目录引言 (1)一、选题背景 (1)二、设计的目的与意义 (2)三、自动感应门机的基本工作原理 (3)四、自动门控制系统总体方案设计 (3)(一)自动门的功能要求分析 (3)(二)系统设计的基本步骤 (4)(三)自动门的控制系统方案确定 (4)五、自动门硬件系统的设计 (5)(一)控制系统结构设计 (5)1、电机主线路图 (5)(二)检测元件选型 (5)(三)低压电器选型 (6)1、低压断路器的选型 (6)2、熔断器的选型 (7)3、控制按钮的选型 (8)(四)电源设计 (8)六、自动门控制系统软件的设计 (8)(一)控制程序流程图 (8)(二)I/O地址分配 (9)(三)控制程序梯形图 (10)(四)内部软元件表 (12)七、程序调试 (12)八、结束语 (14) (15)参考文献 (17)引言在经济飞速发展的中国,高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼,自动门以经就是随处可见。
自动门的工作方式就是通过自动门内外两侧的感应开关来感应人的出入,当人走进自动门时,感应开关感应到人的存在,给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置将门打开。
将人通过之后,再将门关闭。
由于自动门在通电后可以实现无人管理,不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防尘、防风、降低噪音等好处,更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。
自动门在国外早以得到普遍应用,在我国也以优异的性能逐步得到大家的认同,中国已经迎来了自动门发展的黄金时期。
自动门的性能优劣主要取决于它的控制装置,早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制,造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修的缺点已逐步被淘汰。
目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置就是可编程控制器(一下简称PLC),PLC就是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可编程控制器的储存器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数、算数运算等操作的指令,并能通过数字式或逻辑式与开关量的逻辑控制的输入与输出,控制个种类型的机械或生产过程。
PLC可靠性高,抗干扰能力强,功能完善,实用性强,系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造,体积小,重量轻,能耗低等优点。
目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性,维修方便等特点,因此,进行自动门的PLC控制系统设计,可以推动自动门行业的发展,扩大PLC在自动化行业乃至整个自动化行业的应用,具有一定的经济与理论研究价值。
一、选题背景国外,进入90年代以来,自动化技术发展很快,技术已经相对成熟,取得了惊人的成就,自动化技术就是自动门的重要部分。
在现代人们生活中自动门可以节约空调能源,降低噪音,防风,防尘,同时可以使出入口显得庄重高档,因此应用非常广泛。
随着我国经济的飞速发展,自动门在人门的生活中的运用越来越广泛,自动门适用于宾馆,酒店,银行,写字楼,医院,商店等,使用自动门。
但在国内,自动门的自主研发尚处于初级阶段。
在自动门控制系统的设计中,稳定。
节能,环保,安全及人性化就是需要首先考虑的因素。
由于门体的重量及体积不同会对自动门驱动与传动系统提出不同的要求,所以各种自动门又可以分为重型自动门与轻型自动门。
客流量的差异会对自动门的使用产生很大影响,因此,自动门还可以分为一般自动门与可频繁使用的自动门。
自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门,自动平开门,自动旋转门,自动圆弧门,自动折叠门,其中平开门用的场合较少,旋转门由于昂贵而且非常庞大,一般只用于有需要的高档宾馆,自动平移门使用得最广泛,大家一般所说的自动门,感应门就就是指自动平移门,目前市场上流行的平移型自动门一般就是两开,这种门的特点就是简单易控,维护方便。
自动平移门最常见的形式就是自动门内外两侧加感应器,当人们走进自动门时,感应器感应到人的存在,给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置将门打开。
当人们通过之后,将门关上。
由于自动平移门在通电后可以实现无人管理,既方便又提高了建筑的档次,于就是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。
自动门的控制方法很多,从控制的不同来分,有传统的继电器控制,即通过按钮与复杂的接线安装来控制,智能控制器,即通过运用线的自动化设备来控制,它具有稳定性高,安全等优点,因此被很多生产商所运用。
由于继电器逻辑控制的自动门系统因存在许多缺陷而逐步被智能控制器控制控制的自动门所淘汰。
在智能控制的选择上,自动门的主控器有微电脑控制器与可编程控制器PLC控制,微电脑控制主要有体积小,安装方便等特点,目前有许多厂家采用此种方式生产自动门,PLC控制的特点就是稳定性高,维护方便,目前许多大型的商场的自动门都就是由这种方式来控制。
二、设计的目的与意义在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口,经常使用自动门控制系统。
使用自动门,可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘,同时可以使出入口显的庄重高档,因此应用非常广泛。
自动门平移门最常见的形式就是自动门机及门内外两侧加光电感应开关,当人走近自动门时,感应开关感应到人的存在,给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置将门打开,当人通过之后,再将门关闭。
由于自动平移门在通电后可以实现无人管理,即方便又提高了建筑的档次,于就是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。
自动门在国内外早已得到普遍应用,在我国也逐步得到大家的认同,已经迎来了自动门发展的黄金时期。
PLC就是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的储存器,用来在其内部储存执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数与算数运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式与开关量的逻辑控制的输入与输出,控制个种类型的机械或生产过程。
PLC具有可靠性高,抗干扰能力强,功能完善,实用性强,系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造,体积小,重量轻,能耗低等优点。
目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性,维修方便等特点,因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性,维护方便等特点。
本课题的自动门设计运用PLC作控制器能大大提高自动门的稳定性与经济性,对于整个自动门行业就是一次技术革新,提高了自动门的使用率,因此,进行自动门PLC控制系统设计,可以推动自动门行业的发展,扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业的应用,具有一定的经济与理论研究价值。
三、自动感应门机的基本工作原理首先,平移式自动感应门机组由以下部件组成:(1) 主控制器:它就是自动感应门的指挥中心,通过内部编有指令程序的大规模集成块,发出相应指令,指挥马达或电锁类系统工作;同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。
(2) 感应探测器:负责采集外部信号,如同人们的眼睛,当有移动的物体进入它的工作范围时,它就给主控制器一个脉冲信号。
(3) 动力马达:提供开门与关门的主动力,控制自动感应门门扇加速与减速运行。
(4) 自动感应门扇行进轨道:就象火车的铁轨,约束门扇的吊具走轮系统,使其按特定方向行进。
(5) 门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇,同时在动力牵引下带动门扇运行。
(6) 同步皮带(有的厂家使用三角皮带):用于传输马达所产动力,牵引自动感应门扇吊具走轮系统。
(7) 下部导向系统:就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与进入慢行运行。
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,关闭自动感应门四、自动门控制系统总体方案设计(一)自动门的功能要求分析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、自动门在开门位置时停留8秒后,自动进入关门过程,关门执行机构KM2动作,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、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。
(二)系统设计的基本步骤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、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、限位开关位置停留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、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、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)自动门的控制系统方案确定自动门的性能优劣主要取决于它的控制装置,早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制,制造烦琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐渐被淘汰。
目前自动化行业最稳定的控制装置就是可编程控制器(PLC)。
本设计运用PLC控制变频器来调节交流电机运转来实现自动门运转的控制方式。
采用变频器控制电路,结构简单,控制方便,可靠性高。
交流电机驱动系统与直流电机驱动系统相比,具有效率高,结构简单,维护方便,易于冷却与寿命长等优点,并且系统调速范围宽,能实现低速恒转矩,高速恒功率运转等特性。
随着变频技术的发展,交流电机控制的成本得以降低,为交流驱动系统在自动门中的广泛运用提供了条件。
控制系统结构图如图4、1所示:图4、1 PLC控制系统结构五、自动门硬件系统的设计(一)控制系统结构设计自动门控制装置由门内光电探测开关、门外光电探测开关、开门到位限位开关、关门到限位开关、开门执行机构(使直流电动机正转)、关门执行机构(使直流电动机反转)等部件组成PLC控制自动门要求选用绝缘电阻、绝缘介电强度、接地装置、过电压保护等符合国际安全标准的规定的,具有噪声低、过载能力强、低转速的交流变频电机,在结合了安全、稳定的考虑,本设计的自动控制系统的驱动装置选用本溪市微分电机有限责任公司生产的电梯自动门专用三相交流变频电机,型号为SBP90-60型,额定电压为三相交流220V,采用Y型接法。