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论文方法大全-基于PLC的自动门控制系统设计

2021-04-21 12:59:50

  21世纪的今天,自动门对我们来说已经不再是一个稀罕物件。从美轮美奂的高楼大厦到优雅舒适的酒店都能见到它的身影。本文主要是由PLC以及控制软件对其进行控制自动门。首先,阐述自动门的功能以及国内外的发展等情况,并说明本设计研究的意义和内容。然后提出总体设计的方案,画出了总体流程图。提出自动门的总体需求和控制需求并列出自动门的具体参数。最后具体说明硬件和软件上的设计包括可编程逻辑控制器的选择。在软件方面,设计出了主梯形图,详细分析了自动门控制最为关键的梯形图,并完成了系统调试。为了确保自动门的安全可靠,本设计提出一种以三菱公司生产的FX2N-32MR-ES/UL的小型PLC为核心的自动门控制系统。至于感应方面,则以红外传感器来探测是否有人经过。自动门的打开和关闭由电动机的顺时针旋转和逆时针旋转来实现。在配置两个限位开关,判断门是否处于完全打开或关闭状态。以上器件均是常见器件,物美价廉,操作方便。

  现如今,自动门控制系统在许多公共场所十分普遍。然而,正因为公共场所的客流量大,使得自动门不但要为人们提供方便,而且还要考虑到人的安全问题,以防出现门夹人之类的问题。即便是在十分危险的时刻,自动门也能针对不同的情况进行及时处理。

  为了防止以上所述的事情发生,我们可以在门内外安装相应的人体探测器,当人距离自动门还有几米时,探测器就会检测到人向自动门走来,就会使电机运作并带动传动装置启动,这样就会打开门。当人走后,就会自动关门。如果此时感应探测器检测到还有人活动,电动机便终止运作,启动开门。这样就可以确保不会有人发生事故。

  现在,自动门系统分为两种模式:自动式、手动式。两种模式的转换可以有开关来完成。正常情况下,探测器能够检测附近的情形并由系统来决定该不该开门,当发生诸如门夹人的意外时,PLC输出报警器,报警器响,从而引起人们的注意。当门出现拖地现象、反应迟缓、没有人时,不断开开合合等问题时,可以切换到转换到手动模式,确保自动门能够正常运行。自动门不仅有以上功能,还有其他的用处。例如,可以只对建筑大楼内部人员开放,而不对闲杂人开放。在上班时间启动自动模式,在下班时间将其直接关闭。门的密封性好,可以室内保持干燥,温暖。

  1.2研究的意义与背景

  21世纪以来,自动门愈加受到人们的钟爱。但是,人们对自动门的要求也越来越高,不仅具备有效的出入,紧急疏散等功能,同时还要门更加的美观,能与建筑艺术相结合,让门与大楼及周边的环境相协和。

  自动门最早起源于上世纪30~40年代,当时的条件只能满足于一些特殊的场所使用,到了21世纪的今天,自动门已经广泛运行到了几乎所有的地方,如:超市、酒店、各种会所等。自动门的出现无需我们用手开门关门,节省了我们许多的时间,同时也提高了场所的档次。

  作文建筑物的第一道关卡,首先从基础的层面来说,要做到与外界隔绝,还要做到不阻碍人的自由出入。因此,自动门的本身要紧闭、牢靠。自动门在很多场合得到应用,国内生产自动门厂家也是不计其数,导致自动门的质量和档次也是各有高低。我们不光要注重自动门本身,也要重视自动门的装配工作。我们如何鉴别自动门的质量是不是很好呢?

  我们可以先从外部的做工入手,观察自动门的移动轨道是光滑的还是粗糙的,再看连接的导线是十分工整,有调理,还是乱在一起,就跟毛线一样,一团乱麻。第二,在自动门运行过程中,是否因为拖地而发出刺耳的声音,十分让人难受。还有比较重要的是开门的速度,人到自动门前时,要正好腾出大于一个人的宽度。否则的话,行人就有可能撞到门上。另外,两边的门扇在运行中或停止,都要做到两边对称,不能左边的门扇已经完全打开,右边的门扇才开了一半。还有一个重要的指标,就是关门的力度。自动门相对来说都是比较重的,这就意味着要花更大的力量去推动他,如果一个自动门既可以做到运动流畅,又能运作轻柔,举重若轻。那这个自动门一定是高质量的。假设你把食指放在中间,当两个门扇夹到你的食指时,自动弹开,且你的食指没有任何的痛觉,那这一定是高质量的自动门。

  1.3自动门的发展

  1.3.1国外自动门的发展

  1903年,在欧洲成功制造出了第一座旋转门,旋转门的成长过程中绝大部分离不开自动门控制器。但是,因为在一百多年以前还没有建立起经典控制理论,所以有很多的自动门控制器出现了故障。直到19世纪中叶,有了经典控制理论以后,自动门控制器的故障率才有所降低,自动门产业才正式步入正轨。

  上世纪50年代以后,有许多酒店、办公楼、商业中心为了变得高端、大气,都竞相的使用自动门,加速了自动门产业的发展。70年代后,自动门在社会已经十分的普遍,并大规模的生产制造。到了90年代,国内外的自动门产业蓬勃发展,技术也更加的完善,并取得了非凡的成果。

  在众多国家中,从古到今,日本最为喜欢使用推拉门。另外日本的治安也比较好。不光如此,日本对与自动门相关联的技术研究也较为完善。在日本国内,各大商场的出入口其中有一半以上都是使用它。就连占地面积特别小的商铺也都十分喜欢推拉门。公共场所的使用率就更高了。但是,日本使用自动旋转门的地方并不多,总共加起来连1000座也没有。反而欧洲自动旋转门的使用率非常高。主要是因为地理条件和生活习惯,此外欧洲建筑富丽堂皇、气魄雄伟的风格也是主要因素之一。最重要的是欧洲自动门产业起步较早,拥有先进的技术,使得自动门的应用更加的成熟。其中以一些北欧国家为代表,打造出了自动门世界一流的品牌。

  1.3.2国内自动门的发展

  我国自动门产业起步较晚,大概在上世纪七八十年代才使用,而且大多都从外国进口。改革开放以后,来自世界各地的知名品牌的纷纷涌入中国。在当时因为许多人都没有见过自动门,这就很快受到了人们的关注。随着我国的科学技术不断进步,国内的一些企业也开始研究并制造自动门,但限于国内企业的自身实力不够强大,竞争不过国外知名的品牌。而且在当时也没有什么技术标准,各个企业均按照自己的准则制造,使用的材料、技术指标、测量方法都不一样。造成了市场的混乱,给消费者带来了极大的困扰,不利于自动门产业的发展。大约在90年代中后期,国家出台了自动门行业的相关标准,使得市场不再没有秩序,起到了很好的规范作用。

  九十年代后期,国内的生产商在通过十分悲惨的角逐后又一次的一起合作,在全国诸多地方形成了“百花齐放”的局面,目前国内市场有一大半都是国内品牌。从技术的角度看,自动门从最开始仿制到引进先进的技术,学习然后在创新。现在一些国内的龙头企业已经把握了关键的技术,凭借先进的生产设备,产品的质量甚至超过了国外知名品牌。在一些领域出现了世界上绝无仅有的技术。但与此同时,大批质量不合格,以次充好的假冒劣质产品仍然占有着小部分低端市场。每年都会有多多少少因为产品的安全而引发的事故,造成了整个行业的名声不是很好,阻碍了自动门产业的进步。

  1.4自动门的组成结构

  1.4.1自动门的组成

  主控制器:它是自动门控制系统的最重要的器件,它可以处理收集来的信号,发出相应的指令来控制电机的转动。人们可以通过对其进行编程,来调整自动门的开启速度和范围。

  传感器:用来收集外部的信号。当有人经过时,人体所发出大约十一二微米的所有物体都可产生的红外线就会被红外传感器接收。传感器再将红外线转换成电信号,经放大电路后,输给继电器。

  自动门运行位置检测系统:“自动门运行位置检测系统主要是控制门的运行状况,为了使PLC随时了解门所处的位置及时做出处理,在有效位置安装传感器,将传感器信号传给PLC,并设置了两个极限开关分别检测门是否处于完全打开状态和完全关闭状态[1]”。

  报警系统:当门正在开启或关闭时,遇到由人为因素引发的问题或者部分零件出现故障时,妨碍到自动门的运作而发出报警声。

  下部导向系统:“是自动感应门门扇下部的导向与定位装置,防止门扇在运行时所产生的前后门体摆动[2]”。

  1.4.2自动门的分类

  自动门在商业领域、工业领域、医用领域,它用处却大相径庭。自动平移门是大众经常看到的,此类自动门的门体大多为冲击性好,碎了之后不伤人的钢化玻璃,具有很高的透明度,结构并不那么复杂,整体看上去十分气派,富有现代感,现在大多数办公楼、研究所使用。如图1-1所示

  图1-1自动平移门

  两翼自动旋转门几乎具有了其他不同种类的自动门的好处,这是科技与现代化融合的一个经典作品。用户可以进行电脑控制,根据春夏秋冬的变化、不一样的场地等,来选择自己需要的功能。但价格却十分昂贵。如图1-2所示

  图1-2两翼自动门

  随着国家对与消防相关的法律法规不断完善,要求在人口密集的公共地方或者高端的建筑等出入口必须配备有紧急疏散和逃生的设备,一般的自动门显然不符合消防制定的条件。所以在普通自动门的基础上研究并开发了紧急自动门。在正常情况下,它和普通自动门没什么区别。一旦发生紧急状况,门的活动门扇和固定门扇相重叠,实现最大的开口,增加逃生的可能。如图1-3所示。

  图1-3紧急疏散自动门

  上面所述的都为常见的自动门,还有医院用的医用封闭门、工业上用的拉链快速门等对此不在一一列举。当今社会,人们越来越追求独特的装饰风格,所以商家根据消费者不同的需求,会增加个性的功能。这也相应的自动门的设计发展的方向将会朝着定制和个性化方面。

  1.5课题研究的内容

  1.5.1自动门的选择

  因为自动门的大小尺寸、重量的不同,都会对自动门传动系统的造成一定的影响。不仅如此,客流量的大小也影响着自动门的使用。

  综合了自动门方便、快捷、实用等要求,本课题主要研究的是平移自动门。本课题的自动门分为两种模式,分别为自动式和手动式。并配备有报警、备用电源之类的辅助装置,这样就可以提高效率,保证安全,特别是在人流多的公共地方。

  1.5.2自动门硬件的选择

  自动门的硬件系统包括传感器、报警器、驱动传动装置以及PLC等组成。其中PLC作为整个硬件系统中最重要的组成部分。因此在选择过程中不能盲目选择。PLC我打算选择的PLC为FX2N-32MR-ES/UL,由三菱公司制造的,来控制整个自动门系统。如图1-4所示

  图1-4PLC实物图

  驱动装置可以选择三相交流电机,因为它结构简单、运行可靠、维护起来比较方便等优点。传感器可以采用微波感应器。传感器检测到有人经过时,就会将信号转换成开关量的形式后,再传送给PLC。PLC发出控制信号,来对自动门进行控制。

  自动门的稳固、运行流畅、减少噪声是本设计在硬件的选择过程中所再三斟酌的。

  1.5.3自动门软件的选择

  本课题选用我们现在广泛应用的PLC设计语言梯形图。梯形图可以简洁、清晰的展现出自动门整个的控制过程,而且安全和故障报警的问题可以被更好的暴露出来。本设计运用三菱开发的PLC编程软件,它具有快速诊断的特点,可以调查问题产生的原因,从而缩短维护时间。

  第二章总体方案设计

  本章节将从总体流程图、自动门的功能需求、控制要求、技术参数的设定等方面考虑问题并提出解决方案。

  2.1总体流程图

  图2-1总体流程图

  因为开门和关门的联系十分紧凑,故将它们结合在一起同时说明,出于不破坏自动门的原则以及精准的判断位置,准备将从开门到完全打开状态分为三个部分,分别为逐渐加速、匀速、缓慢减速三个部分,关门也是如此。

  程序流程图如图2-1所示,首先开始阶段,首先判断使用手动还是自动模式,选择自动模式的话,就需要进行判定门前有没有物体,如果有,信号由传感器传递到PLC,PLC分析后,控制电机正转,是否开门到底,如果是,则电机停止。延时10秒后,若没有检测到人体信号,将进入关门阶段,与开门流程类似,电机反转,最后到限位开关,电机停止。若检测到人体信号,则重新计时。如果出现部分零件损坏,可启动手动模式进行操作。手动开门按钮按下,门开,手动关门按钮按下,门关。

  2.2自动门的功能需求

  在一些发达城市,人流如潮,摩肩接踵。“全自动门的设计必须考虑系统安全性、可靠性和实用性[3]”。其结构如图2-2所示。

  图2-2自动门结构图

  就功能方面而言,自动门系统包含自动和手动两种方式。正常情况下,自动门为自动模式。“为了防止意外,也为了操作方便,及维修保养,采用手动和自动两种方式工作,转换过程通过开关来实现[4]”。

  防夹人功能。在门处于自动关门状态时,为了阻止门夹人,可以在两侧安装红外传感器用来检测是否有人路过,当传感器探测到有人,就会立即打开门,如果没有人,则会延长一小会儿,在重新关门。

  报警功能,门在开或关的过程中,发生意外或机器故障时,有蜂鸣器发出报警声,引起工作人员的注意。

  2.3自动门的控制要求

  完成自动开关门的主要核心就是控制电动机的正反转。自动门控制装置主要由传感器、减速开关、加速开关、开关门行程开关、手动开关门、报警器等。当有人经过时,传感器探测到信号,电机顺时针旋转,自动门将门打开。当自动门到达减速开关时,速度下降,到开门限位开关时,电机不再进行转动。自动门完全打开。自动门保持开门状态一段时间后,自动门将慢慢合上,此时电机逆着转圈,触碰到关门限位开关,电机则不再运行。若自动门处于开门状态时,传感器又探测到有人路过,则重新判定。如果在关门运行过程中,传感器再次检测到人体感应信号。门立即停顿1秒后,中断关门动作,转向开门动作。若有人始终站在门前不移动,则探测器也一直检测到信号,定时器便不断的循环。如果自动门出现意外或某些功能部件出现故障,为了安全起见,自动门会发出报警声,此时就需要工作人员进行排查错误。

  2.4自动门技术参数的确定

  以下是本设计所选自动门的规格和参数,如图表2-1所示

  表2-1自动门技术参数

  通用技术规格

  RecordD-TSA20 RecordE-TSA20

  通行宽度A 1200~4000mm 800~3000mm

  通行高度 3000mm 3000mm

  总高度J G+108/150/200mm G+108/150/200mm

  门扇重量 480kg 90kg

  供电电压 kg 42130kg

  额定功率 90W 90W

  待机耗电量 25W 25W

  驱动尺寸

  高度 108/150/200mm 108/150/200mm

  无侧片(深度高度) 222108/150;225200mm 222108/150;225200mm

  有侧片(深度高度) 259108/150;262200mm 259108/150;262200mm

  参数调节

  打开时间 Canbeselectedfrom0to60s Canbeselectedfrom0to60s

  操作条件

  常温 -15℃to至+50℃

  温度范围 Upto85%relativehumidity,non-condensing

  第三章控制系统硬件的设计

  3.1自动门控制系统结构

  自动门的硬件包括红外传感器、限位开关、三相交流电机、手动开关、报警器、变频器等组成。如图3-1所示

  图3-1总体结构图

  有图可知,当人体信号被人体探测器检测到以后,就会将信号传送给PLC,PLC将信号进行判断并处理后,发出对应的指令给驱动装置,驱动装置在输送给传达装置,然后在带动自动门做出相应的动作。

  3.2PLC的选择

  选择PLC既要满足自动门的控制条件,也要操作并不是很麻烦、安全性能好,争取PLC的性能、配置等与其价格所形成的比率最高。选择时要着重关注下面几点。

  3.2.1I/O点数上的选择

  我们在计算输入输出的点数时,假如我们估算的点数过低或者过高,都会造成机器出现问题或者在经济上的浪费。因此选择点数上时,要比我们计划好的点数的基础上在增加一部分,以作备用。在我们真正购买时,要看各个生产厂家PLC的特点然后对I/O点数进行合理的调整。本设计的输入点为12点,输出点位11点。

  3.2.2存储容量的预估

  存储容量包括存储器容量和程序容量。PLC自己本来就有的硬件所占据的空间称为存储器容量。操作员自己所设计的程序占据的存储空间称为程序容量。通常情况下,程序容量要比存储器的容量小很多。在用户还没有编写程序之前,程序容量是无法知道的,只有当程序编好并调试后才可以得知具体容量,故我们在开始准备阶段,必须对程序容量进行粗略的估计。

  一般存储器容量的估计没有什么可依赖的公式,在许多书本、期刊、杂志上给出的结论也各不相同,总体上就是数字量点数数十倍和模拟点数数百倍之和,在添加这个数目的四分之一作为备用,这样才能有相对大的余地在日后的进度中方便调整。

  3.2.3机型的选择

  PLC的类型有许多种,如果按中央处理器的位数来分,可分为拾陆位、叁拾贰位、陆拾肆位等。其结构也可以划成整体型和模块型两部分。就单单从应用的方面来说,我们可以根据输入输出点数和控制功能这两点来进行选型。

  整体型PLC的输入输出点数全都是生产商已经设置好的,用户根本没有选择的空间,一般适用于比较简单的控制系统。如果用户想要选择的空间就相对大一些,就可以选择模块型PLC,功能十分的多。

  经济上的考虑。我们不光要考虑PLC的可操作性,也要兼顾到PLC的价格,将两者综合考虑,进行反复斟酌,最后挑选出性价比高的产品。

  价格的高低主要受到I/O点数的影响,点数越多,存储容量就越大。总而言之,输入输出的点数的多少直接对选择什么样的PLC起着决定性的作用。在预估和选择上要再三思考。本项目所需要的自动门控制系统是并不是很复杂的控制系统。综合以上所述,整体思量后,本设计决定采用日本制造的小型PLC—FX2N-32MR-ES/UL。

  3.3人体感应探测器的选择

  目前,有许多感应开关在自动门上得到应用。例如,红外传感器、触摸感应等等。根据它们不同的用途和特点,它们所应用的场所也不同,它是自动门系统的关键部件。它的用途在整个自动门系统中起着不可替代的作用。例如,在一些高档会所、商业中心应选用灵敏度不能特别低的感应开关,而在一些客运站、办公楼等人特别多的地方,就可以选择红外探测器,因为它灵敏度高、反应快的特点。

  “红外传感器的原理是被动式红外探头通过32探测人体发射的9~10微米波长的红外线而进行工作的,人体发出特定波长的红外线通过菲泥尔滤光片增强后,会积聚到红外感应源上,红外感应源是一种热释电元件,热释电元件感受到人体红外线时会发生电荷失衡向外释放电荷[5]”。后续检测电路通过处理后会产生信号。

  本设计选用的探测器的特点有无需接触、适用的温度和湿度范围大等,具体的规格和技术参数如下表3-1所示。

  表3-1探测器规格

  工作电压 DC3V(2A电池)

  静态电流 ≤18uA

  发射距离 100米(空旷地)

  发射频率 315MHZ

  安装高度 1.7~2.5米

  探测距离 可选2m、4m、9m

  环境湿度 <95%RH(无凝结)

  工作温度 -10℃~+50℃

  产品尺寸 100*55*47.5mm

  3.4变频器的选择

  3.4.1变频器的分类

  “变频器原理变频器结合了应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备[6]”。变频器按照主电路结构可分为交-交变频器和交-直-交变频器两大类。这实际上也是从它的原理上来分类。

  “整流电路为三相不可控整流桥,由它将380V、50Hz交流电整流变换成脉动直流电[7]”。这里面它的优点是没有中间环节,效率特别高。但是,它的频率范围比较狭小,一般在额定频率的50%以下。

  而交-直-交变频器它的中间的转换过程里面有一个交流变换成直流的进程。它的优点是频率的调节范围宽,额定频率以下或者以上都可以实现,而且在电机的特性改善方面具有明显的优势。目前我们所使用的变频器有很多都是交-直-交变频器,我们按照用途,变频器有专门用于纺织行业、专门用于恒压供水等等这些方面的专用变频器,有专门用在比如风机这样一些二次方率负载进行调节的节能型变频器,还有通用型变频器。

  3.4.2变频器的组成及工作过程

  交-直-交变频器的主电路有哪几部分组成呢?“变频器的主电路由整流电路、中间直流电路和逆变器三部分组成[8]”。如图3-2所示

  图3-2交-直-交主电路组成及作用

  整流电路将380V,50HZ的交流电流把它转换成脉动的直流电,在中间直流电路部分,包括了滤波电路、限流电路、直流电压指示电路。其中最主要的是滤波电路,因为它起到平滑这样一个脉动直流电的作用,经过中间直流电路之后,交流电已经变成了直流电。在通过逆变电路,采用SPWM技术,利用控制电路所产生的的控制信号,我们将它调制成加载异步电动机上的SPWM波。这就是变频器主电路的工作过程。

  3.4.3变频器的选型

  为了符合自动门的控制功能的要求,我们在挑变频器时需要注意的是变频器的额定电流和电机的额定电流保持一致,同样地,其额定电压也要与电机的额定电压相吻合,均为380V。经过再三思量后,决定本课题采用的变频器型号为FR-540,它的优点是操作方便,参数的设定并不很复杂,只需转动旋钮即可,完全能够达到自动门控制的条件。其次接线也十分方便,只需将PLC的输出端子接到变频器控制输入端,就可以实现电机的正反转。

  3.5自动门运行位置检测

  本课题要想最终能保证自动门的正常运行,达到令用户满意的结果,PLC就需要根据自动门在什么样的位置而做出相对应的判断,所以在比较特殊的点位要配上一个位置传感器,并可以将信号输送给PLC,另外还要装配两个限位开关用来判断门是否处于完全打开或完全关闭状态,当门在运动时,两个门扇越来越接近或者门扇越来越靠近门框时,限位开关的信号就会输送给可编程逻辑控制器,电机就会停止。门与极限位置逐渐靠近时,电机低速运行。

  3.5.1限位开关的工作原理

  限位开关在很多地方都能用的到,比如机床、电梯等。它的特点是当自动门完全打开或关闭时,能够让自动门停下来。“限位开关的工作原理较简单,将行程限位开关安装在预先安排的位置,当生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时,行程限位开关的触点动作,实现电路的切换[9]”。

  它的操作过程与按钮差不多,其结构如图3-3所示

  图3-3限位开关原理图

  由图可知,碰触时,常闭触点先断开,常开触点再闭合,释放按钮时,在复位弹簧的作用下,常开触点先恢复断开状态,常闭触点再复位。

  第四章控制系统的软件设计

  4.1梯形图概述

  动物之间的交流是通过其特有的声音语言,如狗的语言是汪汪汪,猫的语言是喵喵喵。对于人来说,我们可以通过不同的语种来实现人与人的交谈。那我们如何与PLC沟通呢?只能通过PLC程序设计语言实现人机交流。在PLC中有很多种程序设计语言,如ALD、STL、GRAPH、FBD等。

  其中ALD是PLC使用最多的程序设计语言,它实际上是英语当中“ladder”(梯子)前三个字母,我们把它称之为梯形图。它与继电接触控制系统当中的电器原理图非常类似且简单直观。它有一个一个的支路,一条一条的组成,所以我们把它形象的称之为梯形图语言。它很适合电气工程师和初学者来使用。所以LAD语言是我们目前学习PLC的首选的第一语言。

  它的特点是没有晦涩难懂的地方,简单明了,很容易学会,适合用于开关量的逻辑控制。

  4.2梯形图的设计

  4.2.1过程分析

  (1)如图4-1所示,在手动模式下,按下手动开关K1,X007触点闭合,线圈Y011得电,常开触点Y007闭合形成自锁。当触碰到开门限位开关,常闭触点X003断开,线圈失电,自动门停止运行。如果出现紧急情况,也可按下急停开关K5,常闭触点X013断开,自动门停止运行。

  图4-1手动模式梯形图

  (2)如图4-2所示,当按下SB1或SB2按钮,表明探测器检测到人体信号,常开触点X000或者X001闭合,线圈M1和Y002得电,自动门开始高速开门,常开触点M1闭合,再按下按钮SB3,常开触点X002闭合,线圈M2和Y001得电,常开触点M2闭合形成自锁,常闭触点M2断开,自动门终止高速开门,转而低速开门。

  图4-2自动门开门梯形图

  (3)如图4-3所示,当自动门在进行低速开门时,按下SB4按钮,门触碰到开门限位开关,常开触点X003闭合,M3线圈得电,常开触点M3闭合,延

  图4-3自动门延迟关门梯形图

  时10秒后,T0线圈得电,T0触点闭合,M4和Y002线圈得电,常开触点M闭合形成自锁,常闭触点M4断开,自动门开始高速关门。

  本设计具体的梯形图和I/O分配表以及接线图见附录。

  4.3系统调试

  在自动门系统正式使用之前,要进行测试,如出现问题或故障,应及时处理并修复。调试的关键主要有两点:一、当自动门处于什么样的位置,PLC能够做出的正确的处理。二、在自动门关门过程中,突然再次检测到型号,自动门能做到立即停止。准备阶段,我们先将人体探测器、限位开关、PLC、等一一连接好,随后通电,开始模拟。按下启动按钮,因为本课题有两种模式,所以我们先观察自动门处于手动的情况下如何运作。我们把手动开门的开关K1按一下,三相电机顺时针旋转带动自动门平移。如图4-4所示。

  图4-4手动开门

  我们在按下手动关门的开关K2后,三相电机逆时针旋转,自动门合上。如图4-5所示。

  图4-5手动关门

  在自动模式下,当按下感应按钮SB1或SB2,表明探测器接收到人体信号,电机顺时针转,门加速打开。如图4-6所示

  图4-6自动高速开门

  当按下减速开关SB5时,终止加速进行减速,如图4-7所示。

  图4-7自动减速关门

  按下开门到底的行程开关按钮SB4,电机不再运行,并开始计时10秒。如果计时完毕后,还检测到人体信号则刷新之前的时间,重头再来。如图4-8所示

  图4-8延时关门

  等待10秒过后,电机开始反转,同样地规律,加速关门,如图4-9所示。

  图4-9加速关门

  按下关门减速开关SB5的时候,电机的转速下降,自动门移动放缓。如图4-10所示。

  图4-10减速关门

  自动门完全关闭后,电机不再工作。若当自动门慢慢合上的时候,在按一次控制感应按钮,意味着有人突然经过,自动门停滞1秒后,执行开门动作。如图4-11所示。

  图4-11自动门停滞1秒

  第五章结论

  本设计主要介绍了自动门的基本功能,粗略的分析了自动门得到基本组成、国内外的发展。随后阐述了PLC的工作原理和特点,主要研究了基于PLC的自动门控制系统的方法和原理,以及所需的硬件和软件的设计。

  虽然我们在模拟实验中很成功,但在我们现实生活中还存在相当多的问题,例如,自动门在一些人特别多的地方,人走动的十分频繁,使得自动门不停地开开关关,导致电机发热,就可能造成损坏。在公共场所,如何确保电源的不间断,这样一些问题。因此,本系统的安全性还要近一步的深入研究。在未来的实践过程中,我们将不断的成长,增长我们的阅历。让自动门系统变得更加完善。

  在本次设计中,由于所学的知识和时间有限,可能还存在一些问题,自动门还有些具体的小细节还不太清楚。具体现实中,是否能够正常的运行,还有待商榷。其实本设计还可以更加的完善、全面,但由于特殊的原因在加上条件的限制,并没有详细的说明。

  总之,本次设计为我积累了许多宝贵的经验,但我知道这只是自动控制的冰山一角,还有许多我们不知道的知识和技术,我将在日后不断的努力去学习,争取在本专业上跟上一层楼!