哈尔滨工业大学
论文题目：基于PLC的自动门控制 系统的设计 系 别： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师：
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摘 要
随着电子技术的发展，可编程控制器（以下简称PLC）不断更新、发展，PLC控制是自动控制中最常见控制方式之一，自动门就是自动控制应用的一典型例子，由于可编程控制器具有很好的处理自动门的开关控制及良好的稳定性，而且可以很简单的改变控制的方式，因此，自动门的生产商家很多都运用PLC来做门的控制器。目前自动门在日常生活中运用越来越广泛。
本文论述的自动门控制系统主要由以下几部分构成：可编程控制器(PLC)、信号采集装置、变频器、驱动装置、传动装置。可编程控制器选用日本三菱电机公司生产的FX2N-32M小型PLC；信号采集装置选用上海晶园微电子公司生产的微波感应器；变频器采用日本三菱电机公司生产的FR－540变频器；驱动装置采用天津安全电机有限公司生产的YSM100/112、W、S三相异步电动机，额定转矩为0.43N.m，额定转速为400r/min；传动装置采用皮带来带动门的运动。本设计对于周围环境的要求较低。
本设计主要的工作原理是通过信号采集装置判定有无人经过并将信号转换成开关量信号传到PLC，PLC根据开关信号的来控制变频器的开停和速度的变换，在由传动装置带动门运动。
本文总共分五个章节进行叙述其软、硬件结构、工作原理等，具体如下： 第一章介绍自动门的国内外自动门现状，本课题研究的内容和目的意义。 第二章主要介绍自动门控制系统方案的设计。
第三章介绍了自动门的硬件系统的设计，PLC的选型，变频器的选型，系统结构，自动门控制电路，控制电路的连接。
第四章介绍了系统软件的设计，PLC梯形图概述，编程软件的介绍，程序流程图，程序的编写工作。
第五章主要介绍了梯形图程序的下载，调试及结果分析。 关键词：PLC，变频器，驱动装置，感应器。
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目 录
摘 要 .................................................................... 1 引 言 .................................................................... 5 1. 概述 ................................................................... 6 1.1 国内外自动门发展现状 .................................................. 6 1.2 本课题研究的内容 ...................................................... 7 1.3 本课题研究的目的和意义 ................................................ 7 2. 自动门控制系统总体方案设计 ............................................. 8 2.1 自动门的功能需求分析 .................................................. 8 2.2 系统设计的基本步骤 .................................................... 9 2.3 自动门技术参数的确定 ................................................. 10 2.4 自动门的机械传动机构设计 ............................................. 11 3. 自动门硬件系统的设计 .................................................. 12 3.1 控制系统结构设计 ..................................................... 12 3.2 可编程控制器(PLC)的选型 .............................................. 13 3.2.1 PLC概述 .......................................................... 13 3.2.2可编程控制器（PLC）的选型 .......................................... 13 3.3 驱动装置的选型 ....................................................... 16 3.4 变频器的选型 ......................................................... 17 3.4.1 变频器原理 ......................................................... 17 3.4.2 变频器的选型 ....................................................... 17 3.4.3 变频器的参数设定 ................................................... 18 3.5 感应开关的选型 ....................................................... 20 3.6 自动门系统I/O分配表 ................................................. 20 3.7 控制系统的电气接线 ................................................... 21 4. 自动门控制系统软件的设计 .............................................. 21 4.1 PLC梯形图概述 ....................................................... 21 4.2 梯形图编程环境 ....................................................... 22
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4.3 程序流程图 ........................................................... 24 4.4 梯形图的设计 ......................................................... 25 5. 系统调试 .............................................................. 25 5.1 梯形图程序的下载 ..................................................... 25 结束语 ................................................................... 27 致 谢 ................................................................... 28 参考文献 ................................................................. 29 附录Ⅰ 自动门的硬件连接电路 .............................................. 30 附录Ⅱ PLC的I/O地址分布图 .............................................. 30 附录Ⅲ 自动门梯形图程序 ................................................. 32
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引 言
在经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门已经是随处可见。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开关来感应人的出入，当人走近自动门时，感应开关感应到人的存在，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。由于自动门在通电后可以实现无人管理，不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。
自动门在国外早已得到普遍应用，在我国也以其优异的性能逐步得到大家的认同，中国已经迎来了自动门发展的黄金时期。
自动门的性能优劣主要取决于它的控制装置，早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装烦琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐渐被淘汰。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（以下简称PLC），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和开关量的逻辑控制的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。因此运用PLC控制自动门具有较高的可靠性，维修方便等特点，因此，进行自动门的PLC控制系统设计，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。
本课题主要介绍运用PLC为控制器的自动门的开发和研究，所有产品的开发都要讲究实用，本课题开发的产品对许多的场合都能适用，而且能够简单化，不论对于产品开发商还有使用者来说，都是最好的。他们需要的是一个廉价的又是一个实用的产品。此系统的设计正好具备了这样的一个要求，能够在大多数的地方应用。因此本设计就是解决了这样一个问题，还可以保证自动门的稳定性。例如，某商场要求营业期间的门都运用自动门，这就需要自动门要有极高的稳定性，且对于商场来说成本不能太高。然而本课题意味着产品成本下降，效益提高。因此是一个比较适合此类场合运用且经济的产品。
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