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第三章 自动门控制系统的整体方案
3.1 设计流程
1.深入了解和分析自动门的控制要求和控制部件。
2.确定I/O设备。根据自动门控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯等。
3.根据I/O点数选择合适的PLC类型。
4.分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。
5.设计自动门系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个自动门系统设计的核心工作。
6.将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。 7.自动门系统的整体调试，在PLC软硬件设计和现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，调试种发现的问题要逐一排除，直至调试成功。
3.2 自动门的功能需求分析
本设计面向商场入口的应用，需要有安全性和可靠性。根据商场中对自动门的具体要求，本课题所设计的自动门应由以下功能： （1)开门和关门控制应有手动和自动方式
为了便于维护，自动门应具有手动和自动方式。手动和自动开门方式由手自动转换开关来控制。当转换开关拨向手动位置时，门可以手动调节开或者关。当转换开关拨向自动位置时，手动开门失效，由感应器检测到有人接近门口且门未打开或者检测到已无人接近门且门未关闭，PLC动作输出信号给变频器来控制电机的正转或者反转来实现开门或者关门。 （2)紧急停止
当自动门出现夹人现象时，可闭合紧急停止开关，自动门自动进入开门过程。PLC控制和执行元件构成是自动门控制系统的两个重要组成。采用自动和手动控制方式，此种控制模式为自动门的主要控制方式。本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动化控制。
3.3 自动门的控制要求
经分析设计任务，可知完成任务的实质就是控制电机的正反转。要实现自动控制首先要具备一下功能部件：微波检测开关，限位开关，超载要实现电机正保护开
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关。先确定电机与门扇轨道组成的系统，要实现电机正转—开门，电机反转—关门。
首先按下启动按钮，当传感器检测到能有人体通过信号时，开关上有电流通过，（光电检测开关是脉冲触发需对其自锁）所以线圈上有电流通过，电动机正传，带动自动门执行开门过程。
当门完全打开之后，使开门限位开关由闭合到断开，此时自动门停止，延时8秒。 若此时感应器重新检测到有人体信号时，则在重新进行8秒延时。
当8秒的延时完毕后，电动机反转执行关门过程。在关门过程中，传感器重新检测到人体信号时，此时中断关门转向开门过程。
考虑到自动门若出现故障或维修的时候，使用自动控制系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门。
3.4 自动门技术参数
表3-1自动门技术参数
单扇门的最大承重（kg） 单扇开启最大宽度（mm） 高度（mm） 开/关门速度（cm/s） 开启保持时间（s） 可编程控制器（PLC）电源 驱动器电源 驱动器输出额定功率 1x120kg 1250mm 2500mm 32.5cm/s 8S 220V AC,50-60Hz 380V AC,50Hz 120W 3.5 自动门具体构成
自动门系统的具体组成如下图：
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感应器件 PLC 自动门 驱动装置 传动装置
图3-1自动门系统组成
由上图可知，当感应器件检测到人体或物体信号时将信号传给PLC,PLC根据已经采集的信号发出控制信号，是驱动装置运行，通过传动装置带动自动门的运行。
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第四章 硬件设计
4.1 可编程控制器的选型
在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需要的操作和动作，然后根据控制要求，估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。
综合PLC的选型标准，本课题的设计采用智能控制器为稳定性良好的德国西门子公司生产的CPU224小型PLC来实现整个自动系统的控制
图4-1 PLC硬件结构图
4.2 驱动装置的选型
自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障。结合安全稳定的考虑，在本设计中选用天津安全电机有限公司生产的型号为YSM100/112、W、S的3相380V交流电机，此电机噪音极小、调速性能好，即具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电动机线性机械特性、调速范围宽、启动转矩大、运行效率高等诸多优点。
4.3 感应器件的选型
目前自动门行业运用的感应器件主要有微波感应器、红外感应器等。微波感应器，又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所。结合本课题的实际需要在设计自动门的人员检测上运用微波
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雷达传感器为自动门感应器
微波感应器的特点: （1）非接触探测
（2）不受温度，湿度，噪音影响
4.4 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
4.5 传动装置
在本课题设计的自动门针对人流较多的商场，应对周围环境进行综合考虑，所以在本课题的自动门机械传动设计中考虑了以下几个方面：
1．自动门的传动主要包括安装板，轨道，门机，皮带，吊挂件等。 2．所有的组件都为插入式元件，使得安装很简便。
3．电机：驱动电机采用380V三相交流电机，功率大，可调性强。
4．导轨：水平双导轨结构，形成正悬挂，解决了侧摆的问题，从而确保了门扇的稳定性。并配以双侧密封毛刷，形成密封式导轨，避免积尘对导轨及滑轮的磨损，实现了维护方面的特点。
5．滑轮：采用特殊的尼龙滑轮，强度高，耐磨性好，同时还有一定的减震效果。
6．皮带：用于传输电机所产动力，牵引自动门吊具走论系统，采用齿形皮带, 齿形皮带的齿形截面为曲线设计，增加了齿形的高度，提高了皮带与传动齿轮的吻合度，从而提高了机械效率。皮带底部采用尼龙加强，减少了齿距变形，提高了使用寿命。
7．马达皮带轮直径为5cm,皮带滑轮内径为13.5cm,外径为28.5cm。
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