基于PLC的数字电子钟设计.doc
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1、1 江苏城市职业学院 毕业设计说明书 论文题目论文题目基于基于 PLCPLC 自动门的控制与分析自动门的控制与分析 学学 号号 1025570110 姓姓 名名杨嘉源 指导教师指导教师顾叶虎职称职称讲师 办办 学学 点点无锡办学点 教教 学学 班班10 楼宇智能化工程技术 2015 年 1 月 14 日 2 摘摘 要要 随着科技的日益加快,科技也进入了人们呢的生活的方方面面。继电器控 制系统曾经在工业领域的发展中起着巨大地推动作用,目前仍存在大量的运用, 但是由于其自身性能和功能已满足不了人们的要求,自动化控制逐渐变得智能 化、远程化、网络化,于是在人们长期的研究过程中 PLC 应运而生了,与
2、继电 器控制系统相比,PLC 由于应用了可编程控制器技术,使其可靠性变得更高、 抗干扰能力更强了、而且在设计、使用和维护上更也方便了,于是人们在工业 自动化领域中广泛的运用它。 本文就是从 PLC 在自动门系统上的应用进行设计和分析的。为增强自动门 运行的可靠性,提出了一种以 S7-200 可编程序控制器为核心的自动门控制系统。 结合 PLC 的运行特点,对控制系统的工作流程作了合理的优化。描述了系统的 硬件组成,介绍了人体感应探测、自动门运行位置检测、门运行障碍检测等控 制电路的工作过程, I/O 点的确定,程序设计进行了说明。 关键词关键词: PLC( S7-200) 自动门 变频控制 3
3、 目录 前言前言.1 1 第一章第一章 课题概论课题概论.2 2 1.11.1 国内外自动门发展现状国内外自动门发展现状 .2 2 1.21.2 本课题研究内容本课题研究内容 .3 3 1.31.3 PLCPLC 的发展前景的发展前景.3 3 1.3.11.3.1 PLCPLC 微型化发展微型化发展.3 3 1.3.21.3.2 PLCPLC 网络技术化发展网络技术化发展.3 3 1.3.31.3.3 向模块化、智能化发展向模块化、智能化发展 .3 3 1.3.41.3.4 PLCPLC 操作向简易化方向发展操作向简易化方向发展.3 3 1.3.51.3.5 编程语言和编程工具的多样化和标准化
4、编程语言和编程工具的多样化和标准化 .4 4 第二章第二章 自动门控制系统的整体方案自动门控制系统的整体方案.5 5 2.12.1 设计流程设计流程 .5 5 2.22.2 自动门的功能需求分析自动门的功能需求分析 .5 5 2.32.3 自动门的控制要求自动门的控制要求 .6 6 2.42.4 自动门具体构成自动门具体构成 .6 6 第三章第三章 硬件设计硬件设计.7 7 3.13.1 可编程控制器的选型可编程控制器的选型 .7 7 3.23.2 驱动装置的选型驱动装置的选型 .7 7 3.33.3 感应器件的选型感应器件的选型 .8 8 3.43.4 行程开关行程开关( (限位开关限位开关
5、) )的工作原理的工作原理 .8 8 3.53.5 传动装置传动装置 .8 8 第四章第四章 自动门控制系统软件的设计自动门控制系统软件的设计.1010 4.14.1 PLCPLC 梯形图概述梯形图概述.1010 4.24.2 自动门工作流程自动门工作流程 .1010 4.34.3 自动门控制系统原理图自动门控制系统原理图 .1212 4.44.4 工作过程的分析工作过程的分析 .1414 4 4.54.5 梯形图的设计梯形图的设计 .1414 4.64.6 过程分析过程分析 .1616 总结总结 .1818 参参考考文文献献.1919 江苏城市职业学院毕业设计说明书 1 前言 如今自动化技术
6、发展很快,技术已经很成熟,并取得了惊人的成就,自动化技术是自 动门的重要部分。在现在人们生活中自动门可以节约空调能源、降低噪音、防尘、防风, 同时可以使出入口显得庄重高档,因此自动门在人们生活中的运用越来越广泛,但在实际 中相当多的自动门系统一般采用继电器逻辑控制,这种控制方式故障率高、可靠性高、维 修不方便等缺点。而在自动门控制系统设计中,稳定、安全可靠级人性化是首先考虑的因 素。 为增强自动门运行的可靠性,提出了一种以 S7-200 可编程序控制器为核心的自动门控 制系统。分析了该控制系统的工作原理,描述了系统的硬件组成,介绍了人体感应探测、 自动门运行位置检测、门运行障碍检测等控制电路的
7、工作过程,对 PLC 的选型及 I/O 点的 确定进行了说明。结合 PLC 的运行特点,对控制系统的工作流程作了合理的优化。在此基 础上,采用结构化的编程方法,给出了主程序模块、开门子程序模块、关门子程序模块的 程序流程图。系统已通过硬件和软件调试,在实际中获得了应用。应用结果表明,整个系 统功能完善,性能可靠。 江苏城市职业学院毕业设计说明书 2 第一章第一章 课题概论课题概论 1.11.1 国内外自动门发展现状国内外自动门发展现状 在国外,进入 90 年代以来,自动化技术发展很快,技术已经很成熟,并取得了 惊人 的成就,自动化技术是自动门的重要部分。在现在人们生活中自动门可以节约空调能源、
8、 降低噪音、防尘、防风,同时可以使出入口显得很庄重高档,因此应用非常广泛。 随着我国经济的飞速发展,自动门在人们的生活中的运用越来越广泛,自动门适 合于 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。在自动门控制系统设计中,稳定、节能、环保、安全及人性化是需要首 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和轻型自动门。 客流量的差异会对自动门的使用产生很大的影响,因此,自动门还可以分为一般 自动 门和频繁使用自动门。 自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、
9、自动平开门、自动旋转 门、 自动圆弧门、自动折叠门等,其中平开门用的场合较少,旋转门由于昂贵而且非常庞大, 一般只使用余高档酒店宾馆,自动平移门使用的最广泛,大家一般所说的自动门、感应门 就是指自动平移门,目前市场上流行的平移型自动门一般是两开,这种门的特点是简单易 控,维护方便。 自动平移门最常见的形式是自动门内外两侧加感应器,当人走进门时,感应器感 应到 人的存在,给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装臵将门打开。当人通过之后,再将 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。 自动门的控制方法有很多,从控制器的不
10、同来说,有继电器控制,即通过按钮和 复杂 的接线安装来控制;智能控制器控制,即通过运行现代自动化设备来控制,它具有稳定性 高,安全等优点,因此被很多生产厂商所运用。由于继电器逻辑控制的自动门系统存在许 多缺陷而逐步被智能控制器的自动门所淘汰。 在智能控制器的选折上,自动门的主控制器有微电脑控制器控制和可编程控制器 (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 控制的特点是稳定型高、维护方便,目前许多大型商场的自动门都是有 这种方式来控制的。 江苏城市职业学院毕业设计说明书 3 1.21.2 本课题研究内容本课题研究内容 以自动感应门为研
11、究对象,设计 PLC 外部硬件电路和软件程序,是控制系统更加智能 化、人性化。 综合了自动门的简洁、简单的要求,在本课题中主要研究自动门,本课题设计的自动 门具有自动开门功能和分时段控制功能以及配备安全防夹人光线、后备电源等辅助装置来 满足商城等人流众多的场所的高效率、高安全性的要求。 1.31.3 PLCPLC 的发展前景的发展前景 PLC 发展至今已有近 40 年的历史,随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展, 工业控制领域已有翻天覆地的变化,PLC 亦一样,随着 PLC 应用领域日益扩大,PLC 技术及 其产品结构都在不断改进,功能日益强大,性价比越来越高。 1.3.11.3.1 P
12、LCPLC 微型化发展微型化发展 PLC 的功能正越来越丰富,而体积则越来越小。比如三菱的 FX-IS 系列 PLC,最小的机 种,体积仅为 609075mm,相当于一个继电器,但却具有高速计数、斜坡、交替输出及 16 位四则运算等能力,还具有可调电位器时间设定功能。PLC 已不再是早期那种只能进行 开关量逻辑运算的产品了,而是具有越来越强的模拟量处理能力,以及其他过去只有在计 算机上才能具有的高级处理能力,如浮点数运算、PID 调节、温度控制、精确定位、步进 驱动、报表统计等。从这种意义上说,PLC 系统与 DCS(集散控制系统)的差别越来越小了, 用 PLC 同样可以构成一个过程控制系统。
13、 1.3.21.3.2 PLCPLC 网络技术化发展网络技术化发展 PLC 网络控制是当前控制系统和 PLC 技术发展的潮流。PLC 与 PLC 之间的联网通信、 PLC 与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。目前,PLC 制造商都在发展自己专用的通信 模块和通信软件以加强 PLC 的联网能力。各 PLC 制造商之间也在协商指定通用的通信标准, 以构成更大的网络系统。PLC 已成为集散控制系统(DCS)不可缺少的组成部分。 1.3.31.3.3 向模块化、智能化发展向模块化、智能化发展 为满足工业自动化各种控制系统的需要,近年来,PLC 厂家先后开发了不少新器件和 模块,如智能 I/O 模块、
14、温度控制模块和专门用于检测 PLC 外部故障的专用智能模块等, 这些模块的开发和应用不仅增强了功能,扩展了 PLC 的应用范围,还提高了系统的可靠性。 1.3.41.3.4 PLCPLC 操作向简易化方向发展操作向简易化方向发展 目前 PLC 推广的难度之一就是复杂的编程使得用户望而却步,而且不同厂商 PLC 所有 编程的语言也不尽相同,用户往往需要掌握更多种编程语言,难度较大。PID 控制、网络 通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是 PLC 程序 设计中的难点,用普通的方法对它们编程时,需要熟悉有关的特殊存储器的意义,在编程 江苏城市职业学院毕业设计说明书
15、4 时对它们赋值,运行时通过访问它们来实现对应的功能。这些程序往往还与中断有关,编 程的过程既繁琐又容易出错,阻碍了 PLC 的进一步推广应用。PLC 的发展必然朝着操作简 化对复杂任务的编程,在这一点上西门子就充当了先行者,西门子 S7-200 的编程软件设计 了大量的编程向导,只需要在对话框中输入一些参数,就可以自动生成包括中断程序在内 的用户程序,大大方便了用户的使用。 1.3.51.3.5 编程语言和编程工具的多样化和标准化编程语言和编程工具的多样化和标准化 多种编程语言的并存、互补与发展是 PLC 软件进步的一种趋势。 PLC 厂家在使硬件及 编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同
16、时,日益向 MAP(制造自动化协议)靠拢,使 PLC 的基本部件,包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范 化和标准化。 江苏城市职业学院毕业设计说明书 5 第二章第二章 自动门控制系统的整体方案自动门控制系统的整体方案 2.12.1 设计流程设计流程 1深入了解和分析自动门的控制要求和控制部件。 2确定 I/O 设备。根据自动门控制系统的功能要求,确定系统所需的用户输入、输出 设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等,常用的输出设备有继电 器、接触器、指示灯等。 3根据 I/O 点数选择合适的 PLC 类型。 4分配 I/O 点,分配 PLC 的输入输出
17、点,编制出输入输出分配表或者输入输出端子的 接线图。 5设计自动门系统的梯形图程序,根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序,这是 整个自动门系统设计的核心工作。 6将程序输入 PLC 进行软件测试,查找错误,使系统程序更加完善。 7自动门系统的整体调试,在 PLC 软硬件设计和现场施工完成后,就可以进行整个系 统的联机调试,调试种发现的问题要逐一排除,直至调试成功。 2.22.2 自动门的功能需求分析自动门的功能需求分析 本设计面向商场入口的应用,需要有安全性和可靠性。根据商场中对自动门的具体要 求,本课题所设计的自动门应由以下功能: 1.开门和关门控制应有手动和自动方式 为了便于维护,自动门
18、应具有手动和自动方式。手动和自动开门方式由手自动转换开 关来控制。当转换开关拨向手动位置时,门可以手动调节开或者关。当转换开关拨向自动 位置时,手动开门失效,由感应器检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近 门且门未关闭,PLC 动作输出信号给变频器来控制电机的正转或者反转来实现开门或者关 门。 2.紧急停止 当自动门出现夹人现象时,可闭合紧急停止开关,自动门自动进入开门过程。PLC 控 制和执行元件构成是自动门控制系统的两个重要组成。采用自动和手动控制方式,此种控 制模式为自动门的主要控制方式。本课题所设计的自动门控制系统采用 PLC 为控制中心来 控制传动机构从而控制门的开和关实现
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- 基于 PLC 数字 电子钟 设计
