【導讀】由于PLC的高穩(wěn)定性和對環(huán)境較強的適應能力，使得PLC在自動門控制裝置。中的應用也日益廣泛。本文圍繞自動門控制系統(tǒng)展開研究。首先分析了國內(nèi)外自動門發(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。并按照自動門控制裝置的要求，設(shè)計了相應的梯形圖文件，實。現(xiàn)了自動門由檢測到開啟、計時等待、關(guān)閉的全過程?？梢院芎唵蔚母淖兛刂品绞?。并且，PLC具有較高的穩(wěn)定性、可靠性、維修方便等優(yōu)點。裝置，電動機為動力單元，從而達到設(shè)計的要求。PLC自動門控制系統(tǒng)·············································································1. 第一章自動門的概述··································

　　

【正文】 0mm 高度（ mm） 2500mm 開 /關(guān)門速度（ cm/s） 開啟保持時間（ s） 8S 可編程控制器（ PLC）電源 220V AC,5060Hz 驅(qū)動器電源 380V AC,50Hz 驅(qū)動器輸出額定功率 120W 自動門具體構(gòu)成 自動門系統(tǒng)的具體組成如下圖： 沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 16 圖 31 自動門系統(tǒng)組成 由上圖可知，當感應器件檢測到人體或物體信號時將信號傳給 PLC,PLC 根據(jù)已經(jīng)采集的信號發(fā)出控制信號，是驅(qū)動裝置運行，通過傳動裝置帶動自動門的運行。 PLC 自動門 感應器件 驅(qū)動裝置 傳動裝置 沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 17 第四章 硬件設(shè)計 可編程控制器的選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估計輸入輸出點數(shù)、所需存儲器的容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應的控制系統(tǒng)。 綜合 PLC 的選型標準，本課題的設(shè)計采用 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 來實現(xiàn)整個自動系統(tǒng)的控制 圖 41 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 驅(qū)動裝置的選型 自動門的驅(qū)動器是自動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)計中選用天津安全電機有限公司生產(chǎn)的型號為 YSM100/11 W、 S 的 3 相 380V 交流電機，此電機噪音極小、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、維護方便等優(yōu)點，又具備直流電動機線性機械特性、調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、運行效率高等諸多優(yōu)點。 感應器件的選型 目前自動門行業(yè)運用的感應器件主要有微波 感應器、紅外感應器等。微波感應器，又稱微波雷達，對物體的移動進行反應，因而反應速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所。結(jié)合本課題的實際需要在設(shè)計自動門的人員檢測上運用微波沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 18 雷達傳感器為自動門感應器 微波感應器的特點 : （ 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)，用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預先安排的位置，當裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān) 是一種根據(jù)運動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)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。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、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護。 滾輪式行程開關(guān)又分為單滾輪自動復位和雙滾輪 (羊角式 )非自動復位式，雙滾輪行移開關(guān)具有兩個穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些情況下可以簡化線路 傳動裝置 在本課題設(shè)計的自動門針對人流較多的商場，應對周圍環(huán)境進行綜合考慮，所以在本課題的自動門機械傳動設(shè)計中考慮了以下幾 個方面： 1．自動門的傳動主要包括安裝板，軌道，門機，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：驅(qū)動電機采用 380V 三相交流電機，功率大，可調(diào)性強。 4．導軌：水平雙導軌結(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，形成密封式導軌，避免積塵對導軌及滑輪的磨損，實現(xiàn)了維護方面的特點。 5．滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強度高，耐磨性好，同時還有一定的減震效果。 6．皮帶：用于傳輸電機所產(chǎn)動力，牽引自動門吊具走論系統(tǒng)，采用齒形皮帶 , 齒形皮帶的齒形 截面為曲線設(shè)計，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度，從而提高了機械效率。皮帶底部采用尼龍加強，減少了齒距變形，提高了使用壽命。 7．馬達皮帶輪直徑為 5cm,皮帶滑輪內(nèi)徑為 ,外徑為 。 沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 19 第五章 自動門控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計 PLC 梯形圖概述 梯形圖程序設(shè)計語言是最常用的一種程序設(shè)計語言，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，并得到廣泛的應用。 梯形圖程序設(shè)計語言 的特點是： 1. 與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性； 2. 與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于掌握和學習； 3. 與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點是：梯形圖中的能流（ Power Flow）不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，因此應用時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，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)計稱為編程。 自動門工作流程如下： （ 1）按下啟動按鈕，當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān) K1 或 K2時，開門執(zhí)行機構(gòu) KM1 動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關(guān) K3 位置時，電機停止運行。 （ 2）自動門在開門位置停留 8 秒后，自動進入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu) KM2被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關(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，應立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序。 （ 4）在門打開后的 8 秒等待時間內(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，必須重新開始等待 8 秒后，再自動進入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。 （ 5） 考慮到自動門若出現(xiàn)故障時，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。以上工作過程可用流程圖表達如下圖所示。 沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 20 圖 51 自動門工作流程圖 自動門控制系統(tǒng)原理圖 ： 圖 52 自動門控制系統(tǒng)主電路圖 沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 21 圖 53 繼電器接觸器控制圖 圖 54 自動門控制系統(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)計的程序按照下圖所示的流程運行，已達到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計要求和完成系統(tǒng)的最終設(shè)計，工作流程如下： 首先按下啟動按鈕，當傳感器檢測到能有人體信號時，電動機正傳，帶動自動沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 22 門執(zhí)行開門過程。 當門完全打開之后，使開門限位開關(guān)打開，此時自動門停止，進行 8 秒延時。 若此時感應器重新檢測到有人體信號時，則在重新進行 8 秒延時 當 8 秒的延時完畢后，電動機反轉(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時，此時中斷關(guān)門轉(zhuǎn)向開門過程。 考慮到自動門若出現(xiàn)故障時，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。 梯形圖的設(shè)計 自動門 I/O 地址分配表 表 51 自動門 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) 過載保護開關(guān) 緊急停車開關(guān) 啟動停止 手動開門 手動關(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 人體接近時將其轉(zhuǎn)換成信號使 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 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) 打開， 線圈失電。電動機停止轉(zhuǎn)動。 沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 23 ，由于開門限位開關(guān)的常閉變成斷開，故使常開變閉合。此時進行 8 秒鐘的延時，若此時外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān) 或 檢測到有人體信號，則使 T0 重新延時 8 秒 鐘。 8 秒的延時完畢后 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) , 有信號又使 通電，由于在關(guān)門過程中 常閉，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)置過載保護和緊急停車。 ，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，避免造成不便和不必要故障，于是設(shè)置手動開門和手動關(guān)門。 沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 24 總結(jié) 本設(shè)計基本上達到了設(shè)計目的 ， 利用 PLC 實現(xiàn)自動門的控制系統(tǒng)。掌握了 PLC的編程，并運用軟硬件的知識，通過合理的設(shè)備選型，參數(shù)設(shè)置，軟硬件設(shè)計，提高了自動門的可靠運行。 改善了 自動門 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 自動門 進行控制的同時實施實時故障監(jiān)測，準確可靠，實時性好，便于維修 。 當然， 由于所學知識和時間的有限， 本次設(shè)計還存在一些不足之處 ，功能 方面還不夠全面 ,自動門內(nèi) 部結(jié)構(gòu)不太了解 ， 還需要現(xiàn)場學習，本設(shè)計 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)計中存在的不足之處，今后我會不斷的研究努力去完善。對于自動門硬件，也知道了一些周邊技術(shù)，擴充了知識面，增強對工藝的理解。我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會使我們受益匪淺。 通過這次設(shè)計 ,我把所學的各種知識都聯(lián)系起來 ,把理論和實際聯(lián)系了起來 ,既鞏固了舊知識 ,有學到了新知識 ,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)計作為我在學習的最后一個歷程畫一 個自己滿意的句號。 沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 25 謝辭 通過這兩年的學習 ,使我掌握了廣泛的基礎(chǔ)知識和牢固的專業(yè)知識 .正是由于我有了這些知識 ,才能在這次設(shè)計任務中完成任務 .在次我要深深感謝我的老師和在設(shè)計中幫助我的同學們 ,是老師的諄諄教導和同學們的幫助 ,使我取得了今天的成績 . 我要由衷的感謝我的指導老師 — 賈志剛、李博、趙小慧老師 ,本論文設(shè)計在 賈志剛 ,李博 ,趙小慧 老師的悉心指導和嚴格要求下已完成， 他們學識淵博、認真的工作態(tài)度和嚴謹?shù)闹螌W作風、平易近人的為人風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)計期間， 他們 為我提供了種種指導和一些建議， 他們 一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度使我深受感動，沒有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶，我不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計。在此向 這三位老師 表示深深的感謝和崇高的敬意！ 同時 ， 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，在畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，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，總能從你們 那 得到 支持， 在 你 們身上我學到了互助的精神 .一個人的力量 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、老師、同學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！ 沈陽職業(yè)技術(shù)學院論文 26 參考文獻 [1]催堅 . 西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南 . 機械工業(yè)出版社 , 20xx,8（ 3）： 8285. 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