【導(dǎo)讀】要求完成日期2020年??由于PLC的高穩(wěn)定性和對環(huán)境較強(qiáng)的適應(yīng)能力，使得PLC在自動(dòng)門控制裝置。中的應(yīng)用也日益廣泛。本文圍繞自動(dòng)門控制系統(tǒng)展開研究。首先分析了國內(nèi)外自動(dòng)門發(fā)展的趨勢和所采用的技術(shù)，然后對PLC系統(tǒng)作了簡要說明。現(xiàn)了自動(dòng)門由檢測到開啟、計(jì)時(shí)等待、關(guān)閉的全過程?？梢院芎唵蔚母淖兛刂品绞健２⑶?，PLC具有較高的穩(wěn)定性、可靠性、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。裝置，電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力單元，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。PLC自動(dòng)門控制系統(tǒng)················································································1

　　

【正文】 電流通過，（光電檢測開關(guān)是脈沖觸發(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。 自動(dòng)門技術(shù)參數(shù) 表 31 自動(dòng)門技術(shù)參數(shù) 單扇門的最大承重（ kg） 1x120kg 單扇開啟最大寬度（ mm） 1250mm 高度（ mm） 2500mm 開 /關(guān)門速度（ cm/s） 開啟保持時(shí)間（ s） 8S 可編程控制器（ PLC）電源 220V AC,5060Hz 驅(qū)動(dòng)器電源 380V AC,50Hz 驅(qū)動(dòng)器 輸出額定功率 120W 自動(dòng)門具體構(gòu)成 自動(dòng)門系統(tǒng)的具體組成如下圖： 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 16 圖 31 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。 PLC 自動(dòng)門 感應(yīng)器件 驅(qū)動(dòng)裝置 傳動(dòng)裝置 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 17 第四章 硬件設(shè)計(jì) 可編程控制器的選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，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)選型的主要 依據(jù)。因此工程設(shè)計(jì)選型和估算時(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)和范圍確定所需要的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估計(jì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器的容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 綜合 PLC 的選型標(biāo)準(zhǔn)，本課題的設(shè)計(jì)采用 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 來實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的控制 圖 41 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 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。結(jié)合安全穩(wěn)定的考慮，在本設(shè)計(jì) 中選用天津安全電機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 YSM100/11 W、 S 的 3 相 380V 交流電機(jī)，此電機(jī)噪音極小、調(diào)速性能好，即具備交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍寬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。 感應(yīng)器件的選型 目前自動(dòng)門行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)器件主要有微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器等。微波感應(yīng)器，又稱微波雷達(dá)，對物體的移動(dòng)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。結(jié)合本課題的實(shí)際需要在設(shè)計(jì)自動(dòng)門的人員檢測上運(yùn)用微波遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 18 雷達(dá)傳感器為自動(dòng)門感應(yīng)器 微波感應(yīng)器的特點(diǎn) : （ 1）非接觸探測 （ 2）不受溫度，濕度，噪音影響 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 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，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，提高了使用壽命。 7．馬達(dá)皮帶輪直徑為 5cm,皮帶滑輪內(nèi)徑為 ,外 徑為 。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 19 第五章 自動(dòng)門控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 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)，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。 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 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，于是設(shè)置手動(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。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 20 圖 51 自動(dòng)門工作流程圖 自動(dòng)門控制系統(tǒng)原理圖 ： 圖 52 自動(dòng)門控制系統(tǒng)主電路圖 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 21 圖 53 繼電器接觸器控制圖 圖 54 自動(dòng)門控制系統(tǒng)外圍接線圖 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)遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 22 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)向開門過程。 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，于是設(shè)置手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門。 梯形圖的設(shè)計(jì) 自動(dòng)門 I/O 地址分配表 表 51 自動(dòng)門 I/O 地址分配表 PLC 原件 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 具體梯形圖程序見附錄 1 指令表見附錄 2 過程分析 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 或 閉合。由于開門限位開關(guān) 是常閉的，所以 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) 線圈通電時(shí) 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。 ，使開門限位開關(guān) 打開， 線圈失電。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 23 ，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) 或 檢測到有人體信號(hào)，則使 T0 重新延時(shí) 8 秒鐘。 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 得電并自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。 ，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān) , 有信號(hào)又使 通電，由于 在關(guān)門過程中 常閉，此時(shí)打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。 ，為了保證其安全性設(shè)置過載保護(hù)和緊急停車。 ，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。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 24 總結(jié) 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，仿真效果不太理想這也是不足之處。 本設(shè)計(jì)中存在的不足之處，今后我會(huì)不斷的研究努力去完善。對于自動(dòng)門硬件，也知道了一些周邊技術(shù)，擴(kuò)充了知識(shí)面，增強(qiáng)對工藝的理 解。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益匪淺。 通過這次設(shè)計(jì) ,我把所學(xué)的各種知識(shí)都聯(lián)系起來 ,把理論和實(shí)際聯(lián)系了起來 ,既鞏固了舊知識(shí) ,有學(xué)到了新知識(shí) ,開闊了視野 ,拓寬了思路 ,培養(yǎng)了自己分析問題和解決問題的能力 ,我要把我的畢業(yè)設(shè)計(jì)作為我在學(xué)習(xí)的最后一個(gè)歷程畫一個(gè)自己滿意的句號(hào)。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 25 謝辭 通過這兩年的學(xué)習(xí) ,使我掌握了廣泛的基礎(chǔ)知識(shí)和牢固的專業(yè)知識(shí) .正是由于我有了這些知識(shí) ,才能在這次設(shè)計(jì)任務(wù)中完成任務(wù) .在次我要深深感謝我的老師和在設(shè)計(jì)中 幫助我的同學(xué)們 ,是老師的諄諄教導(dǎo)和同學(xué)們的幫助 ,使我取得了今天的成績 . 我要由衷的感謝我的指導(dǎo)老師 — 賈志剛、李博、趙小慧老師 ,本論文設(shè)計(jì)在 賈志剛 ,李博 ,趙小慧 老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下已完成， 他們學(xué)識(shí)淵博、認(rèn)真的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、平易近人的為人風(fēng)格給予我深刻的印象，使我受益匪淺。 從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著 賈 老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間， 他們 為我提供了種種指導(dǎo)和一些建議， 他們 一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)，沒有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶，我不會(huì)這么順利的完成畢 業(yè)設(shè)計(jì)。在此向 這三位老師 表示深深的感謝和崇高的敬意！ 同時(shí) ， 在論文寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意 。 我還要感謝同組的各位同學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，每次遇到困難時(shí)，總能從你們 那 得到 支持， 在 你 們身上我學(xué)到了互助的精神 .一個(gè)人的力量是有限的 ,可是集體的力量是無窮的 ,好比一滴水 ,不能形成波濤洶涌的大海。 在此，向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師！ 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 26 參考文獻(xiàn) [1]催堅(jiān) . 西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南 . 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020,8（ 3）： 8285. [2]張運(yùn)剛 , 宋小春 .從入門到精通 — 西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)踐 . 北京人民郵電出版社 , 2020,24(13)： 182189. [3]吳明亮 , 蔡夕忠 . 可編程控制器實(shí)訓(xùn)教程 . 化學(xué)工業(yè)出版社 , 2020,9(3)： 97. [4]劉敏 . 可編程控制器技術(shù) . 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020,13（ 1）： 36. [5]常斗南 .可編程控制器原理、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn) . 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020,8（ 4）： 8892. [6]王國海 .可編程序控制器及其應(yīng)用 . 中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社， 2020,7（ 2）： 7681. [7]李全利 .可編程序控制器及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用技術(shù) . 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020,12（ 5）：124127. [8]湯自春 . PLC原理及應(yīng)用技術(shù) . 高等教育出版社 , 2020,3（ 2）： 4146. [9]高鴻斌 . PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用 . 電子工業(yè)出版社， 2020,6（ 5）： 6167. 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 27 附錄 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 28 附錄 1 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 29 附錄