说明书-基于S7-200PLC的商场平移式自动门设计.docx
基于S7-200PLC的商场平移式自动门设计含8张CAD图
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基于S7-200PLC的商场平移式自动门设计含8张CAD图,基于,S7,200,PLC,商场,平移,自动门,设计,CAD
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基于S7-200PLC的商场平移式自动门设计摘 要伴随着21世纪的到来，电子信息及其相关产业蓬勃发展，各类电子产品争相进入大众视野，方便甚至改变人们的日常生活。可编程控制器（简称PLC）在人们不断的研究中发展迅猛，以优良的稳定性和便于调试等优点，逐步成为机械等领域在自动控制系统中的最常见的控制方式之一。自动门、红绿灯、供给水等系统中均包含可编程控制器而且应用越发广泛。随着人们对美观、安全、稳定等因素的提升，新型自动门走进人们视野。在如今的大型商场等场所，越来越多的自动门被投入使用，提升了美观性和稳定性的同时，极大地方便了人们的生活。市面上一般的自动门整体系统由可编程控制器（PLC）、信号传感器、动力装置、动力传动装置、自动门门体等部分构成。在本设计中，通过对可编程控制器的不同类型和传感器等方面进行分析比较，选择并做出一种较为合适的控制系统方案。关键词：可编程控制器；平移式自动门；控制系统；传感器Abstractwith the arrival of the twenty-first Century, the electronic and information industry is booming, and all kinds of electronic products are competing into the public view, so as to facilitate or even change peoples daily life. Programmable controller (PLC) is developing rapidly in the research of people. With the advantages of good stability and easy debugging, it has gradually become one of the most common control methods in the automatic control system in the field of machinery and other fields. Automatic doors, traffic lights, water supply and other systems contain programmable controllers and are widely used. With the improvement of beauty, safety, stability and other factors, new automatic doors have entered the field of vision. In todays large shopping mall and other places, more and more automatic doors are put into use, improving the beauty and stability at the same time, it is a great place for peoples life.The general automatic doors on the market are composed of programmable logic controller (PLC), signal sensor, power device, power transmission device and door main body. In this design, through the analysis and comparison of the different types and sensors of the programmable controller, we choose and make a more suitable control system scheme.Key words: programmable controller; translational automatic door; control system; sensor目 录引 言5第一章 自动门方案的确定61.1 国内外自动门发展现状61.2 本设计研究的内容61.2.1 自动门类型的选择61.2.2自动门硬件系统的设计71.2.3 自动门软件系统设计71.3 本课题研究的目的和意义7第二章 自动门控制系统结构的机械设计82.1 平移式自动门系统的功能需求分析82.2 平移式自动门系统相关技术参数的确定82.3 平移式自动门系统中机械传动机构相关的设计92.4 自动门硬件系统设计102.4.1 平移式自动门系统的动力发生装置102.4.2 平移式自动门系统的传动装置102.4.3 传感器的选择11第三章 平移式自动门控制系统设计123.1 可编程控制器（PLC）概述123.2 硬件设计133.2.1 确定安排PLC的输入点和输出点133.2.2 可编程控制器的选型143.3 软件设计163.3.1 设计控制流程图163.3.2 PLC控制系统梯形图173.3.4 系统调试及模拟仿真19结论21参考文献22附录24谢辞29引 言当今时代，电气控制领域发展迅速，相关的控制器衍生产品品类繁多，品质也参差不齐。作为应用最普遍的自动门领域，随着其在银行、宾馆、百货商场等地的广泛应用，相关控制技术也发展得较为完善。当行人靠近门体时，传感器感应到人体信号并发送指令给控制器，控制器控制电机运行，带动传动系统打开门体，达到保持时间时，控制器发送信号通过传动装置关闭门体。取代了传统人力推拉的开关门方式，既节省了人力，又提升了整体的美观度，向高端方向迈进。如今的门，已不仅限于拥有隔绝场地内外的功能，而是在此基础上不断创新、改革，形成具有更安全、低成本、简洁美观、便于调试等特性的新型多功能门体。自动门发源于国外，在二十世纪30-40年代，以防弹、防火、便于开启等为目的，自动门开始被应用于一些军事基地和重要的大型工厂。到了二十世纪50年代左右，随着该项技术的发展，自动门开始被应用于宾馆、酒店和大型银行等高端场所以便提升整体档次和服务水准。从此，越来越多的场所发现了这一商机，争相采用自动门这一优秀科技产品以至于在70年代左右，自动门开始了积极蓬勃的发展。美国、德国、意大利、日本等发达国家，逐步成为自动门领域的领跑者。我国在自动门行业领域相对于发达国家起步较晚，在二十世纪80年代左右，在国际大形势助推下，我国的自动门行业得以迅速发展，目前已形成一种独立领域并朝着第一梯队前进。此外，信息时代开阔了大众的视野，先进且方便的自动门领域逐步走入大众视野，不仅在沿海发达城市，现在在一些正在发展中的城市也逐步应用了自动门，助推行业发展。第一章 自动门方案的确定1.1 国内外自动门发展现状二十世纪90年代以来，自动化技术发展迅速，技术日趋成熟，取得了不凡的成就。自动化技术时自动门等类型产品的重要内容，在应用方面，自动门拥有节能、防尘防风、降噪等突出优点，从视觉直观上显得高档而庄重，在国外很多场所均已广泛应用。到现在，更加智能化、集成化的自动门正在研发和应用阶段。但是由于我国自动化产业起步相对较晚，在自动门自主研发方面目前还处于初级阶段，拥有很大的发展空间。1.2 本设计研究的内容本次设计通过对国内外自动门行业现状及发展前景进行分析，对自动门控制系统的研究内容主要从自动门类型选择、自动门硬件系统设计和软件系统设计几个方面进行，以此为基础，做出自动门系统设计的程序流程图、顺序功能图及控制梯形图等并进行调试优化。1.2.1 自动门类型的选择目前市面上的自动门类型大概有自动平移门、自动旋转门、自动折叠门、自动圆弧门等。自动折叠门主要用于车库等地，开启方便又具有良好的隔绝性能。自动圆弧门和旋转门虽然美观性很高，但是其造价高、重量很大，需要较大的空间，具有场地局限性。同时，近年来旋转门夹人事件屡屡发生，因此在安全性和可通过性等方面均有待改良。在市面的应用中并不常见。因此在本次设计中，主要选择平移式自动门进行研究。因其具有稳定性较好、结构简洁、工程简易、便于调试、维修和保养等优点，是一种高智能的自动门类型，能够满足高效率高安全性同时又低消耗的要求，近年来广泛应用于人流众多的场所如商场、银行、医院等人流密集、流动性强的场所。1.2.2自动门硬件系统的设计自动门的硬件系统主要由门体、传感器、电动机、动力及传动系统、以及可编程控制器等方面组成。在结构设计中，首先由传感器收集感应信号并传递给PLC控制器。经过控制器发出指令，由电机带动同步带运转，带动上滑轮吊具系统，牵引活动门体开合。同时应配备安全光线和后备电源等辅助装置确保自动门安全平稳地运行。在门体开合的极限位置分别放置了一个限位挡块，在触碰时即时将信号传递给主控制系统，停止自动门体继续运行。在门体下侧位置安装无框门止摆器，防止门体前后摆动。电机选用直流电机，虽然造价较高，但考虑到其优良的调速能力和稳定性能，在商场的应用方面会更适合。传动系统采用齿形同步带，传动稳定不打滑同时噪音比较小。在可编程控制器方面，本设计中采用的时德国西门子公司研发的S7-200系列PLC，此类可编程控制器结构较为简单、综合性能较好所以应用较为广泛。感应器选择市面上较为普遍的红外线感应器，安全性较高、性能稳定。1.2.3 自动门软件系统设计在本设计中，运用PLC编程语言梯形图表达控制系统。此种方式直观明确，能够精准表达出自动门系统的控制需求，方便后续功能调试。软件系统主要包括以下几个方面：控制系统程序模块、I/O分配表、系统梯形图、故障诊断模块和报警输出模块等。设计结束后，应用仿真软件对该程序进行仿真模拟，及时发现问题，找出引起故障的原因并进行修正及调试，大大缩短后续维护所需的时间。1.3 本课题研究的目的和意义随着科学技术的不断发展、电子产业逐步被大众所发现并重视。近年来，电子控制产业领域蓬勃发展，越来越多的生活产品与电子设备相结合，提升了现有产品的优越性，方便了民众生活。在国外，自动门已逐步发展成为人们普遍认同并应用的产品在很多建筑物中，随处可见各种类型的自动门的身影。在我国，自动门行业起步较晚，很多细节设备发展不完善，但是由于我国改革开放政策的不断实行，与国外工程行业交互往来日趋频繁，我国的自动门控制领域也得到了积极发展，安全、低价格的自动门类型不断被创造。同时为了匹配我国蓬勃向上的经济发展，很多高档场所都采取自动门取代先前的手动推拉门。近年来，随着自动门相关产品价格降低，很多中小企业、酒店等场所均采用了自动门。在众多自动门产品类型中、最常见的是平移式自动门，此类门体节约空间而且成本较低、较稳定。当感应器感应到有人或物体存在时会给控制系统发送开门信号，通过动力装置和传动装置将门体打开。同管理当人或物体通过感应器时，感应器将关门信号发送给控制系统将门关闭。此种方式极大的方便了人流通过、同时提高建筑物档次。在早期市面上投入使用的自动门控制系统大多采用单片机以及继电器逻辑控制，即通过复杂的按钮和接线方式来控制系统运行。相比之下，这种方式具有安装繁琐、维修不易、体积偏大等诸多缺陷，在目前生产环境下已逐步被稳定性高、安全性好的PLC控制系统所取代。第二章 自动门控制系统结构的机械设计2.1 平移式自动门系统的功能需求分析门体最基本的作用就是用于隔绝建筑物的内外空间，起到保护、隔离等作用。从古代到现代，从石门到木门到推拉玻璃门再到如今的自动门，人类实现了门体的一次次创造和革新，不断减小体积、方便安装、利于维护和保养，最重要的是满足了人类对产品的发展需求。随着人口的增多，门体逐步从一扇到两扇，宽度不断增大，可通过性逐步提升。现如今，对于商场、医院等人流相对密集的场所，人们的需求已不仅仅满足于过去的推拉门时代。因此，更高档、美观、大气的自动么走进设计者的视野。其低成本、易维护等的优良特性，成为各执行者首选的门体类型。2.2 平移式自动门系统相关技术参数的确定在平移式自动门的安装及调试方面，最关键的步骤是提高包括导轨的水平度和平直度、门体上方的吊挂位置之间形成的直线与运动导轨之间的平行度和垂直度的精度，。保证这些精度后，能够极大限度地减少门体的运行误差、降低故障风险。在已经投入使用的自动门中，也应该及时调节各部分结构的稳定性，修正运行误差。此外，自动门门体的重量要与导轨部件的承重能力相匹配，不应超出额定承重量，防止出现故障。为此，每年应该对自动门整体结构进行全面清理和维护保养。由于在公共场合中，自动平移门使用频率非常高，相反，市面上的自动门在使用频率和使用寿命方面均有一定限度。所以在进行自动门设计时就应该综合考虑诸多现实因素对门体的影响。在人流量可能达到上万次的场所如机场、百货大楼、医院等场所，在自动门设计过程中可以采取增加门体个数、加大门扇宽度、调整门扇开合时间等方式，达到理论和实践相结合的目的。在本设计中，门体大小是经过参考资料和现实中对餐馆和医院等场所的实例参观综合考量得到的，其基本参数如表2-1所示：表2-1. 自动门基本参数表材料12mm厚的钢化玻璃密度=2.5g/cm3活动门扇高度1850mm活动门扇宽度1000mm固定玻璃宽度1000mm工作寿命5年（每年假设工作360天，每天12小时）自动门使用环境-20+50开/关门速度0.5m/s开启保持时间15S（程序中可调）电机输出功率120W2.3 平移式自动门系统中机械传动机构相关的设计在本设计中，主要针对于商场的自动门进行分析研究，在设计时对实际环境进行了一定的综合构思，在机械传动机构中主要对以下方面进行分析研究：（1） 主要的传动机构有轨道、齿形皮带、电机、门体连接架等。（2） 所有零件均可通过建议安装后直接投入使用、降低对安装人员要求。（3） 电机：采用市面上广泛应用的直流无刷电机，安全稳定、可调节性良好。（4） 导轨：要求一定的水平程度和刚度，确保门扇正常开合。在连接处配以密封毛刷、避免灰尘等杂物对导轨和滑轮等关键部件的磨损，便于维护。（5） 齿形皮带：以普通皮带不同，齿形皮带传动等稳定，机械效率更高，使用寿命更长。2.4 自动门硬件系统设计2.4.1 平移式自动门系统的动力发生装置电机：提供自动门运动的动力。选择类型大体分为交流电机和直流电机。直流电机的转矩较大、维修费用低、具有良好的调速性能、启动特性好、受到电磁干扰的影响小、相对于交流电机来说更为环保。但是制造成本较昂贵。适用于许多调速性能较高的场合。在一些航模、小车等产品上应用较多。交流电机制造费用较低廉、后期维护成本也较低，但其启动性能及调速性能均较差、效率低、污染也比较大。异步电机主要被当作电动机来使用，是目前应用最广泛的一种电动机：工厂、交通工具、农业生产等一些日常生活常见的设备，都应用了异步电动机。由于自动门产品空间有限、需要较低的维修费用，所以最终选择直流电机作为本设计的动力元件。在市面现有的自动门中，有方形电机和圆形电机之分，装有圆形电机的机器，吊具系统不能从电机下面走过，从而导致某些较小尺寸的自动门无法开到最大位置，而装有方形电机的自动门的吊具系统可以从电机下面走过。达到最大开合位置。同时，相比于圆形电机来讲，方形点击的拉力较大，安装方便、寿命更长。电机型号的选择：、门重m=V=开门速度v=0.3m/s加速时间=0.5s开门加速度a=(v-0)/t=0.6m/s开门拉力F=1.5ma=1.51100.6=99N拉力做功W=FS=991=99J匀速开门时间总时间t=3s功率P=W/t=99/3=33w因此选择直流无刷电机型号为57BL55S06-230TF0，额定电压24V额定功率60W，额定转速3000rpm，额定转矩0.8Nm，额定电流3.2A2.4.2 平移式自动门系统的传动装置行进导轨：约束门扇吊具系统，放置电机和控制器等原件。参考现有自动门产品及相关资料得知，其材料大多为铝合金材料，具有成本低廉、寿命长、不易变形等特点。良好的导轨质量是自动门扇稳定运行的基础。同步带：传递电机动力，通过牵引吊具系统带动门扇运行同步带是以钢丝绳和玻璃纤维为主，外覆橡胶或其他有机材料的环形带。带的内周制成齿形，方便与齿形带轮结合。在传动系统中，传动比较为准确、对轴的作用力较小、结构紧凑、耐磨性能好、抗老化性能好。在速度小于50m/s的场合应用广泛。门扇吊具系统：时连接同步带和自动门活动门扇的重要组件，用于吊挂门扇，在同步带的牵引下按照轨道带动活动门扇运行。因此应具有坚固、稳定的突出特性。下部导向系统：保证活动门扇按照固定的轨迹运动，增加平稳性，防止活动门扇出现前后摆动的现象。在本次设计中采用无框门止摆器。2.4.3 传感器的选择传感器的主要功能是起到采集外部信号，对控制系统发出指令，达到控制门体移动的作用。市面常见的传感器类型有人体感应探测器、位置传感器、微波感应器、接近传感器、霍尔传感器、红外线传感器等类型。其中应用最广泛的是微波感应器和红外感应器。微波传感器的原理是给出产生移动的物体的信号，其特点是反应速度快，适用于正常行走速度的场所，但如果有人员在门体附近静止时，自动门会自动执行关门指令，有产生意外的风险。红外传感器应用范围较广，其原理是通过对物体温度的识别，检测红外线，判断物体的存在。当人或物体处在扫描范围内时，传感器即时做出反应，控制门的开启和闭合。但是红外线传感器与微波传感器相比，反应时间较长。近年来，大型商场、医院等场所，自动门夹人事件时有发生。虽然平移式自动门发生此类案件的概率较小，但是也应做好万全的预防措施。特此再本设计中，在门体两侧加装了防夹光线，在自动门关门过程中，若防夹光线产生信号，则自动门立即重复开启，防止夹人事件的发生。由于本设计的主要研究场所是商场，具有人流密集、通过速度较慢、对稳定性、安全性和经济型要求较高，所以最终选择红外传感器作为感应元件，红外传感器可以检测人体所发出的813微米的红外线来控制门的开启或关闭。自动门传动结构示意图如图2-1所示：图2-1. 自动门传动结构示意图接通电源后电机开始运转，通过蜗轮蜗杆减速箱带动带轮运转。与带轮相接触的齿形同步带同步运转，带动吊架左右平移。吊架牵引门体连接架进行平移运动，带动活动门扇打开和关闭。第三章 平移式自动门控制系统设计至此，门体硬件设计已基本完成，可以根据设计出的功能要求进行控制系统的相关设计。可编程控制器的设计任务主要分为硬件设计以及软件设计两部分。3.1 可编程控制器（PLC）概述可编程控制器是一种顺应现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，能够生产出小批量、多品种、多规格、高质量且低成本的产品。为了满足这一生产需求，生产加工设备和自动化生产线的控制系统则需要非常高的可靠度和灵活度，为此，可编程控制器（Programmable Logic Controller,简称PLC）应运而生，成为以微处理器为基础的工业控制装置。可编程控制器在工业现场用途广泛，通过编程人员存储在内存中的程序把输入信息经过一系列逻辑运算转化成特定的输出信息，通过输出电路控制输出端执行机构实现对负载的控制。考虑到工业环境存在的各种不定性因素，要求可编程控制器的信息传递要具有实时性和可靠性，在硬件方面还应便于安装、维护以及良好的抗干扰能力。可编程控制器能够通过外部通信接口实现信息交互，在功能上比单片机和继电器控制装置更简单，功能更强大。可编程控制器有丰富的指令系统，有各种I/O接口、通信接口，不同容量的内存以及反馈系统。随着电子控制产业的发展，因其具有编程方法易于掌握、性价比高、体积小能耗低、应用范围广、功能强大、使用及维护方便等特性，已经广泛应用在各种机械制造设备和生产加工过程的自动控制系统中。此外，可编程控制器在民营和家庭自动化相关产品的应用中也得到不同程度的发展。目前，可编程控制器领域依旧在发展阶段，功能不断加强，开放度不断提高，可开发性更加广泛，不但在单机自动化领域中应用广泛，在很多大型工业网络控制系统中也占有相当重要的地位为自动门领域的远程化、智能化以及信息化创造了有利条件。根据本设计需求，设计控制系统步骤图如下图3-1所示：图3-1. 控制系统步骤图3.2 硬件设计硬件设计是可编程控制器控制系统的基础，包括I/O分布和可编程控制器的选择等方面。3.2.1 确定安排PLC的输入点和输出点在设计PLC控制系统过程中，要选择与所需功能相匹配的可编程控制器类型。PLC的规模主要取决于目标设备对于可编程控制器输入点和输出点的需求值和控制过程的容易度。首先估算出设备所需的输入以及输出点数，以此估算用户的存储容量。在估算过程中，可以把所需的信号源全部列举出来，分析输入输出点的信号类型。在实际安装、调试和综合应用中，通常会出现一些考虑范围之外的突发状况，此时可根据实际情况的要求增加输入和输出信号。即按照估算数增加百分之15到20的点数，以备调整和扩充应用。基于此原则，设计出的I/O分配表设计如下表3-1所示：表3-1. I/O分配表输入设备编号输出设备编号门外侧红外线探测器 SB1I0.0电机正转，自动开门 KM1Q0.0门内侧红外线探测器 SB2I0.1电机反转，自动关门 KM2Q0.1开门到位限位开关 SB3I0.2手动开门 KM3Q0.2关门到位限位开关 SB4I0.3手动关门 KM4Q0.3启动开关I1.0自动门停止 KM5Q0.4自动开关 SB5I0.4手动开关 SB6I0.5手动开门开关 SB7I0.6手动关门开关 SB8I0.7紧急停车开关I 可编程控制器的选型当今市场环境中的可编程控制器产品种类繁多、价格、功能和使用条件也多有差别。一般机械设备的自动控制系统，多用于简单的逻辑和顺序控制，所以选择具有逻辑运算、定时器、计数器等基本功能的微小型可编程控制器即可满足要求。目前市面上选用范围最广泛的可编程控制器的厂商当属日本的三菱公司和德国的西门子公司。日本三菱公司的产品优势在于离散控制和运动控制，其指令涵盖内容较多，拥有专用的定位指令在控制步进和伺服的方面比较容易。同时在对于某些比较复杂的动作控制上，三菱也是更加擅长。德国西门子公司的产品更擅长过程控制和通信控制。其模拟量模块程序简单、成本较低。所以通常要根据具体生产需求和现场环境的的不同选择合适的可编程控制器。在本设计中，要求对自动门门体的运动过程有一定的控制功能，所以相比之下选择德国西门子公司的可编程控制器产品。德国西门子公司具有品类众多的可编程控制器相关产品。包括小型PLC：S7-200、S7-1200等以及模块式大中型PLC如：S7-300、S7-400等。WinAC是在个人计算机上实现可编程控制器功能的“软PLC”。在本设计中，选用小型PLC即可满足设计需求，由此选择S7-200系列。S7-200系列有6中CPU模块，最多可以扩展7个扩展模块，最多有24kb程序存储空间和10kb用户数据存储空间。继承了6个拥有13种工作模式的高速计数器拥有直接读、写模拟量IO模块，不需要繁杂的编程。使用PID调节控制模板，可以实现PID参数自整定。S7-200系列的CPU模块集成了很强的位置控制功能，使用位置控制向导可以方便地实现位置控制的编程。拥有配方、数据记录功能以及称重模块，可以用来做各类称量工具的测量装置。由I/O表可知，该设计需要8个输入点和5个输出点。因此选择CPU型号为CPU224的小型PLC即可满足需求。由材料可知，CPU224型PLC的技术规范如下表3-2所示：表3-2. CPU224PLC技术规范特性CPU224本机数字量I/O本机模拟量I/O14DI/10DO-扩展模块数量7最大数字量点数114DI/110DOAI/AO/最大模拟量点数32/28/44掉电保持时间（电容）/h100用户程序存储器/KB12用户数据存储器/KB8单相高速计数器A/B相高速计数器6路 30kHz其中4路20kHz高速脉冲输出2路20kHz模拟量调节电位器2个，8位分辨率RS-485通信口/个1实时时钟有可选卡件存储卡和电池卡脉冲捕捉输入/个14外形尺寸/mm120.58062DC 24V 传感器电流/mA280S7-200系列的程序结构简单，主程序与子程序分别存放，便于实现结构化编程，指令功能强、便于掌握。在设计过程中，使用编程软件STEP7-Micro/WIN有梯形图、语句表和功能块图编程语言，SIMATIC、IEC61131-3两种编程模式。STEP7-Micro/WIN功能强大而且使用方便，拥有简化复杂编程任务的向导功能和强大的通信功能。另外，其极具竞争力的价格也是众多自动控制产品领域选择该类型可编程控制器的重要原因。综上所述，在本设计中最终选取德国西门子公司研制的S7-200系列可编程控制器。3.3 软件设计3.3.1 设计控制流程图在本环节中，根据系统功能要求画出能够代表功能循环的循环图，为考虑故障情况，分为自动和手动程序两部分。图3-2（1）. 自动控制程序流程图如上图所示，执行程序开始命令后，拨动自动开关开始工作，红外线感应器检测是否有人体信号。有信号时，电动机正转，自动门开启，达到开门极限位置时触碰开门极限限位开关，等待15秒，电动机反转，门体闭合，达到闭合极限限位开关时运行停止。与此同时当检测的期间有人通过时，电机正转，自动门再次打开，执行重复步骤。当自动开关开启时，红外线探测器没有检测到人体信号时，保持检测状态和关门状态。3-2（2）. 手动控制程序流程图当自动门机出现故障，如停电等情况时，将开关拨动到手动位置。打开开门开关，自动门打开，到达极限位置触碰限位开关时停止运行。打开手动关门开关，自动门关闭，触碰关门限位开关，达到关门极限位置，运行停止。3.3.2 PLC控制系统梯形图梯形图是可编程控制器中使用频率最高的编程语言，由继电器和单片机逻辑控制中简化而来，与原有形式相比，梯形图更加形象和直观，逐步成为当下使用最为广泛的可编程控制器编程语言。在本设计中，根据I/O分配表和工作流程图确定工作步骤，以此画出系统梯形图现对每一程序段进行分布介绍，如下图所示。图3-3(1). 自动开门程序梯形图如图所示，接通电源后，门内外红外线探测器的开关SB1和SB2同时闭合，检测行人信号。电路保护器处于长闭状态，自动门开启。达到开门极限位置时，触碰开门限位开关，处于长闭状态的开门限位开关SB3断开，Q0.0线圈随即断开。图3-3(2). 自动开门保持程序梯形图在此程序中，门体达到开门极限时，触碰开门限位开关，线圈闭合，同时门体内外探测器处于长闭状态，电路接通，计时器T37开始工作，达到10S定时。图3-3(3). 自动关门程序梯形图达到10秒定时后，T37线圈闭合，电机正转、电路保护器和关门限位器处于长闭状态。打开开关I1.0，自动门关闭。图3-3(4). 自动门电路保护程序梯形图为确保自动门在运行过程中发生突发情况如（停电）等时能急停，达到保护电路的作用，特在本设计中，考虑到电路保护器程序设计。闭合紧急停车开关I1.1和启停开关I1.0电路保护器接通。在商场、医院等人流量密集的场所，自动门开合频率较高，如果忽视了自动门的保养和维护，很容易导致运行故障，使门体无法继续运行。在本设计中，特加入报警停止程序段，当自动门发生运行故障时，报警装置工作，输出Q0.4即自动门停止指令。此时，应及时派遣技术人员，查看故障原因并及时修护。由于在自动门的使用过程中，难免会遇到灰尘、雨水等不可抗力因素引起的磨损，所以自动门使用客户应有及时排查和检修的意识，定期咨询技术人员维护和保养，降低自动门的故障频率。3.3.4 系统调试及模拟仿真在自动门控制程序编写的过程中，难免会出现错误。而且在实际应用中，很多选用的零件不能很好的匹配设计要求。所以技术人员在编写控制系统可编程控制器程序之后，一定要进行模拟仿真和系统调试，根据设计中所需要达到的功能要求，对编写出的控制系统程序进行不断的调试和修改，直到满足功能要求。此外，在自动门投入使用初期，各方面运行不稳定，也需要一定时间的系统调试，调试完成后再正常投入使用。本设计采用S7-200PLC仿真软件V4.0。具体调试过程如下图所示：图3-4(1). 模拟开门过程接通I0.0、I0.1经逻辑运算后，线圈Q0.0接通，电机正转，自动门打开。图3-4(2). 模拟开门保持过程I0.0、I0.1处于长闭状态，接通开门限位开关I0.2，计时器开始计时。图3-4(3). 模拟关门程序达到计时时间后，网络3中T37线圈接通，闭合I0.7开关，输出端Q0.2导通，电机反转，模拟关门过程。图3-4(4). 模拟电路保护过程闭合急停开关I1.1，电路导通，电路保护器Q0.4工作，断开电路。结论本设计通过对基于PLC的商场自动门控制系统从硬件系统设计到软件系统设计再到对于系统设计结果的仿真模拟和反复调试，在PLC控制方面从无到有地积累了一些基础知识，提高了对控制系统梯形图、顺序功能图、流程图、编程等地设计制作方法，熟悉了STEP7-Micro/WIN编程软件的使用方法。在设计内容上，运用红外线探测装置检测商场内外来往于自动门的人流，通过电信号传送给可编程控制器，由可编程控制器进行信息的运算控制电机运转，经由齿形同步带带动吊架平移运动随即牵引活动门体实现开合功能。在自动门可编程控制系统过程中，可以通过对计时器的参数更改，达到改变活动门扇开合时间和保持时间的作用。通过设计过程中硬件设计和软件设计等方面的研究，得出控制平移式自动门运行的大体方案，确定工作流程。在之后的仿真模拟过程中，发现设计漏洞并及时改正。在整个设计过程中，曾经查阅过很多相关的资料，了解到看似简单的自动门系统其实内部也涉猎到非常多的专业相关知识。在设计过程中开阔了视野，学到了很多包括查阅资料的技巧和方法。由于自身能力有限，对于很多深层次的知识缺乏探求能力。对于即将毕业并走上工作岗位的我来说，对于自动控制领域时非常憧憬和希望从事的行业。了解到自动控制领域的发展前景广阔。在众多的电子控制领域门类，可编程控制器作为机械设计制造及其自动化专业的一门重要课程，是非常值得学习并深究的一门课程。学习是一个永不止步的过程，需要不断的累积并更新才能取得进步、让科技发展，更利于人类生活。参考文献1唐家荣.基于S7-200PLC的自动门控制设计J.哈尔滨师范大学自然科学学报,2013,64-66.2刘四妹.PLC技术在自动门控制系统中的应用J.电工技术,2009,11:32-33.3张悦.基于PLC的自动门控制系统设计J.科技展望,2017,28.4孙康岭,杨兆伟,张晔.基于PLC的自动门控制系统设计J.机电工程.第27卷第11期.5段莉 邓文亮 朱亚红.基于PLC控制的自动门系统J.智能机器人,2017,02.6廖常初.PLC编程及应用J.北京:机械工业出版社.2015.7张海根，高安邦.机电传动控制J.北京:高等教育出版社.2014.8粱晓国，段甜甜，段聪.电子技术与软件工程J.2015,10:153-153. 9严莉萍.平移式自动感应门的PLC设计J.企业技术开发,2015,34(12):6-7.10曹枫,包强进,李乐乐.浅谈PLC的自动门控制系统的重要性和发展意义J/OL.当代教育实践与教学研究:1-32017-12-22. 20170424.001.11杜梦阳,刘红梅,马幸福.基于三菱PLC自动门的设计J.轻工科技,2017,33(08):49-50+52.12胡延宇.PLC自动门工作原理J.通讯世界,2017(16):247-248.13候海,伍春霞.基于PLC设计自动门控制系统J.智慧工厂,2017(01):62-63.14唐诗,刘伟,沈国杰,王丽芳.基于PLC自动控制门装置设计J.电脑知识与技术,2018,14(04):202-203+232.15董大伟.基于PLC的电梯自动化门设计J.电子技术与软件工程,2017(07):134.16Ying Zhang,Pu Qiong Yang,Feng Wei Yuan,Yu Rong Hu. Design of the Advanced Automatic Door Controller Based on PLCJ. Advanced Materials Research,2012,2076(59
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