自动门控制装置设计自动门控制装置设计自动门控制装置设计一.设计目的1、 掌握三菱 FX 系列可编程控制器硬件电路的设计方法。2、 熟练使用三菱 FX 系列可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。3、 掌握三菱 FX 系列可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。4、 通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC 课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。二.设计任务自动门控制装置设计1自动门控制装置的硬件组成：自动门控制装置由门内光电探测开关 K1、门外光电探测开关 K2、开门到位限位开关 K3、关门到限位开关 K4、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）等部件组成。控制要求：1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关 K1 或 K2 时，开门执行机构 KM1 动作，电动机正转，到达开门限位开关 K3 位置时，电机停止运行。2）自动门在开门位置停留 8 秒后，自动进入关门过程，关门执行机构 KM2 被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关 K4 位置时，电机停止运行。3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关 K2 或 K1 时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。4）在门打开后的 8 秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关 K2 或K1 时，必须重新开始等待 8 秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。三.设计序言在超级市场、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。直流电动机超载能力较强，热动和制动转矩较大，所以执行机构使用直流电动机弧形自动门双重平移自动门双扇平移自动门3.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，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。4、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，允许光电开关动作循环的次数。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。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。指向角六 方案说明由于自动门的分类很多，本次实验不能一一进行讨论，最后决定主要对平移自动门进行设计实现 plc 的自动控制。自动门的硬件组成部分在前已经叙述，现不再赘述。下面主要对控制部件进行讨论。经分析设计任务，可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。要实现自动控制首先要具备以下功能部件：光电检测开关，限位开关，超载保护开关，直流电机。现确定电机与门扇轨道组成的系统，要实现电机正转开门，电机反转关门。1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时，开关上有电流通过（光电检测开关是脉冲触发须对其自锁）由于开门限位开关常闭，所以线圈上有电通过，电动机正转，到达开门限位开关位置时，电机停止运行。2）当自动门到开门限位开关位置时启动延时定时器 8 秒后，自动进入关门过程，电动机反转，当门移动到关门限位开关时，电机停止运行。3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关，应立即停止关门，并自动进入开门程序。4）在门打开后的 8 秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关时，必须重新开始等待 8 秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。5）考虑到自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制从在一定的问题，最后决定加增手动开门和关门开关。七继电器接触控制图八Plc 控制输出输入接线九程序流程图十梯形图以及指令X001 门外光检测电开关 X002 门内光检测电开关X003 开门限位电开关 X004 关门限位电开关X005 过载保护开关 X006 紧急停车开关X007 启动停止 X010 手动开门X011 手动关门指令如下：0 LD X0011 OR X0022 OR Y0003 ANI Y0024 AND X0075 OR X0106 ANI X003 7 OUT Y0008 LD X0039 ANI X00110 ANI X00211 OUT T014 LD T015 OR Y00116 ANI Y00017 ANI Y00218 AND X00719 OR X01120 ANI X00421 OUT Y00122 LD X00523 OR X00624 OR Y00225 AND X00726 OUT Y00227 END过程分析1 首先按下启动按钮使 x007 闭合，若外检测开关或内检测开关有信号时 x001 或 x002闭合。由于开门限位开关 x003 是长闭的，所以 y000 线圈通电，有原理分析可知光电检测开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。当 y000 线圈通电时 y000 闭合，此时电动机正转带动自动门扇移动，执行开门过程。2 当门扇完全打开时，使开门限位开关 x003 打开，y000 线圈断电.电动机停止转动。3 当门扇停止移动时，由于开门限位开关的长闭变成长开，故使长开闭合。进行 8 秒的延时，若此时外检测开关或内检测开关 x001 或 x002 有信号，则使 T0 重新延时。4 当 8 秒的延时完毕后 T0 线圈通电，关门限位开关关闭，所以使 y001 通电并自锁，电机反转执行关门过程。5 在关门过程中，若外检测开关或内检测开关 x001,x002 有信号又使 y000 通电，由于在关门过程中 y000 长闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。6 在此控制过程中，为了保证其安全性设置过载保护和紧急停车。7 考虑到主动门若出现故障时，使用自动控制系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门。十一. 致谢在本论文完成之际，衷心感谢指导老师张晓峰在课题的选题、设计、论文的撰写等各方面的悉心指导以及给予我各方的支持和技术上的帮助；最后还要感谢各位领导、老师、同学们的热情相助。十二.结束语本设计完成了题目要求的基本部分的全部要求。发挥部分的因为时间和制作材料的短缺而没有进行尝试，在今后条件允许的情况下再扩展。基本部分各单元工作稳定。通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。十三.参考文献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.1997.12. 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. 杨士元等编.可编程序控制器(pc)编程应用和维修.北京:清华大学出版社.19957. 耿文学等编.微机可编程控制器原理.使用及应用实例(修订版).北京:电子工业出版社.1993