蒂蚈羅膈薁螀膁肄薁袃羄莂薀薂腿莈蕿螅肂芄薈袇芇膀薇罿肀葿薆蠆袃蒞蚆螁肈芁蚅襖袁膇蚄薃肇肅蚃螆袀蒁螞袈膅莇蟻羀羈芃蝕蝕膃腿蝕螂羆蒈蝿襖膂莄螈羇羄芀螇蚆膀膆莃衿羃膂莃羈羋蒁莂蟻肁莇莁螃芇芃莀裊聿腿荿羈袂蕆蒈蚇肈莃蕆螀袀艿蕆肆芅蒆螞罿膁蒅螄膄蒀蒄袆羇莆蒃羈膃節(jié)蒂蚈羅膈薁螀膁肄薁袃羄莂薀薂腿莈蕿螅肂芄薈袇芇膀薇罿肀葿薆蠆袃蒞蚆螁肈芁蚅襖袁膇蚄薃肇肅蚃螆袀蒁螞袈膅莇蟻羀羈芃蝕蝕膃腿蝕螂羆蒈蝿襖膂莄螈羇羄芀螇蚆膀膆莃衿羃膂莃羈羋蒁莂蟻肁莇莁螃芇芃莀裊聿腿荿羈袂蕆蒈蚇肈莃蕆螀袀艿蕆肆芅蒆螞罿膁蒅螄膄蒀蒄袆羇莆蒃羈膃節(jié)蒂蚈羅膈薁螀膁肄薁袃羄莂薀薂腿莈蕿螅肂芄薈袇芇膀薇罿肀葿薆蠆袃蒞蚆螁肈芁蚅襖袁膇蚄薃肇肅蚃螆袀蒁螞袈膅莇蟻羀羈芃蝕蝕膃腿蝕螂羆蒈蝿襖

　　

【正文】 求主要有一下幾種功能的選擇： PLC 響應時間的要求 （ 2） 價格方面 不同廠家的 PLC 產品價格相差很大，有些功能類似，質量相當， I/O 點數相當，PLC 價格卻相差很大在使用 PLC 較多情況下，這樣的差價是必須考慮的因素。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 14 綜合以 上因素，本課題的設計采用 智能控制器為穩(wěn)定性良好的德國西門子公司生產的 CPU224 小型 PLC 來實現整個自動系統(tǒng)的控制 。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 15 第三章 自動門控制系統(tǒng)的整體方案 設計流程 控制要求 和控制部件 。 I/O 設備。根據自動門控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈等。 I/O 點數選擇合適的 PLC 類型。 I/O 點，分配 PLC 的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。 ，根據工作要求設計出周密完整的梯形圖程序，這是整個自動門系統(tǒng)設計的核心工作。 PLC 進行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。 ，在 PLC 軟硬件設計和現場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的聯機調試，調試種發(fā)現的問題要逐一排除，直至調試成功。 自動門的功能需求分析 本設計面向商場入口的應用，需要有安全性和可靠性。根據商場中對自動門的具體要求，本課題所設計的 自動門應由以下功能： （ 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。手動和自動開門方式由手自動轉換開關來控制。當轉換開關撥向手動位置時，門可以手動調節(jié)開或者關。當轉換開關撥向自動位置時，手動開門失效，由感應器檢測到有人接近門口且門未打開或者檢測到已無人接近門且門未關閉， PLC 動作輸出信號給變頻器來控制電機的正轉或者反轉來實現開門或者關門。 （ 2)緊急停止 當自動門出現夾人現象時，可閉合緊急停止開關，自動門自動進入開門過程。PLC 控制和執(zhí)行元件構成 是自動門控制系統(tǒng)的兩個重 要組成。采用自動和手動控制方式，此種控制模式為 自動門的 主要 控制方式。本課題所設計的自動門控制系統(tǒng)采用 PLC 為控制中心來控制傳動機構從而控制門的開和關實現門的自動化控制。 自動門的控制要求 經分析設計任務，可知完成任務的實質 就是控制電機的正反轉。要實現自動控制首先要具備一下功能部件：微波 檢 測開關，限位開關，超載要實現電機正保護開遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 16 關 。先確定電機與門扇軌道組成的系統(tǒng)，要實現電機正轉 — 開門，電機反轉 — 關門。 首先按下啟動按鈕，當傳感器檢測到能有人體 通過 信號時，開關上有電流通過，（光電檢測開關是脈沖觸發(fā)需對 其自鎖）所以線圈上有電流通過，電動機正傳，帶動自動門執(zhí)行開門過程。 當門完全打開之后，使開門限位開關由閉合到斷開，此時自動門停止， 延時 8秒 。 若此時感應器重新檢測到有人體信號時，則在重新進行 8 秒延時 。 當 8 秒的延時完畢后，電動機反轉執(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，此時中斷關門轉向開門過程。 考慮到自動門若出現故障或維修的時候，使用自動控制系統(tǒng)有所不適 ，于是設置手動開門和手動關門。 自動門技術參數 表 31 自動門技術參數 單扇門的最大承重（ kg） 1x120kg 單扇 開啟 最大 寬度（ mm） 1250mm 高度（ mm） 2500mm 開 /關門速度（ cm/s） 開啟保持時間（ s） 8S 可編程控制器（ PLC）電源 220V AC,5060Hz 驅動器電源 380V AC,50Hz 驅動器輸出額定功率 120W 自動門具體構成 自動門系統(tǒng)的具體組成如下圖： 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 17 圖 31 自動門系統(tǒng)組成 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 根據已經采集的信號發(fā)出控制信號 ，是驅動裝置運行，通過傳動裝置帶動自動門的運行。 PLC 自動門 感應器件 驅動裝置 傳動裝置 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 18 第四章 硬件設計 可編程控制器 的選型 在 PLC 系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。因此工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據控制要求，估計輸入輸出點數、所需存儲器的容量、確定 PLC 的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設計相應的控制系統(tǒng)。 綜合 PLC 的選型標準 ，本課題的設計采 用 智能控制器為穩(wěn)定性良好的德國西門子公司生產的 CPU224 小型 PLC 來實現整個自動系統(tǒng)的控制 圖 41 PLC 硬件結構圖 驅動裝置的選型 自動 門的驅動器是自動門能否良好工作的保障。結合安全穩(wěn)定的考慮，在本設計中 選用天津安全電機有限公司生產的型號為 YSM100/11 W、 S 的 3 相 380V 交流電機 ，此 電機噪音極小、調速性能好，即具備交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，又具備直流電動機線性機械特性、調速范圍寬、啟動轉矩大、運行效率高等諸多優(yōu)點。 感應器件的選型 目前自動門行業(yè)運用的感應器件主要有微波感應器、紅外感應器等。微波感應器，又稱微波雷達，對物體的移動進行反應，因而反應速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所。 結合本課題的實際需要在設計自動門的人員檢測上運用微波遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 19 雷達傳感器為 自動門感應器 微波感應器的特點 : （ 1） 非接觸探測 （ 2） 不受溫度，濕度，噪音影響 行程開關 (限位開關 )的工作原理 行程開關又稱限位開關，用于控制機械設備的行程及限位保護。在實際生產中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝于生產機械運動部件上的模塊撞擊行程開關 時，行程開關的觸點動作，實現電路的切換。因此，行程開關是一種根據運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關來控制開關轎門的速度、自動開關門的限位，轎廂的上、下限位保護。 滾輪式行程開關又分為單滾輪自動復位和雙滾輪 (羊角式 )非自動復位式，雙滾輪行移開關具有兩個穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些情況下可以簡化線路 傳動裝置 在本課題設計的自動門針對人流較多的商場，應對周圍環(huán)境進行綜 合考慮，所以在本課題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板，軌道，門機，皮帶，吊掛件等。 2．所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡便。 3．電機：驅動電機采用 380V 三相交流電機，功率大，可調性強。 4．導軌：水平雙導軌結構，形成正懸掛，解決了側擺的問題，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，實現了維護方面的特點。 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： 用于傳輸電機所產動力， 牽引自動門吊具走論系統(tǒng) ， 采用齒形皮帶 , 齒形皮帶的齒形截面為曲線設計，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度，從而提高了機械效率。皮帶底部采用尼龍加強，減少了齒距變形，提高了使用壽命。 7． 馬達皮帶輪直徑為 5cm,皮帶滑輪內徑為 ,外徑為 。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 20 第五章 自動門控制系統(tǒng)軟件的設計 PLC梯形圖概述 梯形圖程序設計語言是最常用的一種程序設計語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領域，電氣技術人員對繼電器邏輯控制技術較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術發(fā)展而來的 梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應用。 梯形圖程序設計語言的特點是： 1. 與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性； 2. 與原有繼電器邏輯控制技術相一致，易于掌握和學習； 3. 與原有的繼電器邏輯控制技術的不同點是：梯形圖中的能流（ Power Flow）不是實際意義的電流，內部的繼電器也不是實際存在的繼電器，因此應用時需與原有繼電器邏輯控制技術的有關概念區(qū)別對待； 梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握 ，特別適用于開關量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設計稱為編程。 自動門工作流程如下： （ 1） 按下啟動按鈕，當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關 K1 或 K2時，開門執(zhí)行機構 KM1 動作，電動機正轉，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 8 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，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光電檢測開關 K2 或 K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程 序。 （ 4） 在門打開后的 8 秒等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關 K2 或 K1 時，必須重新開始等待 8 秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。 （ 5） 考慮到自動門若出現故障時，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，于是設置手動開門和手動關門。以上工作過程可用流程圖表達如下圖所示。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 21 圖 51 自動門工作流程圖 自動門控制系統(tǒng)原理圖 主電路控制圖 ： 圖 52 自動門控制系統(tǒng)主電路 圖 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 22 圖 53 繼電器接觸器控制圖 圖 54 自動門控制系統(tǒng)外圍接線圖 工作過程的分析 根據本課題的控制要求和安全要求，所設計的程序按照下圖所示的流程運行，已達到本系統(tǒng)的最佳設計要求和完成系統(tǒng)的最終設計，工作流程如下： 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，帶動自動遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 23 門執(zhí)行開門過程。 當門完全打開之后，使開門限位開關打開，此時自動門停止，進行 8 秒延時。 若此時感應器重新檢測到有人體信號時，則在重新進行 8 秒延時 當 8 秒的延時完畢后，電動機反轉執(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 斷關門轉向開門過程。 考慮到自動門若出現故障時，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，于是設置手動開門和手動關門。 梯形圖的設計 自動門 I/O 地址 分配表 表 51 自動門 I/O 地址分配表 PLC 原件 作用 門外光檢測電開關 門內光檢測電開關 開門限位電開關 關門限位電開關 過載保護開關 緊急停車開關 啟動停止 手動開門 手動關門 具體梯形圖程序見附錄 1 指令表見附錄 2 過程分析 動按鈕使 閉合，若外檢測開關或內檢測開關 檢測到有人體接近 時 將其轉換成信號使 或 閉合。由于開門限位開關 是常 閉的，所以 線圈得電，由 原理分析可知光電檢測開關的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā) ， 所以需要自鎖。當 線圈通電時 閉合，此時電動機正轉帶動自動門扇移動，執(zhí)行開門過程。 ，使開門限位開關 打開， 線圈失 電 。 電動機停止轉動。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 24 ，由于開門限位開關的常閉變成斷開，故使常 開 變 閉合。此時 進行 8 秒 鐘 的延時，若此時外檢測開關或內檢測開關 或 檢測到有人體信號，則使 T0 重新延時 8 秒鐘 。 8 秒的延時完畢后 T0 線圈通電，關門限位開關 閉 合 ，所以使 得 電并自鎖，電機反轉執(zhí)行關門過程。 ，若外檢測開關或內檢測開關 , 有信號又使 通電，由于在關門過程中 常 閉，此時打開并中斷關門過程，轉向開門過程。 ，為了保證其安全性設置過載保護和緊急停車。 ，使用自動控制系統(tǒng)有所不適 ， 避免造成不便和不必要故障， 于是設置手動開門和手動關門 。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 25 總結 本設計基本上達到了設計目的 ，利用 PLC 實現自動門的控制系統(tǒng)。掌握了 PLC的編程，并運用軟硬件的知識，通過合理的設備選型，參數設置，軟硬件設計，提高了自動門 的可靠運行。 改善了 自動門 的舒適感，并節(jié)約了電能。 給人們帶來了極大的方便。 用可編程控制器對 自動門 進行控制的同時實施實時故障監(jiān)測，準確可靠，實時性好，便于維修 。 當然， 由于所學知識和時間的有限， 本次設計還存在一些不足之處 ，功能 方面還不夠全面 ,自動門內 部結構不太了解 ， 還需要現場學習，本設計 還可以有更加全面的功能 ， 比如開門關門設置蜂鳴器的 提示音，提示行人通過，還可以在開門速度上添加變頻器，使開門速度加快，提高效率。 由于實際條件的限制，仿真效果不太理想這也是不足之處。 本設計中存在 的不足之處，今后我會不斷的研究努力去完善。 對于自動門硬件，也知道了一些周邊技術，擴充了知識面，增強對工藝的理解。 我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我們受益匪淺。 通過這次設計 ,我把所學的各種知識都聯系起來 ,把理論和實際聯系了起來 ,既鞏固了舊知識 ,有學到了新知識 ,開闊了視野 ,拓寬了思路 ,培養(yǎng)了自己分析問題和解決問題的 能力 ,我要把我的畢業(yè)設計作為我在學習的最后一個歷程畫一個自己滿意的句號。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院 26 謝辭 通過這兩年的學習 ,使我掌握了廣泛的基礎知識和牢固的專業(yè)知識