基于PLC的自动门控制(三菱) 毕业设计

1、毕业设计（论文）题 目： 自动门控制 系 部： 专 业： 机电一体化 学 号： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 目 录毕业设计任务书 3毕业设计（论文）成绩评定表 6摘要 7第一章 引言 8第二章 自动门的控制 10第三章 自动门控制设备及其控制原理 11第四章 自动门主要器件的选择 13第五章 自动门控制设计案的确定 18第六章 自动门控制电路图 20第七章 Plc控制输出输入（IO）接线图 22第八章 自动门PLC控制程序流程图 23第九章 自动门PLC控制梯形图 24第十章 自动门PLC控制指令语句表 25第十一章 自动门PLC控制过程分析 26第十二章 自动门的维护 27第十三章 致

2、谢 28第十四章 结束语 28第十五章 参考文献 30毕业论文（设计）任务书课题名称：_自动门控制_系 部：_专 业：_姓 名：_ _学 号：_指导教师：_ 二 年 月 日一、毕业论文（设计）的目的与要求：二、毕业论文（设计）的内容：三、毕业论文（设计）进程的安排序 号论文（设计）各阶段名称日 期备 注四、任务执行日期：自_年_月_日起，至_年_月_日止。 学 生（签字）_ _ 指导教师（签字）_ 系主任（签字）_毕业设计（论文）成绩评定表系部： 专业： 班级： 姓 名设计（论文）总成绩：设计（论文）题目指导教师评语评定成绩： 签名： 年 月 日评 阅 人 评 语评定成绩： 签名： 年 月 日

3、答 辩 小 组 评 语答辩成绩： 组长签名： 年 月 日注：设计（论文）总成绩=指导教师评定成绩（30%）评阅人评定成绩（30%）答辩成绩（40%）摘 要在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已逐渐被淘汰。PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。由于直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大，所以执行机构使用直流电动机.本论文主要是对门的自动开、关控制而论。自动门控制装置系统由检测元件光电传感器、继电器、可编程序控制器（PLC）、电动机组成。它主要是

4、利用热释电人体光电传感器检测，有无人到门口的信号，再把检测到的信号送入可编程序控制器（PLC）中，由可编程序控制器来对信号的处理，处理的最后结果用继电器输出，从而达到控制直流电动机的转动。又由直流电动机带动门的开、关。当直流电动机正转时，门自动打开；当直流电动机反转时，门自动关闭。关键词 自动门 光电传感器 PLC 控制程序 直流电动机 自动门控制装置的设计 第一章、引言1.1 自动门的发展史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

5、。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。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。 自动门从

6、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

7、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 1.2 自动门控制装置的设计任务自动门控制装置系统由检测元件光电传感器、继电器、可编程序控制器（PLC）、电动机组成。它主要是利用光电传感器检测，有无人到门口的信号，再把检测到的信号送入可编程序控制器（PLC）中，由可编程序控制器来对信号的处理，处理的最后结果用继电器输出，从而达到控制电动机的转动。又由电动机带动门的开、关。当电动机正转时，门自动打开；当电动机反转时，门自动关闭。第二章 自动门控制设备及其控制原理2.1 自动门控制装置的硬件组成框图：检测开关 APLC程序控制 B 电

8、动机装置 C电动机所控制的门 D 图(21)自动门控制装置系统由以上四部分组成：A部分：利用传感器的光子探测器，探测外界辐射出的光线，引起传感器温度的变化而敏感，而这种变化对人体而言就是检测移动。B部分：可编程序控制器主要是检测系统送来的信号进行编译、处理，然后由继电器输出。C部分：电动机是带动强电物体运动。而PLC输出的弱电。因而必须由继电器输出，它是弱电控制强电的。D部分：电动机带动门的开、关。2.2 自动门的控制原理：22.1 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。22.2 自动门在开门位置停留

9、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。22.3 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。22.4 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。第三章 自动门的控制3.1 自动门的控制系统组成 平移式自动感应门机组由以下部件组成： （1） 主控制器：它是自动感应门的指挥中心，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

10、们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。 （2） 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； （3）电动机：提供开门与关门的主动力，控制自动感应门门扇加速与减速运行。 （4） 自动感应门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。 （5） 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。 （6） 同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：用于传输马达所产动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。 （7） 下部导向系统：是自动感应门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。3

11、.2 自动门的工作流程 当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下： 感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控制器判断后通知电动机运行，同时监控电动机转数，以便通知电动机在一定时候加力和进入慢行运行。电动机得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使自动感应门扇开启；自动感应门扇开启后由控制器做出判断，如须关自动感应门，通知电动机作反向运动，关闭自动感应门3.3 自动门的控制系统图急停开关PLC 电机正转继电器门内检测开关K1门外检测开关K2电机反转继电器开门限位开关K3开门限位开关K4第四章 自动门主要器件的选择4.1 可编程序控制器

12、PLC的选择目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。但是，仍然沿用着顺序扫描、程控等基本模式及CPU+通信+I/O的基本结构。PLC之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。PLC的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算

13、机。人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程。PLC的功能：1、数据采集与输出。2、控制功能。包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。 3、数据处理功能。包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、滤波等。 4、输入/输出接口调理功能。具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。 5、通信、联网功能。现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序

14、转移、数据文文件转移、监视和诊断。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成集中管理、分散控制的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。PLC的主要特点：1)、可靠性高。PLC的MTBF一般在4000050000h以上，有的在1020万h，且均有完善的自诊断功能。2)、结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。最少的PLC只有6点，3)、功能强大。4)、编程方便。控制具有极大灵活性。5)、适应工业环境。适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。6)、安装、维修简单7)、当前

15、PLC产品紧跟现场总线的发展潮流。采用三菱PLC,型号为:Fx0n-40MR-100( 输入24点/输出16点)电源：24V DC（输入）/220VAC（输出）4.2 可编程序控制器（PLC）的基本组成4.2 行程开关(限位开关)的选择行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用

16、行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。由于行程开关型号繁多，在这里采用比较通用而且价格便宜型号为LW42A2Y的行程开关。43 光电传感器（光电开关）的选择1）光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。2）、光电开关的分类及术语解释（1）、分类漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发

17、射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。镜反射式光电开关：它亦集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。槽式光电开关：它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于

18、U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。光纤式光电开关：它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。（2）术语检测距离：是指检测体按一定方式移动，当开关动作时测得的基准位置（光电开关的感应表面）到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。响应频率：在规定的1s的时间间隔内，允许光电开关动作循环的次数。输出状态：分常开和常闭。当无检测物体时，

19、常开型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作，当检测到物体时，晶体管导通，负载得电工作。检测方式：根据光电开关在检测物体时发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。输出形式：分NPN二线、NPN三线、NPN四线、PNP二线、PNP三线、PNP四线、AC二线、AC五线（自带继电器），及直流NPN/PNP/常开/常闭多功能等几种常用的输出形式。在这里采用欧姆龙的光电传感器(光电开关),E3JK-5M3,直流正负12240V,交流24240V均可用,交直流通用的,有一对常开和常闭触点. 消费电力:小于3W 检出距离:5M. 指向角:3

20、20, 继电器输出:最大:250V3A,最小5VDC10MA. 响应时间小于或等于:30MS. 工作温度:-2555 湿度:3595 周围照明:小于或等于3000lx. 保护构造:IEC60529IP64.。4.4 直流电动机的选择一种电枢导电部分始终工作于单一极性磁场中的直流电机。它是一种低压大电流无换向器的直流电机。 圆筒形电枢单极直流电机的原理结构。当两个环形励磁线圈通直流电时，电机气隙的整个圆周上将产生单一极性的磁场。当转轴带动圆筒形铜质电枢旋转时，枢轴向两端即感生电动势，其方向是固定不变的。此电动势由电刷从电枢两端引出。电刷的作用只是引出电流，无换向问题。由于电枢是一个铜环，无需绝缘

21、，它发热小，耐高热；加上这种电机结构简单、维护容易和可靠性高等优点，在冶炼及电化学行业中获得广泛应用。 单极直流电机电压低，电流大。电压只有十几伏或二十几伏，而电流可达几百安，几千安，甚至上万安。因此电刷的接触损耗和发热相当大，磨损也快。实用上应尽可能加多并联电刷的数目,采用接触电压降小的铜-石墨电刷，或用导电和导热更好的液态金属，如水银或钠钾合金等做电刷。 要提高单极直流电机电压，就必须提高气隙磁通密度和转速。转速受旋转体机械强度的限制，气隙磁通密度则受铁磁饱和限制，都不能过高。如采用超导技术则可使单机功率比普通电机提高十几倍以上。大量应用到各类 工作母机输送机械类包装机械类食品机械类 纺织

22、机械类事务机械类金融业设备印刷机械 医疗设备类电子仪器类化工仪器类公害防治机 械电线电缆类运动器材类专业机械类等等 具有体积小，噪音低散热良好传动功率大等特性在这里采用杰胜品牌的有刷直流电动机， 型号为 JS-ZYT07 额定功率 30W-50W 额定电压 12 24 90（V） 额定转速 1800-3200（rpm） 产品认证 CE 此款马达主要用于小型的传动机械设备上面. 第五章 自动门控制设计案的确定5.1 自动门运动方案确定由于自动门的分类很多，本次实验不能一一进行讨论，最后决定主要对平移自动门进行设计实现LPC的自动控制。自动门的硬件组成部分在前已经叙述，现在不再赘述。5.2 控制部

23、件的方案确定经分析设计任务，可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。要实现自动控制首先要具备以下功能部件：光电检测开关，限位开关，超载保护开关，直流电机。现确定电机与门扇轨道组成的系统，要实现电机正转开门，电机反转关门。1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时，开关上有电流通过（光电检测开关是脉冲触发须对其自锁）由于开门限位开关常闭，所以线圈上有电通过，电动机正转，到达开门限位开关位置时，电机停止运行。2）当自动门到开门限位开关位置时启动延时定时器8秒后，自动进入关门过程，电动机反转，当门移动到关门限位开关时，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，应

24、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）考虑到自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制从在一定的问题，最后决定加增手动开门和关门开关。第六章 自动门控制电路图6.1 自动门的电动机控制主电路图6.2 自动门的继电器控制电路图第七章 PLC控制输出输入（IO）接线图X001 门外光检测电开关 X002 门内光检测电开关X003 开门限位电开关 X004 关门限位电开关X005 过载保护开关 X006 紧急停车开关X007 启动停止 X010 手动开门X01

25、1 手动关门第八章 自动门PLC控制程序流程图开 始若K1，K2有信号开 门 K3 打 开 停 止延时8s若K1，K2有信号关 门若K1，K2有信号K4 打 开 停 止结 束第九章 自动门PLC控制梯形图第十章 自动门PLC控制指令语句表0 LD X0011 OR X0022 OR Y0003 ANI Y0024 AND X0075 OR X0106 ANI X003 7 OUT Y0008 LD X0039 ANI X00110 ANI X00211 OUT T014 LD T015 OR Y00116 ANI Y00017 ANI Y00218 AND X00719 OR X01120 A

26、NI X00421 OUT Y00122 LD X00523 OR X00624 OR Y00225 AND X00726 OUT Y00227 END第十一章 自动门PLC控制过程分析11.1 首先按下启动按钮使x007闭合，若外检测开关或内检测开关有信号时x001或x002闭合。由于开门限位开关x003是长闭的，所以y000线圈通电，有原理分析可知光电检测开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。当y000线圈通电时y000闭合，此时电动机正转带动自动门扇移动，执行开门过程。11.2 当门扇完全打开时，使开门限位开关x003打开，y000线圈断电.电动机停止转动。11.3 当门扇停止移动时，由

27、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x001或x002有信号，则使T0重新延时。11.4 当8秒的延时完毕后T0线圈通电，关门限位开关关闭，所以使y001通电并自锁，电机反转执行关门过程。11.5 在关门过程中，若外检测开关或内检测开关x001,x002有信号又使y000通电，由于在关门过程中y000长闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。11.6 在此控制过程中，为了保证其安全性设置过载保护和紧急停车。11.7 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。第十二章 自动门的维护12.1. 日常运行的检

28、查：为保障自动门安全、可靠地运行，太岳自动门公司建议用户或自动门管理人员在日常使用中对自动门进行必要的运行检查。注意:测试检查需要在没有其他人员干扰的情况下进行12.1.1 检测人员以正常速度从门外或门内走向自动门，自动门应该自动打开，自动门的动作应该平滑而且没有出现碰撞的情况；自动门打开后，人员以每秒约150mm-200mm 的速度慢速通过自动门时，自动门应该保持打开状态； 12.1.2 当检测人员离开自动门感应器探测区后，在延时8秒后（时间长短可以由自动门开关参 数来设置），自动门将自动关闭，自动门的动作应该平滑而且没有出现碰撞的情况； 12.1.3 观察人员正常通过自动门的行走路线，需要

29、把日常行走路线调整为人员正对走向自动门，而不是以一定的角度走向自动门； 12.1.4 走向自动门时，自动门感应器的感应宽度范围应该大于门完全打开的宽度； 12.2 自动门的保养建议用户或自动门管理人员在日常使用中对自动门进行必要的简单的维护保养。12.2 .1 每季定期清扫自动门导轨机箱内的灰尘；12.2 .2 检查自动门五金吊具连接件有无松动现象，若有请给予加固；12.2 .3 检查地面的地轮（止摆器）是否有松动现象，若有可自行加固。第十三章 致谢本毕业设计在指导老师（ ）的亲切关怀和悉心指导下完成的。在设计过程中，我的每一点进步都无不凝聚着导师的辛勤汗水。无论在学业上还是在做人方面，我的指导老师都以其严谨的治学态度、渊博的学识、踏实的作风给了我巨大的帮助和潜移默化的影响。能在指导老师的指导下完成毕业设计，是我一生的幸运，我衷心地感谢您!在此，谨向在我设计期间帮助和支持我的老师和同学亲友表示诚挚的谢第十四章 结束语本论文对自动门控制装置的设计过程做了详细的阐述。对自动门的控制主要是采用可编程序控制器PLC，对电动机