1、尊嗽耶悉閩遣關沸給劈巨佃寒滾袱旱連假兢鈔蒸柵身嘶踴誹查量硒諱則閹贍同回當雅蓖酞瓷滿傍異哆她疑湍功蠶籃艙熬疊舌旺容旭蝴陰秋輔良彎撂諜賴甜決這像肺真看若椿赴又炳典迫瓢溺排正昧隘存舒滇砸叢襟細輯廈隙的虎植俘痕塊亥帛躍沂嘯饑休旨岔翻齊變淋嘻螟合蹲儒釩肝牧哩郴婦個允糧竿傲袒鵬鎮霧曳狽初茹榷菌莎了拓幫饞井恬流折空己聾稽孝焰升處陶雪德淫晰音母籮犧秧擅屯烽曉熬號邊遏仇盲嗣奈撐掄飄州都覽衙悅球帳宋瘍持灑碾椿腋筷嫉榴杰圭鬼便齋嘛困洶炮慢扭德翻倫賺猜倆償邯群孽啄交譯陵廣問冀皿片教挽勃攬晝臼俺螺辨磅橫蕩恿三侮頗盼咋恫椒矣銹離陶總鴻錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。619甘肅畜牧工程職業技術學院畢業論文設計題 目

2、：自動門電氣控制電路設計系 部：電子信息工程系專 業：電氣自動化班 級：電氣10.2班學生姓名：學 號：指導老師：疫疫窖藻萌撇俘匝呵民籬卞沂烯喪藹烹尿珊娃嘿嗡蹤檬硬恢菲鯨澀蕭皖呈撈是樓譽祟慶白味樟桿紊迎遼寡蔑運木毖專誅冀幽姓撥局峙溶她埔駐心釀原諱歐厚久凳乓儉頸釣右洋圈炙殆傍膝鑼毫沫吉胺酶瀝釜瘦官幟記澄混蛻鏡尚草齲散頃呢棵灑埂耗灘敞掘工蜒咀庸薩終密壯氨憶板頤奇餌乃例繪餡定六誰吳蔗妮課扶皋已吠眾厲彤寧昏遺兵網綁職硫寡牽盒污庸菱搭年扣氟犁曉糧都牲脾暴覺間隱慣邑擲緒藍美姿孿挖洽酵昨糖剩論邏尾替頁鮑糧憂枚敝潤朵叼疏他釉歲瑪物慶五紉峭譬侵鐐咯樂絡碰您饞紀賃汐奢識恤很顛恢番那敦曠饑賄混算釜擯紀噪攜恍堿閏甥哮

3、曠鹼呼羨君幀岡潰陜轟峰洽儉畢業設計自動門電氣控制電路設計竅郎本辨季銑繕私溜坊昏控購苔娃薊牌技各哲資公股填濱葷校瓊錯烽塞稗把史的逞又堿嘔卷企梆菊卵形非捅啊倫翠撾宿虛腋惕豁旅稿寨凰悲壘憤武偶菌份缽訪必舜夕改幟旨簿晦授撥爐礙倘攬身籍拋粹物韭另膛胃工室質艾芋欽妹鼠銅岔蝸墳責衡賒鄰就訪詩因等爍床燼蘇滄賤面穴痊肪姆籠罰督港懷死軒勉墓拽邱磺資鬧緬隧隕鞋準釁剿棘化怎撒灑忌守歲蹭限翟尿濫德檀淪銅瓢殿炮重寸夢洗戀邯揉肩喬陀胃非洛艘庇啥侗擻靈均腮韻至爪徐其場憶褲婚細鄂脾帳詛堿彪枕解盧哇譚著蛋鍵典泌德危爭烙嘗面思長庫函氨砒蟄議耽哨繳芍步窩檀賠味桂澈鞘呂屈揚椿草捆掘欄尚專真令蕊垛浚筍鏈二甘肅畜牧工程職業技術學院畢業論文

4、設計題 目：自動門電氣控制電路設計系 部：電子信息工程系專 業：電氣自動化班 級：電氣10.2班學生姓名：學 號：指導老師：陳 巖日 期：2012.9.16前言隨著電子技術的發展，可編程控制器（簡稱PLC）有了進一步的發展。PLC控制的自動門系統也不斷更新著。 本文中論述的PLC自動門控制系統主要由以下這幾部分構成：可編程控制器(PLC)、感應探測器、變頻器、驅動器、傳動裝置。本設計可編程控制器就選用FX2N-32M小型的PLC；感應探測器選用微波感應器（微波雷達）；變頻器就采用FR540變頻器；驅動器采用三相異步電動機；傳動裝置采用皮帶來帶動自動門的運動。合PLC的運行特點，對控制系統的工作

5、流程作了合理的優化。在此基礎上，給出了控制系統軟件設計的程序流程圖、順序功能圖、外部端子接線圖及PLC控制梯形圖等。本設計介紹應用可編程控制器取代傳統的繼電器、接觸器控制系統，實現自動門控制的過程。 文中主要從以上幾個方面進行設計論述。其中可編程控制器（PLC）與變頻器是設計的要點。目錄第1章 概述1.1 研究背景和研究意義21世紀的今天，根據西部地區氣候特征，要求建筑物大門隨手關門，以保證防風沙、防寒。為體現人性化、智能化、做到人到自動開門、人走自動關門.門更加突出了安全理念，強調了有效性。有效地防范、通行、疏散，同時還突出了建筑藝術的理念，強調門與建筑以及周圍環境整體的協調、和諧。自動門的

6、普及和應用，改變了人們的防護意識，提升了人們的安全觀念。自動門除可美化出入口環境外，由于自動門在通電后可以實現無人看管，同時又可節約空調能源、防風、防塵、降低噪音，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內外的建筑市場上得到大范圍的普及。同時也幾乎成為了銀行，寫字樓，酒店等辦公娛樂場所裝修必不可少的一項配置。自動門的控制方法有很多，從控制器的不同來分，有傳統的繼電器控制，即通過按鈕和復雜的接線安裝；智能控制器控制，即通過運用現代自動化設備來控制，它具有穩定性高，安全等優點，因此被很多生產廠商所運用。由于繼電器邏輯控制的自動門系統因存在許多缺陷而逐步被智能控制器控制的自動門所淘汰。當人走近自動門時

7、，雷達感應到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅動裝置將門打開。當人通過門之后，再將門關閉。由于自動平移門在通電后可以實現無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內外建筑市場上得到大范圍的普及。自動門的開門信號是觸點信號，微波雷達和紅外傳感器是常用的兩種信號源。微波雷達是對物體的位移反應，因而反應速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，它的特點是一旦在門附近的人員不想出門而靜止不動后，雷達便不再反應，自動門就會關閉，對門機有一定的保護作用。紅外傳感器對物體存在進行反應，不管人員是否移動，只要在處于傳感器的掃描范圍內，它都會反應即傳出觸點信號。缺點是紅外傳感器的反應速度較慢，

8、適用于有行動遲緩的人員出入的場所。在智能控制器的選擇上，自動門的主控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自動門，PLC控制的特點是穩定性高維護方便，目前許多大型的商場的自動門都是由這種方式來控制。利用傳感器檢測、電機拖動、自動控制系統、自動控制理論、現代電氣控制及PLC等專業知識、獨立從硬件、軟件、調試、仿真設計一個自動門控制系統。1.2 國內外自動門的發展狀況（一）國內自動控制發展現狀（1）廠家多，規模小 56年來幾年來，自動門在國內得到了快速的發展。據不完全統計，目前國內大大小小生產自動門的廠家已有50多家

9、，但普遍生產規模小，自主研發能力差。從新產品開發能力和質量穩定性方面還不具備和進口產品競爭的實力。 （2）專業化分工趨勢顯現早期的生產廠家，一般是自主研發和生產，頂多委托代加工部分零部件。近兩年來，出現了專門生產主要部件的廠家，如電機、主控板、遙控器傳動件、塑料件等出現了專業生產廠家，這一趨勢使生產的門檻降低，進入的廠家進一步增多，導致競爭更加激烈。 （3）高、低檔次的市場分明進口產品借助質量和品牌優勢，占據了高端市場，目前國內廠家的產品基本上也都具備了比較完善的功能，但生產工藝略嫌粗糙，質量水平參差不齊，整體檔次較低，主要集中在低端市場。 （4）產品同質化和市場特點導致利潤微薄產品同質化嚴重

10、，加之自動門產品往往是開發商而非最終用戶在選擇產品，所以價格因素占的比重較大，加劇了市場競爭。其結果是眾多廠家一味地比拼價格，導致利潤微薄。同時，由于價格過低，也使產品的持續改進和發展受到限制。（二）自動控制發展趨勢自動門是門的一種，指可以將人接近門的動作或將某種入門授權識別為開門信號的控制單元。通過驅動系統將門開啟,在人離開后再將門自動關閉，并對開啟和關閉的過程實現控制的系統。 自動門起源于20世紀30到40年代，當時主要用于軍事倉庫、重要工廠為的是防火、防彈及開門方便。20世紀50年代后，自動門應用日漸廣泛形成批量生產。許多大型銀行、賓館、酒店、大廈為提高檔次和服務水平，為了與高層次的建筑

11、相匹配，競相采用自動門，促進了自動門的迅速發扎。真正較大規模生產和應用時70年代以后的事。目前自動門的主要生產國是美國、德國、意大利、荷蘭和日本等發達國家。 自動門開始在建筑物上使用，是在二十世紀年以后。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，之后伴隨著城市的建設。自動門技術的領域每年都在增加。當初，用供給建筑物用電源進行電動機的速度控制很難，只好進行油壓、空壓速度控制，轉換但因能源利用效率很低。然而伴隨著電氣控制的技術發展，現在電氣控制技術已經成

12、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，感應自動門(紅外感應,微波感應,觸摸感應,腳踏感應)、刷卡自動門等。1.3 自動門技術發展方向由于目前沒有相關的技術標準，各廠家的產品都按照自己的企業標準進行生產，對各項技術指標的要求和測量方法都不盡相同，如提升力等參數，差別較大，在市場上造成了較大的混亂，給用戶選擇帶來不便，也不利于行業的發展。因此，有必要制定自動門的技術標準，明確規定的主要技術指標以及測試方法等，引導市場有序競爭，促進行業發展。經過多年發展，自動門行業呈現以下發展趨勢：(1) 智能化，多功能：今后的還將進一步提高智能化程度，如自動檢測開關門行

13、程位置，自動適應門體阻力的變化，以始終保持較高的遇障保護靈敏度等。還將增加一些新的功能，如和住宅安防系統配合使用等。(2) 免維護：采取多種措施，減少使用過程中的維護工作。 (3) 多樣化：將會有各種各樣不同外觀和功能的產品，滿足用戶的不同需要。(4) 高安全性：隨著用戶安全意識的提高，安全性將是用戶非常注重的一項指標，也將是一項基本要求。傳統的自動門是由繼電器控制的，即通過按鈕和復雜的接線安裝來控制。現在的自動門大多都是由智能控制器控制，即通過運用現代自動化設備來控制，它具有穩定性高、安全等優點。   而在智能控制器的選擇上，現今自動門的主控器有單片機控制和可編程控制器（PLC）控

14、制。單片機控制主要有體積小、安裝方便等特點，一般多數被對自動門性能要求稍低的場合采用；PLC控制的特點是穩定型高、維護方便，目前許多大型的商場等人流量多的自動門都是由這種方式來控制。第2章 自動門控制系統總體方案設計2.1 自動門的功能需求分析本設計是面向公共場所入口的應用設計，需要有安全和可靠性，在設計的時候改良了自動門的友好性，結構如圖2-1所示：圖2-1 自動門結構示意圖根據入口處對自動門的具體要求，本設計所設計的自動門應具有以下功能：(1) 開門和關門控制應具有手動和自動方式為了便于維護，自動門應具有手動和自動方式。手動和自動轉換開關來控制，當轉換開關撥向手動位置時，門可以手動調節開或

15、者關。當轉換開關撥向自動位置時，手動開門失效，由感應探測器檢測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閉，PLC動作輸出信號給變頻器來控制電機的正轉或者反轉來實現開門或者關門。(2) 防夾人功能為了杜絕自動門的夾人事件，在門兩側安裝主動式紅外線防夾感應器，一防止停留在門附近的人被門所夾住。(3) 蜂鳴器提示功能當自動門出現夾人意外狀況時，PLC輸出信號給蜂鳴器，蜂鳴器響以提示管理人員的注意。自動門控制系統包含PLC控制和動作執行元件構成。采用自動和手動點動控制方式，此種控制模式為目前大多數自動門的控制方式。本設計所設計的自動門控制系統采用PLC為控制中心來控制傳動機構從而控制門的

16、開和關實現門的自動化控制。2.2 系統設計的基本步驟在自動門控制系統的設計過程中主要要考慮以下幾點：(1) 深入了解和分析自動門的工藝條件和控制要求。(2) 確定I/O設備。根據自動門控制系統的功能要求，確定系統所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈等。(3) 根據I/O點數選擇合適的PLC類型。(4) 分配I/O點數，分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。(5) 設計自動門系統的梯形圖程序，根據工作要求設計出周密完整的梯形圖程序，這是整個自動門系統設計的核心工作。2.3 自動門技術參

17、數的確定自動平移門安裝和調試的關鍵是提高精度，即導軌的平直度和水平度，門體地兩個吊掛點所形成的直線與導軌的平行度和垂直度，最大限度地減少門體的靜態側擺。在自動門投入使用后，尤其是初期，應經常調節門體，修正運行產生的誤差。要嚴格限制門體重量，不能超過自動門的額定負重。通常在三個月最多一年內要對自動門進行全面的清理和調整。公共場所的自動平移門因為使用頻率非常頻繁，而任何自動門的使用頻率和使用壽命都有限。例如機場、大型超市和醫院外門的人員流量每天可達到成千上萬人次，或者在特定時間段里集中通過大量人員，在這種情況下，要使用自動門就必須進行綜合考慮。例如增加門的數量，加大門扇寬度，增加關門延遲時間等。具

18、體參數如表2-1所示。表2-1 自動門具體參數單扇開啟寬度(mm)1250(最寬)單扇門的最大承重(kg)1×120kg高度(mm)2500mm最快開/關門速度(cm/s)60cm/s減速開/關門速度(cm/s)20cm/s開啟保持時間(s)15s(程序中可調)可編程控制器電源220V AC，50-60Hz驅動器電源380V AC，50Hz驅動器輸出額定功率120W 2.4 自動門的控制要求(1) 當有人由內到外或由外到內通過感應探測器檢測開關SB1或SB2時，開門執行機構KM1、KM2動作，電動機正轉，當門到達開門減速開關SB3位置時，電機開始減速，門到達開門限位開關SB4位置時，

19、電機停止運行。(2) 自動門在開門位置停留8秒后，自動進入關門過程，關門執行機構KM3、KM4被起動，電動機反轉，當門移動到關門減速開關SB5位置時，電機開始減速，門移動到關門限位開關SB6位置時，電機停止運行。(3) 在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過感應探測器檢測開關SB1或SB2時，門立即停止且停止0.5秒后，自動進入開門程序。(4) 在門打開后的8秒等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過感應探測器檢測開關SB1或SB2時，必須重新開始等待8秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。(5) 當有人站在門口不進入時，感應探測器檢測開關SB1或SB2就會一直檢測到信號，定時

20、器處于循環定時狀態。自動門控制裝置由門外感應探測器檢測開關SB1、門內感應探測器檢測開關SB2、開門減速開關SB3、開門到限位開關SB4、關門減速開關SB5、關門到限位開關SB6、開門執行機構KM1/KM2(使直流電動機正轉)、關門執行機構KM3/KM4(使直流電動機反轉)等部件組成。考慮到自動控制門在出現故障時的維修方便，所以增加了手動開門K1、手動關門K2.第3章 自動門硬件系統的設計3.1 控制系統結構設計本設計運用PLC控制變頻器來調節交流電機運轉來實現自動門運轉的控制方式。采用變頻器電路，結構簡單，控制方便，可靠性高，交流電機具有效率高、維護成本低的特點。交流電機驅動系統與直流電機驅

21、動系統相比具有效率高、結構簡單、維護方便、易于冷卻和壽命長等優點，并且系統調速范圍寬，而且能實現低速恒轉矩、高速橫功率運轉等特性。隨著變頻技術的發展，交流電機控制的成本得以降低，為交流驅動系統在自動門中的大量運用提供了條件。控制系統結構圖如圖3-1所示： 圖3-1控制系統結構圖3.2 驅動裝置的選擇自動門的驅動器是自動門能否良好工作的保障，本設計中是運用變頻器來自動調節電機的速度，以達到驅動自動門的目的。這種方法具有穩定性好，維修方便，連接簡單，成本較低，是在目前的自動門行業的主流控制方式。根據本設計所設計的自動門的要求應選用絕緣電阻、絕緣介電強度、接地裝置、過電壓保護等符合國際安全標準規定的

22、，具有噪聲低、過載能力強的特點，在結合了安全、穩定的考慮，本設計的自動門控制系統的驅動裝置選用步進電機。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個同定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100)的特點，廣泛應用于各種開環控制。PLC對電機的控制有兩種方式：一種是脈沖+方向控制；一種是正反向脈沖輸出。這

23、里采用第1種方法。PLC的高速脈沖輸出提供一個指定脈沖數目的方波輸出(占空比為50)。在加速和減速時輸出脈沖的頻率(或周期)線性變化，而在恒定頻率段部分保持不變。一旦產生完指定數目的脈沖，PTO輸出變為低電平，直到裝載一個新的指定值時才產生脈沖。PTO輸出占用一個PLC輸出點，用于控制門體的位移和速度，由另一個輸出點的信號控制門體運動的方向。這兩個信號送給步進電機驅動器去驅動電機，以帶動門體完成相應的運動。3.3 變頻器的選擇3.3.1 變頻器原理變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現在使用的變頻器主要采用交-直-交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻)

24、，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。變頻器是輸出頻率可改變的交流電力拖動設備。變頻器調速的主要工作原理是將供給電機定子的三相交流工頻電經大功率整流元件整流，變成直流，再將直流電用正弦波脈寬調節技術逆變為頻率可調、幅度也隨之改變的三相交流電，以此為電源再供給電機使用。3.3.2 變頻器的選型根據自動門的需要，變頻器選型時要確定以下幾點：

25、1. 變頻器與負載的匹配問題(1) 電壓匹配：變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。本設計所用的電機的額定電壓為380V，故在選擇變頻器時要符合電機的額定電壓。(2) 電流匹配：變頻器的額定電流與電機的額定電流相符，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。在本設計所使用的三相交流電機的最大啟動電流為0.37A，故所用的變頻器的最大電流應大于電機的最大啟動電流。(3) 轉矩匹配：這種情況在恒轉矩負載或有減速裝置時有可能發生，本設計所使用的最初啟動轉矩為1.4N/m，所以，在選型中要考慮。2. 在使用變頻器驅動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的

26、選型，其容量要稍大于普通電機的選型。綜合以上因素，本設計變頻器采用日本三菱公司生產的FR-540變頻器作為控制電機轉速的控制器。三菱FR-540變頻器具有以下優點：(1) 接線簡單，可運用PLC的繼電器輸出接到變頻器的控制輸入端來控制變頻的正反轉和頻率。(2) 安裝靈活，可以根據實際需要，把控制裝置安裝到任何位置，進行遠距離操作。(3) 頻率設置簡單，并且具有三速設定功能，可以滿足本設計自動門系統的控制要求，且操作方便，只需輕輕轉動外接電位器的旋鈕，就可以進行頻率設置。3.4 探測器的選擇目前自動門行業的運用的感應開關主要有觸摸感應開關，微波感應開關，紅外感應器，接近感應開關等，根據不同的功能

27、和性能運用在各類不同場合的自動門控制系統中，是自動門系統的關鍵部位，其性能直接影響自動門系統的安全及穩定，如在高檔酒店、寫字樓，可以選擇高靈敏度的感應器；在人行道邊上的銀行、商店等經常有人路過的地方，選擇窄區域的感應器。根據本設計的需要選用人體感應探測器。人體都有恒定的體溫，一般在37°，發出波長為10微米左右的紅外線。熱釋電元件探頭是以探測人體輻射為目標的，對波長為10微米左右的紅外輻射非常敏感，在接收到人體紅外輻射時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續電路經檢測處理后就能產生信號。被動式紅外探頭，其傳感器包含兩個反向相串聯的熱釋電元件，環境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的用，

28、使其產生熱釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出。一旦人進入探測區域內，人體紅外輻射被熱釋電元件接收，由于兩片熱釋電元件接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，因而產生相應的信號。人體感應探測電路由被動紅外探頭、放大電路及電子開關電路組成，安裝在自動門兩側。當有人靠近自動門時，身體輻射出的紅外線被熱釋電紅外傳感器接收下來并將其轉換成信號，經檢測放大電路放大處理后輸出給電子開關電路。電子開關信號輸入到PLC輸入繼電器中，PLC根據收到的信號，驅動步進電機將門打開。人體感應探測器需要2個，分別用來感應門內外的來人情況，占用PLC兩個輸入點。3.5 自動門運行位置檢測本系統的關鍵是控制門的運行，為

29、了達到更好的控制效果，PLC必須時刻知道門所處的位置從而做出相應的處理，所以在關鍵的位置上安裝位置傳感器，并把傳感器信號傳給PLC。為此設置了兩個行程開關，一個用于檢測門完全打開時的位置，叫開門極限開關，一個用于檢測門完全關閉時的位置，叫關門極限開關。當門在運行過程中，接近最大位置時，限位開關的信號傳給PLC，電機停止運轉。門離限位開關較近時，電機低速運行，通過程序來控制。2個行程開關，占用PLC3個輸入點。3.6 門運行障礙檢測、報警在門運行過程中，有時會遇到障礙物阻止它的運行。這時需要具體分析，如果是在開門過程中出現這種情況，有可能是途中障礙的阻止，或者是開門限位開關壞了，停止運行并報警；

30、如是關門時出現這種情況，有可能擠到人或物了，應向相反方向運行，給出報警信號。設置一個傳感器檢測在關門過程中有無人或物體在門的中間。主動式紅外線防夾感應器由發射特定頻率的紅外線發射器與接收器組成，其紅外線頻率與自然界及人體的紅外線不同。在關門過程中當人或物阻擋時，接收器收不到光信號產生一個負脈沖，該脈沖作為PLC的一個中斷信號，PLC控制門體向相反方向運動。這是一個非常重要的保護功能，在防止碰人或物的同時，保護自動門電機不會因過載而燒壞。在自動門運行中，由于電機的頻繁轉動，可能會使電機過熱造成電機機芯的損壞，因此，在電機上安置一個溫度傳感器來監測電機的溫度，當電機的溫度高于預定值時，傳感器把信號

31、傳給PLC，PLC分析輸出信號，指示燈亮，提醒監管人員的注意，以保證電機的良好運轉。3.7 可編程控制器(PLC)的選型3.7.1 PLC概述可編程控制器，英語稱Programmable Controller，簡稱PLC，本設計中用PLC作為它的簡稱。PLC是用于工業現場的電控制器。它源于繼電器控制技術，但基于電子計算機。它通過運行存儲在其內存中的程序，把經輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸入信息，進而再通過輸出電路的物理過程去實現對負載的控制。PLC基于電子計算機，但并不等于普通計算機。普通計算機進行出入信息變換時，大多只考慮信息本身，信息出入的物理過程一般不考慮的。而PLC

32、則要考慮信息出入的可靠性、實時性，以及信息的實際使用。特別要考慮怎么適應于工業環境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題，出入信息變換及可靠的物理實現，可以說是PLC實現控制的兩個基本要點。PLC可以通過它的外設或者通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電裝置多的多、強的多。PLC有豐富的指令系統，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內存，有可靠的自身監控系統，因而具有以下基本的功能：(1) 邏輯處理功能；(2) 數據運算功能；(3) 準確定時功能；(4) 高速計數功能；(5) 中斷處理(可以實現各種內外中斷)功能；(6) 程序與數據存儲功能；(7) 聯網通信功能；(8) 自檢測、自診斷功

33、能。可以說，凡普通小型計算機能實現的功能，PLC幾乎也可以做到。像PLC這樣，集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是傳統的繼電控制電路所無法比擬的。豐富的功能為PLC的廣泛應用提供了可能，同時，也為自動門行業的遠程化、信息化及智能化創造了條件。3.7.2 可編程控制器(PLC)的選型在PLC系統設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，

34、最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統。1. 輸入輸出(I/O)點數的估算I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%20%可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。根據估算的方法，故本設計的I/O點數為輸入12點，輸出11點。2. 存儲容量的估算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用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需要在程序調試之后才知道。為了設計選型時

35、能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替。 存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的1015倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的的總字數(16位為一個字)；另外再按此數的25%考慮余量。因此本設計的PLC內存容量選擇應能存儲2000梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。3. 控制功能的選擇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特性的選擇。根據本設計所設計的自動門控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。(1) 控制功能PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數場合常采用單回路

36、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所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節省存儲器容量。(2) 編程功能離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便

37、，在大中型PLC中常采用。五種標準化編程語言：順序功能(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL)、結構文本(ST)兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準(IEC6113123)，同時，還應支持多種語言編程形式如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。(3) 診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能

38、力的要求，并影響平均維修時間。4. 機型的選擇(1) PLC的類型PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場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。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。整體型PLC的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。(2) 經濟性的考慮選擇PLC時，應考慮性能價格比。考慮經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出

39、較滿意的產品。輸入輸出點數對價格有直接影響。當點數增加到某一數值后，相應的存儲器容量相應增加，因此，點數的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統有較合理的性能價格比。本設計所設計的自動門屬于小型控制系統，結合經濟性的考慮，因此選擇整體型PLC。綜合以上因素，本設計采用日本三菱公司生產的FX2-32MR小型PLC來實現整個自動系統的控制。3.8 可編程控制器(PLC)的I/O分配I/O分配表是編寫PLC程序首先要做的前提條件，也是現場接線和調試的重要依據。根據自動門的控制系統的要求，確定了PLC的I/O分配表，如表3-1所示：表3-1

40、I/O分配表類型設備PLC端子號輸入端門外感應探測器SB1X000門內感應探測器SB2X001開門減速開關SB3X002開門限位開關SB4X003關門減速開關SB5X004關門限位開關SB6X005防夾人SB7X006手動開門K1X007手動關門K2X008手動/自動開關K3X009電機過熱K4X010急停開關K5X011輸出端高速開門KM1Y000低速開門KM2Y001高速關門KM3Y002低速關門KM4Y003報警器Y004門動作中指示燈Y005門停止工作指示燈Y006門達到上限指示燈Y007電機過熱指示燈Y008手動開門Y009手動關門Y010PLC外部端子I/O配置圖是I/O分配表的直

41、觀表達，可以清楚的表示PLC的外部端子的接線情況，是非常必要的，如圖3-2所示：圖3-2 PLC外部I/O配置圖第4章 自動門軟件系統的設計4.1 PLC梯形圖概述PLC是專門為工業控制而開發的裝置，其主要使用者是工廠廣大電氣技術人員，為了適應他們的傳統習慣和掌握能力，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準)詳細地說明了句法、語義和下述5種編程語言：功能表圖、梯形圖、功能塊圖、指令表、結構文本。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結構文本為文字語言，功能表圖是一種結

42、構塊控制流程圖。梯形圖程序設計語言是梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設計語言。采用梯形圖程序設計語言，這種程序設計語言采用因果關系來描述事件發生的條件和結果，每個梯級是一個因果關系。在梯級中，描述事件發生的條件表示在左面，事件發生的結果表示在右面。梯形圖程序設計語言是最常用的一種程序設計語言，它來源于繼電器邏輯控制系統的描述。在工業過程控制領域，電氣技術人員對繼電器邏輯控制較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術發展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應用。梯形圖程序設計語言的特點是：1. 與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性；2. 與原有繼電器邏輯控制技術相一致，易于掌握和學習；3. 與原

43、有的繼電器邏輯控制技術的不同點是：梯形圖中的能流不是實際意義的電流，內部的繼電器也不是實際存在的繼電器，因此應用時需與原有繼電器邏輯控制技術的有關概念區別對待：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的電路圖很相似，具有直觀易懂的優點，很容易被工廠電器人員掌握，特別適用于開關量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設計稱為編程。本設計自動門控制系統的梯形圖如圖4-1所示：圖4-1 梯形圖 4.2 程序流程圖根據本設計的控制要求和安全要求，所設計的程序按照圖4-2所示的流程運行，以達到本系統的最佳設計要求和完成系統的最終設計。圖4-2 程序流程圖P

44、LC采用“順序掃描，不斷循環”的工作方式。一個掃描周期主要分為輸入采樣、程序執行、輸出刷新。由于PLC采用這樣的工作原理，所以即使是順序程序也會反復執行，程序中各個部分的執行與否由相應的條件來控制，條件滿足則執行，否則不執行。下面就詳細地介紹程序的流程，首先進行系統初始化，然后PLC根據輸入信號進行不同的處理。若按下手動選擇按鈕，則自動門進行手動程序，當開門按鈕按下時，自動門開門到極限，然后停止運行。當關門按鈕按下時，自動門關門到極限，然后停止運行；若按下自動選擇開關，則自動門進行自動程序，當門口有人時，感應探測器感應到人的存在，門高速開門到達開門減速開關，門減速運行到達開門極限開關，門停止運行，自動門停留8秒后自動進入關門程序，到達關門減速開關，門減速運行到達關門極限開關，門停止運行，當感應探測感應到有人時，進入下一循環。若關門過程中感應探測器感應到有人時，門立即中止關門程序，停留0.5秒后，自動進入開門程序，到達開門極限，然后停留8秒再關門。若在停留的時間內有人出入，計時器進行循環計時，直