【正文】 存儲容量大，有 7 個擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時鐘，有更強的模擬量和高速計數(shù)處理能力。西門子 S7200 CPU224 如下圖（圖 9） 對于本次自動門的設(shè)計，所選 PLC為西門子 S7200 CPU224就能滿足要求，其性能如下 表 10： 表 10 S7 200 的參數(shù) 表 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 23 主要性能 集成 14 輸入 /10 輸出共 24 個數(shù)字量 I/O 點， 2 輸入 /1 輸出共 3個模擬量 I/O點，可連接 7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 168路數(shù)字量 I/O點或 38路模擬量 I/O點 其他性能 20K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間， 6 個獨立的高速計數(shù)器（ 100KHZ）， 2個 100KHZ的高速脈沖輸出， 2個 RS485 通訊 /編程口，具有 PPI通訊協(xié)議， MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力 特點 本機還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量 I/O，位控特性，自整定 PID 功能，線性斜坡脈沖指令，診斷 LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等 自動門的硬件 部分 主要是從以下幾個方面進(jìn)行硬件設(shè)計：驅(qū)動裝置的選型、感應(yīng)器件的選型、自動門控制系統(tǒng) I/O 地址的分配。 驅(qū)動裝置選型 自動門的驅(qū) 動裝置是自動門能否良好工作的保障，在本設(shè)計中是運用直流無刷電機。直流無刷電動機功率密度高，噪音極小，調(diào)速性能好，即具備交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點，又具備直流電動機的線性機械特性、調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、運行效率高等諸多優(yōu)點。是應(yīng)用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠”等場合的最佳選擇。本設(shè)計選用亞坦電機控制有限公司生產(chǎn)的45BLDC系列直流無刷電機，電機直徑φ 45，額定轉(zhuǎn)數(shù) 4000轉(zhuǎn)，額定轉(zhuǎn)矩 ，功率 15W100W，額定電壓 24V DC。 感應(yīng)器選型 目前，自動門 行業(yè)運用的感應(yīng)器件主要由微波感應(yīng)器、紅外線感應(yīng)器等。 （ 1）微波感應(yīng)器，又稱微波雷達(dá)，對物體的移動進(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。微波感應(yīng)器是以微波多普勒原理為基礎(chǔ)，平面型天線作感應(yīng)系統(tǒng)，以微處理器作控制。 微波感應(yīng)器的特點：是以 微波頻率發(fā)射、接收。 其探測方式具體有以下優(yōu)點：非接觸探測和不受溫度、濕度、噪音影響。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 24 （ 2）紅外感應(yīng)器，是對物體的存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員是否移動，只要處于感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應(yīng)，另外，紅外感應(yīng)器的反應(yīng)速度比微波感應(yīng)器慢。 根 據(jù)不同的功能和性能運用在各類不同場合的自動門控制系統(tǒng)中，感應(yīng)器是自動門系統(tǒng)的重要部位，其性能直接影響自動門系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定，結(jié)合本設(shè)計要求，選用上海安達(dá)門業(yè)裝飾有限公司的微波自動門感應(yīng)器 WB3004，其規(guī)格如 下 表 11： 感應(yīng)器的參 數(shù)表 型號 WB3004 供電電壓 AC/DC12V— AC/DC24V 工作頻率 50Hz— 60Hz 感應(yīng)探頭工作頻率 (— ) 工作指示方式 LED 感應(yīng)時間 /延時時間 REALTIME/ 感應(yīng)范圍 (W)(D) 靜態(tài)功耗： 工作功耗： 200Mw/12V 550Mw/12V 探頭可調(diào)角度 40186?！?160186。 工作溫度范圍 25℃ — +60℃ 相對濕度 0— 95％ 安裝方式 WALL 自動門 系統(tǒng) I/O 地址的分配 情況 輸入 /輸出信號在 PLC接線端子的地址分配是進(jìn)行 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)。對軟件設(shè)計來說， I/O 地址分配以后才可進(jìn)行編程；對控制柜及 PLC 的外圍接線來說，只有 I/O地址確定以后，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。 I/O 地址分 配是編寫 PLC 程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)成接線和調(diào)試的重要依據(jù)。 PLC控制系統(tǒng)的 I/O地址分配如下表 12： 表 12 I/O 地址分配 表 I 門外光檢 I 門內(nèi)光檢 I 開門限 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 25 測電開關(guān) 測電開關(guān) 位電開關(guān) I 關(guān)門限位電開關(guān) I 過載保護(hù)開關(guān) I 緊急停車開關(guān) I 啟動停止 I 手動開門 I 手動關(guān)門 第 5章 自動門的軟件系統(tǒng) 本章 主要是對自動門控制系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行設(shè)計。通過上章對自動門控制系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計本章軟件采用 MCGS組態(tài)軟件、 IPC和 PLC構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)。首先提出系統(tǒng)控制要求，然后對自動門對象進(jìn)行分析，確定控制方案。 控制系統(tǒng)流程 設(shè)計 當(dāng)門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程 如圖 13所示： 開始手動 / 自動K 1 、 K 2 是否有信號開門 （ KM 1 通電 、 直流電機正傳 ）門碰到行程開關(guān) K 3 后停止 （ 門全開狀態(tài) ）延時 8 s （ 通過可調(diào)延時器實現(xiàn) ）關(guān)門時是否有人經(jīng)過關(guān)門 （ KM 2 線圈通電 ， 驅(qū)動電機反轉(zhuǎn) ）結(jié)束等待時是否有人經(jīng)過門碰到行程開關(guān) K 4 后停止 （ 門關(guān)閉狀態(tài) ）是是否否是返回否是是按下按鈕門關(guān)閉到底門打開到底按下按鈕是 是 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 26 圖 13 自動門系統(tǒng)流程圖 框圖說明如下 : （ 1）當(dāng)有人有內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān) K1或 K2時，開門執(zhí)行機構(gòu) KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān) K3位置時，電機停止運行。 （ 2）自動門在開門位置停留 8s 后，自動進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu) KM2被啟動，電動機反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動到關(guān)門限位開關(guān) K4位置時，電機停止運行。 （ 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，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進(jìn)入開門程序。 （ 4）在門打開后的 8s等待時間內(nèi)，若有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān) K2或 K1 時，必須重新開始等待 8s后，再自動進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。 MCGS 組態(tài)控制設(shè)計 自動門組態(tài)控制對象分析 被控對象 —— 自動門 被控參數(shù) —— 開關(guān)門動作、報警燈閃爍 控制目標(biāo) —— 是自動門能夠接收開門、關(guān)門、停止等命令，并發(fā)出正、反轉(zhuǎn)信號，大門動作后，還應(yīng)能夠檢測是否已經(jīng)全部打開或關(guān)閉，是否夾到人或物品，能夠自動打開。 控制變量 —— 共兩個，分別控制正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器 自動門 監(jiān)控系統(tǒng)初方案指定 從 人身安全、公共利益，提高自動化程度、降低勞動強度考慮，本系統(tǒng)選擇閉環(huán)方案。 自動門控制系統(tǒng)的閉環(huán)方案如圖 14： ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 14 閉環(huán)控制自動門系統(tǒng)方框圖 閉環(huán)控制需要安裝 3個傳感器，檢測門是否已全部打開、關(guān)閉，是否夾到人或物品，閉環(huán)控制在硬件結(jié)構(gòu)上比開環(huán)開銷稍大，但可以實現(xiàn)到位后自動打開。 自動門組態(tài)控制實時數(shù)據(jù) 根據(jù)自動門組態(tài)對象的分析 本設(shè)計需設(shè)置如下圖 15的變量： 圖 15 自動門實時數(shù)據(jù) 專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 PLC 梯形圖的設(shè)計 設(shè)計梯形圖的基本方法和步驟 （ 1）首先根據(jù)工藝過程控制要求，畫出控制流程圖，力求表達(dá)清晰、準(zhǔn)確。必要時可以把控制系統(tǒng)分解成幾個相對獨立的部分，盡量簡化，利于編程 (2)將所有的輸入信號（按鍵，行程限位開關(guān)，壓力開關(guān)，壓力、速度、時間等傳感器）和輸出控制對象（接觸器、電磁閥、電動機、指示燈等）分別列出，按被采用的 PLC 型號內(nèi)部邏輯元件編號范圍，對 I/O 端子做出相應(yīng)的分配和安排。 （ 3）根據(jù)控制流程圖，有規(guī)律的分配和利用 PLC 內(nèi)部有關(guān)的邏輯元件（如輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等）構(gòu)成相應(yīng) 的基本回路。 （ 4）以梯形圖的形式來描述控制要求，繪制梯形圖要遵循編程原則。 （ 5）編寫程序清單時，必須按梯形圖的邏輯行和邏輯單元的編排順序（由上而下，從左到右）依次進(jìn)行 梯形圖編輯注意事項 （ 1）每個繼電器的線圈和它的觸點均用同一個編號，每個元件的觸點使用沒有數(shù)量限制。 （ 2）梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點）。 （ 3）線圈不能直接接在左邊母線上。 （ 4）在一個程序中，同一編號的線圈只能輸出一次。 （ 5）在梯形體中沒有真實的電流流動，為了便于分析 PLC的周期掃描 原理和邏輯上的因果關(guān)系，假定在梯形圖中有電流流動，這個電流只能在梯形圖中單向流動 —— 即從左向右流動，層次的改變只能從上向下流動。 （ 6）無論選用何種 PLC機型，所使用的軟件編號（即地址）必須在該機型的有效范圍以內(nèi)。 梯形圖以及指令 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 16 自動門開門梯形圖 圖 17 自動門運行梯形圖 圖 18 自動門關(guān)門梯形圖 專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 圖 57 自動門開門語句表 圖 58 自動門運行及關(guān)門語句表 過程分析 ，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號時 。由于開門限位開關(guān) 是長閉的，所以 線圈通電，有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 閉合，此時電動機正轉(zhuǎn)帶動自動門扇移動，執(zhí)行開門過程。 ，使開門限位開關(guān) ， .電動機停止轉(zhuǎn)動。 ，由于開門限位開關(guān)的長閉變成長開，故使長開閉合。進(jìn)行 8秒的延時，若此時外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān) ，則使 專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 T0重新延時。 8秒的延時完畢后 T0線圈通電，關(guān)門限位開 關(guān)關(guān)閉，所以使 電并自鎖，電機反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。 ，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān) , 通電，由于在關(guān)門過程中 ，此時打開并中斷關(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。 ，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動開門和手動關(guān)門。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 32 第 6章 程序調(diào)試 硬件線路連接 圖 19 采用實驗室可編程控制器試驗臺，主機 s7200cpu224 ac/dc/rly,其供電電壓均為直流 24v。調(diào)試過程的電路圖如 51所示； 在模擬調(diào)試過程中，因于實驗條件有限，所以微波探測信號與限位開關(guān)動作均由按鈕代替（即 BG BG BG BG4）， SF0、 SF11 均接按鈕。 QA QA2 用中間繼電器代替，其線圈電壓為 24V。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 33 聯(lián)機調(diào)試 （ 1）按圖 19 線路，接電源 （ 2）將在“ STEP7Micro/WIN ”開發(fā)平臺編寫好的軟件通過“ RS232/PPI電纜”下載到“ CPU224”中。 （ 3）運行過程實驗 按啟 動按鈕” SF0” a手動開 /關(guān) 現(xiàn)象一：當(dāng)按手動開關(guān)按鈕 SF10 時，電動機 M正轉(zhuǎn) 現(xiàn)象二：當(dāng)按手動開關(guān)按鈕 SF11 時，電動機 M反轉(zhuǎn) b自動開 /關(guān)門 現(xiàn)象一：當(dāng)按下按鈕 BG1或 BG2 時，電動機 M正轉(zhuǎn)；若按下按鈕 BG4，則電動機 M停止轉(zhuǎn)動 現(xiàn)象二：當(dāng)電動機 M停止轉(zhuǎn)動時，計時器計時 8秒進(jìn)行延時。若此時再次按下按鈕 BG1或 BG2，則計時器重新計時 8秒。 現(xiàn)象三：當(dāng) 8 秒延時完畢后，電動機 M進(jìn)行反轉(zhuǎn)；在反轉(zhuǎn)過程中若按下 按鈕 BG1或 BG2，則電動機 M進(jìn)行反轉(zhuǎn) 現(xiàn)象四：當(dāng)按下緊急按鈕 SF5 時，電動機 M進(jìn)行正轉(zhuǎn)。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 34 第 7章 結(jié) 論 本文研究了基于 plc的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計原理與實現(xiàn)方法，包括硬件設(shè)計與軟件設(shè)計。不僅在理論上論證了該系統(tǒng)實施的可行性，而且在實驗中進(jìn)行了模擬調(diào)試。 雖說調(diào)試后本系統(tǒng)的整體設(shè)計能夠達(dá)到實際要求，但在實際應(yīng)用中還應(yīng)結(jié)合實際情況，考慮各部分的容量及其技術(shù)參數(shù)，供電電源的設(shè)計、系統(tǒng)接地問題、電纜設(shè)計與鋪設(shè)、 plc 輸出端保護(hù)等問題，已使系統(tǒng)達(dá)到安全可靠的工作，所以要想交付用戶使用，必 須得通過現(xiàn)場調(diào)試。這就又給我們提出了更高層次的問題，畢竟一個較好的和較完善的應(yīng)用軟件不是在短時間內(nèi)就可以完成的它需要不斷的完善和發(fā)展，需要我們做大量的工作和時間的檢驗。現(xiàn)在的系統(tǒng)還沒有達(dá)到真正的智能化，還需要正增加很多新的功能和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，才能達(dá)到真正意義上的智能化控制。 本文通過對自動門的綜合介紹，闡述了自動門歷史的發(fā)展、現(xiàn)階段的優(yōu)勢、品種的多樣性，以及 PLC在自動門中作為控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，通過介紹 PLC的簡單應(yīng)用，結(jié)合作為自動門控制程序?qū)?PLC在自動門中的應(yīng)用做了較為詳盡的介紹。文中設(shè)計方案簡單、實用 ，以 PLC作為自動控制系統(tǒng)，具有很多其他控制所沒有的優(yōu)點，可靠性高，耐用等。并了解到 PLC 在自動門中程序的編寫，梯形圖的應(yīng)用，明白了 PLC控制自動門工作的原理，了解了未來自動門控制的發(fā)展方向等。 自動門作