PLC课程设计 - 宾馆自动门控制系统设计(2)

2019-06-11 12:32

行自动门的PLC控制系统设计,可以推动自动门行业的发展,扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业的应用,具有一定的经济和理论研究价值。

2 方案论证

2.1 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,指挥直流电机或电锁类系统工作;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 直流电机: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:用于传输直流电机所产动力,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,主控器判断后通知直流电机运行,同时监控直流电机转数,以便通知直流电机在一定时候加力和进入慢行运行。直流电机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做出判断,如需关自动感应门,通知直流电机作反向运动,关闭自动感应门.

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2.2 自动门的分类

自动门通常分为弧形自动门(如图2.1)、双扇平移自动门(如图2.2)等。

图2.1 弧形自动门

图2.2 双扇平移自动门

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本课程设计所采用的是双扇平移自动门。因为这种门体积小、稳定性好、价格低、维护方便,更适合宾馆等地方使用。

2.3 方案选择

在最初的设计时,提出了两种自动平移门的控制方案: 方案一是继电器控制、方案二是采用PLC控制。

方案一是采用继电器控制,利用继电器机械触点的串联或并联,及时间继电器等组成控制逻辑,其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高,一旦系统构成后,想再改变或增加功能都很困难。另外,继电器触点数目有限,每个只有4-8对触点,因此灵活性和扩展性很差。继电器控制系统虽有较好的抗干扰能力,但使用了大量的机械触点,其设备连线复杂,且触点在开闭时易受电弧的损害,寿命短,系统可靠性差。而方案二的PLC控制采用存储器逻辑,其控制逻辑以程序方式储存在内存中,要改变控制逻辑,只需要改变程序即可,因此灵活性和扩展性很好。

在控制的速度方面:继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制,工作频率低,触点开闭动作一般几十毫秒数量级,另外机械触点还会出现抖动问题;而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制,属于无触点控制,速度极快,一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级,且不会出现抖动。

根据以上两方面的分析,本次设计采用方案二,即采用PLC来控制。

2.4 机械传动机构设计

在本课题设计的自动门针对人流较多的宾馆,应对周围环境进行综合考虑,所以在本课题的自动门机械传动设计中考虑了以下几个方面:

1.自动门的传动主要包括安装板,轨道,门机,皮带,吊挂件等。 2.所有的组件都为插入式元件,使得安装很简便。

3.电机:驱动电机采用220V直流电机,功率大,可调性强。

4.导轨:水平双导轨结构,形成正悬挂,解决了侧摆的问题,从而确保了

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门扇的稳定性。并配以双侧密封毛刷,形成密封式导轨,避免积尘对导轨及滑轮的磨损,实现了维护方面的特点。

5.滑轮:采用特殊的尼龙滑轮,强度高,耐磨性好,同时还有一定的减震效果。

6.皮带:采用齿形皮带, 齿形皮带的齿形截面为曲线设计,增加了齿形的高度,提高了皮带与传动齿轮的吻合度,从而提高了机械效率。皮带底部采用尼龙加强,减少了齿距变形,提高了使用寿命。

7.传动结构如图2.3所示。其中马达皮带轮直径为5cm,皮带滑轮内径为13.5cm,外径为28.5cm。

图2.3 机械传动

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3 硬件设计

3.1 系统结构框图

本设计运用PLC控制调节直流电机运转来实现自动门运转的控制方式。根据宾馆对自动门的具体要求,本课题所设计的自动门应具有以下功能:

1.开门和关门控制应具有手动和自动方式

为了便于维护,自动门应具有手动和自动方式。手动和自动开门方式由手动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,由感应器自动控制门的开关。

2.快要到达限位处自动减速功能

如果门在打开或者关闭的过程中一直是高速移动,那么在到达限位处会因为惯性而不能立即停止,时间久了会把门撞坏。为了防止发生这种速度过高不能立即停止的现象,设计了在即将到达限位开关处减速的功能。具体开关的布置如下图所示。

人体感应探测器ABCD

图3.1 减速及限位开关布置图

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