基于PLC的自动门控制90994

1、. . . . 嘉 兴 南 洋 职 业 技 术 学 院毕 业 论 文（设 计） 论文题目基于PLC的自动门控制 系 部 电子信息工程系 学生 国 专业名称 电子信息工程 班级/学号 0702100219 指导教师 周燕军 南洋职业技术学院教务处印制17 / 23基于PLC的自动门控制摘要随着科学技术的日新月异，我们的生活发生了巨大的变化。一个智能化、自动化的社会已经开始呈现于我们的眼前，这为我们提供了非常多的便利。其中自动门就是自动化进程中的一个典型代表，此设计就是运用所学的知识，结合实际需要而进行研究的。为了增强自动门运行的可靠性,提出了一种以S7-200可编程序控制器(PLC)为核心的自动

2、门控制系统。分析了该控制系统的工作原理,描述了系统的硬件组成,介绍了人体感应探测、自动门运行位置检测、门运行障碍检测等控制电路的工作过程,对PLC的选型与I/O点的确定进行了说明。结合PLC的运行特点,对控制系统的工作流程作了合理的优化。自动门系统主要由可编程控制器（PLC）、感应器件、驱动装置和传动装置组成。主要工作原理是感应器件将检测到的人体或物体信号传送到PLC，PLC再综合收到的自动门状态信号做出判断，而后发出控制信号，使驱动装置运行，在通过传动装置带动门的动作  关键词 自动门、PLC、感应器件、驱动装置目 录前言····&

3、#183;·················································&

4、#183;··········································1PLC概述······&

5、#183;·················································&

6、#183;········································2第1章 毕业设计要求·······&#

7、183;·················································&#

8、183;····················41.1 设计题目····························

9、;··················································

10、;·····41.2 设计要求···········································&#

11、183;·······································4第2章 绪论·········&

12、#183;·················································&

13、#183;·······························52.1 国自动门发展现状················

14、··················································

15、···52.2 自动门的技术发展方向············································

16、83;·····················52.3 课题研究容···························

17、;··················································

18、;6第3章 功能器件的原理················································

19、;···························73.1 自动感应门的原理····················

20、3;·················································

21、3;·73.1.1 平移式自动感应门机组··············································

22、;···············73.1.2 工作流程·································

23、···················73.2 行程开关(限位开关)的工作原理···························

24、3;··············73.3 光电开关··································&

25、#183;······························83.3.1 光电开关分类·················

26、··················································

27、········83.3.2 光电开光工作原理·······································

28、83;······························93.3.3 光电开光特点·················&#

29、183;·················································&#

30、183;···9第4章 自动门控制系统的硬件设计···········································

31、83;·············104.1 自动门控制系统结构··································

32、·······················104.2 PLC的选择·························

33、··································104.3 驱动装置的选择··············

34、;··················································

35、;··104.4 感应器的选择··············································

36、;·········114.5 直流电机的选择······································

37、3;····················11第5章 自动门的程序设计···························&#

38、183;····································125.1 I/O口分配表···········&

39、#183;·················································&

40、#183;··125.2 继电器接触控制图·············································

41、;···················125.3 PLC控制输出输入接线····························

42、····································125.4 程序流程············&#

43、183;·················································&#

44、183;·135.5 梯形图以与指令··············································&

45、#183;·············145.6 指令···································

46、;··················155.7 过程分析······························&

47、#183;························15结论························

48、83;·················································

49、83;···················17致······························

50、··················································

51、··············18参考文献···································

52、··················································

53、·········19前言在经济飞速发展的现代深灰，随着人们物质水平的提高，人们对生活便利性的认识也越来越深刻，尤其是在现代化的都市里，人们对自动化产品的依赖也在增强，这为自动门的诞生创造了合理的条件，如今在宾馆、酒店等大型娱乐场所，自动门更是随处可见。 自动门的工作方式是通过自动门外两侧的感应器开关来感应人的出入，当人走进时给控制器一个开门的信号，再通过驱动装置将门打开，当人走过后在将门关上，从而实现自动化，无人化管理。 本设计以PLC为控制器系统进行设计，本着实用、经济、稳定等各方

54、面性能指标为技术参考，最终达到了设计要求。PLC概述可编程控制器，英文Programmable Controller,简称PLC，本课题中用PLC作为它的简称。PLC是用于工业现场的电控制器。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。它以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，它通过运行储存在其存中的程序，实现对负载的控制。 PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本功能： （1） 逻辑处理功能； （2） 数据运算功能； （3） 准确定时功能；（4） 高速计数功能；（5） 中断处理功能； （6） 程序与数据存储

55、功能；（7） 联网通信功能 ；（8） 自检测、自诊断功能。 现代化工业生产过程是复杂多样的，它们对控制的要求也各不一样，之所以受到了广大工程人员的欢迎。其其具有以下特点: (1) 抗干扰能力强，可靠性能高 (2) 控制系统结构简单，通用性强(3) 编程方便，易于使用 (4) 功能强大，成本低 (5) 设计、施工、调试的周期短 (6) 维护方便 构成具体构成框图如图0-1图0-1结构框图第1章 毕业设计要求1.1 设计题目:基于PLC自动门的控制1.2 设计要求：经分析设计任务，可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。要实现自动控制首先要具备以下功能部件：光电检测开关，限位开关，超载保护开关，直

56、流电机。现确定电机与门扇轨道组成的系统，要实现电机正转开门，电机反转关门。1）当有人由到外或由外到通过光电检测开关时，开关上有电流通过（光电检测开关是脉冲触发须对其自锁）由于开门限位开关常闭，所以线圈上有电通过，电动机正转，到达开门限位开关位置时，电机停止运行。2）当自动门到开门限位开关位置时启动延时定时器8秒后，自动进入关门过程，电动机反转，当门移动到关门限位开关时，电机停止运行。3）在关门过程中，当有人员由外到或由到外通过光电检测开关，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，若有人员由外至或由至外通过光电检测开关时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保

57、证人员安全通过。5）考虑到自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制从在一定问题，最后决定加增手动开门和关门开关。第2章 绪论2.1 国自动门发展现状1）厂家多，规模小 56年来几年来， 自动门在国得到了快速的发展。据不完全统计，目前国大大小小生产自动门的厂家已有50多家，但普遍生产规模小，自主研发能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。 2）专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委托代加工部分零部件。近两年来，出现了专门生产主要部件的厂家，如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增

58、多，导致竞争更加激烈。 3）高、低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场，目前国厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能，但生产工艺略嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。4）产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重，加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大，加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。同时，由于价格过低，也使产品的持续改进和发展受到限制。2.2 自动门的技术发展方向由于目前没有相关的技术标准，各厂家的产品都按照自己的企业标准进行生产，对各项技术指标的要求和测量方法都不尽一样，如提

59、升力等参数，差别较大，在市场上造成了较大的混乱，给用户选择带来不便，也不利于行业的发展。因此，有必要制定自动门的技术标准，明确规定的主要技术指标以与测试方法等，引导市场有序竞争，促进行业发展。在建筑金属结构协会和门业标委员会的大力推动下，自动门标准编制工作已经展开，目前有许继施普雷特机电设备、固威特科技、未来科技发展、市麒麟电子和昌顺电子信息技术等5家单位参与了此标准的编制工作。2005年4月2日，在召开了编制组成立会和首次工作会议。经过编制组两个多月的工作，现该标准的初稿已经形成，拟于近期召开编制组第二次工作会议，对初稿进行讨论和修改。经过多年发展，自动门行业呈现以下发展趋势：* 智能化，多

60、功能：今后的还将进一步提高智能化程度，如自动检测开关门行程位置，自动适应门体阻力的变化，以始终保持较高的遇障保护灵敏度等。还将增加一些新的功能，如和住宅安防系统配合使用等。* 免维护：采取多种措施，减少使用过程中的维护工作。* 多样化：将会有各种各样不同外观和功能的产品，满足用户的不同需要。* 高安全性：随着用户安全意识的提高，安全性将是用户非常注重的一项指标，也将是一项基本要求。2.3 课题研究容（1） 熟悉自动感应门的工作原理。（2） 设计自动感应门的工作流程。（3） 自动门的硬件设计。（4） 以PLC为中央处理器的设计。（5） 自动门的系统配置设计。（6） 自动门执行机构的设计。（7）

61、PLC程序的编写和梯形图的设计。（8） 自动门控制线路的设计。（9） 自动门感应系统的现场调试。第3章 功能器件的原理3.1 自动感应门的基本工作原理3.1.1 平移式自动感应门机组由以下部件组成:（1）主控制器：它是自动感应门的指挥中心，通过部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。（2）感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作围时，它就给主控制器一个脉冲信号；（3） 动力马达：提供开门与关门的主动力，控制自动感应门门扇加速与减速运行。（4）自动感应门扇行进轨道：就像火车的铁轨，约

62、束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。（5） 门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。（6）同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：用于传输马达所产动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。（7）下部导向系统：是自动感应门门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。3.1.2 工作流程当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使自动感应门扇开启；自动感

63、应门扇开启后由控制器做出判断，如需关闭自动感应门，通知马达作反向运动，关闭自动感应门。3.2 行程开关(限位开关)的工作原理行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程与限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。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。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利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。滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮

64、(羊角式)非自动复位式，双滚轮行移开关具有两个稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可以简化线路。3.3光电开关光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电绝缘），所以它可以在许多场合得到应用。 采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体、

65、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。 接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物与寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测非金属材料。但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以与抗光、电、磁干扰能力强。目前，这种新型的光电开关已被用做物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以与安全防护等诸多领域。此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以与其它需要的场合作为防盗警戒之用。3.3.1 光电开关的分

66、类常用光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型；光电开关按结构可分为放大器分离型、放大器藏型和电源藏型三类。3.3.2 光电开关工作原理反射式光电开关的工作原理由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后，由发光管GL辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用围时，被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或RC积分方式排除干扰，最后经延时（或不延时）触发驱动器输出光电开关控制信号。 光电开关一般都具有良好的回差特性，因而即使被检测物在小围晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区

67、。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。3.3.3 光电开关的特点MGK系列光电开关是现代微电子技术发展的产物，是HGK系列红外光电开关的升级换代产品。与以往的光电开关相比具有自己显著的特点： （1）具有自诊断稳定工作区指示功能，可与时告知工作状态是否可靠；（2）对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能，安装方便； （3）对ES外同步（外诊断）控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作。并可随时接受计算机或PLC的中断或检测指令，外诊断与自诊断的适当组合可使光电开关智能化； （4）响应速度快，高速光电开关的响应速度可达到0.1ms，每分钟可进行30万次检测操作，能检出高速移动的微