圆弧式自动门系统设计(附件)【字数：12658】
摘 要随着经济的快速发展，科技水平的不断提高，自动化开始与人们的生活变得密切相关，早在150多年前，第一批自动门开始大规模的生产，自动门的出现，不仅能减少人们的重复劳动率，还能增强门运动的稳定性，在人类的自动化历程上是一个巨大的创新。将自动门的设计融入到建筑物中，也显得更加美观，并且如今自动门的设计理念越来越人性化。自动门的普及和广泛的使用，改变了人们的生活，提升了人们的观念。本文研究的是圆弧式自动门系统。首先简要地介绍了圆弧式自动门的特点和发展概况。接着对圆弧式自动门系统进行了深入的研究和分析，主要是对其机械部分的设计和控制系统方案进行了讨论研究。圆弧式自动门的机械部分主要由门体、门框、门吊架、同步带、导轨、带轮、直流电机和减速器等部分组成。在认真学习了圆弧式自动门的机械结构和控制方式后，结合实际情况，对圆弧式自动门的电动机型号，带轮转速，带轮直径，传动比等进行了选择。在控制部分，选用S7-200可编程控制器（PLC）对自动门进行控制，分析了该系统的工作原理，描述了系统的硬件组成和软件设计。
目 录
第一章 绪论 1
1.1圆弧式自动门概述 1
1.2国内外发展的状况 2
1.3课题提出的背景及意义 3
第二章 总体方案设计 4
2.1自动门设计功能及参数 4
2.2自动门功能需求分析 4
第三章 机械方案设计 5
3.1圆弧门整体驱动装置的设计 5
3.2圆弧门门体门框的设计 5
3.2.1门体材料的选择 5
3.2.2门框材料的选择 5
3.2.3门体尺寸的确定 6
3.3驱动电机的选择 6
3.3.1圆弧形自动门受力分析 6
3.3.2圆弧形自动门阻力矩计算 8
3.3.3圆弧式自动门驱动电机的选择 9
3.4同步带和带轮的选择 9
3.5减速器的选择 12
3.6自动门固定框架的设计 13
3.7门吊架的设计 14
3.8滚轮的设计 14
第四章 控制系统的设计 16
4.1自动门控制系统总体设计思路 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4.2控制系统硬件配置 16
4.2.1控制器的选择 16
4.2.2传感器的选择 17
4.2.3驱动电路的设计 18
4.2.4确定输入输出设备，并为其分配合适的I/O端 18
4.2.5系统硬件连接图 19
4.3控制系统软件 21
4.3.1系统程序流程图 21
4.3.2PLC程序设计 21
4.3.3程序解释 22
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1圆弧式自动门概述
作为人类建筑文明的重要部分门窗，已经有了几万年的发展历史，在过去，门的功能主要是防尘、隔音和美观等，而如今，随着经济的快速发展，人们对门的要求也越来越高，于是人们研究出了各种形态、各种功能的自动门满足人类的日常需求。
自动门简称为Automatic Door，顾名思义，自动门就是不依靠人的力量就能够实现自动的开门关门的门的综合体。如今的自动门通常运用在一些公共场合，例如：饭店、宾馆、银行、写字楼等，应用极广。自动门通常需要有以下三种功能：第一，首先要实现自动的功能。门要能够自动开启和闭合，这样就提高了人们的工作效率，减少了人们的重复劳动，并且，相对于一般的门来说，自动门更加的安全可靠。第二，其次要实现节能的功能。由于自动门有自动关闭的特点，因此，它对节约室内能源有着显著的贡献，因为自动门相当于隔绝室内和室外的一道有效的屏障，当人通过门通道后，门若能够及时关闭则就会减少空气的对流，从而节约了室内的能源。第三，美观的功能，自动门除了注重实用性之外，还需要注重外表的美观大方。例如，门体的制作采用钢化玻璃，既能够增加门的机械强度，同时玻璃又能够很好的采光，与门框良好的配合，外表看上去更加美观。
自动门通常可以分为平滑式自动门、平开自动门、折叠自动门和旋转自动门，本次设计主要研究的是平滑自动门里的圆弧式自动门。与一般平移式自动门不同的是，圆弧式自动门的运动导轨是圆弧形，并且门的固定框架，门体等都是圆弧形，门体制成圆弧形，使得门更加的优雅、美观，设计感更强。
自动门的工作方式通常是在门内和门外各安装一个感应探测器，当感应探测器检测到有行人通过门通道时，电机正转带动自动门打开，延时几秒后，若无人再通过，则电机反转带自动门关闭，从而实现门的自动启闭。早期自动门的控制采用的是继电器逻辑控制，操作繁琐，体积大，安装困难，并且不稳定，于是逐渐的被淘汰，而如今自动门的控制器应用较广泛的是PLC，PLC是一种电子操作系统，常常运用在工业环境下，它将程序存储后，通过执行存储的程序从而逻辑控制、顺序控制、定时、计数等操作，并且将输出信号传递给电机，从而实现各种机械设备的运动。PLC通常具有较高的可靠性，能够编写程序，程序简单易懂，并且有充足的I/O接口，能够针对不同的工业现场的信号，配备相应的I/O模块与不同的机械设备相连接。目前，PLC广泛运用于机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻化工等领域。因此在自动门中运用PLC具有较高的稳定性，体积小，安装简单，维修方便等优点。本课题设计的圆弧式自动门运用PLC做控制器能大大提高自动门的稳定性和重复使用率，是自动门行业的一个巨大的技术创新。因此，把PLC作为自动门的控制器，可以推动自动门行业的发展，扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业的应用，具有一定的经济和理论研究价值。
1.2国内外发展的状况
自动门最早是出现在20世纪30年代的美国，1930年美国的史丹利率先发明了世界上第一个自动门，随后，德国人将自动门推向了市场，随着科学技术的不断发展，到了1962年在日本和欧洲的一些国家，开始出现了电机驱动的自动门，由此自动门开始了迅速的发展。纵观世界各国，日本是使用平滑式自动门数量最多的国家，主要是由于日本的历史习惯，他们过去的建筑主要使用的是平滑门，其次日本的平滑式自动门的技术发展的比较成熟，日本的建筑70％以上都是使用的平滑式自动门。而与日本不同的是，欧洲的国家大多使用的是旋转门，主要是欧洲的建筑的特点，大多是雄厚而又宽阔的，再加上欧洲建筑师的设计风格以及他们在变频技术，感应技术方面的先进性，造就了他们在旋转门方面的成熟的技术。
自动门在中国开始使用是在20世纪70年代后期，随后，中国开始了改革开放，接着一系列现代化的产品被引进，自动门便是其中之一。加上当时中外友好关系的建立，中国的一些医院，酒店开始引进日本的自动门，中国最早的旋转自动门都是来源于日本和欧洲，从此，自动门在中国开始了迅速的发展。由于自动门能够自动启闭的特点，它的神奇很快吸引了中国人的眼球，并且了引起大量的中国人的研究。紧接着上海五金厂仅仅用了一年的时间便研制出了自动门并且运用到了首都机场。随着经济的不断发展，越来越多的企业开始了自主研究各种功能的自动门，并且建立了专门生产自动门的厂，形成了各种国产品牌。虽然这些国产品牌的数量不多，但也积累了丰富的经验，并且他们逐渐研究出了自己的独特技术，不断发展并且存留至今。
目 录
第一章 绪论 1
1.1圆弧式自动门概述 1
1.2国内外发展的状况 2
1.3课题提出的背景及意义 3
第二章 总体方案设计 4
2.1自动门设计功能及参数 4
2.2自动门功能需求分析 4
第三章 机械方案设计 5
3.1圆弧门整体驱动装置的设计 5
3.2圆弧门门体门框的设计 5
3.2.1门体材料的选择 5
3.2.2门框材料的选择 5
3.2.3门体尺寸的确定 6
3.3驱动电机的选择 6
3.3.1圆弧形自动门受力分析 6
3.3.2圆弧形自动门阻力矩计算 8
3.3.3圆弧式自动门驱动电机的选择 9
3.4同步带和带轮的选择 9
3.5减速器的选择 12
3.6自动门固定框架的设计 13
3.7门吊架的设计 14
3.8滚轮的设计 14
第四章 控制系统的设计 16
4.1自动门控制系统总体设计思路 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4.2控制系统硬件配置 16
4.2.1控制器的选择 16
4.2.2传感器的选择 17
4.2.3驱动电路的设计 18
4.2.4确定输入输出设备，并为其分配合适的I/O端 18
4.2.5系统硬件连接图 19
4.3控制系统软件 21
4.3.1系统程序流程图 21
4.3.2PLC程序设计 21
4.3.3程序解释 22
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1圆弧式自动门概述
作为人类建筑文明的重要部分门窗，已经有了几万年的发展历史，在过去，门的功能主要是防尘、隔音和美观等，而如今，随着经济的快速发展，人们对门的要求也越来越高，于是人们研究出了各种形态、各种功能的自动门满足人类的日常需求。
自动门简称为Automatic Door，顾名思义，自动门就是不依靠人的力量就能够实现自动的开门关门的门的综合体。如今的自动门通常运用在一些公共场合，例如：饭店、宾馆、银行、写字楼等，应用极广。自动门通常需要有以下三种功能：第一，首先要实现自动的功能。门要能够自动开启和闭合，这样就提高了人们的工作效率，减少了人们的重复劳动，并且，相对于一般的门来说，自动门更加的安全可靠。第二，其次要实现节能的功能。由于自动门有自动关闭的特点，因此，它对节约室内能源有着显著的贡献，因为自动门相当于隔绝室内和室外的一道有效的屏障，当人通过门通道后，门若能够及时关闭则就会减少空气的对流，从而节约了室内的能源。第三，美观的功能，自动门除了注重实用性之外，还需要注重外表的美观大方。例如，门体的制作采用钢化玻璃，既能够增加门的机械强度，同时玻璃又能够很好的采光，与门框良好的配合，外表看上去更加美观。
自动门通常可以分为平滑式自动门、平开自动门、折叠自动门和旋转自动门，本次设计主要研究的是平滑自动门里的圆弧式自动门。与一般平移式自动门不同的是，圆弧式自动门的运动导轨是圆弧形，并且门的固定框架，门体等都是圆弧形，门体制成圆弧形，使得门更加的优雅、美观，设计感更强。
自动门的工作方式通常是在门内和门外各安装一个感应探测器，当感应探测器检测到有行人通过门通道时，电机正转带动自动门打开，延时几秒后，若无人再通过，则电机反转带自动门关闭，从而实现门的自动启闭。早期自动门的控制采用的是继电器逻辑控制，操作繁琐，体积大，安装困难，并且不稳定，于是逐渐的被淘汰，而如今自动门的控制器应用较广泛的是PLC，PLC是一种电子操作系统，常常运用在工业环境下，它将程序存储后，通过执行存储的程序从而逻辑控制、顺序控制、定时、计数等操作，并且将输出信号传递给电机，从而实现各种机械设备的运动。PLC通常具有较高的可靠性，能够编写程序，程序简单易懂，并且有充足的I/O接口，能够针对不同的工业现场的信号，配备相应的I/O模块与不同的机械设备相连接。目前，PLC广泛运用于机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻化工等领域。因此在自动门中运用PLC具有较高的稳定性，体积小，安装简单，维修方便等优点。本课题设计的圆弧式自动门运用PLC做控制器能大大提高自动门的稳定性和重复使用率，是自动门行业的一个巨大的技术创新。因此，把PLC作为自动门的控制器，可以推动自动门行业的发展，扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业的应用，具有一定的经济和理论研究价值。
1.2国内外发展的状况
自动门最早是出现在20世纪30年代的美国，1930年美国的史丹利率先发明了世界上第一个自动门，随后，德国人将自动门推向了市场，随着科学技术的不断发展，到了1962年在日本和欧洲的一些国家，开始出现了电机驱动的自动门，由此自动门开始了迅速的发展。纵观世界各国，日本是使用平滑式自动门数量最多的国家，主要是由于日本的历史习惯，他们过去的建筑主要使用的是平滑门，其次日本的平滑式自动门的技术发展的比较成熟，日本的建筑70％以上都是使用的平滑式自动门。而与日本不同的是，欧洲的国家大多使用的是旋转门，主要是欧洲的建筑的特点，大多是雄厚而又宽阔的，再加上欧洲建筑师的设计风格以及他们在变频技术，感应技术方面的先进性，造就了他们在旋转门方面的成熟的技术。
自动门在中国开始使用是在20世纪70年代后期，随后，中国开始了改革开放，接着一系列现代化的产品被引进，自动门便是其中之一。加上当时中外友好关系的建立，中国的一些医院，酒店开始引进日本的自动门，中国最早的旋转自动门都是来源于日本和欧洲，从此，自动门在中国开始了迅速的发展。由于自动门能够自动启闭的特点，它的神奇很快吸引了中国人的眼球，并且了引起大量的中国人的研究。紧接着上海五金厂仅仅用了一年的时间便研制出了自动门并且运用到了首都机场。随着经济的不断发展，越来越多的企业开始了自主研究各种功能的自动门，并且建立了专门生产自动门的厂，形成了各种国产品牌。虽然这些国产品牌的数量不多，但也积累了丰富的经验，并且他们逐渐研究出了自己的独特技术，不断发展并且存留至今。
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