自动门控制装置 课程设计.docx
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自动门控制装置 课程设计.docx
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自动门控制装置课程设计
XX理工大学应用技术学院
欧姆龙PLC课程设计
专业:
机电一体化
班级:
姓名:
学号:
设计题目:
自动门控制装置
第1章分析评估及控制任务……………………………………………………
1.1课题的分析评估……………………………………………………………………2
1.2课题的控制任务……………………………………………………………………2
1.2.1课题内容……………………………………………………………………2
1.2.2控制要求……………………………………………………………………2
第2章plc的选型…………………………………………………………………………6
3.1plc容量的选择…………………………………………………………………6
3.2plc及外设型号的选择………………………………………………………………6
第3章功能器件的根本工作原理………………………………………………………8
4.1自动感应门机的根本工作原理……………………………………………………8
4.2限位开关的工作原理………………………………………………………………9
4.3光电开关介绍………………………………………………………………………9
第4章I/O地址分配………………………………………………………………………
第5章电气原理图…………………………………………………………………………9
6.1方案说明…………………………………………………………………………9
6.2程序流程图………………………………………………………………………9
6.3继电器接触控制图………………………………………………………………9
6.4plc控制输出输入接线……………………………………………………………10
第6章系统程序设计………………………………………………………………………11
7.1梯形图……………………………………………………………………………12
7.2过程分析…………………………………………………………………………13
第7章总结…………………………………………………………………………………14
第1章分析评估及控制任务
1.1课题的分析评估
随着PLC功能的不断提高和完善,PLC几乎可以完成工业领域的所有任务。
但PLC还是有它最适合的应用场合,所以在接到一个控制任务后,要分析被控对象的控制过程和要求,看看用什么控制装备〔PLC,单片机,DCS或IPC〕来完成该任务最适宜,比方仪器及仪表装置,家电的控制器就要用单片机来做;大型的过程控制系统大局部要用DCS来完成。
而PLC最适宜的控制对象是:
工业环境较差,而对平安性,可靠性要求较高,系统工艺复杂,输入/输出以开关量为主的工业制动控制系统或装置。
其实,现在的可编程控制器不仅处理开关亮,而且对模拟量的处理能力也很强。
所以在很多情况下,也可以取代工业控制计算机〔IPC〕作为主控制器,来完成复杂的工业控制任务。
控制对象及控制装置〔选定为PLC〕确定后,还要进一步确定PLC的控制范围。
一般来说,能够反映生产过程的运行情况,能用传感器进展直接测量的参数,控制逻辑复杂的局部都由PLC完成。
另外,如紧急情况停车的环节,对主要控制对象还要加上手动控制功能,这就需要在设计电气系统原理图与编程时统一考虑。
1.2课题的控制任务
1.2.1课题内容:
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,关门到位限位开关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。
1.2.2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,电机停顿运行。
〔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被启动,电动机反转,当门移动到开门限位开关K4位置时,电机停顿运行。
〔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,应立即停顿关门,并自动进入关门程序。
〔4〕在门翻开后的8秒等待时间内,假设有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时,必须重新开场等待8秒后,在自动进入关门过程,以保证人员的平安通过。
第3章PLC的选型
当某一个控制任务决定由PLC来完成后,选择PLC就成了最重要的事情,一方面是选择多大容量的PLC,另一方面是选择什么公司的PLC及外设。
3.1PLC容量的选择
对PLC容量的选择问题,首先要对控制任务进展详细的分析,把所有的I/O点找出来,包括开关量I/O和模拟量I/O以及这些I/O点的性质。
I/O点的性质主要指他们是直流信号还是交流信号,它们的电源电压,以及输出是用继电器型还是用晶体管或是可控硅型。
控制系统输出点的类型非常关键,如果它们之中既有交流220V的接触器,电磁阀,又有直流24V的指示灯,那么最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际点数。
因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端,这一组输出只能有一种电源的种类和等级。
所以一旦它们是交流220V的负载使用,那么直流24V的负载只能使用其他组的输出端了。
这样有可能造成输出点数的浪费,增加本钱。
所以要尽可能选择先同等级的PLC使用最多,但对于要求高速输出的情况,如运动控制时的高速脉冲数出,就可以定下选用多少点和I/O是什么类型的PLC了。
根据本课程设计的题目及要求可知门内光电探测开关K1,门外光电探测开关K2,开门到位限位开关K3,关门到位限位开关K4,都是输入触点,所以该系统共有开关量输入点4个。
另外,该系统还有开门执行机构KM1,(使直流电动机正转),关门执行机构KM2〔使直流电动机反转〕,短接启动电阻接触器KM3等都是输出触点,所以该系统共有开关量输出点3个。
又根据课题要求可知PLC选用输入电源为24VDC,输出电源也是24VDC,选择输出口器件类型为Relay即继电器的PLC。
3.2PLC及外设型号的选择
对于PLC及外设型号的选择问题,那么有以下几个方面要考虑:
〔1〕功能方面所有PLC一般都具有常规的功能,但对某些特殊要求,就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。
如对PLC与PLC,PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通讯要求;或对PLC的计算速度,用户程序容量等有特殊要求;或对PLC的位置控制有特殊要求等。
这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解,以便做出正确的选择。
〔2〕价格方面不同厂家的PLC产品价格相差很大,有些功能类似,质量相当,I/O点数相当的PLC的价格能相差40%以上。
在使用PLC较多的情况下,这样的差价当然是必须考虑的因素。
〔3〕个人喜好方面有些工程技术人员对某些品牌的PLC熟悉,所以一般比拟喜欢使用这种产品。
另外,甚至一些政治因素或个人情感有时也会成为选择的理由。
PLC主机选定后,如果控制系统需要,那么相应的配套模块也就选定了。
如模拟量单元,显示设定单元,位置控制单元或热电偶单元等。
名称
代码
地址编号
输入信号
门内光电探测开关
K1
I0.2
门外光电探测开关
K2
I0.1
开门到位限位开关
K3
I0.3
关门到位限位开关
K4
I0.4
输出信号
开门执行机构
KM1
Q0.0
关门执行机构
KM2
Q0.1
短接启动电阻接触器
KM3
Q0.2
表3-1输入/输出信号的名称、代码及地址编号
对于本课设来说不需要扩展单元与模拟量单元,据上表可知选择PLC可以选择我们所熟悉的欧姆龙系列PLC,根据以上的分析可知我们可以选择主机型号为CPU221/DC/DC/Relay的S7-200系列PLC。
第四章功能器件的根本工作原理
4.1自动感应门机的根本工作原理
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
4.3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、进展终端限位保护。
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。
4.4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展探测。
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。
当被检测物体的外表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:
它包含了在构造上相互别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字型构造,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。
槽式光电开关比拟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,使用平安可靠。
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展检测。
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
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