【机场平移自动门设计研究（论文）】

机场平移自动门设计目录TOC\o"1-3"\h\u19054引言 1316591机场平移自动门控制系统硬件设计 299481.1平移自动门工作原理 2256001.2平移自动门硬件结构图 3159001.3平移自动门硬件组成 3210222机场平移自动门控制系统软件设计 5272082.1平移自动门的功能要求 5132232.2PLC控制系统输入输出设计 5139862.3PLC控制系统流程图 646992.4PLC控制系统程序设计 729182.4.1继电器接触控制图 733492.4.2梯形图设计语言 9197862.4.3程序编写软件 10229952.4.4程序的编写 11138062.4.5系统调试 1384243人流量对平移自动门的影响及其解决 1353163.1人流量对平移自动门的影响 14170933.2解决方案 14256543.3平移自动门的维护要点 15258494总结 1515643参考文献 17摘要进入20世纪以来，随着科学技术迅速发展，人们的生活水平得到了提高，尤其在自动化领域取得了很高的成就。自动门控制系统就是自动化技术的一种体现，自动门目前已经运用在餐馆，学校，企业大楼，图书馆等各个领域。自动门的类型有平移式自动门，旋转式自动门等各种类型，而在我们生活里最常见到的就是平移式自动门，这种自动门控制方便，维护容易，其在通电后实现了无人化管理，节省了空调资源，具有降低噪声，防风，防沙，防盗等功能。本设计是完成基于PLC的机场用平移自动门控制系统，设计中可编程控制器，驱动装置，传动装置，感应探测器，变频器，电动机等设备构成了自动门控制系统，传动装置采用皮带，驱动装置采用电机，可编程控制器采用日本三菱公司生产的FX2N-40MR，变频器采用三菱公司的fr-540变频器。该设计的主要原理是，当一个人接近自动门时，感应探测器检测到该人的接近，将信号转换为开关信号，并将其传输至PLC。PLC根据传输的信号通过变频器控制电机的正反转和转速。关键词：自动门控制系统；感应装置；PLC；变频器引言门的发展有着悠久的历史。在古代，门的作用主要是用来防盗，但随着人们生活水平的提高门在生活中承担的角色也越来越重要，尤其是在一些公共场合起到的作用更是重要，于是平移自动门渐渐的出现在了人们对视野里。由于平移自动门的重量体积各不相同，因此采用的传动与驱动装置也各不相同，一般可分为重型平移自动门和轻型平移自动门。平移式自动门也受客流的影响，所以我们也可以将平移式自动门分为平移式自动门和平移式自动门，它们可以经常使用。平移式自动门的优缺点主要体现在平移式自动门的控制装置上。以前的平移自动门使用继电器来控制平移自动门，即通过复杂的按钮和接线。继电器控制的平移式自动门安装困难，体积巨大，控制不够灵活，维护苦难等缺点。为避免继电器控制的平移自动门出现故障给顾客造成威胁，我们采用智能控制器控制，就是运用现代化控制设备来控制平移自动门，在智能控制器的选择上，当前自动化产业最热门的可编程控制器可以满足我们的需求。可编程控制器简称PLC，PLC是一种用于数字操作的电子设备。它可以完成工业环境中的各种控制。它采用可编程存储器来存储和执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作指令，通过数字输入和输出或模拟输入和输出控制不同机器的生产过程。可编程控制器（PLC）有着如下特点：（1）可靠性高可靠性指的是可编程控制器不发生一致故障的时间。PLC的软硬件采用多种抗磁干扰的方法，使PLC能在强干扰条件下工作。在各种干扰的商场附近，选择PLC控制平移自动门是首选。最可靠的工业系统之一是可编程控制（PLC）。（2）编程容易可编程控制器采用导体图编程，许多电气元件用图形表示。其原理与原理图基本相似。使用梯形图编程使过程更加直观和生动。许多电气工程师很快就能熟悉操作。（3）强大的控制功能可编程控制器包含许多供用户使用的编程元素。它可以用来控制各种操作的设备。PLC的输出模块可以驱动负载，因此连接负载和模块可以驱动相应的组件。（4）易于使用可编程控制有很多硬件供用户使用。用户可以根据自己的需要灵活挂载，达到各种不同的效果。（5）易于自动化可编程控制器还具有重量轻、体积小的优点。安装在机器上可以轻松实现自动控制。综上所述采用可编程控制器来进行平移自动门的控制是明智之举，采用PLC控制平移自动门，既能满足平移自动门的控制要求，又能提高平移自动门的安全性和可靠性。本设计可以促进平移自动门产业的发展，使得平移自动门拥有更广阔的市场。标题1格式：宋体，四号，加粗，1.5倍标题1格式：宋体，四号，加粗，1.5倍行距，段前段后为“自动”1.1平移自动门工作原理图1-1平移自动门工作原理图从上图可知，平移自动门控制系统的主要过程为感应探测器检测到物体的靠近给PLC输入一个脉冲信号，PLC根据信号发出相应的控制信息给驱动装置，驱动装置将带动传动装置，传动装置带动平移自动门，以此过程来控制平移自动门的打开与闭合。1.2平移自动门硬件结构图图1-2平移自动门硬件结构图由图像可以了解到利用吊架来悬挂两扇门，当电动机通电转动后通过皮带带动滚轮转动，悬挂在皮带上的平移自动门便可以动作。当电动机顺时针转动，滚轮1也顺时针转动，此时左边的吊架往左运动，右边的吊架往右运动，平移自动门呈现为打开状态。当电动机逆时针运动时，滚轮1也逆时针运动，此时左边的吊架往右运动，右边的吊架往左运动，平移自动门此时呈现为关闭状态。1.3平移自动门硬件组成（1）变频器：变频器具有调压、调频、稳压、调速的基本功能。变频器充分利用了现代科学技术。它价格昂贵，但功能卓越。内部结构巨大，但易于使用。因此，变频器不仅可以用于电机的起动，还可以广泛应用于各个领域。本次设计选用的变频器为fr-540变频器，具有以下优点：接线很简单。PLC的输出端口可以连接到变频器的输入端口，以控制电机的正反转和转速。它很容易安装。变频器的安装不受位置限制。它可以安装在任何位置进行远程控制。易于设置，对于变频器的设置并不像以往的程序设置一样复杂，变频器的设置只要转动外部的按钮便可以进行设置。本设计中可编程控制器通过变频器控制电动机的正反转以及转速。电动机得到一定的电流后开始正转，如果需要关闭平移自动门，可编程控制器控制电动机反转，平移自动门自动关闭。（2）感应探测器：感到器相当于人们的眼睛，用来感测是不是有物体接近平移自动门，当物体进入其工作区域时，传感器向主控制器发送脉冲信号，以控制主控制器打开平移自动门。当物体通过平移自动化门时，感应器再给主控制器脉冲信号控制平移自动门关闭。现在平移自动门中使用的感应探测器有许多的类型，如微波式感应探测器，触摸式感应探测器，红外线式感应探测器等。鉴于本设计研究的平移自动门位于商场，医院等人流量较大的地方。在这些地方灰尘，光线等其他因素都会对平移自动门的灵敏度造成影响，考虑到这些因素我选用抗干扰能力较强的微波式感应探测器。（3）主控制器：相当于大脑给各个部位发出控制命令，当感应探测器发出信号给主控制时，主控制器便给各个部位发出命令，控制平移自动门的运行。（4）驱动装置：主要使利用三项交流电动机来实现其驱动，供给开门与关门的动力，控制平移自动门的运行速度。（5）传动装置（皮带）：用于传输电动机所产生的动力，将动力应用于平移自动门上控制平移自动门的打开与闭合。（6）滚轮系统：主要作用是在驱动装置提供的动力下与传动装置结合带动平移自动门的运行。（7）蜂鸣器：当平移自动门打开与闭合时，可编程控制器输出信号给蜂鸣报警器，提醒来往的行人注意安全。（8）下部导向装置：用来固定平移自动门的下部，防止平移自动门在打开与关闭过程中左摇右晃产生噪音。（9）吊架：用于悬挂平移自动门，并在动力的拉力下驱动平移自动门的开启和关闭。（10）行程计数器：行程计数器有不同名称的限位开关，主要用于控制机械设备的路径和执行边界保护。限位开关安装在某个位置。当机器的运动部件碰到限位开关时，限位开关被电击，实现电路切换。按钮的工作原理与其相似。本设计中将限位开关安装在平移自动门开门所能触及的最大位置，以及平移自动门彻底关闭接触到的位置。当平移自动门到达这两个位置时，电动机会停止转动。2机场平移自动门控制系统软件设计2.1平移自动门的功能要求本设计需要将安全性与可靠性相结合，根据设计要求，平移自动门应具有以下这些功能：（1）当有物体由门内到门外，或者由门外到门内被感应探测器检测到时，常闭的限位开关上有电流通过，此时，电机向前转动，平移自动门打开。当平移自动门到达开门限位开关时，电机停止旋转。（2）在平移自动门到达开门限位开关后，延时定时器自动延时8秒。八秒钟后，发动机开始倒车，平移自动门开始关闭。当平移自动门到达关门开关时，电机停止，平移自动门完全关闭。（3）考虑到在关门时有其他人需要通过平移自动门，因此在关门的过程中，探测器探测到物体的靠近，应立即停止关门程序，进行开门程序。（4）在开门后8秒内，探测器从外部向内或从内部向外检测到物体，需要继续等待8秒，之后再进行关门，保证人的安全通过。（5）加入手动开关和自动开关。（6）加入紧急停止按钮防止当门在打开与关闭时出现意外情况，可以紧急停止。2.2PLC控制系统输入输出设计表2-1I/O分配表类别元件PLC元件作用输入SB1X001门外感应探测器SB2X002门内感应探测器SB3X002开门限位开关SB4X004关门限位开关SB5X005过载保护开关SB6X006紧急停止开关SB7X007启动停止SB10X010手动开门SB11X011手动关门输出KM0Y0电动机正转接触器KM1Y1电动机反转接触器KM2Y2过载保护接触器图2-1PLC外部接线图2.3PLC控制系统流程图图2-2平移自动门工作流程图2.4PLC控制系统程序设计2.4.1继电器接触控制图图2-3继电器接触控制图系统设计的基本步骤：（1）当有物体由门内到门外，或者由门外到门内被感应探测器K1或者K2检测到时，常闭的限位开关上有电流通过，此时电机正转，平移自动门打开(开门执行机构KM0动作)，当平移自动门达到开门限位开关S1时，电机停止转动。（2）延时定时器在平移自动门到达开门S1后自动进行8秒的延时，8秒后电机开始反转，平移自动门开始关闭（关门执行机构KM1动作），当平移自动门到达关门限位开关S2时，电机停止，平移自动门完全关闭。（3）考虑到在关门时有其他人需要通过平移自动门，因此在关门的过程中，感应探测器（K1，K2）探测到物体的靠近，应立即停止关门程序，进行开门程序。（4）在门打开的8秒时间内，有物体从门外到门内或门内到门外被感应探测器（K1，K2）探测到时，需要继续等待8秒，之后再进行关门，保证人的安全通过。（5）平移自动门工作的过程中难免会出现故障，因此可以在其中加入手动的开门开关和关门开关。按下SB10时，平移自动门打开（开门执行机构KM0动作）。按下SB11时，平移自动门关闭（关门执行机构KM1动作）。2.4.2梯形图设计语言在本课题PLC软件程序编写中采用了比较直观的梯形图语言进行编程。梯形图程序设计语言主要是采用图形符号来编写程序，因此用梯形图程序设计语言编写的程序简单易懂。此设计语言用因果关系来描写全部事务发生所必要的前提和所发生的成果，一个梯级就暗示一个因果关系，事务发生所要的前提编写在左侧，发生的成果在右侧。梯形图程序设计语言的特点：（1）电气操作原理图与之对应，直观易懂。（2）原来的继电器逻辑控制技术与它们几乎相同，电气工程师可以快速掌握和学习。（3）最初的继电器逻辑控制技术也略有不同。导体图中的电流和继电器不是实际的电流和继电器。因此，当使用与原始控制不同的继电器技术时，应对其进行不同的处理。（4）程序的检查与改写简洁。梯形图设计的方法与步骤：（1）根据控制要求画出控制流程图，可以将控制系统分为几个独立的部分分别进行流程图的设计。（2）列出所有的输入信号与输出控制对象，按照可编程控制器的内部逻辑原件编号，对输入/输出端口进行相应的分配与安排，画出I/O分配表。（3）按照控制流程图，合理的利用可编程控制器内部的逻辑元件构成相应的回路（4）编写程序时由左到右，由上到下合理的依次进行编写。2.4.3程序编写软件本设计采用当下最流行的GX-Developer梯形图软件进行程序的编写，此软件几乎支持所有的三菱PLC，GX-Developer编程软件有着如下的优点：GX-Developer的操作方法简单，它最大的一个特点便是采用标号软元件编程，使用带标签的软件组件进行编程的最大优点是，我们不必花费大量时间了解软件组件的所有组件，而是根据软件组件的带标签编程创建标准程序。这样，可以根据软部件的装配符号代码，设计使用软部件标签编程生成的标准程序，并将其用作实际的软部件程序。GX-Developer功能块，主要功能是提高程序的开发速度，它把程序中需要多次使用到的顺序程序回路块打包，当我们下次需要使用时，便可以直接调用，这样我们编程的速度便会得到提升。GX-Developer编程软件还具有逻辑测试功能，当我们程序编写完成后，可以进行在线编程即无需和PLC链接便可以看出程序是否出错。在编程过程中，如果某一步出现错误，软件会自动提示错误信息和错误原因，正因为此功能编写程序节省了很大一部分时间，提高了编程的效率。GX-Developer的编写窗口如下图所示：图2-4GX-Developer操作界面本程序的编写采用的时FXCPU系列，采用的机型为FX2N2.4.4程序的编写编写程序需要注意以下几点：（1）设备的编号不能重复，保证编号的唯一性。（2）线圈不能在左母线上。线圈必须连接到最右边。线圈右侧不得有其他触点。书写必须从每行的左边开始。（3）同一程序中使用两次的同一线圈的数量称为双线圈。使用双线圈容易引起故障，应避免。（4）导体图中没有实际电流。假设导体图中有电流，它只能在导体图中的一个方向上流动，当电平改变时，它只能从上到下流动。（5）无论选择哪种PLC型号进行设计，使用的地址必须在型号的有效范围内。图2-5梯形图（1）首先，按下启动按钮X007。内外感应探测器X001，X002检测到物体接近时，X001和X002关闭。X003是一个常闭的开门限位开关。此时，Y000接通，线圈Y000闭合。此时，电机向前转动，平移自动门打开。这个部门正在开门。（2）将自动门移动到最大位置，触摸开门限位开关，常闭开门限位开关x003打开，Y000关闭，电机停止向前旋转。（3）由于常闭车门开启限位开关x003打开，常开x003关闭，延迟定时器开始延迟8秒。如果感应探测器x001和X002此时处于关闭状态，则t0再次延迟8秒。（4）延时8秒t0接通后，常闭开门限位开关x003断开，Y000断开。Y001通电自锁，电机反转。本节是结束程序。（5）若在关门过程中感应探测器感应到物体的靠近。X001，X002关闭。此时，关门程序中的常闭Y000打开，Y001停止动作。Y000动作，电动机正转，平移自动门打开。（6）为了保证此过程的安全性，在此控制中增加了过载保护（X005）和紧急停止按钮（X006）。（7）整个平移自动门控制系统难免会出现故障，以防故障造成不必要的损失，在此控制过程中增加了手动开门按钮X010和手动关门按钮X011。当按下这X010时，Y000得电，平移自动门打开。当按下X011时，Y001得电，平移自动门关闭。2.4.5系统调试PLC的调试可以分为模拟调试和现场调试两个调试方法，在此之前需要先对PLC的外部连线进行检查，防止外部接口没有接紧，产生松动，对调试的结果产生影响。在确认外部接线时需要将，电源断开，之后再进行检查，通电检查易产生危险。用户程序首先在实验室进行模拟调试，并用按钮模拟实际输入信号。每个输出的开关状态由PLC上的相应LED指示。根据功能表，可以使用开关或按钮在合理的时间模拟实际反馈信号，例如打开和关闭限位开关触点。对于顺序控制程序，调试程序的主要任务是检查程序的操作是否符合功能表图表的定义，即，在实现转换前提时，激活状态是否有正确的变化，即，是否所有之前的转换步骤都变为非活动步骤，所有后续步骤都变为活动步骤，以及每个步骤中驱动的负载是否会相应改变。发现问题后，及时更改导线图和PLC中的程序，直到输入和输出的比率在所有可能的情况下完全满足要求。如果在模拟错误期间某些时间值设置得太大，可以调整该值以缩短模拟错误的时间为了节省时间，可以同时调试PLC的程序和外部接线。完成上述工作后，将PLC置于控制中心进行一般在线调试。在调试过程中，发现了设计中传感器、执行器、硬接线等设备存在的问题，以及PLC外部接线方案和导体图程序设计中存在的问题，提出的问题应实时解决。如果模式不符合规定要求，则必须调试相应的硬件和软件。通常，只需调试程序即可完成调试。每次调试后，经过一段观察期后即可投入使用。3人流量对平移自动门的影响及其解决3.1人流量对平移自动门的影响平移自动门在生活中运用的地方很多，但不同地方影响平移自动门的因素也不同，最明显的便是人流量对平移自动门到影响，人流量小的地方平移自动门动作较少，设备的老化较为缓慢。但是在人流量比较大的地方动作较为频繁，此时平移自动门的优点不能完美体现，况且不断的运作更容易缩短平移自动门到寿命。此时的平移自动门相对于传统的门来说就失去了优势，反而加强了资源的消耗。考虑到这一点不同地方的平移自动门应该采取不同的措施。3.2解决方案一些厂家的安装的平移自动门，并没有使用质量合格的产品，其实这是非常不负责的做法，通常这些平移自动门用不了几年就会出毛病，所以面对人流量大的地方需要选择质量合格的平移自动门。首先确定平移自动门的用途。例如，在医院通道中，人流将相对密集。有时，当人流量较大时，平移自动门基本上一直处于开门状态。太多人停在门的一侧，导致平移自动门无法关闭；如果您是这样的地方，建议使用欧洲品牌平移自动门、德国DOMA平移自动门等平移自动门设备，因为这种设备的设计寿命及本身的防夹功能是完全满足了这种场所的需要，当然你也可以在平移自动门设备上加装防夹的安全电眼，也正因为这里的平移自动门开启的频率是非常大，因此可以考虑将平移自动门打开的距离设计的大一些，选用的材料也得更将精良。其次，就是平移自动门的寿命，市场上有很多品牌，但很多品牌都是由每个供应商生产的，更不用说合格证和测试证书了。说实话，很少有品牌的平移自动门的使用寿命超过三年，国内很多供应商都想认可他们的平移自动门可以承载多少公斤，但我不知道，这种做法是为了换取平移后的自动门设备的使用寿命。在众多平移式自动门中，最重的是载重350公斤的domaes200。一个例子是澳门一家大型医院镜湖医生的辐射防护门。根据观察，平动式自动门电机的加热程度也很理想。许多山寨品牌根本没有考虑这些问题再者，平移自动门的品牌水平也是问题所在。现在平移自动门市场分为三个层次：国内、日本、韩国、台湾和欧美。这有点像汽车市场。如果您是高端办公楼，一般建议使用欧美平移自动门，如Gaize、DOMA等，因为这些品牌的平移自动门设备的静音功能和门操作都非常好，这也是多年来欧洲市场对平移式自动门噪音不应超过正常值的要求。当直接旋转电机打开时，半米之内你将听不到任何声音。在悬架总成中，平动自动门滚轮和平动自动门导轨之间只有摩擦噪音。这些欧洲品牌的栏杆上有防噪音的静音橡胶条，当你走路时，它会变得更安静。因此在人流量大的地方如商场，医院等地，便可以选择这一类的品牌。国内制造商应该更多地吸收他人的利益，而不是参与对整个平移自动门行业不利的价格战。例如，工厂的车间对声音的要求不高，与购物中心相比，人流相对较少。可选择台湾或中国制造的易平移自动门设备。由于价格优势，它将更符合经济利益的考虑。在硬件完备的情况下，当每日的人流高峰期到来时，我们便可以按下手动开关的打开按钮，这样平移自动门不在自动运作，将平移自动门一直打开更能节省资源。因此在人流量较大时，我们便可以采取这样的措施。3.3平移自动门的维护要点在人流量大的地方若机器发生故障会造成很大的损失，因此进行维护是十分重要的。无论什么产品都有一定的使用年限，只有好的维护才可以延长产品的使用寿命。当售出的产品对质量和维护有绝对的保障才能让客户对买来的产品满意。在国家迅速发展的阶段，注重质量是很重要的。电动机，滚轮，皮带这些设备之间的摩擦是无时无刻存在的，当长时间频繁的开关导致磨损后，开门和关门必定会有些许不流畅甚至卡顿，严重的话还会导致电机长时间过载而烧毁。所以我们建议客户定期更换滑轮，无论平移自动自动门是其次，需要定期对电机的散热口还有导轨进行清灰，因为平移自动门处在室内和室外的交界口，长时间的摆放必定会有许多灰尘，，灰尘会对电子产品产生破坏，灰尘过多会导致电机散热功率下降，严重的减短了平移自动自动门的使用寿命，因此清理卫生也是防护的办法之一。对设备的检查需要每隔一段时间就要进行一次。以防事故发生造成不必要的损失。4总结今年的毕业设计与往常的不同，之前的学长学姐们毕业设计时已经处于开学阶段，在学校的设备，资源更加的丰富，能够面对面请教老师，自己的不懂的问题能够得到老师的全面讲解。也能够询问宿舍的室友解决自己的问题