自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）系專業(yè)題目指導(dǎo)教師完成時(shí)間

自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2016年12月17日容摘要隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，我們的生活發(fā)生了巨大的變化。一個(gè)智能化、自動(dòng)化的社會(huì)已經(jīng)開始呈現(xiàn)于我們的眼前，這為我們提供了非常多的便利。其中自動(dòng)門就是自動(dòng)化進(jìn)程中的一個(gè)典型代表，此設(shè)計(jì)就是運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，結(jié)合實(shí)際需要而進(jìn)行研究的。為了增強(qiáng)自動(dòng)門運(yùn)行的可靠性,提出了一種以S7-200可編程序控制器(PLC)為核心的自動(dòng)門控制系統(tǒng)。分析了該控制系統(tǒng)的工作原理,描述了系統(tǒng)的硬件組成,介紹了人體感應(yīng)探測(cè)、自動(dòng)門運(yùn)行位置檢測(cè)、門運(yùn)行障礙檢測(cè)等控制電路的工作過程,對(duì)PLC的選型及I/O點(diǎn)的確定進(jìn)行了說明。結(jié)合PLC的運(yùn)行特點(diǎn),對(duì)控制系統(tǒng)的工作流程作了合理的優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,采用結(jié)構(gòu)化的編程方法,給出了主程序模塊、開門子程序模塊、關(guān)門子程序模塊的程序流程圖。系統(tǒng)已通過硬件和軟件調(diào)試,在實(shí)際中獲得了應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明,整個(gè)系統(tǒng)功能完善,性能可靠。索引關(guān)鍵詞：可編程控制器S7-200 自動(dòng)門 控制系統(tǒng)目B錄第一章概論 1第二章自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 22.1自動(dòng)門的功能需求分析 . 22.2自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成. 22.3自動(dòng)門的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì) . 3第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 33.1PLC簡(jiǎn)介與選型. 33.2驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì). 43.3感應(yīng)器件的設(shè)計(jì). 53.4變頻器的選擇. 53.5行程開關(guān)的工作原理. 63.6硬件電路設(shè)計(jì). 7第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 84.1程序的設(shè)計(jì)思路. 84.2程序設(shè)計(jì). 9后記 11參考文獻(xiàn) 12自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自動(dòng)門控制系統(tǒng)，在現(xiàn)當(dāng)代社會(huì)是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，自動(dòng)門已經(jīng)廣泛應(yīng)用于酒店、銀行、超市、停車場(chǎng)或公共建筑等入口，其主要核心部分——自動(dòng)門控制系統(tǒng)正是我們這論文的主要研究討論的課題。自動(dòng)門是指:可以將人接近門的動(dòng)作（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識(shí)別為開門信號(hào)的控制單元，通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開啟，在人離開后再將門自動(dòng)關(guān)閉，并對(duì)開啟和關(guān)閉的過程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。例如：各種用可識(shí)別感應(yīng)器控制的自動(dòng)專用門。這是實(shí)現(xiàn)生活自動(dòng)化進(jìn)程的一個(gè)重要組成部分。自動(dòng)門的問題研究，其控制系統(tǒng)可追溯到早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，已逐漸被淘汰。而基于PLC（可編程控制器，以下統(tǒng)一用“PLC”表示）控制自動(dòng)門由于具有故障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。所以此設(shè)計(jì)中，我以西門子公司S7-200系列PLC為控制系統(tǒng)的核心元件，作信號(hào)的處理工作。而感應(yīng)部分，采用BISS0001芯片與RE200B熱釋電元件的組合，實(shí)現(xiàn)人或物體進(jìn)出時(shí)的信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置。而實(shí)現(xiàn)門的開與關(guān)，則用直流電機(jī)作為動(dòng)力裝置，配以繼電器控制來達(dá)到電機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng)作，并加上行程開關(guān)作為限位，以實(shí)現(xiàn)該功能，因?yàn)橐陨掀骷谏钪蟹浅Ｈ菀踪?gòu)買，且價(jià)格適宜，同時(shí)也便于維護(hù)，非常適合廣泛生產(chǎn)應(yīng)用。本課題所研究的自動(dòng)門控制系統(tǒng)，主要通過 PLC作為控制基礎(chǔ)，加上對(duì)紅外熱釋電傳感器的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了門的“自動(dòng)”功能，此設(shè)計(jì)拓展了PLC的應(yīng)用層面，增加了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的選擇性。第一章概論本章主要從自動(dòng)門的研究背景與意義、自動(dòng)門的介紹及起源、自動(dòng)門的組成及分類三個(gè)部分來對(duì)自動(dòng)門進(jìn)行簡(jiǎn)單的了解。自動(dòng)門的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識(shí)，提升了人們的安全觀念。自動(dòng)門除可美化出入口環(huán)境外，由于中國(guó)沒有相關(guān)的自動(dòng)門國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)門檔次、質(zhì)量良莠不齊。如果你沒有使用過自動(dòng)門，最好選擇一個(gè)由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后服務(wù)的自動(dòng)門品牌（目前有很多自動(dòng)門品牌是有一些貿(mào)易公司購(gòu)買散件加上自己拼裝而成，應(yīng)盡量避免購(gòu)買此類產(chǎn)品）。不要認(rèn)為樣本上全是外國(guó)語(yǔ)，由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音，既方便又提高了建筑的檔次，浴室迅速在國(guó)外的建筑市場(chǎng)上得到大圍的普及。同時(shí)也幾乎成為了銀行，寫字樓，酒店等辦公娛樂場(chǎng)所裝修所不可少的一項(xiàng)配置。第二章自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1自動(dòng)門的功能需求分析本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口的應(yīng)用，需要有安全性和可靠性。根據(jù)商場(chǎng)中對(duì)自動(dòng)門的具體要求，本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門應(yīng)由以下功能：一、開門和關(guān)門控制應(yīng)有手動(dòng)和自動(dòng)方式為了便于維護(hù)，自動(dòng)門應(yīng)具有手動(dòng)和自動(dòng)方式。當(dāng)信號(hào)采集裝置檢測(cè)到有人接近門口且門未打開或者檢測(cè)到已無人接近門口且門未關(guān)閉， PLC動(dòng)作輸出信號(hào)開控制點(diǎn)動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來開門或者關(guān)門。二、緊急停止當(dāng)自動(dòng)門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時(shí)，可閉合緊急停止開關(guān)，自動(dòng)門自動(dòng)進(jìn)入開門過程。自動(dòng)門控制系統(tǒng)包含PLC控制和執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動(dòng)和手動(dòng)控制方式，此種控制模式為目前大多自動(dòng)門的控制方式。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用為控制中心來控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控制。2.2自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成一、當(dāng)有人由到外或由外到通過光電檢測(cè)開關(guān) K1或K2時(shí)，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu) KM1二、自動(dòng)門在開門位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。三、在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到或由到外通過光電檢測(cè)開關(guān) K2或K1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。四、在門打開后的 8秒等待時(shí)間，若有人員由外至或由至外通過光電檢測(cè)開關(guān)。K2或K1時(shí)，必須重新開始等待 8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。五、設(shè)計(jì)自動(dòng)門系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個(gè)自動(dòng)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。2.3自動(dòng)門的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)自動(dòng)門控制系統(tǒng)包含 PLC控制和動(dòng)作執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動(dòng)和手動(dòng)電動(dòng)控制方式，此種控制方式為目前大多自動(dòng)門的控制方式。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用控制中心來控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控制。

PLC為PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息交換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而PLC則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性、以及信息的實(shí)際使用。特別要考慮怎樣適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝便于門外感應(yīng)采集信號(hào)，便于維修和抗干擾等問題，入出信息變換及可靠地物理實(shí)現(xiàn)，可以說是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本點(diǎn)。PLC可以通過他的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電器控制裝置多得多、強(qiáng)得多。一、自動(dòng)門的傳動(dòng)主要包括安裝版，軌道，門機(jī)，皮帶，吊掛件等。二、所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡(jiǎn)單。三、電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用 64V直流電動(dòng)機(jī)，功率大，可調(diào)性強(qiáng)四、導(dǎo)軌：水平雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，形式正懸掛，解決了側(cè)擺得問題，從而確保了門扇的穩(wěn)定性。并配以雙側(cè)密封毛刷，形成密封式導(dǎo)軌，避免積塵對(duì)導(dǎo)軌及滑輪的磨損，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)方便的特點(diǎn)。五、滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強(qiáng)度高，耐磨性好，同時(shí)還有一定的減震效果。六、皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設(shè)計(jì)，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動(dòng)齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1PLC簡(jiǎn)介與選型隨著時(shí)代和科技的不斷進(jìn)步， PLC也在不斷發(fā)展，現(xiàn)在對(duì)它進(jìn)行一個(gè)比較準(zhǔn)確的定義還是比較困難的。美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（ NEMA）經(jīng)過多年的研究和調(diào)查工作，在 1980年向大眾宣布正式將可編程序的控制器命名為

PC（ProgrammableController

），為了和個(gè)人計(jì)算機(jī)

PC（PersonalComputer

）相互區(qū)分，人們常常將可編程控制器簡(jiǎn)稱為

PLC。PLC的工作方式是“順序掃描，不斷循環(huán)”。也就是在PLC工作時(shí)，CPU依據(jù)個(gè)體用戶編寫完成并存儲(chǔ)在用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令的步序號(hào)作周期性循環(huán)掃描，如在該程序中無跳轉(zhuǎn)指令，則從用戶第一條指令開始按照順序逐次執(zhí)行用戶程序，直到該程序結(jié)束。然后再重新返回最開始的指令，進(jìn)行新的掃描。PLC面積小、作用強(qiáng)。PLC的控制是由軟件來實(shí)現(xiàn)的，大量減少了繼電器、定時(shí)器的應(yīng)用，同時(shí)也提供了大量的軟觸點(diǎn)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電路中的硬觸點(diǎn)。這些特點(diǎn)不但增加了功能同時(shí)也縮小了它本身的體積，減少了其自身能耗。同時(shí)也更有利于其在控制過程中發(fā)揮作用。

PLC的編寫程序簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、維修方便。梯形圖語(yǔ)言其表現(xiàn)形式與繼電器電路的原理圖有很大的相似之處，使用戶能夠很快掌握其編程語(yǔ)言并運(yùn)用到實(shí)際工程中。 PLC本身的功能就具有完善的故障診斷，其本身也是采用模塊化結(jié)構(gòu)，使維修人員快速和準(zhǔn)確地找到出現(xiàn)問題的模塊，并及時(shí)的更換出問題的模塊或者對(duì)其進(jìn)行其它處理， 所以其維修相當(dāng)方便。關(guān)于PLC型號(hào)的選擇。工藝流程的實(shí)際需要和控制要選型的主要根據(jù)。因此在工業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)工程設(shè)計(jì)選型和計(jì)算時(shí)，應(yīng)該對(duì)該工藝過程的特點(diǎn)和控制要求進(jìn)行詳細(xì)的理論分析和工程計(jì)算，進(jìn)而確定該系統(tǒng)控制任務(wù)，確定所要進(jìn)行的每一步操作和外部負(fù)載的動(dòng)作要求，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，及其它設(shè)備所需的技術(shù)參數(shù)確定PLC所要完成的功能、所需的外部設(shè)備等，最后選擇性價(jià)比較高的PLC類型，并按照控制要求設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。在本次設(shè)計(jì)中根據(jù)控制要求系統(tǒng)不需要擴(kuò)展單元，所以關(guān)于PLC型號(hào)的選擇我們可以使用應(yīng)用比較廣泛的西門子系列,按照最終的功能實(shí)現(xiàn)，考慮到經(jīng)濟(jì)及其他因素我們選擇PLC型號(hào)為CPU315-2DP的S7-300系列PLC。3.2驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置即自動(dòng)門的動(dòng)力系統(tǒng)是自動(dòng)門是否能夠完成要求動(dòng)作的根本保障，本次設(shè)計(jì)中我們選擇使用直流無刷電機(jī)作為自動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)裝置。直流無刷電動(dòng)機(jī)有以下特點(diǎn)完全滿足本次設(shè)計(jì)需要，首先直流無刷電機(jī)功率高，工作時(shí)基本沒有噪音，而且其調(diào)速性能良好，針對(duì)本次自動(dòng)門系統(tǒng)直流無刷電機(jī)具有交流電動(dòng)機(jī)的顯著特點(diǎn)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、并且維護(hù)維修方便，另外直流無刷電機(jī)功也擁有直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，它具有良好的線性機(jī)械特性、調(diào)速性能好、啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩較大、運(yùn)行工作效率高。該設(shè)計(jì)中使用直流無刷電機(jī)功作為驅(qū)動(dòng)裝置是最佳的選擇。根據(jù)本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門的要求應(yīng)選用絕緣電阻、絕緣介電強(qiáng)度、接地裝置、過電壓保護(hù)等符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，具有噪聲低、過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在結(jié)合了安全、穩(wěn)定的考慮，本設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置選用步進(jìn)電機(jī)。在實(shí)際的生產(chǎn)部分的直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組都是在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上，定子和電動(dòng)機(jī)的外殼固定在一起，用來產(chǎn)生一個(gè)固定不動(dòng)的磁場(chǎng)。要想使直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)起來，就必須要通過電動(dòng)機(jī)中間的結(jié)構(gòu)來不停地改變繞組中流過電流的方向，這也就是電刷和換向器的作用，在這種情況下兩個(gè)磁場(chǎng)的方向一直都是相互垂直的，產(chǎn)生一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)不斷動(dòng)作。無刷直流電動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)有很大的區(qū)別，它去掉了電刷等換向設(shè)施，將電樞移到定子，而轉(zhuǎn)子則用永磁體制成，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完全與普通直流電動(dòng)機(jī)相反。就算這樣改變結(jié)構(gòu)電動(dòng)機(jī)仍然是不會(huì)旋轉(zhuǎn)的。為了保證電動(dòng)機(jī)的正常工作，則需要給定子上的各相繞組連續(xù)地?fù)Q相通電，這樣定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)會(huì)存在一定的空間角度，這樣就會(huì)產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)也就正常工作了。3.3感應(yīng)器件的設(shè)計(jì)感應(yīng)裝置是自動(dòng)門系統(tǒng)中必不可少的一部分，其工作性能是否良好直接影響到所轄在自動(dòng)門系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，依據(jù)系統(tǒng)不同的功能需求和感應(yīng)裝置自身的特性及應(yīng)用在各種各樣的自動(dòng)門控制系統(tǒng)中，結(jié)合本設(shè)計(jì)的具體情況和控制要求我們選用光電檢測(cè)開關(guān)作為自動(dòng)門系統(tǒng)的感應(yīng)器件。光電檢測(cè)開關(guān)是一種應(yīng)用廣泛的傳感器，它能夠以輸出電流變化的形式來反映其發(fā)射端和接收端之間光強(qiáng)的微弱變化從而達(dá)到檢測(cè)物體的目的。在光電開關(guān)中兩個(gè)反饋電路之間有良好的保護(hù)措施，使兩個(gè)回路不會(huì)相互干擾所以它得到廣泛推廣應(yīng)用在各種各樣的場(chǎng)合。由于物對(duì)光具有遮擋或反射的作用，光電開關(guān)正是利用物對(duì)光的遮擋或反射這一物理現(xiàn)象對(duì)物體進(jìn)行檢測(cè)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)從而檢測(cè)其前方是否有物體存在。當(dāng)然被檢測(cè)物體不僅只有金屬，還有其它一切可以對(duì)光反射和遮擋的物體。在光電開關(guān)的發(fā)射器上它將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)發(fā)出，在前方一定圍形成檢測(cè)區(qū)域。在光電開關(guān)的接收器上將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)并作出判斷從而達(dá)到檢測(cè)的目的。3.4變頻器的選擇根據(jù)自動(dòng)門的需要，變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)：一、變頻器與負(fù)載的匹配問題電壓匹配：變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。本設(shè)計(jì)所用的電機(jī)的額定電壓為380V，故在選擇變頻器時(shí)要符合電機(jī)的額定電壓。電流匹配：變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。在本設(shè)計(jì)所使用的三相交流電機(jī)的最大啟動(dòng)電流為0.37A，故所用的變頻器的最大電流應(yīng)大于電機(jī)的最大啟動(dòng)電流。轉(zhuǎn)矩匹配：這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生，本設(shè)計(jì)所使用的最初啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.4N/m，所以，在選型中要考慮。綜合以上因素，本設(shè)計(jì)變頻器采用日本三菱公司生產(chǎn)的FR-540變頻器作為控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制器。二、三菱FR-540變頻器具有以下優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，可運(yùn)用PLC的繼電器輸出接到變頻器的控制輸入端來控制變頻的正反轉(zhuǎn)和頻率。安裝靈活，可以根據(jù)實(shí)際需要，把控制裝置安裝到任何位置，進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。頻率設(shè)置簡(jiǎn)單，并且具有三速設(shè)定功能，可以滿足本設(shè)計(jì)自動(dòng)門系統(tǒng)的控制要求，且操作方便，只需輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)外接電位器的旋鈕，就可以進(jìn)行頻率設(shè)置。3.5行程開關(guān)的工作原理行程開關(guān)：利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，達(dá)到一定的控制目的。通常，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。行程開關(guān)又叫限位開關(guān)，是一種應(yīng)用廣泛的位置開關(guān)。其原理就是利用物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的觸碰使其觸頭動(dòng)作，從而達(dá)到接通或者關(guān)斷控制電路的目的，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制要求。一般情況下，行程開關(guān)應(yīng)用在限定物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)方位的場(chǎng)合中，這樣物體運(yùn)動(dòng)到指定位置后自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)或者反向運(yùn)動(dòng)甚至進(jìn)行變速運(yùn)動(dòng)等。直動(dòng)式行程開關(guān)：動(dòng)作原理同按鈕類似，所不同的是：一個(gè)是手動(dòng)，另一個(gè)則由運(yùn)動(dòng)部件的撞塊碰撞。當(dāng)外界運(yùn)動(dòng)部件上的撞塊碰壓按鈕使其觸頭動(dòng)作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件離開后，在彈簧作用下，其觸頭自動(dòng)復(fù)位。滾動(dòng)式行程開關(guān)：當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的擋鐵(撞塊)壓到行程開關(guān)的滾輪上時(shí)，傳動(dòng)杠連同轉(zhuǎn)軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)，使凸輪推動(dòng)撞塊，當(dāng)撞塊碰壓到一定位置時(shí)，推動(dòng)微動(dòng)開關(guān)快速動(dòng)作。當(dāng)滾輪上的擋鐵移開后，復(fù)位彈簧就使行程開關(guān)復(fù)位。這種是單輪自動(dòng)恢復(fù)式行程開關(guān)。而雙輪旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)不能自動(dòng)復(fù)原，它是依靠運(yùn)動(dòng)機(jī)械反向移動(dòng)時(shí)，擋鐵碰撞另一滾輪將其復(fù)原。在現(xiàn)代的電氣控制系統(tǒng)中，行程開關(guān)的作用是不容忽視的，它主要實(shí)現(xiàn)定位操作和檢測(cè)當(dāng)前工作位置的狀態(tài)。主要目的是有效的控制機(jī)械設(shè)備的動(dòng)作行程及對(duì)設(shè)備進(jìn)行限位保護(hù)。實(shí)際生產(chǎn)生活中，在應(yīng)用行程開關(guān)時(shí)，首先要將其安裝在先前制定好的位置，只有這樣才能使機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體在指定位置觸碰到行程開關(guān)，這樣行程開關(guān)部的觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制電路的轉(zhuǎn)換。我們可以把行程開關(guān)理解為是一種依據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作圍而實(shí)現(xiàn)電路切換的電器，它的工作原理與按鈕有許多相似之處。因此在實(shí)際應(yīng)用中我們要多加注意其功能。行程開關(guān)在各類機(jī)械加工設(shè)備及其它機(jī)械的行程控制中得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)到某一特定方位時(shí)，正是這樣的機(jī)械運(yùn)動(dòng)才使行程開關(guān)將機(jī)械運(yùn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的限位控制，限制它的動(dòng)作圍。以此更加有效的保護(hù)了運(yùn)動(dòng)機(jī)械電路。PLC硬件接線圖也是整個(gè)自動(dòng)門控制系統(tǒng)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，正確的硬件接線圖將PLC與外部硬件有機(jī)的結(jié)合在一起，同時(shí)工程人員也可以根據(jù)硬件接線圖連接線路，達(dá)到工程控制的目的。3.6硬件電路設(shè)計(jì)如圖3-1所示。圖3-1PLC硬件接線圖也是整個(gè)自動(dòng)門控制系統(tǒng)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，正確的硬件接線圖將PLC與外部硬件有機(jī)的結(jié)合在一起，同時(shí)工程人員也可以根據(jù)硬件接線圖連接線路，達(dá)到工程控制的目的。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1程序的設(shè)計(jì)思路在編寫程序之前我們需要根據(jù)控制要求畫出程序流程圖，這是我們?cè)O(shè)計(jì)程序的思路，同時(shí)程序流程圖也能更好地幫助我們修改和完善所編寫的程序，使本次設(shè)計(jì)編寫的程序更加完美地完成控制要求，最終達(dá)到控制目的。整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作流程需要一下幾個(gè)步驟完成：一、按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始工作。當(dāng)光電開關(guān)檢測(cè)到有人或者物體接近自動(dòng)門時(shí)，光電開關(guān)觸點(diǎn)動(dòng)作，這樣就是 KM1線圈得電，KM1主觸點(diǎn)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)通電開始正轉(zhuǎn)，自動(dòng)門打開。當(dāng)自動(dòng)門運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，觸發(fā)限位開關(guān)，導(dǎo)致KM1線圈斷電，電動(dòng)機(jī)停止正轉(zhuǎn)。二、自動(dòng)門運(yùn)動(dòng)到特定位置時(shí)，就會(huì)觸發(fā)定時(shí)器，定時(shí)器定時(shí) 8秒后，KM2線圈得電，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，自動(dòng)門進(jìn)入關(guān)門狀態(tài)。在關(guān)門過程中，自動(dòng)門運(yùn)動(dòng)到起始位置觸發(fā)限位開關(guān)，這樣就使KM2線圈斷電，電動(dòng)機(jī)停止反轉(zhuǎn)，自動(dòng)門靜止在起始位置，等待下一個(gè)動(dòng)作。如果在關(guān)門過程中，光電開關(guān)檢測(cè)到有人再次接近自動(dòng)門，自動(dòng)門將停止關(guān)門動(dòng)作，進(jìn)入開門動(dòng)作。三、在自動(dòng)門打開后8秒等待的過程中，如果光電開關(guān)檢測(cè)到有人或者物體接近自動(dòng)門時(shí)，計(jì)時(shí)器將從新計(jì)時(shí)，自動(dòng)門將會(huì)繼續(xù)8秒的等待，8秒的計(jì)時(shí)時(shí)間到自動(dòng)門進(jìn)入關(guān)門狀態(tài)，等待下一步的動(dòng)作指令。這樣的設(shè)計(jì)就大大提高了自動(dòng)門的可控性和安全性。另一方面也增加了自動(dòng)門的安全性，當(dāng)出現(xiàn)一些緊急情況時(shí)可以用手動(dòng)按鈕進(jìn)行自動(dòng)門的操作，防止造成人身傷害。自動(dòng)門的程序流程圖如圖 4-1所示。圖4-14.2程序設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備工作都已經(jīng)完成，接下來就是要根據(jù)控制要求編寫具體的操作程序。程序就是PLC的激活碼，如果沒有程序下載到 PLC中，PLC是無常工作的。只有當(dāng)一定的程序下載進(jìn)入PLC之后它才能正常工作，并且可以按照程序所反應(yīng)和要求的控制動(dòng)作驅(qū)動(dòng)外部的硬件進(jìn)行動(dòng)作，已達(dá)到最終的控制目的，由此可見編寫程序是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)能否完成的關(guān)鍵。在程序編寫完成后，我們要仔細(xì)對(duì)程序進(jìn)行檢查和修改，然后進(jìn)行仿真，進(jìn)行仿真的目的就是檢驗(yàn)程序能否更好地完成控制要求，對(duì)不能完成控制要求的程序段進(jìn)行修改，這也是檢測(cè)程序?qū)﹀e(cuò)的有效方法。首先在操作界面中點(diǎn)擊“打開/關(guān)閉仿真器”按鈕，便可以進(jìn)入仿真器界面，進(jìn)入仿真界面后，在主界面上點(diǎn)擊下載按鈕其功能就是將所編的梯形圖程序下載下來，在仿真器中點(diǎn)擊RUN按鈕，然后點(diǎn)擊相對(duì)應(yīng)的控制按鈕，對(duì)自動(dòng)門的各種工作情況進(jìn)行仿真，首先仿真在通電情況下光電檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)到有人接近自動(dòng)門的時(shí)候自動(dòng)門能否準(zhǔn)確的進(jìn)行開門動(dòng)作。然后再仿真自動(dòng)門打開后是否能夠在一個(gè)位置保持8秒的開門狀態(tài)，保證人員的安全進(jìn)出。還要仿真在8秒開門狀態(tài)時(shí)，光電開關(guān)再次檢測(cè)到有人或者物體接近自動(dòng)門時(shí)，自動(dòng)門能否重新計(jì)時(shí)，在原位置再次保持8秒的狀態(tài)。最后檢測(cè)當(dāng)自動(dòng)門出現(xiàn)夾人的緊急情況下自動(dòng)門啟動(dòng)緊急停止開關(guān)，自動(dòng)門能不能按照控制要求緊急停止關(guān)門動(dòng)作，并進(jìn)入自動(dòng)開門狀態(tài)，避免夾人情況的出現(xiàn)。同時(shí)檢驗(yàn)程序的正確性，保證程序順利完成各種控制要求的動(dòng)作。后記現(xiàn)如今PLC在全國(guó)各地發(fā)揮著舉足輕重的作用，而且逐步成為工業(yè)時(shí)代的主流控制器件。越來越多的計(jì)算機(jī)新技術(shù)會(huì)應(yīng)用于 PLC的設(shè)計(jì)和制造上。PLC作為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，在工業(yè)及其他行業(yè)也發(fā)揮著不可替代