1、樓宇智能化plc自動門控制系統的設計摘要本文是關于自動門控制系統的設計，自動門系統主要由可編程控制器（plc）、感應器件、驅動裝置和傳動裝置組成。主要工作原理是感應器件將檢測到的人體或物體信號傳送到plc，plc再綜合收到的自動門狀態信號作出判斷，而后發出控制信號，使驅動裝置運行，在通過傳動裝置帶動門的動作。隨著電子技術的發展，plc不斷的更新，plc控制已成為自動控制中最常見的方式之一。自動門就是自動控制應用的以典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理自動門開關控制及良好的穩定性，而且可以很簡單的改變控制的方式，因此，自動門的生產商家很多都運用plc來做門的控制器。目前自動門在日常生活中用越

2、來越廣泛。plc控制具有較高的可靠性、穩定性、維修方便等優點。關鍵詞：plc，自動門abstractwith productivity and the continuous development of science and technology,peoples daily lives and production activities of a large number of the use of automated control , not only saving human resources ,but a large degree of improved production ef

3、ficiency, further promote the rapid development of productive forces, and constant enrich peoples lives. the design is based on the storage of vehicles plc mangement systems , led used two vehicles in the garage to show that the actual number . the use of two light sensor to monitor vehicle access a

4、nd complete count , the two vehicles entered the house throuth the sensor and a digital display , two vehicles going through the sensor by a digital display ,but only after a sensor vehicles will not count.in oder to prevent accidents counting error ,the system used repeatedly checking procedures to

5、 enhance the reliability of the system . first of all ,pay attention to control the distant between the two sensors ,access to the garage with the certification ,procedures for the vehicle ,through the sensor when people do not count ,sencondly ,the introduction of the logical interlocked ,and count

6、ing would start by counting lock , a canadian counting will have to lock pulse by pluse count , so in order to ensure reliability , finally ,a reduction of the processing time to avoid vehicles in the vicinity of sensors for counting from the wrong campaignkey words : plc ，voluntarily door目錄摘要1abstr

7、act2前言42國內外自動門發展52.1國內外自動門發展現狀52.2本課題研究的內容63自動門控制系統總體方案設計63.1在自動門的功能需求分析63.2自動門的控制要求63.3自動門控制系統構成73.31 具體構成73.4自動門的機械傳機構設計74自動門控制系統的硬件設計84.1 plc的選擇84.2驅動裝置的選型84.3感應器件的選型84.4傳動裝置94.5 限位開關94.6自動門控制系統i/0地址分配表94.7自動們控制系統的原理圖104.7.1主電路及供電線路104.7.2外圍接線115自動門控制系統軟件的設計115.1 工作過程的分析115.2梯形圖的設計116硬件線路連接137 結束

8、語13參考文獻14致 謝15前言 在經濟飛速發展的中國，高樓聳立的大都市里的大廈、賓館、酒店、銀行、商場、寫字樓，自動門已經隨處可見。自動門的工作方式是通過自動門內外兩側的感應開關來感應人的出入，當人走進自動門是感應開關感應到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅動裝置將門打開。當人通過之后，再將門關上。由于自動門在通電后可以實現無人管理，不但能給我們帶來人員進出方便、節約空調能源、防風、防塵、降低噪音等好處，更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息。自動門在國外早已得到普遍的應用，在我國也以優異的性能逐步得到大家的認同，中國已迎來了自動們發展的黃金時期自動門性能優劣主要取決于它的控制裝置

9、，早期的自動門控制系統采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩定、不易維修等缺點已逐漸被淘汰。目前自動門及其自動化行業最穩定的控制裝置是plc，它是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。目前他在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領域的應用都得到了長足的發展。因此運用plc控制自動門具有較高的可靠性、維修方便等優點。由此看來，進行自動門的plc控制系統設計，可以推動自動門行業的發展，擴大plc在自動門行業乃至整個自動化行業的應用，具有一定的經濟和理論研究價值。本課題主要介紹運用plc為控制器的自動門控制系統的設計，所有產品的開發都要講究實用本課題開發的產品對許

10、多場合都能適用，而且能夠簡單化，不論對于產品開發還是使用者來說都是最好的。此系統的設計既滿足了自動門的基本要求，還可以保證自動門的穩定性。研究本課題意味著產品成本的下降，效益提高。因此是一個比較實用且經濟的產品。2國內外自動門發展2.1國內外自動門發展現狀在國外，進入90年代以來，自動化技術發展很快，技術已經很成熟，并取得了驚人的成就，自動化技術是自動門的重要部分。在現在人們生活中自動門可以節約空調能源、降低噪音、防塵、防風，同時可以使出入口顯得很莊重高檔，因此應用非常廣泛。隨著我國經濟的飛速發展，自動門在人們的生活中的運用越來越廣泛，自動門適合于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫院、商店等，使用自

11、動門。但在國內，自動門的自主研發尚處于初級階段。在自動門控制系統設計中，穩定、節能、環保、安全及人性化是需要首先考慮的因素。由于門體的重量及體積不同會對自動門驅動傳動系統提出不同的要求，所以各種自動門又可以分為重型自動門和輕型自動門?？土髁康牟町悤ψ詣娱T的使用產生很大的影響，因此，自動門還可以分為一般自動門和頻繁使用自動門。自動門根據使用的場合及功能的不同可分為自動平移門、自動平開門、自動旋轉門、自動圓弧門、自動折疊門等，其中平開門用的場合較少，旋轉門由于昂貴而且非常龐大，一般只使用余高檔酒店賓館，自動平移門使用的最廣泛，大家一般所說的自動門、感應門就是指自動平移門，目前市場上流行的平移型自

12、動門一般是兩開，這種門的特點是簡單易控，維護方便。自動平移門最常見的形式是自動門內外兩側加感應器，當人走進門時，感應器感應到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅動裝置將門打開。當人通過之后，再將門關上。由于自動平移門在通電后可以實現無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內外建筑市場上得到大范圍的普及。在智能控制器的選折上，自動門的主控制器有微電腦控制器控制和可編程控制器（plc）控制，微電腦控制主要有體積小、安裝方便等特點，目前有許多廠家采用此種方式生產自動門，plc控制的特點是穩定型高、維護方便，目前許多大型商場的自動門都是有這種方式來控制的。2.2本課題研究的內容本設計將

13、在以下幾個方面對自動門的控制系統進行研究和論證。1. 自動門硬件系統的設計 本課題設計的自動門要求有很高的穩定性來滿足日常的需要，故在本設計中所選用的智能控制器為穩定性良好的三菱fx小型plc。在自動門的開關門速度控制上本設計以變頻器作為調節器，運用變頻器的三段速控制實現自動門的轉速控制，為了解決在頻率很低時出現不穩定的問題，驅動裝置選用功率強大、穩定性好的自帶減速裝置的直流電動機，在感應器方面運用了自動門專用的微波雷達感應器和在工業控制上大量運用的具有檢測精度高、壽命長、穩定性好的接近傳感器，運用感應器的開關量信號輸入給plc來實現plc對自動門的控制。由于本課題的具體需要在硬件系統的設計過

14、程中主要考慮自動門的經濟實用、穩定的需要。2. 自動門的軟件設計 在本設計中選用了目前運用最多的plc編程語言梯形圖，梯形圖能直觀明了的設計出自動門的控制要求，并能更好的考慮到安全性和故障報警等問題，梯形圖的編寫運用三菱自帶的編程軟件，此軟件具有強大的診斷功能，能更快的查處故障原因，從而大大縮短了維修時間。3自動門控制系統總體方案設計3.1在自動門的功能需求分析 本設計面向商場入口的應用，需要有安全性和可靠性。根據商場中對自動門的具體要求，本課題所設計的自動門應由以下功能：（1） 開門和關門控制應有手動和自動方式為了便于維護，自動門應具有手動和自動方式。當信號采集裝置檢測到有人接近門口且門未打

15、開或者檢測到已無人接近門口且門未關閉，plc動作輸出信號開控制點動機正轉或者反轉來開門或者關門。（2） 緊急停止當自動門出現夾人現象時，可閉合緊急停止開關，自動門自動進入開門過程。自動門控制系統包含plc控制和執行元件構成。采用自動和手動控制方式，此種控制模式為目前大多自動門的控制方式。本課題所設計的自動門控制系統采用plc為控制中心來控制傳動機構從而控制門的開和關實現門的自動化控制。3.2自動門的控制要求（1） 當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關k1或k2時，開門執行機構km1動作，電動機正轉，到達開門限位開關k3位置時，電機停止運行。（2） 自動門在開門位置停留8秒后，自動進入關門過

16、程，關門執行機構km2被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關k4位置時，電機停止運行。（3） 在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關k2或k1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。（4） 在門打開后的8秒等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關k2或k1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。3.3自動門控制系統構成 自動門控制系統包含plc控制和動作執行元件構成。采用自動和手動電動控制方式，此種控制方式為目前大多自動門的控制方式。本課題所設計的自動門控制系統采用plc為控制中心來控制傳動機構從而控制門的開和關實現門的自動化控制

17、。3.31 具體構成自動門系統的具體組成如下圖：由上圖可知，當感應器件檢測到人體或物體信號時將信號傳給plc,plc根據已經采集的信號發出控制信號，是驅動裝置運行，通過傳動裝置帶動自動門的運行。3.4自動門的機械傳機構設計 在本課題設計的自動門針對人流較多的商場，應對周圍環境進行綜合考慮，所以在本課題的自動門機械傳動設計中考慮了以下幾個方面：1. 自動門的傳動主要包括安裝版，軌道，門機，皮帶，吊掛件等。2. 所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡單。3. 電機：驅動電機采用64v直流電動機，功率大，可調性強。4. 導軌：水平雙導軌結構，形式正懸掛，解決了側擺得問題，從而確保了門扇的穩定性。并配

18、以雙側密封毛刷，形成密封式導軌，避免積塵對導軌及滑輪的磨損，實現了維護方便的特點。5. 滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強度高，耐磨性好，同時還有一定的減震效果。6. 皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設計，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。 4自動門控制系統的硬件設計4.1 plc的選擇在plc系統設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是plc工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。因此工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據控制要求，估計輸入輸出點數、所需存儲器的容量

19、、確定plc的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的plc和設計相應的控制系統。本課題的設計采用三菱公司生產的fx小型plc來實現整個系統的控制。4.2驅動裝置的選型 自動門的驅動器是自動門能否良好工作的保障。在本設計中是運用直流無刷電機。直流無刷電機功率密度高，噪音極小、調速性能好，即具備交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等優點，又具備直流電動機線性機械特性、調速范圍寬、啟動轉矩大、運行效率高等諸多優點。是應用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠”等場合的最佳選擇本設計選用的是亞坦電機控制有限公司生產的45bldc系列直流無刷電機，電機直徑45，額定轉數4000轉，額定扭矩0.0

20、36n.m，功率15w100w。額定電壓24v dc。4.3感應器件的選型 目前自動門行業運用的感應器件主要有微波感應器、紅外感應器等。微波感應器，又稱微波雷達，對物體的移動進行反應，因而反應速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，微波感應器是以微波多普勒原理為基礎，平面型天線昨感應系統，以微處理器作控制。整機關鍵元器件均為進口器件，方案設計選擇器件均確保了產品可靠性。 微波感應器的特點： 微波感應器是以10.525ghz微波頻率發射、接收。其探測方式具體如下優點： （1）非接觸探測。 （2）不受溫度、濕度、噪音。 紅外感應器，是對物體的存在進行反應，不管人員是否移動，只要處于感應器的掃描

21、范圍內，它都會反應，另外，紅外感應器的反應速度比微波感應器慢。 根據不同的功能和性能運用在各類不同場合的自動控制系統中，是自動門系統的關鍵部位，其性能直接影響自動門系統的安全及穩定，如在高檔酒店、寫字樓，可以選擇高靈敏度的感應器；在人行道邊上的銀行、商店等經常有人路過的地方，選擇窄區域的感應器。 結合本課題的實際需要在設計自動門的人員檢測上運用上海順安達門業裝飾有限公司的微波自動門感應器wb-3004，其規格如下： 4.4傳動裝置 本控制系統所用到的傳動裝置具體包括如下： 1 自動門扇行進軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統，使其按特定方向進行。 2 自動門扇吊具走論系統：用于吊掛活動

22、門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。 3 同步皮帶：用于傳輸電機所產動力，牽引自動門吊具走論系統。4.5 限位開關 限位開關又稱行程開關，是一種利用生產機械某些運動部件的碰撞來發出控制命令的主令電器。用于控制生產機械的運動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。 限位開關廣泛應用于各類機床、起重機械以及輕工機械的行程控制。當生產機械運動到某一運動位置時，行程開關通過機械可動部分的動作，將機械信號轉化為電信號，以實現對生產機械的控制，限制它們的動作和位置，借此對生產機械給以必要的保護。4.6自動門控制系統i/0地址分配表 i/0分配表示編寫plc程序首先要做的前提條件，也是現場接線和調試的

23、重要依據。4.7自動們控制系統的原理圖4.7.1主電路及供電線路上圖為自動門控制系統的主電路原理圖。4.7.2外圍接線如上圖所示ka1 ka2是感應器控制的兩個繼電器，有感應器感應到有人時會自動閉合，sq1、sq2是開關門到位行程開關 ，檢測開關門是否到位檢，sq3、sq4是開關門時減速行程開關。5自動門控制系統軟件的設計5.1 工作過程的分析根據 本課題的控制要求和安全要求，所設計的程序按照下圖所示的流程運行，已達到本系統的最佳設計要求和完成系統的最終設計，工作流程如下：（1） 首先按下啟動按鈕，當傳感器檢測到能有人體信號時，電動機正傳，帶動自動門執行開門過程。（2） 當門完全打開之后，使開

24、門限位開關打開，此時自動門停止，進行8秒延時。 若此時感應器重新檢測到有人體信號時，則在重新進行8秒延時 （3） 當8秒的延時完畢后，電動機反轉執行關門過程。在關門過程中，傳感器重新檢測到人體信號時，此時中斷關門轉向開門過程。（4） 考慮到自動門若出現故障時，使用自動控制系統有所不適，于是設置手動開門和手動關門。以上工作過程可用流程圖表達如附圖所示。5.2梯形圖的設計設計梯形圖的基本方法和步驟：（1）首先根據工藝過程控制要求，畫出控制流程圖，力求表達清晰、準確。必要時可以把控制系統分解成幾個相對獨立的部分，盡量簡化，利于編程(2)將所有的輸入信號（按鍵，行程限位開關，壓力開關，壓力、速度、時間

25、等傳感器）和輸出控制對象（接觸器、電磁閥、電動機、指示燈等）分別列出，按被采用的plc型號內部邏輯元件編號范圍，對i/o端子做出相應的分配和安排。（3）根據控制流程圖，有規律的分配和利用plc內部有關的邏輯元件（如輔助繼電器、定時器、計數器等）構成相應的基本回路。（4）以梯形圖的形式來描述控制要求，繪制梯形圖要遵循編程原則。（5）編寫程序清單時，必須按梯形圖的邏輯行和邏輯單元的編排順序（由上而下，從左到右）依次進行。 本系統的程序軟件采用三菱fx,選擇他的梯形圖語言進行程序設計。在設計過程中應遵循以下編程規則：1. 每個繼電器的線圈和他的觸點均用同一個編號，每個元件的觸點使用時沒有數量限制。2

26、. 梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點）。3. 線圈不能直接接在左邊的母線上。4. 在一個程序中，同一編號的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，他很容易引起誤操作，應避免。5. 在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析plc的周期掃描原理和邏輯上的因果關系，假定在梯形圖中有電流流動，這個電流只能在梯形圖中單向流動即從左向右流動，層次的改變只能從上向下流動。6. 無論選用何種plc機型，所使用的軟件編號（即地址）必須在該機型的有效范圍以內。根據以上規則和plc的編程方法和思路編寫了本課題設計的自動門控制系統的梯形圖程序，具體程序如下：6硬件線路連接圖6-1接線圖7 結束語本文研究了基于plc的自動門控制系統的設計原理與實現方法，包括硬件設計與軟件設計。但在實際應用中還應結合實際情況，考慮各部分的容量及其技術參數，供電電源的設計、系統接地問題、電纜設計與鋪設、plc輸出端保護等問題，已使系統達到安全可靠的工作，所以要想交付用戶使用，必須得通過現場調試。這就又給我們提出了