基于PLC自动门控制系统设计陶惠121.doc

常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系 别： 电子与电气工程学院 专 业： 电气自动化专业 班 号： 电气114班 学 生 姓 名： 陶惠 学 生 学 号： 1103153121 设计（论文）题目： 基于PLC自动门控制系统设计 指 导 教 师： 陆杰峰 设 计 地 点： SB220 起 迄 日 期： 毕业设计（论文）任务书专业 电气自动化专业 班级 电气114班 姓名 陶惠 一、课题名称： 基于PLC自动门控制系统设计 二、主要技术指标（或基本要求）:实现PLC对自动门的控制，必须具备的功能部分有：微波检测开关、限位开关、超载要实现的电机正保护开关。首先确定电机与门扇轨道组成的系统，实现了电机正转门打开，电机反转门关上。 首先，按下启动按钮，当传感器检测到人体的信号时，开关上有电流通过， （光电检测开关是脉冲触发需对其自锁），线圈会有电流通过，电动机正转，自动门则执行开门过程。当门完全打开后，限位开关从关闭到打开，延迟8秒，然后自动门停止。如果传感器检测到人体的信号，则重新进行8秒的延迟。当8秒的时间延迟完毕后，自动门关闭。此时传感器感应到人体的信号，门则由关闭转为打开。 考虑到自动门可能会出现故障或维修，采用自动控制系统会有一些不适，避免造成不便，所以设置手动打开和手动关闭。 三、主要工作内容：在本课题中主要研究自动平移门，本课题设计的自动平移门具有手动和自动开门功能,以及分时间段控制功能、配备安全防夹人光线、后备电源等辅助装置，以此满足商场等人流众多的场所的高效率、高安全性的要求。 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德国西门子公司生产的CPU224小型PLC。 四、主要参考文献：1催坚. 西门子工业网络通信指南. 机械工业出版社,2005,8（3）：82-85.2张运刚, 宋小春.从入门到精通西门子工业网络通信实践. 北京人民邮电出版社, 2007,24(13)：182-189. 3吴明亮, 蔡夕忠. 可编程控制器实训教程. 化学工业出版社, 2005,9(3)：97. 4刘敏. 可编程控制器技术. 机械工业出版社, 2001,13（1）：36. 5常斗南.可编程控制器原理、应用、实验. 机械工业出版社，2003,8（4）：88-92. 6王国海.可编程序控制器及其应用. 中国劳动社会保障出版社，2006,7（2）：76-81. 7李全利.可编程序控制器及其网络系统的综合应用技术. 机械工业出版社, 2005,12（5）：124-127. 8汤自春. PLC原理及应用技术. 高等教育出版社, 2006,3（2）：41-46. 9高鸿斌. PLC分析与设计应用. 电子工业出版社，2004,6（5）：61-67. 10陈丽主编.PLC控制系统编程与实现. 11张同苏,徐月华主编.自动化生产线安装与调试. 学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日系 主 任（签名） 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目基于PLC自动门控制系统设计一、 选题的背景和意义： 自动门从理论上理解应该是对门使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能进行提升和完善。因此，自动门的理解应该是从人对门功能的需求，从最基本的意义上，以满足外部环境的分离，并且不会干扰通道与人的两个要求。因此，门体应牢固，密封。设计采用PLC作为控制器可以大大提高系统的稳定性和经济性的自动门，自动门也是一种技术创新。PLC控制设计自动门产业，促进了自动门的发展，同时也扩大用PLC控制在自动门行业乃至整个自动化行业，具有经济价值和理论研究。二、 课题研究的主要内容： 本课题中主要研究自动平移门，本课题设计的自动平移门具有手动和自动开门功能、分时间段控制功能以及配备安全防夹人光线、后备电源等辅助装置，来满足商场等人流众多的场所。 三、 主要研究（设计）方法论述： 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德国西门子公司生产的CPU224小型PLC。 在自动门的开关门速度的控制上，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，驱动设施应该选择功能强大、稳定性好自带减速装置的直流电动机。传感器则应该具有检测精度高，使用寿命长，稳定性好，广泛应用于工业控制的光电开关传感器，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。由于此问题的具体需要，因此在设计过程中主要应该考虑自动门的硬件系统，既要经济又要实用，以及稳定的需要。 软件设计自动门：在PLC设计中使用最多的编程是梯形图，梯形图的设计可以直观看出自动门的要求，并可以很好的考虑到安全性和故障报警等诸多问题，梯形图编写是西门子自带的编程软件，该软件具有强大的诊断能力，能更快地检测到故障原因，从而大大缩短了维修时间。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 内 容五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日PLC自动门控制系统目录 摘要3Abstract4第一章 前言5第二章 自动门的概述62.1 自动门简介62.2 国内外自动门发展现状62.3 课题研究的内容62.3.1 自动门类型的选择72.3.2 自动门硬件系统的设计72.3.3 自动门的软件设计72.4 本课题研究的背景和意义7第三章 PLC的概述93.1 PLC的定义93.2 PLC的产生背景93.3 PLC控制系统简介103.4 PLC的基本结构及原理103.5 PLC的特点113.6 PLC的选型原则11第四章 自动门控制系统整体方案134.1 设计流程134.2 自动门的功能需求分析134.3 自动门的控制要求134.4 自动门技术参数144.5 自动门具体构成15第五章 硬件设计165.1 可编程控制器的选型165.2 驱动设施的选型165.3 感应器件的选型175.4 行程开关(限位开关)的工作原理175.5 传动装置17第六章 自动门控制系统软件的设计186.1 PLC梯形图概述186.2 自动门工作流程186.3 自动门控制系统原理图206.4 工作过程的分析226.5 梯形图的设计22 自动门I/O地址分配表226.6 过程分析22总结24参考文献致谢辞附录1附录2摘要自动门已被广泛地应用在人们的日常生活中，人们对它的性能和安全性的要求也愈来愈高。因为PLC具有高稳定性和强大的环境适应能力， 所以基于PLC的全自动控制装置的应用也愈来愈广泛。本文重点介绍的是对自动门控制系统的研究。首先分析了在国内外自动门技术的发展趋势，然后对PLC系统进行简要的说明。按照对自动门控制装置的要求，设计相应的梯形图文件，实现自动开门，检测时间等待，关门的全过程。设计的主要工作原理是通过信号采集设备判断有无人走入，然后把信号通过转换信号开关发送给PLC ，然后根据开关信号控制变频器、齿轮驱动门，从而实现控制要求。随着经济不断改进，PLC也在不断更新 ，PLC控制系统已成为最常见的控制系统之一，可编程控制器的控制模式非常灵活。此外， 更因为PLC具有高稳定性，可靠性，维修方便的优点，还有良好的处理开关控制和稳定性好，因此，基于这样的设计，采用PLC为控制核心,并以传感器作为感应的装置，用电机作为动力装置，是完全可以实现设计要求的。关键词： 自动门 PLC可编程控制器 传感器 工作原理 设计原理 Abstract As we can see,automatic door has been widely used in peoples daily life, at the same time ,its performance and safety is becoming increasingly demanding. Since the PLC have high stability and strong environment adaptiveness, the PLC in automatic door control device applications are increasingly widespread. This article focuses on the study of automatic door control system.Firstly,the development trend of automatic door technology at home and abroad are analyzed, and provides a brief description of the PLC system. According to the requirements of automatic control device, design the corresponding ladder diagram files, automatically open the door, test time to wait for, the whole process off. The main working principle of design is through the judgment of signal acquisition device has no one to go, and then send signals through the conversion switch to PLC, and then according to the switch signal control frequency converter and gear drive door, so as to realize control requirements. With the development of economy ,PLC are also constantly updated,PLC control system has become one of the most common control system, and the control mode of the programmable controller can be very flexible. In addition, PLC has high stability, reliability, the advantages of convenient maintenance and good handle switch control and good stability.Therefore,based on the design, adopting PLC as the control core, and using the sensor as the sensing device, with motor as power plant, can achieve the design requirements completely.Keywords：Automatic door PLC programmable controller The sensor The Working principle The principle of design 第一章 前言 自动门早在国外被广泛应用，目前在我国也已得到公认，因为它具有优异的性能，自动门在中国的发展也将进入黄金时期。控制装置的性能会影响自动门的性能，早期自动门控制系统采用继电器逻辑控制，导致有复杂的安装，因而并不是很稳定的，也不容易被修复，并且它具有体积大的缺点，也已逐渐被淘汰。随着经济的快速发展，以及中国的科学和技术不断提高，人们生活中的自动门也被广泛应用，在很多高层建筑、城市建筑、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼中，自动门也已无处不在。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，当内外有人走近自动门时感应开关感应到有人的存在，然后将感应到的信号传到控制器，控制器通过驱动设施去开门，再定时，然后人通过，最后再将门关上。由于自动门通电后可以实现无人管理，这样既方便进出，同样也能节约资源。自动门及自动化行业中最稳定的设备是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。使用的存储器可以被编程，用于执行逻辑运算，顺序运算，计时，计数，而在其内部存储指令的算术运算，并能通过数字式或模拟式和开关量的逻辑控制的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。运用PLC控制自动门具有可靠性、稳定性高的优势，便于维修。自动门的PLC控制系统的设计，可以加速自动门行业的发展，加大应用PLC在自动门行业乃至整个自动化行业，具有很好的发展前景。根据使用的场合及功能的不同，自动门可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，用旋转门的场合相对比较少，因为价格昂贵的原因，一般旋转门只用在高档酒店。平时被广泛使用的自动门是自动平移门，一般情况下，大家所说的自动门、感应门指的就是就是自动平移门。市场上现在流行的有两种自动门具有简单，方便控制和维修等优点。本论文的研究对象是自动平移门。本论文主要介绍以PLC作为控制器的自动门控制系统的设计，开发的产品可以应用在不少场合，并都能满足自动门的基本要求。第二章 自动门的概述2.1 自动门简介自动门的英文名称：automatic door。自动门从理论上理解应该是门概念的延伸，是根据人的需要对门进行发展和完善。用PLC控制自动门就是在人或物接近门的时候，将这种信号转换为开门信号，然后再通过驱动系统将门打开，一旦信号结束，人离开后再将门自动关闭，对门的开启和关闭进行控制的功能。在20世纪后，自动门最先在建筑物中被使用。受到20年代后期美国超市开放的影响，自动门便开始广泛被使用，1945年世界上第一个自动门品牌多玛开发了油压空气自动门，并在大楼的前门使用。到1962年，电气式的自动门也开始出现，自动门技术领域便逐年扩大。但是，在初期，电机的速度控制是非常困难的，所以能量转换效率非常低。后来，随着技术的发展，现在电子控制、电气控制技术都比较成熟了，电动自动门直接控制电机已逐渐成为主流。而且自动门的种类也很多，比如：感应自动门（红外传感器，微波传感器，触摸传感器，电感式踏板），刷卡自动门等。2.2 国内外自动门发展现状在国外，进入90年代以来，自动化技术已经非常成熟，技术的发展速度十分快，并取得了相当好的成就，自动门则成为了自动化技术的典型代表。在现代人生活中，自动门既可以节约空调能源、防尘、防风、降低噪音，同时也可以使进入口显得特别上档次，因此应用非常广泛。自动平移门最常见的形式是自动门内外两侧加感应器，当人走到门口，传感器感应到人的存在，开门信号传到PLC控制器，控制器就通过驱动来开门。当感应不到信号时，则又关上了门。正因为自动平移门通电后可以实现无人管理，比较方便也上档次，于是国内外迅速掀起了自动门的狂潮。自动门的控制方法有很多，从控制器的不同来说，有继电器控制、智能控制器控制等。用智能控制器控制具有稳定性高，安全性高等优点，因此被很多生产厂商所用。由于继电器逻辑控制的自动门系统存在许多缺陷，后来也逐步被智能控制器的自动门所淘汰。在智能控制器的选择上，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控制的特点则稳定性高、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。随着中国经济的猛速发展和科学技术的提高，自动门在人们生活中的应用也愈来愈广泛，它适用于各种公共场所。 但在中国，自主研发的自动门技术并不成熟。在自动门控制系统的设计中，稳定、节能、环保、安全和人的因素都应优先考虑。2.3 课题研究的内容 本文中主要研究自动平移门，综合自动门实用，方便，简单，简洁的要求，本课题设计的自动平移门具有手动和自动开门功能，并配有安全防夹紧光，备份电源和其他辅助设备，以满足商场和其他人很多的地方，高效率，高安全性和稳定性的要求。设计将在如下几个方面的自动门控制系统的研究与演示。2.3.1 自动门类型的选择不同门的重量和体积上的自动门驱动系统有不一样的要求，所以可分为重型自动门和轻型自动门。客流量之间的差异，同样会对自动门产生很大的影响，自动门可分为一般的自动门和频繁使用的自动门。根据场合的不同和使用自动门功能的不同，自动门可以分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等。一般实用的自动门，简单，方便，简单的要求。在本文中研究的自动平移门，具有手动和自动开启功能和时间控制功能主，并配备安全防夹紧光，备用电源和其他辅助设备，以满足商场等人流量众多场所高效率、高安全性的地方。2.3.2 自动门硬件系统的设计关于自动门，满足人的日常需求这个主题设计就需要很高的稳定性及良好的状态。在本设计中使用的智能控制器就是德国西门子公司生产的CPU224小型PLC，它具有良好的稳定性，功能强大的驱动设施，自带减速装置的三相交流电机，在感应器方面，则运用自动门专用的微波雷达感应器和在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的传感器，将感应器件感应到的开关量信号输入给PLC，再来由PLC实现对自动门的控制。本课题的具体需求在硬件系统的设计过程中主要考虑了自动门的稳定、经济实用、方便、安全的需要。2.3.3 自动门的软件设计在设计中PLC编程使用的梯形图语言，梯形图的设计可以直观看出自动门的控制要求，并能更好的实现其安全性和故障报警等出现的诸多问题，梯形图的编写使用西门子编程软件，该软件具有强大的诊断功能，能更快的查出故障的原因，从而大大缩短了维修时间。2.4 本课题研究的背景和意义在二十一世纪，要求门安全的概念更为突出，强调了有效性：有效预防交通拥挤，便于疏散，还强调了建筑艺术的概念，强调与周围建筑风格的大门相协调，构成和谐的整体。自动门的普及和应用，改变了人们的保护意识，增强人民群众的安全感。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宠大，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。在中型和大型的公共场所，这些楼宇的自动门添加了时尚，优雅的色彩。自动门从理论上理解应该是在人们的需求上，延伸门使用的概念，进一步提升和完善。因此，自动门的理解应该是从人的功能需求的一部分出发，从最基本的意义上，以满足外部环境的要求，并且不会干扰通道和人的两个要求。因此，门体应更加牢固，密封。自动门，可实现通电后无人值守，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，所以在建设市场快速流行，并得到了广泛的普及。与此同时，几乎成为银行，办公楼，配置酒店，办公娱乐等公共场所必不可少的装饰。自动平移门最常见的形式是自动门及门内侧雷达，当人走近时，雷达感应到人，然后由传感器将信号传给控制器，控制器通过驱动打开门。当人通过门，然后大门关闭。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。本文里使用的是微波雷达感应自动门控制系统设计。自动开门信号是触点信号，微波雷达和红外线传感器是2种常用的信号源。微波雷达是物体的位移，反应速度快，适用于行走速度正常人员走过的地方，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，对门机都具有一定的保护作用。自动门的设计采用PLC作为控制器，能够大大提高系统的稳定性和经济性，自动门业是一家技术创新，提高了使用的自动门率，因此， PLC控制系统设计的自动门，可以推动自动门行业的发展，扩大在同行业中乃至整个自动化行业的应用，具有经济价值和理论研究。第三章 PLC的概述3.1 PLC的定义 国际电工委员会（International Electrical Committee）在1987年颁布了可编程控制器定义及标准：可编程控制器是一种专门为工业环境设计，用于数字操作的电子装配。使用的存储器，它可以被编程，用于执行逻辑运算，顺序操作，定时，计数和算术运算在其内部存储指示，并通过数字或模拟量和开关量逻辑控制的输入和输出，来实现机械或工业生产过程中的不同类型的控制。定义强调了PLC应直接适用于工业环境中，它必须具有抗干扰能力强，适应性广的应用范围，这也是区别一般控制器控制最显著的一个特征。可编程控制器和相关的外围设备都应该容易和工业控制系统成为一个整体，以方便扩展功能为原则进行设计。定义还强调， PLC是数字化操作的“电子系统”，它是一种计算机，是在工业环境下应用而设计的工业计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程起来更加方便。它能完成逻辑运算，顺序运算，计时，计数和算术运算，它也有“数字和模拟输入和输出的能力”、“非常易于与工业控制系统”集成、“易于扩展” 等优点。3.2 PLC的产生背景可编程控制器是一种在自动控制设备的基础上通用的工业计算机技术，在它的早期应用是在开关量逻辑控制机械或生产过程。 可编程控制器和相关的外围设备都应该容易和工业控制系统成为一个整体，以方便扩展功能为原则进行设计。在可编程控制器之前，工业设计主要是以继电器控制为主，而以继电器控制构成的控制系统存在明显的缺陷，特别是对系统的适应性较弱。 1968年，通用汽车公司（GM ） ，根据市场上的情况和生产的发展需求，为了完成“多品种，小批量，不断翻新的汽车品牌型”战略，提出了一个新的逻辑控制单元更换继电器控制装置。到了1969年，美国的数字设备公司（ DEC ）研制出了第一台PLC ，被应用在美国的通用汽车公司的自动装配生产线上，并取得了巨大的成功。此后，随着计算机技术，半导体技术，控制技术，数字技术，网络通信技术的发展， PLC也快速发展起来。PLC初创阶段的代表产品有MODICON公司的084、AB公司的PDQIl、DEC的PDP14和日立公司的SCY022等。此期间PLC产品的主要功能是进行中继逻辑运算，顺序控制，定时和计数。CPU从数字集成电路的中小尺寸，在I / O接口电路中以适应工业控制的要求进行改进，控制功能相对简单。在软件编程上，则采用继电器控制电路的电气工程技术人员所熟悉的方式 - 梯形图。20世纪20年代，人们把各种继电器，定时器，接触器和电机按照一定的逻辑关系连接，构成一个控制系统，控制各种生产机械，传统的继电器接触式控制系统是大家熟悉的，因为它的结构简单，易于掌握，价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，所以就被广泛的使用。在工业现场控制中一直占主导地位。但是，继电器接触器控制系统有明显的缺点：设备体积大，可靠性差，移动速度慢，功能少，难以实现复杂的控制，特别是因为它是由硬件逻辑组成复杂的布线的一个系统，如果在生产过程或对象改变的情况下，配线和控制原网站也应及时更换，所以通用性和灵活性是比较差的。二十世纪六十年代后期，美国的汽车业竞争激烈，汽车型号也在不断更新，这就要求生产线的控制系统也要发生变化，以及对整个配置系统进行更改，这就必须放弃传统的继电器接触器控制系统，从而设计新的控制系统。而后，1968年美国的通用汽车公司公开招标，对汽车装配生产线的控制系统提出了具体要求：（1）方便编程，可在现场修改已编程序（2）维修较为方便，采取插件式的结构（3）可靠性较高于继电器控制装置（4）体积小于继电器控制盘（5）数据直接发送到管理计算机（6）成本可以和继电器控制盘竞争（7）输入交流150V以上（8）输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器，电磁阀等（9）扩展时原装系统改变到最小（10）用户存储器扩展到4KB十项要求的核心就是采用软布线（编程）方程代替继电器控制的硬接线方式，将大规模生产线的流程控制实现。3.3 PLC控制系统简介可编程控制器，英文Programmable Controller，简称PLC，本课题中都是用PLC作为它的简称。PLC用于工业现场控制器，它源于继电器控制技术，但基于计算机，需要以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，它通过执行存储在其存储器中的程序，通过物理过程的输入电路的输入信息被转换到输出所需要的信息，然后通过物理过程输出电路来实现的负载控制。现代化工业生产过程是复杂的，多样的控制，他们的要求也各不相同。 PLC专为工业控制应用，由于这些特点，可编程控制器来后不久，工业控制界的欢迎，并有快速发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的一个有力工具，得到了广泛的应用。PLC的指令系统非常多，也有众多的I / O接口与通信接口，大容量内存及可靠的监控系统。可以说，普通小电脑可以实现的功能， PLC几乎都可以做。PLC 是集丰富的功能于一身，是其他电动控制器没有的优点，也是继电器控制无法比较的。 丰富的功能使PLC被应用广泛，同样也为自动门行业远程化、信息化、智能化创造了条件。3.4 PLC的基本结构及原理目前，由于PLC的种类不同，所以功能和指令系统是不一样的，但都是以微处理器作为核心，专用于工业控制的计算机，因此它的结构和工作原理是相同的，像一台个人电脑的硬件结构，包括一个中央处理单元CPU存储器RAM和ROM，输入和输出接口电路，电源，I / O扩展接口，外部识别接口等。内部中用总线结构来传输数据和指令。PLC控制系统由输入-PLC-输出，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量，他们经PLC外部输入端子，PLC的输出再对外围设备进行控制。因此，PLC有控制输入和输出俩种基本结构。3.5 PLC的特点PLC作为一种在特定工业环境中能够具有特殊结构的计算机，有着显著的特点。具体特点如下： （1）可靠性高，抗干扰能力强 （2）硬件配套齐全，功能完善，适用性强（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎（4）安装方便，扩展灵活（5）系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造（6）体积小，重量轻，能耗低3.6 PLC的选型原则当一个任务决定是由PLC完成，PLC的选择就成为最重要的事情。 PLC控制系统的设计，首先应确定控制方案，特点和应用要求是设计和选择的主要依据。因此，该项目的设计和评估应该是特点，详细分析了过程控制的要求，定义任务和范围，确定需要的操作作和动作，然后根据估计的输入和输出点的控制要求，确定PLC外部设备的功能，内存有多大。第一个问题，首先应该详细的分析控制任务，找出所有的I / O，包括开关I / O和模拟I / O ，输出为继电器、晶体管或可控硅类型。因而控制系统的输出点是至关重要的，如果他们之中既有交流220V的接触器，电磁阀，又有24V指示灯，则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际点数。它的输出一般为一组共同的一个公共端，这一组只输出的电源的类型和级别。所以一旦他们交流220V负载，那么另一端输出的24V只能使用其他的输出端了，这可能会造成废物的输出点和成本的增加。因此，尽可能选择的负载水平和类型相同。第二个问题，我们就从以下几个方面考虑（1）功能方面所有PLC都具有正常功能，但对于某些特殊的要求，我们必须知道使用的PLC是否有能力控制。如PLC的运算速度，用户程序容量和其他特殊要求等等。选择则包括运算功能，控制功能，通讯功能，编辑功能，诊断功能和处理速度的性能选择。根据本课题设计的自动门控制系统的要求有几个特征选择：a.控制功能b.编辑功能c.诊断功能d.机型的选择e.对PLC响应时间的要求 （2）价格方面不同厂家的PLC产品的价格相差很大，比如有一些类似的功能、质量，I / O点，但价格就有很大的区别，在使用的PLC比较多的情况下，这种差异必须加以考虑。综合以上的几个因素，本课题的控制设计采用的智能控制器是德国西门子公司生产CPU224小型PLC，用它实现自动控制系统具有良好的稳定性。第四章 自动门控制系统整体方案4.1 设计流程设计流程有如下几个步骤：1.对自动门的控制要求和控制部件进行深入了解和分析。2.确定的I / O设备。根据自动门的控制系统功能的要求，确定用户的输入、输出装置的所需要的系统。输入设备是常用的按钮、选择开关、行程开关、传感器等等，常用的输出设备包括继电器，接触器，指示灯等等。3.根据I / O点选择适当的PLC类型。4.I / O点分配，PLC输入和输出点分配，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。5.自动门系统的设计是梯形图程序，根据工作的要求，精心设计完成的梯形图程序，这是自动门系统设计的核心工作。6.将程序输入PLC软件，然后进行测试，发现错误的地方，使系统程序更完善。7.自动门系统的整体调试，等到PLC的硬件和软件的设计和施工现场完成后，再进行网上系统调试，调试发现的问题，慢慢进行改正，直到调试成功。4.2 自动门的功能需求分析设计应用于商场门口，需要有安全性和可靠性。根据商场的自动门，设计应该有以下功能的特定要求：（1）门开闭控制应该设置手动或自动俩种模式为了便于维修，自动门应具有手动和自动模式。手动和自动方式的选择，应该用切换开关来切换。当切换开关拨向手动位置时，门可以手动调节开或者关。当转换开关拨向自动位置时，手动开门失效，由感应器检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近门且门未关闭，PLC动作输出信号给变频器来控制电机的正转或者反转来实现开门或者关门。 （2）紧急停止 当遇到夹紧现象时，可按下紧急停止开关，自动门将自动打开。PLC控制和执行元件构成是自动门控制系统的两个重要组成。采用自动和手动控制方式，此种控制模式为自动门的主要控制方式。设计的自动门控制系统采用PLC作为控制中心，控制传输机制，从而控制一个门的开启和关闭，可实现自动控制。4.3 自动门的控制要求通过设计任务的分析，按要求来控制电机的正反转。为了实现自动控制，必须具备的功能部分：微波探测开关，限位开关，过载，实现电动机保护开关。先确定电机与门扇轨道组成的系统，实现电机正转-开门，电机反转 - 关门。首先，按下启动按钮，当传感器检测到人体的信号时，开关上有电流通过， （光电检测开关是脉冲触发需对其自锁），线圈会有电流通过，电动机正转，带动自动门执行开门过程。然后，当门完全打开时，使开门限位开关由闭合到断开，此时自动门停止，延时8秒。 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。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。考虑到自动门故障或维修的时间，采用自动控制系统的一些不适，所以设置手动打开和手动关闭。4.4 自动门技术参数表4-1自动门技术参数单扇门的最大承重（kg）1x120kg 单扇开启最大宽度（mm）1250mm高度（mm）2500mm开/关门速度（cm/s）32.5cm/s开启保持时间（s）8S可编程控制器（PLC）电源220V AC，50-60Hz驱动器电源380V AC，50Hz驱动器输出额定功率120W4.5 自动门具体构成自动门系统的具体组成如下图： PLC 自动门感应器件驱动设施传动装置图4-1自动门系统组成上述可知，当检测到人或对象的信号时，感应装置将信号发送到PLC，PLC根据已经采集的信号发出控制信号，使驱动设施运行，通过传动装置带动自动门的运行。第五章 硬件设计5.1 可编程控制器的选型在PLC系统设计时，应首先确定控制方案，下一步的选择就是PLC的选择。按照特性和应用要求的过程，是设计和选择的主要依据。因此，该项目的设计和评估以及控制的特点，应详细分析了工艺要求，定义任务，并确定操作和行动的范围，然后根据控制要求，估计输入输出点，所需的存储容量确定PLC的功能，外部设备的特性，最终选择了一个高性价比的PLC和设计相应的控制系统。集成PLC的选择标准，控制设计本课题采用智能控制器是德国西门子公司生产的CPU224小型PLC实现自动系统具有良好的稳定性。 图5-1 PLC硬件结构图5.2 驱动设施的选型自动门驱动器是自动门是否能够正常工作的保障。考虑到安全性和稳定性，在这个设计中，选择天津安全电机有限公司生产的型号YSM100/112，W，S380V3相交流电机，低噪音电机，速度调节性能好，具有结构简单，交流电机，维护方便等特点，并具有线性的机械性能，直流电动机调速范围，启动转矩大，作业效率高，和许多其他优点，运行非常可靠。5.3 感应器件的选型感应装置自动门行业中使用的微波传感器，红外传感器等。微波传感器，也称为微波雷达，物体的运动反应，和反应速度，适用于行走速度正常的人员通过的地方。结合这一主题设计的自动门人员使用微波雷达传感器自动门传感器检测的实际需求。微波感应器的特点：（1）非接触探测 （2）不受温度, 湿度，噪音影响5.4 行程开关(限位开关)的工作原理行程开关又称限位开关，用在控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，行程开关被布置在预先安排的位置，当安装在生产的机械运动部件上行程开关模块，行程开关的触点动作，电路交换的影响。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关被广泛应用于各种机床和起重机械，用来控制行程，实现终端限位保护。在电梯的控制电路中，也可以使用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。滚筒式行程开关分为单、双辊辊自动复位（喇叭）非自动复位式，双辊线切换开关有两个稳定位置，“记忆”效应，在某些情况下，可以简化电路。5.5 传动装置本课题设计的自动门是针对人流量较多的商场，应该对周围的环境进行综合考虑，所以本课题的自动门机械传动设计也考虑如下的几个方面：主要包括驱动器1.自动门传动包括安装板，导轨，门机，皮带，挂垂饰等。2.所有组件都是插入式元件，安装非常简单。3.电机：电机采用380V三相交流电机，功率大，可调性强。4.铁路：卧式双轨道结构，形成挂，就解决了所面临的问题，这样才能保证门的稳定性。并与双侧密封刷子，形成密封型引导，避免灰尘磨损的导轨和滑轮，实现了维护方面的特点。5.使用特殊的高强度滑轮，尼龙滑轮，耐磨性好，具有减振的效果。6.皮带：传输电机功率，牵引自动门吊索系统，齿型皮带，齿轮部分齿形带的曲线设计的，增加齿的高度，提高了适合的皮带和驱动齿轮，从而提高了机械效率。在使用的尼龙纤维增强的底部的皮带，减少齿的变形，提高使用寿命。7.马达皮带轮直径为5cm ，皮带轮直径13.5cm的，外径是28.5cm的。本文控制所用到的发送装置，具体包括以下内容：（1）自动门轨道：就像火车轨道，吊索去圆门系统的限制，这是在一个特定的方向。（2）自动门系统：吊带用于吊门活动，同时在电力牵引驱动门操作。（3）发送同步带：电机功率，牵引力自动门系统的吊带。第六章 自动门控制系统软件的设计6.1 PLC梯形图概述梯形图编程语言是一种编程语言是最常用的，它来自继电器逻辑控制系统描述。电气技术人员在工业过程控制领域对继电器逻辑控制技术已经熟悉了，因此，继电器逻辑控制技术也渐渐受欢迎被广泛使用。梯形图编程语言的特点是：1.和操作原理图相对应，直观性和对应性；2.和原来的继电器逻辑控制技术相一致，易于掌握和学习；3.与原来的继电器逻辑控制技术相比不同点是：能够流入梯形图（功率流）电流是不实际的，内部的继电器实际是不存在的继电器，使原来的继电器逻辑不采取控制技术；梯形图是最常用的图形化编程语言，被称为PLC编程语言。梯形图和电气控制系统的电路图是非常相似的，并具有优势，很容易理解，工厂电气人员也容易掌握，特别适用于开关逻辑控制。梯形图通常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。6.2 自动门工作流程（1）按下启动按钮，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。（5） 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下图所示。 图6-1 自动门工作流程图6.3 自动门控制系统原理图图6-2 自动门控制系统主电路图 a.自动门控制系统主电路控制图 图6-3 继电器接触器控制图 b.继电器接触器控制图 图6-4 自动门控制系统外围接线图 c.外围接线6.4 工作过程的分析任务的控制要求和安全要求，根据以下所示的过程设计方案，最终的设计已达到要求的最佳设计.本系统和整个系统的工作过程如下：首先，按下启动按钮，当传感器检测到有从人体信号，实施电机驱动的自动门打开的过程。当门完全打开后，门打开限位开关，自动门