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河北科技学院毕业设计（论文）河北科技学院 学生毕业设计（论文）题目：plc控制自动门的课程设计作 者：张晓亮学 号：101231052系 别：机电工程系专 业：机电一体化年 级：2010 级指导教师：张江亚完成日期：20xx 年 xx 月xx日15河北科技学院毕业设计（论文）目 录第一章引言iv1.1 自动门的发展史iv1.2 课程设计任务1第二章总体方案分析22.1分析控制要求22.2 plc选择32.3分配i/o点4第三章plc控制系统设计63.1输入/输出电路设计63.2控制程序设计73.2.1梯形图设计73.2.2指令表83.3控制程序分析11总结13参 考 文 献14摘 要在超级市场、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。直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大，所以执行机构使用直流电动机.本论文主要是对门的自动开、关控制而论。自动门控制装置系统由检测元件光电传感器、继电器、可编程序控制器（plc）、电动机组成。它主要是利用热释电人体光电传感器检测，有无人到门口的信号，再把检测到的信号送入可编程序控制器（plc）中，由可编程序控制器来对信号的处理，处理的最后结果用继电器输出，从而达到控制直流电动机的转动。又由直流电动机带动门的开、关。当直流电动机正转时，门自动打开；当直流电动机反转时，门自动关闭。关键词：自动门；光电传感器；plc 控制程序；直流电动机pick toin the super market, public building, bank, hospital entrance, often use automatic control system. early automatic door control system adopts relays logic control, already be washed out gradually. plc control automatic door because of the low failure rate, high reliability, easy maintenance, and widely used. because of the wide range for dc speed, smooth speed characteristics. dc overload ability strong motivation, thermal dynamic and braking torque bigger, so enforcement agencies use dc machines.this thesis mainly is the door open and close automatically control the same. automatic control equipment system test components by photoelectric sensor, relays, programmable controller (plc), motor composition. it is the main pyroelectric human photoelectric sensor detection, have no one to the door of the signal, and then the examination signal into programmable controller (plc), by programmable controller to signal, the end result of treatment with relay output, so as to achieve control the rotation of the dc machines. and for dc by open and close the door of the drive. when direct current motives are turning, the door to open; when direct current motivation reversal, the door shut automatically.第一章引言1.1 自动门的发展史门的高级形式-自动门起源在欧美，迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。中国早在十多年前就开始引用欧洲自动门，并把它应用在酒店、机场、购物中心、银行、写字楼等大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩。 自动门从理论上理解应该是门的使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的提升和完善。所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门，从最基本的意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。因此门体本身应牢固、密封。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、自动折叠门等，自动平移门使用得最广泛，大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门。由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一项配置。河北科技学院毕业设计（论文）1.2 课程设计任务 随着plc功能的不断提高和完善，plc的使用越来越广泛。plc不仅能够在工业环境较差，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中，出色完成任务，同时plc对模拟量的处理能力也很强，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。本次课程设计的是plc对自动门的控制。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、关门执行机构km2等部件组成。光电探测开关检测到人或物体时为on，否则为off。自动门控制系统的动作如下：人靠近自动门时，感应器k1或k2闭合，使得km1得电，驱动电动机高速（kmh得电）开门（正转）；当碰到开门减速开关x1时，变为低速开门（kml得电）；当碰到开门限位开关k3时，电动机停止，开始进入延时等待阶段。若在开门过程中感应器检测到无人状态超过0.5秒，则立刻反转电动机关门（km2得电）；当碰到关门减速开关x2时，变为低速关门；当碰到关门限位开关k4时，电动机停止。而在关门过程中若感应器检测到有人，则立即停止关门，延时0.5秒后转为开门。设计任务（1）完成设计方案（2）设计控制程序（3）输入/输出地址分配（4）绘制主电路和plc的控制电路（5）实验调试和元器件型号的选择（6）编写设计说明书。第二章总体方案分析2.1分析控制要求（1）当有人由内到外或者由外到内通过光电检测开关k1或者k2时，开门执行机构km1动作，电动机高速（kmh动作）正转，到达开门减速开关x1位置时减速开门（kml动作），到达开门限位开关k3位置时，电动机停止运行。（2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门程序，关门执行机构km2动作，电动机高速（kmh动作）反转，当门移动到关门减速开关x2位置时减速关门（kml动作），当门移动到关门限位开关k4位置时，电动机停止运行。（3）在关门过程中，如若有人由外到内或者由内到外通过光电检测开关k2或者k1时，应立即停止关门，延时0.5秒后进入开门程序。在开门过程中，若k1和k2都检测不到有人并超过0.5秒，则立即进入关门程序。依此反复。（4）在门打开并停留的8秒等待时间内，如有人员由外到内或者由内到外通过光电检测开关k2或者k1时，必须重新开始等待8秒，之后再进入关门程序，以保证人员安全通过。（5）开门与关门不可同时进行。2.2 plc选择目前，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+i/o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。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。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。plc的主要特点：1)、可靠性高。plc的mtbf一般在4000050000h以上，有的在1020万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，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、维修简单本设计采用欧姆龙plc2.3分配i/o点00000电源开关s自动门的开启与关闭00001门内光电感应开关k1当门内有人时闭合00002门外光电感应开关k2当门外有人时闭合00003开门极限位置开关k3当门完全打开时闭合00004关门极限位置开关k4当门完全关闭时闭合00011开门减速位置开关x1当门到达开门减速位置时闭合00012关门减速位置开关x2当门到达关门减速位置时闭合00100开门感应电磁阀km控制当开门感应电磁阀km通电时动作00101电动机正转（开门）km1控制电动机正转（km1通电）时动作00102电动机反转（关门）km2控制电动机反转（km2通电）时动作00103开门减速电磁阀kmx1控制当开门减速电磁阀kmx1通电时动作00104关门减速电磁阀kmx2控制当关门减速电磁阀kmx2通电时动作00105中断关门电磁阀ic控制当中断关门电磁阀ic通电时动作00110时间继电器tim000控制当时间继电器tim000计时结束后动作00111时间继电器tim001控制当时间继电器tim001计时结束后动作00112时间继电器tim002控制当时间继电器tim002计时结束后动作01000开门感应电磁阀km输出当k1或k2闭合时通电01001电动机正转（开门）驱动电磁阀km1输出km1通电时，电动机正转使门打开01002电动机反转（关门）驱动电磁阀km2输出km2通电时，电动机反转使门关闭01003开门极限位置电磁阀km3输出当门完全打开时k3闭合，使得km3通电01004关门极限位置电磁阀km4输出当门完全关闭时k4闭合，使得km4通电01011开门减速位置电磁阀kmx1输出当门到达开门减速位置时x1闭合，使得kmx1通电01012关门减速位置电磁阀kmx2输出当门到达关门减速位置时x2闭合，使得kmx2通电01021电动机高速运行电磁阀kmh输出kmh通电时电动机高速运行，门高速移动01022电动机低速运行电磁阀kml输出kml通电时电动机低速运行，门低速移动01020中断关门电磁阀ic输出在门关闭的过程（km2通电作用时）中，k1或k2闭合时ic得电01030开门感应时间继电器tim000输出开门（km1通电）时，k1或k2断开后通电，并开始计时01031关门中断时间继电器tim001输出关门过程（km2通电），k1或k2闭合后通电，并开始计时01032开停等待时间继电器tim002输出门完全开启后，且k1和k2都断开时通电，并开始计时第三章plc控制系统设计3.1输入/输出电路设计3.2控制程序设计3.2.1梯形图设计3.2.2指令表地址指令操作数块00001ld0000100002or0000200003out0100000004ld0000300005out0100300006ld0000400007out0100400008ld0001100009and not0100200010out0101100011ld0001200012and not0100100013out0101200014ld01001a00015and nottim00000016or0100000017and not0100200018and not0100300019ld not01020b00020ortim00100021or0100100022and ld00023out0100100024ld0100100025and not0100000026tim000#00500027ld0100300028and not0100000029tim002#08000030ld not0100300031ortim00200032and not0100400033and not0100100034and not0102000035out0100200036ld0100200037or0102000038and0100000039and not0100100040tim001#00500041out0102000042ld not0101100043and not0101200044out0102100045ld0101100046or0101200047out0102200048end3.3控制程序分析自动门的控制大致可以分为：（1）正常完全开启；（2）正常完全关闭；（3）开启时中断；（4）关闭时中断；（5）开停计时复位，五种情况，以下详细叙述：（1）正常完全开启：无论门内还是门外有人，即无论k1还是k2闭合，均可使km通电，激活开门程序，即km1得电，电动机正转，此时kmx2失效，使得kmh通电，则处于高速开门状态。在这种情况下，人不会离开感应器，即km始终通电，则开门感应时间继电器被断开，始终不会通电。同样，由于km1通电，使得其他的继电器和电磁阀也不会工作。当然开门过程中会首先碰到关门减速开关，这里还是由km1的作用使其失效。当门到达开门减速位置时，x1闭合，kmx1通电动作，使得kmh断电，kml得电，切换为低速开门。当门到达完全开启位置时，k3闭合，km3得电，同时断开km1和km2两条回路，并接通tim002回路，当人通过并离开后，km断电，tim002得电，开始计时，8秒后，tim002作用，接通km2回路，启动关门程序。（2）正常完全关闭：当关门程序启动，且门内和门外都没有人时，km2正常工作，此时kmx1回路被断开，kmx1失效，系统自动转换为高速线圈kmh通电，电动机开始高速反转关门。当门移动到关门减速位置时，x2闭合，kmx2通电，kmh断开，kml得电，切换为低速关门。当门完全关闭时，k4闭合，km4通电，km2回路断开，电机停止，关门结束，等待下一个开门信号。（3）开启时中断：当门在开启的过程中，门内和门外的人都离开，即k1和k2都断开，此时km断电，由于km1的自锁与互锁作用，开门程序继续，并且激活开门感应时间继电器tim000，开始计时。0.5秒后tim000动作，km1自锁失效断电，同时断开tim000回路，开门暂停，随即km2得电，进入关门程序。当然，如果在0.5秒的延迟时间内又有人出现，则立刻断开tim000，km1不断电，开门程序继续。（4）关闭时中断：当门在关闭的过程中，如若有人靠近感应器，即k1或k2闭合，km得电，由于km2处于通电状态，中断回路接通，进入关门中断程序。此时，关门中断电磁阀ic得电，同时断开km1和km2回路，电动机停止，并且激活关门中断时间继电器tim001，在0.5秒后tim001动作，接通km1回路，并使其自锁，同时断开tim001回路复位。此时系统进入开门程序。当然，在停留的0.5秒内人再一次离开，即k1和k2再次断开，使得km断电，则关门中断回路断开，tim001和ic失效，再次接通km2回路，继续关门。（5）开停计时复位：当门完全开启时，k3闭合，km3通电，此时，只要门内或者门外有人，km就通电，即tim002回路始终断开，只有人员全部离开后，km断电时，tim002才通电，开始计时，8秒后进入关门程序。若在8秒内有人再次靠近感应器，则tim002再次断电复位。在每个过程中高低速只取决于x1或x2的开闭。总结本课程设计在指导苏师的亲切关怀和悉心指导下顺利完成的。本论文对自动门控制装置的设计过程做了详细的阐述。对自动门的控制主要是采用可编程序控制器plc，对电动机的控制，当光电传感器检测开关测试到有人时，电动机在plc程序的控制下正转，门打开；当门打开后，所设定时器的停止时间到，电动机再由plc控制反转、门关闭。就这样不断的循环下去。系统优点是不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省