基于PLC自动门控制系统设计.docx

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基于PLC自动门控制系统设计

1绪论

在经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门已经随处可见。

自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开关来感应人的出入，当人走进自动门是感应开关感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。

当人通过之后，再将门关上。

由于自动门在通电后可以实现无人管理，不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。

自动门在国外早已得到普遍的应用，在我国也以优异的性能逐步得到大家的认同，中国已迎来了自动们发展的黄金时期

自动门性能优劣主要取决于它的控制装置，早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐渐被淘汰。

目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是PLC，它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

目前他在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻化工等领域的应用都得到了长足的发展。

因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性、维修方便等优点。

由此看来，进行自动门的PLC控制系统设计，可以推动自动门行业的发展，扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业的应用，具有一定的经济和理论研究价值。

本课题主要介绍运用PLC为控制器的自动门控制系统的设计，所有产品的开发都要讲究实用本课题开发的产品对许多场合都能适用，而且能够简单化，不论对于产品开发还是使用者来说都是最好的。

此系统的设计既满足了自动门的基本要求，还可以保证自动门的稳定性。

研究本课题意味着产品成本的下降，效益提高。

因此是一个比较实用且经济的产品。

1.1论文研究背景与意义

近年来，随着我国国民经济的增长，国人对建筑装饰的要求是越来越高，自动门作为自动门中的顶级产品，以其华丽大方的外表和宽敞的开房门面受到了大家的喜爱。

但是自动自动门市一种颇具技术含量的产品。

自动门主要用于宾馆、酒店、大厦、豪华公寓、大型企事业单位等，它结构严谨，将传统的自动门和数字化控制技术有机的结合起来。

尤为优越的是不论旋转到任何角度，它始终将室内和室外隔离开来。

在具有豪华外观的同时还具有防尘、隔音、保温的功能，再加上它全方位的安防设置，使之成为宾馆、酒店等的最佳选择。

在人们追求美的同时，却忽略自动自动门的安全问题，多次出现伤人事件。

所以要设计出更加可靠安全的自动门对于人们来说是非常重要的。

早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装烦琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点，已经被逐渐的淘汰，所以我想设计基于PLC技术的自动自动门。

PLC是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编程的存储器用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式和开关量的逻辑控制的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，系统设计建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。

本课题自动门设计运用PLC作为控制器，能大大提高自动门的稳定性和经济性。

因此，进行自动门的PLC控制系统的设计，可以推动自动门的发展，扩大PLC在自动门及整个自动化行业的应用。

国内外关于该论题的研究现状和发展趋势

在国外，进入新世纪以来，自动化技术发展很快，技术相对成熟，并获得了惊人的成就。

自动化技术是自动门技术的重要组成部分，在现代人们生活中，自动门可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘。

同时可以使入口显得庄重、高档。

因此应用非常广泛。

自动门、智能门控的主要产品品牌均来自于：

美国、德国、韩国、日本等国家和地区的着名电器制造商制造。

比如国外的品牌有：

日本扶桑，中美合资奥都马，美国德罗思等。

在国内，随着我国经济的飞速发展。

自动门在人们生活中的运用越来越广泛，自动自动门适用于宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商店等。

但在国内，自动门自主研发尚处于初级阶段。

在自动自动门控制系统中：

稳定、节能、环保、安全及人性化石需要首先考虑的因素。

自动门的控制方式有许多种，比如从控制器的不同上来分，有传统的继电器控制，就是通过按钮和复杂的连线安装来控制；另一种就是智能控制器控制，就是通过运用现代化的自动化设备来控制，它具有稳定性高，安全等优点。

因此被很多生产厂商所运用。

由于继电器逻辑控制的自控自动门系统存在很多的缺陷而慢慢的被智能化的控制器所取代。

在智能控制器的选择上，自动门的主控器有微电脑控制器控制和可编程控制器（PLC）控制两种。

微电脑控制的优点是体积小，安装方便等。

而PLC控制器的优点是稳定性高，维护方便等。

2自动门控制系统总体方案设计

自动门的功能需求分析

本设计面向商场入口的应用，需要有安全性和可靠性。

根据商场中对自动门的具体要求，本课题所设计的自动门应由以下功能：

（1）开门和关门控制应有手动和自动方式

为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。

当信号采集装置检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近门口且门未关闭，PLC动作输出信号开控制点动机正转或者反转来开门或者关门。

（2）紧急停止

当自动门出现夹人现象时，可闭合紧急停止开关，自动门自动进入开门过程。

自动门控制系统包含PLC控制和执行元件构成。

采用自动和手动控制方式，此种控制模式为目前大多自动门的控制方式。

本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。

自动门的控制要求

（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。

（2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。

（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。

（4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。

自动门控制系统构成

自动门控制系统包含PLC控制和动作执行元件构成。

采用自动和手动电动控制方式，此种控制方式为目前大多自动门的控制方式。

本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。

概述

可编程控制器，英文ProgrammableController,简称PLC，本课题中用PLC作为它的简称。

PLC是用于工业现场的电控制器。

它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。

它以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，它通过运行储存在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。

PLC基于电子计算机，但并不等同于计算机。

普通计算机进行入出信息交换时，大多只考虑信息本身，信息入出的物理过程一般不考虑的。

而PLC则要考虑信息入出的可靠性、实时性、以及信息的实际使用。

特别要考虑怎样适应于工业环境，如便于安装便于门内外感应采集信号，便于维修和抗干扰等问题，入出信息变换及可靠地物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本点。

PLC可以通过他的外设或通信接口与外界交换信息。

其功能要比继电器控制装置多得多、强得多。

PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本功能：

（1）逻辑处理功能；

（2）数据运算功能；

（3）准确定时功能；

（4）高速计数功能；

（5）中断处理（可以实现各种内外中断）功能；

（6）程序与数据存储功能；

（7）联网通信功能；

（8）自检测、自诊断功能。

可以说，凡普通小型计算机能实现的功能，PLC几乎都可以做到。

像PLC这样，集丰富功能于一身，是别的电控制器所没有的，更是传统的继电器控制电路所无法比拟的。

丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能，同时，也为自动门行业的远程化、信息化、智能化创造了条件。

现代化工业生产过程是复杂多样的，它们对控制的要求也各不相同。

PLC专为工业控制应用而设计，一经出现就受到了广大工程人员的欢迎。

其主要特点有:

抗干扰能力强，可靠性能高

控制系统结构简单，通用性强

编程方便，易于使用

功能强大，成本低

设计、施工、调试的周期短

维护方便

（1）PLC与其它典型控制系统的区别

继电器控制系统虽有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点。

是设备连线复杂，且触点在开闭时易受电弧的损害，寿命短，系统可靠性差。

控制逻辑

继电器控制逻辑采用硬件接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及时间继电器等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想在改变或增加功能都很困难。

另外，继电器触点数目有限，每个只有4-8对触点，因此灵活性和扩展性很差，而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式储存在内存中，要改变控制逻辑，只需要改变程序即可，因此灵活性和扩展性很好。

工作方式

电源接通时，继电器控制线路中各继电器同时处于受控制状态，它属于并行方式。

而PLC得控制逻辑中，各内部期间都处于周期性扫描过程中，各种逻辑、数值输出地结果都是按照在程序中的前后顺序计算出来的，它属于串行方式。

PLC有微型计算机的许多特点，但他的工作方式却与微机有很大不同。

微机一般采用等待命令的工作方式。

而PLC则采用不断循环的顺序扫描的工作方式。

每次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。

CPU从第一条指令开始，按顺序逐条的执行用户程序知道用户程序结束，然后返回第一条指令开始新一轮的扫描。

PLC就是这样周而复始的重复上述循环扫描的，这种工作方式是在系统的控制下，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相应的控制信号。

PLC是一种工业控制计算机，所以他的工作原理是建立在计算机的工作原理基础上的，即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。

但是CPU是分时操作方式来处理各项任务的，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以程序的执行是按程序顺序一次完成相应各电器的动作，便成为时间上的串行。

由于运算速度极高，各电器的动作似乎是同时完成的，但实际输入输出的响应是有滞后的。

控制速度

继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点开闭动作一般几十毫秒数量级。

另外机械触点还会出现抖动问题；而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级，且不会出现抖动。

（2）与单片机控制系统的区别

本质区别

单片机控制系统是基于芯片级的系统，而PLC控制系统是基于板级或模块级的系统。

其实PLC本身就是一个单片机系统，他是已经开发好的单片机产品。

开发单片机控制系统属于底层开发，而设计PLC控制系统是在产品的单片机控制系统上进行二次开发。

使用场合

单片机控制系统适合于家电产品、智能化的仪器仪表、玩具和批量生产的控制器产品等场合使用；而PLC控制系统适合在单片机电气控制系统、工业控制领域的制造业自动化和过程中使用。

使用过程

设计开发一个单片机控制系统，需要先设计硬件系统，画硬件电路图，制作印刷电路板，购置各种所需要的电子元件，焊接电路板，进行硬件调试，进行抗干扰等大量工作需要专门的开发装置和低级编辑语言控制程序，进行系统联调；而PLC不必操心内部的计算机系统是否可靠和他们的抗干扰能力，软件设计使用工业编程语言，相对来说比较简单。

进行系统调试时，因为有好的工程工具帮助，所以非常容易。

．2具体构成

自动门系统的具体组成如下图：

图1

由上图可知，当感应器件检测到人体或物体信号时将信号传给PLC