基于PLC控制的自动门系统.doc

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常州机电职业技术学院

毕业设计（论文）

作者：

吴志鹏学号：

11171424

系部：

电气工程系

专业：

机电一体化

题目：

基于PLC控制的自动门系统

校内指导教师：

马剑

企业指导教师

吴义芳

评阅者：

2014年4月

毕业设计（论文）中文摘要

自动门在人们的日常生活中已经得到了广泛的应用，同时人们对其性能和安全等方面的要求也越来越高。

由于PLC的高稳定性和对环境较强的适应能力，使得PLC在自动门控制装置中的应用也日益广泛。

本文围绕自动门控制系统展开研究。

首先分析了国内外自动门发展的趋势和所采用的技术，然后对PLC系统作了简要说明。

并按照自动门控制装置的要求，设计了相应的梯形图文件，实现了自动门由检测到开启、计时等待、关闭的全过程。

本设计主要的工作原理是通过信号采集装置判定有无人经过并将信号转换成开关量信号传到PLC，PLC根据开关信号来控制变频器的开停和速度的变换，在由传动装置带动门运动

随着PLC不断的更新，PLC控制已成为自动控制中最常见的方式之一，由于可编程控制器可以很简单的改变控制方式。

并且，PLC具有较高的稳定性、可靠性、维修方便等优点。

还具有良好的处理自动门开关控制及良好的稳定性，因此，此设计以PLC为基础，以传感器为感应装置，电动机为动力单元，从而达到设计的要求。

关键词：

PLC可编程控制器自动门传感器设计原理

目录

1绪论……………………………………………………………………………………………1

1.1自动门简介…………………………………………………………………………………1

1.2自动门的国内外发展现状…………………………………………………………………1

1.3本课题研究的内容…………………………………………………………………………2

1.4本课题研究的背景和意义…………………………………………………………………3

2PLC的概述……………………………………………………………………………………5

2.1PLC的定义……………………………………………………………………………………5

2.2PLC的产生背景……………………………………………………………………………6

2.3PLC控制系统简介…………………………………………………………………………7

2.4PLC的基本结构及原理……………………………………………………………………7

2.5PLC的特点……………………………………………………………………………………8

2.6PLC的选型原则……………………………………………………………………………8

2.7驱动装置的选型……………………………………………………………………………10

2.8变频器的选型………………………………………………………………………………10

2.9感应开关的选型……………………………………………………………………………11

3自动门控制系统的整体方案…………………………………………………………12

3.1设计流程……………………………………………………………………………………12

3.2自动门的功能需求分析…………………………………………………………………12

3.3自动门的控制要求………………………………………………………………………13

3.4自动门技术参数…………………………………………………………………………13

3.5自动门具体构成…………………………………………………………………………14

4电动机的选型………………………………………………………………………………15

4.1直流电动机的调速…………………………………………………………………15

4.2直流电动机的优势……………………………………………………………………15

4.3传动装置……………………………………………………………………………15

4.4行程开关（限位开关）的工作原理………………………………………………………16

4.5自动门控制系统I/O地址分配表………………………………………………………16

5自动门控制系统软件的设计……………………………………………………………18

5.1PLC梯形图概述……………………………………………………………………………18

5.2自动门工作流程如下……………………………………………………………………18

5.3自动门控制系统原理图…………………………………………………………………19

5.4工作过程的分析……………………………………………………………………………20

5.5梯形图的设计……………………………………………………………………………20

5.6过程分析………………………………………………………………………………………21

结论…………………………………………………………………………………………………23

致谢………………………………………………………………………………………………24

参考文献…………………………………………………………………………………………25

附录……………………………………………………………………………………………26

附录1……………………………………………………………………………………………27

1绪论

1.1自动门简介

自动门英文名：

automaticdoor。

自动门从理论上理解应该是门概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行发展和完善。

自动门是指：

可以将人或物接近门的动作或某种入门授权，转换为开门信号，通过驱动系统将门开启，在人离开后在将门自动关闭，对门的开启和关闭的过程实现控制的系统。

在二十世纪年以后，自动门开始在建筑物上使用。

二十年代后期美国的超级市场的开放，受此影响，自动门开始被使用，世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。

到了1962年，电气式已开始出现，之后伴随着城市的建设，自动门技术的领域每年都在增加。

当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用效率很低，然而伴随着电气控制的技术发展,现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。

例如：

各种用可识别控制的自动专用门，如:

感应自动门（红外感应,微波感应,触摸感应,脚踏感应）、刷卡自动门等。

1.2自动门的国内外发展现状

在国外,进入90年代以来，自动化技术已经很成熟，技术发展很快，并取得了惊人的成就，自动门是自动化技术的典型代表。

在现在人们生活中自动门可以节约空调能源、防尘、防风、降低噪音、同时可以使出入口显得很庄重高档，因此应用非常广泛。

随着我国经济和科技水平的飞速发展，自动门在人们的生活中的运用越来越广泛，自动门适用于各种大型公共场所。

但在国内，自动门的自主研发技术尚不成熟。

在自动门控制系统设计中，稳定、节能、环保、安全及人性化是需要首先考虑的因素。

自动平移门最常见的形式是自动门内外两侧加感应器，当人走进门时，感应器感应到人的存在，给PLC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。

由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。

自动门的控制方法有很多，从控制器的不同来说，有继电器控制，即通过按钮和复杂的接线安装来控制；还有智能控制器控制，即通过运行现代自动化设备来控制，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动门系统存在许多缺陷而逐步被智能控制器的自动门所淘汰。

在智能控制器的选择制主要有体积小、安装方便等特点，目前有许多厂家采用此种方式生产自动门，PLC控制的特点是稳定型高、维护方便，目前许多大型商场的自动门都是有这种方式来控制的。

1.3本课题研究的内容

综合了自动门的实用、简洁、便捷、简单、的要求，在本课题中主要研究自动平移门，本课题设计的自动平移门具有手动和自动开门功能和分时间段控制功能以及配备安全防夹人光线、后备电源等辅助装置来满足商场等人流众多的场所的高效率、高安全和稳定性的要求。

本设计将在以下几个方面对自动门的控制系统进行研究和论证。

1.3.1自动门类型的选择

由于门体的重量及体积不同会对自动门驱动传动系统提出不同的要求，所以各种自动门又可以分为重型自动门和轻型自动门。

客流量的差异会对自动门的使用产生很大的影响，因此，自动门还可以分为一般自动门和频繁使用自动门。

自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等

综合了自动门的实用，简洁、便捷、简单的要求，在本课题中主要研究自动平移门，本课题设计的自动平移门具有手动和自动开门功能和分时间段控制功能以及配备安全防夹人光线、后备电源等辅助装置来满足商场等人流众多的场所的高效率、高安全性的要求。

1.3.2自动门硬件系统的设计

为满足日常的需要本课题设计的自动门要求有很高的稳定性，故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的德国西门子公司生产的CPU224小型PLC。

驱动装置选用稳定性较好、功率强大、自带减速装置的三相交流电机，在感应器运用自动门专用的微波雷达感应器和在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，运用感应器件感应到的开关量信号输入给PLC，再由来PLC实现对自动门的控制。

本课题的具体需求在硬件系统的设计过程中主要考虑了自动门的稳定、经济实用、方便、安全的需要。

1.3.3自动门的软件设计

在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图能直观明了的设计出自动门的控制要求，并能更好的实现安全性和故障报警等问题，梯形图的编写运用西门子编程软件，此软件具有强大的诊断功能，能更快的查处故障原因，从而大大缩短了维修时间。

1.4本课题研究的背景和意义

21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性：

有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与周围建筑的风格的整体的协调与和谐。

在大中型公共场所，自动门为这些建筑增添了时尚，高贵的姿彩。

自动门从理论上理解应该是门的使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的进一步提升和完善。

所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始。

作为建筑物一部分的门，从最基本的意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。

因此门体本身应牢固、密封。

自动门的普及和应用，改变了人们的防护意识，提升了人们的安全观念。

自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常宠大，一般只用于有