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1、题目：PLC自动门控制系统的设计 摘 要随着科学技术的日新月异,我们的生活发生了巨大的变化。一个智能化、自动化的社会已经开始呈现于我们的眼前,这为我们提供了非常多的便利。其中自动门就是自动化进程中的一个典型代表,此设计就是运用所学的知识,结合实际需要而进行研究的。为了增强自动门运行的可靠性,提出了一种以S7-200可编程序控制器为核心的自动门控制系统。分析了该控制系统的工作原理,描述了系统的硬件组成,介绍了人体感应探测、自动门运行位置检测、门运行障碍检测等控制电路的工作过程,对PLC的选型及I/O点的确定进行了说明。结合PLC的运行特点,对控制系统的工作流程作了合理的优化。在此基础上,采用结构
2、化的编程方法,给出了主程序模块、开门子程序模块、关门子程序模块的程序流程图。系统已通过硬件和软件调试,在实际中获得了应用。应用结果表明,整个系统功能完善,性能可靠。合PLC的运行特点,对控制系统的工作流程作了合理的优化。在此基础上,给出了控制系统软件设计的程序流程图、顺序功能图、外部端子接线图及PLC控制梯形图等。本设计介绍应用可编程控制器取代传统的继电器、接触器控制系统,实现自动门控制的过程。关键词：可编程控制器； S7-200； 自动门； 控制系统目 录摘要VABSTRACT错误!未定义书签。前言1第一章绪论21.1 研究背景与研究意义21.2 自动门的简介31.3 自动门的组成及分类41
3、.3.1 自动门的组成41.3.2 自动门的分类41.4 本章小结5第二章 PLC的介绍及选择62.1 PLC的简介62.2 PLC的主要功能及特点72.2.1 PLC的主要功能72.2.2 PLC的特点72.3 PLC的组成与基本结构82.3.1 PLC的硬件系统82.4 PLC的工作原理82.4 本章小结9第三章自动门的执行机构的设计103.1 稳压电源设计103.2 无刷直流电机的应用113.3 本章小结13第四章自动门的硬件设计144.1 自动感应门的基本工作原理144.2 限位开关的工作原理154.3 光电开关的工作原理154.4 无刷直流电动机的工作原理154.5 PLC的选择16
4、4.5.1 输入输出I/O点数的估算164.5.2 存储器容量的选择164.5.3 控制功能的选择164.5.4 机型的选择174.5.5 对PLC响应时间的选择174.6 自动门的硬件部分184.6.1 驱动装置选型194.6.2 感应器选型194.6.3 自动门系统I/O地址的分配情况204.7 本章小结21第五章自动门的软件系统225.1 控制系统流程设计225.3 MCGS组态控制设计235.3.1 自动门组态控制对象分析:235.3.2 自动门监控系统初方案指定235.3.2 自动门组态控制实时数据245.4 PLC梯形图的设计245.4.1 梯形图编辑注意事项245.4.2 梯形图
5、以及指令255.4.3 过程分析265.5 本章小结27结论错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。致错误!未定义书签。附录A：自动门硬件电路图错误!未定义书签。附录B：自动门MCGS组态监控图及脚本程序错误!未定义书签。自动门MCGS组态监控画面错误!未定义书签。自动门组态控制脚本程序：错误!未定义书签。 / 前言自动门控制系统,在现当代社会是一个应用非常广泛的设备,自动门已经广泛应用于酒店、银行、超市、停车场或公共建筑等入口,其主要核心部分自动门控制系统正是我们这论文的主要研究讨论的课题。自动门是指:可以将人接近门的动作或将某种入门授权识别为开门信号的控制单元,通过驱动系统将门开启,在
6、人离开后再将门自动关闭,并对开启和关闭的过程实现控制的系统。自动门的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可编程控制器以下简称PLC,PLC是一种专门为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和开关量的逻辑控制的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程,PLC具有可靠性高,抗干扰能力强,功能完善,适用性强,系统的设计、建造工作量小,维护
7、方便,容易改造,体积小,重量轻,能耗低等优点例如：各种用可识别感应器控制的自动专用门。这是实现生活自动化进程的一个重要组成部分。自动门的问题研究,其控制系统可追溯到早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制,已逐渐被淘汰。而基于PLC可编程控制器,以下统一用PLC表示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。所以此设计中,我以西门子公司S7-200系列PLC为控制系统的核心元件,作信号的处理工作。而感应部分,采用BISS0001芯片与RE200B热释电元件的组合,实现人或物体进出时的信号转换装置。而实现门的开与关,则用直流电机作为动力装置,配以继电器控制来达到电机正
8、反转动作,并加上行程开关作为限位,以实现该功能,因为以上器件在生活中非常容易购买,且价格适宜,同时也便于维护,非常适合广泛生产应用。本课题所研究的自动门控制系统,主要通过PLC作为控制基础,加上对红外热释电传感器的应用,从而实现了门的自动功能,此设计拓展了PLC的应用层面,增加了实现自动门控制系统的选择性。第一章 绪论本章主要从自动门的研究背景与意义、自动门的介绍及起源、自动门的组成及分类三个部分来对自动门进行简单的了解。1.1 研究背景与研究意义21世纪的今天,门更加突出了安全理念,强调了有效性:有效的防通行、疏散,同时还突出了建筑艺术的理念,强调门与建筑艺术的理念,强调门与建筑以及周围环境
9、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,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、时尚的姿态。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们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,提升了人们的安全观念。自动门除可美化出入口环境外,由
10、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有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。不要认为样本上全是外国语,资料也是外国语的商品就是进口商品,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。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,浴室迅速在国外的建筑市场上得到大围的普及。同时也几乎成为了银行,写字楼,酒店等办公娱乐场所装修所不可少的一项配置。自动门平移门最常见的形式是
11、自动门机及门外两侧加雷达,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,于是迅速在国外建筑市场上得到大围的普及。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,不管人员是否移动,只要在处于传感器的扫描围,它都会反应即传出触点信号
12、。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出入的场所。1.2 自动门的简介自动门 英文名：automatic door 自动门开始在建筑物上使用,是在二十世纪年以后。二十年代后期,美国的超级市场的开放,自动门开始被使用,受此影响,世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门,新建大楼的正门也开始使用了。到了1962年,电气式已开始出现,之后伴随着城市的建设,自动门技术的领域每年都在增加。当初,用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难,只好进行油压、空压速度控制,转换但因能源利用效率很低,然而伴随着电气控制的技术发展,现在电气控制技术已经成熟,直接控制电动机的电气
13、式自动门逐渐成为主流。例如：各种用可识别控制的自动专用门,如：感应自动门、刷卡自动门等。利用脚踏板、光电束等作用以电力、气压或液压为动力自动启闭门扇的系统。公元1世纪,希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置是最早利用气压和液压为动力的自动门。如图所示,祭坛点火使1的空气膨胀,水流入2,利用水的重量使轴3转动,将门打开。祭坛灭火,门即自动关闭。现代自动门的操作主要有三种方。脚踏板式：在踏板之下装有压力开关。光电束式：在门的附近设置光束发射装置和光电传感装置。按钮方式：用手按类似开关的按钮使门扇打开。自动门以滑动、铰链或折叠等方式启闭门扇。为了防盗,必须同时装有特殊的设备,例如家庭用的自动门就需要装设
14、来人识别装置或电视监视器等,对家庭以外的人员进行严格限制。自动门在商场、宾馆、饭店、机场、车站、银行等场合已得到广泛应用。1.3 自动门的组成及分类1.3.1 自动门的组成主控制器：它是自动门的指挥中心,通过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；同时人们通过主控制器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。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围时,它就给主控制器一个脉冲信号；动力马达：提供开门与关门的主动力,控制门扇加速与减速运行。门扇行运轨道：就像火车的铁轨,约束门扇的吊具走轮系统,使其按特定方向进行。门扇吊具走轮系统：用于吊挂活动
15、门扇,同时在动力牵引下带动门扇运行。同步皮带有的厂家使用三角皮带：用于传输马达所产动力,牵引门扇吊具走轮系统。下部导向系统：是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。1.3.2 自动门的分类自动门主要有:旋转自动门、弧形自动门、平滑自动门、平开自动门、折叠自动门、重叠自动门、医用自动门、卷闸自动门、车库自动门、特种自动门。如图1.1：弧形自动门 双重平移自动门 双扇平移自动门图1-1 自动门分类1.4 本章小结本章主要介绍了自动门控制系统的研究意义与背景、自动门的介绍与起源、自动门的组成及分类。主要是对自动门的发展历史以及其基本概念有一个大致的了解,为下面的设计打下一个基础。第二章 PLC的介绍及选择可编程控制器Programmable Controller 简称PLC。PLC是在传统的顺序控制器的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的一代新型工业控制装置,目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能,建立柔性的控制系统。可编程控制器具有能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单等优点,是当代工业生产自动化的主要手段和重要的自
