自动门控制系统设计(附件)【字数：5836】
科技日新月异，伴随着自动化技术不断的进步，一些先进的设备逐渐出现在生活中。自动门相比于传统的门有着更好的优势，外观优雅、安全性能高、方便出入，在通电工作中无需人员看管，同时又起到了节能、防风尘、隔音的效果，在整体上提升了建筑的格调。早期的自动门效率低，维修成本高，本文自动门由PLC系统进行自动化控制，PLC系统具有抗干扰能力好、维护方便、体积小，功耗小等特点，利用PLC系统、驱动装置、传感器的配和实现自动门控制化过程。
目录
引 言 1
一、自动门系统的设计 2
（一）主要内容 2
（二）主要运行方式 2
（三）主要设计 2
二、系统的硬件设计 3
（一）硬件的选用 3
（二）硬件电路设计 5
三、系统的软件设计 7
（一）流程分析 7
（二）程序梯形图的设计 8
（三）过程解析 9
四、程序仿真 10
（一）编程软件 10
（二）仿真结果 11
结束语 17
参考文献 18
致谢 19
引 言
自动门是现代广泛应用于各种场合的一项设施，早期的自动门由继电器控制，成本大，不稳定，维修困难后续逐渐慢慢淘汰。起初自动门在国外就得以使用，在现如今的国内，自动门领域不断的刷新，渐渐地出现的我们的周边，大厦，医院，办公楼等地方。
早在国外，自动门得以普遍应用，随着国内自动化水平的提升，自动门逐渐出现在周围。自动门就是当人需要通过门时，从手动开门变为自动开门，自动门的应用，方便了出入，同时减少了人力的同时安全稳定性高。工作原理为：当人出现在感应器的检测范围时，感应器检测出人的存在向控制单元发送信号，由控制单元控制驱动装置，门打开，当确认人通过后，关闭门。本课题所研究的自动门由PLC作为控制单元，因为是PLC作为控制单元，所以相比继电器控制，其稳定性高，安全，维修方便。PLC控制的自动门出现同时又标志着PLC在自动化领域的地位，有着很好的研究意义。
本课题着重研究如何实现自动门的多场合化，以及对控制系统的优化，进一步提高自动门的安全性能，减小成本。
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一、自动门系统的设计
（一）主要内容
本设计自动门主要适用于人流密集的场合，人流密集区对于自动门要求灵敏度高，以及安全性和稳定性，安全则是至关重要的。对于自动门的要求可分为两种，手动以及自动，在正常情况下自动运行，如遇特殊情况下采用手动运行，同时安全性能也能够保障。运行大致过程为：当感应装置检测出有人靠近门，此时控制单元就向电动机发送正传信号，门打开。当人通过门后，感应装置检测的信号消失，此时控制单元就向电机发送反转信号，电机反转，门关上。当要求门一直开启时，通过手动按钮将门一直处于打开状态。
由于是在人流密集处运行，要求灵敏度高，所以在选择控制方面，着重于可编程控制器（简称PLC）以此来实现准度高安全性好的特点。
（二）主要运行方式
1.门内外分别设有感应器，当检测出有人时，控制开门的继电器工作，电动机正转，当门开启到指定位置触碰到限位开关时，门停止。
2.在门开启到指定位置时计时10秒，到达时间后，控制关门的继电器，电机反转，当触碰到关门限位开关时，门停止。
3.当门处在开启计时状态时，此时感应器检测出有信号，计时重新开始，直到无检测信号时，门按10秒关闭。
4.当门处在关闭过程中，感应器检测出信号，门立即执行开启。
5.遇特殊情况，如遇感应器无法检测出信号或防止夹到人时，设有手动开关防止特殊情况下门的开关使用。
（三）主要设计
此课题设计的自动门主要是由控制单元和执行单元组成，主要由可编程控制器控制运动机构，实现门的自动开关。
1.PLC简介
可编程逻辑控制器，简称PLC，本文中所提及的PLC为简称，英文Programmable Controller。是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来达到外部工作需求。工作可靠，便于编程。
2.总体组成
此课题中的自动门体现在自动化，以此实现方便，在遇到特殊情况下和日常维修检查时同时又要具备手动控制。
/
图11自动门总体设计框架图
图11可知，当感应元件检测出信号，将信号传送给PLC系统，由可编程控制器处理信号后向驱动装置发送信号，驱动装置运作起来后由传动装置带动门的启闭。
二、系统的硬件设计
（一）硬件的选用
1.可编程控制器的选用
在自动门的系统中，要想达到自动化的目的，PLC的选用在当中起到至关重要的地位，而在现今科技技术的发展领域，PLC也是一种引领自动化的主流方法。PLC的种类居多，常见的有三菱，西门子，松下等品牌，虽然品牌的不同以及编程方式的不同，但是本质工作原理基本类似。组成部分如图21所示。
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图21 PLC的组成
由于本课题的PLC仅适用于自动门系统，无需任何特殊要求，因此选用日本生产的三菱FX2n48MR型号PLC（如图22所示），三菱FX2nPLC编程简单，速度快，结构灵活。FX2n48MR采用输入输出各24个点，采用继电器输出，符合课题。
/
图22 PLC实物图
2.感应元件的选择
感应元件是自动门系统中检测信号来源的器件，是不可少的一部分。常见的自动门中主要有红外感应器和微波感应器，红外感应器是依靠检测人或其他物体所散发出来的红外线所工作的，虽然成本低，功率小，但对于环境的要求高，容易受辐射的干扰，当人被物体遮挡其探测灵敏度就会下降，不符合本设计理念。微波感应器又称微波雷达，其工作原理是向外发射电波，通过检测反射回来的电波的长短变化，进行工作，它可以很高效的检测物体，反应速度快，但是当被测物体处于静止时，无法检测出信号。相比红外感应器和微波感应器，红外感应器对物体是否移动都能检测出，但是相比微波感应器，它的灵敏度低，反应速度慢，因此微波感应器是本课题的选择，由于它不能检测静止的物体防止造成夹伤，故通过手动按钮补偿。本设计中选用KOB KTDM01型微波传感器（图24所示）其主要参数如下。
表23微波感应器主要参数
目录
引 言 1
一、自动门系统的设计 2
（一）主要内容 2
（二）主要运行方式 2
（三）主要设计 2
二、系统的硬件设计 3
（一）硬件的选用 3
（二）硬件电路设计 5
三、系统的软件设计 7
（一）流程分析 7
（二）程序梯形图的设计 8
（三）过程解析 9
四、程序仿真 10
（一）编程软件 10
（二）仿真结果 11
结束语 17
参考文献 18
致谢 19
引 言
自动门是现代广泛应用于各种场合的一项设施，早期的自动门由继电器控制，成本大，不稳定，维修困难后续逐渐慢慢淘汰。起初自动门在国外就得以使用，在现如今的国内，自动门领域不断的刷新，渐渐地出现的我们的周边，大厦，医院，办公楼等地方。
早在国外，自动门得以普遍应用，随着国内自动化水平的提升，自动门逐渐出现在周围。自动门就是当人需要通过门时，从手动开门变为自动开门，自动门的应用，方便了出入，同时减少了人力的同时安全稳定性高。工作原理为：当人出现在感应器的检测范围时，感应器检测出人的存在向控制单元发送信号，由控制单元控制驱动装置，门打开，当确认人通过后，关闭门。本课题所研究的自动门由PLC作为控制单元，因为是PLC作为控制单元，所以相比继电器控制，其稳定性高，安全，维修方便。PLC控制的自动门出现同时又标志着PLC在自动化领域的地位，有着很好的研究意义。
本课题着重研究如何实现自动门的多场合化，以及对控制系统的优化，进一步提高自动门的安全性能，减小成本。
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一、自动门系统的设计
（一）主要内容
本设计自动门主要适用于人流密集的场合，人流密集区对于自动门要求灵敏度高，以及安全性和稳定性，安全则是至关重要的。对于自动门的要求可分为两种，手动以及自动，在正常情况下自动运行，如遇特殊情况下采用手动运行，同时安全性能也能够保障。运行大致过程为：当感应装置检测出有人靠近门，此时控制单元就向电动机发送正传信号，门打开。当人通过门后，感应装置检测的信号消失，此时控制单元就向电机发送反转信号，电机反转，门关上。当要求门一直开启时，通过手动按钮将门一直处于打开状态。
由于是在人流密集处运行，要求灵敏度高，所以在选择控制方面，着重于可编程控制器（简称PLC）以此来实现准度高安全性好的特点。
（二）主要运行方式
1.门内外分别设有感应器，当检测出有人时，控制开门的继电器工作，电动机正转，当门开启到指定位置触碰到限位开关时，门停止。
2.在门开启到指定位置时计时10秒，到达时间后，控制关门的继电器，电机反转，当触碰到关门限位开关时，门停止。
3.当门处在开启计时状态时，此时感应器检测出有信号，计时重新开始，直到无检测信号时，门按10秒关闭。
4.当门处在关闭过程中，感应器检测出信号，门立即执行开启。
5.遇特殊情况，如遇感应器无法检测出信号或防止夹到人时，设有手动开关防止特殊情况下门的开关使用。
（三）主要设计
此课题设计的自动门主要是由控制单元和执行单元组成，主要由可编程控制器控制运动机构，实现门的自动开关。
1.PLC简介
可编程逻辑控制器，简称PLC，本文中所提及的PLC为简称，英文Programmable Controller。是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来达到外部工作需求。工作可靠，便于编程。
2.总体组成
此课题中的自动门体现在自动化，以此实现方便，在遇到特殊情况下和日常维修检查时同时又要具备手动控制。
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图11自动门总体设计框架图
图11可知，当感应元件检测出信号，将信号传送给PLC系统，由可编程控制器处理信号后向驱动装置发送信号，驱动装置运作起来后由传动装置带动门的启闭。
二、系统的硬件设计
（一）硬件的选用
1.可编程控制器的选用
在自动门的系统中，要想达到自动化的目的，PLC的选用在当中起到至关重要的地位，而在现今科技技术的发展领域，PLC也是一种引领自动化的主流方法。PLC的种类居多，常见的有三菱，西门子，松下等品牌，虽然品牌的不同以及编程方式的不同，但是本质工作原理基本类似。组成部分如图21所示。
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图21 PLC的组成
由于本课题的PLC仅适用于自动门系统，无需任何特殊要求，因此选用日本生产的三菱FX2n48MR型号PLC（如图22所示），三菱FX2nPLC编程简单，速度快，结构灵活。FX2n48MR采用输入输出各24个点，采用继电器输出，符合课题。
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图22 PLC实物图
2.感应元件的选择
感应元件是自动门系统中检测信号来源的器件，是不可少的一部分。常见的自动门中主要有红外感应器和微波感应器，红外感应器是依靠检测人或其他物体所散发出来的红外线所工作的，虽然成本低，功率小，但对于环境的要求高，容易受辐射的干扰，当人被物体遮挡其探测灵敏度就会下降，不符合本设计理念。微波感应器又称微波雷达，其工作原理是向外发射电波，通过检测反射回来的电波的长短变化，进行工作，它可以很高效的检测物体，反应速度快，但是当被测物体处于静止时，无法检测出信号。相比红外感应器和微波感应器，红外感应器对物体是否移动都能检测出，但是相比微波感应器，它的灵敏度低，反应速度慢，因此微波感应器是本课题的选择，由于它不能检测静止的物体防止造成夹伤，故通过手动按钮补偿。本设计中选用KOB KTDM01型微波传感器（图24所示）其主要参数如下。
表23微波感应器主要参数
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