【文章內(nèi)容簡介】 。 25 謝辭 26 參考文獻(xiàn) 27 安徽汽車職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 5 前言 在經(jīng)濟(jì)與科技飛速發(fā)展的中國，自動門在人們的生活中的運(yùn)用越來越廣泛 ,在一些正式的公共場合 自動門已經(jīng)隨處可見。自動門的工作方式是 通過自動門內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開關(guān)來感應(yīng)人的出入，當(dāng) 內(nèi)外 有人走近自動門時感應(yīng)開關(guān)感應(yīng) 到有人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開 ,計時， 在 人通過之后，再將門關(guān)上。由于自動門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，給我們的日常生活帶來很多的好處 ,比如進(jìn)出方便、節(jié)約空調(diào)能源、還有利于人力資源的節(jié)省 ,更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息 ,也顯示了 一個國家的發(fā)展。 自動門最早應(yīng)用在國外 ， 目前在我國也以優(yōu)異的性能逐步得到大家的認(rèn)同， 自動門 在中國正走向 發(fā)展的黃金時期。 控制 裝置 性能決定 自動門性能 的優(yōu)劣 ，早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制 ,造成安裝繁瑣 , 不穩(wěn)定 ， 不易維修 ， 體積大等缺點(diǎn)已經(jīng)逐漸被淘汰。目前自動門及其自動化行業(yè)最穩(wěn)定的行業(yè)是 PLC，它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式 和 開關(guān)量的邏輯控制的輸入 和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 目前它在機(jī)械制造、 自動化、 石油 化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 運(yùn)用 PLC 控制自動門具有較高的可靠性、 穩(wěn)定性， 維修方便等優(yōu)點(diǎn)。由此看來，進(jìn)行自動門的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 , 可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大 PLC 在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應(yīng)用，具有 很好的發(fā)展前景 。 自動門根據(jù)使用的場合及功能的不同可分為自動平移門、自動平開門、自動旋轉(zhuǎn)門、自動圓弧門、自動折疊門等， 其中平開門用的場合較少，旋轉(zhuǎn)門由于昂貴而且非常龐大，一般只使用于 高檔酒店賓館，自動 平移門使用的最廣泛，大家一般所說的自動門、感應(yīng)門就是指自動平移門，目前市場上流行的平移型自動門一般是兩開，這種門的特點(diǎn)是簡單易控，維護(hù)方便 。 本文所研究的對象就是自動平移門。 本課題主要介紹運(yùn)用 PLC 為控制器的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計， 本課題開發(fā)的產(chǎn)品對許多場合都能 適用，并 滿足了自動門的基本要求，還可 以保證自動門的穩(wěn)定性。研究本課題意味著產(chǎn)品成本的下降，效益提高， 因此是一個比較實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。 安徽汽車職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 6 第一章 自動門的概述 自動門簡介 自動門英文名： automatic door。 自動門從理論上理解應(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。自動門是指：可以將人 或物 接近門的動作或某種入門授權(quán)， 轉(zhuǎn)換為開門信號 ，通過驅(qū)動系統(tǒng)將門開啟，在人離開后在將門自動關(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， 自動門 開始被使用， 世界第一自動門品牌多瑪在 1945 年開發(fā)出油壓式、空氣式自動門，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，直接控制電動機(jī)的電氣式自動門逐漸成為主流。例如：各種用可識別控制的自動專用門，如 :感應(yīng)自動門（紅外感應(yīng) ,微波感應(yīng) ,觸摸感應(yīng) ,腳踏感應(yīng)）、刷卡自動門等。 自 動門的國內(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， 自動門是自動化技術(shù)的典型代表 。在現(xiàn)在人們生活中自動門可以節(jié)約空調(diào)能源、 防塵、防風(fēng) 、降低噪音、 同時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，自動門在人們的生活中的運(yùn)用越來越廣泛 ，自動門適用 于各種大型 公共場所 。但在國內(nèi)，自動門的自主研發(fā)技術(shù)尚不成熟 。在自動門控制系統(tǒng)設(shè)計中，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。 自動平移門最常見的形式是自動門內(nèi)外兩側(cè)加感應(yīng) 器，當(dāng)人走進(jìn)門時，感應(yīng)器感應(yīng)到人的存在，給 PLC 控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當(dāng)人通過之后，再將門關(guān)上。由于自動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，即通過按鈕安徽汽車職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 7 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門系統(tǒng)存在許多缺陷而逐步被智能控制器的自動門所淘汰。 在 智能控制器的選擇制主要有體積小、安裝方便等特點(diǎn)，目前有許多廠家采用此種方式生產(chǎn)自動門， 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門都是有這種方式來控制的。 本課題研究的內(nèi)容 綜合了自動門的 實(shí)用、 簡潔、 便捷、 簡單 、 的要求，在本課題中主要研究自動平移門，本課題設(shè)計的自動平移門具有手動和自動開門功能和分時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)計將在以下幾個方面對自動門的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。 自動門類型的選擇 由于門體的重量及體積不同會對自動門驅(qū)動傳動系統(tǒng)提出不同的要求，所以各種自動門又可以分為重型自動門和輕型自動門。 客流量的差異會對自動門的使用產(chǎn)生很大的影響，因此，自動門還可以分為一般自動門和頻繁使用自動門。 自動門根據(jù)使用的場合及功能的不同可分為自動平移門、自動平開門、自動旋轉(zhuǎn)門、自動圓弧門、自動折疊門等 綜合了自動門的 實(shí)用， 簡潔、 便捷、 簡單的要求，在本課題中主要研究自動平移門，本課題設(shè)計的自動平移門具有手動和自動開門功能和分時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。 自動門硬件系統(tǒng)的設(shè)計 為 滿足日常的需要 本課題設(shè)計的自動門要求有很高的穩(wěn)定性 ，故在本設(shè)計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)動裝置選用 穩(wěn)定性較好 、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)用自動門專用的微波雷達(dá)感應(yīng)器和在工業(yè)自動控制上大量運(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)量信號輸入給 PLC，再由 來 PLC 實(shí)現(xiàn) 對自動門的控制。 本課題的具體需求在硬件系統(tǒng)的設(shè)計過 程中主要考安徽汽車職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 8 慮了自動門的 穩(wěn)定 、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、方便、 安全 的需要。 自動門的軟件設(shè)計 在本設(shè)計中選用了目前運(yùn)用最多的 PLC 編程語言梯形圖，梯形圖能直觀明了的設(shè)計出自動門的控制要求，并能 更好的實(shí)現(xiàn) 安全性和故障報警等問題，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間。 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， 自動門為這些建筑增添了 時尚 ，高貴 的姿彩。自動門從理論上理解應(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。所以對自動門的認(rèn)識應(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。 自動門的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識，提升了人們的安全觀念。自動門根據(jù)使用的場合及功能的不同可分為自動平移門、自動平開門、自動旋轉(zhuǎn)門、自動圓弧門、自動折疊門等，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，自動平移門使用得最廣泛，大家一般所說的自動門、感應(yīng)門就是指自動平移門。 由于自動門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人看管，同時又可節(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。 自動平移門最常見的形式是自動門機(jī)及門內(nèi)外兩側(cè)加雷達(dá)，當(dāng)人走近自動門時，雷達(dá)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于 自動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。 自動門的開門信號是觸點(diǎn)信號，微波雷達(dá)和紅外傳感器是常用的兩種信號源。 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安徽汽車職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 9 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后，雷達(dá)便不再反應(yīng)，自動門就會關(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)，不管人員移動與否，只要處于傳感器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應(yīng)即傳出觸點(diǎn)信號。缺點(diǎn)是紅外傳感器的反應(yīng)速度較慢，適用于有行動 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)計一個自動門控制器系統(tǒng) 本課題的自動門設(shè)計運(yùn)用 PLC 做控制器能大大提高自動門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，對于整個自動門行業(yè)是一次技術(shù)的革新，提高了自動門的使用率，因此，進(jìn)行自動門的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大 PLC 在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究價值 安徽汽車職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 10 第二章 PLC 的概述 PLC 的定義 國際電工委員會（ 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器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，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)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計?！? 定義強(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)的一個重要特征。 定義還強(qiáng)調(diào)了 PLC 是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”它也是一種計算機(jī)，它是專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)計算機(jī)。這種工業(yè)計算機(jī)采用“面向用戶指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算，定時，計數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)”聯(lián)成一體，易于“擴(kuò)充”。 PLC 的產(chǎn)生背景 可編程控制器是基于微型計算機(jī)技術(shù)的通用工業(yè)自動控制設(shè)備，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)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。 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”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 PLC，將其應(yīng)用于美國通用汽車自動裝配生產(chǎn)線上，并取得了極大的成功。此后隨著計算機(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 08 AB公司的 PDQIl、 DEC的 PDP． 14安徽汽車職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 11 和日立公司的 SCY． 022 等。該時期 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、定時和計數(shù)等。它的 CPU 由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，在 I／ O 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，定時器，接觸器及觸電按一定的邏輯關(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，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，以及對整個開展系統(tǒng)從新配置。為拋棄傳統(tǒng)的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)動接觸器，電磁閥等 （ 9） 擴(kuò)展時原裝系統(tǒng)改變最小 （ 10） 用戶存儲器至少能擴(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)線的流程控制。 安徽汽車職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 12 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)，但基于電子計算機(jī)。它以微處理器為核心，集自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體，它通過運(yùn)行儲存在其內(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。 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，