基于PLC的感应自动门控制系统

论文总字数：17994字

目 录

摘要.......................................................................Ⅱ

目录.......................................................................Ⅲ

1 绪论.....................................................................1

1.1 研究背景与意义.........................................................1

1.2 自动门的简介...........................................................2

1.3 自动门的组成及分类.....................................................3

1.4 国内外自动门的发展状况.................................................4

2 自动门控制系统总体方案设计

2.1 自动门的功能需求分析...................................................5

2.2自动门系统设计的基本步骤及参数的确定....................................6

2.3自动门的控制要求........................................................7

3 自动门硬件系统的设计

3.1 控制系统结构设计........................................................8

3.2 自动门硬件结构选择......................................................9

3.3 自动门运行位置检测运行障碍检测、报警....................................11

3.4可编程控制器(PLC)的I/O分配..........................................12 4 自动门控制系统程序设计及组态设计

4.1 PLC梯形图概述..........................................................14

4.2 控制系统指令语句及其梯形图.............................................15

4.3程序流程图.............................................................16

5 组态软件仿真与调试

5.1选层定向及反向演示 ....................................................18

5.2系统调试及其组态图.....................................................19

总结与展望...................................................................22参考文献.....................................................................22

致谢.........................................................................24

1 绪论

1.1 研究的背景与意义

在二十一世纪的今天，门越发强调安全观念及其有效性，在保证能够安全通行和疏散的同时，也突出了建筑的艺术理念，强调门与建筑以及整体环境的协调和和谐。 

在一百五十年前，自动门就已经开始进行大规模的专业化生产，在日积月累的发展和完善过程中，更是出现了大量的独具规模的专业生产制造商。自动门作为门的高级发展形式，在欧美出现之后，不断的成长至今日，早已出现了各种各样的功能完善、做工精细的自动门家族。 

自动门的出现为各种中、大型公共场所的建筑提供了更舒适的环境和更高的档次。自动门是门发展后的一种更高级的表现形式，也是人们根据需要对门进行提升和完善的产物。因此我们对自动门的认知与理解还是要从人们对门的功能的要求来展开。人们的基本生活需求是“衣食住行”，而门作为“住”的一部分，从其最基础的意义上说，不仅要能够隔离外部环境也要不阻碍人们正常的通行。因此门体本身应牢固、密封。 

在中国，因为没有自动门的相关条例与标准，所以致使自动门的质量和档次等良莠不齐。目前国内很多品牌的自动门是由相关的公司采购零部件自己进行组合安装而成，虽然在其样本印刷和资料上全是外语，但这并不意味着这些商品就是进口的。这些所谓的进口商品其实是违反国家法律的产物。真正的大品牌和知名企业所生产的产品是不会生产出这种产品。所以如果没有使用过自动门，最好的方式是查询对比后选择一家具有专业生产能力和售后服务完善的专业自动门品牌。为了防止卖家克扣零部件，在购买时一定要在经过相关部门和品牌授权的指定经销商处或认定销售店(即有悬挂授权书的店铺)购买，并且在采购时一定要弄明白所购买设备的基本配置。 

自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常宠大，一般只用于有需要的高档宾馆，自动平移门使用得最广泛，大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门。 

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，于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一项配置。 

自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加感应探测器，当人走近自动门时，感应探测器感应到人的存在，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。 

自动门的控制方法有很多，从控制器的不同来分，有传统的继电器控制，即通过按钮和复杂的接线安装；智能控制器控制，即通过运用现代自动化设备来控制，它具有稳定性高，安全等优点，因此被很多生产厂商所运用。由于继电器逻辑控制的自动门系统因存在许多缺陷而逐步被智能控制器控制的自动门所淘汰。

本课题所要研究的自动门控制系统，主要是通过PLC作为控制基础，加上对变频控制器和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。

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。

自动门性能的优劣主要取决于控制装置。早期的自动门控制系统是采用继电器进行逻辑控制的，因其安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐渐被淘汰。到目前为止，自动门及其自动化行业中最稳定的控制装置是可编程控制器（以下简称PLC）,PLC是一种专为工业环境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，以用来在其内部存储执行顺序运算、逻辑运算、计数、计时和算术运算等操作的指令，并能通过数字式、模拟式和开关量等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，可编程控制器在石油化工、机械制造、汽车、冶金钢铁、轻工业等领域的应用都获得了长足的发展，因此，运用PLC控制的自动门具有可靠性高，维修方便等特点。综上所述，自动门PLC控制系统设计的进行，不仅可以推动自动门行业的发展，而且对扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业的应用具有重要作用，具有一定的经济和理论研究价值。

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。现代自动门的操作主要有三种方：

（1）脚踏板式：在踏板之下装有压力开关。

（2）光电束式：在门的附近设置光束发射装置和光电传感装置。

（3）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，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令、控制驱动装置或电锁类系统工作；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范围时，它就给主控制器一个脉冲信号； 

驱动装置：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。

1.4 国内外研究发展现状

在国外，进入90年代以来，自动化技术发展很快，技术已经相对成熟，并取得了惊人的成就，自动化技术是自动门的重要部分。在现代人们生活中自动门可以节约空调能源、降低噪音、防风、防尘，同时可以使出入口显得庄重高档，因此应用非常广泛。 

随着我国经济的飞速发展，自动门在人们的生活中的运用越来越广泛，自动门适合于宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商店等，使用自动门。但在国内，自动门的自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统的设计中，稳定、节能、环保、安全及人性化是需要首先考虑的因素。

我国的自动门状况有如下几点： 

1. 厂家多，规模小。5～6年来几年来，自动门在国内得到了快速的发展。据不完全统计，目前国内大大小小生产自动门的厂家已有50多家，但普遍生产规模小，自主研发能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。
2. 专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委托代加工部分零部件。近两年来，出现了专门生产主要部件的厂家，如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。  

(3)高、低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场，目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能，但生产工艺略嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。  

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