2021年度基于PLC自动门控制系统的论文

基于PLC自动门控制系统设计

摘要

自动门系统关键由可编程控制器（PLC）、感应器件、

关键工作原理是感应器件将检测到人体或物体信号传送到PLC,

PLC再综合收到自动门状态信号作出判定,以后发出控制信号,

使驱动装置运行,在经过传动装置带动门动作。

PLC控制已成为自动控制中最常见方法之一。

因为可编程控制器含有很好处理自动门开关控制及良好稳定性,

自动门生产商家很多全部利用PLC来做门控制器。

现在自动门在日常生活中用越来越广泛。PLC控制含有较高可靠性、

稳定性、维修方便等优点。

本文分四个部分来介绍其软、硬件结构、 工作原理等,具体以下:

第二章介绍自动门设计要求

第三章介绍自动门硬件设计,PLC选型,驱动装置选型,

感应器件选型,

第四章介绍了系统软件设计,PLC梯形图设计,软件设计第五章介绍程序调试,硬件接线
关键词:自动门、PLC、感应器件、 驱动装置

目录

摘要--------------------------------------7

1序言------------------------------------11

2中国外自动门发展----------------------13
2.1中国外自动门发展现实状况-------------13 2.2本课题研究内容-------------------15
2.3本课题研究目标和意义-------------16
3自动门控制系统总体方案设计--------------17
3.1自动门功效需求分析--------------17 3.2自动门控制要求------------------18
3.3自动门控制系统组成----------------19 3.3.1 PLC 概述------------------19
3.3.2 具体组成------------------24
3.4自动门机械传机构设计------------25
4 自动门控制系统硬件设计----------------26
4.1 PLC 选型----------------------26
4.2 驱动装置选型------------------30
4.3 感应器件选型------------------31
4.4 直流电动机选型----------------32
4.4.1直流电动机调速------------32
4.4.2直流电动机优势-----------36
4.5 传动装置------------------------37 4.6 限位开关------------------------37 4.7自动门控制系统I/O地址分配表-----37
4.8 自动门控制系统原理图----------38

4.8.1 主电路原理图---------------38 4.8.2 PLC外围接线图-------------39
5自动门控制系统软件设计-----------------40
5.1工作过程分析---------------------40 5.2 梯形图程序---------------------41
5.2.1梯形图概述-------------41
5.2.2梯形图设计-------------43
6程序调试--------------------------------46
6.1硬件线路连接---------------------46
6.2联机调试-------------------------47
7结束语----------------------------------49
参考文件---------------------------------50
致谢------------------------------------52
附录1------------------------------------53
附录2------------------------------------
附录3------------------------------------55

1序言
在经济飞速发展中国,高楼耸立大城市里大厦、宾馆、 酒店、 银行、 商场、 写字楼,自动门已经随地可见。自动门工作方法是经过自动门内外两侧感应开关来感应人出入,

当人走进自动门是感应开关感应到人存在,给控制器一个开门信号,控制器经过驱动装置将门打开。当人经过以后,再将门关上。

不仅能给我们带来人员进出方便、节省空调能源、 防风、 防尘、 降低噪音等好处,更令我们大门增添了不少高贵典雅气息。

中国已迎来了自动们发展黄金时期
自动门性能优劣关键取决于它控制装置,早期自动门控制系统采取继电器逻辑控制,造成安装繁琐、体积大、 不稳定、 不易维修等缺点已逐步被淘汰。现在自动门及其自动化行业最稳定控制装置是PLC,它是一个专门为在工业环境下应用而设计数字运算操作电子装置。现在她在机械制造、 石油化工、 冶金钢铁、 汽车、轻化工等领域应用全部得到了长足发展。所以利用PLC控制自动门含有较高可靠性、维修方便等优点。 由此看来,进行自动门PLC控制系统设计,能够推进自动门行业发展,扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业应用,含有一定经济和理论研究价值。

本课题关键介绍利用PLC为控制器自动门控制系统设计,全部产品开发全部要讲究实用本课题开发产品对很多场所全部能适用,而且能够简单化,不管对于产品开发还是使用者来说全部是最好。

此系统设计既满足了自动门基础要求,还能够确保自动门稳定性。研究本课题意味着产品成本下降,效益提升。所以是一个比较实用且经济产品。

2中国外自动门发展

2.1中国外自动门发展现实状况
在国外,进入90年代以来,自动化技术发展很快,技术已经很成熟,并取得了惊人成就,自动化技术是自动门关键部分。在现在大家生活中自动门能够节省空调能源、 降低噪音、防尘、 防风,同时能够使出入口显得很庄重高级,所以应用很广泛。

伴随中国经济飞速发展,自动门在大家生活中利用越来越广泛,

自动门适合于宾馆、酒店、 银行、 写字楼、 、 医院、 商店等,使用自动门。但在中国,自动门自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统设计中,稳定、节能、 环境保护、 安全及人性化是需要首先考虑原因。

因为门体重量及体积不一样会对自动门驱动传动系统提出不一样要求,所以多种自动门又能够分为重型自动门和轻型自动门。

客流量差异会对自动门使用产生很大影响,所以,自动门还能够分为通常自动门和频繁使用自动门。

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庞大,通常只使用余高级酒店宾馆,自动平移门使用最广泛,大家通常所说自动门、感应门就是指自动平移门,现在市场上流行平移型自动门通常是两开,这种门特点是简单易控,维护方便。

自动平移门最常见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。当人经过以后,再将门关上。因为自动平移门在通电后能够实现无人管理,既方便又提升了建筑档次,于是快速在中国外建筑市场上得到大范围普及。

自动门控制方法有很多,从控制器不一样来说,有继电器控制,即经过按钮和复杂接线安装来控制;智能控制器控制,

即经过运行现代自动化设备来控制,它含有稳定性高,安全等优点,

因为继电器逻辑控制自动门系统存在很多缺点而逐步被智能控制器自动门所淘汰。

在

智

能

控

制

器

选

折

上

,

自动门主控制器有微电脑控制器控制和可编程控制器（PLC）控制,微电脑控制关键有体积小、安装方便等特点,现在有很多厂家采取此种方法生产自动门,PLC控制特点是稳定型高、维护方便,现在很多大型商场自动门全部是有这种方法来控制。

2.2本课题研究内容
本设计将在以下多个方面对自动门控制系统进行研究和论证。

1.自动门类型选择。

综合了自动门简练、简单要求,在本课题中关键研究自动平移门,本课题设计自动平移门含有手动和自动开门功效和分时间段控制功效和配置安全防夹人光线、
后备电源等辅助装置来满足商场等人流众多场所高效率、
高安全性要求。

2.自动门硬件系统设计
本课题设计自动门要求有很高稳定性来满足日常需要,
故在本设计中所选择智能控制器为稳定性良好德国西门子企业生产CPU224小型PLC。在自动门开关门速度控制上本设计以变频器作为调整器,

利用变频器三段速控制实现自动门转速控制,
为了处理在频率很低时出现不稳定问题,驱动装置选择功率强大、稳定性好自带减速装置直流电动机,
在感应器方面利用了自动门专用微波雷达感应器和在工业控制上大量利用含有检测精度高、寿命长、 稳定性好靠近传感器,
利用感应器开关量信号输入给PLC来实现PLC对自动门控制。

因为本课题具体需要在硬件系统设计过程中关键考虑自动门经济实用、稳定需要。

3.自动门软件设计
在本设计中选择了现在利用最多PLC编程语言梯形图,
梯形图能直观明了设计出自动门控制要求,
并能愈加好考虑到安全性和故障报警等问题,
梯形图编写利用西门子自带编程软件,此软件含有强大诊疗功效,能愈加快查处故障原因,从而大大缩短了维修时间。

2.3本课题研究目标和意义
在超级市场、公共建筑、 银行、 医院入口,常常使用自动门控制系统。使用自动门,能够节省空调能源、降低噪音、 防风、 防尘,同时能够使出口显得庄重高级,所以应用很广泛。自动平移门最常见形式是自动门及门内外光电开关,当人走进自动门时,感应开关感应到人存在,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,在将关闭。

因为自动平移门在通电后能够实现无人管理,既方便又提升了建筑档次,于是快速在中国外建筑市场上得到了广泛应用。

自动门在国外早就得到了普遍应用,在中国也逐步得到了大家认可,已经迎来了自动门发展黄金时期。

早期自动门控制系统采取继电器逻辑控制,造成安装繁琐、体积大、 不稳定、 不易维修等缺点已被逐步淘汰。

PLC是一个专门为在工业环境下应用而设计数字运算操作电子装置。她采取能够编程存放器,用来在其内部存放实施逻辑运算、次序运算、 计时、 和算数运算等操作指令,并能经过数字式和开关量逻辑控制输入和输出,控制多种类型机械或生产过程。PLC含有可靠性高,抗干扰能力强,功效完善,适用性强,系统设计、建造工作量小,维护方便,轻易改造,体积小,重量轻,能耗低等优点。现在,可编程控制器在机械制造、

轻化工等领域应用全部得到了长足发展。所以利用PLC控制自动门含有较高可靠性,维修方便等优点。

本课题自动门设计利用PLC做控制器能大大提升自动门稳定性和经济性,对和整个自动门行业是一次技术革新,提升了自动门使用率,所以,进行自动门PLC控制系统设计,能够推进自动门行业发展,扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业应用,含有一定经济和理论研究价值。

3自动门控制系统总体方案设计

3.1在自动门功效需求分析
本设计面向商场入口应用,需要有安全性和可靠性。

依据商场中对自动门具体要求,本课题所设计自动门应由以下功效:（1）开门和关门控制应有手动和自动方法
为了便于维护,自动门应含有手动和自动方法。

当信号采集装置检测到有些人靠近门口且门未打开或检测到已无

人

靠

近

门

口

且

门

未

关

闭

,

PLC动作输出信号开控制点动机正转或反转来开门或关门。

（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控制和实施元件组成。

采

取

自

动

和

手

动

控

制

方

法

,

此种控制模式为现在大多自动门控制方法。本课题所设计自动门控制系统采取PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门开和关实现门自动化控制。

3.2自动门控制要求
（1）当有些人由内到外或由外到内经过光电检测开关K1或K2时, 开门实施机构KM1动作,电动机正转,抵达开门限位开关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,关门实施机构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。

当有些人员由外到内或由内到外经过光电检测开关K2或K1时,应立即停止关门,并自动进入开门程序。

若有些人员由外至内或由内至外经过光电检测开关K2或K1时,必需重新开始等候8秒后,再自动进入关门过程,以确保人员安全经过。

3.3自动门控制系统组成
自动门控制系统包含PLC控制和动作实施元件组成。

此种控制方法为现在大多自动门控制方法。本课题所设计自动门控制系统采取PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门开和关实现门自动化控制。

3.3.1PLC概述
可编程控制器,英文ProgrammableController,简称PLC, 本课题中用PLC作为它简称。PLC是用于工业现场电控制器。 它源于继电器控制技术,但基于电子计算机。它以微处理器为关键,

集自动化技术、计算机技术、 通信技术为一体,

把经输入电路物理过程得到输入信息,变换为所要求输出信息,进而再经过输出电路物理过程去实现对负载控制。

PLC基于电子计算机,但并不等同于计算机。一般计算机进行入出信息交换时,大多只考虑信息本身,信息入出物理过程通常不考虑。而PLC则要考虑信息入出可靠性、实时性、 和信息实际使用。 尤其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,

PLC能够经过她外设或通信接口和外界交换信息。其功效要比继电器控制装置多得多、 强得多。

PLC有丰富指令系统,有多种多样I/O接口、通信接口,有大容量内存,有可靠本身监控系统,所以含有以下基础功效:
（1）逻辑处理功效;
（2）数据运算功效;
（3）正确定时功效;
高速计数功效;（4）
（5）中止处理(能够实现多种内外中止)功效;
（6）程序和数据存放功效;
（7）联网通信功效;

（8）自检测、自诊疗功效。

能够说,凡一般小型计算机能实现功效,PLC几乎全部能够做到。像 PLC这么,集丰富功效于一身,是别电控制器所没有,更是传统继电器控制电路所无法比拟。丰富功效为PLC广泛应用提供了可能,同时,也为自动门行业远程化、信息化、 智能化发明了条件。

现代化工业生产过程是复杂多样,它们对控制要求也各不相同。

一经出现就受到了广大工程人员欢迎。其关键特点有:
(1) 抗干扰能力强,可靠性能高
(2) 控制系统结构简单,通用性强
(3) 编程方便,易于使用
(4)
功效强大,成本低(5) 设计、施工、 调试周期短
(6) 维护方便
（1）PLC和其它经典控制系统区分
继电器控制系统虽有很好抗干扰能力,但使用了大量机械触点。是设备连线复杂,且触点在开闭时易受电弧损害,寿命短,系统可靠性差。

a．

控制逻辑

制

逻

辑

采

取

硬

件

接

线

逻

辑

,

继

电

器

控

利用继电器机械触点串联或并联,立即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,一旦系统组成后,想在改变或增加功效全部很困难。另外,继电器触点数目有限,每个只有4-8对触点,所以灵活性和扩展性很差,而PLC采取存放器逻辑,其控制逻辑以程序方法储存在内存中,要改变控制逻辑,只需要改变程序即可,所以灵活性和扩展性很好。

b.工作方法
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,

各内部期间全部处于周期性扫描过程中,多种逻辑、数值输出地结果全部是根据在程序中前后次序计算出来,它属于串行方法。

PLC有微型计算机很多特点,但她工作方法却和微机有很大不一样。

而PLC则采取不停循环次序扫描工作方法。每次扫描所用时间称为扫描周期或工作周期。CPU从第一条指令开始,按次序逐条实施用户程序知道用户程序结束,

这种工作方法是在系统控制下,顺次扫描各输入点状态,按用户程序进行运算处理,然后次序向输出点发出对应控制信号。

所以她工作原理是建立在计算机工作原理基础上,

即经过实施反应控制要求用户程序来实现。

所以程序实施是按程序次序一次完成对应各电器动作,便成为时间上串行。因为运算速度极高,各电器动作似乎是同时完成,但实际输入输出响应是有滞后。

c.控制速度
继电器控制逻辑依靠触点机械动作实现控制,工作频率低,触点开闭动作通常几十毫秒数量级。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,通常一条用户指令实施时间在微秒数量级,且不会出现抖动。

（2）和单片机控制系统区分
a.本质区分

单

片

机

控

制

系

统

是

基

于

芯

片

级

系

统

,