【正文】 ................ 26 參考文獻(xiàn) ........................................................ 27 1 前 言 自動門控制系統(tǒng)，在現(xiàn)當(dāng)代社會是一個應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，自動門已經(jīng)廣泛應(yīng)用于酒店、銀行、超市、停車場或公共建筑等入口，其主要核心部分 —— 自動門控制系統(tǒng)正是我們這篇論文的主要研究討論的課題。自動門的性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，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、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點已逐漸被淘汰。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，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，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程， PLC 具有可靠性高，抗干擾能力強，功能完善，適用性強，系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點例如：各種用可識別感應(yīng)器控制的自動專用門。 自動門的問題研究，其控制系統(tǒng)可追溯到早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，已逐漸被淘汰。所以此設(shè)計中，我以西 門子公司 S7200 系列 PLC 為控制系統(tǒng)的核心元件，作信號的處理工作。而實現(xiàn)門的開與關(guān)，則用直流電機作為動力裝置，配以繼電器控制來達(dá)到電機正反轉(zhuǎn)動作，并加上行程開關(guān)作為限位，以實現(xiàn)該功能，因為以上器件在生活中非常容易購買，且價格適宜，同時也便于維護(hù)，非常適合廣泛生產(chǎn)應(yīng)用。 2 第一章 自動門的介紹 本章主要從自動門的研究背景與意義、自動門的介紹及起源、自動門的組成及分類三個部分來對自動門進(jìn)行簡單的了解。 自動門大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)始于 150 年前，在不斷發(fā)展和完善的過程中，涌現(xiàn)出大批獨具規(guī)模專業(yè)制造商。 大中型公共場所，為這些建筑增添了亮麗、時尚的姿態(tài)。所以對自動門的認(rèn)識應(yīng)該從人們對門功能的要求開始。因此門體本身應(yīng)牢固、密封。由于中國沒有相關(guān)的自動門國家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動門檔次 、質(zhì)量良莠不齊。不要認(rèn)為樣本上全是外國語，資料也是外國語的商品就是進(jìn)口商品，其實這樣是違反國家規(guī)定的。 自動門平移門最常見的形式是自動門機及門內(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。由于自動平移門在通電后可以實 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。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過的場所，它的特點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，對門機有一定的保護(hù)作用。缺點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出入的場所。二十年代后期，美國的超級市場的開放，自動門開始被使用，受此影響，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。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進(jìn)行電動機的速度控制很難，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，直接控制電動機的電氣式自動門逐漸成為主流。 現(xiàn)代自動門的操作主要有三種方。②光電束式：在門的附近設(shè)置光束發(fā)射裝置和光電傳感裝置。自動門以滑動、鉸鏈或折疊等方式啟閉門扇。自動門在商場、賓館、飯店、 機場、車站、銀行等場合已得到廣泛應(yīng)用。 感應(yīng)探測器：負(fù)責(zé)采集外部信號，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動的物體進(jìn)入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號； 動力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動力，控制門扇加速與減速運行。 門扇吊具 走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。 下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。 本章小結(jié) 本章主要介紹了自動門控制系統(tǒng)的研究意義與背景、自動門的介紹與起源、自動門的組成及分類。 5 第二章 PLC 的介紹及選擇 可編程控制器（ Programmable Controller 簡稱 PLC）?？删幊炭刂破骶哂心芰?、可靠性高、配置靈活、編程簡單等優(yōu)點，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的主要手段和重要的自動化控制設(shè)備。 PLC 的簡介 由于 PLC 在不斷發(fā)展，因此，對它進(jìn)行確切的定義是比較困難的。 1982 年，國際電工委員會（ International Electrical Committee， IEC）頒布了PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿， 1985 年提交了第二稿，并在 1987 年的 3 稿中對 PLC 作 了如下的定義：“ PLC 是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(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。 PLC 的主要功能及特點 PLC 的主要功能 6 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛、最基本的場合。 （ A/D 和 D/A 控制） 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，許多連續(xù)變化的需要進(jìn)行控制的物理量，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。 /計數(shù)控制 PLC 具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時器與計數(shù)器。 4．步進(jìn)控制 PLC 為用戶提供了一定數(shù)量的位移寄存器，用位移寄存器可方便地完成步進(jìn)控制功能。 大部分 PLC 都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運算、數(shù) 據(jù)傳送，而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印等操作，有些 PLC 還可以進(jìn)行浮點運算和函數(shù)運算。 PLC 的特點 ，抗干擾能力強 ，功能完善，適用性強 ，深受工程技術(shù)人員歡迎 、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 ，重量輕，能耗低 7 PLC 的組成與基本結(jié)構(gòu) PLC 是微機技 術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，從廣義上講， PLC 也是一種計算機系統(tǒng)，只不過它比一般計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的輸入 /輸出接口，具有更適用于控制要求的編程語言，具有更適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能。 PLC 的硬件系統(tǒng)由主機系統(tǒng)（如圖 ）、輸入 /輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)及外部設(shè)備組成。 PLC 是采用周期循環(huán)掃描的工作方式， CPU 連續(xù)執(zhí)行用戶程序和任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。一個掃描周期（工作周期）主要成分為以下幾個階段： 這是第一個集中批處理過程， PLC 按順序逐個采集所有輸入端子上的信號，不論輸入端子上是否接線， CPU 順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號寫到輸入映像寄存器中，在當(dāng)前的掃描周期內(nèi)，用戶程序用到的輸入信號的狀態(tài)是否 變化。 這是第二個集中批處理過程，在執(zhí)行用戶程序階段， CPU 對用戶程序按順序進(jìn)行掃描。對其他信息，則是從 PLC 的原件映像寄存器中去讀取，在執(zhí)行用戶程序中，每一次運算的中間結(jié)果都立即寫入元件映像寄存器中，對輸出繼電器的掃描結(jié)果，也不是馬上去驅(qū)動外部負(fù)載，而是將其結(jié)果寫入到輸出映像寄存器中。 在這個階段，除了輸入映像寄存器外，各個元件映像寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行而變化的。 本章小結(jié) 本章主要介紹了 PLC 的基本概念、 PLC 的主要功能及特點、 PLC 的組成與基本結(jié)構(gòu)、PLC 的工作原理四個方面的內(nèi)容。 9 第三章自動門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計 本章從自動門的功能需求、控制要求、系統(tǒng)組成、機械傳動等方面系統(tǒng)介紹了自動門控制系統(tǒng)方案設(shè)計應(yīng)考慮的問題及解決辦法。根據(jù)商場中對自動門的具體要求，本課題所設(shè)計的自動門應(yīng)由以下功能： 為了便于維護(hù)，自動門應(yīng)具有手動和自動方式。 當(dāng)自動門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時，可閉合緊急停止開關(guān)，自動門自動進(jìn)入開門過程。 8秒后，自動進(jìn)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(dāng)門移動到關(guān)門限位開關(guān) K4位置時，電機停止運行。 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(jìn)入關(guān)門過程，以保 證人員安全通過。采用自動和手動電動控制方式，此種控制方式為目前大多自動門的控制方式。 自動門的機械傳動機構(gòu)設(shè)計 在本課題設(shè)計的自動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門機械傳動設(shè)計中考慮了以下幾個方面： ，軌道，門機，皮帶，吊掛件等。 ：驅(qū)動電機采用 64V 直流電動機，功率大，可調(diào)性強。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，實現(xiàn)了維護(hù)方便的特點。 6 皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設(shè)計，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。通過分析為下面的自動門控制系統(tǒng)硬件組成部分提供科學(xué)依據(jù)，確定了各部件的正確選擇。 PLC 的選擇 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先 應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。因此工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)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(yīng)的控制系統(tǒng)。余量后，作為輸入輸出點數(shù)估 算數(shù)據(jù)。根據(jù)估算的方法故本課題的 I/O 點數(shù)為輸入14 點，輸出 10 點。設(shè)計階段，由于用戶程序還未編制，因