基于PLC的自动门控制系统的设计样本.doc

摘 要随着电子技术发展，可编程控制器（如下简称PLC）不断更新、发展，PLC控制是自动控制中最常用控制方式之一，自动门就是自动控制应用一典型例子，由于可编程控制器具备较好解决自动门开关控制及良好稳定性，并且可以很简朴变化控制方式，因而，自动门生产商家诸多都运用PLC来做门控制器。当前自动门在寻常生活中运用越来越广泛。本文阐述自动门控制系统重要由如下几某些构成：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FX2N-32M小型PLC；信号采集装置选用上海晶园微电子公司生产微波感应器；变频器采用日本三菱电机公司生产FR540变频器；驱动装置采用天津安全电机有限公司生产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运动。本设计对于周边环境规定较低。本设计重要工作原理是通过信号采集装置鉴定有无人通过并将信号转换成开关量信号传到PLC，PLC依照开关信号来控制变频器开停和速度变换，在由传动装置带动门运动。本文总共分五个章节进行论述其软、硬件构造、工作原理等，详细如下：第一章简介自动门国内外自动门现状，本课题研究内容和目意义。第二章重要简介自动门控制系统方案设计。第三章简介了自动门硬件系统设计，PLC选型，变频器选型，系统构造，自动门控制电路，控制电路连接。第四章简介了系统软件设计，PLC梯形图概述，编程软件简介，程序流程图，程序编写工作。核心词：PLC，变频器，驱动装置，感应器。目录 引 言IV第一章 概 述11.1 国内外自动门发呈现状11.2 本课题研究内容21.3 本课题研究目和意义2第二章 自动门控制系统总体方案设计42.1 自动门功能需求分析42.2 系统设计基本环节42.3 自动门技术参数拟定52.4 自动门机械传动机构设计6第三章 自动门硬件系统设计83.1 控制系统构造设计83.2 可编程控制器(PLC)选型83.3 驱动装置选型103.4 变频器原理113.4.1 变频器选型113.4.2 变频器参数设定123.5 感应开关选型133.6 自动门系统I/O分派表143.7 控制系统电气接线15第四章 自动门控制系统软件设计164.1 PLC梯形图概述164.3 程序流程图184.4 梯形图设计18结束语21致 谢22参照文献23附录 自动门硬件连接电路24附录 PLCI/O地址分布图25附录 自动门梯形图程序25附录 自动门梯形图程序26引 言在经济飞速发展中华人民共和国，高楼矗立大都市里大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门已经是随处可见。自动门工作方式是通过自动门内外两侧感应开关来感应人出入，当人走近自动门时，感应开关感应到人存在，给控制器一种开门信号，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，不但能给咱们带来人员进出以便、节约空调能源、防风、防尘、减少噪音等好处，更令咱们大门增添了不少高贵典雅气息。自动门在国外早已得到普遍应用，在国内也以其优秀性能逐渐得到人们认同，中华人民共和国已经迎来了自动门发展黄金时期。自动门性能优劣重要取决于它控制装置，初期自动门控制系统采用继电器逻辑控制，导致安装啰嗦、体积大、不稳定、不易维修等缺陷已逐渐被裁减。当前自动门及其自动化行业最稳定控制装置是可编程控制器（如下简称PLC），PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计数字运算操作电子装置。它采用可以编制程序存储器，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指令，并能通过数字式或模仿式和开关量逻辑控制输入和输出，控制各种类型机械或生产过程。PLC具备可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，合用性强，系统设计、建造工作量小，维护以便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等长处。当前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域应用都得到了长足发展。因而运用PLC控制自动门具备较高可靠性，维修以便等特点，因而，进行自动门PLC控制系统设计，可以推动自动门行业发展，扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业应用，具备一定经济和理论研究价值。本课题重要简介运用PLC为控制器自动门开发和研究，所有产品开发都要讲究实用，本课题开发产品对许多场合都能合用，并且可以简朴化，无论对于产品开发商尚有使用者来说，都是最佳。她们需要是一种便宜又是一种实用产品。此系统设计正好具备了这样一种规定，可以在大多数地方应用。因而本设计就是解决了这样一种问题，还可以保证自动门稳定性。例如，某商场规定营业期间门都运用自动门，这就需要自动门要有极高稳定性，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。因而是一种比较适合此类场合运用且经济产品。第一章 概 述1.1 国内外自动门发呈现状在国外，进入90年代以来，自动化技术发展不久，技术已经相对成熟，并获得了惊人成就，自动化技术是自动门重要某些。在当代人们生活中自动门可以节约空调能源、减少噪音、防风、防尘，同步可以使出入口显得庄严高档，因而应用非常广泛。随着国内经济飞速发展，自动门在人们生活中运用越来越广泛，自动门适合于宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商店等，使用自动门。但在国内，自动门自主研发尚处在初级阶段。在自动门控制系统设计中，稳定、节能、环保、安全及人性化是需要一方面考虑因素。由于门体重量及体积不同会对自动门驱动和传动系统提出不同规定，因此各种自动门又可以分为重型自动门和轻型自动门。客流量差别会对自动门使用产生很大影响，因而，自动门还可以分为普通自动门和可频繁使用自动门。自动门依照使用场合及功能不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中平开门用场合较少，旋转门由于昂贵并且非常庞大，普通只用于有需要高档宾馆，自动平移门使用得最广泛，人们普通所说自动门、感应门就是指自动平移门，当前市场上流行平移型自动门普通是两开，这种门特点是简朴易控，维护以便。自动平移门最常用形式是自动门内外两侧加感应器，当人走近自动门时，感应器感应到人存在，给控制器一种开门信号，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。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既以便又提高了建筑档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范畴普及。自动门控制办法诸多，从控制器不同来分，有老式继电器控制，即通过按钮和复杂接线安装来控制；智能控制器控制，即通过运用当代自动化设备来控制，它具备稳定性高，安全等长处，因而被诸多生产厂商所运用。由于继电器逻辑控制自动门系统因存在许多缺陷而逐渐被智能控制器控制控制自动门所裁减。在智能控制器选取上，自动门主控器有微电脑控制器控制和可编程控制器（PLC）控制，微电脑控制重要有体积小、安装以便等特点，当前有许多厂家采用此种方式生产自动门，PLC控制特点是稳定型高、维护以便，当前许多大型商场自动门都是由这种方式来控制5。1.2 本课题研究内容本设计将在如下几种方面对自动门控制系统进行研究和论证。1.自动门类型选取。综合了自动门简洁、简朴规定，在本课题中重要研究自动平移门，本课题设计自动平移门具备手动和自动开门功能和分时间段控制功能以及配备安全防夹人光线、后备电源等辅助装置来满足商场等人流众多场合高效率、高安全性规定。2.自动门硬件系统设计。本课题设计自动门规定有很高稳定性来满足寻常需要，故在本设计中所选用智能控制器为稳定性良好三菱FX系列PLC。在自动门开关门速度控制上本设计以三菱变频器作为调节器，运用变频器三段速控制来实现自动门转速控制，为理解决变频器在频率很低时候会浮现不稳定问题，驱动装置选用功率强大、稳定性较好自带减速装置三相交流电机，在感应器运用自动门专用微波雷达感应器和在工业自动控制上大量运用品有检测精度高、寿命长、稳定性能好接近传感器，运用感应器开关量信号输入给PLC来实现PLC对自动门控制。由于本课题详细需求在硬件系统设计过程中重要考虑了自动门经济实用、稳定需要。3.自动门软件设计。在本设计中选用了当前运用最多PLC编程语言梯形图，梯形图编程能直观明了设计出自动门控制规定，并能更好考虑到安全性和故障报警等问题，梯形图编写运用三菱GX Developer编程软件，此软件支持所有三菱PLC，并且具备强大诊断功能，能更快查找出故障因素，从而大大缩短了维修时间。1.3 本课题研究目和意义在超级市场、公共建筑、银行、医院入口，经常使用自动门控制系统。使用自动门，可以节约空调能源、减少噪音、防风、防尘，同步可以使出入口显得庄严高档，因而应用非常广泛。自动平移门最常用形式是自动门机及门内外两侧加光电感应开关，当人走近自动门时，感应开关感应到人存在，给控制器一种开门信号，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。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理，既以便又提高了建筑档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范畴普及。自动门在国外早已得到普遍应用，在国内也逐渐得到人们认同，已经迎来了自动门发展黄金时期。初期自动门控制系统采用继电器逻辑控制，导致安装啰嗦、体积大、不稳定、不易维修等缺陷已逐渐被裁减。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计数字运算操作电子装置。它采用可以编制程序存储器，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指令，并能通过数字式或模仿式和开关量逻辑控制输入和输出，控制各种类型机械或生产过程。PLC具备可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，合用性强，系统设计、建造工作量小，维护以便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等长处。当前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域应用都得到了长足发展。因而运用PLC控制自动门具备较高可靠性，维修以便等特点。本课题自动门设计运用PLC做控制器能大大提高自动门稳定性和经济性，对于整个自动门行业是一次技术革新，提高了自动门使用率，因而，进行自动门PLC控制系统设计，可以推动自动门行业发展，扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业应用，具备一定经济和理论研究价值。3第二章 自动门控制系统总体方案设计2.1 自动门功能需求分析本设计面向商场入口应用，需要有安全和可靠性，在设计时候改进了自动门和谐性，构造如图2.1所示： 图2.1 自动门构造图依照商场中对自动门详细规定，本课题所设计自动门应具备如下功能：1开门和关门控制应具备手动和自动方式为了便于维护，自动门应具备手动和自动方式。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正转或者反转来实现开门或者关门。2蜂鸣器提示功能当自动门启动和关闭时，PLC输出信号给蜂鸣器，蜂鸣器响以提示来往行人注意。3防夹人功能为了杜绝自动门夹人事件，在门两侧安装防夹人红外感应器，以防止停留在门附近人被门所夹住。自动门控制系统包括PLC控制和动作执行元件构成。采用自动和手动点动控制方式，此种控制模式为当前大多自动门控制方式。本课题所设计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开和关实现门自动化控制。2.2 系统设计基本环节在自动门系统设计与调试过程中最重要是先列出设计重要环节流程图，如图2.2所示。在自动门控制系统设计过程中重要要考虑如下几点：1.进一步理解和分析自动门工艺条件和控制规定。2.拟定I/O设备。依照自动门控制系统功能规定，拟定系统所需顾客输入、输出设备。惯用输入设备有按钮、选取开关、行程开关、传感器等，惯用输出设备有继电器、接触器、批示灯等。3.依照I/O点数选取适当PLC类型。4.分派I/O点，分派PLC输入输出点，编制出输入输出分派表或者输入输出端子接线图。5.设计自动门系统梯形图程序，依照工作规定设计出周密完整梯形图程序，这是整个自动门系统设计核心工作。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.自动门系统整体调试，在PLC软硬件设计和现场施工完毕后，就可以进行整个系统联机调试，调试种发现问题要逐个排除，直至调试成功。 图2.2 设计调试环节图2.3 自动门技术参数拟定自动平移门安装和调试核心是提高精度，即导轨平直度和水平度，门体两个吊挂点所形成直线与导轨平行度和垂直度，最大限度地减少门体静态侧摆。在自动门投入使用后，特别是初期，应经常调节门体，修正运营产生误差。要严格限制门体重量，不能超过自动门额定负重。普通在三个月最多一年内要对自动门进行全面清理和调节。公共场合自动平移门由于使用频率非常频繁，而任何自动门使用频率和使用寿命均有限。例如机场、大型超市和医院外门人员流量每天可达到千上万人次，或者在特定期间段里集中通过大量人员，在这种状况下，要使用自动门就必要进行综合考虑。例如增长门数量，加大门扇宽度，增长关门延迟时间等。详细参数如表2.1所示。表2.1 自动门详细参数单扇启动宽度（mm）1250mm（最宽）单扇门最大承重（kg）1x120kg高度（mm）2500mm最快开/关门速度（cm/s）60cm/s常速开/关门速度（cm/s）32.5cm/s减速开/关门速度（cm/s）20cm/s启动保持时间（s）15s（程序中可调）可编程控制器（PLC）电源220V AC,50-60Hz驱动器电源380V AC,50Hz驱动器输出额定功率120W2.4 自动门机械传动机构设计在本课题设计自动门针对人流较多商场，应对周边环境进行综合考虑，因此在本课题自动门机械传动设计中考虑了如下几种方面：1自动门传动重要涉及安装板，轨道，门机，皮带，吊挂件等。2所有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：水平双导轨构造，形成正悬挂，解决了侧摆问题，从而保证了门扇稳定性。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磨损，实现了维护方面特点。5滑轮：采用特殊尼龙滑轮，强度高，耐磨性好，同步尚有一定减震效果。6皮带：采用齿形皮带，齿形皮带齿形截面为曲线设计，增长了齿形高度，提高了皮带与传动齿轮吻合度，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。227传动构造如图2.3所示。其中马达皮带轮直径为5cm,皮带滑轮内径为13.5cm,外径为28.5cm。图2.3 机械传动第三章 自动门硬件系统设计3.1 控制系统构造设计本设计运用PLC控制变频器来调节交流电机运转来实现自动门运转控制方式。采用变频器电路，构造简朴，控制以便、可靠性高，交流电机具备效率高、维护成本低特点。 交流电机驱动系统与直流电机驱动系统相比，具备效率高、构造简朴、维护以便、易于冷却和寿命长等长处,并且系统调速范畴宽，并且能实现低速恒转矩、高速恒功率运转等特性。随着变频技术发展，交流电机控制成本得以减少，为交流驱动系统在自动门中大量运用提供了条件。 3.2 可编程控制器(PLC)选型在PLC系统设计时，一方面应拟定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程特点和应用规定是设计选型重要根据。因而，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程特点、控制规定，明确控制任务和范畴拟定所需操作和动作，然后依照控制规定，估算输入输出点数、所需存储器容量、拟定PLC功能、外部设备特性等，最后选取有较高性能价格比PLC和设计相应控制系统。1输入输出（I/O）点数估算I/O点数估算时应考虑恰当余量，普通依照记录输入输出点数，再增长10%20%可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需依照制造厂商PLC产品特点，对输入输出点数进行圆整。依照估算办法故本课题I/O点数为输入12点，输出12点。2存储器容量估算存储器容量是可编程序控制器自身能提供硬件存储单元大小，程序容量是存储器中顾客应用项目使用存储单元大小，因而程序容量不大于存储器容量。设计阶段，由于顾客应用程序尚未编制，因而，程序容量在设计阶段是未知，需在程序调试之后才懂得。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，普通采用存储器容量估算来代替。存储器内存容量估算没有固定公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数1015倍，加上模仿I/O点数100倍，以此数为内存总字数（16位为一种字），此外再按此数25%考虑余量。因而本课题PLC内存容量选取应能存储条梯形图，这样才干在后来改造过程中有足够空间。3控制功能选取该选取涉及运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和解决速度等特性选取。依照本课题所设计自动门控制需要，重要简介如下几种功能选取。（1）控制功能PLC重要用于顺序逻辑控制，因而，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模仿量控制，有时也采用专用智能输入输出单元完毕所需控制功能，提高PLC解决速度和节约存储器容量。（2）编程功能离线编程方式：PLC和编程器公用一种CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完毕编程后，编程器切换到运营模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可减少系统成本，但使用和调试不以便。在线编程方式：CPU和编程器有各自CPU，主机CPU负责现场控制，并在一种扫描周期内与编程器进行数据互换，编程器把在线编制程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就依照新收到程序运营。这种方式成本较高，但系统调试和操作以便，在大中型PLC中常采用。五种原则化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、构造文本（ST）两种文本语言。选用编程语言应遵守其原则（IEC6113123），同步，还应支持各种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合控制规定。（3）诊断功能PLC诊断功能涉及硬件和软件诊断。硬件诊断通过硬件逻辑判断拟定硬件故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLCCPU与外部输入输出等部件信息互换功能进行诊断是外诊断。PLC诊断功能强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力规定，并影响平均维修时间。4机型选取(1)PLC类型PLC按构造分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，普通可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLCI/O点数固定，因而顾客选取余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供各种I/O卡件或插卡，因而顾客可较合理地选取和配备控制系统I/O点数，功能扩展以便灵活，普通用于大中型控制系统。（2）经济性考虑选取PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同步考虑应用可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最后选出较满意产品。输入输出点数对价格有直接影响。当点数增长到某一数值后，相应存储器容量相应增长，因而，点数增长对CPU选用、存储器容量、控制功能范畴等选取均有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理性能价格比。本课题所设计自动门属于小型控制系统，结合经济性考虑因而选取整体型PLC。综合以上因素，本课题设计采用日本三菱公司生产FX2N-32M小型PLC来实现整个自动系统控制，如图3.2所示。15 图3.2 FX2N可编程控制器（PLC）三菱FX2N-32M具备如下长处：最大范畴地包容了原则特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同电源以及满足单个需要大量特殊功能模块，它可觉得自动化应用提供最大灵活性和控制能力。三菱FX2N-32M具备突出寄存器容量：三菱FX2N-32M涉及8K步内置RAM寄存器，用一种寄存器盒可扩充到16K步RAM或EEPROM。 丰富元件资源：3072点辅助继电器、256点计时器、235点计数器和8000点数据寄存器、实时时钟、使用原则型号实时时钟满足时间敏捷度应用规定。3.3 驱动装置选型自动门驱动器是自动门能否良好工作保障，在本设计中是运用变频器三段速度调节来自动调节电机速度，以达到驱动自动门目。这种办法具备稳定性能好，维修以便，连接简朴，成本较低，是在当前自动门行业主流控制方式。依照本课题所设计自动门规定应选用绝缘电阻、绝缘介电强度、接地装置、过电压保护等符合国际安全原则规定，具备噪声低、过载能力强特点并且转速不高于500r/min电机，在结合了安全、稳定考虑本课题所设计自动控制系统驱动装置选用天津安全电机有限公司生产型号为YSM100/112、W、S3相380V交流电机，电机如图3.3所示。 图3.3 YSM100/112、W、S交流电机3.4 变频器原理变频器是运用电力半导体器件通断作用将工频电源变换为另一频率电能控制装置。咱们当前使用变频器重要采用交直交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制交流电源以供应电动机。变频器电路普通由整流、中间直流环节、逆变和控制4个某些构成。整流某些为三相桥式不可控整流器，逆变某些为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。变频器是输出频率可变化交流电力拖动设备。变频器调速重要工作原理是将供应电机定子三相交流工频电经大功率整流元件整流，变成直流，再将直流电用正弦波脉宽调节技术逆变为频率可调、幅度也随之变化三相交流电，以此为电源再供应电机使用。3.4.1 变频器选型依照自动门需要，变频器选型时要拟定如下几点：1. 变频器与负载匹配问题（1）电压匹配；变频器额定电压与负载额定电压相符。本课题所用电机额定电压为380V，故在选取变频器时要符合电机额定电压。（2）电流匹配；变频器额定电流与电机额定电流相符，以最大电流拟定变频器电流和过载能力。在本课题所使用三相交流电机最大起动电流为Y形接法为0.37A，形接法为0.64A，本设计中采用Y形接法，所用变频器最大电流应不不大于电机Y形接法最大起动电流。（3）转矩匹配；这种状况在恒转矩负载或有减速装置时有也许发生，本课题所用电机最初起动转矩为1.4Nm，在选型中要考虑。2. 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机电抗小，高次谐波增长导致输出电流值增大。因而用于高速电机变频器选型，其容量要稍不不大于普通电机选型。综合以上因素，本课题变频器采用日本三菱公司生产FR500系列中FR-540变频器（如图3.4所示）作为控制电机转速控制器。 图3.4 三菱FR-540变频器三菱FR-540变频器具备如下长处：(1) 接线简朴，可运用PLC继电器输出接到变频器控制输入端来控制变频正反转和频率。(2) 安装灵活，可以依照实际需要，把控制装置安装到任何位置，进行远距离操作。(3) 频率设立简朴，并且具备三速设定功能，可以满足本课题自动门系统控制规定，且操作以便，只需轻轻转动外接电位器旋钮，就可以进行频率设立。3.4.2 变频器参数设定本课题所设计自动门系统具备如下速度规定：自动门规定迅速启动（限位）常速运营（限位）慢速运营停止，构成了如图3.5开门和关门曲线。依照转速公式：n=60f/p(1-s)其中f表达电流频率，p表达电机极对数，s表达电机转差率，n表达转子实际转速，计算出变频器设定频率。依照公式和电机参数p=6，额定转速为400 r/min，算出电机转差率S=-0.25，马达皮带轮与门上皮带轮外径、门上皮带轮内径转速比为5.7：1：2.1,得出马达皮带轮与门上皮带轮内径转速比为2.4：1。1.依照上一章提到门规格,加速开门或者关门距离为30cm，时间控制在0.5S，速度为3600 cm /min，此时规定转子转速为204r/min。2.中速开门和关门距离为65cm，时间为2s,速度为1950cm/min，此时规定电机转速为110.4r/min。3.减速开门和关门距离为30cm,时间为1.5s,速度为1200cm/s，此时规定电机转速为67.9r/min。依照以上速度规定设立变频器，变频器频率详细设定方式见表3.1，依照如下设定方式按课题规定设定好变频器三速控制频率。 图3.5 开门和关门曲线 表3.1 变频器设定名 称表达设定范畴最小设定单位设定值上限频率(Pr1)0120Hz0.1Hz50Hz下限频率(Pr2)0120Hz0.1Hz0.1Hz3速设定（高速）(Pr4)0120Hz0.1Hz25.5Hz3速设定（中速）(Pr5)0120Hz0.1Hz13.8Hz3速设定（低速）(Pr6)0120Hz0.1Hz8.5Hz加速时间(Pr7)0999s0.1s0.3s减速时间(Pr8)0999s0.1s0.3s操作模式选取(Pr79)04,7,8123.5 感应开关选型当前自动门行业运用感应开关重要有触摸感应开关，微波感应器，红外感应器，接近感应开关等，依照不同功能和性能运用在各类不同场合自动门控制系统中，是自动门系统核心部位，其性能直接影响自动门系统安全及稳定，如在高档酒店、写字楼，可以选取高敏捷度感应器；在人行道边上银行、商店等经常有人路过地方，选取窄区域感应器。结合本课题实际需要在设计自动门人员检测上运用上海晶园微电子公司生产WB-3001微波感应器，又称微波雷达，对物体移动进行反映，因而反映速度快，合用于行走速度正常人员通过场合，它特点是几乎不受周边环境因素影响。在防夹人感应器选取上本设计选用上海晶园微电子公司生产WS-210微型红外安全光线，可避免外界光线干扰。在门下行关闭时,当有人或车通过安全光线时,门体会自动停止下行,并自动上行以起到安全作用。自动门速度信号采集上运用了Keyence（基恩士）公司生产ED-130U非埋入型接近传感器，这种传感器特点是能检测所有金属，最大检测距离为20mm，检测距离调节以便，安装简朴。3.6 自动门系统I/O分派表I/O分派表是编写PLC程序一方面要做前提条件，也是现场接线和调试重要根据。依照自动门控制系统规定，拟定了PLCI/O分派表，在表3.2中列出。表3.2 I/O分派表类型PLC元件作用输入X0紧急停止X1手/自动转换开关X2感应开关（内）X3感应开关（外）X4防夹人光栅（常闭）X5关门下限X6开门下限X7开门/关门中速X10关门低速/开门高速X11手动开门X12手动关门X13关门高速/开门低速X14异常复位输出Y1手动开门Y2手动关门Y3开/关门中速Y4开/关门低速Y5开/关门高速Y6自动开门灯闪烁Y7自动关门灯闪烁Y10开/关门提示Y11故障报警灯Y12自动开门Y13自动关门Y14异常停止3.7 控制系统电气接线本课题设计自动门控制系统控制连接电路重要涉及自动门控制系统连接电路、自动门I/O接线电路，详细接线方式分别在附表和中列出。 第四章 自动门控制系统软件设计4.1 PLC梯形图概述PLC是专门为工业控制而开发装置，其重要使用者是工厂广大电气技术人员，为了适应她们老式习惯和掌握能力，普通PLC不采用微机编程语言，而经常采用面向控制过程、面向问题“自然语言”编程。国际电工委员会（IEC）1994年5月发布IEC1131-3（可编程控制器语言原则）详细地阐明了句法、语义和下述5种编程语言：功能表图（sequential function chart）、梯形图（Ladder diagram）、功能块图（Function black diagram）、指令表（Instruction list）、构造文本（structured text）。梯形图和功能块图为图形语言，指令表和构造文本为文字语言，功能表图是一种构造块控制流程图。梯形图程序设计语言是用梯形图图形符号来描述程序一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生条件和成果，每个梯级是一种因果关系。在梯级中，描述事件发生条件表达在左面，事件发生成果表达在右面。梯形图程序设计语言是最惯用一种程序设计语言，它来源于继电器逻辑控制系统描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉。因而，由这种逻辑控制技术发展而来梯形图受到欢迎，并得到广泛应用。3梯形图程序设计语言特点是：1. 与电气操作原理图相相应，具备直观性和相应性；2. 与原有继电器逻辑控制技术相一致，易于掌握和学习；3. 与原有继电器逻辑控制技术不同点是：梯形图中能流（Power Flow）不是实际意义电流，内部继电器也不是实际存在继电器，因而应用时需与原有继电器逻辑控制技术关于概念区别对待；梯形图是使用得最多图形编程语言，被称为PLC第一编程语言。梯形图与电器控制系统电路图很相似，具备直观易懂长处，很容易被工厂电气人员掌握，特别合用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图设计称为编程。 下面重要简介下GX Developer 7.0编程软件概要：GX Developer 7.0是具备下列功能软件包。1、 制作程序图4.2 梯形图程序样式 2、对可编程控制器CPU写入/读出图4.3 可编程控制器CPU写入/读出示意图3、监视功能，监视功能涉及回路监视，软元件同步监视，软元件登陆监视机能。此功能对于自动门控制系统在查找故障时候是非常重要。4、模仿调试功能，把制作好可编程控制器程序模仿写入可编程控制器CPU内，测试此程序能否正常运转。次功能对于在完毕自动门程序时候进行程序检查是很重要。5、PC诊断功能，由于会见当前错误状态或是故障履历表达出来，可以在短时间内恢复作业。对于自动门系统后来故障查找是很重要一项功能。GX Developer 7.0软件特长：1、软件共通化GX Developer可以制作Q系列，QnA系列，A系列（涉及运动控制（SCPU）,FX系列数据,可以转换成GPPQ,GPPA格式文档。此外，选取FX系列状况下，还能变换成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式文档。2、运用Windows优越性，使操作性奔腾上升，可以将Excel,Word等作成阐明数据进行复制，粘贴，并有效运用。3、程序原则化(1) 标号编程用标号编程制作可编程控制器程序话，就不需要结识软元件号码而可以依照标示制作成原则程序。用标号编程做成程序可以根据汇编从而作为实际程序来使用。(2) 功能块FB是以提高顺序程序开发效率为目而开发一种功能。把开发顺序程序时重复使用顺序程序回路块零件化，使得顺序程序开发变得容易。 此外，零件化后，可以防止将其运用到别顺序程序时顺序输入错误。(3) 宏只要在任意回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简朴命令就可以读出登录过回路模式，变更软元件就可以灵活运用了。4、可以简朴设定和其她站点链接由于连接对象指定被图形化而构筑成复杂系统状况下也可以简朴设定。4.3 程序流程图依照本课题控制规定和安全规定，所设计程序按照图4.4所示流程运营，以达到本系统最佳设计规定和完毕系统最后设计。图4.4 系统设计流程图4.4 梯形图设计本系统运用GX Developer 7.0编程软件进行梯形图顺控程序编写，在编写梯形图过程中遵循如下编程规则：1每个继电器线圈和它触点均用同一编号，每个元件触点使用时没有数量限制。2梯形图每一行都是从左边开始，线圈接在最右边（线圈右边不容许再有触点）。3线圈不能直接接在左边母线上。4在一种程序中，同一编号线圈如果使用两次，称为双线圈输出，它很容易引起误操作，应避免。5在梯形图中没有真实电流流动，为了便于分析PLC周期扫描原理和逻辑上因果关系，假定在梯形图中有“电流”流动，这个“电流”只能在梯形图中单方向流动即从左向右流动，层次变化只能从上向下。依照以上规则和PLC编程办法和思路编写了本课题设计自动门控制系统梯形图程序，详细梯形图程序在附录中列出。 5.2 程序调试记录及成果分析本课题进行了模仿在线联机调试，目在于拟定整个系统程序，在调试中，程序变动，涉及功能增减、变化是难免。程序与否好用，最后要通过调试才干使程序进一步完善和最后拟定。一方面在PLC面板上将PLC设立为RUN位置，此时PLC开始运营。然后接好控制箱连线，依照I/O分派表中输入输出所相应开关进行调试。记录如表5.1。完毕如下基本调试，整个系统调试工作基本完毕了，最后工作就是调试成果分析。表5.1 PLC调试记录PLC元件动作记录动作成果X0OFF自动门停止运转X1ON程序跳转至自动，自动门自动运转启动X2、X3ONY12自动开门、Y6自动开门灯闪烁动作X4OFFY13自动关门停止，Y12自动开门动作X5ONY13自动关门停止、Y7关门灯停止闪烁X6ONY12自动开门停止、Y6开门灯停止闪烁X7ONY3自动开门/关门中速运营X10ON关门时，Y4自动门关门低速动作；开门时，Y5自动门开门高速动作