自動門控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　設(shè)計任務(wù)：</b></p><p>　　自動門控制裝置由內(nèi)光電探測開關(guān)K1、門外光電探測開關(guān)K2、開門到位限位開關(guān)K3、關(guān)門到位限位開關(guān)K4、開門執(zhí)行機構(gòu)KM1（使直流電動機正轉(zhuǎn)）、關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)KM2（使直流電動機反轉(zhuǎn)）等部件組成。</p><p><b>　　控制要求：</b></p><p&g

2、t;　　當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)K1或K2時，開關(guān)執(zhí)行機構(gòu)KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3位置時，電機停止運行。</p><p>　　自動門在開門位置停留8秒后，自動進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)KM2被啟動，電動機反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時，電機停止運行。</p><p>　　在關(guān)門過程中，當(dāng)有人由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，應(yīng)立即停

3、止關(guān)門，并自動進(jìn)入開門程序。</p><p>　　在門打開后的8秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)之外通過光電 開關(guān)K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著科技的不斷發(fā)展，PLC不斷的更新，PLC控制已成為自動控制中最常見的方式之一。各種

4、各樣的自動門應(yīng)運而生，其中大多采用PLC系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，由于可編程控制器具有很好的處理自動門開關(guān)控制及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡單的改變控制的方式，因此，自動門的生產(chǎn)商家很多都運用PLC來做門的控制器。它現(xiàn)在為許多賓館、超市、百貨大樓等現(xiàn)代建筑所必備，不僅可以美化出入口環(huán)境，而且具有節(jié)能、防塵、隔音等功能，同時也是建筑物智能化的重要指標(biāo)。PLC控制具有較高的可靠性、穩(wěn)定性、維修方便等優(yōu)點。</p><p>　　

5、本文是關(guān)于自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計，自動門系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、感應(yīng)器件、驅(qū)動裝置和傳動裝置組成。主要工作原理是感應(yīng)器件將檢測到的人體或物體信號傳送到PLC，PLC再綜合收到的自動門狀態(tài)信號作出判斷，而后發(fā)出控制信號，使驅(qū)動裝置運行，在通過傳動裝置帶動門的動作。宏觀整體調(diào)整自動門中各種硬件設(shè)施協(xié)調(diào)工作，完成自動打開大門和關(guān)閉大門的任務(wù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動門、PLC、感應(yīng)器件、驅(qū)動裝置<

6、;/p><p><b>　　Abstract:</b></p><p>　　With the continuous development of science and technology, PLC constantly update, PLC control has become automatic control is the most common means.

7、All kinds of automatic door arises at the historic moment, most of which adopts PLC system for centralized control, because the programmable controller has very good deal with automatic switch control and good stability,

8、 and can be easily change control way, therefore, automatic door production businessman using PLC to do many of the door of the con</p><p>　　This paper is about the design of the automatic control system, au

9、tomatic door system mainly by the programmable controller (PLC), sensing device, driving device and driving device component. The main work principle is to detect the induction device object in the human body or signals

10、to PLC, PLC and comprehensive received automatic door state judge signals, then send control signal, the driving device running in through the transmission device drive door of actions. Macroeconomic adjustment of </p

11、><p>　　Keywords: automatic door, PLC, sensing device, drive</p><p><b>　　1、前言</b></p><p>　　在經(jīng)濟飛速發(fā)展的中國，高樓聳立的大都市里的大廈、賓館、酒店、銀行、商場、寫字樓，自動門已經(jīng)隨處可見。自動門的工作方式是通過自動門內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開關(guān)來感應(yīng)人的出入，當(dāng)

12、人走進(jìn)自動門是感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當(dāng)人通過之后，通過設(shè)計者設(shè)計的關(guān)門時間自動的再將門關(guān)上。由于自動門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，不但能給我們帶來人員進(jìn)出方便、節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音等好處，更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息。</p><p>　　自動門在國外早已得到普遍的應(yīng)用，在我國也以優(yōu)異的性能逐步得到大家的認(rèn)同，中國已迎來了自動們發(fā)展的黃金時

13、期</p><p>　　自動門性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點已逐漸被淘汰。目前自動門及其自動化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是PLC，它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。目前他在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。因此運用PLC控制自動門具有較高的可靠性、維修方便等優(yōu)點（在需

14、要改進(jìn)的時候只需要改變內(nèi)部程序，而不需要改變外圍的硬件）。由此看來，進(jìn)行自動門的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究價值。</p><p>　　本課題主要介紹運用PLC為控制器的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計，所有產(chǎn)品的開發(fā)都要講究實用本課題開發(fā)的產(chǎn)品對許多場合都能適用，而且能夠簡單化，不論對于產(chǎn)品開發(fā)還是使用者來說都是最好的。此系統(tǒng)的設(shè)計既

15、滿足了自動門的基本要求，還可以保證自動門的穩(wěn)定性。研究本課題意味著產(chǎn)品成本的下降，效益提高。因此是一個比較實用且經(jīng)濟的產(chǎn)品。</p><p><b>　　2．PLC的發(fā)展史</b></p><p>　　2.1、 PLC概述</p><p>　　PLC可編程序控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文

16、全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項技術(shù)迅速發(fā)

17、展起來。</p><p>　　2.2、PLC的起源：</p><p>　　1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。</p><p>　　1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP—14 ，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的

18、第一臺PLC。 </p><p>　　1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14 </p><p>　　1971年，日本研制出第一臺DCS-8 </p><p>　　1973年，德國研制出第一臺PLC </p><p>　　1974年，中國研制出第一臺PLC </p><p>　　發(fā)展：20世紀(jì)70年

19、代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。</p><p>　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實用化發(fā)展階段，

20、計算機技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。</p><p>　　20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 </p><p>　　20世紀(jì)80年代至90

21、年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 </p><p>　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信

22、單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。</p><p>　　2.3、PLC技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p>　　PLC產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展 ，其大方向發(fā)展為：I/O點數(shù)達(dá)14336點、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。 小方向發(fā)展為：由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛 ，不斷

23、加強通訊功能 新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的 EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)、發(fā)展容錯技術(shù)、 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p

24、><b>　　贊同</b></p><p><b>　　3.自動門的介紹</b></p><p><b>　　3、1自動門的簡介</b></p><p>　　自動門 英文名：automatic door。自動門從理論上理解應(yīng)該是門的概念的延伸，是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行的發(fā)展和完善。自動門是指

25、：可以將人接近門的動作（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識別為開門信號的控制單元，通過驅(qū)動系統(tǒng)將門開啟,在人離開后再將門自動關(guān)閉，并對開啟和關(guān)閉的過程實現(xiàn)控制的系統(tǒng)。</p><p>　　自動門開始在建筑物上使用，是在二十世紀(jì)年以后。二十年代后期，美國的超級市場的開放，自動門開始被使用，受此影響，世界第一自動門品牌多瑪在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動門，新建大樓的正門也開始使用了。到了1962年，電氣式己開始出現(xiàn)，之后伴隨

26、著城市的建設(shè)，自動門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進(jìn)行電動機的速度控制很難，只好進(jìn)行油壓、空壓速度控制，轉(zhuǎn)換但因能源利用效率很低，然而伴隨著電氣控制的技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動機的電氣式自動門逐漸成為主流。例如：各種用可識別控制的自動專用門，如：感應(yīng)自動門(紅外感應(yīng),微波感應(yīng),觸摸感應(yīng),腳踏感應(yīng))、刷卡自動門等。</p><p>　　3.2 自動門的分類</p>

27、<p>　　常用的自動門可分為推拉門、平開門、折疊門和旋轉(zhuǎn)門。</p><p>　　推拉門：可細(xì)分為單開、雙開、重疊單開、重疊雙開和弧形門。弧形門門扇沿孤形軌道平滑移動，可分為半弧單向、半弧雙向、全弧雙向。為了最大限度的拓寬入口幅度，有的推拉（套疊）自動門可作成在開啟終點與固定扇重合后一道手動平開，也歸納為推拉自動門。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)門：可細(xì)分為有中心軸式、圓導(dǎo)軌懸

28、掛式和中心展示區(qū)式等。</p><p>　　平開門：可細(xì)分為單扇單向、雙扇單向、單扇雙向和雙扇雙向。</p><p>　　折疊門：可細(xì)分為2扇折疊和4扇折疊。</p><p>　　3.3國內(nèi)外自動門的發(fā)展情況</p><p>　　在國外，進(jìn)入90年代以來，自動化技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)已經(jīng)很成熟，并取得了驚人的成就，自動化技術(shù)是自動門的重要部分。在

29、現(xiàn)在人們生活中自動門可以節(jié)約空調(diào)能源、降低噪音、防塵、防風(fēng)，同時可以使出入口顯得很莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。</p><p>　　自動門在國外早就得到了普遍應(yīng)用，在國內(nèi)也逐漸得到了大家的認(rèn)可，已經(jīng)迎來了自動門發(fā)展的黃金時期。</p><p>　　早期自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點已被逐漸淘汰。</p><p>　　隨

30、著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，自動門在人們的生活中的運用越來越廣泛，自動門適合于賓館、酒店、銀行、寫字樓、、醫(yī)院、商店等，使用自動門。但在國內(nèi)，自動門的自主研發(fā)尚處于初級階段。在自動門控制系統(tǒng)設(shè)計中，穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全及人性化是需要首先考慮的因素。</p><p>　　由于門體的重量及體積不同會對自動門驅(qū)動傳動系統(tǒng)提出不同的要求，所以各種自動門又可以分為重型自動門和輕型自動門。</p><p>

31、;　　客流量的差異會對自動門的使用產(chǎn)生很大的影響，因此，自動門還可以分為一般自動門和頻繁使用自動門。</p><p>　　自動門根據(jù)使用的場合及功能的不同可分為自動平移門、自動平開門、自動旋轉(zhuǎn)門、自動圓弧門、自動折疊門等，其中平開門用的場合較少，旋轉(zhuǎn)門由于昂貴而且非常龐大，一般只使用余高檔酒店賓館，自動平移門使用的最廣泛，大家一般所說的自動門、感應(yīng)門就是指自動平移門，目前市場上流行的平移型自動門一般是兩開，這種門

32、的特點是簡單易控，維護(hù)方便。</p><p>　　自動平移門最常見的形式是自動門內(nèi)外兩側(cè)加感應(yīng)器，當(dāng)人走進(jìn)門時，感應(yīng)器感應(yīng)到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當(dāng)人通過之后，再將門關(guān)上。由于自動平移門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得到大范圍的普及。</p><p>　　自動門的控制方法有很多，從控制器的不同來說，有繼電

33、器控制，即通過按鈕和復(fù)雜的接線安裝來控制；智能控制器控制，即通過運行現(xiàn)代自動化設(shè)備來控制，它具有穩(wěn)定性高，安全等優(yōu)點，因此被很多生產(chǎn)廠商所運用。由于繼電器邏輯控制的自動門系統(tǒng)存在許多缺陷而逐步被智能控制器的自動門所淘汰。</p><p>　　在智能控制器的選折上，自動門的主控制器有微電腦控制器控制和可編程控制器（PLC）控制，微電腦控制主要有體積小、安裝方便等特點，目前有許多廠家采用此種方式生產(chǎn)自動門，PLC控制

34、的特點是穩(wěn)定型高、維護(hù)方便，目前許多大型商場的自動門都是有這種方式來控制的。</p><p>　　3.4自動門研究的目的和意義</p><p>　　在超級市場、公共建筑、銀行、醫(yī)院入口，經(jīng)常使用自動門控制系統(tǒng)。使用自動門，可以節(jié)約空調(diào)能源、降低噪音、防風(fēng)、防塵，同時可以使出口顯得莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。自動平移門最常見的形式是自動門及門內(nèi)外的光電開關(guān)，當(dāng)人走進(jìn)自動門時，感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人

35、的存在，給控制器一個開門的信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開，當(dāng)人通過門之后，在將關(guān)閉。由于自動平移門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得到了廣泛應(yīng)用。</p><p>　　本課題的自動門設(shè)計運用PLC做控制器能大大提高自動門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，對與整個自動門行業(yè)是一次技術(shù)革新，提高了自動門的使用率，因此，進(jìn)行自動門的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC

36、在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究價值。</p><p>　　4自動門控制系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　4.1本課題研究的內(nèi)容</p><p>　　本設(shè)計將在以下幾個方面對自動門的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。</p><p><b>　　自動門類型的選擇。</b></p><

37、;p>　　綜合了自動門的簡潔、簡單的要求，在本課題中主要研究自動平移門，本課題設(shè)計的自動平移門具有手動和自動開門功能和分時間段控制功能以及配備安全防夾人光線等輔助裝置來滿足商場等人流眾多的場所的高效率、高安全性的要求。</p><p>　　自動門硬件系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　本課題設(shè)計的自動門要求有很高的穩(wěn)定性來滿足日常的需要，故在本設(shè)計中所選用的智能控制器為穩(wěn)定性良好的三菱公

38、司生產(chǎn)的FX2N—16MR小型PLC。在自動門的開關(guān)門速度控制上本設(shè)計以變頻器作為調(diào)節(jié)器，運用變頻器的三段速控制實現(xiàn)自動門的轉(zhuǎn)速控制，為了解決在頻率很低時出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題，驅(qū)動裝置選用功率強大、穩(wěn)定性好的自帶減速裝置的直流電動機，在感應(yīng)器方面運用了自動門專用的微波雷達(dá)感應(yīng)器和在工業(yè)控制上大量運用的具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性好的接近傳感器，運用感應(yīng)器的開關(guān)量信號輸入給PLC來實現(xiàn)PLC對自動門的控制。由于本課題的具體需要在硬件系統(tǒng)的設(shè)

39、計過程中主要考慮自動門的經(jīng)濟實用、穩(wěn)定的需要。</p><p>　　4.2自動門基本結(jié)構(gòu)介紹</p><p>　　以平移自動門感應(yīng)門為例來介紹自動門的組成如下：</p><p>　　主控制器：它是自動感應(yīng)門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。</p>

40、<p>　　感應(yīng)探測器：負(fù)責(zé)采集外部信號，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動的物體進(jìn)入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號；</p><p>　　動力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動力，控制自動感應(yīng)門門扇加速與減速運行。 </p><p>　　自動感應(yīng)門扇行進(jìn)軌道：就象火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其 按特定方向行進(jìn)。 </p><p>　　門扇吊具走

41、輪系統(tǒng):用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。 </p><p>　　同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動力，牽引自動感應(yīng)門扇吊具走輪系統(tǒng)。 </p><p>　　下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是自動感應(yīng)門門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。</p><p>　　所以 在本課題設(shè)計的自動門針對人流較多的商場，應(yīng)對周圍環(huán)境進(jìn)行綜合考慮

42、，所以在本課題的自動門機械傳動設(shè)計中考慮了以下幾個方面：</p><p>　　1.自動門的傳動主要包括安裝版，軌道，門機，皮帶，吊掛件等。</p><p>　　2.所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡單。</p><p>　　3.電機：驅(qū)動電機采用64V直流電動機，功率大，可調(diào)性強。</p><p>　　4.導(dǎo)軌：水平雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，形式正懸掛

43、，解決了側(cè)擺得問題，從而確保了門扇的穩(wěn)定性。并配以雙側(cè)密封毛刷，形成密封式導(dǎo)軌，避免積塵對導(dǎo)軌及滑輪的磨損，實現(xiàn)了維護(hù)方便的特點。</p><p>　　5.滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強度高，耐磨性好，同時還有一定的減震效果。</p><p>　　6.皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設(shè)計，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。</p>&l

44、t;p>　　當(dāng)自動感應(yīng)門門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如下： 感應(yīng)探測器探測到有人進(jìn)入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運行，同時監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時候加力和進(jìn)入慢行運行。馬達(dá)得到一定運行電流后做正向運行，將動力傳給同步帶，再由同步帶將動力傳給吊具系統(tǒng)使自動感應(yīng)門扇開啟；自動感應(yīng)門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關(guān)自動感應(yīng)門，通知馬達(dá)作反向運動，關(guān)閉自動感應(yīng)門扇.</p><p&g

45、t;　　4.3自動門器件工作原理及選型</p><p>　　4.3.1自動門行程開關(guān)的工作原理 </p><p>　　行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開

46、關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。</p><p>　　4.3.2 自動門光電開關(guān)介紹</p><p>　　1、工作原理光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射

47、光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。2、光電開關(guān)的分類及術(shù)語解釋（1）、分類①漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。②鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與接

48、收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。③對射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)檢測物體為不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測裝置。④槽式光電開關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)</p><p&g

49、t;　　4.4自動門的硬件設(shè)計</p><p>　　4.4.1 PLC的選擇</p><p>　　在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估計輸入輸出點數(shù)、所需存儲器的容量、確定PLC的功

50、能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。</p><p>　　輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算</p><p>　　I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，在增加10%到20%的可擴展。余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點數(shù)為輸入12點，輸出

51、12點。</p><p><b>　　存儲器容量的選擇</b></p><p>　　存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目實用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器的容量。設(shè)計階段，由于用戶程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時，能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量

52、的估算來代替，存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的形式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10到15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按次數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲索要儲存的程序，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。</p><p><b>　　控制功能的選擇</b></p>

53、<p>　　該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等性能的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)的要求，主要介紹一下幾種功能的選擇。</p><p><b>　　a 控制功能</b></p><p>　　PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成

54、所需要的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。</p><p><b>　　b編程功能</b></p><p>　　離線編程方式：PLC和編程器共用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在編程方式

55、：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。</p><p>　　五種標(biāo)準(zhǔn)化變成語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語言表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語

56、言應(yīng)遵守標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時，還應(yīng)支持多種語言變成方式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。</p><p><b>　　c診斷功能</b></p><p>　　PLC的診斷功能爆孔硬件和軟鍵的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟鍵對PLC的C

57、PU玉外部輸入輸出等部件信息叫喚功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。</p><p><b>　　(4)機型的選擇</b></p><p><b>　　a.PLC的類型</b></p><p>　　PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊兩類型型，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場

58、安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型PLC的I/0點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/0卡件或插卡，因此用戶可較合理的選擇和配置系統(tǒng)控制的I/0點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　b經(jīng)濟的考慮</b><

59、/p><p>　　選擇PLC時，應(yīng)考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出比較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。點當(dāng)數(shù)增加到一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量相應(yīng)增加，因此，點數(shù)的增加對PLC選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。本課題所設(shè)計的自動門屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟性的考

60、慮因此選用整體型PLC。 </p><p>　　（5）對PLC響應(yīng)時間的要求</p><p>　　對于多數(shù)場合，PLC的相應(yīng)時間基本上能滿足控制要求。響應(yīng)時間包括輸入濾波時間，輸出濾波時間和掃描周期。PLC的工作方式?jīng)Q定了他不能接受頻率過高或持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號，當(dāng)有此類信號輸入時需要選用掃描速度高的PLC或快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。</p><p>　

61、　綜合以上因素，本課題的設(shè)計采用德國西門子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制。</p><p>　　4.4.2驅(qū)動裝置的選型</p><p>　　自動門的驅(qū)動器是自動門能否良好工作的保障。在本設(shè)計中是運用直流無刷電機。直流無刷電機功率密度高，噪音極小、調(diào)速性能好，即具備交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點，又具備直流電動機線性機械特性、調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、運

62、行效率高等諸多優(yōu)點。是應(yīng)用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠”等場合的最佳選擇本設(shè)計選用的是亞坦電機控制有限公司生產(chǎn)的45BLDC系列直流無刷電機，電機直徑φ45，額定轉(zhuǎn)數(shù)4000轉(zhuǎn)，額定扭矩0.036N.m，功率15W～100W。額定電壓24V DC。</p><p>　　4.4.3感應(yīng)器件的選型</p><p>　　目前自動門行業(yè)運用的感應(yīng)器件主要有微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器等。微波感應(yīng)器，

63、又稱微波雷達(dá)，對物體的移動進(jìn)行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，微波感應(yīng)器是以微波多普勒原理為基礎(chǔ)，平面型天線昨感應(yīng)系統(tǒng)，以微處理器作控制。整機關(guān)鍵元器件均為進(jìn)口器件，方案設(shè)計選擇器件均確保了產(chǎn)品可靠性。</p><p><b>　　微波感應(yīng)器的特點：</b></p><p>　　微波感應(yīng)器是以10.525GHz微波頻率發(fā)射、接收。其探測方式具

64、體如下優(yōu)點：</p><p><b>　　（1）非接觸探測。</b></p><p>　?。?）不受溫度、濕度、噪音。</p><p>　　紅外感應(yīng)器，是對物體的存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員是否移動，只要處于感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應(yīng)，另外，紅外感應(yīng)器的反應(yīng)速度比微波感應(yīng)器慢。</p><p>　　根據(jù)不同的功能和性能運用

65、在各類不同場合的自動控制系統(tǒng)中，是自動門系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其性能直接影響自動門系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定，如在高檔酒店、寫字樓，可以選擇高靈敏度的感應(yīng)器；在人行道邊上的銀行、商店等經(jīng)常有人路過的地方，選擇窄區(qū)域的感應(yīng)器。</p><p>　　結(jié)合本課題的實際需要在設(shè)計自動門的人員檢測上運用上海順安達(dá)門業(yè)裝飾有限公司的微波自動門感應(yīng)器WB-3004，其規(guī)格如下： </p><p><b>　　

66、4.4.4傳動裝置</b></p><p>　　本控制系統(tǒng)所用到的傳動裝置具體包括如下：</p><p>　　1 自動門扇行進(jìn)軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向進(jìn)行。</p><p>　　2 自動門扇吊具走論系統(tǒng)：用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。</p><p>　　3 同步皮帶：用于傳輸

67、電機所產(chǎn)動力，牽引自動門吊具走論系統(tǒng)。</p><p>　　4.4.5 限位開關(guān)</p><p>　　限位開關(guān)又稱行程開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機械某些運動部件的碰撞來發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機械的運動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。</p><p>　　限位開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機床、起重機械以及輕工機械的行程控制。當(dāng)生產(chǎn)機械運動到某一運動位置時，

68、行程開關(guān)通過機械可動部分的動作，將機械信號轉(zhuǎn)化為電信號，以實現(xiàn)對生產(chǎn)機械的控制，限制它們的動作和位置，借此對生產(chǎn)機械給以必要的保護(hù)。</p><p>　　4.5 直流電動機的選型</p><p>　　4.5.1直流電動機的調(diào)速</p><p>　　并勵或他勵直流電動機與交流異步電動機相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，維修也不方便，但是在調(diào)速性能上有其獨特的優(yōu)點。因為鼠籠式

69、電動機在一般情況下是不能調(diào)速的，更不能無級調(diào)速，因此，對調(diào)速要求高的設(shè)備，均采用直流電動機。這是因為直流電動機能無級調(diào)速，機械傳動機構(gòu)比較簡單。</p><p>　　由直流電動機的轉(zhuǎn)速公式：</p><p>　　n=（U-IaRa）/KEΦ</p><p>　　可知，Ra、Φ和U中的任意一個值，都可使轉(zhuǎn)速改變，改變電樞電路中外電阻的方法也可進(jìn)行調(diào)速。但其缺點是耗電多

70、，電機機械特性軟，調(diào)速范圍小，且只能進(jìn)行有級調(diào)速，故這種方法目前已較少采用?，F(xiàn)常用的對直流電動機調(diào)速的方法有調(diào)磁法和調(diào)壓法。</p><p><b>　?。?）調(diào)磁法</b></p><p>　　即改變磁通量Φ。當(dāng)保持電源電壓U為額定值時，調(diào)節(jié)Rf，改變勵磁電流If以改變磁通量，由于</p><p>　　n=U/KEΦ-Ra/KTKEΦ

71、3;T</p><p>　　可知磁通Φ減少時，n0升高，轉(zhuǎn)速降△n增大，但后者與Φ2成反比，所以磁通愈小，機械特性曲線愈陡，但仍具有一定硬度，如圖14所示。在一定負(fù)載下，Φ愈小，則n愈高。由于電動機在額狀態(tài)運行時，它的磁路已接近飽和，所以通常都是減小磁通（Φ＜Φn），將轉(zhuǎn)速往上調(diào)（n＞nn）。</p><p>　　調(diào)速的過程是：當(dāng)電壓U保持恒定時，減小磁通Φ。由于機械慣性，轉(zhuǎn)速產(chǎn)立即發(fā)生變

72、化，于是反電動勢E=KE·Φ·n就減小，Ia隨之增加。由于Ia增加的影響超過Φ減小的影響，所以轉(zhuǎn)矩T=KTΦIa也就增加。如果阻轉(zhuǎn)矩Tc未變，則T＞Tc轉(zhuǎn)速n上升。隨著n的升高，反電動勢E增大，Ia和T也著減小，直到T=Tc時為止。但這時轉(zhuǎn)速已比原來升高了。</p><p>　　必須指出，若電動機在額定狀態(tài)下運行，則電樞電流Ia為額定值，如果調(diào)速時負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍舊保持不變（為額定值），由于T=KT

73、ΦIa，故減小磁通量Φ后Ia必然超過額定值，因此調(diào)速后負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須減小。這種調(diào)速方法適用于轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比而輸出功率基本不變（恒功率調(diào)速）的場合。</p><p>　　這種調(diào)速方法有3個優(yōu)點：</p><p>　?。?）調(diào)速平滑，可無級調(diào)速；</p><p>　　（2）調(diào)速經(jīng)濟，控制方便；</p><p>　?。?）機械特性較硬，穩(wěn)定性較好。

74、</p><p>　　這種調(diào)速方法的局限是轉(zhuǎn)速只能升高，即調(diào)速后的轉(zhuǎn)速要超過額定轉(zhuǎn)速。因為電機不允許超速太多，因此限制了它的調(diào)速范圍。在實際工作中，這種方法常作為電壓調(diào)速的一種補充手段。</p><p><b>　?。?）調(diào)壓法</b></p><p>　　即改變電壓U。當(dāng)保持他勵電動機的勵磁電流If為額定值時，降低電樞電壓U，則由</p

75、><p>　　n=U/KT·Φ-Ra/KE·KT·Φ2·T</p><p>　　可見，n0變低了，但△n未改變。因此改變U可得出一組平行的機械特性曲線。在一定負(fù)載下，U愈低，則n愈低。由于改變電樞電壓只能向小于電動機額定電壓的方向改變，所以轉(zhuǎn)速將下調(diào)(nn)。</p><p>　　調(diào)速的過程是：當(dāng)磁通Φ保持不變時，減小電壓U由于轉(zhuǎn)

76、速不立即發(fā)生變化，反電動勢E便暫不變化，于是電流Ia減小，轉(zhuǎn)矩T也減小。如果阻轉(zhuǎn)矩Tc未變，則T＜Tc，轉(zhuǎn)速n下降。隨著n的降低，反電動勢E減小，Ia和T增大，直到T=Tc時為止。但這時轉(zhuǎn)速已比原來降低了。</p><p>　　由于調(diào)速時磁通不變，如在一定的額定電流下調(diào)速，則電動機的輸出轉(zhuǎn)矩便是一定的（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）。</p><p>　　這種調(diào)速方法有下列優(yōu)點：</p>&l

77、t;p>　　（1）機械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性較好；</p><p><b>　?。?）調(diào)速幅度大；</b></p><p>　?。?）可均勻調(diào)節(jié)電樞電壓；得到平滑的無級調(diào)速。</p><p>　　這種調(diào)速方法的缺點是調(diào)壓需用專門的設(shè)備，投資較高。近年來由于采用了可控硅整流電源對電動機進(jìn)行調(diào)壓和調(diào)速，使這種方法得到了廣泛應(yīng)

78、用。印刷設(shè)備中直流電動機的調(diào)速多采用這種方法。</p><p>　　4.5.2直流電動機的優(yōu)勢</p><p>　　因為直流電動機在調(diào)方面很簡單，相對于異步電動機來說又有以下的優(yōu)勢：</p><p>　?。?） 由于采用高性能永磁材料，無刷直流電機的轉(zhuǎn)子尺寸得以減小，可以具有較低的慣性、更快的響應(yīng)速度、更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。 </p><p>　

79、?。?） 由于沒用轉(zhuǎn)子損耗（轉(zhuǎn)子使用永磁材料），也無需定子勵磁電流分量（應(yīng)用新理論），所以無刷直流電機具有較高的效率和功率密度。對于同等容量輸出，交流異步電機需要更大功率的整流器和逆變器。 </p><p>　　（3） 由于沒有轉(zhuǎn)子發(fā)熱，無刷直流電機也無需考慮轉(zhuǎn)子冷卻問題。 </p><p>　　（4） 交流異步電機由于其非線性本質(zhì)，實現(xiàn)控制極為復(fù)雜。無刷直流電機把其復(fù)雜的磁場定向控制簡化

80、為離散狀態(tài)的轉(zhuǎn)子位置控制，無需坐標(biāo)變換，調(diào)速范圍更寬，控制性能更好。 </p><p>　　綜上所述，無刷直流電機具有更大的功率密度（鐵芯利用率高）、更高的效率和更好的控制性能，如將節(jié)能因素、省卻變頻器以及產(chǎn)能提高因素考慮在內(nèi)，使用者的綜合成本下降很大。所以在本課題設(shè)計中選用了無刷直流電動機。 </p><p>　　5自動門控制系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　5.

81、1自動門的軟件設(shè)計</p><p>　　在本設(shè)計中選用了目前運用最多的PLC編程語言梯形圖，梯形圖能直觀明了的設(shè)計出自動門的控制要求，并能更好的考慮到安全性和故障報警等問題，梯形圖的編寫運用西門子自帶的編程軟件，此軟件具有強大的診斷功能，能更快的查處故障原因，從而大大縮短了維修時間。</p><p>　　5.2分析評估及控制任務(wù)</p><p>　　5.2.1課題的

82、分析評估</p><p>　　隨著PLC功能的不斷提高和完善，PLC幾乎可以完成工業(yè)領(lǐng)域的所有任務(wù)。但PLC還是有它最適合的應(yīng)用場合，所以在接到一個控制任務(wù)后，要分析被控對象的控制過程和要求，看看用什么控制裝備（PLC，單片機，DCS或IPC）來完成該任務(wù)最合適，比如儀器及儀表裝置，家電的控制器就要用單片機來做；大型的過程控制系統(tǒng)大部分要用DCS來完成。而PLC最合適的控制對象是：工業(yè)環(huán)境較差，而對安全性，可靠性

83、要求較高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入/輸出以開關(guān)量為主的工業(yè)制動控制系統(tǒng)或裝置。其實，現(xiàn)在的可編程控制器不僅處理開關(guān)亮，而且對模擬量的處理能力也很強。所以在很多情況下，也可以取代工業(yè)控制計算機（IPC）作為主控制器，來完成復(fù)雜的工業(yè)控制任務(wù)。</p><p>　　控制對象及控制裝置（選定為PLC）確定后，還要進(jìn)一步確定PLC的控制范圍。一般來說，能夠反映生產(chǎn)過程的運行情況，能用傳感器進(jìn)行直接測量的參數(shù)，控制邏輯復(fù)雜的部分

84、都由PLC完成。另外，如緊急情況停車的環(huán)節(jié)，對主要控制對象還要加上手動控制功能，這就需要在設(shè)計電氣系統(tǒng)原理圖與編程時統(tǒng)一考慮。</p><p>　　5.2.2課題的控制任務(wù)</p><p>　　自動門控制裝置的硬件組成：</p><p>　　自動門控制裝置由門內(nèi)光電探測開關(guān)K1，門外光電探測開關(guān)K2，開門到位限位開關(guān)SQ1，關(guān)門到位限位開關(guān)SQ2，開門執(zhí)行機構(gòu)KM1

85、（使直流電動機正轉(zhuǎn)），關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)KM2（使直流電動機反轉(zhuǎn)）開門到位減速限位開關(guān)SQ3和關(guān)門到位減速限位開關(guān)SQ4等部件組成。</p><p>　　5.2.3自動門的手動控制要求</p><p>　　自動門控制系統(tǒng)包含PLC控制和執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動和手動控制方式，此種控制模式為目前大多自動門的控制方式。本課題所設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來控制傳動機構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實現(xiàn)

86、門的自動化控制。</p><p>　　（1）開門和關(guān)門控制應(yīng)有手動和自動方式：當(dāng)信號采集裝置檢測到有人接近門口且門未打開或者檢測到已無人接近門口且門未關(guān)閉，PLC動作輸出信號開控制點動機正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來開門或者關(guān)門。</p><p>　　（2）緊急停止：當(dāng)自動門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時，可閉合緊急停止開關(guān)，自動門自動進(jìn)入開門過程。</p><p>　　5.2.4自動門的自動控制

87、要求</p><p>　?。?）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)K1或K2時，開門執(zhí)行機構(gòu)KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3位置時，電機停止運行。</p><p>　　（2）自動門在開門位置停留8秒后，自動進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)KM2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時，電機停止運行。</p><p>　?。?）在關(guān)門過程中，當(dāng)

88、有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進(jìn)入開門程序。</p><p>　?。?）在門打開后的8秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。</p><p>　　5.3自動門控制系統(tǒng)I/0地址分配表</p><p>　　I/0分配表示編寫PL

89、C程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場接線和調(diào)試的重要依據(jù)。</p><p>　　5.4 工作過程的分析</p><p>　　根據(jù) 本課題的控制要求和安全要求，所設(shè)計的程序按照下圖所示的流程運行，已達(dá)到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計要求和完成系統(tǒng)的最終設(shè)計，工作流程如下：</p><p>　　首先按下啟動按鈕，當(dāng)傳感器檢測到能有人體信號時，電動機正傳，帶動自動門執(zhí)行開門過程。<

90、/p><p>　　當(dāng)門完全打開之后，使開門限位開關(guān)打開，此時自動門停止，進(jìn)行8秒延時。 若此時感應(yīng)器重新檢測到有人體信號時，則在重新進(jìn)行8秒延時 </p><p>　　當(dāng)8秒的延時完畢后，電動機反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。在關(guān)門過程中，傳感器重新檢測到人體信號時，此時中斷關(guān)門轉(zhuǎn)向開門過程。</p><p>　　考慮到自動門若出現(xiàn)故障時，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動開門

91、和手動關(guān)門。以上工作過程可用流程圖表達(dá)如附圖所示。</p><p><b>　　5.5梯形圖程序</b></p><p>　　5.5.1梯形圖的概述</p><p>　　PLC是專門為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其主要使用者工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應(yīng)他們的傳統(tǒng)習(xí)慣和掌握能力，通常PLC不采用微機的編程語言，而常常采用面向控制過程、面向問題的“自然

92、語言”編程。國際電工委員會（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3(可編程控制器語言標(biāo)準(zhǔn))詳細(xì)的說明了句法、語義和下述5中編程語言：功能表圖（sequential function chart）、梯形圖（ladder diagram）、功能塊圖(function black diagram)、指令表（ Instruction Iist）結(jié)構(gòu)文本（strured text）。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語言，

93、功能表是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。</p><p>　　梯形圖程序設(shè)計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種設(shè)計語言。采用梯形圖程序設(shè)計語言，這種程序設(shè)計語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果，每個梯級是一個因果關(guān)系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件的結(jié)果表示在右面。</p><p>　　梯形圖設(shè)計語言是最常見的一種程序設(shè)計語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控

94、制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　梯形圖程序設(shè)計語言的特點：</p><p>　　1.與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；</p><p>　　2.與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于掌握和學(xué)習(xí)；</p><p>　　3.與原有繼電

95、器邏輯控制技術(shù)的不同點是：梯形圖中的能流（Power Flow）不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，因此應(yīng)用時需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對待；</p><p>　　梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電器人員掌握，特別適用于開關(guān)開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計稱為編程

96、。</p><p>　　5.5.2 梯形圖的設(shè)計</p><p>　　設(shè)計梯形圖的基本方法和步驟：</p><p>　?。?）首先根據(jù)工藝過程控制要求，畫出控制流程圖，力求表達(dá)清晰、準(zhǔn)確。必要時可以把控制系統(tǒng)分解成幾個相對獨立的部分，盡量簡化，利于編程</p><p>　　(2)將所有的輸入信號（按鍵，行程限位開關(guān)，壓力開關(guān)，壓力、速度、時間

97、等傳感器）和輸出控制對象（接觸器、電磁閥、電動機、指示燈等）分別列出，按被采用的PLC型號內(nèi)部邏輯元件編號范圍，對I/O端子做出相應(yīng)的分配和安排。</p><p>　?。?）根據(jù)控制流程圖，有規(guī)律的分配和利用PLC內(nèi)部有關(guān)的邏輯元件（如輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等）構(gòu)成相應(yīng)的基本回路。</p><p>　　（4）以梯形圖的形式來描述控制要求，繪制梯形圖要遵循編程原則。</p>

98、<p>　?。?）編寫程序清單時，必須按梯形圖的邏輯行和邏輯單元的編排順序（由上而下，從左到右）依次進(jìn)行。 </p><p>　　本系統(tǒng)的程序軟件采用西門子公司設(shè)計開發(fā)的STEP-Micro/WIN,選擇他的梯形圖語言進(jìn)行程序設(shè)計。在設(shè)計過程中應(yīng)遵循以下編程規(guī)則：</p><p>　　每個繼電器的線圈和他的觸點均用同一個編號，每個元件的觸點使用時沒有數(shù)量限制。</p&g

99、t;<p>　　梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點）。</p><p>　　線圈不能直接接在左邊的母線上。</p><p>　　在一個程序中，同一編號的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，他很容易引起誤操作，應(yīng)避免。</p><p>　　在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關(guān)系，假定

100、在梯形圖中有電流流動，這個電流只能在梯形圖中單向流動—即從左向右流動，層次的改變只能從上向下流動。</p><p>　　無論選用何種PLC機型，所使用的軟件編號（即地址）必須在該機型的有效范圍以內(nèi)。</p><p>　　根據(jù)以上規(guī)則和PLC的編程方法和思路編寫了本課題設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)的梯形圖程序，具體程序如下：</p><p><b>　　6 程序

101、調(diào)試</b></p><p><b>　　6.1硬件線路連接</b></p><p>　　采用實驗室可編程控制器試驗臺，其供電電壓均為直流24v。調(diào)試過程的電路圖如圖所示；</p><p><b>　　圖6-1</b></p><p>　　在模擬調(diào)試過程中，因于實驗條件有限，所以微波探測

102、信號與限位開關(guān)動作均由按鈕代替（即X0、X1、X2、X3、X4）。</p><p><b>　　6.2聯(lián)機調(diào)試</b></p><p>　?。?）按圖6-1連接線路，接電源</p><p>　?。?）將在“GX Developer”開發(fā)平臺編寫好的軟件通過專用數(shù)據(jù)線下載到可編程控制器試驗臺的CPU中。</p><p>&

103、lt;b>　?。?）運行過程實驗</b></p><p>　　按啟動按鈕X10將其選擇手動和自動如下：</p><p><b>　　1、手動開/關(guān)門</b></p><p>　　現(xiàn)象一：當(dāng)按手動開關(guān)按鈕X6時，電動機M正轉(zhuǎn)</p><p>　　現(xiàn)象二：當(dāng)按手動開關(guān)按鈕X7時，電動機M反轉(zhuǎn)</p&g

104、t;<p><b>　　b自動開/關(guān)門</b></p><p>　　現(xiàn)象一：當(dāng)按下按鈕X0或X1時，電動機M正轉(zhuǎn)；若按下按鈕X4，則電動機減慢開門速度，當(dāng)按下按鈕X2時，電動機M停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　　現(xiàn)象二：當(dāng)電動機M停止轉(zhuǎn)動時，計時器計時8秒進(jìn)行延時。進(jìn)行關(guān)門，若此時再次按下按鈕BG1或BG2，則計時器重新計時8秒。</p>&

105、lt;p>　　現(xiàn)象三：當(dāng)8秒延時完畢后，電動機M進(jìn)行反轉(zhuǎn)；在反轉(zhuǎn)過程中若按下按鈕BG1或BG2，則電動機M進(jìn)行反轉(zhuǎn)</p><p>　　現(xiàn)象四：當(dāng)按下緊急按鈕SF5時，電動機M進(jìn)行正轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　7 結(jié)束語</b></p><p>　　本文研究了基于plc的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計原理與實現(xiàn)方法，包括硬件設(shè)計與軟件設(shè)計。不

106、僅在理論上論證了該系統(tǒng)實施的可行性，而且在實驗中進(jìn)行了模擬調(diào)試。</p><p>　　雖說調(diào)試后本系統(tǒng)的整體設(shè)計能夠達(dá)到實際要求，但在實際應(yīng)用中還應(yīng)結(jié)合實際情況，考慮各部分的容量及其技術(shù)參數(shù)，供電電源的設(shè)計、系統(tǒng)接地問題、電纜設(shè)計與鋪設(shè)、plc輸出端保護(hù)等問題，已使系統(tǒng)達(dá)到安全可靠的工作，所以要想交付用戶使用，必須得通過現(xiàn)場調(diào)試。這就又給我們提出了更高層次的問題，畢竟一個較好的和較完善的應(yīng)用軟件不是在短時間內(nèi)就可

107、以完成的它需要不斷的完善和發(fā)展，需要我們做大量的工作和時間的檢驗?，F(xiàn)在的系統(tǒng)還沒有達(dá)到真正的智能化，還需要正增加很多新的功能和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，才能達(dá)到真正意義上的智能化控制。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　王永華，《現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)》。北京航空航天大學(xué)出版社 2008 . 3.9</p><p>

108、;　　何衍慶主編，何一平、王鵬副主編著，《常用PLC應(yīng)用手冊》，電子工業(yè)出版社2008.3.7</p><p>　　李鳳閣，佟為明，編著，《電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》，北京機械工業(yè)出版社2007.12.25</p><p>　　陳立定，《電氣控制與可編程控制器技術(shù)》 北京人民郵電出版社 2007.3.5</p><p>　　馬志喜 《電氣工程設(shè)計》