PLC自动门控制

毕 业 设 计（论 文）

设计（论文）题目：自动门PLC控制系统

目录

摘 要 ................................................................................................................................................................. - 1 - 第一章 绪 论 ..................................................................................................................................................... - 2 - 1.1简介 ............................................................................................................................................................... - 2 - 1.2自动门的优势及发展前景 ........................................................................................................................... - 3 - 1.3系统功能要求 ............................................................................................................................................... - 4 - 第二章 自动门的结构及元件组成 ..................................................................................................................... - 5 - 2.1自动门结构设计 ........................................................................................................................................... - 5 - 2.2自动门的器件组成 ....................................................................................................................................... - 8 - 2.3 自动门的主要部件 ...................................................................................................................................... - 8 - 2.4 自动门的主要技术指标............................................................................................................................... - 8 - 2.5 电动机的选择 .............................................................................................................................................. - 9 - 第三章 自动门的检测结构 ................................................................................................................................. - 10 - 3.1 自动门的光电检测原理............................................................................................................................. - 10 - 3.2 检测装置的原理 ........................................................................................................................................ - 11 -

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3.3 信号的发射与接收 .................................................................................................................................... - 12 - 3.4 红外辐射的产生及其性质 ......................................................................................................................... - 12 - 3.5 红外传感系统的分类................................................................................................................................. - 12 - 3.6 红外传感器工作原理................................................................................................................................. - 13 - 第四章 PLC控制器的工作原理 ........................................................................................................................ - 15 - 4.1 概述 ............................................................................................................................................................ - 15 - 4.2 PLC的定义 ................................................................................................................................................. - 15 - 4.3 PLC的特点 ................................................................................................................................................. - 15 - 4.4 PLC的应用领域 ......................................................................................................................................... - 15 - 4.5 PLC的发展趋势 ......................................................................................................................................... - 16 - 4.6可编程控制器的构成 ................................................................................................................................. - 16 - 4.7 工作过程 .................................................................................................................................................... - 16 - 4.8 自动门控制装置的组成............................................................................................................................. - 17 - 4.9 主电路接线图 ............................................................................................................................................ - 18 - 4.10分配I/O点及设计PLC外围硬件线路 ................................................................................................... - 18 - 第五章 PLC的梯形图和语句表 ........................................................................................................................ - 20 - 5.1 PLC梯形图 ................................................................................................................................................. - 20 - 5.2 PLC语句表 ................................................................................................................................................. - 23 - 设计小结 ............................................................................................................................................................... - 25 - 参考文献 ............................................................................................................................................................... - 26 -

摘 要

在经济飞速发展的中国，在我们高楼耸立的大都市，在大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门已经是随处可见。自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。可编程控制器（PLC）在继电器的控制和计算机控制的基础上开发出来的，是一种应用于工业生产过程控制，具有实时数字化处理能力的硬件设备，为工业自动化提供高可靠性的自动控制装置。

可编程控制器（PLC）在工业现场因其编程方便，抗干扰能力强，获得了广泛的应用。具有可靠性高，环境适应好，编程简单，使用方便以及体积小，重量轻，功耗低等优点，迅速成为当代工业自动化的支柱设备。

由于自动门的适用性、可编程控制器（PLC）的优越性，为此我设计自动门装置，它靠光电检测开关自动检测有无人员通过，具有安装维护简单、方便可靠、节能和安全等多

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种特性。

关键词：可编程控制器，自动门，自动控制

第一章 绪 论

1.1简介

该设计介绍一个了关于自动门的设计与控制的过程，采用PLC进行软件控制。自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。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，电气式己开始出现，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

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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(红外感应,微波感应,触摸感应,脚踏感应)、刷卡自动门等。通过对该系统的设计，在有条件的情况下对该电路的控制软件及硬件电路进行实际调试运行，可以进一步了解到PLC控制电路在实际生活中的广泛应用。

1.2自动门的优势及发展前景

在经济飞速发展的中国，在我们高楼耸立的大都市，在大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门已经是随处可见。自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更为我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。

自动门在国外早已得到普遍应用，在我国也逐步得到大家的认同，中国已经迎来了自动门发展的黄金时期。在未来很长的一段时间内，自动门将逐渐更加的深入社会，进入各行各业，成为现代化进程的必需品

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，造成安装烦琐、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，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性，维修方便等特点，因此，进行自动门的PLC控制系统设计，可以推动自动门行业的发展，扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业的应用，具有一定的经济和理论研究价值。

本课题主要介绍运用PLC为控制器的自动门的开发和研究，所有产品的开发都要讲究实用，本课题开发的产品对许多的场合都能适用，而且能够简单化，不论对于产品开发商还有使用者来说，都是最好的。他们需要的是一个廉价的又是一个实用的产品。此系统的设计正好具备了这样的一个要求，能够在大多数的地方应用。因此本设计就是解决了这样一个问题，还可以保证自动门的稳定性。

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1.3系统功能要求

(1)当有人由门内到门外或由门外到门内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。

(2)自动门在开门位置会停留8秒后，并自动进入关门过程，关门执行机构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。

(3)在关门过程中，当有人员由门外到门内或由门内到门外通过光电检测开关K2或K1时，它会立即停止关门，并自动进入开门程序，以保证人员安全通过。

(4)在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由门外至门内或由门内至门外通过光电检测开关K2或K1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)当有人站在门口不进入时，检测开关K2或K1就会一直检测到信号，定时器处于循环定时状态。

图1.31自动门工作流程图

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第二章 自动门的结构及元件组成

2.1自动门结构设计

此次设计的自动门为卷帘式其结构简图如图2.1.1，单位CM

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图2.1.1

A B 为导轨，其截面图如2.12

图2.1.2

图2.1.3为电机与轴的链接图

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图2.1.3

C D 为电机的定位，图2.1.4

图2.1.4

E F 为轴的定位用具，图2.1.5

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图2.1.5

2.2自动门的器件组成

用到的器件有：电动机、皮带、齿轮、开门限位开关、关门限位开关。

2.3 自动门的主要部件

自动门的主要部件如表2.3.1 部件 智能控制器 三相交流电机 皮带 吊架 钢槽 特性 自动检测门的重量、宽度，使门保持在最佳运行状态 使用方便 、运行可靠 、价格低廉 、结构牢固过载能力强 高效同步齿型带，防止打滑，保证平稳运行 用于运动门扇的悬挂，安全可靠 高强度设计，承重不变形 表2.3.1 自动门的主要部件

2.4 自动门的主要技术指标

自动门的主要技术指标有以下几部分： 技术指标 单扇卷帘门 (1)门重量 30kg×1扇 (2)导轨长度 2.2m (3)开门速度 200~450mm/秒 (4)闭门速度 200~450mm/秒

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(4)闭门速度 200~450mm/秒 (5)慢行速度 30~50mm/秒 (6)开门时间 8秒

(7)可编程控制器电源 AC220V 50~60Hz (8)电源电压 AC380V 50Hz (9)驱动器输出功率 150W

(10)安全功能 开闭时遇到障碍物能立即开启 (11)使用环境 -20℃～+50℃

2.5 电动机的选择

电动机已经标准化、系列化，应按工作机要求，根据选择的传动方案，选择电动机类型、容量和转速，并在产品目录中查出其型号和尺寸。

电动机有交流电动机和直流电动机之分，一般控制装置都采用三相交流电机，此装置是自动门控制装置，所以可以采用交流电动机。

交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型电动机应用最多。

直流电动机的种类也很多，直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能。但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。

交流电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广，根据本课题所设计的自动门的要求应选用绝缘电阻、绝缘介电强度、接地装置、过电压保护等符合国际安全标准规定的，具有噪声低、过载能力强的特点的并且转速不高于500r/min的电机，在结合了安全、稳定的考虑本课题所设计的自动控制系统的驱动装置选用天津安全电机有限公司生产的型号为YSM100/112、W、S的3相380V交流电机。

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