基于plc的自动门设计分析研究 电气工程自动化专业

开题报告题目类型工程设计（项目）√论文类□作品设计类□其他□一、选题简介、意义21世纪以来，随着中国经济建设的不断发展，电动感应门在我们的日常生活中得到了非常广泛的实际应用，硬件结构和软件系统决定了电动感应门的性能。到了今天，电动感应门这一行业已经得到了充分的发展，并且广泛的应用于我们日常生活中的各个方面。因为具有非常高的稳定性能和较强的可靠性，能以及很好的环境适应能力等特点，并且具备便捷操作等特点，可编程控制器（ProgrammablelogicController，PLC）成为当前电动感应门领域当中，稳定性最强的控制系统。电动感应门领域最稳定的控制装置，在电动感应门的控制系统设计方面得到广泛使用[1.2]。电动感应门的工作过程是通过探测器等装置检测是否有人员通过，并将该信号传递给控制系统PLC，由PLC根据所收到的信号对控制装置下达“命令”，使电动感应门自主实现相应的动作，从而使电动感应门达到自动开关的目的[3]。PLC技术拥有较高的可抗性和抗干扰能力能完备。可适用于各种情况。并且整个系统硬件结构设计，建造过程中所占的工作量很小方便维护，而且改造起来很方便，体积和质量都很小巧，所以能耗也非常低。具备这些优点的PLC技术。可以满足于实际生活当中对于技术和经济方面的各种要求。本文以PLC为基础，用感应元件作为检测的装置。用电动机等一系列设备提供动力。分别对电动感应门控制系统的硬件结构软件设计这两方面进行了调研和设计。二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）（一）主要内容：1.自动感应门类型的选择。综合了自动感应门的简洁、简单的要求，本课题主要研究自动平移门，拥有手动和自动开门功能和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，用以满足商场等人流众多的场所的高效率、髙安全性的要求。2.自动感应门硬件系统的设计。本课题设计的自动感应门要求有很高的稳定性，故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的三菱FX系列PLC。变频器是交流电动机驱动器，它将三相工频交流电转变成频率可调的三相交流电来驱动交流电动机，达到调节电动机的速度。3.自动感应门软件的设计。在本设计中选用三菱的GXDeveloper编程软件。根据自动感应门的控制要求和安全要求，程序设计要求具备自动和手动功能。本设计面向商场入口的应用，需要有安全和可靠性，在设计的时候改进了自动感应门的友好性（二）拟解决的主要问题：1.基于PLC自动感应门的总体结构设计；2.基于PLC自动感应门的硬件构成及控制板电路扩展设计；3.基于PLC自动感应门控制系统的软件设计；（三）研究步骤本课题的工作步骤分为四个阶段：第一阶段：查阅文献，校内外调研、收集资料，确定课题方案，明确必要的设计任务，完成开题报告；第二阶段：完成系统构架，进行总体设计和结构设计、完成设计草图，再进行详细设计；第三阶段：绘制总装图，完成零部件设计方案，画出设计图，完成机架设计。改进总装图并设计完善说明书；第四阶段：整理技术资料，打印图纸，说明书完成毕业设计论文及答辩。三、设计（论文）体系、结构（大纲）第一部分、绪论1.1引言1.2论文思路第二部分、背景2.1自动门简介及特点2.2PLC的自动门控制系统的工作方式2.3自动门研发的意义第三部分、基于PLC自动门的工作原理和系统设计3.1自动门的结构和工作原理3.2系统方案设计第四部分、PLC控制设计4.1PLC结构和原理4.2工作的过程分析4.3梯形图的设计第五部分、基于PLC自动门的硬件结构和软件设计5.1硬件设计5.2软件设计第六部分、系统调试与分析6.1自动门控制顺序功能6.2自动门控制PLC外部接线6.3检测方式第七部分、电子式断路器的选择与正确使用7.1断路器的选择7.2断路器的使用7.3常见误动和拒动原因及解决办法7.4拒动现象第八部分、结语第九部分、致谢参考文献指导教师意见：签字：年月日院（系）审批意见：签章：年月日毕业设计（论文）任务书2017年02月10日毕业设计（论文）题目基于PLC的自动门的研制题目来源校内控制技术学院机电21201机电一体化外语翻译要求课题需要完成的任务1.充分调研，了解PLC技术国内外发展现状，收集资料，确定方案；2.完成英文资料翻译；3.完成基于PLC自动感应门的总体结构设计；4.完成硬件构成及控制板电路扩展设计；5.完成基于PLC自动感应门控制系统的软件设计；6.整理技术资料，撰写说明书，准时参加答辩。熟悉课题，调研PLC技术国内外发展现状，确定课题方案，撰写开题报告；X月X日~X月X日完成系统架构，完成基于PLC自动感应门的总体结构设计并对部分零件进行有限元分析；X月X日~X月X日完成控制系统的硬件及控制板电路扩展设计；X月X日~X月X日完成控制系统的软件设计并测试；X月X日~X月X日电动门装配，联机调试，并完善系统功能X月X日~X月X日完善毕业设计论文，准备毕业答辩。X月X日~X月X日201X年X月XX日说明书（含开题报告及任务书）、图纸、程序、附录、实物照片等基于PLC的电动感应门的研制摘要：本篇论文介绍的是一个基于plc技术的自动感应平移门。从专业的技术角度和日常功能需要出发，通过对系统整体的工作流程进行合情合理的优化控制，以安全为第一要务，提出。通过plc以及变频器控制交流电三相变频电机，进而实现了对电动感应门的平移控制。并且对整个系统的软件及硬件设计做出了说明。通过模型反复模拟和反复实验，这个系统的软件系统设计的合理，件结构便捷，简单，拥有非常好的实用性和可行性，可以满足实际生活的需要。关键词：PLC；可编程控制器；电动感应门；控制系统ThedevelopmentofautomaticdoorbasedonPLCAbstract：ThispaperintroducesanautomaticinductiontranslationdoorbasedonPLCtechnology.Fromtheperspectiveofprofessionaltechnologyanddailyfunctionalneeds,throughthesystemoverallworkflowreasonableoptimizationcontrol,safetyasthefirstpriority,putforward.ThroughPLCandinvertercontrolacthree-phaseinvertermotor,andthenrealizedthetranslationcontroloftheelectricinductiondoor.Thesoftwareandhardwaredesignofthewholesystemareexplained.Throughrepeatedmodelsimulationandrepeatedexperiments,thesoftwaresystemofthissystemhasreasonabledesign,convenientstructure,simple,hasverygoodpracticabilityandfeasibility,andcanmeettheneedsofreallife.Keywords:PLC;Programmablecontroller;Automaticdoor;Controlsystem目录TOC\o"1-3"\h\u25155一、绪论 -2-298121.1引言 -2-90821.2论文思路 -3-4601.2.1主要内容： -3-41211.2.2拟解决的主要问题： -3-263911.2.3研究步骤 -3-9053二、背景 -4-56242.1自动门简介及特点 -4-180002.2PLC的自动门控制系统的工作方式 -4-249572.3自动门研发的意义 -5-32075三、基于PLC自动门的工作原理和系统设计 -6-194743.1自动门的结构和工作原理 -6-313853.2PLC控制器在自动门控制系统中的工作原理 -7-230753.3系统方案设计 -8-1817四、PLC控制设计 -9-139914.1PLC结构和原理 -9-309994.2工作的过程分析 -10-84934.3梯形图的设计 -10-29355五、基于PLC自动门的硬件结构和软件设计 -11-64315.1硬件设计 -11-113665.1.1机械传动机构 -11-62345.1.2硬件选型 -12-302295.1.3系统接线 -12-325895.1.4可编程控制器主机的选择 -13-99485.1.5其他元件的选择 -14-100405.2软件设计 -14-161275.2.1可编程控制器（PLC）的选型 -15-295095.2.2驱动装置的选型 -15-207505.2.3变频器的选型 -15-162765.2.4自动门运行位置检测系统 -15-136465.2.5感应开关的选型 -16-177745.2.6自动门运行障碍检测、报警系统 -16-24982六、系统调试与分析 -17-15896.1自动门控制顺序功能 -17-207376.2自动门控制PLC外部接线 -18-68726.3检测方式 -19-5326.3.1手动方式： -19-296426.3.2自动方式： -19-1880七、电子式断路器的选择与正确使用 -19-137757.1断路器的选择 -19-177797.2断路器的使用 -20-5447.3常见误动和拒动原因及解决办法 -20-49247.4拒动现象 -21-11440八、结语 -21-21358九、致谢 -22-14744参考文献 -22-一、绪论1.1引言21世纪以来，随着中国经济建设的不断发展，电动感应门在我们的日常生活中得到了非常广泛的实际应用，硬件结构和软件系统决定了电动感应门的性能。到了今天，电动感应门这一行业已经得到了充分的发展，并且广泛的应用于我们日常生活中的各个方面。因为具有非常高的稳定性能和较强的可靠性，能以及很好的环境适应能力等特点，并且具备便捷操作等特点，可编程控制器（ProgrammablelogicController，PLC）成为当前电动感应门领域当中，稳定性最强的控制系统。电动感应门领域最稳定的控制装置，在电动感应门的控制系统设计方面得到广泛使用[1.2]。PLC作为一种控制器，是由各种检测和控制装置结合而成的。由于其自身的特点，已经被广泛的应用到了工业自动化的领域。基于网络时代的到来，PLC厂商也逐渐的迈入到了智能化的领域，使得其性能得到了进一步的优化。电动感应门的工作过程是通过探测器等装置检测是否有人员通过，并将该信号传递给控制系统PLC，由PLC根据所收到的信号对控制装置下达“命令”，使电动感应门自主实现相应的动作，从而使电动感应门达到自动开关的目的[3]。PLC技术拥有较高的可抗性和抗干扰能力能完备。可适用于各种情况。并且整个系统硬件结构设计，建造过程中所占的工作量很小,方便维护，而且改造起来很方便，体积和质量都很小巧，所以能耗也非常低。具备这些优点的PLC技术。可以满足于实际生活当中对于技术和经济方面的各种要求。本文以PLC为基础，用感应元件作为检测的装置。用电动机等一系列设备提供动力。分别对电动感应门控制系统的硬件结构软件设计这两方面进行了调研和设计。1.2论文思路1.2.1主要内容：1.自动感应门类型的选择。综合了自动感应门的简洁、简单的要求，本课题主要研究自动平移门，拥有手动和自动开门功能和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，用以满足商场等人流众多的场所的高效率、髙安全性的要求。2.自动感应门硬件系统的设计。本课题设计的自动感应门要求有很高的稳定性，故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的三菱FX系列PLC。变频器是交流电动机驱动器，它将三相工频交流电转变成频率可调的三相交流电来驱动交流电动机，达到调节电动机的速度。3.自动感应门软件的设计。在本设计中选用三菱的GXDeveloper编程软件。根据自动感应门的控制要求和安全要求，程序设计要求具备自动和手动功能。本设计面向商场入口的应用，需要有安全和可靠性，在设计的时候改进了自动感应门的友好性1.2.2拟解决的主要问题：1.基于PLC自动感应门的总体结构设计；2.基于PLC自动感应门的硬件构成及控制板电路扩展设计；3.基于PLC自动感应门控制系统的软件设计；1.2.3研究步骤本课题的工作步骤分为四个阶段：第一阶段：查阅文献，校内外调研、收集资料，确定课题方案，明确必要的设计任务，完成开题报告；第二阶段：完成系统构架，进行总体设计和结构设计、完成设计草图，再进行详细设计；第三阶段：绘制总装图，完成零部件设计方案，画出设计图，完成机架设计。改进总装图并设计完善说明书；第四阶段：整理技术资料，打印图纸，说明书完成毕业设计论文及答辩。二、背景2.1自动门简介及特点电动感应门的优劣与否以及用户体验，大体是由它的控制装置所决定的。早期时候电动感应门的控制系统，技术支持是继电器控制。存在体积，质量较大，不稳定，不容易维修这些缺点，在当今社会已经被逐渐的淘汰掉了。现在的电动感应门投放到的自动化产业中，最具有稳定性的控制装置，一般采用的是可编程控制器（以下简称PLC）。PLC是一种在工业环境和产业下实际应用而应运而生的数字运算操作电子装置，他使用的储存器是可以编制程序。沉住气，可以用于在内部进行存储逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算，以及其他的操作指令。他可以通过喝或者数字化和开关量的逻辑控制数据的输入以及输出。从而进一步控制生产生活中的机械以及实际生产过程。PLC技术拥有较高的可抗性和抗干扰能力能完备。可适用于各种情况。并且整个系统硬件结构设计，建造过程中所占的工作量很小方便维护，而且改造起来很方便，体积和质量都很小巧，所以能耗也非常低。2.2PLC的自动门控制系统的工作方式PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。每个周期内的扫描任务大体包括输入样式、程序执行、输出数据。因为PLC采用的是这种工作原理，即便是。单次的顺序程序。也会在实际应中进行中进行反复执行。程序中每个部分实际操作情况，会受到相应的条件。来具体控制。如果满足具体条件，就会执行相应的操作；否则就不会执行相关操作，其具体的流程如下。首先系统要进行初始化运算，并且根据PLC收入的信号的不同而进行相对应的处理，如图按钮被按下了手动选择的按钮，那么电动感应门将进入手动程序，当开门按钮被按下时，电动感应门将会打开到极限状态，并且停止运行，当关门按钮按下时，电动感应门将关闭到极限状态，并且停止运行；如果按下的是自动选择开关，那么电动感应门将进入自动程序，当有人经过门口时，感应器会探测到人的存在，门高速开门直到触碰到开门减速开关，才能减速运行，直到触碰到开门极限开关，才能停止运行，电动感应门，停留十秒钟之后，将会自行进入到关门程序，以达到关门减速开关，进行相应的减速运动，到达关门极限开关门会停止运动，感应器再次感应到有人时将会进入到下一次的循环当中。如果关门过程中感应探测器探测到有人，将会立刻暂停关门程序，暂停0.5秒后进入到开门程序中，达到状态的极限。然后再停留10秒钟，进入关门程序，如果这期间有人出入，计时器将会进行循环计时。直到没有人再进出，最后进入到关门程序。2.3自动门研发的意义即便在当今社会，电动感应门已经广泛地采用PLC当作其控制元件。但在日常的实际应用中，还是需要具体问题具体分析，结合实际情况考虑各部分的容量和它们实际的元件参数，电源电路的设计，电缆的铺设，以及系统接地，PLC输出端保护等各种各样的问题。从而使得系统能够平安可靠地顺利工作。所以说。要想在广泛的实际应用中使用电动感应门。还必须要通过实际的实验调试，这也给我们提出了更加严峻的任务和挑战。每一个优秀完善的应用软件都不是短时间内就可以完成的。而是需要大家协作努力，不断的进行完善补充，从而使其获得不断的完善发展。这需要我们进行大量的工作，需要大量的时间去模拟推断，辩证检验，现在的系统还没有达到真正意义上的智能化。还需要我们增加更多新的功能和更加先进的科学技术支持，才能够满足人们真正意义上对智能化控制的期望。学校也应该以信息技术为主，通过教授发展使用先进的技术，提升传统电动感应门制造产业。生产学习研究得到更加有效的结合，才能尽快的实现理论和实践的完美结合，建立完善整个技术的研发体系。全方面使得电动感应门的制造水平和层次得到最大程度的提升。三、基于PLC自动门的工作原理和系统设计3.1自动门的结构和工作原理电动感应门的基本结构由三个部分组成：门体和门框部分，传动和驱动部分以及感应传感器检测部分和控制部分。电动感应门组成结构如图1所示。图1电动感应门组成结构图电动感应门工作原理如图2所示，当感应元件探测到信号后，将该信号传给控制系统，PLC立即发布开/关“指令”给驱动装置，驱动装置带动传动装置使得电动感应门打开或关闭。图2电动感应门工作原理图本文的控制要求如下：1.当有人通过时，感应探测器检测开关MBl或MB2时，开门执行机构WMl、WM2动作，电动机正转。当门到达开门减速开关MB3位置时，电机开始减速，门到达开门限位开关MB4位置时，电机停止运行。2.电动感应门在开门位置停留10秒后，自动进入关门过程，关门执行机构WM3、WM4被起动，电动机反转。当门位移到关门减速开关MB5位置时，电机开始减速，门位移到关门限位开关MB6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感应探测器检测开关MBl或MB2时，门立即停止且停止0.5秒后，自动进入开门程序。4.在门打开后的10秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过，感应探测器检测开关MBl或MB2时，必须重新开始，等待10秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。5.当有人站在门口不进入时，感应探测器检测开关MBl或MB2就会一直检测到信号，定时器处于循环定时状态。3.2PLC控制器在自动门控制系统中的工作原理当PLC控制器的感应检测器感知到外界的物体并越来越近时，将脉冲信号发送给主控制器。通过对主控制器的分析，控制电机的运行。同时监控电机转速，控制电机及时调整转速。当电机运行时,可以打开门,当门打开,通过判断感应系统一直打开门,当检测不到信号,即人完全通过,然后在另一个方向,PLC可以控制电机使它工作,如果门没有完全闭合,感应探头和检测对象附近,将及时反馈脉冲信号控制电机反向操作的控制器,使其调整电机运行状态，切换到正功[1]。但是，为了消除控制中的安全隐患，在遇到障碍物或人员时，一旦门被关闭，它将自动反转操作，大大提高自动门系统的安全性能。另外，当门自动向相反方向移动时，电机不会因程序的突然变化而烧坏。此时，PLC控制系统得到了广泛的应用。在电机自身的电路中，PLC控制器在研发过程中增加了断路器和热继电器，一旦在正常运行时出现电机短路等紧急情况，该装置就会切断电源，保护电机的安全。此外,由PLC控制器设备的控制系统,主系统由PLC接收感应探测器的脉冲信号,然后由传感器接收门位置传感器和电机相结合确定物体的位置进出的门,同时红外防夹传感器将相反的方向运动检测,确保门在竞选中可以清楚。根据每个探测器传递给PLC控制器信号是不同的,可以基于PLC控制器的操作程序来控制相应的门开关,一旦有异常情况,它将直接进入系统故障处理程序,实现自动报警程序。3.3系统方案设计本设计采用可编程控制器(PLC)和变频器控制交流电动机操作调整实现电动感应门操作控制方式,通过传感器收集外部信号和脉冲信号给PLC,PLC为控制中心,负责电机和电动锁系统,和控制速度和振幅等参数打开大门打开,操作过程中,根据行程开关电动感应门的位置,信号控制感应门速度。这种控制电路结构简单、方便、可靠性高。控制系统结构如图3所示。图3控制系统结构图四、PLC控制设计4.1PLC结构和原理PLC是工业控制用的专用设备，它的硬件组成与微机应用系统的硬件组成类似。传统PLC主要由以下几部分组成，存储器，控制用接口，外设用接口，扩展用接口，电源等。一般的，传统硬件组成框图如图4所示：图4PLC控制系统硬件结构图其中，中央处理器(CPU)是PLC控制中心、操作中心。在系统程序的配合下，接收和存储用户程序和程序员输入的数据，诊断程序中的电源、PLC内部电路工作状态和语法错误。通过扫描的方式接收输入设备,并存入相应的存储单元从内存中读取用户程序,编译器的解释后,转换为相应的机器代码,根据机器产生相应的控制信号,完成用户程序,操作任务和控制任务要求输出相应的计算结果和控制信号来完成印刷、显示、通信等。PLC采用连续循环工作方式，对每个周期的所有输入信号进行采样。PLC循环扫描的主要工作过程分为三个阶段:输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。PLC控制技术通过现场总线将PLC连接到上位机上，对每台PLC的状态进行监控和分析，然后将信息反馈给管理人员。在数控系统中，PLC在处理开关量辅助控制问题中起着重要作用。主要负责数控侧和机床侧的逻辑信号处理。在数控方面，将M、S、T等辅助功能的代码信息发送到数控。PCL将M、S、T命令的响应信号发送回CNC，控制CNC设置各坐标的机床参考点。在机器端，PLC将信号传输给机器来控制机器的执行，机器将操作面板上的开关、按钮等信号传输给PLC。4.2工作的过程分析按照本设计的控制及安全上的要求，设计完成的大体工作流程如下。1)当启动的按钮被按下时，传感装置开始检测门前是否有人，如果有人则直流无刷电动机开始正向转动，通过传动装置带动电动感应门完成开启的动作。2)当门被完全的打开后，行程开关被打开，这时电动感应门即动作停止，开始进行延时，延时时间为10s。当延时时间到达之后，如果此时传感装置又检测到门前有人，则继续进行下一个10s的时间延时。3)当完成了10s的时间延时之后，此时传感器也没有检测到有人的信号，则直流无刷电动机开始反向的转动通过传动装置执行关门的工作。在进行关门的工作过程中如果此时传感器又检测到门前有人，这时关门的工作被中断重新执行开门的工作。4)因为电动感应门的工作不能保证完全的可靠，在实际的工作中有可能出现一些不必要的麻烦。所以在自动的方式下增加设置一个手动的方式，即设置一个手自动的转换开关。4.3梯形图的设计本设计运用三菱FX的PLC编程软件WIN-C完成梯形图的顺序控制程序的编写，相应的梯形图如图5所示。图5顺序控制梯形图五、基于PLC自动门的硬件结构和软件设计5.1硬件设计在设计的系统中,首先考虑在公共场所使用的自动推拉门,为了确保安全[4],门采用钢化玻璃,玻璃材料,然后再考虑具体参数,如门的高度、单开门打开宽度、最快的速度、恒定速度,速度,关闭速度、减速等,并确保打开保存时间可调。该设计中的具体参数如表1所示。门体设计项目参数设定值单扇门开启宽度1500mm单扇门的最大承重1200kg门体高度2500mm最快开关门速度80(cm/s)常速开关门速度40(cm/s)减速开关门速度20(cm/s)开启保持时间15s(可调)表1电动感应门的具体参数因为公共场所人流量大,为了保证安全性需求,在该系统中配备了防夹人光栅、后备电源等辅助装置。5.1.1机械传动机构导轨、滑轮和皮带传动机构作为基本的传动部位,电感应门风扇由四个滑轮挂,每个活动,避免前面,在启动和制动压力的过程中,在水平和垂直方向上减少风机振动和摇摆的活动,这样可以大大降低运行噪音。本设计采用双水平导轨，使移动风机重心位于双水平导轨的两个支撑点之间，形成双层“正悬架”。导轨开口两侧朝下设置刷头，形成密封，有效避免灰尘积聚造成的磨损效果。这种结构不仅有效降低动态“摇摆”的弊病,但也在一定程度上,解决活动“粉丝”等安全问题,并且极大地降低了动态穿滑轮,这种设计不仅可以有效地解决导轨,传输和关键问题,如电子元件的安装固定,并能保证系统动态稳定和安全。5.1.2硬件选型(1)传动装置,电动门的感应电动机的选择大体考虑绝缘介电强度和绝缘电阻接地装置,符合国际安全标准的规定过电压保护,基于上述因素,最终的设计采用了按照上面的要求电梯专用三相交流变频电机、电感应户型SBP90-60类型,它具有噪声低、过载能力强、三相交流额定电压220v、采用Y型接线，可通过改变三相交流(ac)的频率来改变电机转速进口。(2)可编程控制器(PLC)的选择:本设计采用西门子s7-200(cpu226)系列小型PLC实现对整个自动化系统的控制。西门子s7-200系列PLC是西门子公司推出的一款小型PLC。结构紧凑，扩展性好，指令功能强，性价比好，能够满足本设计的要求。(3)变频器:本设计考虑到电压、电流、容量匹配的需要，采用松下VF0系列单相200V级变频器。由于其0.2kw的容量模型没有制动电路和制动电阻，因此本设计最终选择了BFV042G(0.4kw/2.4a)带制动电路的变频器。考虑到感应门系统有以下速度要求。高速启动(行程开关1)中速运行(行程开关2)低速运行(行程开关2)停止(限位下限开关)。根据的要求打开或关闭距离和时间,计算加速度,中速和慢线的线速度,并计算相应的电机转子的转速根据转速公式:n=60f/p(1-s),然后计算出相应的频率值,最后参考变频器设置手动设置,根据设计要求设置变频器的频率三个速度控制。(4)自动感应开关的选择:电磁感应门的人员检测采用OD—1型微波传感器和OD—3型安全传感器，防止被夹伤，电磁感应门的速度信号采集采用ED—130U非嵌入式接近传感器。5.1.3系统接线电动感应门采用AC220V电压供电,分别给PLC、变频器和线圈及24V电源开关供电,并提供接地保护,系统供电电源如图6所示。图6系统供电图PLC端子连接如图7所示。图7PLC端子连接图5.1.4可编程控制器主机的选择PLC是整个系统的核心部分，它的选型是尤为重要的。在明确控制的任务和要求的前提下，估算输入输出点数，存储器所需要的容量，确定其特性等方面的因素，从而选择性价比较高的PLC来进行实验。据估算，本文所需的输入点数为9点，输出点数为5点，I/O分配表如表2所示。本文选用德国西门子公司S7-200系列的CPU224小型PLC即可满足需求。表2I/O分配表输入设备编号输出设备编号门外感应探测器SB1I0.0自动开门KM1Q0.0门内感应探测器SB2I0.1自动关门KM2Q0.1开门限位开关SB3I0.2手动开门KM3Q0.2关门限位开关SB4I0.3手动关门KM4Q0.3自动开关SB5I0.4电动感应门停止KM5Q0.4手动开关SB6I0.5手动开门按钮SB7I0.6手动关门按钮SB8I0.7报警装置K1I1.05.1.5其他元件的选择本文驱动装置采用普通的三相异步电动机；感应元件采用反应灵敏的微波感应元件；限位开关选用滚轮式开关；皮带采用齿形皮带；导轨采用水平双向导轨。5.2软件设计PLC的工作方式大体为“顺序扫描，不断循环”，程序设计的软件系统，大体分为三大模块，是主程序模块之一，大体控制系统转换，在这一过程中不同阶段的打开关闭，通过PLC控制器执行命令响应来控制电机运行。二是开门和封闭的子程序模块，为了提高系统的安全性能和精度，因此，项目计划将分为三个阶段，分别是缓慢的加速阶段，不断加速阶段和减速阶段，每个阶段的输出信号是大体由PLC控制器根据水动力通过办公室位置控制的输出函数，在这个过程中重要的是要注意，因为门在运动的过程中，不一定达到极限的状态所以你需要使用旅行变量显示电动感应门的门的位置，此外，中风变量也可以指导高速脉冲利用其输出函数输出相应的脉冲根据门的身体的位置，所以电动机可以执行相应的加速度，根据门体的当前状态进行减速或恒速运行。最后一个模块是故障诊断和报警输出模块，大体是针对门体在运动过程中遇到突发事件导致系统无法正常运行的情况，在信号传输完成后进行相应的保护措施和报警操作。5.2.1可编程控制器（PLC）的选型设计和选择的大体依据是工艺特点和应用要求。根据控制要求，估算出输入点和输出点，确定PLC的功能、外部设备特点，最后选择比PLC性价比高的产品。本项目设计采用日本三菱公司生产的FX2N—32M小型PLC实现对整个自动化系统的控制。该PLC具有程序执行速度快，综合辅助通信功能模块，为自动化应用提供最大的灵活性和控制能力等。PLC主机是控制系统的核心，控制电路大体包括人体感应探测器信号、感应门运行位置检测信号等输入控制信号和步进电机控制信号、门障碍物报警等输出控制信号。5.2.2驱动装置的选型为确保本课题设计的电动感应门可以工作得很好,因此,要求电机的性能,如绝缘介电强度,绝缘电阻接地装置,过电压保护装置符合国家安全标准,也有小噪声的特点,高功率密度和运动速度不高于500r/min,所以选择电机有限公司。天津市安全生产型号为YSM100/112380v,W,S三相交流电机[5]。电机结构简单，维修方便，运行可靠。步进电机不能直接连接直流或交流电源。步进电机驱动是一种转换电脉冲的装置，通过控制脉冲数来控制角位移，从而达到精确定位的目的。同时通过控制脉冲频率来控制电机的转速和加速度，从而达到调速的目的。5.2.3变频器的选型基于电动感应门在实际工作条件下的需要，对门的开和关实现速度上的变换，本课题变频器采用日本三菱公司生产的FR—500系列中的FR—540变频器作为控制电机转速的控制器。该变频器大体有安装比较灵活、便于接线、在设置频率时操作比较简单等优点。5.2.4自动门运行位置检测系统电动感应门运行位置检测系统大体是控制门的运行状况，为了使PLC随时了解门所处的位置及时作出处理，在有效位置安装传感器，将传感器信号传给PLC。并设置了两个极限开关分别检测门是否处于完全打开状态和完全关闭状态。5.2.5感应开关的选型目前，大体有微波感应式、接近式、触摸式、红外遥感式等装置。结合这个主题的实际要求,设计电动感应门传感器检测使用上海微电子公司生产的水晶公园WB-31微波传感器,物体的位移响应,传感器的响应速度,适合步行速度正常的人员通过的地方,其特点是几乎不受环境因素的影响。人类运动探测器安装在电动感应门两侧,用于发射红外人体感应,如果有人靠近门,可以收到身体会散发出红外红外传感器、红外传感器在收到红外线转换成电信号,经过放大电路、电子开关电路,继电器,PLC在收到信号驱动步进电机敞开大门。5.2.6自动门运行障碍检测、报警系统门在开启或关闭运行的过程中，遇到人或物挤压或者器件损坏等原因阻碍开启或关闭运行而发出报警。电动感应门控制流程图如图8所示。图8电动感应门控制流程图按照控制流程图编写梯形图，如图9所示。图9电动感应门控制系统梯形图六、系统调试与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，在程序中，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确定。本次调试根据I/O分配表中的输入输出所对应的开关进行调试。6.1自动门控制顺序功能首先有初始化脉冲并按下启动按钮使x007闭合，若外检测开关或内检测开关有信号时x1或x2闭合。因为开门限位开关x3是长闭的，所以y0线圈通电，有原理分析可知光电检测开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。当y0线圈通电时y0闭合，此时电动机正转带动电动感应门扇位移，执行开门过程。（1）当门扇完全打开时，使开门限位开关x3打开，y0线圈断电.电动机停止转动。（2）当门扇停止位移时，因为开门限位开关的长闭变成长开，故使长开闭合。进行8秒的延时，若此时外检测开关或内检测开关x1或x2有信号，则使T0重新延时。（3）当8秒的延时完毕后T0线圈通电，关门限位开关关闭，所以使y1通电并自锁，电机反转执行关门过程。（4）在关门过程中，若外检测开关或内检测开关x1，x2有信号又使y0通电，因为在关门过程y0长闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。6.2自动门控制PLC外部接线电动感应门控制PLC外部接线图如图10所示：图10电动感应门控制PLC外部接线图X1门外光检测电开关X2门内光检测电开关X3开门限位电开关X4关门限位电开关X5过载保护开关X6紧急停车开关X7启动停止Y1手动开门Y2手动关门KM1开门执行机构KM2关门执行机构(1)首先按下启动按钮使x7闭合，当外检测开关或内检测开关有信号时x1或x2闭合。因为开门限位开关x3是长闭的，所以y0线圈通电，由原理分析可知光电检测开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。当y0线圈通电时y0闭合，此时电动机正转带动电动感应门扇位移，执行开门过程。(2)当门扇完全打开时，使开门限位开关x3打开，y0线圈断电.电动机停止转动。(3)当门扇停止位移时，因为开门限位开关的长闭变成长开，故使长开闭合。进行8秒的延时，若此时外检测开关或内检测开关x1或x2有信号，则使T0重新延时。(4)当8秒的延时完毕后T0线圈通电，关门限位开关关闭，所以使y1通电并自锁，电机反转执行关门过程。(5)在关门过程中，若外检测开关或内检测开关x1,x2有信号又使y0通电，因为在关门过程中y0长闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程[6]。6.3检测方式6.3.1手动方式：当SFl0开关按钮被按下时，直流无刷电动机开始正向转动即门的工作状态进入到开启状态；当SFll开关按钮被按下时，直流无刷电动机开始反向转动即门的工作状态进入到关闭状态。6.3.2自动方式：当按下控制BGl或BG2感应信号的按钮时，表示检测到人体信号。无刷直流电动机开始前进，门进入开启状态。此时，按下门底部的行程开关，即BG3按钮。由于此时门已经完全打开，将开始延时动作，延时时间为10秒。此时按下控制感应信号的BGl或BG2按钮，恢复延时10s。当10s延时完成后，无刷直流电动机开始反向旋转七、电子式断路器的选择与正确使用漏电断路器一般分为二极、三极、四极，分别应用于不同的线路中。只有正确选择与使用才能起到应有的作用。7.1断路器的选择（1）断路器的额定电压、电流应≥线路设备的正常工作电压和电流；（2）线路应保护的漏电电流应≤断路器的规定漏电保护电流；（3）断路器的极限通断能力应≥电路最大短路电流；（4）过载脱扣器的额定电流≥线路的最大负载电流；（5）有较短的分断反应时间，能够起到保护线路和设备的作用。7.2断路器的使用(1)电路接通后，检查接线是否正确。可以通过test按钮进行检查。如果断路器能正确地断开，则说明漏电保护器安装正确。漏电保护器投入运行后，每隔一段时间，用户应通过测试按钮检查断路器是否正常运行[7]。(2)断路器的漏电、过载、短路保护功能由厂家自行设置，不能随意调整，以免影响性能。(3)测试按钮的功能是在开关状态下，检查断路器新安装或运行一段时间后的运行状态。按下测试按钮，断路器即可断开，表示正常运行，可以继续使用;如果断路器不能损坏，说明断路器或电路出了故障，需要修理。(4)如果断路器因保护电路故障(泄漏、过载或短路)而损坏，则操作手柄处于释放位置(中间位置)。查明原因并排除故障后，应先将操作手柄拉下(即置于“关”位置)，关闭操作前应将操作机构“重新扣紧”(请注意断路器操作手柄三个位置的不同含义)。(5)断路器因短路断开后，应检查连接情况。主接线损坏严重或有凹坑的，应当修复。(6)四极漏电断路器必须与零线连接，使电子线路正常工作。(7)漏电断路器的负载接线必须经过断路器的负载端。不允许负载的任何相线或零线不经过漏电断路器。否则会产生人为的“漏