基于PLC自动门控制系统的设计.docx
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基于PLC自动门控制系统的设计
报告编号：
第八组
综合课程设计报告
基于PLC自动门控制系统的设计
学生姓名:
施志刚李亮陈煌韩九诚李朝曦姜峰陈凡
指导教师：
高菲菲
所在系：
电子工程系
所学专业：
电子信息工程
年级：
10级电子
（2）班
2013年11月6日
目录
一．综述2
1.1国内外自动门发展现状2
1.2本课题研究的目的和意义2
二．功能需求和功能概述3
2.1自动门功能需求分析3
2.2系统设计的基本步骤3
三．硬件设计3
3.1控制系统结构设计4
3.2功能器件的基本工作原理4
3.2.1自动感应门机的基本工作原理4
3.2.2行程开关（限位开关）的工作原理4
3.2.3光电开关的工作原理5
四．软件流程5
4.1控制输出输入接线5
4.2程序流程图5
4.3梯形图6
4.4I/O分配表7
4.5指令表7
4.6过程分析7
结束语9
参考文献9
分工情况表10
PLC自动门控制系统的设计
摘要
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，中国已迎来了自动门发展的黄金时期。
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。
一．综述
1.1国内外自动门发展现状
在国外，进入90年代以来，自动化技术发展很快，技术已经相对成熟，取得了惊人的成就，自动化技术是自动门的重要部分。
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，同时可以使出入口显得庄重高档，因此应用非常广泛。
随着我国经济的飞速发展，自动门在人门的生活中的运用越来越广泛，自动门适用于宾馆，酒店，银行，写字楼，医院，商店等，使用自动门。
但在国内，自动门的自主研发尚处于初级阶段。
在自动门控制系统的设计中，稳定。
节能，环保，安全及人性化是需要首先考虑的因素。
由于门体的重量及体积不同会对自动门驱动和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影响，因此，自动门还可以分为一般自动门和可频繁使用的自动门。
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，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常庞大，一般只用于有需要的高档宾馆，自动平移门使用得最广泛，大家一般所说的自动门，感应门就是指自动平移门，目前市场上流行的平移型自动门一般是两开，这种门的特点是简单易控，维护方便。
自动平移门最常见的形式是自动门内外两侧加感应器，当人们走进自动门时，感应器感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。
当人们通过之后，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。
自动门的控制方法很多，从控制的不同来分，有传统的继电器控制，即通过按钮和复杂的接线安装来控制，智能控制器，即通过运用线的自动化设备来控制，它具有稳定性高，安全等优点，因此被很多生产商所运用。
由于继电器逻辑控制的自动门系统因存在许多缺陷而逐步被智能控制器控制控制的自动门所淘汰。
在智能控制的选择上，自动门的主控器有微电脑控制器和可编程控制器PLC控制，微电脑控制主要有体积小，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控制的特点是稳定性高，维护方便，目前许多大型的商场的自动门都是由这种方式来控制。
1.2本课题研究的目的和意义
在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口，经常使用自动门控制系统。
使用自动门，可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘，同时可以使出入口显的庄重高档，因此应用非常广泛。
自动门平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加光电感应开关，当人走近自动门时，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，再将门关闭。
由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，即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。
本课题的自动门设计运用PLC作控制器能大大提高自动门的稳定性和经济性，对于整个自动门行业是一次技术革新，提高了自动门的使用率，因此，进行自动门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。
二．功能需求和功能概述
2.1自动门功能需求分析
1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时，开关上有电流通过（光电检测开关是脉冲触发须对其自锁）由于开门限位开关常闭，所以线圈上有电通过，电动机正转，到达开门限位开关位置时，电机停止运行。
2）当自动门到开门限位开关位置时启动延时定时器2秒后，自动进入关门过程，电动机反转，当门移动到关门限位开关时，电机停止运行。
3）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，应立即停止关门，并自动进入开门程序。
4）门打开后的2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时，必须重新开始等待2秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
5）自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制从在一定的问题，最后决定加增手动开门和关门开关。
2.2系统设计的基本步骤
自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关S1、关门到限位开关S2、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。
控制要求：
1.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S1位置时，电机停止运行。
2.限位开关位置停留2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S2位置时，电机停止运行。
3.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.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2秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
三．硬件设计
3.1控制系统结构设计
自动门控制装置由门内光电探测开关、门外光电探测开关、开门到位限位开关、关门到限位开关、开门执行机构（使直流电动机正转）、关门执行机构（使直流电动机反转）等部件组成PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。
由于直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。
直流电动机超载能力较强，热动和制动转矩较大，所以执行机构使用直流电动机。
3.2功能器件的基本工作原理
3.2.1自动感应门机的基本工作原理
首先，平移式自动感应门机组由以下部件组成：
（1）主控制器：
它是自动感应门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。
（2）感应探测器：
负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号；（3）动力马达：
提供开门与关门的主动力，控制自动感应门门扇加速与减速运行。
（4）自动感应门扇行进轨道：
就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。
（5）门扇吊具走轮系统:
用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。
（6）同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：
用于传输马达所产动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。
（7）下部导向系统：
是自动感应门门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。
当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：
感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。
马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使自动感应门扇开启；自动感应门扇开启后由控制器作出判断，如需关自动感应门，通知马达作反向运动，关闭自动感应门。
3.2.2行程开关（限位开关）的工作原理
行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。
在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。
因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。
行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。
在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。
滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮（羊角式）非自动复位式，双滚轮行移开关具有两个稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可以简化线路。
3.2.3光电开关的工作原理
光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。
物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。
光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
四．软件流程
4.1控制输出输入接线
4.2程序流程图
4.3梯形图
4.4I/O分配表
I/O分配表
类别
元件
PLC元件
作用
输
入
SB1
X01
门外光检测电开关
SB2
X02
门内光检测电开关
SB3
X03
开门限位电开关
SB4
X04
关门限位电开关
SB5
X05
过载保护开关
SB6
X06
紧急停车开关
SB7
X07
启动停止
SB10
X10
手动开门
SB11
X11
手动关门
输
出
KM0
Y0
电动机正转接触器
KM1
Y1
电动机反转接触器
KM2
Y2
过载保护接触器
4.5指令表
指令表
LDX01
OUTY0
ANIY0
ORX06
ORX02
LDX03
ANIY2
ORY02
ORY0
ANIX01
ANDX07
ANDX07
ANIY2
ANIX02
ORX11
OUTY02
ANDX07
OUTT0
ANIX04
END
ORX10
LDT0
OUTY01
ANIX03
ORY01
LDX05
4.6过程分析
1．首先按下启动按钮使x007闭合，若外检测开关或内检测开关有信号时x001或x002闭合。
由于开门限位开关x003是长闭的，所以y000线圈通电，有原理分析可知光电检测开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。
当y000线圈通电时y000闭合，此时电动机正转带动自动门扇移动，执行开门过程。
2．当门扇完全打开时，使开门限位开关x003打开，y000线圈断电.电动机停止转动。
3．当门扇停止移动时，由于开门限位开关的长闭变成长开，故使长开闭合。
进行2秒的延时，若此时外检测开关或内检测开关x001或x002有信号，则使T0重新延时。
4．当2秒的延时完毕后T0线圈通电，关门限位开关关闭，所以使y001通电并自锁，电机反转执行关门过程。
5．在关门过程中，若外检测开关或内检测开关x001,x002有信号又使y000通电，由于在关门过程中y000长闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。
6．在此控制过程中，为了保证其安全性设置过载保护和紧急停车。
7．考虑到主动门若出现故障时，使用自动控制系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门。
结束语
当今商品经济社会里，物流是很重要的一部分，而自动门在现实中有很常见的。
其设计内容包括软，硬件两方面，应用的知识涵盖了机，电两个方面，在设计过程中可以学到很多知识，掌握相关理论的实际应用。
我觉得这是一个很有现实意义而且符合电子信息工程专业要求的题目。
本文研究了基于plc的自动门控制系统的设计原理与实现方法，包括硬件设计与软件设计。
不仅在理论上论证了该系统实施的可行性，而且在实验中进行了模拟调试。
虽说调试后本系统的整体设计能够达到实际要求，但在实际应用中还应结合实际情况，考虑各部分的容量及其技术参数，供电电源的设计、系统接地问题、电缆设计与铺设、plc输出端保护等问题，已使系统达到安全可靠的工作，所以要想交付用户使用，必须得通过现场调试。
这就又给我们提出了更高层次的问题，毕竟一个较好的和较完善的应用软件不是在短时间内就可以完成的它需要不断的完善和发展，需要我们做大量的工作和时间的检验。
现在的系统还没有达到真正的智能化，还需要正增加很多新的功能和先进的科学技术，才能达到真正意义上的智能化控制。
参考文献
（1）王永华，《现代电气控制及PLC应用技术》。
北京航空航天大学出版社2008.3.9
（2）何衍庆主编，何一平、王鹏副主编著，《常用PLC应用手册》，电子工业出版社2008.3.7
（3）李凤阁，佟为明，编著，《电气控制与可编程控制器应用技术》，北京机械工业出版社2007.12.25
（4）陈立定，《电气控制与可编程控制器技术》北京人民邮电出版社2007.3.5
（5）马志喜《电气工程设计》北京机械工业出版社2008.6.7
（6）郭和伟《电器与PLC控制技术》北京清华大学出版社2007.4.6
（7）赵克裕许福永《微波原理与技术》北京高等教育出版社2006.8.5
（8）阮有德《电气控制与PLC实训教程》人民邮电出版社2006.10.10
（9）齐占庆王振臣《电气控制技术》北京机械工业出版社2008.7.8
（10）常晓玲《电气与可编程可编程控制器》北京机械工业出版社2007.5.8
分工情况表
内容
参与者
备注
摘要和结束语
施志刚李亮陈煌韩九诚李朝曦姜峰陈凡
七人共同完成
综述
施志刚李亮陈煌韩九诚李朝曦姜峰陈凡
七人共同完成
功能需求和
功能概述
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硬件设计
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软件流程
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