基于PLC控制的自動(dòng)門系統(tǒng)

1、1緒論1 1.1 自動(dòng)門簡介 11.2 自動(dòng)門的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.3 本課題研究的內(nèi)容21.4 本課題研究的背景和意義32PLC 的概述5 2.1PLC 的定義5 2.2 PLC 的產(chǎn)生背景62.3 PLC 控制系統(tǒng)簡介72.4 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及原理72.5PLC 的特點(diǎn)8 2.6 PLC 的選型原則82.7 驅(qū)動(dòng)裝置的選型 102.8 變頻器的選型 102.9 感應(yīng)開關(guān)的選型 113 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的整體方案123.1 設(shè)計(jì)流程 123.2 自動(dòng)門的功能需求分析 123.3 自動(dòng)門的控制要求133.4 自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)133.5 自動(dòng)門具體構(gòu)成144 電動(dòng)機(jī)的選型 154.1 直流電動(dòng)機(jī)

2、的調(diào)速154.2 直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢154.3傳動(dòng)裝置 154.4 行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理 164.5 自動(dòng)門控制系統(tǒng) I/O 地址分配表 165 自動(dòng)門控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 185.1 PLC 梯形圖概述 185.2 自動(dòng)門工作流程如下 185.3 自動(dòng)門控制系統(tǒng)原理圖 195.4 工作過程的分析 205.5 梯形圖的設(shè)計(jì)205.6 過程分析21結(jié)論 23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄26附錄 1271 緒論1.1 自動(dòng)門簡介自動(dòng)門英文名：automatic door。自動(dòng)門從理論上理解應(yīng)該是門概念的延伸， 是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行發(fā)展和完善。自動(dòng)門是指：可以將人或物接近門的動(dòng)作或某種入門

3、授權(quán)，轉(zhuǎn)換為開門信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開啟，在人離開后在將門自動(dòng)關(guān)閉，對門的開啟和關(guān)閉的過程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。在二十世紀(jì)年以后，自動(dòng)門開始在建筑物上使用。二十年代后期美國的超級市場的開放，受此影響，自動(dòng)門開始被使用，世界第一自動(dòng)門品牌多瑪在 1945 年開發(fā)出油壓式、空氣式自動(dòng)門，新建大樓的正門也開始使用了。到了 1962 年，電氣式已開始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動(dòng)門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。當(dāng)初， 用供給建筑物用電源進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的速度控制很難，只好進(jìn)行油壓、空壓速度控制， 轉(zhuǎn)換但因能源利用效率很低，然而伴隨著電氣控制的技術(shù)發(fā)展 ,現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動(dòng)機(jī)的電氣式自動(dòng)門逐漸成為

4、主流。例如：各種用可識(shí)別控制的自動(dòng)專用門，如:感應(yīng)自動(dòng)門（紅外感應(yīng),微波感應(yīng),觸摸感應(yīng),腳踏感應(yīng)）、刷卡自動(dòng)門等。1.2 自動(dòng)門的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在國外,進(jìn)入 90 年代以來，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)很成熟，技術(shù)發(fā)展很快，并取得了驚人的成就，自動(dòng)門是自動(dòng)化技術(shù)的典型代表。在現(xiàn)在人們生活中自動(dòng)門可以節(jié)約空調(diào)能源、防塵、防風(fēng)、降低噪音、同時(shí)可以使出入口顯得很莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技水平的飛速發(fā)展，自動(dòng)門在人們的生活中的運(yùn)用越來越廣泛，自動(dòng)門適用于各種大型公共場所。但在國內(nèi)，自動(dòng)門的自主研發(fā)技術(shù)尚不成熟。在自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全及人性化是需要首先考慮的因素。自動(dòng)平移門

5、最常見的形式是自動(dòng)門內(nèi)外兩側(cè)加感應(yīng)器，當(dāng)人走進(jìn)門時(shí)，感應(yīng)器感應(yīng)到人的存在，給PLC 控制器一個(gè)開門信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過之后，再將門關(guān)上。由于自動(dòng)平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得到大范圍的普及。自動(dòng)門的控制方法有很多，從控制器的不同來說，有繼電器控制，即通過按鈕和復(fù)雜的接線安裝來控制；還有智能控制器控制，即通過運(yùn)行現(xiàn)代自動(dòng)化設(shè)備來控制，它具有穩(wěn)定性高，安全等優(yōu)點(diǎn)，因此被很多生產(chǎn)廠商所運(yùn)用。由于繼電器邏輯控制的自動(dòng)門系統(tǒng)存在許多缺陷而逐步被智能控制器的自動(dòng)門所淘汰。在智能控制器的選擇制主要有體積小、安裝方便等特點(diǎn)，目前有許

6、多廠家采用此種方式生產(chǎn)自動(dòng)門，PLC 控制的特點(diǎn)是穩(wěn)定型高、維護(hù)方便，目前許多大型商場的自動(dòng)門都是有這種方式來控制的。1.3 本課題研究的內(nèi)容綜合了自動(dòng)門的實(shí)用、簡潔、便捷、簡單、的要求，在本課題中主要研究自動(dòng)平移門，本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)平移門具有手動(dòng)和自動(dòng)開門功能和分時(shí)間段控制功能以及配備安全防夾人光線、后備電源等輔助裝置來滿足商場等人流眾多的場所的高效率、高安全和穩(wěn)定性的要求。本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對自動(dòng)門的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。1.3.1 自動(dòng)門類型的選擇由于門體的重量及體積不同會(huì)對自動(dòng)門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)提出不同的要求，所以各種自動(dòng)門又可以分為重型自動(dòng)門和輕型自動(dòng)門。客流量的差異會(huì)對自動(dòng)門的使

7、用產(chǎn)生很大的影響，因此，自動(dòng)門還可以分為一般自動(dòng)門和頻繁使用自動(dòng)門。自動(dòng)門根據(jù)使用的場合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等綜合了自動(dòng)門的實(shí)用，簡潔、便捷、簡單的要求，在本課題中主要研究自動(dòng)平移門，本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)平移門具有手動(dòng)和自動(dòng)開門功能和分時(shí)間段控制功能以及配備安全防夾人光線、后備電源等輔助裝置來滿足商場等人流眾多的場所的高效 率、高安全性的要求。1.3.2 自動(dòng)門硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為滿足日常的需要本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門要求有很高的穩(wěn)定性，故在本設(shè)計(jì)中所選用的智能控制器為穩(wěn)定性良好的德國西門子公司生產(chǎn)的 CPU224 小型 PLC。驅(qū)動(dòng)裝置選用穩(wěn)定性較好

8、、功率強(qiáng)大、自帶減速裝置的三相交流電機(jī)，在感應(yīng)器運(yùn)用自動(dòng)門專用的微波雷達(dá)感應(yīng)器和在工業(yè)自動(dòng)控制上大量運(yùn)用的具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運(yùn)用感應(yīng)器件感應(yīng)到的開關(guān)量信號(hào)輸入給 PLC，再由來 PLC 實(shí)現(xiàn)對自動(dòng)門的控制。本課題的具體需求在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮了自動(dòng)門的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、方便、安全的需要。1.3.3 自動(dòng)門的軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用最多的 PLC 編程語言梯形圖，梯形圖能直觀明了的設(shè)計(jì)出自動(dòng)門的控制要求，并能更好的實(shí)現(xiàn)安全性和故障報(bào)警等問題，梯形圖的編寫運(yùn)用西門子編程軟件，此軟件具有強(qiáng)大的診斷功能，能更快的查處故障原因，從而大大縮短了維修時(shí)間。1.4

9、 本課題研究的背景和意義21 世紀(jì)的今天，門更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時(shí)還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與周圍建筑的風(fēng)格的整體的協(xié)調(diào)與和諧。在大中型公共場所，自動(dòng)門為這些建筑增添了時(shí)尚，高貴的姿彩。自動(dòng)門從理論上理解應(yīng)該是門的使用觀念的延伸，是人們根據(jù)需要對門的功能的進(jìn)一步提升和完善。所以對自動(dòng)門的認(rèn)識(shí)應(yīng)該從人對門功能的要求開始。作為建筑物一部分的門， 從最基本的意義上講，要同時(shí)滿足隔離外部環(huán)境和不妨礙人的通行這兩種要求。因此門體本身應(yīng)牢固、密封。自動(dòng)門的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識(shí)，提升了人們的安全觀念。自動(dòng)門根據(jù)使用的場合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自

10、動(dòng)平開門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等，其中平開門用的場合較少，旋轉(zhuǎn)門由于昂貴而且非常寵大，一般只用于有需要的高檔賓館，自動(dòng)平移門使用得最廣泛，大家一般所說的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外的建筑市場上得到大范圍的普及。同時(shí)也幾乎成為了銀行，寫字樓，酒店等辦公娛樂場所裝修必不可少的一項(xiàng)配置。自動(dòng)平移門最常見的形式是自動(dòng)門機(jī)及門內(nèi)外兩側(cè)加雷達(dá)，當(dāng)人走近自動(dòng)門 時(shí)，雷達(dá)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開門信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)

11、平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得到大范圍的普及。自動(dòng)門的開門信號(hào)是觸點(diǎn)信號(hào)，微波雷達(dá)和紅外傳感器是常用的兩種信號(hào)源。微波雷達(dá)是對物體的位移反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，它的特點(diǎn)是一旦在門附近的人員不想出門而靜止不動(dòng)后，雷達(dá)便不再反應(yīng)，自動(dòng)門就會(huì)關(guān)閉，對門機(jī)有一定的保護(hù)作用。紅外傳感器對物體存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員移動(dòng)與否，只要處于傳感器的掃描范圍內(nèi)，它都會(huì)反應(yīng)即傳出觸點(diǎn)信號(hào)。缺點(diǎn)是紅外傳感器的反應(yīng)速度較慢，適用于有行動(dòng)遲緩的人員進(jìn)入的場所。本文擬使用微波雷達(dá)傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)門控制器系統(tǒng)本課題的自動(dòng)門設(shè)計(jì)運(yùn)用 PL

12、C 做控制器能大大提高自動(dòng)門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性， 對于整個(gè)自動(dòng)門行業(yè)是一次技術(shù)的革新，提高了自動(dòng)門的使用率，因此，進(jìn)行自動(dòng)門的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC 在自動(dòng)門行業(yè)乃至整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究價(jià)值。2 PLC 的概述2.1 PLC 的定義國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）于 1987 年頒布了可編程控制器的標(biāo)準(zhǔn)及其定義：“可編程控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的

13、指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！倍x強(qiáng)調(diào)了 PLC 應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。PLC 基于電子計(jì)算機(jī)，但不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮。而 PLC 則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的實(shí)際使用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題，入出信息變換及可靠的物理實(shí)現(xiàn)，

14、 可以說是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。PLC 通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多，強(qiáng)得多。PLC 有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O 接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能：（1） 邏輯處理功能（2） 邏輯運(yùn)算功能（3） 準(zhǔn)確定時(shí)功能（4） 高速計(jì)數(shù)功能（5） 中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能（6） 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能（7） 聯(lián)網(wǎng)通信功能（8） 自檢測、自診斷功能（9） 可以說，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC 幾乎都可以做到。2.2 PLC 的產(chǎn)生背景可編程控制器是基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的通用工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，

15、在其早期主要應(yīng)用于開關(guān)量的邏輯控制。機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。在可編程控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器控制占主導(dǎo)地位的。這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)存在明顯的缺點(diǎn)，尤其是對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性較差。1968 年，美國通用汽車公司（GM）根據(jù)市場形勢與生產(chǎn)發(fā)展的需要， 為了完成“多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號(hào)”的戰(zhàn)略，提出了研制新型邏輯順序控制裝置來取代繼電器控制裝置。第 2 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC） 就研制出了第一臺(tái) PLC，將其應(yīng)用于美國通用汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上，并取得了極大的成功。此后

16、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC 也迅速發(fā)展起來。PLC 初創(chuàng)階段的代表產(chǎn)品有 MODICON 公司的 084、AB 公司的 PDQIl、DEC 的PDP14 和日立公司的 SCY022 等。該時(shí)期 PLC 產(chǎn)品的主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)等。它的 CPU 由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，在 IO 接口電路上做了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求，它的控制功能比較簡單。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器，定時(shí)器，接觸器及觸電按

17、一定的邏輯關(guān)系連接起來，組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電器接觸控制系統(tǒng)，由于它結(jié)構(gòu)簡單，容易掌握，價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣。在工業(yè)領(lǐng)域控制中一直占主導(dǎo)地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少， 難以實(shí)現(xiàn)交復(fù)雜的的控制，特別是由于它是靠硬件連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。20 世紀(jì) 60 年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對整個(gè)開展系統(tǒng)從新配置。為拋棄傳統(tǒng)的

18、繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)市場競爭要求，1968 年美國通用汽車公司公開向社會(huì)招標(biāo)，對汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是;（1） 編程方便，可現(xiàn)場修改程序（2） 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)（3） 可靠性高于繼電器控制裝置（4） 體積小于繼電器控制盤（5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)（6） 成本可與繼電器控制盤競爭（7） 輸入可以是交流 150V 以上（8） 輸出為交流 115V，容量要求在 2A 以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等（9） 擴(kuò)展時(shí)原裝系統(tǒng)改變最?。?0） 用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)展到 4KB十項(xiàng)指針的核心要求是采用軟布線（編程）方程代替繼電器控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流

19、程控制。2.3 PLC 控制系統(tǒng)簡介可編程控制器，英文 Programmable Controller,簡稱 PLC，本課題中用 PLC 作為它的簡稱。PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它以微處理器為核心，集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體，它通過運(yùn)行儲(chǔ)存在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制。像PLC 這樣，集豐富功能于一身，是別的電控制器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電器控制電路所無法比擬的。豐富的功能為 PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能， 同時(shí)，也為自動(dòng)門行業(yè)的遠(yuǎn)程化

20、、信息化、智能化創(chuàng)造了條件。現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程是復(fù)雜多樣的，它們對控制的要求也各不相同。PLC 專為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)，由于這些特點(diǎn)，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。2.4 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及原理目前 PLC 種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都個(gè)不相同但都一微處理器為核心用微工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大至相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似，主要包括中央處理單元 CPU 存儲(chǔ)器 RAM 和 ROM，輸入輸出接口電路、電源、I/O 擴(kuò)展接口、外部識(shí)別接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的

21、傳輸。PLC 控制系統(tǒng)由輸入量PLC輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測的各種信號(hào)均作為 PLC 的輸入量，他們經(jīng) PLC 外部輸入端子，作為 PLC 的輸出量對外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。2.5 PLC 的特點(diǎn)PLC 作為一種專用于工業(yè)環(huán)境的、具有特殊結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，有其顯著的特點(diǎn)。具體特點(diǎn)如下:（1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)（2） 硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)（3） 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎（4） 安裝方便，擴(kuò)展靈活（5） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造（6） 體積小，重量輕，能耗低2.6 PLC 的選型原則在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定控制方案，

22、下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的重要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性價(jià)比的PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1. 輸入輸出 I/O 點(diǎn)數(shù)的估算I/O 點(diǎn)數(shù)估算要考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加大約 1020的可拓展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)， 還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。2. 存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編

23、程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因而程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來代替。3. 控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。（1） 控制功能PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高 PLC 的處

24、理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。（2） 編程功能離線編程方式：可降低成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。（3） 診斷功能PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對 PLC 內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對 PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷則是外診斷。PLC 的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。4. 機(jī)型的選擇（1）PLC 的機(jī)型PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為

25、現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長分為 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂凑湛刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型 OLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)； 模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可以較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。（2）經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇 PLC 時(shí)，應(yīng)考慮性價(jià)比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)兼顧應(yīng)用的可拓展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，最終選出比較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對價(jià)格有直接影響。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加

26、。因此，點(diǎn)數(shù)的增加對CPU 選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇整體性 PLC。綜合以上因素，本課題的設(shè)計(jì)采用智能控制器為穩(wěn)定性良好的日本三菱公司司生產(chǎn)的 FX2N-32M 小型 PLC 來實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的控制。三菱 FX2N-32M 具有如下優(yōu)點(diǎn)：最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程序執(zhí)行快、全面補(bǔ)充了通信功能，為自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。具有突出的寄存器容量和豐富的元件資源。2.7 驅(qū)動(dòng)裝置的選型自動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門能否良好工作的保障，在本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用變頻器的三段速度調(diào)節(jié)來自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的速

27、度，以達(dá)到驅(qū)動(dòng)自動(dòng)門的目的。這種方法具有穩(wěn)定性能好，維修方便，連接簡單，成本較低，是在目前的自動(dòng)門行業(yè)主流控制方式。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門要求選用絕緣電阻、絕緣介電強(qiáng)度、接地裝置、過電壓保護(hù)等符合國際安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，具有噪音低、過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，并且轉(zhuǎn)速不高于 500r/min 的電機(jī)，在結(jié)合安全、穩(wěn)定的考慮，本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置選用天津安全電機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 YSM100/112、W、S 的 3 相 380V 交流電機(jī)。2.8 變頻器的選型根據(jù)自動(dòng)門的需要，變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)：變頻器的額度電流應(yīng)與負(fù)載的額定電壓相符：均為 380V。變頻器的額定電流與應(yīng)與電機(jī)的額

28、定電流相符，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。在本課題所使用的三相交流電機(jī)的最大起動(dòng)電流為 Y 形接法為 0.37A，形接法為 0.64A。在變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大，因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通的電機(jī)類型。綜合以上因素，本課題變頻器采用日本三菱公司生產(chǎn)的 FR-500 系列中的 FR-540 變頻器作為控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制器。三菱 FR-540 變頻器具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1） 接線簡單，可運(yùn)用 PLC 的繼電器輸出接到變頻器的控制輸入端來控制變頻的正反轉(zhuǎn)和頻率。（2） 安裝靈活，可以根據(jù)實(shí)際需要，把控制裝置安裝到任何位置，進(jìn)

29、行遠(yuǎn)距離操作。(3) 頻率設(shè)置簡單，并且具有三速設(shè)定功能，可以滿足自動(dòng)門控制要求， 且操作簡單，只需要轉(zhuǎn)動(dòng)外接電位器的旋鈕，就可以進(jìn)行頻率設(shè)置。2.9 感應(yīng)開關(guān)的選型目前自動(dòng)門行業(yè)的運(yùn)用的感應(yīng)開關(guān)主要有觸摸感應(yīng)開關(guān)，微波感應(yīng)器，紅外感應(yīng)器，接近感應(yīng)開關(guān)等，根據(jù)不同的性能和功能運(yùn)用在各類不同場合的自動(dòng)門控制系統(tǒng)中。結(jié)合本課題的實(shí)際需要在設(shè)計(jì)的自動(dòng)門的人員檢測上運(yùn)用了上海晶園微電子公司生產(chǎn)的 WB-3001 微波感應(yīng)器，又稱微波雷達(dá)，對物體的位移進(jìn)行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，它的特點(diǎn)是幾乎不受周圍環(huán)境影響。3 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的整體方案3.1 設(shè)計(jì)流程1. 深入了解和

30、分析自動(dòng)門的控制要求和控制部件。2. 確定 I/O 設(shè)備。根據(jù)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈等。3. 根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)選擇合適的 PLC 類型。4. 分配 I/O 點(diǎn)，分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。5. 設(shè)計(jì)自動(dòng)門系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個(gè)自動(dòng)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。6. 將程序輸入 PLC 進(jìn)行軟件測試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。7. 自動(dòng)門系統(tǒng)的整體調(diào)試，在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施

31、工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試種發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。3.2 自動(dòng)門的功能需求分析本設(shè)計(jì)面向商場入口的應(yīng)用，需要有安全性和可靠性。根據(jù)商場中對自動(dòng)門的具體要求，本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門應(yīng)由以下功能：（1)開門和關(guān)門控制應(yīng)有手動(dòng)和自動(dòng)方式為了便于維護(hù)，自動(dòng)門應(yīng)具有手動(dòng)和自動(dòng)方式。手動(dòng)和自動(dòng)開門方式由手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向手動(dòng)位置時(shí)，門可以手動(dòng)調(diào)節(jié)開或者關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向自動(dòng)位置時(shí)，手動(dòng)開門失效，由感應(yīng)器檢測到有人接近門口且門未打開或者檢測到已無人接近門且門未關(guān)閉，PLC 動(dòng)作輸出信號(hào)給變頻器來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)開門或者關(guān)門。（2)緊急停止當(dāng)自動(dòng)門出

32、現(xiàn)夾人現(xiàn)象時(shí)，可閉合緊急停止開關(guān)，自動(dòng)門自動(dòng)進(jìn)入開門過程。PLC 控制和執(zhí)行元件構(gòu)成是自動(dòng)門控制系統(tǒng)的兩個(gè)重要組成。采用自動(dòng)和手動(dòng)控制方式，此種控制模式為自動(dòng)門的主要控制方式。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用 PLC 為控制中心來控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控制。3.3 自動(dòng)門的控制要求經(jīng)分析設(shè)計(jì)任務(wù)，可知完成任務(wù)的實(shí)質(zhì)就是控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制首先要具備一下功能部件：微波檢測開關(guān)，限位開關(guān)，超載要實(shí)現(xiàn)電機(jī)正保護(hù)開關(guān)。先確定電機(jī)與門扇軌道組成的系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)開門，電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)門。首先按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)傳感器檢測到能有人體通過信號(hào)時(shí)，開關(guān)上有電流通過，（光電檢測開關(guān)是

33、脈沖觸發(fā)需對其自鎖）所以線圈上有電流通過，電動(dòng)機(jī)正傳，帶動(dòng)自動(dòng)門執(zhí)行開門過程。當(dāng)門完全打開之后，使開門限位開關(guān)由閉合到斷開，此時(shí)自動(dòng)門停止，延時(shí)8 秒。 若此時(shí)感應(yīng)器重新檢測到有人體信號(hào)時(shí)，則在重新進(jìn)行 8 秒延時(shí)。當(dāng) 8 秒的延時(shí)完畢后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。在關(guān)門過程中，傳感器重新檢測到人體信號(hào)時(shí)，此時(shí)中斷關(guān)門轉(zhuǎn)向開門過程。考慮到自動(dòng)門若出現(xiàn)故障或維修的時(shí)候，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門。3.4 自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)表 3-1 自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)單扇門的最大承重（kg） 單扇開啟最大寬度（mm） 高度（mm）開/關(guān)門速度（cm/s） 開啟保持時(shí)間（s）可編程控制器（PLC）

34、電源驅(qū)動(dòng)器電源驅(qū)動(dòng)器輸出額定功率1x120kg 1250mm 2500mm 32.5cm/s 8S220V AC,50-60Hz380V AC,50Hz120W3.5 自動(dòng)門具體構(gòu)成自動(dòng)門系統(tǒng)的具體組成如下圖：感應(yīng)器件自PLC動(dòng)門驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置圖 3-1 自動(dòng)門系統(tǒng)組成由上圖可知，當(dāng)感應(yīng)器件檢測到人體或物體信號(hào)時(shí)將信號(hào)傳給 PLC,PLC 根據(jù)已經(jīng)采集的信號(hào)發(fā)出控制信號(hào)，是驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行，通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)自動(dòng)門的運(yùn)行。4 電動(dòng)機(jī)的選型4.1 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)與交流異步電動(dòng)機(jī)相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維修也不方便， 但是在調(diào)速性能上有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)槭蠡\式電動(dòng)機(jī)在一般情況下是不能調(diào)

35、速的，更不能無級調(diào)速，因此對調(diào)速要求高的設(shè)備，均采用直流電動(dòng)機(jī)。這是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)能無級調(diào)速，機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比較簡單。在額定狀態(tài)下，電樞紐電流 Ia 為額定值，如果調(diào)速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩依舊保持不變，故調(diào)速后負(fù)載必須減小。這種調(diào)速方法適用于轉(zhuǎn)矩月轉(zhuǎn)速成反比而輸出功率基本不變的場合。這種調(diào)速方法有 3 個(gè)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速平滑，可無級調(diào)節(jié)；調(diào)速經(jīng)濟(jì)，控制方便； 機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。而局限是轉(zhuǎn)速只能升高，即調(diào)速后的轉(zhuǎn)速要超過額定轉(zhuǎn)速。4.2 直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)在調(diào)速方面很簡單，相對于異步電動(dòng)機(jī)有以下的優(yōu)勢：（1） 由于采用高性能永磁材料，無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸得以減小，可以具有較低的慣性、更快的響

36、應(yīng)速度、更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。（2） 由于沒用轉(zhuǎn)子損耗，也無需定子勵(lì)磁電流分量，所以無刷直流電機(jī)具有較高的功率。對于同等容量輸出，交流異步電機(jī)需要更大功率的整流器和逆變器。（3） 由于沒有轉(zhuǎn)子發(fā)熱，無刷直流電機(jī)也無需考慮轉(zhuǎn)子冷卻問題。綜上所述，直流無刷電機(jī)具有更大的功率密度、更高的效率和更好的控制性能，如將節(jié)能因素、省卻變頻器以及產(chǎn)能提高因素考慮在內(nèi)，使用者的綜合成本下降很大，所以在本課題中選用無刷直流電動(dòng)機(jī)。4.3 傳動(dòng)裝置在本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門針對人流較多的商場，應(yīng)對周圍環(huán)境進(jìn)行綜合考慮， 所以在本課題的自動(dòng)門機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了以下幾個(gè)方面：（1） 自動(dòng)門的傳動(dòng)主要包括安裝板，軌道，門機(jī)，皮帶

37、，吊掛件等。（2） 所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡便。（3） 電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用 380V 三相交流電機(jī)，功率大，可調(diào)性強(qiáng)。（4） 導(dǎo)軌：水平雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，形成正懸掛，解決了側(cè)擺的問題，從而確保了門扇的穩(wěn)定性。并配以雙側(cè)密封毛刷，形成密封式導(dǎo)軌，避免積塵對導(dǎo)軌及滑輪的磨損，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)方面的特點(diǎn)。（5） 滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強(qiáng)度高，耐磨性好，同時(shí)還有一定的減震效果。（6） 皮帶：用于傳輸電機(jī)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引自動(dòng)門吊具走論系統(tǒng)，采用齒形皮帶, 齒形皮帶的齒形截面為曲線設(shè)計(jì)，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動(dòng)齒輪的吻合度，從而提高了機(jī)械效率。皮帶底部采用尼龍加強(qiáng)，減少了齒距變形， 提高了使

38、用壽命。（7） 馬達(dá)皮帶輪直徑為 5cm,皮帶滑輪內(nèi)徑為 13.5cm,外徑為 28.5cm。4.4 行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。滾輪式行程開關(guān)又分為單滾輪自動(dòng)復(fù)位

39、和雙滾輪(羊角式)非自動(dòng)復(fù)位式，雙滾輪行移開關(guān)具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些情況下可以簡化線路。4.5 自動(dòng)門控制系統(tǒng) I/O 地址分配I/O 分配表示編寫 PLC 程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場接線和調(diào)試的重要依據(jù)。輸入輸出信號(hào)在 PLC 接線端子的地址分配是進(jìn)行 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對軟件設(shè)計(jì)來說，II/O 地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對控制柜及 PLC 的外圍接線來說，只有I/O 地址確定下來，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖來安裝控制柜。名稱代碼地址維號(hào)莉入信號(hào)門內(nèi)光電檢測開關(guān)SQlIO. 1門外光電檢測開關(guān)SQ2I0.2開門限位開關(guān)SB3I0.3

40、關(guān)門限位開關(guān)S囡I0.4過載保護(hù)開關(guān)SR5I0.5緊急滓止開關(guān)SB6I0.6啟動(dòng)俸止SB7IO. 7手動(dòng)開門SBlOIl. 0手動(dòng)關(guān)門SBllI1. 1萄出信號(hào)開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KMOQO.O關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KMlQO. 1短摟啟動(dòng)電阻摟觸器k陀Q0.2圖 4-1 I/O 地址分配表。5 自動(dòng)門控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)5.1 PLC 梯形圖概述梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：（1）. 與電氣操作原理圖相對應(yīng)

41、，具有直觀性和對應(yīng)性；（2）. 與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于掌握和學(xué)習(xí)；（3）. 與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是：梯形圖中的能流（ Power Flow）不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此應(yīng)用時(shí)需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對待；梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。5.2 自動(dòng)門工作流程如下：（1） 按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān) K1

42、或K2 時(shí)，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1 動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3 位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。（2） 自動(dòng)門在開門位置停留 8 秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān) K4 位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。（3） 在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān) K2 或 K1 時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。（4） 在門打開后的 8 秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān) K2 或 K1 時(shí)，必須重新開始等待 8 秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。（5） 考慮到自動(dòng)門若出現(xiàn)故障時(shí)，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于是

43、設(shè)置是導(dǎo)手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門。以上工作過程可用流程圖表達(dá)如下圖所示。是否不開 門 計(jì)時(shí)l陌百婦 司斤關(guān)前面脰- Ii,'，仁扛L否 l 門 關(guān)閉lI蜂鳴器響 停止運(yùn)行 i 蘭I 晌云行1圖 5-1自動(dòng)門工作流程圖5.3 自動(dòng)門控制系統(tǒng)原理圖LlL2L3勹了Q SKMlKM2FR圖 5-2 自動(dòng)門控制系統(tǒng)主電路圖MSB7SB: lSBl:|已 三 |I'仁' k MD SB5KMO 蘭立 1 0KMlSB2KMlS:BllSB3SB48S:KMl圖 5-3K繼T 電器接KM觸2器控制圖Kl-10量1 0.110.210.3KMlQO.O|kM2Q0.110.4|KMO虔 I

44、0.510.6.10.7QO，已SB10 .SB11| 11.0I 1,lC口MC口M（圖 5-4自動(dòng)門控制系統(tǒng)外圍接線圖5.4 工作過程的分析根據(jù)本課題的控制要求和安全要求，所設(shè)計(jì)的程序按照下圖所示的流程運(yùn)行，已達(dá)到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)要求和完成系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)，工作流程如下：首先按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)傳感器檢測到能有人體信號(hào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)正傳，帶動(dòng)自動(dòng)門執(zhí)行開門過程。當(dāng)門完全打開之后，使開門限位開關(guān)打開，此時(shí)自動(dòng)門停止，進(jìn)行 8 秒延時(shí)。若此時(shí)感應(yīng)器重新檢測到有人體信號(hào)時(shí)，則在重新進(jìn)行 8 秒延時(shí)當(dāng) 8 秒的延時(shí)完畢后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。在關(guān)門過程中，傳感器重新檢測到人體信號(hào)時(shí)，此時(shí)中斷關(guān)門轉(zhuǎn)向開門

45、過程?？紤]到自動(dòng)門若出現(xiàn)故障時(shí)，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門。5.5 梯形圖的設(shè)計(jì)自動(dòng)門 I/O 地址分配表表 5-1 自動(dòng)門I/O 地址分配表PLC 原件I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.O I1.1具體梯形圖程序見附錄 1指令表見附錄 15.6 過程分析作用門外光檢測電開關(guān)門內(nèi)光檢測電開關(guān)開門限位電開關(guān) 關(guān)門限位電開關(guān) 過載保護(hù)開關(guān)緊急停車開關(guān)啟動(dòng)停止 手動(dòng)開門 手動(dòng)關(guān)門（1）.首先按下啟動(dòng)按鈕使 I0.7 閉合，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)檢測到有人體接近時(shí)將其轉(zhuǎn)換成信號(hào)使 I0.1 或 I0.2 閉合。由于開門限位開關(guān) I0

46、.3 是常閉的，所以 Q0.0 線圈得電，由原理分析可知光電檢測開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)，所以需要自鎖。當(dāng) Q0.0 線圈通電時(shí) Q0.0 閉合，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)自動(dòng)門扇移動(dòng)，執(zhí)行開門過程。（2）.當(dāng)門扇完全打開時(shí)，使開門限位開關(guān) I0.3 打開，Q0.0 線圈失電。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。（3）.當(dāng)門扇停止移動(dòng)時(shí)，由于開門限位開關(guān)的常閉變成斷開，故使常開變閉合。此時(shí)進(jìn)行 8 秒鐘的延時(shí)，若此時(shí)外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān) I0.1 或 I0.2 檢測到有人體信號(hào)，則使 T0 重新延時(shí) 8 秒鐘。（4）.當(dāng) 8 秒的延時(shí)完畢后 T0 線圈通電，關(guān)門限位開關(guān)閉合，所以使 Q0.1 得電并自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)

47、門過程。（5）.在關(guān)門過程中，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān) I0.1,I0.2 有信號(hào)又使Q0.0通電，由于在關(guān)門過程中 Q0.0 常閉，此時(shí)打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。（6）.在此控制過程中，為了保證其安全性設(shè)置過載保護(hù)和緊急停車。（7）.考慮到自動(dòng)門若出現(xiàn)故障時(shí)，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，避免造成不便和不必要故障，于是設(shè)置手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門。結(jié)論本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目的，利用 PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的控制系統(tǒng)。掌握了PLC 的編程，并運(yùn)用軟硬件的知識(shí)，通過合理的設(shè)備選型，參數(shù)設(shè)置，軟硬件設(shè)計(jì)，提高了自動(dòng)門的可靠運(yùn)行。改善了自動(dòng)門的舒適感，并節(jié)約了電能。給人們帶來了極大的方便。用可編程控制器對自動(dòng)門進(jìn)行控制的同時(shí)實(shí)施實(shí)時(shí)故障監(jiān) 測，準(zhǔn)確可靠，實(shí)時(shí)性好，便于維修。當(dāng)然，由于所學(xué)知識(shí)和時(shí)間的有限，本次設(shè)計(jì)還存在一些不足之處，功能方面還不夠全面,自動(dòng)門內(nèi)部結(jié)構(gòu)不太了解，還需要現(xiàn)場學(xué)習(xí)，本設(shè)計(jì)還可以有更加全面的功能，比如開門關(guān)門設(shè)置蜂鳴器的提示音，提示行人通過，還可以在開門速度上添加變頻器，使開門速度加快，提高效率。由于實(shí)際條件的限制，仿真