1、南京機電職業(yè)技術學院畢 業(yè) 設 計(論 文) 題目自動門控制系統(tǒng) 系部自動化工程系 專業(yè)機電一體化姓名吳迪學號 G1340722 指導教師史丹青 2015年12月12日摘 要隨著計算機、網(wǎng)絡、通信技術的發(fā)展，各種方便生活的自動控制系統(tǒng)逐步進入了人們的生活。自動門是隨著人們對生活條件的不斷追求、科技的不斷發(fā)展應運而生的高科技產(chǎn)品，因此，它具備了普通門所沒有的優(yōu)勢：雅觀漂亮，而且使用管理起來更加的安全、方便、舒適，通電后可以實現(xiàn)無人看管，同時又可節(jié)約空調(diào)能源、防風、防塵、降低噪音，既方便又提高了建筑的檔次。由于早期自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，即通過按鈕和復雜的接線安裝來控制。造成安裝繁瑣、體

2、積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點。而基于PLC的自動控制系統(tǒng)具有抗干擾能力強，可靠性高，體積小，設計、使用和維護方便等優(yōu)點。所以在商場、公共建筑、銀行、醫(yī)院等入口，使用PLC技術控制自動門已得到廣泛應用。關鍵詞：PLC、直流電機、自動門、熱釋電紅外傳感器目錄摘 要2目錄3第一章 緒 論41.1 國內(nèi)外自動門發(fā)展現(xiàn)狀41.2問題的提出41.3本課題設計的主要目的和意義41.4本課題設計的主要內(nèi)容51.自動門類型的選擇52.自動門控制系統(tǒng)的PLC設計5第二章 可編程控制器（PLC)的基本知識62.1 PLC的產(chǎn)生62.2 PLC的定義62.3 PLC的特點7第三章 自動門控制系統(tǒng)總體設計83.1 自動

3、門控制過程和要求83.2總體設計方案83.3系統(tǒng)工作原理9第四章 自動門控制系統(tǒng)硬件設計114.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計114.2 可編程控制器（PLC）的選型114.3直流電動機的選型134.4感應器件的選型144.5 限位開關154.6 主要硬件選型清單154.7 基于PLC的硬件電路設計164.7.1 I/O分配表164.7.2硬件接線圖174.7.3 主電路原理圖18第五章 系統(tǒng)軟件設計195.1梯形圖的概述195.2 梯形圖的設計方法和步驟205.3 自動門控制系統(tǒng)程序設計21第六章 系統(tǒng)調(diào)試236.1 調(diào)試的主要內(nèi)容236.2 調(diào)試結(jié)果分析23結(jié)束語24致 謝25參考文獻26附錄27第

4、一章 緒 論1.1 國內(nèi)外自動門發(fā)展現(xiàn)狀在國外，進入20世紀90年代以來，自動化技術發(fā)展迅猛，技術已經(jīng)相對成熟，并取得了驚人的成就，自動化技術是自動門的重要部分。在現(xiàn)代人們生活中自動門可以節(jié)約空調(diào)能源、降低噪音、防風、防塵，同時可以使出入口顯得莊重高檔，因此應用非常廣泛。隨著我國經(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)的設計中，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。1.2問題的提出早期自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，即通過按鈕和復雜的接線安裝來

5、控制。造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點。因此，如何運用智能控制器來取代繼電器控制，已成為推進自動門行業(yè)智能化發(fā)展所迫切需要解決的問題。1.3本課題設計的主要目的和意義在經(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)的光電感應開關來感應人的出入，當感應到信號時使得控制器發(fā)出開門、關門信號，進而控制驅(qū)動裝置將門打開、關閉。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。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編程的存

6、儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、和算數(shù)運算等操作指令，并能通過數(shù)字式和開關量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC具有可靠性高，抗干擾能力強，功能完善，適用性強，系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領域的應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。本課題的自動門設計運用PLC做控制器能大大提高自動門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，對于整個自動門行業(yè)是一次技術革新，提高了自動門的使用率。因此，進行自動門的PLC控制系統(tǒng)的設計，可

7、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)的應用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究價值。1.4本課題設計的主要內(nèi)容根據(jù)自動門的控制要求，針對以下幾個方面對自動門的控制系統(tǒng)進行研究和論證。1.自動門類型的選擇在本課題中主要研究自動平移門，本課題設計的自動平移門具有手動和自動開門功能和高低速功能。2.自動門控制系統(tǒng)的PLC設計本設計中選用的為智能控制器穩(wěn)定性良好的西門子小型PLC，來滿足自動門在日常生活中很高的穩(wěn)定性的需求。在自動門的開關門速度控制上本設計以電阻器作為調(diào)節(jié)器，運用直流無刷電機控制實現(xiàn)自動門的轉(zhuǎn)速控制，在感應器方面運用了自動門專用的微波雷達感應器和在工業(yè)控制上大量運用的

8、具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性好的接近傳感器，運用感應器的開關量信號輸入給PLC來實現(xiàn)PLC對自動門的控制。第二章 可編程控制器（PLC)的基本知識2.1 PLC的產(chǎn)生20世紀60年代，當時的工業(yè)控制主要是以繼電器接觸器組成的控制系統(tǒng)。而其系統(tǒng)存在著設備體積大，調(diào)試維護工作量大，通用、靈活性差，可靠性低，功能簡單，不具體現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)控制所需要的數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡控制等功能。 1968年，美國通用汽車制造公司（GM）為了適應汽車型號的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以解決繼電器接觸器控制系統(tǒng)普遍存在的問題。因而設想把計算機的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便

9、宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種適合于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，使不熟悉計算機的人也能方便的使用。1969年，美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)通用汽車的要求首先研制成功第一臺可編程序控制器，稱之為“可編程序邏輯控制器”(PLCProgrammable Logic Controller)，并在通用汽車公司的自動裝置線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。2.2 PLC的定義 可編程控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對其下最后的定義，國際電子委員會(IEC)在1985年的PLC標準劃案第3稿中，對PLC作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專

10、為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它作為可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計算和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?！睆纳鲜龆x可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計算機通信聯(lián)網(wǎng)的功能。2.3 PLC的特點1、編程簡單，容易掌握梯形圖是使用最多的PLC的編程語言，其電路符號和表達式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術人員很快就

11、能學會用梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 2、功能強，性價比高 一臺小型的PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。3、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強PLC產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。4、可靠性高，抗干擾能力強傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認為罪可靠的工業(yè)控制設備之一

12、。 5、系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試及維護工作量少 目前PLC已實現(xiàn)產(chǎn)品的系列化、標準化和通用化，用PLC組成的控制系統(tǒng)，在設計、安裝、調(diào)試和維護方面，表現(xiàn)了明顯的優(yōu)越性，由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中中大量的中間繼電器、時間繼電器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。 6、體積小、重量輕、功耗低復雜的控制系統(tǒng)使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型PLC的體積僅相當于幾個繼電器的大小，其結(jié)果緊湊，堅固，重量輕，功耗低。第三章 自動門控制系統(tǒng)總體設計3.1 自動門控制過程和要求自動門控制過程和要求，具體如下：（1） 當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過時，傳感器檢測到信號，

13、電動機正轉(zhuǎn)，執(zhí)行開門動作，到達開門限位位置時，電動機停止運行。（2） 自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，電動機啟動反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位位置時，電動機停止運行。（3） 在關門過程中，當有人由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過時，傳感器檢測到信號，應立即停止關門，并自動進入開門程序，保證人安全通過。（4） 設計門扇的移動速度為高速和低速兩個速度，開門和關門啟動時為高速運行，門扇即將到位時進入低速運行，到達限位位置時電動機停止運行。（5） 在關門過程中檢測到信號需要開門時，電動機需先停轉(zhuǎn)0.5s,然后執(zhí)行相反動作。（6） 使用4個行程開關，兩個分別為開門和關門限位到位開關，另外兩個為高低速轉(zhuǎn)換開關

14、。3.2總體設計方案自動門控制系統(tǒng)的設計框圖如圖1所示：P L C直流無刷電機門內(nèi)外感應器采集信號開/關門指示燈手動控制開關圖1: 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由上圖可知，當感應器件檢測到人體或物體信號時將信號傳給PLC,PLC根據(jù)已經(jīng)采集的信號發(fā)出控制信號，PLC根據(jù)開關信號來控制相應的繼電器實現(xiàn)控制電機的啟停、正反轉(zhuǎn)以及減速。再由機械傳動機構(gòu)來帶動門的移動。3.3系統(tǒng)工作原理首先，平移式自動感應門機組由以下部件組成：（1）主控制器：它是自動感應門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應指令，指揮馬達或電鎖類系統(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)。（2）感應探測器：負

15、責采集外部信號，如同人們的眼睛，當有移動的物體進入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號；（3）動力馬達：提供開門與關門的主動力，控制自動感應門門扇加速與減速運行。（4）自動感應門扇行進軌道：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。（5）門扇吊具走輪系統(tǒng):用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。（6）同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達所產(chǎn)動力，牽引自動感應門扇吊具走輪系統(tǒng)。（7）下部導向系統(tǒng)：是自動感應門門扇下部的導向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。當自動感應門門扇要完成一次開門與關門，其工作流程如下：感應探測器探測到有人進入時，將脈沖

16、信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達運行，當碰到減速行程開關時進入慢行運行。馬達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)使自動感應門扇開啟；自動感應門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關自動感應門，通知馬達作反向運動，關閉自動感應門。3.4自動門的機械傳機構(gòu)研究在本課題設計的自動門針對人流較多的商場，應對周圍環(huán)境進行綜合考慮，所以在本課題的自動門機械傳動設計中考慮了以下幾個方面：1自動門的傳動主要包括安裝板，軌道，門機，皮帶，吊掛件等。2所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡便。3電機：驅(qū)動電機采用直流無刷電機，調(diào)速性能好。4導軌：水平雙導軌結(jié)構(gòu)，形成正懸掛，解

17、決了側(cè)擺的問題，從而確保了門扇的穩(wěn)定性。并配以雙側(cè)密封毛刷，形成密封式導軌，避免積塵對導軌及滑輪的磨損，實現(xiàn)了維護方面的特點。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。6皮帶：采用齒形皮帶, 齒形皮帶的齒形截面為曲線設計，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度，從而提高了機械效率。皮帶底部采用尼龍加強，減少了齒距變形，提高了使用壽命。7傳動結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中馬達皮帶輪直徑為5cm,皮帶滑輪內(nèi)徑為13.5cm,外徑為28.5cm。圖2：傳動結(jié)構(gòu)圖第四章 自動門控制系統(tǒng)硬件設計4.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計本設計運用PLC控制直流無刷電機運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)自動門運轉(zhuǎn)的控制方

18、式。采用直流無刷電機，即具備交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(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、運行效率高等諸多優(yōu)點。4.2 可編程控制器（PLC）的選型在PLC系統(tǒng)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(jù)。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(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。1輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應

19、考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%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)進行圓整。2存儲器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，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)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(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，

20、加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應能存儲2000條梯形圖，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(jù)本課題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(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所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)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

21、CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現(xiàn)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(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(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。五種標準化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LAD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的

22、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(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)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(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、

23、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點數(shù)選型。整體型PLC的I/O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/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。（2）經(jīng)濟性的考慮選擇PLC時，應考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器容量相應增加，因此，點數(shù)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

24、應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。本課題所設計的自動門屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟性的考慮因此選擇整體型PLC。 5、對PLC響應時間的要求 對于多數(shù)場合，PLC的相應時間基本上能滿足控制要求。響應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，當有此類信號輸入時需要選用掃描速度高的PLC或快速響應模塊和中斷輸入模塊。綜合以上因素，根據(jù)本課題的設計需要的I/O點數(shù)為輸入8點，輸出4點。故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。4.3直流電動機的選型 直流電動機與交流異步電動機相比，雖

25、然結(jié)構(gòu)復雜，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。因為直流電動機能無級調(diào)速，機械傳動機構(gòu)比較簡單。因此，對調(diào)速要求高的設備，均采用直流電動機。 直流電動機相對于異步電動機有以下的優(yōu)勢：（1） 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、更快的響應速度、更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。 （2） 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。 （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。 （4） 交流異步電機由于其非

26、線性本質(zhì)，實現(xiàn)控制極為復雜。無刷直流電機把其復雜的磁場定向控制簡化為離散狀態(tài)的轉(zhuǎn)子位置控制，無需坐標變換，調(diào)速范圍更寬，控制性能更好。 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、省略變頻器以及產(chǎn)能提高因素考慮在內(nèi)，使用者的綜合成本下降很大。所以在本課題設計中選用了無刷直流電動機。4.4感應器件的選型目前自動門行業(yè)運用的感應器件主要有微波感應器、紅外感應器等。微波感應器，又稱微波雷達，對物體的移動進行反應，因而反應速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，微波感應器是以微波多普勒原理為基礎，平面型天線作感應系統(tǒng)，以微處理器作控制。 微波

27、感應器的特點： 微波感應器是以10.525GHz微波頻率發(fā)射、接收。其探測方式具體如下優(yōu)點： （1）非接觸探測。 （2）不受溫度、濕度、噪音。 紅外感應器，是對物體的存在進行反應，不管人員是否移動，只要處于感應器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應，另外，紅外感應器的反應速度比微波感應器慢。根據(jù)不同的功能和性能運用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)域的感應器。 4.5 限位開關限位開關又稱行程開關，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

28、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。限位開關廣泛應用于各類機床、起重機械以及輕工機械的行程控制。當生產(chǎn)機械運動到某一運動位置時，行程開關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。4.6 主要硬件選型清單 表4.6 自動門主要硬件清單表硬件名稱規(guī)格型號可編程控制器（PLC)S7-200(CPU224)直流電機伊曼特WWDC2465紅外傳感器E3JK-5M3行程開關LW42A2Y4.7 基于PLC的硬件電路設計4.7.1 I/O分配表輸入輸出輸入繼電器作 用輸出繼電器作

29、用I0.0門外光電探測開關Q0.0電機正轉(zhuǎn)繼電器I0.1門內(nèi)光電探測開關Q0.1電機反轉(zhuǎn)繼電器I0.2啟、停Q0.2減速中間繼電器I0.3開門減速開關Q0.3正轉(zhuǎn)指示燈I0.4關門減速開關Q0.4反轉(zhuǎn)指示燈I0.5左限位（開門）I0.6右限位（關門）I0.7手動開門I1.0手動關門I1.1急停4.7.2硬件接線圖 SB1根據(jù)I/O分配表，確定了基于PLC的硬件接線圖，如圖3所示： KM1 QO.0IO.0 KM2 SB2IO.1 KA QO.1 SB3IO.2 QO.2 SB4HL1IO.3 QO.3 SB5HL2L2HL2IO.4 QO.4 SB6IO.5 SB7IO.6 SB8IO.7 S

30、B9I1.0 SB10I1.1 1L1M PLC控制輸出輸入接線220V24V4.7.3 主電路原理圖主電路原電路圖如圖4所示：+_ KM1KM2KAARKAAM圖4第五章 系統(tǒng)軟件設計5.1梯形圖的概述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人員，為了適應他們的傳統(tǒng)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（ladd

31、er 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，功能表是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。梯形圖程序設計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種設計語言。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(fā)生的條件和結(jié)果，每個梯級是一個因果關系。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。梯形圖設計語言是最常見的一種程序設計語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領域，電氣技術人員對繼電器邏輯

32、控制技術較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術發(fā)展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛應用。梯形圖程序設計語言的特點：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.與原有繼電器邏輯控制技術的不同點是：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，因此應用時需與原有繼電器邏輯控制技術的有關概念區(qū)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(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，特別適用于開關開關量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯

33、形圖的設計稱為編程。5.2 梯形圖的設計方法和步驟（1）首先根據(jù)工藝過程控制要求，畫出控制流程圖，力求表達清晰、準確。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。(2)將所有的輸入信號（按鍵，行程限位開關，壓力開關，壓力、速度、時間等傳感器）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端子做出相應的分配和安排。（3）根據(jù)控制流程圖，有規(guī)律的分配和利用PLC內(nèi)部有關的邏輯元件（如輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等）構(gòu)成相應的基本回路。（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。（5）編寫程序清單時

34、，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）依次進行。 本系統(tǒng)的程序軟件采用西門子公司設計開發(fā)的STEP-Micro/WIN SP6版本,選擇他的梯形圖語言進行程序設計。在設計過程中應遵循以下編程規(guī)則：1. 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。2. 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）。3. 線圈不能直接接在左邊的母線上。4. 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，應避免。5. 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系，假定

35、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。6. 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)。5.3 自動門控制系統(tǒng)程序設計根據(jù)本課題的控制要求和安全要求，所設計的程序按照圖5所示的流程運行，已達到本系統(tǒng)的最終設計要求，工作流程如下：（1） 當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過時，傳感器檢測到信號，電動機正轉(zhuǎn)，執(zhí)行開門動作，到達開門限位位置時，電動機停止運行。（2） 自動門在開門位置停留8s后，自動進入關門過程，電動機啟動反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位位置時，電動機停止運行。（3） 在關門過程中，當有人由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通

36、過時，傳感器檢測到信號，應立即停止關門，并自動進入開門程序，保證人安全通過。（4） 設計門扇的移動速度為高速和低速兩個速度，開門和關門啟動時為高速運行，門扇即將到位時進入低速運行，到達限位位置時電動機停止運行。（5） 在關門過程中檢測到信號需要開門時，電動機需先停轉(zhuǎn)0.5s,然后執(zhí)行相反動作。（6） 使用4個行程開關，兩個分別為開門和關門限位到位開關，另外兩個為高低速轉(zhuǎn)換開關。 開門方向開門低速區(qū)開門高速區(qū)關門高速區(qū)關門低速區(qū) 關門方向 圖5：程序流程運行YNYNNYY N 停止 K4打開 停止若K1、K2有信號減速開關打開 減速關門若K1、K2有信號 高速關門 延時8s 若K1，K2有信號

37、K4打開 停止若K1、K2有信號 K3打開 減速開門 高速開門以上工作過程可用流程圖表達如下圖圖6所示: 開始（K1、K2表示有人來）第六章 系統(tǒng)調(diào)試6.1 調(diào)試的主要內(nèi)容1、將系統(tǒng)啟停開關閉合，即系統(tǒng)在自動運行方式下運行。當光電開光檢測到信號，自動門自動進行開關門，高低速切換。2、將系統(tǒng)啟停開關打開，即系統(tǒng)在手動運行方式下運行。當按下手動開門按鈕，自動門執(zhí)行開門動作。當按下手動關門按鈕，自動門執(zhí)行關門動作。3、在開門狀態(tài)下開門指示燈亮，在關門狀態(tài)下關門指示燈亮。6.2 調(diào)試結(jié)果分析首先將開關I0.2閉合，此時自動門運行方式為自動運行。在自動運行方式下，當有人進入感應區(qū)域內(nèi)，門外光電探測器I0.0或門內(nèi)光電探測器I0.1閉合產(chǎn)生開門信號。自動門執(zhí)行高速開門動作。當自動門碰