1、 （ 二 一 二 年 六 月 学校代码： 10128 学 号： 200811204028 本科毕业设计说明书 题 目： 基于 PLC 的自动门设计 内蒙古工业大学本科生毕业设计说明书 摘 要 可编程控制器 PLC 是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动控制装置 ,其性能优越，已被广泛应用于工业控制的各个领域，并以成为工业自动化的三大支柱之一 ,而由于可编程控制器具有很好的处理自动门的开关控制及良好的稳定性，所以越来越多的自动门都采用 PLC 作为其主控制器。 本文就是基于 PLC 的自动门控制系统的设计。自动门系统主要由可编程控制器（ PLC）、感应探测 器、驱动装置和传动装置
2、组成。主要工作原理是感应探测器检测到人进出门的信号传送给 PLC， PLC 再综合收到的自动门状态信号作出判断，而后发出控制信号，使驱动装置运行，再通过传动装置带动门的动作。 通过对整个系统硬件和软件的设计，最后又按照要求对系统的梯形图进行了模拟调试，得出了符合设计要求的结论。 关键词： PLC、自动门、梯形图 内蒙古工业大学本科生毕业设计说明书 Abstract Programmable Logic Controller (PLC) is a set of computer technology, automatic control technology and communication
3、technology as one of the new automatic control device, its superior performance, has been widely used in the various fields of industrial control, and has also become one of the three pillars of the industrial automation， and due to Programmable Logic Controller has is good of processing automatic d
4、oors of switch control and the good of stability, so increasingly more of automatic doors are used PLC as its main controller. This article is based on the design of the PLC control system of automatic door. Automatic door system is mainly composed of programmable logic controller (PLC), inductive d
5、etectors, driving device and transmission device. Main working principle is inductive detector detects signal transmission going out to PLC,PLC and then automatically received comprehensive judgement door status signal and then send control signals, cause the drive to run, then by gear-driven action
6、. Through the design of the entire system of hardware and software, and last, in accordance with the requirements for simulation debugging system ladder diagram, comply with the design requirements of the conclusions were reached. Key words: PLC, automatic doors, ladder diagram 内蒙古工业大学本科生毕业设计说明书 目 录
7、 引 言 . 1 第一章 PLC 概述 . 3 1.1 PLC 的特点和分类 . 3 1.1.1 PLC 的特点 . 3 1.1.2 PLC 的分类 . 3 1.2 PLC 组成 . 4 1.3 PLC 的工作方式 . 5 1.4 PLC 的梯形图编程语言 . 5 1.5 台达 SV 系列 PLC 简介 . 7 第二章 自动门控制方案的设计 . 8 2.1 自动门的控制要求 . 8 2.2 控制方案的设计 . 8 2.2.1 手动动作 . 8 2.2.2 自动动作 . 9 2.2.3 指示灯指示 . 9 第三章 自动门控制系统的硬件设计 . 10 3.1 主要控制元件 . 10 3.2 PLC
8、 的选型 . 10 3.3 感应探测器的选型 . 11 3.4 电动机的选型 . 12 3.5 限位开关的选型 . 13 3.6 自动门控制系统的 I/O 点及地址分配 . 14 3.7 自动们控制系统的接线图 . 15 第四章 自动门控制系统的软件设计 . 16 4.1 控制系统的程序流程图 . 16 4.2 手动控制过程的设计 . 16 4.3 自动控制过程的设计 . 17 第五章 系统调试 . 19 内蒙古工业大学本科生毕业设计说明书 5.1 调试准备 . 19 5.2 系统调试记录 . 19 5.3 结果分析 . 20 第六章 结论和展望 . 21 6.1 结论总结 . 21 6.2
9、展望 . 21 参考文献 . 23 附录一 . 24 附录二 . 25 谢 辞 . 28 内蒙古工业大学本科生毕业设计说明书 1 引 言 自动门就是指可以将人进出门的动作或将一种入门授权（刷卡、指纹等）识别成为开门信号的控制单元，通过驱动自动控制系统将门开启，在人离开探测范围后再把门自动关闭，并对开门和关门的过程实现自动控制的系统。 在自动门控制领域，各种新技术也是层出不穷，不仅在实用美观方面大大改善，而且越来越人性化，智能化。现如今大部分的自动门都是一种应用微型控制器和先进的机械设 计而结合设计成的智能门。自动门可以满足各种各样的建筑物、各种消费阶层的需要，具有安全、可靠、寿命长等优点。所以
10、它被广泛运用于大型宾馆、豪华饭店、大小车站、高档写字楼、机场服务大厅、公司、超市商场等场所。 早在公元 1 世纪 ,希腊人希罗建造了自动打开庙门的装置，这是世界上最早利用气压和液压为动力的自动门。而自动门广泛开始在人们的生活上使用，是在二十世纪以后。据纽约时报记载， 1930 年， 美国史丹利公式 率先将自动门推向市场 。随后，世界第一自动门品牌德国多玛公司在 1945 年将油压式、空气式自动门广泛推向市场。1962 年 ，电气式开始出现，伴随着电气控制技术的发展，自动门领域也出现了很多技术革新，气压、空压控制由于对能源转化率太低而被逐渐淘汰，新的电气直接控制电机的电气式自动门逐渐成为主流。
11、随着科学技术的发展和人们生活质量的提高，自动门的功能也越来越人性化，应用也越来越广泛。自动门在许多豪华宾馆、超市商场、高档酒店等现代大型建筑物所必备的高科技产品。在这些场所安装自动门可以有很多好处，比如美化进出口环境、高效节能、防尘防噪音等，同时自动门也是这些建筑物智能化、自动化的一个重要指标。 本 次毕业设计的 自动门控制系统是利用 台达 PLC 为核心来控制 ,其电路结构简单易懂，操作方便。可编程控制器是专门为自动控制而设计的控制装置，在工业自动化领域中应用特别广泛，其优点有抗干扰能力强、可靠性好、体积小、设计使用和维护方便等。 PLC 控制的自动门具有故障频率低、可靠性好、维修方便等优点
12、。 本设计主要是以超市商场等场所的自动门为设计对象。由于这些自动门不仅需要人通过，有时也需要货物通过，所以自动门需要满足两个最基本的要求，其一是当感应器探测到人进出的信号，对门进行的自动控制；其二是当按下手动开门按钮，手动控制自动门，方便运送货物。为了体现人性化的设计 理念，本设计中还加入了防夹人功能、灯光闪烁提示等功能。 内蒙古工业大学本科生毕业设计说明书 2 文章内容主要包括了以下几个方面： (1)简要概述自动门、本课题研究的内容和意义； (2)PLC 概述； (3)自动门的控制方案设计； (4)自动门控制系统的硬件设计； (5)自动门控制系统的软件设计； (6）自动门控制系统的调试。 内
13、蒙古工业大学本科生毕业设计说明书 3 第一章 PLC 概述 PLC，即可编程控制器 Programmable Logic Controller 的简称。可编程控制器是以微处理器为核心，融合计算机技术、自动控制技术和通信技术 发展起来的一种新型工业自动控制装置。随着大规模、超大规模集成电路技术和数字通信技术的进步和发展， PLC 技术不断提高，在工业生产中获得了极其广泛的应用。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。本设计使用台达 DVP 系列 PLC。 1.1 PLC
14、 的特点和分类 1.1.1 PLC 的特点 一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的 控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。 二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。 1.1.2 PLC 的分类 PLC 产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对 PLC 的分类可以根据结构、功能的差异等进行大致分类。
15、（ 1）按 I/O 点数分类： a、微型 PLC： I/O 点数小于 64 点的 PLC 为超 小型或微型 PLC b、小型 PLC： I/O 点数为 256 点以下，用户程序存储量小于 8KB 的为小型 PLC。 c、中型 PLC： I/O 点数在 512-2048 点之间的为中型 PLC。 d、大型 PLC： I/O 点数为 2048 点以上的为大型 PLC。 （ 2）按结构分类： a、整体式 PLC：将 CPU、 I/O 单元、电源、通信等部件集成到一个机壳内的称内蒙古工业大学本科生毕业设计说明书 4 为整体式 PLC。 b、模块式 PLC：模块式 PLC 是将 PLC 的每个工作单元都
16、制成独立的模块如 CPU模块、 I/O 模块、电源模块以及各种功能模块。 c、叠装式 PLC：将整体式和模块式的特点结 合起来，构成所谓的叠装式 PLC。 一般低档机多为小型 PLC，采用整体式机构；中档机可谓大、中、小型 PLC，其中小型 PLC 多采用整体式结构，中型和大型 PLC 采用模块式结构。 1.2 PLC 组成 图 1-1 PLC 的硬件系统结构图 可编程控制器的构成框图和计算机是一样的，都由中央处理器（ CPU）、存贮器和输入 /输出接口等构成。因此，从硬件结构来说，可编程控制器实际上就是计算机，图 1-1 是其硬件系统的简化框图。从图中可以看出 PLC 内部主要部件有： （
17、1）电源模块 不同型号的 PLC 有不同的供电方式，所以 PLC 的电源输入电压既有 12V 和 24V直流，又有 110V 和 220V 交流。 （ 2）中央处理单元 (CPU) 中央处理单元 (CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 内蒙古工业大学本科生毕业设计说明书 5 （ 3）存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 （ 4）输入输出组件（ I/O 模块） I/0 模块是 CPU
18、与 现场 I/0 装置或其它外部设备之间的连接部件。 PLC 提供了各种操作电平与驱动能力的 I/0 模块和各种用途的 I/0 组件供用户选用。 （ 5）编程器 编程器是用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视等。还可以通过其键盘去调用和显示 PLC 的一些内部状态和系统参数。编程器分为简易型和智能型两类。 （ 6）外部设备 一般 PLC 都配有盒式录音机、打印机、 EPR0M 写入器、 高分辨率屏幕彩色图形监控系统等外部设备。 1.3 PLC 的工作方式 当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序 执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
19、在整个运行期间，可编程逻辑控制器的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 1.4 PLC 的梯形图编程语言 PLC 的控制作用是靠执行用户程序实现的，因此须将控制要求用程序的形式表达出来。程序编制就是通过特定的语言将一个控制要求描述出来的过程。 PLC 的编程语言以梯形图最为常见。本设计中的程序编制就使用到梯形图。 梯形图是一种从继电接触器控制电路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的常开触点、常闭触点、线圈以及串联与并联等术语和符号 ，根据控制要求联接而成的表示 PLC 输入和输出之间逻辑关系的图形，既直观又易懂。 梯形图中常用 、 图形符号分别表示 PLC 编程元件的常开和常闭触点；用 表示他们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号以及标注的字母或数字加以区别。 下图是梯形图的常用例子，动作间的互锁控制，这段梯形图的思想在本设计中多次使用。
