【文章內(nèi)容簡介】 23 安徽汽車職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 4 總結(jié) 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(dòng)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(dòng)門已經(jīng)隨處可見。自動(dòng)門的工作方式是 通過自動(dòng)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(dòng)門時(shí)感應(yīng)開關(guān)感應(yīng) 到有人的存在，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 ,計(jì)時(shí)， 在 人通過之后，再將門關(guān)上。由于自動(dòng)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(gè)國家的發(fā)展。 自動(dòng)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(dòng)門 在中國正走向 發(fā)展的黃金時(shí)期 。 控制 裝置 性能決定 自動(dòng)門性能 的優(yōu)劣 ，早期的自動(dòng)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(dòng)門及其自動(dòng)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(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(dòng)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(dòng)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(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 很好的發(fā)展前景 。 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， 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(dòng)平移門使用的最廣泛，大家一般所說的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門，目前市場上流行的平移型自動(dòng)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(duì)象就是自動(dòng)平移門。 本課題主要介紹運(yùn)用 PLC 為控制器的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 本課題開發(fā)的產(chǎn)品對(duì)許多場合都能 適用，并 滿足了自動(dòng)門的基本要求，還可 以保證自動(dòng)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(gè)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(dòng)門的概述 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(duì) 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(jí)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。 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(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。 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(duì)自動(dòng)門的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。 自動(dòng)門類型的選擇 由于門體的重量及體積不同會(huì)對(duì)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(duì)自動(dòng)門的使用產(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。 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 、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(duì)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)過程中主要考安徽汽車職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 8 慮了自動(dòng)門的 穩(wěn)定 、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、方便、 安全 的需要。 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。 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(duì) 門的功能的 進(jìn)一步 提升和完善。所以對(duì)自動(dòng)門的認(rèn)識(shí)應(yīng)該從人對(duì)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)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(duì)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(dòng)后，雷達(dá)便不再反應(yīng)，自動(dòng)門就會(huì)關(guān)閉，對(duì)門機(jī)有一定的保護(hù)作用。 紅外傳感器對(duì)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 PLC 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(duì)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 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(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)。” 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(gè)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(jì)算機(jī)，它是專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè) 計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)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(shí)，計(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)的通用工業(yè)自動(dòng)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(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(duì)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 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(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 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(shí)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(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(duì)整個(gè)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(huì)招標(biāo)，對(duì)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