1、Author:http:/ JoYfulAuthor:http:/ JoYful1【摘要】: .1第一章 毕业设计的意义和要求 .2第二章 绪论 .32.1 研究背景和研究意义 .32.2 国内自动门发展现状 .42.3 自动门的技术发展方向 .52.4 课题研究内容 .6第三章自动门控制系统硬件介绍 .63.1 PLC 的定义 .63.2 PLC 的产生背景 .73.3 PLC 发展历史 .83.4 PLC 的特点 .93.5 PLC 的应用与发展趋势 .11第四章功能器件的基本工作原理 .1441 自动感应门机的基本工作原理 .144.1.1 平移式自动感应门机组由以下部件组成: .144
2、. 1.2 工作流程： .144.2 自动门的分类及图片 .154.3 行程开关(限位开关)的工作原理 .184.4 光电开关 .194.4.1 光电开关的分类 .204.42 光电开关工作原理 .204.4.3 光电开关的特点 .204.4.4 使用及注意事项 .21第五章 自动门的程序设计 .235.1 继电器接触控制图 .235.2 Plc 控制输出输入接线 .235.3 程序流程图 .245.4 梯形图以及指令 .255.5 指令如下： .275.6 过程分析 .28第六章 结论 .29致 谢： .30参考文献 .31Author:http:/ JoYfulAuthor:http:/
3、JoYful1PLC 自动门控制装置【摘要】:当自动感应门门扇要完成一次开门与关门， 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。【关键词】:自动感应门 马达 开门关Author:http:/ JoYfulAuthor:http:/ JoYful2第一章 毕业设计的意义和要求毕业设计的意义和要求:毕业设计是教学和工程
4、实践的结合点,要求学生在设计中明确什么是正确的设计思想和设计方法。学生在走上工作岗位之前必须通过工程知识和专业技能的严格训练,完成向工程技术人员的过渡,使自已走上工作岗位后有能力综合利用学过的理论知识和专业技能解决工程实际问题。毕业设计要求学生初步掌握工程设计的工程和方法，综合进行工程知识和工程技能的训。学生必须较全面的掌握本专业的基本理论知识和专业技能，有较强的分析、解决问题的能力和较高的综合素质。学校和教师在坚持以教学为主的同时，应侧重于学生解决工程实际问题能力的培养。作为专科毕业生，应根据在教师指导下选定的毕业设计目，经过综合实习或顶岗实习，结合生产实际独立完成一项电类专业的模拟工程设计
5、或工程设计。在设计过程中以实践为主，注重综合能力的发掘和培养。一 设计题目:plc 自动门的控制装置系统二 设计要求：经分析设计任务，可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。要实现自动控制首先要具备以下功能部件：光电检测开关，限位开关，超载保护开关，直流电机。Author:http:/ JoYfulAuthor:http:/ JoYful3现确定电机与门扇轨道组成的系统，要实现电机正转开门，电机反转关门。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。
6、2）当自动门到开门限位开关位置时启动延时定时器 8 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）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，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。5）考虑到自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制从在一定问题，最后决定加增手动开门和关门开关。 第二章 绪论2.1 研究背景和研究意义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，还突出了
7、建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐自动门大规模专业化生产始于 150 年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式-自动门起源在欧美，迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩。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
8、了人们的安全观念。自动门除可美化出入口环境外由于中国没有相关的自动门国家标准，导致自动门档次、质量良莠不齐。如果你没有使用过自动门，最好选择一个由专业厂生产、能提供较完善售后服务的自动门品牌（目前有很多自动门品牌是由一些贸易公司购买散件加上自己拼装而成，应尽量避免购买此类产品） 。不要认为样本上全部是外国语，资料也是外国语的商品就是进口的商品，其实这样是Author:http:/ JoYfulAuthor:http:/ JoYful4违反国家规定的。真正的知名品牌，合法的商品不会这样做。由于中国没有相关的自动门国家标准，导致自动门档次、质量良莠不齐。如果你没有使用过自动门，最好选择一个由专业厂
9、生产、能提供较完善售后服务的自动门品牌（目前有很多自动门品牌是由一些贸易公司购买散件加上自己拼装而成，应尽量避免购买此类产品） 。不要认为样本上全部是外国语，资料也是外国语的商品就是进口的商品，其实这样是违反国家规定的。真正的知名品牌，合法的商品不会这样做。在购买自动门时最好在授权的指定经销商处或认定销售店的商店购买（有悬挂的授权书） ，而且在购买时要清楚所购买设备的基本配置，防止买家克扣部件。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，一般只用于有需要的高档宾馆，自动平移门使用得最广泛
10、，大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门。由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一项配置。自动平移门最常见的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。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，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。自动门的开门信号是触点信号，微波雷达和红外传感器是
11、常用的两种信号源。 微波雷达是对物体的位移反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动后，雷达便不再反应，自动门就会关闭，对门机有一定的保护作用。 红外传感器对物体存在进行反应，不管人员移动与否，只要处于传感器的扫描范围内，它都会反应即传出触点信号。缺点是红外传感器的反应速度较慢，适用于有行动迟缓的人员进入的场所。 本文拟使用 PLC 设计一个自动门控制器系统2.2 国内自动门发展现状国内自动门现状1）厂家多，规模小 56 年来几年来， 自动门在国内得到了快速的发展。据不完全统计，目前国内大大小小生产自动门的厂家已有 50 多家，但普
12、遍生产规模小，自主研发能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。 Author:http:/ JoYfulAuthor:http:/ JoYful52）专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委托代加工部分零部件。近两年来，出现了专门生产主要部件的厂家，如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。 3）高、低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场，目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能，但生产工艺略嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，主
13、要集中在低端市场。 4）产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重，加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大，加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。同时，由于价格过低，也使产品的持续改进和发展受到限制。2.3 自动门的技术发展方向由于目前没有相关的技术标准，各厂家的产品都按照自己的企业标准进行生产，对各项技术指标的要求和测量方法都不尽相同，如提升力等参数，差别较大，在市场上造成了较大的混乱，给用户选择带来不便，也不利于行业的发展。因此，有必要制定自动门的技术标准，明确规定的主要技术指标以及测试方法等，引导市场有序竞争，促进行业发展。
14、在建筑金属结构协会和门业标委会的大力推动下， 自动门标准编制工作已经展开，目前有许继施普雷特机电设备有限公司、深圳固威特科技有限公司、沈阳未来科技发展有限公司、福建漳州市麒麟电子有限公司和上海昌顺电子信息技术有限公司等 5 家单位参与了此标准的编制工作。2005 年 4 月 2 日，在北京召开了编制组成立会和首次工作会议。经过编制组两个多月的工作，现该标准的初稿已经形成，拟于近期召开编制组第二次工作会议，对初稿进行讨论和修改。经过多年发展，自动门行业呈现以下发展趋势：* 智能化，多功能：今后的还将进一步提高智能化程度，如自动检测开关门行程位置，自动适应门体阻力的变化，以始终保持较高的遇障保护灵
15、敏度等。还将增加一些新的功能，如和住宅安防系统配合使用等。* 免维护：采取多种措施，减少使用过程中的维护工作。 * 多样化：将会有各种各样不同外观和功能的产品，满足用户的不同需要。* 高安全性：随着用户安全意识的提高，安全性将是用户非常注重的一项指标，也将是一项基本要求。Author:http:/ JoYfulAuthor:http:/ JoYful62.4 课题研究内容本文以某营业厅自动门为例，设计了以 PLC 为控制器、控的自动门控制系统。在营业厅自动门正上方里外各安装一个光电探测开关，当有人欲进入时，光电探测开关检测出有人要进入或出去，从而产生输出信号。PLC 获取到该输入信号，启动电机
16、，将门打开。当门打开到一定程度后，碰到限位开关，限位开关动作，产生输出信号，自动门停止动作。等待一时间段后，自动门自动合上。在闭合过程中，如光电探测开关检测有人要进入或出去时，自动门停止闭合，并立刻打开。为了保障门的安全性，设置关门限位开关，从而保障在自动门闭合即将结束时，不会发生两扇门第三章自动门控制系统硬件介绍可编程程序控制器（PLC）3.1 PLC 的定义可编程控制器（Programmable Controller）简称 PC，但个人计算机（Personal Computer）也简称 PC，为了区别，人们仍习惯称可编程控制器为 PLC（Programmable Logical Contr
17、oller） 。国际电工委员会（International Electrical Committee）于 1987 年颁布了可编程控制器的标准及其定义：“可编程控制器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。它采用可以编制程序的存储器，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的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 ”可编程控制器是 60 年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Lo
18、gic Controller） ，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC 的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被Author:http:/ JoYfulAuthor:http:/ JoYful7控对象连接方便。随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到 70 年代中期以后，PLC 已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的
19、集成电路，这时的 PLC 已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID 调节和数据通信功能。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器
20、，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青昧，因而在冶金、化工、交通、电力等诸多领域获得广泛的应用，与机器人、CAD/CAM 一起，被称为现代工业控制的三大支柱。可编程控制器正成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。3.2 PLC 的产生背景可编程控制器是基于微型计算机技术的通
21、用工业自动控制设备，在其早期主要应用于开关量的逻辑控制。l987 年国际电工技术委员会（ International Electrotechnical Commission，IEC）颁布的 PLC 标准草案对 PLC 做了如下定义：“PLC 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。它采用可以编制程序的存储器，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的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。在可编程控制器问世以前，工业控制领域
22、中是以继电器控制占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统存在明显的缺点，尤其是对生产工艺多变的系统适应性较差。1968 年，美国通用汽车公司（GM）根据市场形势与生产发展的需要，为了完成“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌型号”的战略，提出了研制新型逻辑顺序控制装置来取代继电器控制装置。第 2 年，美国数字设备公司（DEC）就研制出了第一台 PLC，将其应用于美国通用汽车自动装配生产线上，并取得了极大的成功。此后随着计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的不断进步，PLC 也迅速发展起来。PLC 初创阶段的代表产品有 MODICON 公司的 084、AB 公司的
23、PDQIl、DEC 的PDP14 和日立公司的 SCY022 等。该时期 PLC 产品的主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、逻辑运算、定时和计数等。它的 CPU 由中小规模的数字集成电路组成，在Author:http:/ JoYfulAuthor:http:/ JoYful8IO 接口电路上做了改进以适应工业控制现场的要求，它的控制功能比较简单。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。而通用汽车公司（GM）公司为了适应生产工艺不断更新的需求，从用户角度提出了新一代控制器应具备的 10 项指标：(1)编程方便可现场修改程序(2)维修方便采用模块化结构(3)
24、可靠性高于继电器控制装置(4)体积小于继电器控制组装置(5)具有数据通信功能数据可直接送入计算机管理(6)成本可与继电器控制系统竞争(7)输入可为市电(8)输出可为市电容量要求在 2A 以上，可直接驱动接触器、电磁阀等(9)易于扩展扩展时原系统改变最小(10)用户存储器大于 4KB根据这 10 项指标，美国数字设备公司(DEC 公司)于 1969 年研制出了世界上第一台可编程控制器 PDP-14，并在 GM 公司的汽车生产线上使用成功，可编程控制器自此诞生。气候美国的莫迪康（MODICON）公司也推车了 084 控制器； 1971 年，日本推出了 DSC-8 控制器；1973 年，西欧各国的可
25、编程控制系也相继研制成功；我国于 1974 年开始研制可编程控制器，并于 1977 年开始工业应用。3.3 PLC 发展历史自第一台可编程控制器问世以来，可编程控制器的发展与计算机技术、自动控制技术、半导体技术及通信技术等高新技术的发展是紧密相关的。这些技术的每次革新，都会给可编程控制器带来功能和特性的新变化，使得可编程控制器技术的与飞速发展。目前，可编程控制器以实现从“单片机控制自动化生产线控制自动化全厂生产自动化”的三级解决方案，成为工业自动化的核心控制设备。回顾可编程控制器的发展历程，大致可划分为 4 个阶段。(1) 从 1969 年到 20 世纪 70 年代中期Author:http:
26、/ JoYfulAuthor:http:/ JoYful9这一阶段可编程控制器主要用于逻辑运算和技术技术运算其中央处理器由中小规模数字集成电路组成存储器为此信存储器，控制功能比较简单。典型产品有莫迪康公司的 084、ALLEN-BRADLEY(AB)公司的 PDQ2 等。由于这些产品主要完成逻辑运算功能，因此，被称为可编程序逻辑控制器（PLC） 。(2) 20 世纪 70 年代中期到 80 年代初期这一阶段可编程控制器的 CPU 采用微车力气，存储器采用半导体存储器，不仅整机的体积减小，而且数据处理能力获得很大提高，增加了数据运算、传送、比较等功能，实现了对模拟量的控制。可编程控制器的名称碎屑
27、为 PC，但为了于个人计算机的名称缩写 PC 相区别，通常还把可编程控制器简称为 PLC。(3) 20 世纪 80 年代初期到 90 年代初期这一阶段由于 16 位，32 位微处理器的出现和应用，PLC 向大规模、高速度、高性能和网络化方向发展，形成了多种系列化产品，出现了结构紧凑、功能强大、性能价格比搞的新一代产品，并出现多种不同性能的分布式网络系统，在功能上，PLC 具有了数学运算、数据采集和处理、运动控制、闭环控制、联网通信等功能，而且随着应用领域的不断迅速扩大，PLC 已成为构成生产过程自动控制系统的主要设备。在此期间，国际电工委员会颁布了 PLC标准，似的 PLC 向标准化发展。典型
28、产品有罗克韦尔自动化公司的 PLC-2 系列、PLC-3 系列，西门子公司的 SYMATIC S5 系列等。(4) 20 世纪 90 年代至今这一阶段 PLC 继续得到快速发展，系统在网络通信、热备冗余方面都有了长足的进步，成为了一种功能强大的、成熟的控制系统。同时，通信从各厂家的自称系统逐步向开放的、统一的和通用的标准网络结构发展，如控制层的控制网、设备网和现场总线、管理层的以太网等。产品系列不断丰富，互通功能得到了较大的发展，系统性能日趋可靠、完善。同时，还捉不采用了符合 IEC61131-3 标准的程序设计语言，增加了高级编程语言等，似的各种生产数据采集和信息系统管理的视线变得容易、直接。这是，PLC 已不是单纯意义上的可编程控制器了，而是一种完全的过程系统。典型产品有罗克韦尔自动化公司的 PLC-5 系列、Control-Logix 系列，西门子公司的 SYMATIC S7 系统，莫迪康公司的 Quantum 系列等。3.4 PLC 的特点PLC 作为一种专用于工业环境的、具有特殊结构的计算机，有其显著的特点。(1) 可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关
