基于plc自控门控制系统设计


    基PLC动门控制系统设计
    目录

    绪 4
    () 背景意义 4
    (二) 国外研究现状发展趋势 5
    二 动门控制系统总体方案 5
    () 功分析 5
    (二) 控制求 6
    (三) 控制系统构成 6
    三 控制系统硬件设计 7
    () PLC选择 7
    (二) 驱动装置选择 10
    (三) 感应器件选择 10
    (四) 直流电动机选择 11
    1 直流电动机调速 11
    2 直流电动机优势 13
    3 传动装置 13
    4 限位开关 13
    (五)动控制系统原理图 14
    四 工作程 15
    () 工作程分析 15
    (二) 梯形图程序 15
    五 程序调试 18
    () 硬件线路连接 18
    (二) 联机调试 18
    六 结 19
    参考文献 20
    致谢 21
    附录 22





















    基PLC动门控制系统设计
    摘:济发展现中国市遍布着高楼厦行业里成长着厦里安装动门更足奇动门作种通感应器感受活动物体出入动控制物体方面出行文通PLC理设计出PLC控制器动门控制系统设计
    关键词: PLC动门控制系统

    Design of Automatic Door Control System Based on PLC
    Abstract Up to now China's metropolitan areas are full of highrise buildings where various industries are growing It is not surprising that automatic doors are installed in these buildings As a kind of automatic control object automatic door can sense the entry and exit of moving objects through sensors and it can be used for people's travel This paper will use the theory of PLC to design the automatic door control system with PLC as the controller
    Keywords PLC Automatic Door Control system

    () 背景意义
    改革开放社会义济迅速发展民手中济实力断增强生活质量求提高动门作种感应器动化电子产品具备独特作产品法代动门现普遍运酒店厦型事业单位等具严格谨慎结构老式动门技术现控制系统结合起做室室外完全隔开透露着豪华外观面前做防尘隔音保温效果安保设施成酒店类场装饰做选择关注带美观便利时候忽视带安全隐患现设计出种保留原具美观提高安全性动门
    微型计算机控制器接受传感器信号操作者完成门开关种动门安装复杂耗时耗力具安全隐患已淘汰现通PLC原理理解设计出种适合现代需求动门
    PLC(编程逻辑控制器)种编程存储器采种存储器原身带存储程序执行逻辑运算序控制定时计数算术操作等面户指令通数字模拟式输入输出控制种类型机械生产程PLC具鲜明特点:方便编程简单性价高适应性强系统简单安全性高等
    次动门PLC结合起提高动门安全性带错济效益动门设计必
    (二) 国外研究现状发展趋势
     进入二十世纪国外动化技术发展迅速技术相较国说成熟取国叹观止成绩动门技术包含着动化技术容现布满动化技术生活中动门技术带许便利减少空调电力消耗减少噪音污染防风防尘突出门口庄重出广泛
    国动门研发旧出刚开始阶段动门设计考虑全面通研究观察发现动门控制系统设计中动门稳定性节性环保性安全性性化需设计程中考虑素
    目前采动门智控制种方法智控制器选择考虑选择微计算机控制器PLC控制然处安全稳定性考虑会选择PLC
    二 动门控制系统总体方案
    () 功分析
    次设计重点针商场入口处商场流量动门安全性性求会更高根商场动门求设计出面点功:
    1) 开关门控制分动手动两种原方便维护信号采集装置检测门口活动物体时候门没开者没活动物体接门开通PLC输出信号控制门开关
    2) 紧急停止功
    活动物体没通门口时候门已关会活动物体造成伤害时候闭合紧急停止开关
    (二) 控制求
    1)通光电检测开关K1开关K2时候开门执行器KM1开始执行时电动机开始工作运作开关K3位置电动机停止工作
    2)动门会保持8秒开门时间会动开启关门关闭执行器KM2启动电机反转门移关闭限位开关4位置时电机停止运行
    3)关门时候活动物体通光电检测开关K2开关K1时候马感应停止关门动开启开门程序
    4)开门8秒等时间里活动物体通光电检测开关K21K定重新启动8秒等时间然动开启关门程序确保身安全通
    (三) 控制系统构成
    设计两部分构成:PLC控制动作执行元件构成动手动电动控制两方法实现PLC作控制枢纽控制传动机构法子完成门开关动控制
    1) PLC简述
    PLC工业生产电控制器继电器控制技术发展出结合计算机技术微处理器核心动化技术计算机技术通信技术结合体利存程序输入电路通物理程转化信息进利输出电路物理程门控制实现
    2) 具体结构


    图知感应器件感应活动物体时候信号传PLCPLC根受信号发出控制信号指示驱动装置运行通传动装置带动动门运行

    () 传动机构设计
    文针流量较商场需周围环境进行分析动门传动机构考虑面点:
    (1) 传动机构零件包括安装板轨道门机皮带吊挂件等
    (2) 零件插入式零件易安装
    (3) 功率调性强直流电动机
    (4) 采水双导轨方式正悬挂着保证动门安全性
    (5) 具强度高耐磨度减少震动尼龙滑轮
    (6) 齿形皮带截面设计曲面抬高齿形高度延长皮带时间
    三 控制系统硬件设计
    () PLC选择
    设计PLC系统时候考虑面点第步确定控制方案然PLC设计选择设计选择时候考虑PLC特点控制求务范围操作行动接着控制方案求估算输入输出(IO)点数需存储器容量PLC功外部设备特性选择性PLC设计相控制系统
    1 输入输出(IO)点数估算
    估算IO点时应采适量原般说根统计IO点数扩展性提高1020剩点数应作IO点数估算数实际订货量IO点数选择应生厂商PLC产品特性进行确证述估算方法文IO点数输入出12
    2 存储器容量选择
    存储器容量编程控制器提供存放数系统少程序容量存储器中实际存储少程序容量存储器容量设计阶段户程序没编制设计阶段时候程序容量知道少必须程序调试知道具体容量设计选择中够估计程序容量般存续器容量估算取代存储器容量估计没
    公认公式数文献中提出公式般IO点数10~15倍加模拟IO点数100倍便作存储器中总字数16位字外次数25剩量数文中PLC存储容量选择适合储存程序便未转换程中足够空间
    3 控制功选择
    选择包括运算功控制功通讯功编程功诊断功处理速度等需设计动门控制系统求介绍种功选择
      1)控制功
    PLC序逻辑控制数情况通常单回路回路控制器解决控制模拟信号专门智IO完成需控制功提高PLC处理速度节省存储器容量
    2)编程功
    离线编程方式:PLC编程器处理器编程器处编程模式时处理器服务编程器控制现场设备完成编程编程器切换运行模式处理器开始现场设备控制没办法编程离线编程降低系统运行成调试时方便
    编程方法:CPU编程器CPU机CPU负责扫描周期编程器进行现场控制数交换编程器线编制数发送机扫描周期中机新接收程序运行该方法成高系统调试运行方便常中型PLC中
    五种标准化语言:序功图梯形图功模块图三种图形化语言语言表结构文两种文语言选编程语言应遵守标准(IEC61131)
     3)诊断功
    PLC诊断功硬件软件进行诊断硬件诊断利硬件逻辑判断出现障方软件诊断包括部诊断外部诊断部诊断软件PLC部性功进行诊断外部诊断通软件PLC处理器外部输入输出等部件信息唤醒功进行诊断
    PLC诊断功操作员维修员技术力维护时长求
    4 机型选择
      1)PLC类型
    结构分:整体型模块
    应分:现场安装控制室安装
    CPU字长分:1位4位8位16位32位64位等
    果考虑应方面话般采根控制功IO点数选择型号然作整体型PLCI0点数固定户需考虑方面型控制系统模块型PLC提供种I0卡件插卡户合理选择配置系统控制I0点数功开括方便灵活部分中型控制系统
    2)济考虑
    选择PLC时应考虑性价考虑济性时应时考虑应扩展性操作性投入产出等素进行较兼顾终选出较满意产品输入输出点数价格直接影响点数增加数值相应存储器容量相应增加点数增加PLC选存储器容量控制功范围等选择影响估算选时应充分考虑整控制系统较合理性价格课题设计动门属型控制系统结合济性考虑选整体型PLC
    PLC选择性价格方面进行较考虑价格时应考虑扩展性等素进行较加考虑选择种合适IO点数价格直接影响点数增加数值时相应储存量容量相应升点数增加PLC选择储存量容量控制功范围等影响整控制系统具合理性价应充分考虑系统估计选择文中设计动门属型控制系统综合考虑济性选整体型PLC
    5 PLC响应时间求
    数场合PLC相应时间基满足控制求响应时间包括输入滤波时间输出滤波时间扫描周期PLC工作方式决定接受频率高持续时间扫描周期输入信号类信号输入时需选扫描速度高
    PLC快速响应模块中断输入模块
    数情况PLC相应时间基满足控制求相应时间包括输入滤波时间输出滤波时间扫描周期接受频率高持续时间扫描周期输入信号PLC工作方式决定信号输入时需选择高扫描速度PLC快速响应模块中断输入模块
    综合素文设计采日三菱公司生产FX1S型PLC实现整系统控制

    (二) 驱动装置选择
    动门驱动动门否正常工作重保证文采直流刷电机直流刷电机具功率密度高噪声低调速性等优点着交流电动机结构简单运行方便维护方便直流电机线性机械特性调速范围宽起动转矩运行效率高等优点需轻薄静精等场合选择文设计采亚坦电机控制限公司生产45BLDC系列直流刷电机电机直径45额定转速4000转额定扭矩0036Nm功率15W100W额定电压24V
    (三) 感应器件选择
    现动门感应器件包括微波感应器红外感应器等微波感应器做微波雷达物体移动感应反应速度加快适合工作员正常速度走场微波感应器利电磁波普勒原理制作仪器面型作天线感应系统微处理器作控制中心全部重零件国外先进零件文中设计采零件确保产品稳定性
    10525GHz发射接收微波感应器探测方式具非接触探测受温湿度噪音影响等优点
    红外感应器作种活动物体存反应活动物体没活动感应器感应范围里反映然通调查红外感应器微波感应器反应速度慢
    场具功性动控制系统动系统重位置性动门系统安全稳定具重影响譬酒店写字楼等选择灵敏度强感应器路边银行商店等选择窄点区域感应器文中需采海安达门业装饰限公司微波动门感应器
    WB300规格:

    图1
    (四) 直流电动机选择
    1 直流电动机调速
    通励励直流电动机交流异步电动机作较发现直流电动机结构复杂价位高维护便利调动速度性具备着身优点交流异步电动机通常调速更没级调速设备调速求直流电动机直流电动机调速具简单机械传动机构
    直流电动机转速公式:
    n(UIaRa)KEΦ
    见意值Ra_u改变转速改变电枢电路外电阻方法调整转速缺点耗电机机械特性较软调速进行调速现种方法应较少直流电动机调速常方法调磁法调压法
    (1)调磁法
    改变磁通量电源电压U保持额定值时调整Rf改变励磁电流If
    改变磁通量示
    nUKEΦRaKTKEΦ·T
    述公式知道磁通量减少时n0升高转速降△n增者磁通量2成反磁通量愈机械特性曲线愈陡具定硬度定负载磁通量愈n愈高电动机额状态运行时磁路已接饱通常减磁通(Φ<Φn)转速调(n>nn)
    调速程:电位恒定时减磁通量受机械惯性影响转速产立发生变化反电动势EKE·Φ·n减Ia增加Ia增加影响超磁通量减影响转矩TKTΦIa增加果阻转矩Tc未变T>Tc转速n升着n升高反电动势E增IaT着减直TTc时止时转速已原升高
    定指出果电动机额定状态运行电枢电流额定值调速时负载转矩旧额定值TKTΦIa减磁通量Ia定超额定值调速负载转矩定会减种调速方法适转矩转速成反输出功率基恒功率调速场合
    种调速方法3优点:调速稳级调速调速济控制方便机械特性更刚性稳定性
    种调速方法局限性提高转速调速转速应超额定转速电机允许超速转速范围受限制实际应中种方法常作电压调速辅助手段
    (2)调压法
    改变电压U保持励电动机励磁电流If额定值时降低电枢电压U:
    nUKT·ΦRaKE·KT·Φ2·
    出n0减△n变定负载通改变U组联机械特性曲线电枢电压低电机额定电压方改变转速会降低(n n)调速程:磁通量保持变时减速度变化ED电压U会立改变反电动势E暂时保持变电流IA减扭矩T减果电阻扭矩tc保持变t种调速方法具优点:机械特性硬降压硬度变稳定性调速范围电枢电压均匀调节实现滑级调速种调速方法缺点电压调节需专设备投资年采晶闸整流电源调节电机电压转速种方法优点广泛应常印刷设备直流电机调速
    2 直流电动机优势
    直流电机整定非常简单异步电机相具优点:
    (1) 采高性永磁材料减刷直流电机转子尺寸具较低惯性较快响应速度较高转矩惯性
    (2) 刷直流电机没转子损耗(转子采永磁材料)需定子励磁电流分量(应新理)效率高功率密度高相输出容量交流异步电动机需更功率整流器逆变器
    (3) 没转子发热刷直流电机需考虑转子冷问题
    (4) 交流异步电动机非线性特性控制非常复杂刷直流电机复杂磁场定控制简化坐标变换离散转子位置控制速度范围更宽控制性更
    总刷直流电机具更高功率密度(铁芯利率高)更高效率更控制性考虑节变频器节提高生产率等素降低户综合成文设计中选择刷直流电机
    3 传动装置
    控制系统中传输装置包括:
    (1) 动门机行走轨道:列车轨道样门机起重轮系统受约束特定方进行
    (2) 动门悬挂系统:悬挂活动门动力牵引驱动门
    (3) 步皮带:传输电机产动力牵引动门吊具走系统
    (4) 步带:传递电机产生动力牵引动门挂
    4 限位开关
    限位开关称行程开关利生产机械某运动部件碰撞发出控制指令种指令电器种动控制装置控制生产机械方速度行程位置
    限位开关广泛应种机床起重机械轻工业机械行程控制生产机械移动定位置时行程开关通机械活动部件动作机械信号转换成电信号实现生产机械控制限制移动位置生产机械进行必保护
    5 I0分配表
    I0分配表编制PLC程序前提现场接线调试重
    图2:IO分配表

    (五)动控制系统原理图
    1 电路供电线路

    图4
    2 外围接线

    图5
    图示KA1 KA2电感器控制两继电器感应器感应热源体时会动关闭SQ1SQ2现场跳闸开关检查开关门否现场SQ3SQ4开关减速跳闸开关
    四 工作程
    () 工作程分析
    根文控制求安全求设计程序图示程运行达系统佳设计求完成系统终设计工作流程:
    (1) 首先启动钮传感器检测活动物体时电机前驱动动门进行开门程
    (2) 门全开时开门限位开关开时动门停止延时8秒果时传感器重新检测活动物体信号重新执行8秒延迟
    (3) 8秒延迟完成时电机反转执行关闭程关门程中传感器重新检测活动物体信号时会中断关门程转开门程
    (4) 考虑动门障时动控制系统适设置手动开启手动关闭工作流程附图中流程图表示
    (二) 梯形图程序
    1 梯形图概述
    PLC专业工业控制开发设备户工厂电气技术员适应传统惯掌握力通常PLC微机编程语言常面控制程面问题然语言编程1994年5月国际电工委员会(IEC)发布IEC 11313(编程控制器语言标准)详细描述语法语义五种编程语言:功图梯形图功块图指令表结构文梯形图功块图图形语言指令列表结构文书面语言功表结构块控制流程图

    梯形图编程语言梯形图图形符号描述程序种设计语言梯形图编程语言种编程语言果关系描述事件条件结果级联果关系级联中描述事件发生条件左侧事件结果右侧
    梯形图设计语言常编程语言源继电器逻辑控制系统表述中工业生产控制领域电气技术员熟悉继电器逻辑控制技术基种逻辑控制技术开发梯形图受广泛欢迎应梯形图程序设计语言特点:
    (1) 电气操作原理图相应直观性应性
    (2) 原继电逻辑控制技术致容易掌握学
    (3) 原继电器逻辑控制技术样梯形图中功率流实际电流部继电器实际继电器应应原继电器逻辑控制技术相关概念
    梯形图常图形编程语言第种编程语言称PLC类似电气控制系统电路图具直观易懂优点易工厂电气员掌握特适开关逻辑控制梯形图通常称电路程序梯形图设计称编程
    2 梯形图设计
    设计梯形图基方法步骤:
    (1) 首先根程控制求绘制控制流程图表达清晰准确必时控制系统分解相独立部分简化便编程
    (2) 输入信号(键行程限位开关压力开关压力速度时间传感器)输出象(接触器电磁阀电机指示灯等)单独列出IO终端根采PLC型号部逻辑元件数量范围进行分配排列
    (3) 控制流程图PLC中相关逻辑元件(辅助继电器定时器计数器等)进行定期分配利形成相应基电路
    (4) 梯形图形式描述控制求绘制梯形图时应遵循编程原理 
    (5) 编译程序列表时逻辑行序梯形图逻辑单元(左右)排列
    文中软件采三菱公司设计开发GX Developer选择梯形图语言进行程序设计设计程中应遵循编程规:
    (1)继电器线圈触点均编号元件触点时没数量限制
    (2)梯形图行左边开始线圈接右边(线圈右边允许触点)
    (3)线圈直接接左边母线
    (4)程序中编号线圈果两次称双线圈输出容易引起误操作应避免
    (5)梯形图中没真实电流流动便分析PLC周期扫描原理逻辑果关系假定梯形图中电流流动电流梯形图中单流动—左右流动层次改变流动
    (6)选种PLC机型软件编号(址)必须该机型效范围
    根述规PLC编程方法思想编制文中设计动门控制系统梯形图程序图表述该程序:

    图6
    五 程序调试
    () 硬件线路连接

    图7

    实验室中编程控制器试验台机FXCPU224 cn acdcrly提供电压采直流24v调试电路图图
    模拟实验程中受实验条件限制微波检测信号限位开关动作钮(SB1SB2SB3SB4)取代SB0SB11钮相连QA1QA2中间继电器代中间继电器线圈电压24v
    (二) 联机调试
    (1) 图示线路连接电源
    (2) 写GX Developer version852软件通RS232PPI电缆载CPU224
    (3) 进行实验程记录
    启动钮SB0
    1) 手动开关门
    现象:钮SB10时电机M出现正转
    现象二:手动开关钮SB11时电机M出现反转
    2) 动开关门
    现象:钮SB1SB2时电机M正转
    钮SB4时电机M停止转动
    现象二:电机M停止转动时定时器时间延迟8秒
    次钮SB1SB2计时器重新计时8秒
    现象三:8秒延时完成M反转
    果反转程中钮SB1SB2电机M反转
    现象四: 紧急钮SB5时电机M开始正转
    六 结

    次课题研究基PLC动门控制系统设计实现包括硬件设计软件设计通理证明次设计行性进行模拟实验
    次调试系统总体设计满足实际求实际运中应考虑部分容量技术参数电源设计系统接电缆设计铺设PLC输出口保护等问题系统达安全工作状态果想系统交付户必须通现场调试测试高级问题应软件短时间实践完成系统需断改进完善需做量工作时间测试目前系统没实现完全智化需增加许新功先进科学技术实现真正智化控制
















    参考文献
    [1]郁汉琪电气控制编程序控制器东南学出版社2006330~38
    [2]王永华现代电气控制PLC应技术北京航空航天学出版社 2008 394549
    [3]王鹏副常PLC应手册电子工业出版社2008378690
    [4]李凤阁佟明电气控制编程控制器应技术北京机械工业出版社200712251521
    [5]马志喜电气工程设计北京机械工业出版社 20086772~74
    [6]赵克裕 许福永 微波原理技术 北京高等教育出版社 200685
    [7]杨新民电力系统综合动化[M]北京中国电力出版社20018890
    [8] 黄惟胡生清控制技术系统北京机械工业出版社2006125147
    [9] 三菱公司FX通讯户手册(RS232CRS485)三菱公司20061286
    [10]肖诗松计算机控制系统[M]北京清华学出版社2006125256
    [11]毅 蒋宏 张明PLC 动动门控制中应[J]




















    致谢

    马结束三年学生活年学东西电老师表示感谢仅教会知识告诉关世生存真理指导未生起非常作
    通动门控制系统软件设计程中解设计项目工艺流程完成动门系统软件设计时解动门硬件外围技术扩知识面增强程理解
    文构思规划设计撰写老师悉心指导渊博学识敏锐学术洞察力认真工作态度严谨学风易作风留深刻印象中受益匪浅想表达真诚感谢
    篇文结束帮助指导老师学朋友表示衷心感谢
























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    文档贡献者

    王***朝

    贡献于2020-11-04

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