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1、摘要随着自动化技术的快速发展，智能控制已经成为自动控制系统中最常见的 一种控制方式。由于编程控制器（PLC）具有较强的对环境的适应能力和较高 的稳定性，使得在自动门控制系统中PLC的应用也更加普遍。本文通过分析自动门控制系统的工作原理和工作流程，利用西门子S7-200 可编程控制器对自动门系统进行控制，通过传感器对其进行检测，实现了自动 门PLC控制系统由信号检测、降压起动、延时等待到反转关门的全过程。本设 计主要的工作原理是通过信号感应探测器检测有无人或物体经过，并将检测到 的信号转换成自动门PLC控制系统的开关量信号，并传递给PLC，PLC控制系 统根据开关信号来控制电动机的正转和反转，从
2、而实现开门和关门过程。关键词：S7-200PLC；自动门；传感器；开关量信号AbstractWith the rapid development of automation technology，intelligent control has become one of the most common in the automatic control system control mode Because the programmable controller (PLC) has strong adaptability to the environment and high stability
3、，and makes the application of PLC in automatic control system is also more commonIn this article，through analyzing the working principle and working process of automatic door control system ，using the Siemens S7-200 programmable controller to control automatic door system，through the sensor to detec
4、t，implements the automatic PLC control system consists of signal detection，step-down starting，the delay waiting for to the whole process of inversion is closedWorking principle of this design is mainly through the signal sensing detector may have no or object， and the detected signal is converted in
5、to automatic PLC control system of the switch signal，and transfer to PLC，PLC control system based on switch signal to control the forward and inversion of the motor ， so as to realize the opening and closing processKey words: S7-200 PLC；Automatic door；The sensor；On-off signal目录1 绪论 01.1 课题研究背景及意义 01
6、.2 国内外发展现状 01.3 课题的主要内容 12自动门PLC控制系统的总体设计22.1 设计流程 22.2 自动门控制系统的功能需求分析 22.3自动门PLC控制系统的具体构成32.4 PLC的基本结构32.5 PLC的工作原理52.6自动门控制系统PLC的选择63自动门PLC控制系统的硬件设计73.1 电气控制系统的主电路设计73.2 电气控制系统的控制电路设计83.3自动门PLC控制系统设计的一般方法103.4可编程控制器的I/O分配104自动门PLC控制系统软件的设计124.1 软件设计的一般方法124.2 程序流程图124.3 梯形图的设计124.4 故障分析15结论17参考文献1
7、8附录191 绪论1.1 课题研究背景及意义在二十一世纪的今天，门不仅强调了安全性，而且还突出了实用性和美化 性，从理论上理解，自动门应该是对门的使用观念的一种扩展，是人们在生产 和生活中对门的功能的完善和提升。自动门在 150年前开始进入专业化大规模 生产，并且在不断完善和提升的过程当中，涌现出了一大批初具规模的专业制 造商。自动门除了可以美化出、入口环境外，同时又可以节约空调能源，并且 在降低噪音、防风、防尘方面也有独特的作用，在通电后还可以实现自动开门 和关门，既方便了人员进出，又使建筑的档次得到了较大的提高，因而在国内 外的建筑市场上迅速得到普及，同时也几乎成为了银行、酒店、写字楼等场
8、所 门面装修所不可少的一项配置。自动门形式最常见的是将信号感应探测器安装在自动门的门内外两侧，当 人或物体接近自动门时，感应探测器能检测到信号，并给控制系统发出一个开 门信号，控制电动机正转开门，当人或物体通过门之后，再将门关闭。由于自 动门PLC控制系统的开、关门信号是触点信号，使用的信号源可以是红外传感 器或者微波雷达。红外传感器的工作原理是反应物体的存在，缺点是反应的速 度较慢，无论人或物体是否移动，只须处于红外传感器的扫描范围内，它都能 作出反应并产生触点信号，使电机正转开门。微波雷达的工作原理是反应物体 的位移，因此反应速度非常快，适合安装在行走速度正常的人员经过的场合， 它的特别之
9、处是如果在门附近的人员不想进门或出门而静止不动时，微波雷达 将不再产生信号，自动门会自动关上，因此能够对门机起保护作用。1.2 国内外发展现状进入九十年代以来，随着社会的进步和电子技术的发展，自动化技术已经 取得了较大的进步，自动门在生产生活中也得到了最广泛的使用。根据使用的场所及用途的差别，还可以将自动门分为自动旋转门、平移门、 平开门等，自动旋转门由于价格昂贵而且体积较大，一般只使用于高档生活服 务特区及大型娱乐会所。自动平移门用的最为普遍，这种门的特点是结构简单、 容易控制，并且维护方便。自动平开门因为门体的重量和体积的差别也会对自 动门控制系统提出不同的要求，因此使用的场合较少。自动门
10、控制方式多种多样，其中控制器控制可分为继电器接触器控制和智 能控制器控制。继电器接触器控制是经过按钮、继电器和接触器来控制的，而 智能控制器控制是通过控制自动化配置的运行来控制的，它具备较高的稳定 性，并且安全、可靠，因此大部分生产厂商逐步淘汰继电器接触器逻辑控制而 改用智能控制器作为自动门的控制装置。而在选取自动门智能控制器时，又可 将其主控制器分为可编程控制器(PLC)控制和微电脑控制器控制。PLC控制 的特点是稳定性高、维修方便等，目前很多大型场所的自动门都是用PLC来控 制的。微电脑控制器控制的特点是安装容易、体积小等，目前也有一部分厂家 选用此种方法生产自动门。1.3 课题的主要内容
11、(1) 通过分析自动门PLC控制系统的工作过程，选用合适的PLC控制器， 确定 I/O 点。(2) 设计出自动门 PLC 控制系统的主电路模块、开门和关门控制模块。(3) 采用梯形图对其系统进行程序编制，并结合 PLC 的运行特点对控制 系统的工作流程作合理的优化。2 自动门 PLC 控制系统的总体设计2.1 设计流程(1) 认真分析和理解自动门PLC控制系统的控制部件和控制要求。(2) 根据自动门PLC控制系统的基本要求和功能分析系统所需的I/O设备。 经常使用的输入设备有按钮开关、主令开关、行程开关等，经常使用的输出设 备有指示灯、接触器、继电器等。(3) 确定输入/输出点数并选取适合的
12、PLC 型号。(4) 分配 PLC 的输入/输出点，编制出 PLC 外部端子 I/O 分配表或者 I/O 硬件接线图。(5) 根据自动门控制系统的要求画出系统的主电路和控制电路。(6) 依据自动门 PLC 控制系统的设计要求编制出完整的梯形图程序，这是 自动门 PLC 控制系统设计的最核心部分。2.2 自动门控制系统的功能需求分析根据自动门出入口情况对 PLC 控制系统的具体要求，本次所设计的自动门 应该具有如下功能：(1) 手动/自动转换方式为了避免紧急情况和维修方便，自动门应能够实现手动和自动转换。可以 由手动/自动转换开关来控制自动门的手动和自动开、关门方式转换。当手动/ 自动转换开关断
13、开时，手动控制失效，进行自动控制，由信号感应探测器来检 测是否有人或物靠近门并且门还未打开，或者检测到已无人或物靠近门并且门 还未关闭，并由PLC动作输出信号来控制电动机的正转(开门)或者反转(关 门)。当手动/自动转换开关闭合时，自动控制失效，进行手动控制。(2) 防夹人功能为了避免自动门产生夹人事件，应在门内外两侧安装防夹人信号感应探测 器，来避免停留在门周围的人被门夹住。(3) 开门或关门时电动机降压启动电动机启动时，由于起动电流过大，因此要采用降低电动机定子绕组电压 的办法来防止起动电流过大而损坏电动机，并在一段时间后使电动机恢复全压 运行。常见的降压起动方法有Y/A降压启动、自耦变压
14、器降压起动、软启动 器降压和定子绕组串电阻降压起动。2.3自动门PLC控制系统的具体构成自动门PLC控制系统的组成框图如下图2.1所示。图2.1自动门PLC控制系统的组成框图当感应探测器检测到人体或物体接近自动门时，将信号传递给可编程控制 器（PLC）,然后PLC根据检测到的信号发出控制指令，使驱动装置动作，并通 过传动装置使自动门动作。2.4 PLC的基本结构可编程控制器（PLC）是由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出模块、 编程器、电源等部分组成，PLC的结构框图如图2.2所示。按钮继电器触点行程开关指示灯编程器和其他编程设备图2.2 PLC的结构框图PLC的主要组成部分及功能如下表
15、2.1所示。表 2.1PLC 主要组成部分及其功能PLC的 系统组 成功能中央处 理单元(CPU)CPU 般由控制器、运算器和奇存器组成，主要兀成下列 工作：(1) 编程器等输入设备输入的程序和数据由CPU进行存储 和接收。(2) 用扫描的方式通过输入/输出部件接收现场信号，并存 入数据存储器或输入映像奇存器中。(3) 诊断PLC内部程序中的语法错误和工作故障等。(4) PLC进入运行状态后，执行用户程序，存储相应的内 部控制信号，完成各种数据的传输和处理，以完成用户指令规 定的各种操作。(5) 响应各种外围设备的请求。存储器存储器的主要功能是存放数据和程序。程序是PLC操作的 依据，数据是PLC操作的对象。在PLC中，存储器是保存工作 数据、用户数据和系统程序的器件。输入/输 出 模块输入/输出模块是PLC及外围设备连接的部件。输入模块的 作用是将输入信号转换为CPU能够接收和处理的信号，并对其 进行隔离、放大、滤波和电平转换等。输出模块的作用是将CPU 的输出信号转换成驱动控制对象执行机构的控制信号并对输出 信号进行功率放大、隔离PLC内部电路和外部执行元件。电源PLC的电源部件是将交流电转换成直流电源的装置，并向 PLC提供所需的高质量的直流电源。为保证PLC工作可靠，一 般采用的是开关型稳压电源，其特点是体积小、抗干扰性能好、 效率咼、电压范围宽
