2013届机械设计制造及其自动化毕业设计（论文）*毕业设计（论文）题目 可编程自动门控制系统设计 院 系 * 专 业 机械设计制造及其自动化 年 级 *级*班 学生姓名 * 学生学号 * 指导教师 * 职称 * 完成毕业设计时间： * 年 * 月 目 录摘 要 3第一章 自动门的概要41.自动门的分类42.国内自动门发展现状53.自动门技术发展方向5第二章 PLC的介绍61.PLC的起源62.PLC的应用领域63.PLC的基本结构64.PLC的各器件介绍75.PLC的功能76.PLC的主要特点77.PLC的工作原理7第三章 自动门控制系统功能要求分析91.课题研究内容92.自动门控制系统构成93.自动感应门的工作过程104.自动门控制系统的控制要求10第四章 自动门的硬件选取111.自动感应门的基本组成112.自动门的机械传动选取113.传感器的选型11 3.1传感器的组成11 3.2传感器的分类11 3.3自动门行业传感器介绍及选型11 3.4 MGK系列光电传感器特点12 3.5光电传感器使用及注意事项124.直流电动机的选型12 4.1直流电动机的调速12 4.2直流电动机的优势13 4.3自动门直流电动机的负载135.限位开关的选择136.PLC的选型13 6.1 PLC的类型13 6.2 PLC经济的考虑13 6.3对PLC响应时间的要求14第五章 控制系统及程序设计151.自动门控制系统设计15 1.1自动门控制系统的硬件组成15 1.2控制要求152.自动门控制装置主要技术指标153.自动门控制装置系统的工作原理15 3.1开启动作15 3.2关闭动作164.自动门控制装置系统程序16 4.1自动门控制装置原理框图16 4.2自动门控制系统模拟实物图17 4.3继电器接触控制图17 4.4自动门PLC I/O分配表18 4.5 PLC控制输入输出接线18 4.6根据控制要求写出自动门控制梯形图18 4.7程序指令表19 4.8程序过程分析19 4.8.启动程序20 4.8.2开门程序20 4.8.3延时程序20 4.8.4关门程序21 4.8.5手动开门/关门程序21结论23致谢24参考文献25可编程自动门控制系统设计何 彬重庆三峡学院应用技术学院机械设计及其自动化专业2009级 重庆万州 404000摘 要 本文是关于自动门控制系统的设计，自动门系统主要由可编程控制器（PLC）、感应器件、驱动装置和传动装置组成。主要工作原理是感应器件将检测到的人体或物体信号传送到PLC，PLC再综合收到的自动门状态信号作出判断，而后发出控制信号，使驱动装置运行，在通过传动装置带动门的动作。随着电子技术的发展，PLC不断的更新，PLC控制已成为自动控制中最常见的方式之一。自动门就是自动控制应用的以典型例子，由于可编程控制器具有很好的处理自动门开关控制及良好的稳定性，而且可以很简单的改变控制的方式，因此，自动门的生产商家很多都运用PLC来做门的控制器。目前自动门在日常生活中用越来越广泛。PLC控制具有较高的可靠性、稳定性、维修方便等优点。本文通过介绍自动门的设计要求、自动门的硬件设计、PLC选型、驱动装置选型、感应器件的选型、系统软件设计、PLC梯形图设计等实现自动门控制的过程。关键字 自动门 PLC 感应器件 驱动装置第一章 自动门的概要1. 自动门的分类自动门通常可分为: 平移自动门(如图1- 1)、圆弧自动门(如图1-2) 、折叠自动门(如图1-3) 、旋转自动门(如图1-4) 等。 图1-1 平移自动门图1-2 圆弧自动门 图1-3 折叠自动门 图1-4 旋转自动门2. 国内自动门发展现状厂家多，规模小。0506这几年来，自动门在国内得到了快速的发展。据不完全统计，目前国内大大小小生产自动门的厂家已有50多家，但普遍生产规模小，自主研发能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。 专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委托代加工部分零部件。近两年来，出现了专门生产主要部件的厂家，如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等，这一趋势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。高、低档次的市场进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场。目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能，但生产工艺略显粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重，加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大，加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。同时，由于价格过低，也使产品的持续改进和发展受到限制。3. 自动门技术发展方向智能化，多功能：今后的还将进一步提高智能化程度，如自动检测开关门行程位置，自动适应门体阻力的变化，以始终保持较高的遇障保护灵敏度等。还将增加一些新的功能，如和住宅安防系统配合使用等。免维护：采取多种措施，减少使用过程中的维护工作。多样化：将会有各种各样不同外观和功能的产品，满足用户的不同需要。 高安全性：随着用户安全意识的提高，安全性将是用户非常注重的一项指标。第二章 PLC的介绍1. PLC的起源PLC是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自1836年继电器问世，人们就开始用导线将它同开关器件巧妙地连接，构成用途各异的逻辑控制或顺序控制。上世纪60年代末，它不断吸收微电脑技术使之功能不断增强，逐渐适合复杂的控制任务。随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速发展、微处理器的出现，以及流程加工行业（如汽车制造业）对生产流程迅速、频繁变更的需求，PLC技术出现并快速发展。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。PLC之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装、使用简便、低价格、长寿命。它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。PLC的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程。2. PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。3. PLC的基本结构图2-1 PLC结构示意图4. PLC的各器件介绍（1）、CPU即中央处理器(Central Processing Unit)，是PLC的核心部件，由运算器和控制器组成。（2）、I/O模块即输入/输出模块，是PLC与外界连接的接口。（3）、编程器是PLC最重要的外围设备，是PLC不可缺少的部分。编程器的作用是输入和编辑用户程序、调试程序和监控程序的执行过程。（4）、PLC内部配有开关式稳定电源的电源模块，用来将外部供电电源转变成供PLC内部的CPU、存储器和I/O接口等电路工作所需要的直流电源。5. PLC的功能（1）、数据采集与输出。（2）、控制功能。包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。（3）、数据处理功能。包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。（4）、输入/输出接口调理功能。具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。（5）、通信、联网功能。现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制。多台PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文文件转移、监视和诊断。（6）、支持人机界面功能。提供操作者以监视机器工作过程必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便做决策和调整，实现工业计算机的分散和集中操作与监视系统。（7）、编程、调试等，并且大部分支持在线编程。6. PLC的主要特点（1）、可靠性高。（2）、结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集中控制系统。（3）、功能强大。（4）、编程方便，控制具有极大灵活性。（5）、适应工业环境。适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以 及电磁干扰环境。（6）、安装、维修简单。（7）、与DCS相比，价格低。（8）、当前PLC产品紧跟现场总线的发展潮流。（9）、易学易用，深受工程技术人员欢迎。（10）、体积小，重量轻，能耗低。 7. PLC的工作原理可编程控制器是一种专用的工业控制计算机，其工作原理与计算机控制系统的工作原理基本相同。PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性的地集中采样、集中输出的方式来完成。一个扫描周期（工作周期）主要成分为以下几个阶段：（1）、输入采样扫描阶段这是第一个集中批处理过程，PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号，不论输入端子上是否接线，CPU顺序读取全部输入端，将所有采集到的一批输入信号写到输入映像寄存器中，在当前的扫描周期内，用户程序用到的输入信号的状态是否变化。即使此时外部输入信号的状态发生了变化，也只能在下一个扫描周期的输入采样扫描阶段去读取，对于这种采集输入信号的批处理，虽然严格上说每个信号被采集的时间有先有后，但由于PLC的扫描周期很短，这个差异对一般工程应用可忽略，所以可以认为这些采集到的输入信息是同时的。（2）、执行用户程序扫描阶段这是第二个集中批处理过程，在执行用户程序阶段，CPU对用户程序按顺序进行扫描。如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下、从左到右的顺序进行扫描，每扫描到一条指令，所需要的输入信息的状态均从输入映像寄存器中去读取，而不是直接使用现场的立即输入信号。对其他信息，则是从PLC的原件映像寄存器中去读取，在执行用户程序中，每一次运算的中间结果都立即写入元件映像寄存器中，对输出