毕业设计报告（论文）2016年12月17日容摘要随着科学技术的日新月异，我们的生活发生了巨大的变化。

一个智能化、自动化的社会已经开始呈现于我们的眼前，这为我们提供了非常多的便利。

其中自动门就是自动化进程中的一个典型代表，此设计就是运用所学的知识，结合实际需要而进行研究的。

为了增强自动门运行的可靠性,提出了一种以S7-200可编程序控制器(PLC)为核心的自动门控制系统。

分析了该控制系统的工作原理,描述了系统的硬件组成,介绍了人体感应探测、自动门运行位置检测、门运行障碍检测等控制电路的工作过程,对PLC 的选型及I/O点的确定进行了说明。

结合PLC的运行特点,对控制系统的工作流程作了合理的优化。

在此基础上,采用结构化的编程方法,给出了主程序模块、开门子程序模块、关门子程序模块的程序流程图。

系统已通过硬件和软件调试,在实际中获得了应用。

应用结果表明,整个系统功能完善,性能可靠。

索引关键词：可编程控制器 S7-200 自动门控制系统目 B录第一章概论 (1)第二章自动门控制系统总体方案设计 (2)2.1自动门的功能需求分析 (2)2.2自动门控制系统构成 (2)2.3自动门的机械传动系统构成设计 (3)第三章系统硬件设计 (3)3.1PLC简介与选型 (3)3.2驱动装置的设计 (4)3.3感应器件的设计 (5)3.4变频器的选择 (5)3.5行程开关的工作原理 (6)3.6硬件电路设计 (7)第四章系统软件设计 (8)4.1程序的设计思路 (8)4.2程序设计 (9)后记 (11)参考文献 (12)自动门控制系统的设计自动门控制系统，在现当代社会是一个应用非常广泛的设备，自动门已经广泛应用于酒店、银行、超市、停车场或公共建筑等入口，其主要核心部分——自动门控制系统正是我们这论文的主要研究讨论的课题。

自动门是指:可以将人接近门的动作（或将某种入门授权）识别为开门信号的控制单元，通过驱动系统将门开启，在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。

例如：各种用可识别感应器控制的自动专用门。

这是实现生活自动化进程的一个重要组成部分。

自动门的问题研究，其控制系统可追溯到早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已逐渐被淘汰。

而基于PLC（可编程控制器，以下统一用“PLC”表示）控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。

所以此设计中，我以西门子公司S7-200系列PLC为控制系统的核心元件，作信号的处理工作。

而感应部分，采用BISS0001芯片与RE200B热释电元件的组合，实现人或物体进出时的信号转换装置。

而实现门的开与关，则用直流电机作为动力装置，配以继电器控制来达到电机正反转动作，并加上行程开关作为限位，以实现该功能，因为以上器件在生活中非常容易购买，且价格适宜，同时也便于维护，非常适合广泛生产应用。

本课题所研究的自动门控制系统，主要通过PLC作为控制基础，加上对红外热释电传感器的应用，从而实现了门的“自动”功能，此设计拓展了PLC的应用层面，增加了实现自动门控制系统的选择性。

第一章概论本章主要从自动门的研究背景与意义、自动门的介绍及起源、自动门的组成及分类三个部分来对自动门进行简单的了解。

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有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）。

不要认为样本上全是外国语，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，浴室迅速在国外的建筑市场上得到大围的普及。

同时也几乎成为了银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修所不可少的一项配置。

第二章自动门控制系统总体方案设计2.1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：一、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。

当信号采集装置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口且门未关闭，PLC动作输出信号开控制点动机正转或者反转来开门或者关门。

二、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。

自动门控制系统包含PLC控制和执行元件构成。

采用自动和手动控制方式，此种控制模式为目前大多自动门的控制方式。

本课题所设计的自动门控制系统采用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。

2.2自动门控制系统构成一、当有人由到外或由外到通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1二、自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。

三、在关门过程中，当有人员由外到或由到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。

四、在门打开后的8秒等待时间，若有人员由外至或由至外通过光电检测开关。

K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。

五、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。

2.3自动门的机械传动系统构成设计自动门控制系统包含PLC控制和动作执行元件构成。

采用自动和手动电动控制方式，此种控制方式为目前大多自动门的控制方式。

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。

PLC基于电子计算机，但并不等同于计算机。

普通计算机进行入出信息交换时，大多只考虑信息本身，信息入出的物理过程一般不考虑的。

而PLC则要考虑信息入出的可靠性、实时性、以及信息的实际使用。

特别要考虑怎样适应于工业环境，如便于安装便于门外感应采集信号，便于维修和抗干扰等问题，入出信息变换及可靠地物理实现，可以说是PLC 实现控制的两个基本点。

PLC可以通过他的外设或通信接口与外界交换信息。

其功能要比继电器控制装置多得多、强得多。

一、自动门的传动主要包括安装版，轨道，门机，皮带，吊挂件等。

二、所有的组件都为插入式元件，使得安装很简单。

三、电机：驱动电机采用64V直流电动机，功率大，可调性强四、导轨：水平双导轨结构，形式正悬挂，解决了侧摆得问题，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，实现了维护方便的特点。

五、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。

六、皮带：采用齿形皮带，齿形皮带的截面为曲线设计，增加了齿形的高度，提高了皮带与传动齿轮的吻合度，从而提高了使用寿命。

第三章系统硬件设计3.1PLC简介与选型随着时代和科技的不断进步，PLC也在不断发展，现在对它进行一个比较准确的定义还是比较困难的。

美国电气制造商协会（NEMA）经过多年的研究和调查工作，在1980年向大众宣布正式将可编程序的控制器命名为PC（ProgrammableController），为了和个人计算机PC（Personal Computer）相互区分，人们常常将可编程控制器简称为PLC。

PLC的工作方式是“顺序扫描，不断循环”。

也就是在PLC工作时，CPU依据个体用户编写完成并存储在用户存储器中的程序，按指令的步序号作周期性循环扫描，如在该程序中无跳转指令，则从用户第一条指令开始按照顺序逐次执行用户程序，直到该程序结束。

然后再重新返回最开始的指令，进行新的扫描。

PLC面积小、作用强。

PLC的控制是由软件来实现的，大量减少了继电器、定时器的应用，同时也提供了大量的软触点来代替传统电路中的硬触点。

这些特点不但增加了PLC的功能同时也缩小了它本身的体积，减少了其自身能耗。

同时也更有利于其在控制过程中发挥作用。

编写程序简单、易于实现、维修方便。

梯形图语言其表现形式与继电器电路的原理图有很大的相似之处，使用户能够很快掌握其编程语言并运用到实际工程中。

PLC本身的功能就具有完善的故障诊断，其本身也是采用模块化结构，使维修人员快速和准确地找到出现问题的模块，并及时的更换出问题的模块或者对其进行其它处理，所以其维修相当方便。

关于PLC型号的选择。

工艺流程的实际需要和控制要选型的主要根据。

因此在工业设计中对工程设计选型和计算时，应该对该工艺过程的特点和控制要求进行详细的理论分析和工程计算，进而确定该系统控制任务，确定所要进行的每一步操作和外部负载的动作要求，根据系统的控制要求，及其它设备所需的技术参数确定PLC所要完成的功能、所需的外部设备等，最后选择性价比较高的PLC类型，并按照控制要求设计控制系统。

在本次设计中根据控制要求系统不需要扩展单元，所以关于PLC型号的选择我们可以使用应用比较广泛的西门子系列,按照最终的功能实现，考虑到经济及其他因素我们选择PLC型号为CPU315-2DP的S7-300系列PLC。

3.2驱动装置的设计驱动装置即自动门的动力系统是自动门是否能够完成要求动作的根本保障，本次设计中我们选择使用直流无刷电机作为自动门的驱动装置。

直流无刷电动机有以下特点完全满足本次设计需要，首先直流无刷电机功率高，工作时基本没有噪音，而且其调速性能良好，针对本次自动门系统直流无刷电机具有交流电动机的显著特点其结构简单、工作可靠、并且维护维修方便，另外直流无刷电机功也拥有直流电动机的特点，它具有良好的线性机械特性、调速性能好、启动时转矩较大、运行工作效率高。

该设计中使用直流无刷电机功作为驱动装置是最佳的选择。

根据本设计所设计的自动门的要求应选用绝缘电阻、绝缘介电强度、接地装置、过电压保护等符合国际安全标准规定的，具有噪声低、过载能力强的特点，在结合了安全、稳定的考虑，本设计的自动门控制系统的驱动装置选用步进电机。

在实际的生产部分的直流电动机的电枢绕组都是在电动机的转子上，定子和电动机的外壳固定在一起，用来产生一个固定不动的磁场。

要想使直流电动机旋转起来，就必须要通过电动机中间的结构来不停地改变绕组中流过电流的方向，这也就是电刷和换向器的作用，在这种情况下两个磁场的方向一直都是相互垂直的，产生一个恒定的转矩使电动机不断动作。

无刷直流电动机与传统直流电动机有很大的区别，它去掉了电刷等换向设施，将电枢移到定子，而转子则用永磁体制成，其结构设计完全与普通直流电动机相反。

就算这样改变结构电动机仍然是不会旋转的。

为了保证电动机的正常工作，则需要给定子上的各相绕组连续地换相通电，这样定子绕组产生的磁场与转子永磁磁场会存在一定的空间角度，这样就会产生足够大的转矩推动转子不断旋转。