基于PLC的自动门论文

目 录

文

摘

中

要……。。。.。.…。..……。.。……...。。。………………。.。………………….。。。。.。。..1 第一章 绪论…….。。……………………………………………………………….2 （一） 研究背景和研究意义…………………………………………….。。。.。2

（二) 自动门的介绍……...。.………………………………………………。.3 1

。

自动门的简介、起

源。。。。.。……………………………………。。。.3

2. 国内自动门发展现状……。..………………………………………。。4

3。 自动门的技术发展方向……。。.…………………………………….4

（三) 课题研究内

容。。..。。。。...。。。.。...。..。.。。.。..。..。.。.....。.。。..。.。.。。....。..。..。。..。。.。.。..5 第二章 自动门控制系统硬件介绍……...………………………………………6

（一) 可编程程序控制器（PLC)……。。.…………………………………6 1。 PLC的定义……。.。………………………………………………。……。6

2. PLC的特点……。..………………………………………………….…。7

3。 PLC的产生背景……。。.………………………………………………8 4. PLC的发展理历史……。。。……………………………………………10 5. PLC的应用与发展趋势……...………………………………………11 第三章 自动门控制器件的基本原理……。。。……………………………………12 （一) 自动感应门机的基本工作原理……………………………………..12

1. 平移式自动感应门机组由以下部件组成…………………………12 2。 工作流程……………………………………………………………..12

（二) 自动门的分

类……………………………………………………….。.12. （三） 行程开关（限位开关)的工作原理……………………………………13

(四) 光电开关………………………………………………………………。13

1。 光电开关的分类…………………………………………………....。

13

2. 光电开关工作原理………………………………………………..。。13. 3. 光电开关的特点……………………………………………………。.14 4。 使用及注意事项…………………………………………………….14

第四章 自动门的程序设计……………………………………………………。。。16

(一） 继电器接触控制图………………………………………………….。。16.

（二) 自动门控制PLC外部接线图………………………………………..17 (三） 自动门控制系统流程图……………………………………………。。.18 （四） 自动门控制的梯形图和指令………………………………………。。19

(五） 自动门控制过程分析……………………………………………….。.20 第五章 结束语 …………………………………………………………………。21 致谢………………………………………………………………………………….22 参考文献……………………………………………………………………………。23

［中文摘要］

随着科学技术的不断发展，自动门在人们的日常生活中得到了广泛的应用，同时对其性能和安全性等方面的要求也越来越高。由于PLC的高稳定性和对环境较强的适应能力,使得PLC在自动门控制装置中的应用也日益广泛. 当自动感应门门扇要完成一次开门与关门, 感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器,主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行.马达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作出判断，如需关自动感应门,通知马达作反向运动，关闭自动感应门。

[关键词］：PLC 自动门 自动感应门 马达 开门关

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第一章 绪论

(一) 研究背景和研究意义

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.

自动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。

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。自动门除可美化出入口环境外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由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）.不要认为样本上全部是外国语，资料也是外国语的商品就是进口的商品，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。

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

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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由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)。不要认为样本上全部是外国语，资料也是外国语的商品就是进口的商品，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。

在购买自动门时最好在授权的指定经销商处或认定销售店的商店购买（有悬挂的授权书)，而且在购买时要清楚所购买设备的基本配置，防止买家克扣部件。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。

自动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。 ² 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。

² 红外传感器对物体存在进行反应,不管人员移动与否,只要处于传感器的扫描范围内,它都会反应即传出触点信号。缺点是红外传感器的反应速度较慢,适用于有行动迟缓的人员出入的场所.

本文拟使用PLC设计一个自动门控制器系统，同时使用Rockwell 公司的RSView32设计一个监控界面，模拟该控制过程.

(二) 自动门的介绍

1. 自动门的简介·起源

（1）自动门简介

自动门 英文名：automatic door

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自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后.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,电气式己开始出现，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 （2)自动门的起源

利用脚踏板、光电束等作用以电力、气压或液压为动力自动启闭门扇的系统。公元1世纪,希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置(图1)是最早利用气压和液压为动力的自动门。如图所示，祭坛点火使1的空气膨胀，水流入2，利用水的重量使轴3转动,将门打开。祭坛灭火，门即自动关闭。现代自动门的操作主要有三种方法（图2）。①脚踏板式:在踏板之下装有压力开关。②光电束式：在门的附近设置光束发射装置和光电传感装置。③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。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.

2。 国内自动门发展现状

(1）国内自动门现状

错误!厂家多，规模小 5～6年来几年来， 自动门在国内得到了快速的发展。据不完全统计，目前国内大大小小生产自动门的厂家已有50多家，但普遍生产规模小，自主研发能力差.从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。

2专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产,顶多委○

托代加工部分零部件。近两年来，出现了专门生产主要部件的厂家，如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。

错误!高、低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端

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市场，目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能,但生产工艺略嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低,主要集中在低端市场。

错误!产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重,加之自动门

产品往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大,加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。同时,由于价格过低，也使产品的持续改进和发展受到。

3。 自动门的技术发展方向

由于目前没有相关的技术标准,各厂家的产品都按照自己的企业标准进行生产，对各项技术指标的要求和测量方法都不尽相同，如提升力等参数，差别较大，在市场上造成了较大的混乱,给用户选择带来不便，也不利于行业的发展.因此,有必要制定自动门的技术标准，明确规定的主要技术指标以及测试方法等，引导市场有序竞争,促进行业发展.

在建筑金属结构协会和门业标委会的大力推动下，《自动门》标准编制工作已经展开,目前有许继施普雷特机电设备有限公司、深圳固威特科技有限公司、沈阳未来科技发展有限公司、福建漳州市麒麟电子有限公司和上海昌顺电子信息技术有限公司等5家单位参与了此标准的编制工作。2005年4月2日,在北京召开了编制组成立会和首次工作会议。经过编制组两个多月的工作,现该标准的初稿已经形成，拟于近期召开编制组第二次工作会议,对初稿进行讨论和修改。

经过多年发展，自动门行业呈现以下发展趋势:

错误! 智能化，多功能：今后的还将进一步提高智能化程度，如自动检测开关

门行程位置,自动适应门体阻力的变化，以始终保持较高的遇障保护灵敏度等。还将增加一些新的功能，如和住宅安防系统配合使用等。

错误!免维护:采取多种措施，减少使用过程中的维护工作。

错误!多样化：将会有各种各样不同外观和功能的产品,满足用户的不同需要。

4高安全性：○随着用户安全意识的提高，安全性将是用户非常注重的一项指标,

也将是一项基本要求。

(三） 课题研究内容

本文以某营业厅自动门为例，设计了以PLC为控制器、rsview32进行远程监

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控的自动门控制系统.

在营业厅自动门正上方里外各安装一个光电探测开关,当有人欲进入时，光电探测开关检测出有人要进入或出去，从而产生输出信号。PLC获取到该输入信号，启动电机，将门打开.当门打开到一定程度后，碰到限位开关，限位开关动作,产生输出信号,自动门停止动作。等待一时间段后，自动门自动合上。在闭合过程中，如光电探测开关检测有人要进入或出去时，自动门停止闭合,并立刻打开.为了保障门的安全性,设置关门限位开关，从而保障在自动门闭合即将结束时，不会发生两扇门相撞的事故

第二章 自动门控制系统硬件介绍

（一） 可编程程序控制器（PLC） 1。 PLC的定义

可编程控制器（Programmable Controller)简称PC,但个人计算机（Personal Computer）也简称PC，为了区别,人们仍习惯称可编程控制器为PLC(Programmable Logical Controller)。

国际电工委员会(International Electrical Committee)于1987年颁布了可编程控制器的标准及其定义：“可编程控制器是一种专门为在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的输入和输出，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该按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。”

可编程控制器是60年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内.控制器和被控对象连接方便。随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为处理器，输入输出模块和外围电路也都采

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用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程.PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面,从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青昧,因而在冶金、化工、交通、电力等诸多领域获得广泛的应用，与机器人、CAD/CAM一起，被称为现代工业控制的三大支柱.可编程控制器正成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。

由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具,得到了广泛的应用。

2。 PLC的特点

PLC作为一种专用于工业环境的、具有特殊结构的计算机，有其显著的特点。

（1) 可靠性高,抗干扰能力强

传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器.由于触点接触不良,容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10～1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息.在应用软件中，应

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用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

（2) 硬件配套齐全，功能完善,适用性强

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

(3） 易学易用,深受工程技术人员欢迎

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门.

(4) 安装方便，扩展灵活

PLC采用标准的整体式和模块式硬件结构，现场安装简便，接线简单,工作量相对较小；而且能根据应用的要求扩展输入—输出模块或插件，系统集成方便灵活.各种控制功能通过软件编程完成，因而能适应各种复杂情况下的控制系统，也便于控制系统的改进和修正，特别适应各种工艺流程变更较多的场合.

（5) 系统的设计、安装、调试工作量小,维护方便，容易改造

PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统,梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多.

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产

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场合.

（6) 体积小，重量轻，能耗低

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2～1/10。它的重量小于150g，功耗仅数瓦.由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

3。 PLC的产生背景

可编程控制器是基于微型计算机技术的通用工业自动控制设备，在其早期主要应用于开关量的逻辑控制。l987年国际电工技术委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)颁布的PLC标准草案对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在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的输入和输出，控制各种类型的

机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按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。

在可编程控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的.这种由继电器构成的控制系统存在明显的缺点，尤其是对生产工艺多变的系统适应性较差.1968年,美国通用汽车公司(GM）根据市场形势与生产发展的需要，为了完成“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌型号”的战略,提出了研制新型逻辑顺序控制装置来取代继电器控制装置.第2年，美国数字设备公司（DEC)就研制出了第一台PLC，将其应用于美国通用汽车自动装配生产线上，并取得了极大的成功。此后随着计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的不断进步，PLC也迅速发展起来。

PLC初创阶段的代表产品有MODICON公司的084、AB公司的PDQIl、DEC的PDP．14和日立公司的SCY．022等。该时期PLC产品的主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、逻辑运算、定时和计数等。它的CPU由中小规模的数字集成电路组成，在I／O接口电路上做了改进以适应工业控制现场的要求，它的控制功能比较简单。在软件编程上,采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式——梯形图。

而通用汽车公司(GM）公司为了适应生产工艺不断更新的需求,从用户角度提出了新一代控制器应具备的10项指标：

错误! 编程方便可现场修改程序

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错误! 维修方便采用模块化结构 错误! 可靠性高于继电器控制装置 错误! 体积小于继电器控制组装置

错误! 具有数据通信功能数据可直接送入计算机管理

6 成本可与继电器控制系统竞争 ○

错误! 输入可为市电

错误! 输出可为市电容量要求在2A以上，可直接驱动接触器、电磁阀等 错误! 易于扩展扩展时原系统改变最小 错误! 用户存储器大于4KB

根据这10项指标，美国数字设备公司（DEC 公司）于1969年研制出了世界上第一台可编程控制器PDP—14，并在GM公司的汽车生产线上使用成功，可编程控制器自此诞生.气候美国的莫迪康（MODICON）公司也推车了084控制器；1971年，日本推出了DSC-8控制器;1973年，西欧各国的可编程控制系也相继研制成功；我国于1974年开始研制可编程控制器，并于1977年开始工业应用.

4. PLC的发展理历史

自第一台可编程控制器问世以来,可编程控制器的发展与计算机技术、自动控制技术、半导体技术及通信技术等高新技术的发展是紧密相关的.这些技术的每次革新，都会给可编程控制器带来功能和特性的新变化，使得可编程控制器技术的与飞速发展。目前，可编程控制器以实现从“单片机控制自动化——生产线控制自动化—-全厂生产自动化”的三级解决方案,成为工业自动化的核心控制设备。回顾可编程控制器的发展历程，大致可划分为4个阶段。

(1) 从1969年到20世纪70年代中期

这一阶段可编程控制器主要用于逻辑运算和技术技术运算其处理器由中小规模数字集成电路组成存储器为此信存储器，控制功能比较简单。典型产品有莫迪康公司的084、ALLEN—BRADLEY（AB)公司的PDQ2等。由于这些产品主要完成逻辑运算功能，因此，被称为可编程序逻辑控制器（PLC）。

（2） 20世纪70年代中期到80年代初期

这一阶段可编程控制器的CPU采用微车力气,存储器采用半导体存储器，不仅整机的体积减小，而且数据处理能力获得很大提高，增加了数据运算、传送、比较等功能，实现了对模拟量的控制。可编程控制器的名称碎屑为PC，但为了于个人计算机的名称缩写PC相区别，通常还把可编程控制器简称为

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PLC。

（3） 20世纪80年代初期到90年代初期

这一阶段由于16位,32位微处理器的出现和应用，PLC向大规模、高速度、高性能和网络化方向发展，形成了多种系列化产品，出现了结构紧凑、功能强大、性能价格比搞的新一代产品,并出现多种不同性能的分布式网络系统，在功能上，PLC具有了数算、数据采集和处理、运动控制、闭环控制、联网通信等功能，而且随着应用领域的不断迅速扩大，PLC已成为构成生产过程自动控制系统的主要设备.在此期间，国际电工委员会颁布了PLC标准，似的PLC向标准化发展。典型产品有罗克韦尔自动化公司的PLC—2系列、PLC—3系列,西门子公司的SYMATIC S5系列等。

(4） 20世纪90年代至今

这一阶段PLC继续得到快速发展,系统在网络通信、热备冗余方面都有了长足的进步，成为了一种功能强大的、成熟的控制系统.同时，通信从各厂家的自称系统逐步向开放的、统一的和通用的标准网络结构发展，如控制层的控制网、设备网和现场总线、管理层的以太网等.产品系列不断丰富，互通功能得到了较大的发展，系统性能日趋可靠、完善。同时，还捉不采用了符合IEC61131—3标准的程序设计语言,增加了高级编程语言等，似的各种生产数据采集和信息系统管理的视线变得容易、直接。这是，PLC已不是单纯意义上的可编程控制器了，而是一种完全的过程系统。典型产品有罗克韦尔自动化公司的PLC-5系列、Control—Logix系列，西门子公司的SYMATIC S7系统，莫迪康公司的Quantum系列等.

5。 PLC的应用与发展趋势

目前，PLC已成为工业控制的标准设备,广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、汽车、采矿、水泥、机械制造、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等行业。概括起来主要有以下几个方面：

错误! 开关逻辑和顺序逻辑 错误! 模拟量控制 错误! 运动控制 错误! 数据处理 错误! 通信与联网

从第一台PLC问世至今，其发展经历了实用化阶段、成熟阶段和加速发展

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阶段。PLC主要在以下几个方面得到了不断发展:

○，1 小型PLC产品性能提高、结构不断优化

错误! 大型PLC功能不断完善

3 强化联网通信能力 ○

错误! I/0模块分散化、智能化 错误! 编程语言标准化 错误! 控制算法不断增加 错误! 迅速与其他工业产品整合 错误! 进一步向开放型发展

伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。在21世纪，PLC将会有更大的发展空间。

第三章 自动门控制器件的基本原理

（一） 自动感应门机的基本工作原理

1。 平移式自动感应门机组由以下部件组成

（1)平移式自动感应门机组由以下部件组成：

错误! 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；同时人们通过主控

器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。

错误! 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；

错误! 动力马达：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。

错误! 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。

错误!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。

2. 工作流程

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当自动感应门门扇要完成一次开门与关门， 感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判。

断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达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作出判断，如需关自动感应门,通知马达作反向运动，关闭自动感应门。

（二) 自动门的分类

1。 弧形自动门 2. 双重平移自动门 3. 双扇平移自动门

(三) 行程开关(限位开关）的工作原理

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.

滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮(羊角式)非自动复位式,双滚轮行移开关具有两个稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可以简化线路

(四） 光电开关

光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。 采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。 接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测非金属材料。但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强.

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目前,这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用.

1. 光电开关的分类

常用光电开关的分类方法:按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型；光电开关按结构可分为放大器分离型、放大器内藏型和电源内藏型三类。

2. 光电开关工作原理

反射式光电开关的工作原理由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后,由发光管GL辐射出光脉冲.当被测物体进入受光器作用范围时，被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或RC积分方式排除干扰,最后经延时（或不延时）触发驱动器输出光电开关控制信号.

光电开关一般都具有良好的回差特性，因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。

3。 光电开关的特点

MGK系列光电开关是现代微电子技术发展的产物，是HGK系列红外光电开关的升级换代产品。与以往的光电开关相比具有自己显著的特点:

错误! 具有自诊断稳定工作区指示功能，可及时告知工作状态是否可靠；

2 对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能，安装 ○

方便；

错误! 对ES外同步(外诊断）控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作。并可随时接受计算机或PLC的中断或检测指令，外诊断与自诊断的适当组合可使光电开关智能化;

错误! 响应速度快，高速光电开关的响应速度可达到0。1ms,每分钟可进行30万次检测操作,能检出高速移动的微小物体；

错误! 采用专用集成电路和先进的SMT表面安装工艺，具有很高的可靠性；

6体积小（最小仅20×31×12mm）、重量轻，安装调试简单，并具有短路○

保护功能。

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4. 使用及注意事项

光电开关可用于各种应用场合，另外，在使用光电开关时，还应注意环境条件，以使光电开关能够正常可靠的工作。 （1) 避免强光源

光电开关在环境照度较高时，一般都能稳定工作.但应回避将传感器光轴正对太阳光、白炽灯等强光源。

在不能改变传感器（受光器）光轴与强光源的角度时，可在传感器上方四周加装遮光板或套上遮光长筒。 （2） 防止相互干扰

MGK 系列新型光电开关通常都具有自动防止相互干扰的功能,因而不必担心相互干扰。然而，HGK系列对射式红外光电开关在几组并列靠近安装时，则应防止邻组和相互干扰。防止这种干扰最有效的办法是投光器和受光器交叉设置，超过2组时还拉开组距.当然，使用不同频率的机种也是一种好办法. HGK系列反射式光电开关防止相互干扰的有效办法是拉开间隔。而且检测距离越远，间隔也应越大，具体间隔应根据调试情况来确定.当然，也可使用不同工作频率的机种。 （3) 镜面角度影响

当被测物体有光泽或遇到光滑金属面时，一般反射率都很高，有近似镜面的作用，这时应将投光器与检测物体安装成10～20°的夹角，以使其光轴不垂直于被检测物体,从而防止误动作. (4) 排除背景物影响

使用反射式扩散型投、受光器时,有时由于检出物离背景物较近，光电开关或者背景是光滑等反射率较高的物体而可能会使光电开关不能稳定检测。 因此可以改用距离限定型投、受光器,或者采用远离背景物、拆除背景物、将背景物涂成无光黑色、或设法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。 (5) 自诊断功能使用

在安装或使用时，有时可能会由于台面或背景影响以及使用振动等原因而造成光轴的微小偏移、透镜沾污、积尘、外部噪声、环境温度超出范围等问题。这些问题有可能会使光电开关偏离稳定工作区，这时可以利用光电开关的自诊断功能而使其通过STABLITY绿色稳定指示灯发出通知，以提醒使用者及时对其进行调整. (6） 消除台面影响

投光器与受光器在贴近台面安装时，可能会出现台面反射的部分光束照到受光器而造成工作不稳定,对此使受光器与投光器离开台面一定距离并加装遮

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光板。

严禁用稀释剂等化学物品，以免损坏塑料镜。

高压线、动力线和光电传感器的配线不应放在同一配线管或用线槽内，否则会由于感应而造成（有时）光电开关的误动作或损坏，所以原则上要分别单独配线。

下列场所，一般有可能造成光电开关的误动作，应尽量避开： 错误! 灰尘较多的场所； 错误! 腐蚀性气体较多的场所；

错误! 水、油、化学品有可能直接飞溅的场所；

○，4 户外或太阳光等有强光直射而无遮光措施的场所。 错误! 环境温度变化超出产品规定范围的场所； 错误! 振动、冲击大,而未采取避震措施的场所。

第四章 自动门的程序设计

(一) 继电器接触控制图

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(二） 自动门控制PLC外部接线图

自动门控制PLC外部接线图如7

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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 X011 手动关门 KM1开门执行机构 KM2关门执行机构

（三) 自动门控制系统流程图

开 始

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(四) 自动门控制的梯形图和指令

梯形图：

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指令：

0 LD X001 18 ANI X004 1 OR X002 19 OUT Y001 2 OR Y000 20 LD X005 3 ANI Y002 21 OR X006 4 AND X007 22 OR Y002 5 OR X010 23 AND X007 6 ANI X003 24 OUT Y002 7 OUT Y000 25 END 8 LD X003 9 ANI X001 10 ANI X002 11 OUT T0 K80 12 LD T0 13 OR Y001 14 ANI Y000 15 ANI Y002 16 AND X007 17 OR X011

(五） 自动门控制过程分析

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1．首先按下启动按钮使x007闭合，当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,由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。

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。

3．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x001或x002有信号，则使T0重新延时。

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。

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.

第五章 结束语

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今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,会在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。自动门工程在整个建筑投资中的比例虽然很小，但在建筑的日常使用和管理中却占有很重要的地位，是建筑智能化水平的重要指标。

在PLC设计过程中，从硬件设计到软件设计几乎是开发者针对本系统特点亲自完成的。PLC的软件调试相对于硬件连接来说要复杂的多,需要用的到的软件更是多种多样，有编程的，有负责连接PLC与编程软件的，还有监控用的软件,学习与熟悉这些软件的过程无形中消耗了编者大量的精力。PLC系统的硬件和软件是不能分开的，有的硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件故障以后,再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则是无从做起。

通过对自动门控制装置的实验模拟运行,可看出,本装置运行良好。但此装置只是通过了模拟部分，离实际的系统实现还有一段距离，由于笔者水平有限，限位开关功能没有实现，如果实现限位开关系统的稳定性和安全性将上升到一个新的高度。因此在今后的学习生活中还要加强自我学习与研究，还需针对具体的自动门系统进行系统的分析以及调整。

致 谢：

四年的大学生活即将结束,在这几年里我学到了很多东西。首先,向武汉纺

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织大学的各位老师表示感谢。你们不光传授了我知识,而且告诉了很多为人处事的道理，这些道理将对我以后的人生起到很到的指导作用。

通过对自动门系统的软件设计,掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法，在学习与设计的过程中，了解所设计工程的工艺流程，从而完成了对自动们系统的软件设计，同时，对于自动门硬件，也知道了一些周边技术，扩展了知识面，增强对工艺的理解。

本论文的构思，规划设计，撰写得到了曾立文老师的细心指导，在论文设计时给予热心的指导与帮助，在此向曾立文来时表示诚挚的谢意!

值此论文完成之际，谨向所有曾给予我帮助和指导的老师、同学和朋友们致以衷心的感谢!

参考文献：

1. 李凤阁，佟为明,等编著.电气控制与可编程序控制器应用技术[M].北京：

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机械工业出版社。2007

2. 高强 主编.PLC应用技术，—北京：北京邮电大学出版社，1991 3。 肖青 王忠锋 编著.西门子PLC课程设计指导书，江西理工大学应用科

学学院

4 。 郭和伟.电器与PLC控制技术。北京:清华大学出版社.2007

5 。 杨后川 张瑞 高建设 曾劲松 编著.西门子S7—200 PLC应用100例，

—北京电子工业出版社，2009。4

6. 刘洪涛 黄海 编著.PLC应用开发从基础到实践,-北京：电子工业出版

社。2007.1

7。 韩权利，赵德申主编,微机控制技术及应用. 北京：机械工业出版社， 8。 陈立定.电气控制与可编程控制器技术.北京：人民邮电出版社。2001

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