自动门的控制设计.docx

Q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四. PLC 的发展史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。

但是，仍然沿用着顺序扫描、程控等基 本模式及CPU+通信+1/0的基本结构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oPLC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。

在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成"集中 管理、分散控制"的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制通常所说的SCADA 系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机6、支持人机界面功能提供操作者以 监视机器/过程工作必需的信息允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策 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 持编程3、 PLC 的主要特点1）、可靠性高PLC的MTBF —般在40000〜50000h以上，有的在10~20万h,且均有完 善的自诊断功能 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 合式适于集控制系统最少的PLC只有6点，而AB的ControlLogix系统的容量达128000 点 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4、 PLC的联网与通信、PLC的通信包括PLC之间、PLC与上位计算机之间以及PLC与其它智能设备间的通信。

PLC系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信 息的交换，并可构成"集中管理、分散控制"的分布式控制系统，满足工厂自动化(FA)系统发 展的需要，各PLC系统或远程I/O模块按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网 络连接构成集中管理的分布式网络系统目前各厂商都主推各自的总线标准，如西门子 Profibus、A-B ControlNet及DeviceNet、莫迪康Modbus等等但其构成的"集中管理、分 散控制"分布式控制方式是十分类似的如ROCKWELL (A-B)推出了"全方位自动化"的理 念，推荐三层网络结构，即1)设备层(DeviceNet为代表)；2)控制层(ControlNet为 代表)；3)管理层(EtheNet)5、PLC的发展1) 、与DCS的差别集散系统DCS从工业自动化仪表控制系统发展到以工业控制计算机为 中心的集散系统，所以其在模拟量处理、回路调节方面具有一定优势，初期主要用在连续过 程控制，侧重回路调节功能，满足快速大量数据处理要求硬件结构方面，总线标准化程度 高，兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、 模型复杂和计算工作量大的工业对象的控制占有优势。

PLC是由继电器逻辑系统发展而来， 主要用在离散制造、工序控制，初期主要是代替继电器控制系统，侧重于开关量顺序控制方 面PLC在自身发展同时，也在吸收DCS系统的优点PLC在过程控制的发展将是与现场 总线技术结合，发展向下拓展功能，开放总线2) 、市场占有率1987年世界PLC的销售额为25亿美元，此后每年以20%左右的速度递增进入90年代 以来，世界PLC的年平均销售额在55亿美元以上，其中我国约占1%当前，PLC在国际 市场上已成为最受欢迎的工业控制畅销产品，用PLC设计自动控制系统已成为世界潮流 图1为PLC产品、PID调节装置、DCS系统、个人计算机等销售额(美元)的对比，图2 为市场增长率的对比五. 功能器件的基本工作原理1，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：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2，自动门的分类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①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②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。

③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④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⑤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①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②回差距离：动作距离与复位距离 之间的绝对值③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④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。

⑤检 测方式：根据光电开关在检测物体时发。