毕业设计论文PLC自动门控制系统设计.doc

苏州市职业大学机电工程系毕业设计说明书1 绪论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、节能和安全等多种特性本文论述的自动门控制系统主要由以下几部分构成：可编程控制器(PLC)、信号采集装置、变频器、驱动装置、传动装置可编程控制器选用日本三菱电机公司生产的FX2N-32M小型PLC；信号采集装置选用上海晶园微电子公司生产的微波感应器；变频器采用日本三菱电机公司生产的FR－540变频器；驱动装置采用天津安全电机有限公司生产的YSM100/112、W、S三相异步电动机，额定转矩为0.43N.m，额定转速为400r/min；传动装置采用皮带来带动门的运动。

本设计对于周围环境的要求较低本设计主要的工作原理是通过信号采集装置判定有无人经过并将信号转换成开关量信号传到PLC，PLC根据开关信号的来控制变频器的开停和速度的变换，在由传动装置带动门运动2 设计的意义和要求的介绍2.1究背景和研究意义21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性：有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、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的专业制造商门的高级形式--自动门起源在欧美，迅速发展至今天，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、时尚的姿彩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由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）不要认为样本上全部是外国语，资料也是外国语的商品就是进口的商品，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由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）不要认为样本上全部是外国语，资料也是外国语的商品就是进口的商品，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在购买自动门时最好在授权的指定经销商处或认定销售店的商店购买（有悬挂的授权书），而且在购买时要清楚所购买设备的基本配置，防止买家克扣部件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。

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，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范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，不管人员移动与否，只要处于传感器的扫描范围内，它都会反应即传出触点信号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进入的场所本文拟使用PLC设计一个自动门控制器系统2.2 自动门的简介人类文明的产物，自动门已经经过了数十年的漫漫发展，至今为止，通过应用PLC控制系统及其他各种科技产品，已经具备了及其完善的控制技术，形成了具有庞大规模的自动门家族。

并且根据不同的需求制定了一系列的标准如JG/T 177-2005是由中华人民共和国建设部于2005-12-01制定的中国自动门标准编号，标准内容主要有：规定了建筑用各种自动门的分类、规格、代号、材料、要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存本标准适用于推拉自动门(弧形自动门)、平开自动门、折叠自动门、旋转自动门其他自动门可参照执行有特殊要求的自动门，还应参见其相关标准门和人类文明是孪生的，它伴随着人类文明的发展而跃动数千年来，门一直作为人类社会活动的守护神，拒侵入者于门外，而作为人类社会活动的航道，门又承载着文明，追寻着人们向往的光辉彼岸　　人类对文明的渴望是无穷尽的从古埃及到古罗马到今天的现代社会，都可以见到门迈动的足迹　　往昔，门的屏障作用是被动隔离，而通道作用仅仅是保证通行　　21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性：有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐　　门的高级形式--自动门起源在欧美，从1802年8月，德标公司成功设计并开发出世界第一台感应自动门，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的专业制造商。

迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族　　中国早在十多年前就开始引用欧洲自动门，并把它应用在酒店、机场、购物 中心、银行、写字楼等大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩2.3自动门控制系统总体方案设计2.3.1 自动门的功能需求分析本设计面向商场入口的应用，需要有安全和可靠性，在设计的时候改进了自动门的友好性，结构如图2-1所示：图2-1 自动门结构图根据商场中对自动门的具体要求，本课题所设计的自动门应具有以下功能：(1）开门和关门控制应具有手动和自动方式为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式手动和自动开门方式由手自动转换开关来控制当转换开关拨向手动位置时，门可以手动调节开或者关当转换开关拨向自动位置时，手动开门失效，由感应器检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近门且门未关闭，PLC动作输出信号给变频器来控制电机的正转或者反转来实现开门或者关门自动门控制系统包含PLC控制和动作执行元件构成采用自动和手动点动控制方式，此种控制模式为目前大多自动门的控制方式本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。

2.3.2 系统设计的基本步骤在自动门系统设计与调试过程中最主要的是先列出设计的主要步骤流程图，如图2-2所示在自动门控制系统的设计过程中主要要考虑以下几点：1）深入了解和分析自动门的工艺条件和控制要求2）确定I/O设备根据自动门控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯等3）根据I/O点数选择合适的PLC类型4）分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图5）设计自动门系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个自动门系统设计的核心工作6）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善7）自动门系统的整体调试，在PLC软硬件设计和现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，调试种发现的问题要逐一排除，直至调试成功图2-2 设计调试步骤图2.3.3 自动门技术参数的确定自动平移门安装和调试的关键是提高精度，即导轨的平直度和水平度，门体的两个吊挂点所形成的直线与导轨的平行度和垂直度，最大限度地减少门体的静态侧摆在自动门投入使用后，尤其是初期，应经常调节门体，修正运行产生的误差。

要严格限制门体重量，不能超过自动门的额定负重通常在三个月最多一年内要对自动门进行全面的清理和调整公共场所的自动平移门因为使用频率非常频繁，而任何自动门的使用频率和使用寿命都有限例如机场、大型超市和医院外门的人员流量每天可达成千上万人次，或者在特定时间段里集中通过大量人员，在这种情况下，要使用自动门就必须进行综合考虑例如增加门的数量，加大门扇宽度，增加关门延迟时间等具体参数如表2-1所示表2-1 自动门具体参数单扇开启宽度（mm）1250mm（最宽）单扇门的最大承重（kg）1x120kg高度（mm）2500mm最快开/关门速度（cm/s）60cm/s常速开/关门速度（cm/s）32.5cm/s减速开/关门速度（cm/s）20cm/s开启保持时间（s）15s（程序中可调）可编程控制器（PLC）电源220V AC,50-60Hz驱动器电源380V AC,50Hz驱动器输出额定功率120W在本毕业设计的自动门针对人流较多的商场，应对周围环境进行综合考虑，所以在本课题的自动门机械传动设计中考虑了以下几个方面：1）自动门的传动主要包括安装板，轨道，门机，皮带，吊挂件等2）所有的组件都为插入式元件，使得安装很简便。

3）电机：驱动电机采用380V三相交流电机，功率大，可调性强4）导轨：水平双导轨结构，形成正悬挂，解决了侧摆的问题，从而确保了门扇的稳定性并配以双侧密封毛刷，形成密封式导轨，避免积尘对导轨及滑轮的磨损，实现了维护方面的特点5）滑轮：采用特殊的尼龙滑轮，强度高，耐磨性好，同时还有一定的减震效果6）皮带：采用齿形皮带, 齿形皮带的齿形截面为曲线设计，增加了齿形的高度，提高了皮带与传动齿轮的吻合度，从而提高了机械效率皮带底部采用尼龙加强，减少了齿距变形，提高了使用寿命7）传动结构如图2-3所示其中马达皮带轮直径为5cm,皮带滑轮内径为13.5cm,外径为28.5cm图2-3 机械传动3 自动门控制系统硬件介绍3.1 控制系统结构设计本设计运用PLC控制变频器来调节交流电机运转来实现自动门运转的控制方式采用变频器电路。