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　　1、 p pl lc c 控控制制 课课程程设设计计 设设计计说说明明 设计题目设计题目: : 自动门控制系统设计自动门控制系统设计 院系名称：院系名称： 机电工程学院机电工程学院 专业班级：专业班级： 机制机制 f09f09 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 5 指导教师：指导教师： 2012 年年 1212 月月 1010 日日 内容摘要内容摘要 随着科学技术的发展，我们的生活发生了巨大的变化。一个智能化、自动化的社 会已经开始呈现于我们的眼前，这为我们提供了非常多的便利。其中自动门就是自动 化进程中的一个典型代表，此设计就是运用所学的知识，结合实际需要而进行

　　2、研究的。 为了增强自动门运行的可靠性,提出了一种以 s7-200 可编程序控制器(plc)为核心 的自动门控制系统。分析了该控制系统的工作原理,描述了系统的硬件组成,介绍了人 体感应探测、自动门运行位置检测、门运行障碍检测等控制电路的工作过程,对 plc 的 选型及 i/o 点的确定进行了说明。 合 plc 的运行特点，对控制系统的工作流程作了合理的优化。在此基础上，给出 了控制系统软件设计的程序流程图、顺序功能图、外部端子接线图及 plc 控制梯形图 等。本设计介绍应用可编程控制器取代传统的继电器、接触器控制系统，实现自动门 控制的过程。 关键词关键词：可编程控制器； s7-200； 自动门

　　3、； 控制系统 目目 录录 第第 1 1 章章 引引 言言 .1 1.1 研究背景与研究意义.2 1.2 自动门的简介.2 1.3 自动门的组成.3 第第 2 2 章自动门控制系统方案设计章自动门控制系统方案设计 .4 2.1 自动门的功能需求分析 .4 2.2 自动门的控制要求 .4 2.3 plc 的简介 .4 2.4 plc 的主要功能及特点 .5 2.4.1 plc 的主要功能.5 2.4.2 plc 的特点.6 2.5 自动门控制系统构成 .6 2.6 自动门的机械传动机构设计 .6 第第 3 3 章自动门控制系统的硬件设计章自动门控制系统的硬件设计 .7 3.1 plc 的选择 .7

　　5、致 谢谢.20 参考文献参考文献.21 第第 1 1 章章 引引 言言 自动门控制系统，在现当代社会是一个应用非常广泛的设备，自动门已经广泛应 用于酒店、银行、超市、停车场或公共建筑等入口，其主要核心部分自动门控制 系统正是我们这篇论文的主要研究讨论的课题。 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，造成安装繁琐、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

　　6、控制装置是可编程控制器（以下简称 plc）, plc 是一种专门为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 例如：各种用可识别感应器控制的自动专用门。这是实现生活自动化进程的一个重要 组成部分。 本课题（自动门控制系统设计）所研究的自动门控制系统，主要通过 plc 作为

　　7、控 制基础，加上对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。 课题控制要求： 1、当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关 k1 或 k2 时，开门执行动作 km1 动作，电动机正转，到达开门限位开关 k3 位置是，电动机停止运行。 2、自动门在开门位置停留 8 秒后，自动进入关门过程，关门执行机构 km2 被起动， 电动机反转，当门移动到限位开关 k4 位置时，电动机停止运行。 3、在关门过程中，当有人由外到内或由内到外通过光电检测开关 k1 或 k2 时，应 立即停止关门，并自动进入开门程序。 4、在门打开 8

　　8、 秒的等待时间内，若有人由外至内或由内至外通过光电检测开关 k2 或 k1 时，必须重新等待 8 秒，再进入关门程序，以保证人员安全通过。 1.11.1 研究背景与研究研究背景与研究意义意义 21 世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性:有效的防范通行、疏散， 同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环 境整体的协调、和谐。 大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿态。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 的认识应该从人们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

　　9、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。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 很多自动门品牌是有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） 。不要认为样本上全是外国语，资料也是外国语的商品就是进口商品，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。 自动门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

　　10、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。 1.21.2 自动门的简介自动门的简介 自动门 英文名：automatic door 自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪二十年代以后

　　11、。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。 现代自动门的操作主要有三种

　　12、方。脚踏板式：在踏板之下装有压力开关。光 电束式：在门的附近设置光束发射装置和光电传感装置。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。 1.31.3 自动门的组成自动门的组成 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、指挥马达或电锁类系统工作；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

　　13、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； 动力马达：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。 第第 2 2 章自动门控制系统方案设计章自动门控制系统方案设计 本章从自动门的功能需求、控制要求、系统组成、机械传动等方面系统介绍了自 动门控制

　　14、系统方案设计应考虑的问题及解决办法。 2.12.1 自动门的功能需求分析自动门的功能需求分析 本设计面向商场入口的应用，需要有安全性和可靠性。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由以下功能： 1.开门和关门控制应有手动和自动方式 为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。当信号采集装置检测到有人接近 门口且门未打开或者检测到已无人接近门口且门未关闭，plc 动作输出信号开控制点动 机正转或者反转来开门或者关门。 2.紧急停止 当自动门出现夹人现象时，可闭合紧急停止开关，自动门自动进入开门过程。 2.22.2 自动门的控制要求自动门的控制要求 1.当有人由内到外或由外到内通过光

　　15、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.自动门在开门位置停留 8 秒后，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，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关 k2 或 k1 时， 应立即停止关门，并自动进入开门程序。 4.在门打开后的 8 秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开 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。 由功能分析和控制要求可以知道，本

　　16、课题（自动门控制系统设计）可采用 plc 控 制。 2.32.3 plcplc 的的简介简介 可编程控制器（programmable controller 简称 plc） 。plc 是在传统的顺序控制 器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代 新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能， 建立柔性的控制系统。可编程控制器具有能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单等 优点，是当代工业生产自动化的主要手段和重要的自动化控制设备。由于 plc 在自动 化控制中的种种优势，因此被广泛的引用于自动门系统中。 由于 plc 在不断发展，因此，

　　17、对它进行确切的定义是比较困难的。美国电气制造 商协会（nema）经过四年的调查工作，于 1980 年正式将可编程序控制器命名为 pc（programmable controller） ，但为了与个人计算机 pc（personal computer）相区 别，常将可编程控制器简称为 plc，并给 plc 作了定义：可编程序控制器是一种带有指 令存储器、数字的或模拟的输入输出接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定 时、计数和运算等功能，用于控制器或产生过程的自动化控制装置。 1982 年，国际电工委员会（international electrical committee，iec）颁布了 plc

　　18、 标准草案第一稿，1985 年提交了第二稿，并在 1987 年的 3 稿中对 plc 作了如下的 定义：“plc 是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程 序控制器的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术 运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入，控制各种类型的机械或生产过 程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、 易于扩展其功能的原则而设计。 ” 上述的定义表明，plc 是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，是以微处理 器为基础，结合计算机技术、自动控制技术和通信技术，用面向控制过程、面向用户 的

　　19、“自然语言”编程是一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装 置。 2.42.4 plcplc 的主要功能及特点的主要功能及特点 2.4.12.4.1 plcplc 的主要功能的主要功能 1.开关逻辑和顺序控制 这是 plc 应用最广泛、最基本的场合。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行 顺序逻辑控制，从而可以实现各种控制要求。 2.模拟控制（a/d 和 d/a 控制） 在工业生产过程中，许多连续变化的需要进行控制的物理量，如温度、压力、流 量、液位等，这些都属于模拟量。过去，plc 长于逻辑运算控制，对于模拟量的控制主 要靠仪表或分布式控制系统，目前大部分 plc 产品都具备处理

　　20、这类模拟量的功能，而 且编程和使用方便。 3.定时/计数控制 plc 具有很强的定时、计数功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时器与计数 器。对于定时器，定时间隔可以由用户加以设定；对于计数器，如果需要对频率较高 的信号进行计数，则可以选择高速计数器。 4步进控制 plc 为用户提供了一定数量的位移寄存器，用位移寄存器可方便地完成步进控制功 能。 5.运动控制 在机械加工行业，可编程序控制器与计算机数控（cnc）集成在一起，用以完成机 床的运动控制。 6.数据处理 大部分 plc 都具有不同程度的数据处理能力，它不仅能进行算术运算、数据传送， 而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示打印等操

　　21、作，有些 plc 还可以进行浮点 运算和函数运算。 7.通信联网 plc 具有通信联网的功能，它使 plc 与 plc 之间、plc 与计算机以及其他智能设备 之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。 2.4.22.4.2 plcplc 的特点的特点 1.可靠性高，抗干扰能力强 2.配套齐全，功能完善，适用性强 3.易学易用，深受工程技术人员欢迎 4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 5.体积小，重量轻，能耗低 2.52.5 自动门控制系统构成自动门控制系统构成 自动门控制系统包含 plc 控制和动作执行元件构成。采用自动和手动电动控制方 式，此种控制方式为目前大多

　　22、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。 2.62.6 自动门的机械传动机构设计自动门的机械传动机构设计 在本课题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版，轨道，门机，皮带，吊挂件等。 2.所有的组件都为插入式元件，使得安装很简单。 3.电机：驱动电机采用 64v 直流电动机，功率大，可调性强。 4.导轨：水平双导轨结构，形式正悬挂，解决了侧摆得问题，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

　　23、导轨，避免积尘对导轨及滑轮的磨损，实 现了维护方便的特点。 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，从而提高了使用寿命。 第第 3 3 章自动门控制系统的硬件设计章自动门控制系统的硬件设计 自动门的硬件根据不同的类型各有不同，此以平移型感应门为例子介绍它的硬件， 主要有：自动感应门主控制器，自动感应探测器，自动感应门动力马达，自动感应门 门扇行进轨道，门扇吊具走轮系统，同步皮带（有的厂家使用三角皮带） ，自动感应门 下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置，防止

　　24、门扇在运行时出现前后门体摆动。 3.13.1 plcplc 的选择的选择 在 plc 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 plc 工程设计选型。工 艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此工程设计选型和估算时，应详 细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需要的操作和动作， 然后根据控制要求，估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定 plc 的功能、外部 设备特性等，最后选择有较高性能价格比的 plc 和设计相应的控制系统。 1、控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等 性能的选择。根据本课题所设计的自动门控制系

　　25、统的要求，主要介绍一下几种功能的 选择。 1）控制功能 plc 主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制 器解 决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需要的控制功能，提高 plc 的处理速度和节省存储器容量。 2）编程功能 离线编程方式：plc 和编程器共用一个 cpu，编程器在编程模式时，cpu 只为编程 器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，cpu 对现 场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方 便。在编程方式：cpu 和编程器有各自的 cpu，主机 cpu 负责现场控制，并在一个扫描 周

　　26、期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫 描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便， 在大中型 plc 中常采用。 五种标准化变成语言：顺序功能图（sfc） 、梯形图（ld） 、功能模块图（fbd）三 种图形化语言和语言表（il） 、结构文本（st）两种文本语言。选用的编程语言应遵守 标准（iec6113123） ，同时，还应支持多种语言变成方式，如 c，basic 等，以满足特 殊控制场合的控制要求。 3）诊断功能 plc 的诊断功能爆孔硬件和软键的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的 故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断

　　27、。通过软件对 plc 内部的性能和功能进行诊断 是内诊断，通过软键对 plc 的 cpu 玉外部输入输出等部件信息叫唤功能进行诊断是外 诊断。plc 的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平 均维修时间。 2、机型的选择 1）plc 的类型 plc 按结构分为整体型和模块两类型型，按应用环境分为现场安装和控制室安装两 类；按 cpu 字长分为 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。从应用角度出发，通 常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型 plc 的 i/0 点数固定，因此用户选择的 余地较小，用于小型控制系统；模块型 plc 提供多种 i/0 卡

　　28、件或插卡，因此用户可较 合理的选择和配置系统控制的 i/0 点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系 统。 2）经济的考虑 选择 plc 时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、 可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出比较满意的产品。输入输 出点数对价格有直接影响。点当数增加到一数值后，相应的存储器容量相应增加，因 此，点数的增加对 plc 选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和 选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。本课题所设计的自动门 属于小型控制系统，结合经济性的考虑因此选用整体型 plc。 综合以上因素，本课题的设

　　29、计采用德国西门子公司生产的 cpu222 小型 plc 来实现 整个系统的控制。 3.23.2 驱动装置的选型驱动装置的选型 自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障。在本设计中是运用直流无刷电机。 直流无刷电机功率密度高，噪音极小、调速性能好，即具备交流电动机的结构简单、 运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电动机线性机械特性、调速范围宽、启动转 矩大、运行效率高等诸多优点。是应用于“轻、小、薄、安静、精密、可靠”等场合 的最佳选择本设计选用的是亚坦电机控制有限公司生产的 45bldc 系列直流无刷电机， 电机直径 45，额定转数 4000 转，额定扭矩 0.036n.m，功率 15w100

　　30、w。额定电压 24v dc。 3.33.3 感应器件的选型感应器件的选型 目前自动门行业运用的感应器件主要有微波感应器、红外感应器等。微波感应器， 又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人 员通过的场所，微波感应器是以微波多普勒原理为基础，平面型天线昨感应系统，以 微处理器作控制。整机关键元器件均为进口器件，方案设计选择器件均确保了产品可 靠性。 微波感应器是以 10.525ghz 微波频率发射、接收。其探测方式具体如下优点： 1.非接触探测。 2.不受温度、湿度、噪音。 红外感应器，是对物体的存在进行反应，不管人员是否移动，只要处于感应器的 扫描范围内，它都

　　31、会反应，另外，红外感应器的反应速度比微波感应器慢。 根据不同的功能和性能运用在各类不同场合的自动控制系统中，是自动门系统的 关键部位，其性能直接影响自动门系统的安全及稳定，如在高档酒店、写字楼，可以 选择高灵敏度的感应器；在人行道边上的银行、商店等经常有人路过的地方，选择窄 区域的感应器。 3.43.4 选择直流电动机的优势选择直流电动机的优势 因为直流电动机在调方面很简单，相对于异步电动机来说又有以下的优势： 1） 由于采用高性能永磁材料，无刷直流电机的转子尺寸得以减小，可以具有较低 的惯性、更快的响应速度、更高的转矩惯量比。 2） 由于没用转子损耗（转子使用永磁材料） ，也无需定子励磁电流

　　32、分量（应用新 理论） ，所以无刷直流电机具有较高的效率和功率密度。对于同等容量输出，交流异步 电机需要更大功率的整流器和逆变器。 3） 由于没有转子发热，无刷直流电机也无需考虑转子冷却问题。 4）无刷直流电机把其复杂的磁场定向控制简化为离散状态的转子位置控制，无需 坐标变换，调速范围更宽，控制性能更好。 综上所述，无刷直流电机具有更大的功率密度（铁芯利用率高） 、更高的效率和 更好的控制性能，如将节能因素、省却变频器以及产能提高因素考虑在内，使用者的 综合成本下降很大。所以在本课题设计中选用了无刷直流电动机。 3.53.5 限位开关限位开关 限位开关又称行程开关，是一种利用生产机械某些运动部件

　　33、的碰撞来发出控制命 令的主令电器。用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控 制器件。 3.63.6 自动门控制系统自动门控制系统 i/0i/0 地址分配表地址分配表 i/0 分配表示编写 plc 程序首先要做的前提条件，也是现场接线和调试的重要依据。 输入/输出信号在 plc 接线端子的地址分配是进行 plc 控制系统设计基础。对软件 设计来说，i/o 地址分配以后才可进行编程；对控制柜及 plc 的外围接线来说，只有 i/o 地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员根据线路图来安装控 制柜。i/o 地址分配是编写 plc 程序首先要做的前提条件，也是现成接线、和调试的重要 依据。 plc 控制系统的 i/o 地址分配如下表 3-1： 表 3-1 i/o 地址分配表 名 称代 码地 址 编 号 输 入 信 号 启动按钮 sb1 i0.0 停止按钮 sb2i0.1 门内检测开关 sq1i0.2 门外检测开关 sq2i0.3 开门限位开关 sq3i0.4 关门限位开关 sq4i0.5 手动开门 sb3i0.6 手动关门 sb4i0.7 输 出 信 号 开门执行机构 km1q0.0 关门执行机构 km2q0.1 3.73.7 自动门控制系统的原理图自动门控制系统的原理图 3.7.13.7.1 主电路及供电线路主电路及供电线路 自动门控制系统的主电路图如下图

　　35、 4-1 所示： 图 3-1 主电路图 3.7.23.7.2 plcplc 外接线路图外接线路图 plc 的 i/o 外接线 i/o 外接线 章章 自动门的软件系统自动门的软件系统设计设计 4.14.1 控制系统流程控制系统流程设计设计 n y y n y n 开始 电动机正转，门打 开 碰到行程开关 k3（门全开） 电动机反转，门闭合 计时器 t37， 延时 8s 是否有人通过 手动开门按钮 手动关门按钮 光电开关 k1 是否有信号 光电开关 k2 是否有信号 y n 图 4-1 自动门系统流程图 框图说明如下: （1）当有人有内到外或由

　　36、外到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）自动门在开门位置停留 8s 后，自动进入关门过程，关门执行机构 km2 被启 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，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关 k2 或 k1 时， 应立即停止关门，并自动进入开门程序。 （4）在门打开后的 8s 等待时间内，若有人员由外到内或由内至外通过光电检测 开关 k2 或 k1 时，必须重新开始等待 8s 后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通 过。 4.24.2

　　37、plcplc 梯形图梯形图的设计的设计 4.2.14.2.1 梯形图编辑注意事项梯形图编辑注意事项 1.每个继电器的线圈和触点均用同一个编号，每个元件的触点使用没有数量限制。 2.梯形图每一行都是从左边开始，线圈接在最右边（线圈右边不允许再有触点） 。 3.线圈不能直接接在左边母线.在一个程序中，同一编号的线 梯形图以及指令梯形图以及指令 本课题（自动门控制系统设计）是利用 step 7 编程软件进行编程的。 step 7 编程软件用于西门子系列工控产品包括 simatic s7、m7、c7 和基于 pc 的 winac 的编程、监控和参数设置，是

　　38、 simatic 工业软件的重要组成部分。 门闭合时是 否有人通过 结束 step 7 具有以下功能：硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维 护、文件建档、运行和诊断功能等。 1、梯形图 a a 2 语句表 4.2.34.2.3 过程分析过程分析 1. .首先按下启动按钮使 i0.0 闭合，若外检测开关或内检测开关有信号时 i0.2 或 i0.3 闭合。由于开门限位开关 i0.4 是长闭的，所以 q0.0 线 线 闭合，此时电动机正转带动自动门扇移动，执行开门过程。 2.当门扇完全打开时，使开门限位开关 i0.4 打开，q0.0 线.当门扇停止移动时，由于开门限位开关的长闭变成长开，故使长开闭合。进行 8 秒的延时，若此时外检测开关或内检测开关 i0.2 或 i0.3 有信号，则使 t36 重新延时。 4.当 8 秒的延时完毕后 t36 线圈通电，由于关门限位开关 i0.5 常闭，所以使 q0.1 通电并自锁，电机反转执行关门过程。 5.在关门过程中，若外检测开关或内检测开关 i0.2 或 i0.3 有信号又使 q0.0 通电， 由于在关门过程中 q0.0 长闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。 6.考虑到主动门若出现故障时，使用自动控制系统有所不适，于是设置手动开门 和手动关门。 4.34.3

　　40、 程序调试过程程序调试过程 利用 sf200 仿真模拟器进行程序调试 图 4-2 电动机正转 图 4-3 计时器计时 图 4-4 电动机反转 结结 论论 本设计研究了 plc 的自动门控制系统的设计原理与实现方法，包括硬件设计与软 件设计，将 plc 应用到自动门控制系统中，充分发挥 plc 高可靠性和抗干扰性特点， 外部接线简单、灵活，维修方便。采用了双元件型红外线光电感应器防止夹人(或物) 的情况出现。传感器灵敏可靠，不受环境因素的干扰，具有较高的适用性。 但在实际应用中还应结合实际情况，考虑各部分的容量及其实际的技术参数，供 电电源的设计、系统接地问题、电缆设计与铺设、plc 输出端保护

　　41、等问题，已使系统达 到安全可靠的工作，所以要想用于实际中，必须得通过现场调试。这就又给我们提出 了更高层次的问题，毕竟一个较好的和较完善的应用软件不是在短时间内就可以完成 它的需要，要不断的完善和发展，需要我们做大量的工作和时间的检验。现在的系统 还没有达到真正的智能化，还需要增加很多新的功能和先进的科学技术，才能达到真 正意义上的智能化控制。 虽然现在自动门广泛地使用 plc 作为控制元件，但单片机等更为便宜，所以，应 该在现有的基础上开发利用单片机等控制的自动门系统。而且现有的故障诊断很不全 面，应该增加主动性预防诊断，可使系统在发生故障之前，我们就可以预见故障、排 除故障，使运行中的故障

　　42、率降低到最低水平，保障自动门安全可靠运转。 最终，就是以信息技术为主，通过先进使用技术，提升传统自动门制造业，强化 产、学、研的有效结合，尽快实现技术引进和自主创新相结合的模式，建立和完善技 术开发体系，全力提升自动门制造层次和水平。 设计总结设计总结 本设计完成了题目要求的基本部分的全部要求。发挥部分的因为时间和制作材料 的短缺而没有进行尝试，在今后条件允许的情况下再扩展。基本部分各单元工作稳定。 通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越 自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从 为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没

　　43、想到的事。使之不断地战胜别 人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易 言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对 我们提出了挑战，勇敢面对，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。 致致 谢谢 从上周接受课题到现在完成设计论文，衷心的感谢我的指导王宗才老师给予了精心 的指导和热情的帮助。王老师在 plc 方面具有丰富的实经验，对我的设计工作给予了 很多的指导和帮助，使我能够将理论中的结果与实际相结合。虽然王老师对我们要求 非常严格，但我觉得正是因为老师的严格要求，我们才能真正的学到知识。 在这里我还要感谢曾经给过我同样帮助的同学们，你

　　44、们同样给我带来了莫大的帮助。 在这两周的课程设计当中，我学到了很多知识，当然这离不开老师和周围同学的指导 和帮助。他们在我遇到问题的时候，及时伸出援手，耐心的为我讲解，直到我弄懂弄 通为止。 另外，还要感谢学校为我们提供的良好的学习环境和丰富学习资料。 参考文献参考文献 【1】 王宗才. 机电传动与控制.北京：电子工业出版社，2011:161-295. 【2】 孙振强. 可编程控制器原理及应用教程m. 2 版. 北京: 清华大学出版社. 2008: 41-44. 【3】 钟肈新. 可编程控制器原理及应用m. 广州: 华南理工大学出版社. 1988. 【4】 张万忠. plc 应用及维修技术m. 北京: 化学工业出版社. 2006: 7-22. 【5】 田瑞庭. 可编程控制器应用技术. 机械工业出版社. 1993. 【6】 黎 虎, 游有朋. 基于 plc 和变频器的直线电机驱动门控制系统期刊论文. 电机技术. 2008(4).

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