畢業(yè)設計自動門控制裝置

1、前 言21世紀的今天，門更加突出了安全理念，強調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時還突出了建筑藝術(shù)的理念，強調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。自動門大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，在不斷發(fā)展和完善的過程中，涌現(xiàn)出大批獨具規(guī)模的專業(yè)制造商。門的高級形式-自動門起源在歐美，迅速發(fā)展至今天，已經(jīng)形成了種類齊全、功能完善、造工精細的自動門家族。大中型公共場所，為這些建筑增添了亮麗、時尚的姿彩。自動門從理論上理解應該是門的使用觀念的延伸，是人們根據(jù)需要對門的功能的提升和完善。所以對自動門的認識應該從人對門功能的要求開始。自動門根據(jù)使用的場合及功能的不同可分為自動平移門、自動平開門、自動旋轉(zhuǎn)門、

2、自動圓弧門、自動折疊門等，其中平開門用的場合較少，旋轉(zhuǎn)門由于昂貴而且非常寵大，一般只用于有需要的高檔賓館，自動平移門使用得最廣泛，大家一般所說的自動門、感應門就是指自動平移門。由于自動門在通電后可以實現(xiàn)無人看管，同時又可節(jié)約空調(diào)能源、防風、防塵、降低噪音，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外的建筑市場上得到大范圍的普及。同時也幾乎成為了銀行，寫字樓，酒店等辦公娛樂場所裝修必不可少的一項配置。自動平移門最常見的形式是自動門機及門內(nèi)外兩側(cè)加雷達，當人走近自動門時，雷達感應到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動平移門在通電后可以實現(xiàn)無

3、人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得到大范圍的普及。自動門的開門信號是觸點信號，微波雷達和紅外傳感器是常用的兩種信號源。微波雷達是對物體的位移反應，因而反應速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，它的特點是一旦在門附近的人員不想出門而靜止不動后，雷達便不再反應，自動門就會關(guān)閉，對門機有一定的保護作用。紅外傳感器對物體存在進行反應，不管人員移動與否，只要處于傳感器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應即傳出觸點信號。缺點是紅外傳感器的反應速度較慢，適用于有行動遲緩的人員進入的場所。第二章 設計目的與需求第一節(jié)設計目的1、為了加強學生智能的培養(yǎng)，更好的使理論與實踐相結(jié)合，真正做到增

4、長知識與發(fā)展能力的統(tǒng)一，本次課程設計的基本任務，是著重培養(yǎng)學生在電力電子技術(shù)方面的實踐能力和科學作風，培養(yǎng)學生綜合運用理論知識解決實際問題的能力。通過本次課程設計，初步掌握工程實踐方法組織實踐的基本技能，逐漸熟悉開展科學實踐的程序和辦法。2、 通過本次課程設計應做到如下要求： （1）初步掌握一般電氣控制技術(shù)、plc 應用技術(shù)和設計的基本方法 、（2）培養(yǎng)一定的自學能力和獨立分析問題、解決問題的能力。（3）鞏固常用電子儀器的正確使用方法。 （4）通過嚴格的科學訓練和工程設計實踐，逐步樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的科學作風；培養(yǎng)學生在工作中具有一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點和全局觀點。第二節(jié)設計任務

5、自動門控制裝置設計1. 硬件組成自動門控制裝置由門內(nèi)光電探測開關(guān)k1、門外光電探測開關(guān) k2、開門到位限位開關(guān)k3、關(guān)門到限位開關(guān)k4、開門執(zhí)行機構(gòu) km1（使直流電動機正轉(zhuǎn)）、關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)km2（使直流電動機反轉(zhuǎn)）等部件組成。2. 控制要求1）當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)k1 或k2 時，開門執(zhí)行機構(gòu)km1 動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關(guān)k3 位置時，電機停止運行。 2）自動門在開門位置停留8 秒后，自動進入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)km2 被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關(guān)門限位開關(guān)k4 位置時，電機停止運行。 3）在關(guān)門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)k2 或

6、k1 時，應立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序。 4）在門打開后的8 秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān)k2 或k1 時，必須重新開始等待8 秒后，再自動進入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。3. 功能器件的基本工作原理1、自動感應門的基本工作原理 首先，平移式自動感應門機組由以下部件組成： （1） 主控制器：它是自動感應門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應指令，指揮馬達或電鎖類系統(tǒng)工作；同時人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。 （2） 感應探測器：負責采集外部信號，如同人們的眼睛，當有移動的物體進入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號；

7、 （3） 動力馬達：提供開門與關(guān)門的主動力，控制自動感應門門扇加速與減速運行。 （4） 自動感應門扇行進軌道：就象火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進。 （5） 門扇吊具走輪系統(tǒng):用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。 （6） 同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達所產(chǎn)動力，牽引自動感應門扇吊具走輪系統(tǒng)。（7） 下部導向系統(tǒng)：是自動感應門門扇下部的導向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。 2、自動門的分類： 弧形自動門、 雙重平移自動門 、雙扇平移自動門 。3、行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理：行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機械設備的行程及限位保護。

8、在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預先安排的位置，當裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護。 4、光電開關(guān)介紹 (1)、工作原理光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流

9、在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。 (2)、光電開關(guān)的分類及術(shù)語解釋、分類開關(guān)： 漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。 鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。 對射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收

10、器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當檢測物體為不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測裝置。 槽式光電開關(guān)：它通常采用標準的u 字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于u 型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經(jīng)過u 型槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號。槽式光電開關(guān)比較適合檢測高速運動的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。 光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導光線，可以對距離遠的被檢測物體進行檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。術(shù)語： 檢測距離：是指檢測體按一定方式移動，當開關(guān)動作時測

11、得的基準位置（光電開關(guān)的感應表面）到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關(guān)動作距離的標稱值。 回差距離：動作距離與復位距離之間的絕對值。 響應頻率：在規(guī)定的1s 的時間間隔內(nèi)，允許光電開關(guān)動作循環(huán)的次數(shù)。 輸出狀態(tài)：分常開和常閉。當無檢測物體時，常開型的光電開關(guān)所接通的負載由于光電開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當檢測到物體時，晶體管導通，負載得電工作。 檢測方式：根據(jù)光電開關(guān)在檢測物體時發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對射式等。 輸出形式：分npn 二線、npn 三線、npn 四線、pnp 二線、pnp 三線、pnp 四線、ac 二線、ac 五線

12、（自帶繼電器），及直流npn/pnp/常開/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。 第二章plc的發(fā)展史第一節(jié)plc的功能1)、數(shù)據(jù)采集與輸出。2)、控制功能。包括順序控制、邏輯控制、定時、計數(shù)等。3)、數(shù)據(jù)處理功能。包括基本數(shù)學運算、比較、對字節(jié)的運算、pid 運算、濾波等。 4)、輸入/輸出接口調(diào)理功能。 具有a/d、d/a 轉(zhuǎn)換功能，通過i/o 模塊完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)，具有溫度、運動等測量接口。 5)、通信、聯(lián)網(wǎng)功能。 現(xiàn)代plc 大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡技術(shù)，有rs232 或 rs485 接口，可進行遠程i/o 控制，多臺 plc 可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信， 6)、支持人機界面功能。提供操作

13、者以監(jiān)視機器/過程工作必需的信息。允許操作者和pc 系統(tǒng)與其應用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整，實現(xiàn)工業(yè)計算機的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。 7）、編程、調(diào)試等，并且大部分支持在線編程。第二節(jié)plc的特點 plc作為一種專用于工業(yè)環(huán)境的、具有特殊結(jié)構(gòu)的計算機，有其顯著的特點。(1) 可靠性高，抗干擾能力強 (2) 硬件配套齊全，功能完善，適用性強(3) 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 (4) 安裝方便，擴展靈活 (5) 系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造 (6) 體積小，重量輕，能耗低第四章設計方案第一節(jié)方案說明經(jīng)分析設計任務，可知完成任務的實質(zhì)就是控制電機的正反轉(zhuǎn)。要實現(xiàn)自動控

14、制首先要具備以下功能部件：光電檢測開關(guān)，限位開關(guān)，超載保護開關(guān)，直流電機。 現(xiàn)確定電機與門扇軌道組成的系統(tǒng)，要實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)開門，電機反轉(zhuǎn)關(guān)門。1）當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)時，開關(guān)上有電流通過（光電檢測開關(guān)是脈沖觸發(fā)須對其自鎖）由于開門限位開關(guān)常閉，所以線圈上有電通過，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關(guān)位置時，電機停止運行。 2）當自動門到開門限位開關(guān)位置時啟動延時定時器8 秒后，自動進入關(guān)門過程，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關(guān)門限位開關(guān)時，電機停止運行。 3）在關(guān)門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)，應立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序。 4）在門打開后的8 秒等待時間內(nèi)，若

15、有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān)時，必須重新開始等待8 秒后，再自動進入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。 5）考慮到自動門在出現(xiàn)故障或在維修的時候，用自動控制存在一定的問題，最后決定加增手動開門和關(guān)門開關(guān)。第二節(jié) 繼電器接觸控制圖 圖 1-1 繼電器接觸控制圖第三節(jié)plc控制輸入輸出接線圖 圖 1-2 輸入輸出接線圖第四節(jié) 程序流程圖開 始若k1，k2有信號開 門 k3 打 開 停 止 延時8s,若k1，k2有信號號hao號 關(guān) 門若k1，k2有信號k4 打 開 停 止結(jié) 束 圖 1-3 程序流程圖第五節(jié) 梯形圖及指令 圖1-4 梯形指令圖x001 門外光檢測電開關(guān)x002 門內(nèi)光檢測電

16、開關(guān)x003 開門限位電開關(guān) x004 關(guān)門限位電開關(guān)x005 過載保護開關(guān)x006 緊急停車開關(guān)x007 啟動停止x010手動開門x011 手動關(guān)門指令如下： 圖1-5 指令表第六節(jié) 過程分析1、首先按下啟動按鈕使x007閉合，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號時x001或x002閉合。由于開門限位開關(guān)x003是常閉的，所以y000線圈通電，有原理分析可知光電檢測開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當y000線圈通電時y000閉合，此時電動機正轉(zhuǎn)帶動自動門移動，執(zhí)行開門過程。2、當門完全打開時，使開門限位開關(guān)x003打開，y000線圈斷電，電動機停止轉(zhuǎn)動。3、當門停止移動時，由于開門限位開關(guān)的

17、常閉變成敞開，故使敞開閉合。進行8秒的延時，若此時外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)x001或x002有信號，使t0重新延時。4、當8秒的延時完畢后to線圈通電，關(guān)門限位開關(guān)關(guān)閉，所以使y001通電并自鎖，電機反轉(zhuǎn)執(zhí)行開門過程。5、在關(guān)門過程中，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)x001,x002有信號又使y000通電，由于在關(guān)門過程中y000常閉，此時打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。6、在此控制過程中，為了保證其安全性設置過載保護和緊急停止。7、考慮到主動門若出現(xiàn)故障時，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，于是設置手動開門和手動關(guān)門。 小結(jié)在本論文的成文過程中使我學會如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我在這一設計過程中，學會了堅持不懈，不輕易言棄。設計過程，也好比是我們?nèi)祟?/p>