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水泥厂仓库门PLC自动控制

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水泥厂仓库门PLC自动控制

摘 要
自动仓库门可以根据所设置的信号的变化自动控制门的开启,关闭。减少了人工操作的繁杂。在生产生活中具有极其广泛的应用性。
用PLC控制仓库门的自动打开与关闭,当特定车辆驶近大门时，车载超声波传感器发出特定编码的超声波，然后门上超声波接收器进行识别，给出逻辑信号准备开启大门；用光电开关检测车辆是否已进入大门，进入后则关闭大门.门的上下运动由电机驱动。PLC经过判断后控制电动机运行，电动机得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给传动装置，再由传动装置将动力传给吊具系统使仓库门门扇开启同时门上装有上限位开关进行保护；仓库门门扇开启后由PLC控制器做出判断，如果要关闭仓库门，控制电动机作反向运动，关闭仓库门。同样下限限位开关保护.

关键词:自动控制;PLC；光电检测；限位开关

目 录
第1章 绪论 1
第2章 课程设计的方案 3
2。1 概述 3
2.2 系统组成总体结构 3
第三章 系统器件选择 5
3.1 PLC型号选择 5
3.2 限位开关的选择 6
3.3 检测装置的选择 6
3。4 感应装置的选择 7
3。5 驱动装置的选择 8
第四章 硬件设计 10
4.1 PLC外部接线图 10
4.2 总电路图 11
第5章 软件设计 12
5.1 程序流程图 12
5.2 梯形图 13
第六章 课程设计总结 15
参考文献 16

IV
第1章 绪论
现在，门更加突出了自动理念，强调了有效的自动：自动地防范、通行、疏散。自动门大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中,涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式—-自动门起源在欧美，迅速发展至现在，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族.
在大中型公共场所,自动门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。
自动门的普及和应用，改变了人们的防护意识，提升了人们的安全观念。但是由于中国没有相关的自动门国家标准，导致自动门档次、质量良莠不齐。但相信中国很快就会发展起来
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，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常庞大，一般只用于有需要的高档宾馆，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工厂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。
自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加雷达，当人走近自动门时，雷达感应到人的存在，给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭.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。
自动门的开门信号是触点信号,微波雷达和红外传感器是常用的两种信号源。
微波雷达是对物体的位移反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动后，雷达便不再反应，自动门就会关闭，对门机有一定的保护作用。而红外传感器对物体存在进行反应,不管人员移动与否,只要处于传感器的扫描范围内，它都会反应即传出触点信号。缺点是红外传感器的反应速度较慢,适用于有行动迟缓的人员进入的场所。本课程设计设计一个使用PLC控制的自动门控制器系统。
经过多年发展，自动门行业呈现以下发展趋势：
智能化，多功能:今后的还将进一步提高智能化程度，如自动检测开关门行程位置，自动适应门体阻力的变化，始终保持较高的遇障保护灵敏度等。还将增加一些新的功能，如和住宅安防系统配合使用等。
免维护：采取多种措施，减少使用过程中的维护工作。
多样化：将会有各种各样不同外观和功能的产品，满足用户的不同需要和不同生产车间的使用需要.
高安全性:随着用户安全意识的提高，安全性将是用户非常注重的一项指标，也将是一项基本要求。

第2章 课程设计的方案
2.1 概述

本课程设计通过PLC来控制水泥厂仓库门的自动打开与关闭。采用SB1、SB2按钮分别启用和停止大门控制系统;当本单位车辆驶近大门时,发出特定编码的超声波，门上超声波接收器进行识别，给出逻辑信号，输送给PLC控制系统以开启大门;然后用两个光电开关检测车辆是否已进入大门，进入后则关闭大门。当两个光电开关发射的红外光速被车辆遮住时，光电开关接收头给出逻辑“1”信号，否则为“0"信号。PLC控制系统收到信号关闭大门。自动门的上下运动由电动机驱动，当接受到光电开关给出的信号时开门接触器KM1闭合时电动机正转自动门打开,关门接触器KM2闭合时电动机反转自动门关下；同时自动门装有上、下限限位开关SQ1、SQ2.控制自动门上下运动的界限，以保证安全。

2。2 系统组成总体结构
本自动控制系统由PLC控制系统,仓库门,感应装置，驱动装置，限位开关,启停控制，检测装置七部分组成。系统总体结构图如图2.1所示。

图2.1 系统总体结构框图

如上图所示，其中PLC为整个控制系统的中枢核心，控制其它部件。仓库门为需要控制的对象.启停控制为整个系统的开启关断按钮。检测装置是用来接收从汽车发出的特定编码的装置，并与PLC系统相连接。在系统开启的条件下接受信号给PLC装置以进行下一步自动操作。限位开关安装在自动门运动机械终端处,以限制其上下运动的行程，进行终端限位保护.感应装置为光电开关.用来检测车辆是否在在所测位置或离开相关位置，然后提供输入信号给PLC，以控制自动门的开启。驱动装置为一台电动机.具备正转反转功能。是PLC的直接控制对象。为电动门的上下运动提供动力。整个系统的操作流程为，开启系统后，检测装置接受到汽车发出编码信号，传送给PLC，开启光电检测装置。检测到车辆后在传送给PLC，PLC控制电动机运转，使大门打开，由限位开关控制打开的位置。然后暂停一段时间,再关闭自动门
第三章 系统器件选择
3。1 PLC型号选择
工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。根据控制要求要估计输入输出点数、所需存储器的容量、PLC的功能、外部设备，性价比等因素.
（1）输入输出（I/O）点数的估算
本课程设计需要7个输入量，2个输出量。I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数,在增加10%到20%的可扩展.表3。1为I/O口地址分配表。

表3.1 I/O口地址分配表
地址编号
符号
说明
地址编号
符号
说明
I0。0
SB1
启动开关
I0.5
SB4
光电开关2
IO.1
SB2
停止开关
I0。6
SB5
编码检测开关
I0。2
SQ1
上限为开关
Q0。0
KM1
自动门开启
I0.3
SQ2
下限位开关
Q0。1
KM2
自动门关闭
I0。4
SB3
光电开关1

（2）存储器容量的选择
存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,程序容量是存储器中用户应用项目实用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器的容量。
（3)控制功能的选择
该选择主要进行运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等性能的选择。
（4）机型的选择
机型的选择主要包括PLC的类型选择，经济性价比因素，对PLC响应时间的要求因素等。
综合以上因素，本课程设计的控制系统采用德国西门子公司生产的S7-200CPU224小型PLC来实现整个系统的控制。
3。2 限位开关的选择
限位开关又称行程开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令的主令电器.用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。
限位开关主要用于将机械位移转变成电信号，使电动机的运行状态得以改变，从而控制机械动作或用作程序控制。它广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械的行程控制。当生产机械运动到某一运动位置时，行程开关通过机械可动部分的动作,将机械信号转化为电信号,以实现对生产机械的控制，限制它们的动作和位置，借此对生产机械给以必要的保护.因WTAU系列限位开关具有体积小、功能多、精度高、限位可调、通用性强及维护安装和使用调整方便等特点在工程机械中应用极其广泛.因此本课程设计采用WTAU系列限位开关.限位开关与PLC连接图如图3.1所示。

图3。1 限位开关与PLC连接图
3。3 检测装置的选择
本课程设计的检测装置采用超声波传感器,被设定的车辆安装相应的装置当本单位车辆驶近大门时，发出特定编码的超声波，门上超声波接收器进行识别，给出逻辑“1"信号,则开启大门。超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的,它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中,它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。本课程设计将超声波发送装置安放在汽车上,接收装置与PLC连接。
3。4 感应装置的选择
本课程设计的感应装置采用光电开关。工作原理是用光电开关检测车辆是否已进入大门，进入后则关闭大门.光电开关发射的红外光速被车辆遮住时,光电开关接收头给出逻辑“1”信号，否则为“0”信号。当光电开关0坚持到1到1的变化说开门。光电开关2坚持到信号由1到0的变化时，关门。
光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。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行探测.由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用. 采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件,具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。本课程设计采用红外光电开关. 光电开关检测示意图如图3。2所示。

图3.2 光电开关检测示意图
3。5 驱动装置的选择
本课程设计的驱动装置采用交流电动机。虽然在调速性能上不如直流电动机。但交流电动机与直流电动机相比,结构简单，价格相对较低，维修相对方便，并且具有一定的应用广泛的优势。本课程设计采用异步交流电动机.其技术参数为电机P=0。81Kw,I=2A， n=1410r/min,U=380v。交流电动机主电路电路图如图3。3所示。控制电路如图3。4所示。

图3.3 交流电动机主电路电路图

图3.4 交流电动机控制电路电路图

第四章 硬件设计
4.1 PLC外部接线图
如下图所示，图4。1为PLC外部接线图。表4.1为I/O口地址分配表.

图4.1 PLC外部接线图

如上图所示，其中I0。0连接系统启动按钮。I0.1连接系统的关闭按钮，I0.2连接上限位开关。I0.3连接下限位开关。I0.4连接光电开关1，I0。4连接光电开关2，I0.6连接超声波传感器。Q0.0为输出，表示开门，Q0，1为输出，表示关门。KM1,KM2为电动机线圈，控制正转反转,为了保证安全，要形成互锁.采用220V交流电源.。

表4。1为I/O口地址分配表
地址编号
符号
地址编号
符号
I0.0
SB1
I0。5
SB4
IO.1
SB2
I0。6
SB5
I0。2
SQ1
Q0.0
KM1
I0。3
SQ2
Q0。1
KM2
I0.4
SB3

4。2 总电路图
如下图所示，图4。2为总电路图

图4。2 总电路图
第5章 软件设计
5.1 程序流程图
如下图所示，图5.1为程序流程图。

图5。1 程序流程图

程序流程图说明:开始即打开系统启动开关，然后检测装置开启，当车辆接近大门时，检测装置发出逻辑信号1给PLC系统，随后光电开关1打开,检测逻辑信号，然后发送信号0到1的变化给PLC系统，控制大门开启，然后暂停10s,光电开关2检测1到0信号变化给PLC,再关闭。然后检测装置在检测,如果有下一辆车就把信号给光电开关。没有则关闭整个系统。

5。2 梯形图
梯形图如下所示.其中网络1表示自动门开门时程序。网络2表示暂停时程序。网络3表示自动门关门时程序。

第六章 课程设计总结
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关PLC方面的知识,以前我只知道一些书面上的知识。但通过这次课程设计，我懂得了PLC的具体设计原理及应用。在设计过程中暴露出了以前在这方面的知识欠缺和经验不足。，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于弥补了这个缺憾。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再仅仅局限于书本。更要明白其真正含义.在课程设计过程中，我逐渐地理解了PLC控制系统的原理，构造,器件选择及实践应用。这在平时上课时是学不到的。并通过不断发现错误，并且改正，来获取知识，使自己能力提高。

参考文献
［1] 王永华。现代电气控制及PLC应用技术。北京：北京航空航天大学出版社,2008
［2］ 西门子（中国）有限公司.S7—200可编程控制器手册。2005
[3］ 廖常初。 S7—200编程及应用。版。北京：机械工业出版社，2008
［4］ 周万珍,高鸿斌。 PLC分析与设计应用。。北京：电子工业出版社，2008
[5] 赵克裕，许福永.微波原理与技术.北京.高等教育出版社，2006：8.5
［6] 李凤阁，佟为明。电气控制与可编程控制器应用技术。北京机械工业出版社2007:12.25
[7］ 陈立定.电气控制与可编程控制器技术.北京人民邮电出版社.2007：3。5
［8] 阮有德。电气控制与PLC实训教程。人民邮电出版社.2006：10。10

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