PLC控制的自动门设计
引言 2
引言
自动门,因为其方便、使用简单，并且避免与手的接触，减少细菌传播，现已广泛应用于超市、饭店、宾馆等人流量多的入口出，其核心“控制系统”正是本人论文的主要研究讨论的课题。
自动门的性能主要取决于其控制系统，自动门发展的初期主要采用继电器逻辑控制，因为体积比较大、安装维修难度大、不易维修，所以已经渐渐地被淘汰了。目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是可编程控制器（简称PLC）。
PLC可靠性高，抗干扰能力强，编程方便，易于使用，通用性强，配套齐全，安装简单，调试方便，维护工作量小功能完善等优点。所以用PLC控制的自动门可靠性很高，也很少出现故障，即便出现故障维修也比较简单。又因为FX系列PLC的相互连接不用基板，只用扁平电缆，精密拼装后组成一个整齐的长方体，使其体积比较小，适用于机电一体化产品。特别是FX2N系列PLC，具有功能强大、应用范围广、性价比高等特点，有很强的网络通信能力，满足了大多数用户的需要，所以，我考虑用三菱FX2N系列PLC来设计自动门。
一、毕业设计任务及要求
设计题目是基于PLC的自动门控制系统，根据题目要求，设计的控制系统的控制核心是PLC。主要实现的功能是是全自动化操作，不需要人为参与。要完成整体系统的设计、控制系统硬件设计和软件设计。
二、自动门控制系统总体方案设计
（一）系统设计的基本步骤
在自动门控制系统的设计过程中主要要考虑以下几点：
(1) 网上或查阅书籍了解自动门。
(2) 确定I/O设备。
(3) 根据I/O点数选择合适的PLC类型。
(4) 感应器、直流电机选型。
(5) 分配PLC的输入和输出，制作I/O分配表。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
> (6) PLC硬件接线图。
(7) 画出自动门控制系统的梯形图程序。
（二）在自动门的功能需求分析
自动门主要是用于公共场所等的入口，需要感触灵敏，有人通过时能自动改门，人过后无人通过能自动关门，所以要有感应器提供输入信号，实现工作，其结构示意图如图2-1所示。
图2-1 自动门结构示意图
考虑到自动门的实际使用的情况，本人设计的自动门应具有以下3种功能：
（1）调试和实际使用两种工作状态
为了方便日常维护，实际使用中的自动门和调试状态，应分别具有自动和手动两种方式。在自动状态下，感应器检测到有人接近门口时，门自动打开；当长期感应到无人接近门口，门关闭。
（2）具备紧急停止功能
在实际使用中，自动门夹人时，按紧急停止按钮，自动门进入自动开门状态。
（3）使用指示灯提示工作状态
当自动门开启和关闭时，PLC输出信号给指示灯，指示灯亮以提醒来往行人注意。
（三）自动门的控制要求
（1）当有人通过传感器，电动机正转，门自动打开，指示灯L1亮,到达开门限位开关K3时，指示灯L3亮,电机停止运行。
（2）门开5秒后，电动机反转，自动关门，指示灯L2亮,到达关门限位开关K4时，指示灯L4亮,电机停止运行。
（3）在关门过程中，若有人通过传感器，立即停止关门，并进入自动开门状态。
（4）在门打开后的5秒等待时间内，若有人员通过传感器，重新等待5秒，之后再进入自动关门状态，来保证所有人能安全通过。
（5）若遇到紧急情况，如出现夹人现象时，可闭合紧急停止按钮SB5，电动机正转,自动门自动进入开门过程
三、自动门控制系统构成
自动门主要使用PLC控制，用电机拖动皮带控制运动，能够有自动控制和手动控制电机两种状态。通过门上方传感器的感应传递信号给PLC，控制电机正反转，实现开门关门。
（一）PLC概述
可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算数运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
1.PLC的主要功能
（1）开关量逻辑控制
（2）模拟量过程控制
（3）定时/计数控制
（4）机械件位置控制
（5）现场数据采集处理
（6）通信联网、多级控制
2.PLC的主要特点
PLC之所以能够迅速发展，除了顺应了工业自动化的客观要求外，还综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术的优点以及继电器控制的优点，使之简单易用。其主要特点有:
（1）可靠性高，抗干扰能力强
（2）编程方便，易于使用
（3）适用性强，配套齐全
（4）安装简单，试用方便，维护工作量小
（二）PLC的组成与工作原理
1.PLC的组成
FX2N系列可编程控制系统有主机（基本单元）、I/O扩展单元、功能单元（模块）和外部设备等组成。FX2N PLC主机的结构形式为整体式结构。
2.PLC的工作原理
可编程控制器是在硬件的支持下，通过执行反应控制要求的用户程序实现对系统的控制。采用循环扫描的工作方式，分5个阶段：内部处理与自诊断、与外设进行通信处理、输入采样、用户程序执行、输出刷新。PLC输入输出的特点：采取集中输入采样、集中输出刷新的扫描方式。
四、自动门的具体构成
自动门系统的具体组成见图4-1。
图4-1 自动门系统构成
由图4-1可知，感应装置感测是否有人通过,若有人信号将被传送到PLC，然后PLC控制着驱动装置，最后门有皮带组成的传动机构带动。
（一）自动门控制系统的硬件设计
1.PLC选择的性能指标
（1）I/O点数
I/O点数指PLC的外部输入、输出端子数，这是非常重要的一项技术指标。PLC的输入、输出有开关量和模拟量两种。对于开关量用最大的I/O点数表示，而对于模拟量则用最大的I/O通道数表示。
（2）内部继电器和内部寄存器
主要包括辅助继电器、特殊继电器，定时器、计数器和通用寄存器、特殊寄存器
（3）用户程序存储量
（4）扫描时间
（5）编程语言及指令系统
PLC常用的语言有梯形图语言、助记符语言、流程图语言以及某些高级语言等，目前使用的最多的是前两种。
综合以上因素，本课题的设计采用三菱FX2N型PLC来实现整个系统的控制。
2.感应器件的选型
当前，自动门行业用的感应器件有超声波传感器、光电传感器。
(1) 超声波传感器，根据超声波的出射方向，分为两种类型：透射型和反射型。透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等，反射型可用于接近开关、测距、测厚等。
(2) 光电传感器，其理论基础是光电效应。按照被测物、光源、光电元件三者之间的关系，可分为以下四种：a.被测物是光源b.被测物吸收光通量c.被测物是有发射能力的表面d.被测物遮蔽光通量。
引言
自动门,因为其方便、使用简单，并且避免与手的接触，减少细菌传播，现已广泛应用于超市、饭店、宾馆等人流量多的入口出，其核心“控制系统”正是本人论文的主要研究讨论的课题。
自动门的性能主要取决于其控制系统，自动门发展的初期主要采用继电器逻辑控制，因为体积比较大、安装维修难度大、不易维修，所以已经渐渐地被淘汰了。目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是可编程控制器（简称PLC）。
PLC可靠性高，抗干扰能力强，编程方便，易于使用，通用性强，配套齐全，安装简单，调试方便，维护工作量小功能完善等优点。所以用PLC控制的自动门可靠性很高，也很少出现故障，即便出现故障维修也比较简单。又因为FX系列PLC的相互连接不用基板，只用扁平电缆，精密拼装后组成一个整齐的长方体，使其体积比较小，适用于机电一体化产品。特别是FX2N系列PLC，具有功能强大、应用范围广、性价比高等特点，有很强的网络通信能力，满足了大多数用户的需要，所以，我考虑用三菱FX2N系列PLC来设计自动门。
一、毕业设计任务及要求
设计题目是基于PLC的自动门控制系统，根据题目要求，设计的控制系统的控制核心是PLC。主要实现的功能是是全自动化操作，不需要人为参与。要完成整体系统的设计、控制系统硬件设计和软件设计。
二、自动门控制系统总体方案设计
（一）系统设计的基本步骤
在自动门控制系统的设计过程中主要要考虑以下几点：
(1) 网上或查阅书籍了解自动门。
(2) 确定I/O设备。
(3) 根据I/O点数选择合适的PLC类型。
(4) 感应器、直流电机选型。
(5) 分配PLC的输入和输出，制作I/O分配表。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
> (6) PLC硬件接线图。
(7) 画出自动门控制系统的梯形图程序。
（二）在自动门的功能需求分析
自动门主要是用于公共场所等的入口，需要感触灵敏，有人通过时能自动改门，人过后无人通过能自动关门，所以要有感应器提供输入信号，实现工作，其结构示意图如图2-1所示。
图2-1 自动门结构示意图
考虑到自动门的实际使用的情况，本人设计的自动门应具有以下3种功能：
（1）调试和实际使用两种工作状态
为了方便日常维护，实际使用中的自动门和调试状态，应分别具有自动和手动两种方式。在自动状态下，感应器检测到有人接近门口时，门自动打开；当长期感应到无人接近门口，门关闭。
（2）具备紧急停止功能
在实际使用中，自动门夹人时，按紧急停止按钮，自动门进入自动开门状态。
（3）使用指示灯提示工作状态
当自动门开启和关闭时，PLC输出信号给指示灯，指示灯亮以提醒来往行人注意。
（三）自动门的控制要求
（1）当有人通过传感器，电动机正转，门自动打开，指示灯L1亮,到达开门限位开关K3时，指示灯L3亮,电机停止运行。
（2）门开5秒后，电动机反转，自动关门，指示灯L2亮,到达关门限位开关K4时，指示灯L4亮,电机停止运行。
（3）在关门过程中，若有人通过传感器，立即停止关门，并进入自动开门状态。
（4）在门打开后的5秒等待时间内，若有人员通过传感器，重新等待5秒，之后再进入自动关门状态，来保证所有人能安全通过。
（5）若遇到紧急情况，如出现夹人现象时，可闭合紧急停止按钮SB5，电动机正转,自动门自动进入开门过程
三、自动门控制系统构成
自动门主要使用PLC控制，用电机拖动皮带控制运动，能够有自动控制和手动控制电机两种状态。通过门上方传感器的感应传递信号给PLC，控制电机正反转，实现开门关门。
（一）PLC概述
可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算数运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
1.PLC的主要功能
（1）开关量逻辑控制
（2）模拟量过程控制
（3）定时/计数控制
（4）机械件位置控制
（5）现场数据采集处理
（6）通信联网、多级控制
2.PLC的主要特点
PLC之所以能够迅速发展，除了顺应了工业自动化的客观要求外，还综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术的优点以及继电器控制的优点，使之简单易用。其主要特点有:
（1）可靠性高，抗干扰能力强
（2）编程方便，易于使用
（3）适用性强，配套齐全
（4）安装简单，试用方便，维护工作量小
（二）PLC的组成与工作原理
1.PLC的组成
FX2N系列可编程控制系统有主机（基本单元）、I/O扩展单元、功能单元（模块）和外部设备等组成。FX2N PLC主机的结构形式为整体式结构。
2.PLC的工作原理
可编程控制器是在硬件的支持下，通过执行反应控制要求的用户程序实现对系统的控制。采用循环扫描的工作方式，分5个阶段：内部处理与自诊断、与外设进行通信处理、输入采样、用户程序执行、输出刷新。PLC输入输出的特点：采取集中输入采样、集中输出刷新的扫描方式。
四、自动门的具体构成
自动门系统的具体组成见图4-1。
图4-1 自动门系统构成
由图4-1可知，感应装置感测是否有人通过,若有人信号将被传送到PLC，然后PLC控制着驱动装置，最后门有皮带组成的传动机构带动。
（一）自动门控制系统的硬件设计
1.PLC选择的性能指标
（1）I/O点数
I/O点数指PLC的外部输入、输出端子数，这是非常重要的一项技术指标。PLC的输入、输出有开关量和模拟量两种。对于开关量用最大的I/O点数表示，而对于模拟量则用最大的I/O通道数表示。
（2）内部继电器和内部寄存器
主要包括辅助继电器、特殊继电器，定时器、计数器和通用寄存器、特殊寄存器
（3）用户程序存储量
（4）扫描时间
（5）编程语言及指令系统
PLC常用的语言有梯形图语言、助记符语言、流程图语言以及某些高级语言等，目前使用的最多的是前两种。
综合以上因素，本课题的设计采用三菱FX2N型PLC来实现整个系统的控制。
2.感应器件的选型
当前，自动门行业用的感应器件有超声波传感器、光电传感器。
(1) 超声波传感器，根据超声波的出射方向，分为两种类型：透射型和反射型。透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等，反射型可用于接近开关、测距、测厚等。
(2) 光电传感器，其理论基础是光电效应。按照被测物、光源、光电元件三者之间的关系，可分为以下四种：a.被测物是光源b.被测物吸收光通量c.被测物是有发射能力的表面d.被测物遮蔽光通量。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/1889.html
