基于PLC的自动门控制系统的设计

1、.摘 要随着电子技术的进展，可编程把握器（以下简称 plc）不断更新、进展，plc 把握是自动把握中最常见把握方式之一，自动门就是自动把握应用的一典型例子，由于可编程把握器具有很好的处理自动门的开关把握与良好的稳定性，而且可以很简洁的转变把握的方式，因此，自动门的生产商家很多都运用plc 来做门的把握器。目前自动门在日常生活中运用越来越广泛。本文论述的自动门把握系统主要由以下几部分构成：可编程把握器(plc)、信号采集装置、变频器、驱动装置、传动装置。可编程把握器选用日本三菱电机公司生产的fx2n-32m 小型 plc；信号采集装置选用晶园微电子公司生产的微波感应器；变频器接受日本三菱电机公司

2、生产的 fr540 变频器；驱动装置接受平安电机生产的 ysm100/112、w、s 三相异步电动机，额定转矩为0.43n.m，额定转速为400r/min；传动装置接受皮带来带动门的运动。本设计对于四周环境的要求较低。本设计主要的工作原理是通过信号采集装置判定有无人经过并将信号转换成开关量信号传到 plc，plc 依据开关信号的来把握变频器的开停和速度的变换，在由传动装置带动门运动。本文总共分五个章节进行表达其软、硬件结构、工作原理等，具体如下： 第一章介绍自动门的国外自动门现状，本课题争辩的容和目的意义。其次章主要介绍自动门把握系统方案的设计。第三章介绍了自动门的硬件系统的设计，plc 的选

3、型，变频器的选型，系统结构， 自动门把握电路，把握电路的连接。第四章介绍了系统软件的设计，plc 梯形图概述，编程软件的介绍，程序流程图， 程序的编写工作。关键词：plc，变频器，驱动装置，感应器。i / 35.名目引言 iv第一章概述 11.1 国外自动门进呈现状 11.2 本课题争辩的容 21.3 本课题争辩的目的和意义 2其次章自动门把握系统总体方案设计 42.1 自动门的功能需求分析 42.2 系统设计的基本步骤 42.3 自动门技术参数的确定 52.4 自动门的机械传动机构设计 6第三章自动门硬件系统的设计 83.1 把握系统结构设计 83.2 可编程把握器(plc)的选型 83.3

4、 驱动装置的选型 103.4 变频器的原理 113.4.1 变频器的选型 113.4.2 变频器的参数设定 123.5 感应开关的选型 133.6 自动门系统 i/o 安排表 143.7 把握系统的电气接线 15第四章自动门把握系统软件的设计 164.1 plc 梯形图概述 164.3 程序流程图 184.4 梯形图的设计 18完毕语 21致 22参考文献 23ii / 35.附录自动门的硬件连接电路 24 附录 plc 的 i/o 地址分布图 25 附录自动门梯形图程序 25附录自动门梯形图程序 26iv / 35引言在经济飞速进展的中国，高楼矗立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写

5、字楼，自动门已经是随处可见。自动门的工作方式是通过自动门外两侧的感应开关来感应人的出入，当人走近自动门时，感应开关感应到人的存在，给把握器一个开门信号， 把握器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动门在通电后可以实现无人治理，不但能给我们带来人员进出便利、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的大门增加了不少贵重高雅的气息。自动门在国外早已得到普遍应用，在我国也以其优异的性能逐步得到大家的认同， 中国已经迎来了自动门进展的黄金时期。自动门的性能优劣主要取决于它的把握装置，早期的自动门把握系统接受继电器规律把握，造成安装烦琐、体积大、不稳定、不易修理等缺点已渐渐被

6、淘汰。目前自动门与其自动化行业最稳定的把握装置是可编程把握器（以下简称 plc），plc 是一种特地为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它接受可以编制程序的存储 器，用来在其部存储执行规律运算、挨次运算、计时、计数和算术运算等操作的指令， 并能通过数字式或模拟式和开关量的规律把握的输入和输出，把握各种类型的机械或生产过程。plc 具有牢靠性高，抗干扰力量强，功能完善，适用性强，系统的设计、建筑工作量小，维护便利，简洁改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。目前，可编程把握器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的进展。因此运用 plc 把握自动门具有较高

7、的牢靠性，修理便利等特点，因此，进行自动门的 plc 把握系统设计，可以推动自动门行业的进展，扩大plc 在自动门行业乃至整个自动化行业的应用，具有肯定的经济和理论争辩价值。本课题主要介绍运用 plc 为把握器的自动门的开发和争辩，全部产品的开发都要讲究有用，本课题开发的产品对很多的场合都能适用，而且能够简洁化，不论对于产品开发商还有使用者来说，都是最好的。他们需要的是一个廉价的又是一个有用的产品。此系统的设计正好具备了这样的一个要求，能够在大多数的地方应用。因此本设计就是解决了这样一个问题，还可以保证自动门的稳定性。例如，某商场要求营业期间的门都运用自动门，这就需要自动门要有极高的稳定性，且

8、对于商场来说成本不能太高。然而本课题意味着产品成本下降，效益提高。因此是一个比较适合此类场合运用且经济的产品。.第一章 概述1.1 国外自动门进呈现状在国外，进入 90 年月以来，自动化技术进展很快，技术已经相对成熟，并取得了惊人的成就，自动化技术是自动门的重要部分。在现代人们生活中自动门可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘，同时可以使出入口显得庄重高档，因此应用格外广泛。随着我国经济的飞速进展，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。但在国，自动门的自主研发尚处于初级阶段。在自动门把握系统的设计中，稳定、节能、环保、平安与人性化

9、是需要首先考虑的因素。由于门体的重量与体积不同会对自动门驱动和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影响，因此，自动门还可以分为一般自动门和可频繁使用的自动门。自动门依据使用的场合与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格外浩大， 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，目前市场上流行的平移型自动门一般是两开，这种门的特点是简洁易控，维护便利。自动平移门最常见的形式是自动门外两侧加感应器

10、，当人走近自动门时，感应器感应到人的存在，给把握器一个开门信号，把握器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人治理，既便利又提高了建筑的档次，于是快速在国外建筑市场上得到大围的普与。自动门的把握方法很多，从把握器的不同来分，有传统的继电器把握，即通过按钮和简单的接线安装来把握；智能把握器把握，即通过运用现代自动化设备来把握，它具有稳定性高，平安等优点，因此被很多生产厂商所运用。由于继电器规律把握的自动门系统因存在很多缺陷而逐步被智能把握器把握把握的自动门所淘汰。在智能把握器的选择上，自动门的主控器有微电脑把握器把握和可编程把握器（plc）把握，微电脑

11、把握主要有体积小、安装便利等特点，目前有很多厂家接受此种方式生产自动门，plc 把握的特点是稳定型高、维护便利，目前很多大型的商场的自动门都是由这种方式来把握5。3 / 351.2 本课题争辩的容本设计将在以下几个方面对自动门的把握系统进行争辩和论证。1. 自动门类型的选择。综合了自动门的简洁、简洁的要求，在本课题中主要争辩自动平移门，本课题设计的自动平移门具有手动和自动开门功能和分时间段把握功能以与配备平安防夹人光线、后备电源等关心装置来满足商场等人流众多的场所的高效率、高平安性的要求。2. 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

12、把握器为稳定性良好的三菱 fx 系列 plc。在自动门的开关门速度把握上本设计以三菱变频器作为调整器，运用变频器的三段速把握来实现自动门的转速把握，为了解决变频器在频率很低的时候会消灭不稳定的问题，驱动装置选用功率强大、稳定性较好的自带减速装置的三相沟通电机，在感应器运用自动门专用的微波雷达感应器和在工业自动把握上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入给plc 来实现 plc 对自动门的把握。由于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经济有用、稳定的需 要。3. 自动门软件的设计。在本设计中选用了目前运用最多的plc 编程语言梯形

13、图，梯形图的编程能直观明白的设计出自动门把握的要求，并能更好的考虑到平安性和故障报警等问题，梯形图的编写运用三菱的 gx developer 编程软件，此软件支持全部的三菱的 plc，并且具有强大的诊断功能，能更快的查找出故障的缘由，从而大大缩短了修理时间。1.3 本课题争辩的目的和意义在超级市场、公共建筑、银行、医院入口，经常使用自动门把握系统。使用自动门， 可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘，同时可以使出入口显得庄重高档，因此应用格外广泛。自动平移门最常见的形式是自动门机与门外两侧加光电感应开关，当人走近自动门时，感应开关感应到人的存在，给把握器一个开门信号，把握器通过驱动装置将门打开

14、。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人治理， 既便利又提高了建筑的档次，于是快速在国外建筑市场上得到大围的普与。自动门在国外早已得到普遍应用，在我国也逐步得到大家的认同，已经迎来了自动门进展的黄金时期。早期的自动门把握系统接受继电器规律把握，造成安装烦琐、体积大、不稳定、不易修理等缺点已渐渐被淘汰。plc 是一种特地为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它接受可以编制程序的存储器，用来在其部存储执行规律运算、挨次运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式和开关量的规律把握的输入和输出，把握各种类型的机械或生产过程。plc 具有牢靠性高，

15、抗干扰力量强，功能完善，适用性强， 系统的设计、建筑工作量小，维护便利，简洁改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。目前，可编程把握器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的进展。因此运用 plc 把握自动门具有较高的牢靠性，修理便利等特点。本课题的自动门设计运用 plc 做把握器能大大提高自动门的稳定性和经济性，对于整个自动门行业是一次技术的革新，提高了自动门的使用率，因此，进行自动门的 plc 把握系统设计，可以推动自动门行业的进展，扩大plc 在自动门行业乃至整个自动化行业的应用，具有肯定的经济和理论争辩价值。3.其次章 自动门把握系统总体方案设计2.1 自动门

16、的功能需求分析本设计面对商场入口的应用，需要有平安和牢靠性，在设计的时候改进了自动门的友好性，结构如图 2.1 所示：图 2.1 自动门结构图依据商场中对自动门的具体要求，本课题所设计的自动门应具有以下功能： 1开门和关门把握应具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。手动和自动开门方式由手自动转换开关来把握。当转换开关拨向手动位置时，门可以手动调整开或者关。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把握电机的正转或者反转来实现开门或者关门。2蜂鸣器的提示功能当自动门开启和关闭时

17、，plc 输出信号给蜂鸣器，蜂鸣器响以提示来往行人留意。3防夹人功能为了杜绝自动门的夹人大事，在门两侧安装防夹人红外感应器，以防止停留在门四周的人被门所夹住。自动门把握系统包含plc 把握和动作执行元件构成。接受自动和手动点动把握方式， 此种把握模式为目前大多自动门的把握方式。本课题所设计的自动门把握系统接受 plc 为把握中心来把握传动机构从而把握门的开和关实现门的自动化把握。2.2 系统设计的基本步骤在自动门系统设计与调试过程中最主要的是先列出设计的主要步骤流程图，如图2.2 所示。在自动门把握系统的设计过程中主要要考虑以下几点： 1.深化了解和分析自动门的工艺条件和把握要求。4 / 35

18、.2. 确定 i/o 设备。依据自动门把握系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯等。3. 依据 i/o 点数选择适宜的 plc 类型。4. 安排 i/o 点，安排plc 的输入输出点，编制出输入输出安排表或者输入输出端子的接线图。5. 设计自动门系统的梯形图程序，依据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个自动门系统设计的核心工作。6. 将程序输入 plc 进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。7. 自动门系统的整体调试，在plc 软硬件设计和现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机

19、调试，调试种发觉的问题要逐一排解，直至调试成功。图 2.2 设计调试步骤图2.3 自动门技术参数的确定自动平移门安装和调试的关键是提高精度，即导轨的平直度和水平度，门体的两个5 / 35.吊挂点所形成的直线与导轨的平行度和垂直度，最大限度地削减门体的静态侧摆。在自动门投入使用后，尤其是初期，应经常调整门体，修正运行产生的误差。要严格限制门体重量，不能超过自动门的额定负重。通常在三个月最多一年要对自动门进行全面的清理和调整。公共场所的自动平移门由于使用频率格外频繁，而任何自动门的使用频率和使用寿命都有限。例如机场、大型超市和医院外门的人员流量每天可达成千上万人次，或者在特定时间段里集过大量人员，

20、在这种状况下，要使用自动门就必需进行综合考虑。例如增加门的数量，加大门扇宽度，增加关门延迟时间等。具体参数如表 2.1 所示。表 2.1自动门具体参数单扇开启宽度（mm）1250mm（最宽）单扇门的最大承重（kg）1x120kg高度（mm）2500mm最快开/关门速度（cm/s）60cm/s常速开/关门速度（cm/s）32.5cm/s减速开/关门速度（cm/s）20cm/s开启保持时间（s）15s（程序中可调）可编程把握器（plc）电源220v ac,50-60hz驱动器电源380v ac,50hz驱动器输出额定功率120w2.4 自动门的机械传动机构设计在本课题设计的自动门针对人流较多的商场

21、，应对四周环境进行综合考虑，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板，轨道，门机，皮带，吊挂件等。2. 全部的组件都为插入式元件，使得安装很简便。3. 电机：驱动电机接受 380v 三相沟通电机，功率大，可调性强。4. 导轨：水平双导轨结构，形成正悬挂，解决了侧摆的问题，从而确保了门扇的稳定性。并配以双侧密封毛刷，形成密封式导轨，避开积尘对导轨与滑轮的磨损，实现了维护方面的特点。6 / 35.5. 滑轮：接受特别的尼龙滑轮，强度高，耐磨性好，同时还有肯定的减震效果。6. 皮带：接受齿形皮带, 齿形皮带的齿形截面为曲线设计，增加了齿形的高度， 提高了

22、皮带与传动齿轮的吻合度，从而提高了机械效率。皮带底部接受尼龙加强，削减了齿距变形，提高了使用寿命。227. 传动结构如图 2.3 所示。其中马达皮带轮直径为5cm,皮带滑轮径为 13.5cm,外径为 28.5cm。图 2.3 机械传动7 / 35.第三章 自动门硬件系统的设计3.1 把握系统结构设计本设计运用 plc 把握变频器来调整沟通电机运转来实现自动门运转的把握方式。接受变频器电路，结构简洁，把握便利、牢靠性高，沟通电机具有效率高、维护成本低的特点。 沟通电机驱动系统与直流电机驱动系统相比，具有效率高、结构简洁、维护便利、易于冷却和寿命长等优点,并且系统调速围宽，而且能实现低速恒转矩、高

23、速恒功率运转等特性。随着变频技术的进展，沟通电机把握的成本得以降低，为沟通驱动系统在自动门中的大量运用供应了条件。3.2 可编程把握器(plc)的选型在 plc 系统设计时，首先应确定把握方案，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设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应具体分析工艺过程的特点、把握要求，明确把握任务和围确定所需的操作和动作，然后依据把握要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定plc 的功能、外部设备特性等，最终选择有较高性能价格比的 plc 和设计相应的把握系统。1. 输入输出（i/o）点数的估算i/o 点数估算时应考虑适当的余量，通常依据统

24、计的输入输出点数，再增加 10% 20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需依据制造厂商plc 的产品特点，对输入输出点数进行圆整。依据估算的方法故本课题的 i/o 点数为输入 12 点，输出 12 点。2. 存储器容量的估算存储器容量是可编程序把握器本身能供应的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有肯定估算，通常接受存储器容量的估算来替代。存储器存容量的估算没有固定的公式，很多文献资料中给

25、出了不同公式，大体上都是按数字量 i/o 点数的 1015 倍，加上模拟 i/o 点数的 100 倍，以此数为存的总字数（16 位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。因此本课题的plc 存容量选择应能存储 2000 条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。3. 把握功能的选择该选择包括运算功能、把握功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特9 / 35性的选择。依据本课题所设计的自动门把握的需要，主要介绍以下几种功能的选择。（1） 把握功能plc 主要用于挨次规律把握，因此，大多数场合常接受单回路或多回路把握器解决模拟量的把握，有时也接受专用的智能输入输出单元完成所需的把

26、握功能，提高plc 的处理速度和节约存储器容量。（2） 编程功能离线编程方式：plc 和编程器公用一个 cpu，编程器在编程模式时，cpu 只为编程器供应服务，不对现场设备进行把握。完成编程后，编程器切换到运行模式，cpu 对现场设备进行把握，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不便利。在线编程方式：cpu 和编程器有各自的 cpu，主机 cpu 负责现场把握，并在一个扫描周期与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期， 主机就依据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作便利，在大中型plc 中常接受。五种标准化编程语言：挨次功能图

27、（sfc）、梯形图（ld）、功能模块图（fbd）三种图形化语言和语句表（il）、结构文本（st）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（iec6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如 c，basic 等，以满足特别把握场合的把握要求。（3） 诊断功能plc 的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的规律推断确定硬件的故障位置，软件诊断分诊断和外诊断。通过软件对 plc 部的性能和功能进行诊断是诊断， 通过软件对 plc 的 cpu 与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。plc 的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术力量的要求，并影响平均修理时间。4.

28、机型的选择(1)plc 的类型plc 按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和把握室安装两类； 按 cpu 字长分为 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。从应用角度动身，通常可按把握功能或输入输出点数选型。整体型 plc 的 i/o 点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型把握系统；模块型plc 供应多种i/o 卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置把握系统的 i/o 点数， 功能扩展便利机敏，一般用于大中型把握系统。（2）经济性的考虑选择 plc 时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可.操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，

29、最终选出较满足的产品。输入输出点数对价格有直接影响。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量相应增加，因此，点数的增加对cpu 选用、存储器容量、把握功能围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个把握系统有较合理的性能价格比。本课题所设计的自动门属于小型把握系统，结合经济性的考虑因此选择整体型 plc。综合以上因素，本课题的设计接受日本三菱公司生产的 fx2n-32m 小型 plc 来实现整个自动系统的把握，如图 3.2 所示。15图3.2 fx2n 可编程把握器（plc）三菱 fx2n-32m 具有如下优点：最大围地包涵了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的

30、电源以与满足单个需要的大量特别功能模块，它可以为自动化应用供应最大的机敏性和把握力量。三菱 fx2n-32m 具有突出的寄存器容量：三菱 fx2n-32m 包括 8k 步置 ram 寄存器， 用一个寄存器盒可扩充到 16k 步 ram 或 eeprom。丰富的元件资源：3072 点关心继电器、256 点计时器、235 点计数器和 8000 点数据寄存器、实时时钟、使用标准型号实时时钟满足时间灵敏度应用要求。3.3 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，在本设计中是运用变频器的三段速度调整来自动调整电机的速度，以达到驱动自动门的目的。这种方法具有稳定性能好， 修理便利，连接简洁

31、，成本较低，是在目前的自动门行业主流把握方式。依据本课题所设计的自动门的要求应选用绝缘电阻、绝缘介电强度、接地装置、过电压爱护等符合国际平安标准规定的，具有噪声低、过载力量强的特点的并且转速不高于 500r/min 的电机，在结合了平安、稳定的考虑本课题所设计的自动把握系统的驱动装置选用平安电机生产的型号为 ysm100/112、w、s 的 3 相 380v 沟通电机，电机如图 3.3 所示。10 / 35.图 3.3ysm100/112、w、s 沟通电机3.4 变频器的原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能把握 装置。我们现在使用的变频器主要接受交直交方式（v

32、vvf 变频或矢量把握变频），先把工频沟通电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可把握的沟通电源以供应电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和把握 4 个部分组成。整流部分为三相桥式不行控整流器，逆变部分为 igbt 三相桥式逆变器，且输出为 pwm 波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。变频器是输出频率可转变的沟通电力拖动设备。变频器调速的主要工作原理是将供应电机定子的三相沟通工频电经大功率整流元件整流，变成直流，再将直流电用正弦波脉宽调整技术逆变为频率可调、幅度也随之转变的三相沟通电，以此为电源再供应电机使用。3.4.1 变频器的选型依据自

33、动门的需要，变频器选型时要确定以下几点：1. 变频器与负载的匹配问题（1） 电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。本课题所用的电机的额定电压为 380v，故在选择变频器时要符合电机的额定电压。（2） 电流匹配；变频器的额定电流与电机的额定电流相符，以最大电流确定变频器电流和过载力量。在本课题所使用的三相沟通电机的最大起动电流为 y 形接法为0.37a，形接法为 0.64a，本设计中接受 y 形接法，所用的变频器的最大电流应大于电机的 y 形接法的最大起动电流。11 / 35.（3） 转矩匹配；这种状况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生，本课题所用电机的最初起动转矩为 1.4nm，在

34、选型中要考虑。2. 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于一般电机的选型。综合以上因素，本课题变频器接受日本三菱公司生产的 fr500 系列中的 fr-540 变频器（如图 3.4 所示）作为把握电机转速的把握器。图 3.4三菱 fr-540 变频器三菱 fr-540 变频器具有以下优点：(1) 接线简洁，可运用 plc 的继电器输出接到变频器的把握输入端来把握变频的正反转和频率。(2) 安装机敏，可以依据实际需要，把把握装置安装到任何位置，进行远距离操作。(3) 频率设置简洁，并且具有三速设定功能，可以

35、满足本课题自动门系统的把握要求，且操作便利，只需轻轻转动外接电位器的旋钮，就可以进行频率设置。3.4.2 变频器的参数设定本课题所设计的自动门系统具有如下速度要求：自动门要求快速启动（限位）常速运行（限位）慢速运行停止,构成了如图3.5 的开门和关门曲线。依据转速公式：n=60f/p(1-s)其中 f 表示电流的频率，p 表示电机的极对数，s 表示电机的转差率，n 表示转子的实际转速，计算出变频器的设定频率。依据公式和电机参数 p=6，额定转速为 400 r/min，算出电机的转差率s=-0.25，马达皮带轮与门上的皮带轮外径、门上的皮带轮径转速比为 5.7：1：2.1,得出马达皮带轮与门上的

36、皮带轮径转速比为 2.4：1。1. 依据上一章提到的门的规格,加速开门或者关门的距离为30cm，时间把握在0.5s，速度为 3600 cm /min，此时要求转子的转速为 204r/min。2. 中速开门和关门的距离为 65cm，时间为 2s,速度为 1950cm/min，此时要求电机的转速为 110.4r/min。3. 减速开门和关门的距离为 30cm,时间为 1.5s,速度为 1200cm/s，此时要求电机的12 / 35.转速为 67.9r/min。依据以上速度要求设置变频器，变频器的频率具体设定方式见表 3.1，依据以下设定方式按课题要求设定好变频器三速把握的频率。图 3.5开门和关门

37、曲线表 3.1 变频器设定名称表示设定围最小设定单位设定值上限频率(pr1)0120hz0.1hz50hz下限频率(pr2)3 速设定（高速）(pr4)3 速设定（中速）(pr5)0120hz0120hz0120hz0.1hz0.1hz0.1hz0.1hz25.5hz13.8hz3 速设定（低速）(pr6)0120hz0.1hz8.5hz加速时间(pr7)0999s0.1s0.3s减速时间(pr8)0999s0.1s0.3s操作模式选择(pr79)04,7,8123.5 感应开关的选型目前自动门行业的运用的感应开关主要有触摸感应开关，微波感应器，红外感应器， 接近感应开关等，依据不同的功能和性

38、能运用在各类不同场合的自动门把握系统中，是自动门系统的关键部位，其性能直接影响自动门系统的平安与稳定，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。13 / 35.结合本课题的实际需要在设计的自动门的人员检测上运用晶园微电子公司生产的wb-3001 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，它的特点是几乎不受四周环境因素影响。在防夹人感应器的选择上本设计选用晶园微电子公司生产的 ws-210 微型红外平安光线，可避开外界光线干扰。在门下行关闭时,当有人或车经过平安光线

39、时,门体会自动停止下行,并自动上行以起到平安作用。自动门的速度信号采集上运用了 keyence（基恩士）公司生产的 ed-130u 非埋入型接近传感器，这种传感器的特点是能检测全部的金属，最大检测距离为 20mm，检测距离调整便利，安装简洁。3.6 自动门系统 i/o 安排表i/o 安排表是编写 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。依据自动门的把握系统的要求，确定了 plc 的 i/o 安排表，在表 3.2 中列出。表 3.2i/o 安排表类型plc 元件作用x0紧急停止x1手/自动转换开关x2感应开关（）x3感应开关（外）x4防夹人光栅（常闭）x5关门下限输入x6开

40、门下限x7开门/关门中速x10关门低速/开门高速x11手动开门x12手动关门x13关门高速/开门低速x14特别复位输出y1y2手动开门手动关门17 / 35y3 y4 y5 y6 y7 y10 y11 y12 y13 y14开/关门中速开/关门低速开/关门高速自动开门灯闪耀自动关门灯闪耀开/关门提示 故障报警灯自动开门自动关门特别停止3.7 把握系统的电气接线本课题设计的自动门把握系统的把握连接电路主要包括自动门把握系统连接电路、自动门 i/o 接线电路，具体的接线方式分别在附表和中列出。第四章 自动门把握系统软件的设计4.1 plc 梯形图概述plc 是特地为工业把握而开发的装置，其主要使用

41、者是工厂宽敞电气技术人员，为了适应他们的传统习惯和把握力量，通常plc 不接受微机的编程语言，而经常接受面对把握过程、面对问题的“自然语言”编程。国际电工委员会（iec）1994 年 5 月公布的iec1131-3（可编程把握器语言标准）具体地说明白句法、语义和下述 5 种编程语言： 功能表图（sequential function chart）、梯形图（ladder diagram）、功能块图（function black diagram）、指令表（instruction list）、结构文本（structured text）。梯形图和功能块图为图形语言，指令表和结构文本为文字语言，功能表图

42、是一种结构块把握流程图。梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。接受梯形图程序设计语言，这种程序设计语言接受因果关系来描述大事发生的条件和结果， 每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述大事发生的条件表示在左面，大事发生的结果表示在右面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言，它来源于继电器规律把握系统的描述。在工业过程把握领域，电气技术人员对继电器规律把握技术较为生疏。因此， 由这种规律把握技术进展而来的梯形图受到欢迎，并得到广泛的应用。3梯形图程序设计语言的特点是：1. 与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；2. 与原有继电器规律把握技术相全都，易于把

43、握和学习；3. 与原有的继电器规律把握技术的不同点是：梯形图中的能流（power flow）不是实际意义的电流，部的继电器也不是实际存在的继电器，因此应用时需与原有继电器规律把握技术的有关概念区分对待；梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为plc 的第一编程语言。梯形图与电器把握系统的电路图很相像，具有直观易懂的优点，很简洁被工厂电气人员把握，特别适用于开关量规律把握。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。下面主要介绍下 gx developer 7.0 编程软件概要： gx developer 7.0 是具有以下功能的软件包。1、制作程序图 4.2 梯形图程序样式2、对可编程把握

44、器 cpu 的写入/读出图 4.3 可编程把握器cpu 的写入/读出示意图3、监视功能，监视功能包括回路监视，软元件同时监视，软元件登陆监视机能。此功能对于自动门的把握系统在查找故障的时候是格外重要的。4、模拟调试功能，把制作好的可编程把握器程序模拟写入可编程把握器的 cpu，测试此程序能否正常运转。次功能对于在完成自动门程序的时候进行程序的检查是很重要的。5、pc 诊断功能，由于会见现在的错误状态或是故障履历表示出来，可以在短时间恢复作业。对于自动门系统以后的故障查找是很重要的一项功能。gx developer 7.0 软件的特长： 1、软件的共gx developer 能够制作 q 系列，

45、qna 系列，a 系列（包括运动把握（scpu）,fx系列的数据,能够转换成 gppq,gppa 格式的文档。此外，选择 fx 系列状况下，还能变换成 fxgp(dos),fxgp(win)格式的文档。2、利用windows 的优越性，使操作性飞跃上升，能够将excel,word 等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。3、程序的标准化(1) 标号编程用标号编程制作可编程把握器程序的话，就不需要生疏软元件的而能够依据标示制.作成标准程序。用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用。(2) 功能块fb 是以提高挨次程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开发挨次程序时反复使用的

46、挨次程序回路块零件化，使得挨次程序的开发变得简洁。 此外，零件化后， 能够防止将其运用到别的挨次程序时的挨次输入错误。(3) 宏只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简洁的命令就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够机敏利用了。4、能够简洁设定和其他站点的由于连接对象的指定被图形化而构筑成简单的系统的状况下也能够简洁的设定。4.3 程序流程图依据本课题的把握要求和平安要求，所设计的程序依据图4.4 所示的流程运行，以达到本系统的最正确设计要求和完成系统的最终设计。4.4 梯形图的设计图 4.4 系统设计流程图本系统运用 gx developer 7.0 编

47、程软件进行梯形图顺控程序编写，在编写梯形图的过程中遵循以下编程规章：1. 每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号，每个元件的触点使用时没有数量限制。2. 梯形图每一行都是从左边开头，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母线上。4. 在一个程序中，同一编号的线圈假如使用两次，称为双线圈输出，它很简洁引起误操作，应避开。18 / 35.5. 在梯形图中没有真实的电流流淌，为了便于分析 plc 的周期扫描原理和规律上的因果关系，假定在梯形图中有“电流”流淌，这个“电流”只能在梯形图中单方向流淌即从左向右流淌，层次的转变只能从上向下。依据以上规章和plc 的编程方法和思

48、路编写了本课题设计的自动门把握系统的梯形图程序，具体梯形图程序在附录中列出。5.2 程序调试记录与结果分析本课题进行了模拟的在线联机调试，目的在于确定整个系统的程序，在调试中，程序的变动，包括功能的增减、变化是难免的。程序是否好用，最终要通过调试才能使程序进一步完善和最终的确定。首先在plc 面板上将 plc 设置为 run 位置，此时plc 开头运行。然后接好把握箱连线，依据i/o 安排表中的输入输出所对应的开关进行调试。记录如表 5.1。完成以下的基本调试，整个系统的调试工作基本完成了，最终的工作就是调试结果的分析。22 / 35plc 元件表 5.1plc 调试记录动作记录动作结果x0

49、x1x2、x3 x4 x5 x6 x7x10x11 x12x13 x14off on on offon on ononon onon on自动门停止运转程序跳转至自动，自动门自动运转启动y12 自动开门、y6 自动开门灯闪耀动作y13 自动关门停止，y12 自动开门动作y13 自动关门停止、y7 关门灯停止闪耀y12 自动开门停止、y6 开门灯停止闪耀y3 自动开门/关门中速运行关门时，y4 自动门关门低速动作；开门时，y5 自动门开门高速动作在 x1 off 的时候，y1 手动开门动作在 x1 off 的时候，y2 手动关门动作开门时，y4 自动门开门低速动作；关门时，y5 自动门关门高速动

50、作特别消退在本课题的调试过程中，预先设计的功能和动作都能正常实现，具有较高的牢靠性， 修理便利等特点，本课题所设计的自动门是针对商场，在编写程序过程中加强了自动门的平安性，针对商场的实际状况增加了防夹人的设计，程序中也加强了自动门的平安性以与门的故障提示功能。因此，本课题解决了某商场要求自动门要有极高的稳定性，且成本不能太高的要求，是一个比较适合此类场合运用且经济的产品。完毕语通过本次毕业设计，我初步试着用自己所学的专业学问，设计出程序和硬件系统， 进一步理解了 plc 把握系统的设计方法，提高了plc 梯形图的编程力量，把握了plc 把握系统的调试技巧，更加生疏了 gx developer7

51、.0 编程软件的应用。虽然在这其中自己提高了很多，但同时这也让我明白自身学问的贫乏，很多方面还需要加强努力；体会到网络资源的丰富，找资料也需要技术，开拓了眼界，并为以后查找资料垫定了基础。一个设计的完成并不只是了解某一方面的学问就够了，还需要了解和把握与之有亲热关系的其他课程学问的学习。硬件开发是plc 把握系统应用开发的基础，软件的开发是建立在硬件之上，软硬件设计的奇异结合是项目开发质量保证的关键。假如我们能用软件解决的问题，应尽量用软件解决，到底软件开发成本低，只需开发时间。plc 把握系统在满足使用功能的前提下，还应具有较高的牢靠性，一旦消灭故障，必将造成整个自动化过程的混乱和失控，从而产生严峻的后果。因此，对牢靠性的考虑应贯穿于 plc 把握系统的设计的整个过程。设计是在他人的基础之上建筑属于自己的东西，我们要学会的就是把人家已经制造好的东西，添加自己的思想组合、加工。而这也不是简洁的事情，要保证它功能实现的同时要考虑到产品的有用性、平安性、长久性、牢靠性、稳定性等。致感我们的导师黄老师，这篇论文的每个细节，都离不开您的细心指导。而您开朗的共性和宽容的态度，让我们倍感亲切。在此我们要向诸位老师表示由衷的感。设计中院系领