基于PLC自動門控制系統(tǒng)設計的文獻綜述自動門及其控制系統(tǒng)簡介

1、1自動門及其控制系統(tǒng)簡介摘要：門是伴隨著人們的文明而誕生的，隨著科學的發(fā)展，門的種類越來越多， 技術也越來越復雜。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。作為建筑物一部分的門，從最基本的意義上講，要同時滿足隔離外部環(huán)境 和不妨礙人的通行這兩種要求。因此門體本身應牢固、密封。自動門是隨著人們對生活條件的不斷追求、 科技的不斷發(fā)展應運而生的高科技產(chǎn)品，因此，它具備了普通門所沒有的優(yōu)勢：雅觀漂亮，而且使用管理起來更 加的安全、方便、舒適，通電后可以實現(xiàn)無人看管，同時乂可節(jié)約空調(diào)能源、防 風、防塵、降低噪音，既方

2、便乂提高了建筑的檔次。因此自動門被廣泛的應用于 大型商場、銀行、大灑店、機場、辦公大廈等各種大型的公共場所。本文通過結合PLC控制系統(tǒng)的簡介及各種普遍應用的自動門的特點，對由PLC作為控制系統(tǒng)的自動門的概況、主要分類、組成、原理、軟硬件控制系統(tǒng)、PLC程序的編寫等都進行了一定的介紹。關鍵詞：自動門;PLC控制；編程Abstract: The door is accompanied by the birth of human civilization, with the developmentof science, the types of doors more and more, techno

3、logy is more complex. Automatic doorsfrom the theoretical understanding of the concept should be an extension of the use of thedoor, door people as needed to enhance and improve the function. Therefore, the understandingof the automatic door to door should be functional requirements from the beginni

4、ng people.As part of the building door, from the most basic sense, isolated from the externalenvironment to meet people and do not hinder the passage of these two requirements. Thusdoor itself should be firmly sealed.Automatic door is the living conditions as people continue to pursue the developmen

5、t ofscience and technology came into being in the high-tech products, so it does not have theadvantages of ordinary doors: decency beautiful, but it is more secure use and management,convenience, Comfort, power can be achieved after the unattended while at the same energysaving air conditioning, win

6、d, dust, noise reduction, convenient and improve the grade ofthe building. Therefore, automatic doors are widely used in large shopping malls, banks,large hotels, airports, office buildings and other large public places.In this paper, combined with PLC control system and a variety of widely used int

7、roductionto the automatic doors to the characteristics of the control system by the PLC as an overviewof automatic doors, the main classification, composition, theory, hardware and software2control systems, PLC and so on for the preparation of the program some introduction.Keywords : automatic doors

8、; PLC; control; Programming1自動門的簡介人類文明的產(chǎn)物，自動門已經(jīng)經(jīng)過了數(shù)十年的漫漫發(fā)展， 至今為止，通過應 用PLC控制系統(tǒng)及其他各種科技產(chǎn)品，已經(jīng)具備了及其完善的控制技術，形成了 具有龐大規(guī)模的自動門家族。并且根據(jù)不同的需求制定了一系列的標準。 如JG/T 177-2005是由中華人民共和國建設部于2005-12-01制定的中國自動門標準編 號，標準內(nèi)容主要有：規(guī)定了建筑用各種自動門的分類、規(guī)格、代號、材料、要 求、試驗方法、檢驗規(guī)則和標志、包裝、運輸、貯存。本標準適用于推拉自動門 （弧形自動門）、平開自動門、折疊自動門、旋轉(zhuǎn)自動門。其他自動門可參照執(zhí)行。 有特

9、殊要求的自動門，還應參見其相關標準。1.1白動門的發(fā)展門和人類文明是孚生的，它伴隨著人類文明的發(fā)展而躍動。數(shù)千年來，門一 直作為人類社會活動的守護神，拒侵入者于門外，而作為人類社會活動的航道， 門乂承載著文明，追尋著人們向往的光輝彼岸。人類對文明的渴望是無窮盡的。從古埃及到古羅馬到今天的現(xiàn)代社會， 都可 以見到門邁動的足跡。往昔，門的屏障作用是被動隔離，而通道作用僅僅是保證通行。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。門的高級形式-自動門起源在歐美，從1802年8月，德標公司成功設計并

10、 開發(fā)出世界第一臺感應自動門，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。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。中國早在十多年前就開始引用歐洲自動門， 并把它應用在灑店、機場、購物 中心、銀行、寫字樓等大中型公共場所，為這些建筑增添了亮麗、時尚的姿彩。1.2白動門的分類自動門根據(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3旋轉(zhuǎn)門、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

11、移門。自動平移門最常見的形式是自動門機及門內(nèi)外兩側加雷達， 當人走近自動門 時，雷達通過發(fā)射微波感應到人的存在， 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，再將門關閉。另外還有紅外感應形式，主要是通過紅外線來感受指定范圍內(nèi)溫度變化，當人走進時，微波感應其器發(fā)射信號控制門的變化。微波感應器和紅外感應器的區(qū)別主要是： 微波感應器，乂稱微波雷達，對物 體的移動進行反應，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，雷達便不再反應，自動門就會關閉，有可能出現(xiàn)夾人現(xiàn)象。紅外感應器，對物體的存在進行反應，不管人員是否移動，只

12、要處于感應器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應。紅外感應器的反應速度比微波感應器慢。根據(jù)一些不同的要求，某些廠家在生產(chǎn)自動門的時候會增加一些個性功能， 以方便管理和維護。如福州蔚藍電子有限公司自動門，它具備以下特點：1,自動門微波感應器對物體的運動進行反應，靈敏度可調(diào)，性能穩(wěn)定！2,自動門加密遙控器聚多功能為一體，對感應門進行加密，可以避免工程上出現(xiàn)的賴帳，呆 帳，等現(xiàn)象從而有效保護經(jīng)銷商的利益，同時可以實現(xiàn)遙控開門、常開、上鎖、 開鎖；具有連接讀卡機、指紋、出門按扭、電鎖等外圍設備的功能。3,安全光線 可以有效克服感應探頭感應不到的盲區(qū)，從而使感應門更安全。4,自助銀行刷卡機整體一機設計，ABS電鍍外

13、殼堅固耐用方便安裝，可搭配任何銀行提款 卡使用，無卡片容量限制，進口合金磁頭靈敏度高、超耐磨、高抗(400)或低抗(300)Oe磁卡均可使用；適用于自助銀行。5,自動門微波模塊、踢腳開光、ID卡密碼機、遙控收發(fā)模塊、電動車報警器、伸縮門電子顯示屏、摩托車報警器。2 PLC控制系統(tǒng)簡介可編程控制器(Programmable Controller簡稱PL。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形 成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等 順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)?？删幊炭刂破骶哂心芰?、可靠性高、配 置靈活、編

14、程簡單等優(yōu)點，是當代工業(yè)生產(chǎn)自動化的主要手段和重要的自動化控 制設備。由于 PLC 在自動化控制中的種種優(yōu)勢，因此被廣泛地引用于自動門系統(tǒng) 中。42.1 PLC的概述由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對它進行確切的定義是比較困難的。 美國電氣 制造商協(xié) 會(NEMA羥 過 四 年 的 調(diào) 查 工 作 ， 于1980年 正 式 將 可 編 程 序 控 制 器 命 名為PC(ProgrammableController)，但為了與個人計算機PQ Personal Computer-)相區(qū)別，常將可編程序控制器簡稱為PLC并給PLC作了定義：可編程序控制器 是一種帶有指令存儲器、數(shù)字的或模擬的輸入 /輸出

15、接口，以位運算為主，能完 成邏輯、順序、定時、計數(shù)和運算等功能，用于控制機器或生產(chǎn)過程的自動化控制裝置。1982年，國際電工委員會(International Electrical Committee , IEC)頒 布了PLC標準草案第一稿， 1985年提交了第2稿， 并在1987年的第3稿中對PLC作了如下的定義： “PLC是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設 計。它采用可編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、 定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出， 控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 可編程序控制器及其有關的外圍設備，都應按照易

16、于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設計?！鄙鲜龅亩x表明，PLC是一種能直接應用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以 微處理器為基礎，結合計算機技術、自動控制技術和通信技術，用面向控制過程、 面向用戶的“自然語言”編程的一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。2.2 PLC的主要功能(1)開關邏輯和順序控制這是PLC應用最廣泛、最基本的場合。它的主要功能是完成開關邏輯運算和 進行順序邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種控制要求。(2)模擬控制(A/D和D/A控制)在工業(yè)生產(chǎn)過程中，許多連續(xù)變化的需要進行控制的物理量，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屆于模擬量。過去，PLC

17、長于邏輯運算控制，對于模擬量 的控制主要靠儀表或分布式控制系統(tǒng)，目前大部分PLC產(chǎn)品都具備處理這類模擬 量的功能，而且編程和使用方便。(3)定時/計數(shù)控制PLC具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上白個定時器 與計數(shù)器。對于定時器，定時間隔可以由用戶加以設定；對于計數(shù)器，如果需要 對頻率較高的信號進行計數(shù)，則可以選擇高速計數(shù)器。(4)步進控制5PLC為用戶提供了一定數(shù)量的移位寄存器， 用移位寄存器可方便地完成步進 控制功能。(5)運動控制在機械加工行業(yè)，可編程序控制器與計算機數(shù)控(CNC集成在一起，用以完 成機床的運動控制。(6)數(shù)據(jù)處理大部分PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理能力，

18、它不僅能進行算術運算、數(shù)據(jù) 傳送，而且還能進行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印等操作，有些PLC還可 以進行浮點運算和函數(shù)運算。(7)通信聯(lián)網(wǎng)PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其 他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。2.3 PLC的特點PLC能如此迅速發(fā)展的原因，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，還有許多獨特 的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)控制領域中普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、 經(jīng)濟等問題。其主要特點如下：(1)可靠性高可靠性指的是可編程控制器平均無故障工作時間。 由于可編程序控制器采取了一 系列硬件和軟件抗十擾措施，具有很強的抗

19、十擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬 小時以上，可以直接用于有強烈十擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。 可編程序控制器已被廣大 用戶公認為是最可靠的工業(yè)控制設備之一。(2)控制功能強一臺小型可編程序控制器內(nèi)有成白上千個可供用戶使用的編程元件，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，它具有很高的性能價格比?？删幊绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制與集中管理。(3)用戶使用方便編程器備設部外盒式磁帶機打印機-EPROM 寫入器圖形監(jiān)控系統(tǒng)輸入單元外設6I/O接口I/O擴展接口I/O擴展接口可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標準化、 系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件 裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行

20、系統(tǒng)配置， 組成不同功能、不同規(guī)模的 系統(tǒng)。可編程序控制器的安裝接線也很方便，有較強的帶負載能力，可以直接驅(qū) 動一般的電磁閥和交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便 快速地適應工藝條件的變化。(4)編程方便、簡單梯形圖是可編程序控制器使用最多的編程語言,其電路符號、表達方式與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語言形象、直觀、簡單、易學，熟悉繼電器電路圖的電 氣技術人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。(5)設計、安裝、調(diào)試周期短可編程序控制器用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少，縮短

21、了施 工周期?？删幊绦蚩刂破鞯挠脩舫绦蚩梢栽趯嶒炇夷M調(diào)試，模擬調(diào)試好后再將PLC控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場進行安裝和接線，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般 通過修改程序就可以解決，大大縮短了設計和投運周期。(6)易丁實現(xiàn)機電一體化可編程序控制器體積小、重量輕、功耗低、抗振防潮和耐熱能力強，使之易丁安 裝在機器設備內(nèi)部，制造出機電一體化產(chǎn)品。目前以PLC作為控制器的CNCS備 和機器人裝置已成為典型。2.4 PLC的組成與基本結構PLC是微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產(chǎn)物，從廣義上講，PLC也是一種計算機系統(tǒng)，只不過它比一般計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的輸入 /輸出接口，具有更適用丁控制要求

22、的編程語言，具有更適應丁工業(yè)環(huán)境的抗干 擾性能。因此，PLC是一種工業(yè)控制用的專用計算機， 它的實際組成與一般微型 計算機系統(tǒng)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)由主機系統(tǒng)(如圖1)、輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)及外部設備組成。主機微處理器(CPU)運算器用戶輸入設備存儲器EPROM(系統(tǒng)程序)控制器用戶輸出設備輸出單元RAM(用戶程序7PLC的軟件系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)程序和用戶程序3 PLC的工作原理及在自動門中的應用3.1工作原理可編程控制器是一種專用的工業(yè)控制計算機， 其工作原理與計算機控制系統(tǒng) 的工作原理基本相同。PLC是采用周期循環(huán)掃描的工作方式，CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序

23、和任務的循環(huán)序 列稱為掃描。CPU對用戶程序的執(zhí)行過程是CPU的循環(huán)掃描，并用周期性地集 中采樣、集中輸出的方式來完成的。一個掃描周期(工作周期)主要分為以下幾 個階段：(1)輸入采樣掃描階段這是第一個集中批處理過程，在這個階段中，PLC按順序逐個采集所有輸入端子 上的信號，不論輸入端子上是否接線，CPU順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號寫到輸入映像寄存器中， 在當前的掃描周期內(nèi)，用戶程序用到 的輸入信號的狀態(tài)(ON或OFF)均從輸入映像寄存器中去讀取，不管此時外部 輸入信號的狀態(tài)是否變化。即使此時外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化,也只能在 下一個掃描周期的輸入采樣掃描階段去讀取,對于

24、這種采集輸入信號的批處理, 雖然嚴格上說每個信號被采集的時間有先有后,但由于PLC的掃描周期很短，這個差異對一般工程應用可忽略，所以可以認為這些采集到的輸入信息是同時 的。(2)執(zhí)行用戶程序掃描階段是第二個集中批處理過程，在執(zhí)行用戶程序階段，CPU對用戶程序按順序進行掃描。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、從左至右的順序進行掃描， 每掃描到一條指令，所需要的輸入信息的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取，而 不是直接使用現(xiàn)場的立即輸入信號。對其他信息，則是從PLC的元件映像寄存器中去讀取，在執(zhí)行用戶程序中，每一次運算的中間結果都立即寫入元件映像寄 存器8中，對輸出繼電器的掃描結果，也不是馬上去

25、驅(qū)動外部負載，而是將其結果 寫入到輸出映像寄存器中。在此階段，允許對數(shù)字量I/O指令和不設置數(shù)字濾波 的模擬量I/O指令進行處理，在掃描周期的各個部分，均可對中斷事件進行響應。在這個階段，除了輸入映像寄存器外，各個元件映像寄存器的內(nèi)容是隨著程序的 執(zhí)行而不斷變化的。(3)輸出刷新掃描階段這是第三個集中批處理過程，當CPU對全部用戶程序掃描結束后，將元件映像 寄存器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端 子去驅(qū)動各輸出繼電器所帶的負載。在輸出刷新階段結束后，CPU進入下一個掃描周期，重新執(zhí)行輸入采樣，周而 復始。3.2PLC在白動門中的應用通過PLC控制系統(tǒng)作為中央處理

26、器，來宏觀整體調(diào)控自動門中各硬件設施協(xié) 調(diào)工作，來完成自動打開和關閉大門。使用紅外感應器或微波發(fā)射器來感應外界的物體，當有人進如了感應范圍之 后，感應器通過感應到人的到來，會產(chǎn)生一個信號，通過PLC的模擬/數(shù)字輸入部分輸入PLC玻璃門的打開或關閉由電機控制來完成，目前少數(shù)由交流變頻電 機或無刷直流電機來實現(xiàn)。但更多的使用步進電機來實現(xiàn)。步進電機作為可靠性 好，控制簡單，價格低廉的動力裝置已經(jīng)被廣泛的應用于自動門。圖2是一個以PIC為控制器，統(tǒng)一控制傳感器、步進電機，通過機械直線運動單元驅(qū)動玻璃 門的PLC自動門控制系統(tǒng)。9圖2目前一些廠家PIE供應商都提供可直接控制步進電機運動的定位控制單元， 可直接控制步進電機，通過編程完成單軸，兩軸插補運動。直線運動系統(tǒng)設計師 習慣上自行設計包括軸承、滾珠絲杠副、同步齒形帶等。設計時非常簡單，零件 可直接選用，但裝配時有較高的要求。因此，國際上出現(xiàn)了一些機械直線運動控 制單元，將滾珠絲杠副、同步齒形帶、軸承等安裝在一個密閉的長殼體內(nèi)，并安 裝有一個滑動模塊。生產(chǎn)商預先調(diào)整好精度、預緊力等，該單元安裝有限位開關，并提供安裝法蘭，供電機、編碼器安裝用。用戶按傳動行程、受力情況等直接選 用，直接安裝在基礎上即可步進電機與機械直線運動