2021年度基于PLC的自动门控制系统

基于PLC自动门控制系统设计

摘要

门是伴伴随大家文明而诞生,伴随科学发展,门种类越来越多,技术也越来越复杂。自动门从理论上了解应该是门使用观念延伸,

所以对自动门认识应该从人对门功效要求开始。作为建筑物一部分门,从最基础意义上讲,要同时满足隔离外部环境和不妨碍人通行这两种要求。所以门体本身应牢靠、 密封。

自动门是伴随大家对生活条件不停追求、科技不停发展应运而生高科技产品,所以,它含有了一般门所没有优势:雅观漂亮,而且使用管理起来愈加安全、方便、 舒适,通电后能够实现无人看管,同时又可节省空调能源、防风、 防尘、 降低噪音,既方便又提升了建筑档次。所以自动门被广泛应用于大型商场、 银行、 大酒店、机场、 办公大厦等多种大型公共场所。

本文经过结合PLC控制系统介绍及多种普遍应用自动门特点,对由PLC作为控制系统自动门概况、关键分类、 组成、 原理、 软硬件控制系统、PLC程序编写等全部进行了一定介绍。

目 录

内容摘要............................................................1目 录..............................................................2前 言.............................................................4第一章 自动门介绍.................................................51.1 自动门发展................................................51.2 自动门分类................................................6第二章 PLC控制系统介绍...........................................72.1 PLC概述...................................................72.2 PLC关键功效及特点........................................82.21 PLC关键功效..........................................8
2.22 PLC特点..............................................9
2.3 PLC组成和基础结构.......................................102.31 PLC硬件系统.........................................10
2.32 PLC软件系统.........................................10
2.4 PLC工作原理及在自动门中应用.............................112.41 PLC工作原理.........................................11
2.42 PLC在自动门中应用..................................12
第三章 自动门硬件系统.............................................143.1 自动门硬件组成...........................................143.2 硬件工作原理.............................................143.3 自动门系统配置...........................................15第四章 实施机构设计..............................................174.1 稳压电源设计.............................................174.2 无刷直流电机应用.........................................19

第五章 自动门软件控制系统及举例.................................215.1 控制系统步骤.............................................215.2 PLC程序编写..............................................215.3 PLC在底层电梯自动门中应用举例...........................235.31电梯控制门控制要求....................................23
5.32 自动门控制线路及PLC梯形图设计.....................25
5.33结语................................................29
结语..............................................................29

前 言

伴随科技不停发展,多种多样自动门应运而生,但因为PLC技术不停完善,

所以自动门发展一个是在硬件设施上完善,另一个就是plc控制系统不停发展。自动门尤其是高级自动门造价不菲,现在多应用于大型商场、银行、 大酒店、 机场、 办公大厦等多种大型公共场所。自动门即使作为高科技产品,但仍会有部分安全隐患存在,假如关门过程控制不妥,轻易对大家造成挤伤,碰伤,所以自动门在稳定性上还需要不停突破。

影响自动门不稳定原因原因是多方面,但关键是噪声、电磁场干扰,她造成电源电压便不稳定是一个关键方面,它对安全产生很大影响,所以,设计系统时考虑实施部分输送电压稳定是一个应该重视问题。

因为中国自动门技术起步较晚,掌握技术相对稚嫩。即使从事自动门行业厂家很多,但真正掌握成熟技术却极少。所以多是代理部分国外自动门。

因为这些原因,未来自动门发展应该朝着精简化、安全化去努力,使自动门使用更普遍,安全性更有保障。

现在在多种建筑物中应用比较广泛关键是平移形感应自动门,这种自动门关键是经过红外探头来感应是否有些人靠近,红外探头关键是对产生热量物体有感应,当人靠近是时,红外感应到人存在,

控制部分接收到信号经过处理后发送信号到驱动部分,经过电机实施动作完成开门动作。但这种技术存在着部分弊端,

第1章自动门介绍

人类文明产物,自动门已经经过了数十年漫漫发展,至今为止,经过应用PLC控制系统及其它多种科技产品,已经含有了及其完善控制技术,形成了含有庞大规模自动门家族。而且依据不一样需求制订了一系列标准。 如JG/T177-是由中国建设部于-12-01制订中国自动门标准编号,标准内容关键有:要求了建筑用多种自动门分类、规格、 代号、 材料、 要求、 试验方法、 检验规则和标志、包装、 运输、 贮存。 本标准适适用于推拉自动门(弧形自动门)、平开自动门、 折叠自动门、 旋转自动门。 其它自动门可参考实施。有特殊要求自动门,还应参见其相关标准。

1.1 自动门发展(顶格)

门和人类文明是孪生,它伴伴随人类文明发展而跃动。数千年来,门一直作为人类社会活动守护神,拒侵入者于门外,而作为人类社会活动航道,门又承载着文明,追寻着大家向往光辉彼岸。

人类对文明渴望是无穷尽。从古埃及到古罗马到今天现代社会,

往昔,门屏障作用是被动隔离,而通道作用仅仅是确保通行。 二十一世纪今天,门愈加突出了安全理念,强调了有效性:有效地防范、

强调门和建筑和周围环境整体协调、友好。

门

高

级

形

式

--自

动

门

起

源

在

欧

美

,

从

188月

,

德标企业成功设计并开发出世界第一台感应自动门,门大规模专业化生产始于150年前,在不停发展和完善过程中,涌现出大批独具规模专业制造商。快速发展至今天,已经形成了种类齐全、

中国早在十多年前就开始引用欧洲自动门,并把它应用在酒店、机场、 购物 中心、 银行、 写字楼等大中型公共场所,为这些建筑增添了亮丽、时尚姿彩。

1.2 自动门分类

自动门依据使用场所及功效不一样可分为自动平移门、自动平开门、 自动旋转门、 自动圆弧门、 自动折叠门等,其中平开门用场所较少,旋转门因为昂贵而且很宠大,通常只用于有需要高级宾馆,自动平移门使用得最广泛,大家通常所说自动门、感应门就是指自动平移门。

自动平移门最常见形式是自动门机及门内外两侧加雷达,当人走近自动门时,雷达经过发射微波感应到人存在,给控制器一个开门信号,控制器经过驱动装置将门打开。当人经过门以后,再将门关闭。

另外还有红外感应形式,关键是经过红外线来感受指定范围内温度改变,当人走进时,微波感应其器发射信号控制门改变。

微波感应器和红外感应器区分关键是:微波感应器,又称微波雷达,对物体移动进行反应,所以反应速度快,适适用于行走速度正常人员经过场所,它特点是一旦在门周围人员不想出门而静止不动,雷达便不再反应,自动门就会关闭,有可能出现夹人现象。 红外感应器,对物体存在进行反应,不管人员是否移动,只要处于感应器扫描范围内,它全部会反应。红外感应器反应速度比微波感应器慢。

依据部分不一样要求,一些厂家在生产自动门时候会增加部分个性功效,以方便管理和维护。如福州蔚蓝电子自动门,它含有以下特点:1, 自动门微波感应器对物体运动进行反应,灵敏度可调,性能稳定! 2, 自动门加密遥控器聚多功效为一体,对感应门进行加密,能够避免工程上出现赖帐,呆帐,等现象从而有效保护经销商利益,

同时能够实现遥控开门、常开、 上锁、 开锁;含有连接读卡机、指纹、 出门按扭、 电锁等外围设备功效。 3,安全光线能够有效克服感应探头感应不到盲区,从而使感应门更安全。 4,自助银行刷卡机整体一机设计,ABS电镀外壳坚固耐用方便安装,可搭配任何银行提款卡使用,无卡片容量限制,进口合金磁头灵敏度高、超耐磨、 高抗(400)或低抗(300)Oe磁卡均可使用;适适用于自助银行。 5,自动门微波模块、踢脚开光、 ID卡密码机、遥控收发模块、 电动车报警器、 伸缩门电子显示器、摩托车报警器。

第二章 PLC控制系统介绍

可编程控制器（ProgrammableController简称PLC）。PLC是在传统次序控制器基础上引入了微电子技术、计算机技术、 自动控制技术和通讯技术而形成一代新型工业控制装置,目标是用来替换继电器、实施逻辑、 记时、 计数等次序控制功效,建立柔性程控系统。可编程控制器含有能力强、 可靠性高、 配置灵活、编程简单等优点,是现代工业生产自动化关键手段和关键自动化控制设备。因为PLC在自动化控制中种种优势,所以被广泛引用于自动门系统中。

2.1 PLC概述

因为PLC在不停发展,所以,对它进行确切定义是比较困难。

于1980年正式将可编程序控制器命名为PC(ProgrammableController), 但为了和个人计算机PC（PersonalComputer）相区分,常将可编程序控制器简称为PLC,并给PLC作了定义:可编程序控制器是一个带有指令存放器、数字或模拟输入/输出接口,以位运算为主,能完成逻辑、次序、 定时、 计数和运算等功效,

用于控制机器或生产过程自动化控制装置。

1982年,国际电工委员会(InternationalElectrical Committee, IEC)颁布了PLC标准草案第一稿,1985年提交了第2稿,并在1987年第3稿中对PLC作了以下定义:“PLC是一个数字运算电子系统,专为工业环境下应用而设计。它采取可编制程序存放器,用来在其内部存放实施逻辑运算、次序运算、 定时、 计数和算术运算等操作指令,并能经过数字式或模拟式输入和输出,控制多种类型机械或生产过程。可编程序控制器及其相关外围设备,全部应根据易于和工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功效标准而设计。

”
上述定义表明,PLC是一个能直接应用于工业环境数字电子装置,是以微处理器为基础,结累计算机技术、自动控制技术和通信技术,用面向控制过程、面向用户“自然语言”编程一个简单易懂、 操作方便、可靠性高新一代通用工业控制装置。

2.2 PLC关键功效及特点

2.21 PLC关键功效

1.开关逻辑和次序控制

它关键功效是完成开关逻辑运算和进行次序逻辑控制,从而能够实现多种控制要求。

2.模拟控制（A/D和D/A控制）
在工业生产过程中,很多连续改变需要进行控制物理量,如温度、压力、 流量、 液位等,这些全部属于模拟量。过去,PLC长于逻辑运算控制,对于模拟量控制关键靠仪表或分布式控制系统,现在大部分PLC产品全部含有处理这类模拟量功效,而且编程和使用方便。

3.定时/计数控制

PLC含

有

很

强

定

时

、

计

数

功

效

,

它能够为用户提供数十甚至上百个定时器和计数器。对于定时器,定时间隔能够由用户加以设定;对于计数器,假如需要对频率较高信号进行计数,则能够选择高速计数器。

4.步进控制

用移位寄存器可方便地完成步进控制功效。

5．运动控制
在机械加工行业,可编程序控制器和计算机数控（CNC）集成在一起,用以完成机床运动控制。

6.数据处理
大部分PLC全部含有不一样程度数据处理能力,它不仅能进行算术运算、数据传送,而且还能进行数据比较、数据转换、 数据显示打印等操作,有些PLC还能够进行浮点运算和函数运算。

7. 通信联网
PLC含有通信联网功效,它使PLC和PLC之间、PLC和上位计算机和其它智能设备之间能够交换信息,形成一个统一整体,实现分散集中控制。

2.22 PLC特点

PLC能如此快速发展原因,除了工业自动化客观需要外,还有很多独特优点。它很好地处理了工业控制领域中普遍关心可靠、 安全、灵活、 方便、 经济等问题。 其关键特点以下:
1.可靠性高
可靠性指是可编程控制器平均无故障工作时间。

因为可编程序控制器采取了一系列硬件和软件抗干扰方法,含有很强抗干扰能力,平均无故障时间达成数万小时以上,

可编程序控制器已被广大用户公认为是最可靠工业控制设备之一。

2.控制功效强
一台小型可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用编程元件,能够实现很复杂控制功效。和相同功效继电器系统相比,它含有很高性能价格比。可编程序控制器能够经过通信联网,实现分散控制和集中管理。

3.用户使用方便
可编程序控制器产品已经标准化、系列化、 模块化,配置有品种齐全多种硬件装置供用户选择,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不一样功效、不一样规模系统。 可编程序控制器安装接线也很方便,有较强带负载能力,能够直接驱动通常电磁阀和交流接触器。

硬件配置确定后,能够经过修改用户程序,方便快速地适应工艺条件改变。

4.编程方便、简单
梯形图是可编程序控制器使用最多编程语言,其电路符号、表示方法和继电器电路原理图相同。 梯形图语言形象、直观、 简单、 易学,熟悉继电器电路图电气技术人员只要花几天时间就能够熟悉梯形图语言,并用来编制用户程序。

5.设计、安装、 调试周期短
可编程序控制器用软件功效替换了继电器控制系统中大量中间继电器、时间继电器、 计数器等器件,使控制柜设计、安装、 接线工作量大大降低,缩短了施工周期。可编程序控制器用户程序能够在试验室模拟调试,模拟调试好后再将PLC控制系统在生产现场进行安装和接线,在现场统调过程中发觉问题通常经过修改程序就能够处理,大大缩短了设计和投运周期。

6.易于实现机电一体化
可编程序控制器体积小、重量轻、 功耗低、 抗振防潮和耐热能力强,使之易于安装在机器设备内部,制造出机电一体化产品。现在以PLC作为控制器CNC设备和机器人装置已成为经典。

2.3 PLC组成和基础结构

PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合产物,从广义上讲,

只不过它比通常计算机含有更强和工业过程相连接输入/输出接口,含有更适适用于控制要求编程语言,含有更适应于工业环境抗干扰性能。

它实际组成和通常微型计算机系统基础相同,也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。

2.31 PLC硬件系统

PLC硬件系统由主机系统（图1）、输入/输出扩展步骤及外部设备组成。

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图1名称

2.32 PLC软件系统

PLC软件系统关键包含系统程序和用户程序。

2.4 PLC工作原理及在自动门中应用

2.41 PLC工作原理

可编程控制器是一个专用工业控制计算机,其工作原理和计算机控制系统工作原理基础相同。

PLC是

采

取

周

期

循

环

扫

描

工

作

方

法

,

CPU连续实施用户程序和任务循环序列称为扫描。CPU对用户程序实施过程是CPU循环扫描,并用周期性地集中采样、集中输出方法来完成。 一个扫描周期（工作周期）关键分为以下多个阶段: 1.输入采样扫描阶段
这是第一个集中批处理过程,在这个阶段中,PLC按次序逐一采集全部输入端子上信号,不管输入端子上是否接线,CPU次序读取全部输入端,将全部采集到一批输入信号写到输入映像寄存器中,

用户程序用到输入信号状态（ON或OFF）均从输入映像寄存器中去读取,

也只能在下一个扫描周期输入采样扫描阶段去读取,对于这种采集输入信号批处理,即使严格上说每个信号被采集时间有先有后,但因为PLC扫描周期很短,这个差异对通常工程应用可忽略,

所以能够认为这些采集到输入信息是同时。

2．实施用户程序扫描阶段
是第二个集中批处理过程,在实施用户程序阶段,CPU对用户程序按次序进行扫描。假如程序用梯形图表示,则总是按先上后下、从左至右次序进行扫描,每扫描到一条指令,所需要输入信息状态均从输入映像寄存器中去读取,而不是直接使用现场立即输入信号。对其它信息,则是从PLC元件映像寄存器中去读取,在实施用户程序中,每一次运算中间结果全部立即写入元件映像寄存器中,对输出继电器扫描结果,也不是立即去驱动外部负载,而是将其结果写入到输出映像寄存器中。在此阶段,许可对数字量I/O指令和不设置数字滤波模拟量I/O指令进行处理,在扫描周期各个部分,均可对中止事件进行响应。

在

这

个

阶

段

,

除

了

输

入

映

像

寄

存

器

外

,

各个元件映像寄存器内容是伴随程序实施而不停改变。

3.输出刷新扫描阶段
这是第三个集中批处理过程,当CPU对全部用户程序扫描结束后,将元件映像寄存器中各输出继电器状态同时送到输出锁存器中,再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带负载。

在输出刷新阶段结束后,CPU进入下一个扫描周期,重新实施输入采样,周而复始。

2.42 PLC在自动门中应用（关键写此部分）

经

过

PLC控

制

系

统

作

为

中

央

处

理

器

,

来宏观整体调控自动门中各硬件设施协调工作,来完成自动打开和关闭大门。

使用红外感应器或微波发射器来感应外界物体,当有些人进如了感应范围以后,感应器经过感应到人到来,会产生一个信号,

经过PLC模拟/数字输入部分输入PLC。玻璃门打开或关闭由电机控制来完成,现在少数由交流变频电机或无刷直流电机来实现。但更多使用步进电机来实现。 步进电机作为可靠性好,控制简单,价格低廉动力装置已经被广泛应用于自动门。图2是一个以PIC为控制器,

经过机械直线运动单元驱动玻璃门PLC自动门控制系统。

图2

现在部分厂家PIE供给商全部提供可直接控制步进电机运动定位控制单元,可直接控制步进电机,经过编程完成单轴,两轴插补运动。直线运动系统设计师习惯上自行设计包含轴承、滚珠丝杠副、 同时齿形带等。 设计时很简单,零件可直接选择,但装配时有较高要求。所以,国际上出现了部分机械直线运动控制单元,将滚珠丝杠副、同时齿形带、 轴承等安装在一个密闭长壳体内,并安装有一个滑动模块。生产商预先调整好精度、 预紧力等,该单元安装有限位开关,并提供安装法兰,供电机、编码器安装用。 用户按传动行程、 受力情况等直接选择,直接安装在基础上即可。

步进电机和机械直线运动单元连接,建立一个直线运动轴,“零点”、“终点”分别为玻璃门全开、 全闭时位置。 假如无人进出,

PLC经过定位控制单元立即控制步进电机中止目前运动,回零位。开始速度逐步提升,在立即闭合时,速度逐步减为零。而当门在关闭过程时,一旦有些人经过,应立即停止动作,转入开门过程。PIC经过定位控制单元进行速度调整很方便。一旦无人进出,传感器无信号发出,PIC 控制步进电机中止目前运动,向终点运动,速度控制如前。