1、毕业设计题目基于PLC控制自动门作者学号系部专业班级指导者讲师评阅者讲师2013年5月摘要在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已逐渐被淘汰。PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。由于直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大，所以执行机构使用直流电动机。本论文主要是对门的自动开、关控制而论。自动门控制装置系统由检测元件光电传感器、继电器、可编程序控制器（PLC）、电动机组成。它主要是利用热释电人体光电传感器检测，有无人到门口的信号，再把检测到的信
2、号送入可编程序控制器（PLC）中，由可编程序控制器来对信号的处理，处理的最后结果用继电器输出，从而达到控制直流电动机的转动。又由直流电动机带动门的开、关。当直流电动机正转时，门自动打开；当直流电动机反转时，门自动关闭。关键字PLC自动门电动机正反转目录第一章PLC概述111PLC的定义112PLC的特点1第二章三菱FX2N48MRPLC介绍2第三章自动门介绍331平移式自动门机的基本组成简单说明332平移式自动门结构图433行程开关限位开关的工作原理534光电开关介绍6第四章基于三菱FX2N48MRPLC的自动门控制要求841自动门控制装置的硬件组成842控制要求8第五章PLC系统的硬件设计9
3、51自动门控制的I|O地址分配表952PLC外围接图953主电路接线图10第六章PLC控制系统软件的设计1161程序思路1162梯形图的设计12第七章程序调试1571联机模拟调试15总结16致谢17参考文献18南京铁道职业技术学院第1页共18页第一章PLC概述11PLC的定义可编程控制器（简称PLC）是一种数字运算操作的电子系统，转为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和人输出，控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则来设计。12PL
4、C的特点1、抗干扰能力强，可靠性高；2、控制系统结构简单，通用性强；3、编程方便，易于使用；4、功能完善；5、设计、施工、调试的周期短；6、体积小，维护操作方便。13PLC的发展PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由最初的一位机发展为8位机。随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用，现在的PLC产品已使用了16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多通道处理，通信技术使PLC的应用得到进一步发展。如今，可编程控制器技术已非常成熟。南京铁道职业技术学院第2页共18页第二章三菱FX2N48MRPLC介绍1灵活的配置除了具有满足特殊需求的大量特殊模块外,6个基本单元中
5、的每个单元可扩展至256I/O2高速运算基本指令008US/指令,应用指令152至几百US/指令3突出的寄存器容量FX2N系列包括8K步内置RAM寄存器,用一个寄存器盒可扩展到16RAM或EEPROM4丰富的元件资源3072点辅助继电器,256点计时器,235点计数器,8000数据存储器FX2N48ER扩展24入24出继电器FX1S10MR001主机6入4出继电器FX2N32ER扩展16入16出继电器FX1S30MRD主机16入14出继电器FX2N16ER扩展16入FX1S20MRD主机12入18出继电器FX2N16EYR扩展16出继电器FX1S14MRD主机8入6出继电器FX2N特殊扩展模块
6、FX1S10MRD主机6入4出继电器FX2NCNVBDFX0N适配器连接用模块FX2N特殊功能单元FX2NCNVBC扩展电缆转换器FX2N2DA2通道模拟量输出块FX2NCNVIF扩展电缆转换器FX2N2AD2通道模拟量输入模块FX2N8AVBD8通道模拟量设定模块FX2N4DA4通道模拟量输出模块FX2N232BDRS232接口1通道FX2N4AD2通道模拟量输入模块。南京铁道职业技术学院第3页共18页第三章自动门介绍31平移式自动门机的基本组成简单说明1、自动门控制器它是整套自动门的电脑，数据传输、开关门的指令、各项动作的完成等都是由它来控制，是整套自动门不可或缺的组成部分。2、马达是自动
7、门的动力装置，分无碳刷和有刷两种。3、导轨通常都是铝合金材料，具有寿命长，不易变形的特点，是门扇能够安全来回移动的保证。4、皮带是自动门的传动装置。5、吊轮是自动门的活动门扇能在轨道上运行的连接配件。6、尾轮张紧轮调节皮带松紧的作用。7、下部导向系统是自动感应门门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使自动感应
8、门扇开启；自动感应门扇开启后由控制器作出判断，如需关自动感应门，通知马达作反向运动，关闭自动感应门南京铁道职业技术学院第4页共18页32平移式自动门结构图图31平移式自动门结构图南京铁道职业技术学院第5页共18页33行程开关限位开关的工作原理行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，
9、还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮羊角式非自动复位式，双滚轮行移开关具有两个稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可以简化线路。南京铁道职业技术学院第6页共18页34光电开关介绍1、工作原理光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。2、光电开关的分类及术语解释（1）分类漫反射式光电开关它
10、是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。镜反射式光电开关它亦集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。对射式光电开关它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测
11、装置。槽式光电开关它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。光纤式光电开关它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。（2）术语检测距离是指检测体按一定方式移动，当开关动作时测得的基准位置（光电开关的感应表面）到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。回差距离动作距离与复位距离之间的绝对值。响应频率在规定的1S的时间间隔内，允许光
12、电开关动作循环的次输出状态分常开和常闭。当无检测物体时，常开型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。检测方式根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。南京铁道职业技术学院第7页共18页输出形式分NPN二线、NPN三线、NPN四线、PNP二线、PNP三线、PNP四线、AC二线、AC五线（自带继电器），及直流NPN/PNP/常开/常闭多功能等几种常用的输出形式。南京铁道职业技术学院第8页共18页第四章基于三菱FX2N48MRPLC的自动门控制要求41自动门控制装置的
13、硬件组成自动门控制装置由光电探测开关SB1、开门到位限位开关SQ1、关门到限位开关SQ2、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）时间继电器T0，T1等部件组成。42控制要求设定初始状态为关门状态。当光电开关SB1检测到有人靠近自动门时，开门接触器KM1驱动电动机正转执行开门动作，当碰到开门限位开关SQ1时自动停止转动，开始延时。若在1S内光电开关检测到无人，KM2起动电机进行关门动作即反转，碰到关门限位开关SQ2时电机停转恢复到初始状态。在关门期间若光电开关检测到有人，停止关门，T1延时1S后自动转换成开门状态。南京铁道职业技术学院第9页共18页第五章P
14、LC系统的硬件设计51自动门控制的I|O地址分配表输入信号输入继电器控制作用输出信号输出继电器控制作用SB1X000光电开关检测信号KM1Y000电动机正转开门SQ1X001开门限位KM2Y001电动机反转关门SQ2X002关门限位表51自动门控制的I/O地址分配表52PLC外围接图图51PLC外围接图南京铁道职业技术学院第10页共18页53主电路接线图图52主电路接线图南京铁道职业技术学院第11页共18页第六章PLC控制系统软件的设计61程序思路按照本课题的控制要求和安全要求，所设计的程序按下面运行，工作流程如下1首先按下启动按钮，当传感器检测到有人体信号时，电动机正转，带动自动门执行开门过
15、程。2当门完全打开后碰到开门限位开关此时自动门停止，进行1秒延时，若1S内光电开关检测到无人，则电动机执行反转进行关门动作碰到限位开关停止。3在关门期间若光电开关检测到有人，停止关门，T1延时1S后自动转换成开门状态。南京铁道职业技术学院第12页共18页62梯形图的设计南京铁道职业技术学院第13页共18页南京铁道职业技术学院第14页共18页南京铁道职业技术学院第15页共18页第七章程序调试71联机模拟调试首先在PLC试验台上连接好本试验中要用到的输入/输出接口，然后连接计算机与PLC设备之间的通讯线，连接好之后各自都接通电源。接着在计算机中打开编程软件，输入该自动门相关的梯形图，然后进行保存、
16、综合、编译、调试、修改等过程确定无误后，下载至PLC中，最后进行硬件调试，在PLC的操作台上进行，一遍调试一边观察实验台，看是否可以按我们事先预计的效果运行现象一当按下按钮SB1,电动机M正转；现象二自动门开门到一定位置碰到开门限位开关自动门停止现象三一定时间后，自动关闭，电机M反转碰到关门限位开关停止；现象四在关门期间若光电开关检测到有人，停止关门，T1延时1S后自动转换成开门状态。电动机重新正转。南京铁道职业技术学院第16页共18页总结本文研究了基于PLC的自动门控制系统的设计原理与实现方法，包括硬件设计和软件设计。不仅在理论上论证了该系统实施的可行性，而且在试验中进行了模拟调试。虽说调试
17、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输出保护等问题，以使系统达到安全可靠的工作，所以要想交付用户使用，必须通过现场调试。这就给我们提出了更高层次的问题，毕竟一个较好和较完善的应用软件不是在短时间内可以完成的它需要不断地的完善和发展，需要我们做大量的工作和时间的检验。现在的系统还没有达到真正的智能化，还需要增加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。南京铁道职业技术学院第17页共18页致谢本论文是在指导老师顾老师亲自指导下完成的，老师在学业上给了我很大的帮助，使我在
18、设计过程中避免了许多无为的工作。老师一丝不苟、严谨认真的治学态度，精益求精、诲人不倦的学者风范，以及正直无私、磊落大度的高尚品格，更让我明白许多做人的道理，在此我对导师表示衷心的感谢本论文能够完成，要感谢自动控制系的所有老师，是他们在这三年的时间里，教会我的专业知识。在我撰写论文期间，得到了我的指导老师的帮助，在忙碌的工作之余，给予我专业知识上的指导，而且教给我学习的方法和思路，使我在工作及论文设计过程中不断有新的认识和提高。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。多得他们的指导和帮助才使我能完成本论文。我会在以后的工作中为社会作出贡献去回报他
19、们对我的教导。希望每个人都和我一样，通过做毕业设计，能够学到很多的知识与道理，大家都能用一颗热诚的心去投身未来的工作，报效祖国、父母、老师。在本文结束之际，特向我敬爱的老师和自动控制系所有老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢南京铁道职业技术学院第18页共18页参考文献1邓则名程良伦等编电器与可编程控制器应用技术机械工业出版社199712林小峰编可编程序控制器及应用北京高等教育出社19913方承远编工厂电气控制技术第二版北京机械工业出版社20004汪道辉主编逻辑与可编程控制系统北京机械工业出版20015易传禄等编可编程序控制器应用指南上海上海科学普及出版社19936田淑珍主编。工厂电气控制设备及技能训练。机械工业出版社，20077孙振强主编。可编程控制应用教程器原理。清华大学出版社，2008
