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1、PLC自动门控制系统的设计摘要本文是关于自动门控制系统的设计，自动门系统主要由可编程控制器（PLC）、感应器件、驱动装置和传动装置组成。主要工作原理是感应器件将检测到的人体或物体信号传送到PLC，PLC再综合收到的自动门状态信号作出判断，而后发出控制信号，使驱动装置运行，在通过传动装置带动门的动作。随着电子技术的发展，PLC不断的更新，PLC控制已成为自动控制中最常见的方式之一。自动门就是自动控制应用的以典型例子，由于可编程控制器具有很好的处理自动门开关控制及良好的稳定性，而且可以很简单的改变控制的方式，因此，自动门的生产商家很多都运用PLC来做门的控制器。目前自动门在日常生活中用越来越广泛。
2、PLC控制具有较高的可靠性、稳定性、维修方便等优点。关键词：PLC，自动门AbstractWith productivity and the continuous development of science and technology,peoples daily lives and production activities of a large number of the use of automated control , not only saving human resources ,but a large degree of improved production efficie
3、ncy, further promote the rapid development of productive forces, and constant enrich peoples lives. The design is based on the storage of vehicles PLC mangement systems , LED used two vehicles in the garage to show that the actual number . the use of two light sensor to monitor vehicle access and co
4、mplete count , the two vehicles entered the house throuth the sensor and a digital display , two vehicles going through the sensor by a digital display ,but only after a sensor vehicles will not count.In oder to prevent accidents counting error ,the system used repeatedly checking procedures to enha
5、nce the reliability of the system . First of all ,pay attention to control the distant between the two sensors ,access to the garage with the certification ,procedures for the vehicle ,through the sensor when people do not count ,Sencondly ,the introduction of the logical interlocked ,and counting w
6、ould start by counting lock , a Canadian counting will have to lock pulse by pluse count , so in order to ensure reliability , Finally ,a reduction of the processing time to avoid vehicles in the vicinity of sensors for counting from the wrong campaignKey words : PLC ，voluntarily door目录摘要1Abstract2前
7、言42国内外自动门发展52.1国内外自动门发展现状52.2本课题研究的内容63自动门控制系统总体方案设计63.1在自动门的功能需求分析63.2自动门的控制要求63.3自动门控制系统构成73.31 具体构成73.4自动门的机械传机构设计74自动门控制系统的硬件设计84.1 PLC的选择84.2驱动装置的选型84.3感应器件的选型84.4传动装置94.5 限位开关94.6自动门控制系统I/0地址分配表94.7自动们控制系统的原理图104.7.1主电路及供电线路104.7.2外围接线115自动门控制系统软件的设计115.1 工作过程的分析115.2梯形图的设计116硬件线路连接137 结束语13参考
8、文献14致 谢15前言 在经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门已经随处可见。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开关来感应人的出入，当人走进自动门是感应开关感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过之后，再将门关上。由于自动门在通电后可以实现无人管理，不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。自动门在国外早已得到普遍的应用，在我国也以优异的性能逐步得到大家的认同，中国已迎来了自动们发展的黄金时期自动门性能优劣主要取决于它的控制装置，早期的自
9、动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐渐被淘汰。目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是PLC，它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。目前他在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻化工等领域的应用都得到了长足的发展。因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性、维修方便等优点。由此看来，进行自动门的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。本课题主要介绍运用PLC为控制器的自动门控制系统的设计，所有产品的开发都要讲究实用本课题开发的产品对许多场合都能
10、适用，而且能够简单化，不论对于产品开发还是使用者来说都是最好的。此系统的设计既满足了自动门的基本要求，还可以保证自动门的稳定性。研究本课题意味着产品成本的下降，效益提高。因此是一个比较实用且经济的产品。2国内外自动门发展2.1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、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
11、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、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
12、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，控制器通过驱动装置将门打开。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。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。2.2本课题研究的内容本设计将在以下几个
13、方面对自动门的控制系统进行研究和论证。1. 自动门硬件系统的设计 本课题设计的自动门要求有很高的稳定性来满足日常的需要，故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的三菱FX小型PLC。在自动门的开关门速度控制上本设计以变频器作为调节器，运用变频器的三段速控制实现自动门的转速控制，为了解决在频率很低时出现不稳定的问题，驱动装置选用功率强大、稳定性好的自带减速装置的直流电动机，在感应器方面运用了自动门专用的微波雷达感应器和在工业控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现PLC对自动门的控制。由于本课题的具体需要在硬件系统的设计过程中主要考
14、虑自动门的经济实用、稳定的需要。2. 自动门的软件设计 在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图能直观明了的设计出自动门的控制要求，并能更好的考虑到安全性和故障报警等问题，梯形图的编写运用三菱自带的编程软件，此软件具有强大的诊断功能，能更快的查处故障原因，从而大大缩短了维修时间。3自动门控制系统总体方案设计3.1在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，自动门应具有手动和自动方式。当信号采集装置检测到有人接近门口且门未打开或者检测
15、到已无人接近门口且门未关闭，PLC动作输出信号开控制点动机正转或者反转来开门或者关门。（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。自动门控制系统包含PLC控制和执行元件构成。采用自动和手动控制方式，此种控制模式为目前大多自动门的控制方式。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门的自动化控制。3.2自动门的控制要求（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，电机停止运行。（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
16、行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。（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，应立即停止关门，并自动进入开门程序。（4） 在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。3.3自动门控制系统构成 自动门控制系统包含PLC控制和动作执行元件构成。采用自动和手动电动控制方式，此种控制方式为目前大多自动门的控制方式。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门的自动化控制。3.31
17、 具体构成自动门系统的具体组成如下图：由上图可知，当感应器件检测到人体或物体信号时将信号传给PLC,PLC根据已经采集的信号发出控制信号，是驱动装置运行，通过传动装置带动自动门的运行。3.4自动门的机械传机构设计 在本课题设计的自动门针对人流较多的商场，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版，轨道，门机，皮带，吊挂件等。2. 所有的组件都为插入式元件，使得安装很简单。3. 电机：驱动电机采用64V直流电动机，功率大，可调性强。4. 导轨：水平双导轨结构，形式正悬挂，解决了侧摆得问题，从而确保了门扇的稳定性。并配以双侧密封
18、毛刷，形成密封式导轨，避免积尘对导轨及滑轮的磨损，实现了维护方便的特点。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，从而提高了使用寿命。 4自动门控制系统的硬件设计4.1 PLC的选择在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需要的操作和动作，然后根据控制要求，估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定PL
19、C的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。本课题的设计采用三菱公司生产的FX小型PLC来实现整个系统的控制。4.2驱动装置的选型 自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障。在本设计中是运用直流无刷电机。直流无刷电机功率密度高，噪音极小、调速性能好，即具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电动机线性机械特性、调速范围宽、启动转矩大、运行效率高等诸多优点。是应用于“轻、小、薄、安静、精密、可靠”等场合的最佳选择本设计选用的是亚坦电机控制有限公司生产的45BLDC系列直流无刷电机，电机直径45，额定转数4000转，额定扭矩0.036N.m
20、，功率15W100W。额定电压24V DC。4.3感应器件的选型 目前自动门行业运用的感应器件主要有微波感应器、红外感应器等。微波感应器，又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，微波感应器是以微波多普勒原理为基础，平面型天线昨感应系统，以微处理器作控制。整机关键元器件均为进口器件，方案设计选择器件均确保了产品可靠性。 微波感应器的特点： 微波感应器是以10.525GHz微波频率发射、接收。其探测方式具体如下优点： （1）非接触探测。 （2）不受温度、湿度、噪音。 红外感应器，是对物体的存在进行反应，不管人员是否移动，只要处于感应器的扫描范围内，它
21、都会反应，另外，红外感应器的反应速度比微波感应器慢。 根据不同的功能和性能运用在各类不同场合的自动控制系统中，是自动门系统的关键部位，其性能直接影响自动门系统的安全及稳定，如在高档酒店、写字楼，可以选择高灵敏度的感应器；在人行道边上的银行、商店等经常有人路过的地方，选择窄区域的感应器。 结合本课题的实际需要在设计自动门的人员检测上运用上海顺安达门业装饰有限公司的微波自动门感应器WB-3004，其规格如下： 4.4传动装置 本控制系统所用到的传动装置具体包括如下： 1 自动门扇行进轨道：就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向进行。 2 自动门扇吊具走论系统：用于吊挂活动门扇，同时
22、在动力牵引下带动门扇运行。 3 同步皮带：用于传输电机所产动力，牵引自动门吊具走论系统。4.5 限位开关 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。4.6自动门控制系统I/0地址分配表 I/0分配表示编写PLC程序首先要做的前提条件，也是现场接线和调试的重要依据。
23、4.7自动们控制系统的原理图4.7.1主电路及供电线路上图为自动门控制系统的主电路原理图。4.7.2外围接线如上图所示KA1 KA2是感应器控制的两个继电器，有感应器感应到有人时会自动闭合，SQ1、SQ2是开关门到位行程开关 ，检测开关门是否到位检，SQ3、SQ4是开关门时减速行程开关。5自动门控制系统软件的设计5.1 工作过程的分析根据 本课题的控制要求和安全要求，所设计的程序按照下图所示的流程运行，已达到本系统的最佳设计要求和完成系统的最终设计，工作流程如下：（1） 首先按下启动按钮，当传感器检测到能有人体信号时，电动机正传，带动自动门执行开门过程。（2） 当门完全打开之后，使开门限位开关
24、打开，此时自动门停止，进行8秒延时。 若此时感应器重新检测到有人体信号时，则在重新进行8秒延时 （3） 当8秒的延时完毕后，电动机反转执行关门过程。在关门过程中，传感器重新检测到人体信号时，此时中断关门转向开门过程。（4） 考虑到自动门若出现故障时，使用自动控制系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门。以上工作过程可用流程图表达如附图所示。5.2梯形图的设计设计梯形图的基本方法和步骤：（1）首先根据工艺过程控制要求，画出控制流程图，力求表达清晰、准确。必要时可以把控制系统分解成几个相对独立的部分，尽量简化，利于编程(2)将所有的输入信号（按键，行程限位开关，压力开关，压力、速度、时间等传感器）
25、和输出控制对象（接触器、电磁阀、电动机、指示灯等）分别列出，按被采用的PLC型号内部逻辑元件编号范围，对I/O端子做出相应的分配和安排。（3）根据控制流程图，有规律的分配和利用PLC内部有关的逻辑元件（如辅助继电器、定时器、计数器等）构成相应的基本回路。（4）以梯形图的形式来描述控制要求，绘制梯形图要遵循编程原则。（5）编写程序清单时，必须按梯形图的逻辑行和逻辑单元的编排顺序（由上而下，从左到右）依次进行。 本系统的程序软件采用三菱FX,选择他的梯形图语言进行程序设计。在设计过程中应遵循以下编程规则：1. 每个继电器的线圈和他的触点均用同一个编号，每个元件的触点使用时没有数量限制。2. 梯形图
26、每一行都是从左边开始，线圈接在最右边（线圈右边不允许再有触点）。3. 线圈不能直接接在左边的母线上。4. 在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出，他很容易引起误操作，应避免。5. 在梯形图中没有真实的电流流动，为了便于分析PLC的周期扫描原理和逻辑上的因果关系，假定在梯形图中有电流流动，这个电流只能在梯形图中单向流动即从左向右流动，层次的改变只能从上向下流动。6. 无论选用何种PLC机型，所使用的软件编号（即地址）必须在该机型的有效范围以内。根据以上规则和PLC的编程方法和思路编写了本课题设计的自动门控制系统的梯形图程序，具体程序如下：6硬件线路连接图6-1接线图7 结束语本
27、文研究了基于plc的自动门控制系统的设计原理与实现方法，包括硬件设计与软件设计。但在实际应用中还应结合实际情况，考虑各部分的容量及其技术参数，供电电源的设计、系统接地问题、电缆设计与铺设、plc输出端保护等问题，已使系统达到安全可靠的工作，所以要想交付用户使用，必须得通过现场调试。这就又给我们提出了更高层次的问题，毕竟一个较好的和较完善的应用软件不是在短时间内就可以完成的它需要不断的完善和发展，需要我们做大量的工作和时间的检验。现在的系统还没有达到真正的智能化，还需要正增加很多新的功能和先进的科学技术，才能达到真正意义上的智能化控制。参考文献（1） 王永华，现代电气控制及PLC应用技术。北京航
28、空航天大学出版社 2008 . 3.9（2） 何衍庆主编，何一平、王鹏副主编著，常用PLC应用手册，电子工业出版社2008.3.7（3） 李凤阁，佟为明，编著，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（4） 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（5） 马志喜 电气工程设计 北京机械工业出版社 2008.6.7（6） 郭和伟 电器与PLC控制技术 北京清华大学出版社 2007.4.6（7） 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（8） 阮有德 电气控制与PLC实训教程 人民邮电出版社 2006.10.
29、10（9） 齐占庆 王振臣 电气控制技术 北京机械工业出版社 2008.7.8（10） 常晓玲 电气与可编程可编程控制器 北京机械工业出版社 2007.5.8致 谢三年的大学生活即将结束，在这里几年我学到了很多东西。首先，向泰山职业技术学院电工子程系的各位老师表示感谢。你们不只传授了我知识，而且告诉了我很多为人处世的道理，这些道理将对我以后的人起到很好的指导作用。通过对自动门控制系统的软件设计，在学习与设计过程中，了解所设计工程的工艺流程，从而完成了对自动门系统的软件设计，同时，对于自动门硬件，也知道了一些周边技术，扩充了知识面，增强对工艺的理解。本文的构思、规划设计撰写得到了各位老师的悉心指导，在论文设计时给予热心的指导以帮助，各位老师学识渊博、敏锐的学术洞察力、认真的工作态度和严谨的治学作风、平易近人的为人风格给予我深刻的印象，是我受益匪浅在此向史保平老师表示诚挚的谢意。值此论文完成之际，谨向所有曾为我帮助和指导老师、同学和朋友们致以中心的感谢！
