PLC的自动门控制新版专业系统设计.doc

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PLC自动门控制系统设计

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4月 8日
摘 要

伴随科学技术不停发展，自动门系统已开始应用于大型企业、科研所、政府机关等保密性较强单位。为增强自动门运行可靠性，本设计提出了一个FX232MR可编程控制器（PLC）和变频器控制自动门控制系统，设计中采取两个感应探测器（门内和门外）、部分开关及传感器作为此系统输入设备，变频器用来调整门体速度，并分析了该控制系统工作原理及系统硬件组成，分析了人体感应探测、自动门运行位置检测、门运行障碍检测等控制电路工作过程，对PLC选型、变频器选型、I/O点确实定及自动门动作过程等方面进行了具体叙述。结合PLC运行特点，对控制系统工作步骤作了合理优化。在此基础上，给出了控制系统软件设计程序步骤图、次序功效图、外部端子接线图及PLC控制梯形图等。本设计介绍应用可编程控制器替换传统继电器、接触器控制系统，实现自动门控制过程。

关键词：自动门，可控制编程器，梯形图，变频控制

Design of Automatic Door
Control System Based on PLC

ABSTRACT

With the continuous development of science and technology, automatic door system has been applied to large companies, research institutes, government agencies and other units are highly confidential. To enhance the reliability of automatic door operation, this design presents a FX2 -32MR programmable logic controller (PLC) and the inverter control automatic door control system, the design uses two sensor probes (door and door outside), some switches and sensors as the system input device, the drive door is used to adjust the speed, and analyzes the working principle of the control system hardware components and systems, analysis of the human body detection sensors, automatic door operation position detection, the door obstacle detection and other control circuit to run the working process, the selection of the PLC, inverter selection, I / O points of the action to identify and automatic doors and other aspects of the process in detail. With PLC's operating characteristics of the control system were reasonable workflow optimization. On this basis, given the process control system software design flow, sequential function chart, the external control terminal wiring diagram and PLC ladder and so on. Describes the application of the programmable controller designed to replace traditional relay, contactor control systems, automatic door control process.

KEY WORDS: Automatic Doors，Control Programming，Ladder，Drive
目　录

前　言 1
概述 3
1.1 研究背景和研究意义 3
1.2 中国外自动门发展情况 4
1.3 自动门技术发展方向 5
自动门控制系统总体方案设计 7
2.1 自动门功效需求分析 7
2.2 自动门部件组成 8
2.3 系统设计基础步骤 8
2.4 自动门技术参数确实定 9
2.5 自动门控制要求 10
自动门硬件系统设计 11
3.1 控制系统结构设计 11
3.2 驱动装置选择 11
3.3 变频器选择 12
3.3.1 变频器原理 12
3.3.2 变频器选型 13
3.4 探测器选择 13
3.5 自动门运行位置检测 14
3.6 门运行障碍检测、报警 15
3.7 可编程控制器(PLC)选型 15
3.7.1 PLC概述 15
3.7.2 可编程控制器(PLC)选型 16
3.8 可编程控制器(PLC)I/O分配 19
自动门软件系统设计 21
4.1 PLC梯形图概述 21
4.2 程序步骤图 22
结　论 25
谢 辞 26
参考文件 27

前　言
在经济飞速发展中国，高楼耸立大城市里大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼里自动门已经是随地可见。自动门工作方法是经过自动门内外两侧感应探测器来感应人出入，当人走近自动门时，感应开关感应到人存在，给控制器一个开门信号，控制器经过驱动装置将门打开。当人经过门以后，再将门关闭。因为自动门在通电后能够实现无人管理，不仅能给我们带来人员进出方便、节省空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我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，在中国也以其优异性能逐步得到大家认同，中国已经迎来了自动门发展黄金时期。
自动门性能优劣关键取决于它控制装置，早期自动门控制系统采取继电器逻辑控制，造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易维修等缺点已逐步被淘汰。现在自动门及其自动化行业最稳定控制装置是可编程控制器（以下简称PLC）,PLC是一个专门为工业环境下应用而设计数字运算操作电子装置。它采取能够编制程序存放器，用来在其内部存放实施逻辑运算、次序运算、计时、计数和算术运算等操作指令，并能经过数字式或模拟式和开关量逻辑控制输入和输出，控制多种类型机械或生产过程，PLC含有可靠性高，抗干扰能力强，功效完善，适用性强，系统设计、建造工作量小，维护方便，轻易改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。现在，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域应用全部得到了长足发展，所以利用PLC控制自动门含有较高可靠性，维修方便等特点，所以，进行自动门PLC控制系统设计，能够推进自动门行业发展，扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业应用，含有一定经济和理论研究价值。
本设计关键介绍利用PLC为控制器自动门开发和研究，全部产品开发全部要讲究实用，本设计开发产品对很多场所全部能适用，而且能够简单化，不管对于产品开发商还有使用者来说，全部是最好。她们需要是一个廉价又是一个实用产品。此系统设计恰好含有了这么一个要求，能够在大多数地方应用。所以本设计就是处理了这么一个问题，还能够确保自动门稳定性，且本设计意味着产品成本下降，效益提升。所以是一个比较实用且经济产品。
概述
1.1 研究背景和研究意义
二十一世纪今天，门愈加突出了安全理念，强调了有效性：有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术理念，强调门和建筑和周围环境整体协调、友好。
自动门大规模专业化生产始于150年前，在不停发展和完善过程中，涌现出大批独具规模专业制造商。门高级形式--自动门起源在欧美，快速发展至今天，已经形成了种类齐全、功效完善、造工精细自动门家族。
大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚姿彩。自动门从理论上了解应该是门使用观念延伸，是大家依据需要对门功效提升和完善。所以对自动门认识应该从人对门功效要求开始。作为建筑物一部分门，从最基础意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不妨碍人通行这两种要求。所以门体本身应牢靠、密封。
因为中国没有相关自动门国家标准，造成自动门档次、质量良莠不齐。假如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自动门品牌（现在有很多自动门品牌是由部分贸易企业购置散件加上自己拼装而成，应尽可能避免购置这类产品）。不要认为样本上全部是外国语，资料也是外国语商品就是进口商品，其实这么是违反国家要求。真正著名品牌，正当商品不会这么做。在购置自动门时最好在授权指定经销商处或认定销售店商店购置（有悬挂授权书），而且在购置时要清楚所购置设备基础配置，预防买家克扣部件。
自动门依据使用场所及功效不一样可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中平开门用场所较少，旋转门因为昂贵而且很宠大，通常只用于有需要高级宾馆，自动平移门使用得最广泛，大家通常所说自动门、感应门就是指自动平移门。
自动门普及和应用，改变了大家防护意识，提升了大家安全观念。自动门除可美化出入口环境外，因为自动门在通电后能够实现无人看管，同时又可节省空调能源、防风、防尘、降低噪音，既方便又提升了建筑档次，于是快速在中国外建筑市场上得到大范围普及。同时也几乎成为了银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修必不可少一项配置。
自动平移门最常见形式是自动门机及门内外两侧加感应探测器，当人走近自动门时，感应探测器感应到人存在，给控制器一个开门信号，控制器经过驱动装置将门打开。当人经过门以后，再将门关闭。
自动门控制方法有很多，从控制器不一样来分，有传统继电器控制，即经过按钮和复杂接线安装；智能控制器控制，即经过利用现代自动化设备来控制，它含有稳定性高，安全等优点，所以被很多生产厂商所利用。因为继电器逻辑控制自动门系统因存在很多缺点而逐步被智能控制器控制自动门所淘汰。
在智能控制器选择上，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，微电脑控制关键有体积小、安装方便等特点，现在有很多厂家采取此种方法生产自动门，PLC控制特点是稳定性高维护方便，现在很多大型商场自动门全部是由这种方法来控制。

1.2 中国外自动门发展情况
在国外，进入90年代以来，自动化技术发展很快，技术已经很成熟，并取得了惊人成就，自动化技术是自动门关键部分。在现在大家生活中自动门能够节省空间能源、降低噪音、防尘、防风，同时能够使出入口显得很庄重高级，所以应用很广泛。
伴随中国经济飞速发展，自动门在大家生活中利用越来越广泛，自动门适合于宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商店等公共场所。但在中国，自动门自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统设计中，稳定、节能、环境保护、安全及人性化是需要首先考虑原因。
中国自动门情况有以下几点：
(1) 厂家多，规模小 5～6年来几年来， 自动门在中国得到了快速发展。据不完全统计，现在中国大大小小生产自动门厂家已经有50多家，但普遍生产规模小，自主研发能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面还不含有和进口产品竞争实力。
(2) 专业化分工趋势显现早期生产厂家，通常是自主研发和生产，顶多委托代加工部分零部件。近两年来，出现了专门生产关键部件厂家，如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋势使生产门槛降低，进入厂家深入增多，造成竞争愈加猛烈。
(3) 高、低级次市场分明进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场，现在中国厂家产品基础上也全部含有了比较完善功效，但生产工艺略嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，关键集中在低端市场。
(4) 产品同质化和市场特点造成利润微薄产品同质化严重，加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格原因占比重较大，加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，造成利润微薄。同时，因为价格过低，也使产品连续改善和发展受到限制。

1.3 自动门技术发展方向
因为现在没有相关技术标准，各厂家产品全部根据自己企业标准进行生产，对各项技术指标要求和测量方法全部不尽相同，如提升力等参数，差异较大，在市场上造成了较大混乱，给用户选择带来不便，也不利于行业发展。所以，有必需制订自动门技术标准，明确要求关键技术指标和测试方法等，引导市场有序竞争，促进行业发展。
在建筑金属结构协会和门业标委会大力推进下，《自动门》标准编制工作已经展开，现在有许继施普雷特机电设备、深圳固威特科技、沈阳未来科技发展、福建漳州市麒麟电子和上海昌顺电子信息技术等5家单位参与了此标准编制工作。4月2日，在北京召开了编制组成立会和首次工作会议。经过编制组两个多月工作，现该标准初稿已经形成，拟于近期召开编制组第二次工作会议，对初稿进行讨论和修改。
经过多年发展，自动门行业展现以下发展趋势：
(1) 智能化，多功效：以后还将深入提升智能化程度，如自动检测开关门行程位置，自动适应门体阻力改变，以一直保持较高遇障保护灵敏度等。还将增加部分新功效，如和住宅安防系统配合使用等。
(2) 免维护：采取多个方法，降低使用过程中维护工作。
(3) 多样化：将会有多种多样不一样外观和功效产品，满足用户不一样需要。
(4) 高安全性：伴随用户安全意识提升，安全性将是用户很重视一项指标，也将是一项基础要求。
自动门控制系统总体方案设计
2.1 自动门功效需求分析
本设计是面向公共场所入口应用设计，需要有安全和可靠性，在设计时候改良了自动门友好性，结构图2-1所表示：

图2-1 自动门结构示意图
依据入口处对自动门具体要求，本设计所设计自动门应含有以下功效：
(1) 开门和关门控制应含有手动和自动方法
为了便于维护，自动门应含有手动和自动方法。手动和自动转换开关来控制，当转换开关拨向手动位置时，门能够手动调整开或关。当转换开关拨向自动位置时，手动开门失效，由感应探测器检测有些人靠近门口且门未打开或检测到已无人靠近门口且门未关闭，PLC动作输出信号给变频器来控制电机正转或反转来实现开门或关门。
(2) 防夹人功效
为了杜绝自动门夹人事件，在门两侧安装主动式红外线防夹感应器，一预防停留在门周围人被门所夹住。
(3) 蜂鸣器提醒功效
当自动门出现夹人意外情况时，PLC输出信号给蜂鸣器，蜂鸣器响以提醒管理人员注意。
自动门控制系统包含PLC控制和动作实施元件组成。采取自动和手动点动控制方法，此种控制模式为现在大多数自动门控制方法。本设计所设计自动门控制系统采取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 自动门部件组成
(1) 主控器是自动感应门指挥中心，它经过内部编有指令程序大规模集成块，发出对应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时工作人员可经过主控器调整门扇开启速度、开启幅度等参数。
(2) 感应探测器负责采集外部信号，当有移动物体进入它工作范围时，它就给主控器一个脉冲信号。
(3) 动力马达可提供开关门主动力。
(4) 自动感应门扇行进轨道用于约束门扇吊具走轮系统，使其按特定方向行进。
(5) 门扇吊具走轮系统用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。
(6) 同时皮带(有厂家使用三角皮带)用于传输马达动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。
(7) 下部导向系统是自动感应门门扇下部导向和定位装置，预防门扇在运行时出现前后摆动。

2.3 系统设计基础步骤
在自动门控制系统设计过程中关键要考虑以下几点：
(1) 深入了解和分析自动门工艺条件和控制要求。
(2) 确定I/O设备。依据自动门控制系统功效要求，确定系统所需用户输入、输出设备。常见输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常见输出设备有继电器、接触器、指示灯等。
(3) 依据I/O点数选择适宜PLC类型。
(4) 分配I/O点数，分配PLC输入输出点，编制出输入输出分配表或输入输出端子接线图。
(5) 设计自动门系统梯形图程序，依据工作要求设计出周密完整梯形图程序，这是整个自动门系统设计关键工作。

2.4 自动门技术参数确实定
自动平移门安装和调试关键是提升精度，即导轨平直度和水平度，门体地两个吊挂点所形成直线和导轨平行度和垂直度，最大程度地降低门体静态侧摆。在自动门投入使用后，尤其是早期，应常常调整门体，修正运行产生误差。
要严格限制门体重量，不能超出自动门额定负重。通常在三个月最多十二个月内要对自动门进行全方面清理和调整。
公共场所自动平移门因为使用频率很频繁，而任何自动门使用频率和使用寿命全部有限。比如机场、大型超市和医院外门人员流量天天可达成成千上万人次，或在特定时间段里集中经过大量人员，在这种情况下，要使用自动门就必需进行综合考虑。比如增加门数量，加大门扇宽度，增加关门延迟时间等。具体参数如表2-1所表示。
表2-1 自动门具体参数
单扇开启宽度(mm)
1250(最宽)
单扇门最大承重(kg)
1×120kg
高度(mm)
2500mm
最快开/关门速度(cm/s)
60cm/s
减速开/关门速度(cm/s)
20cm/s
开启保持时间(s)
15s(程序中可调)
可编程控制器电源
220V AC，50-60Hz
驱动器电源
380V AC，50Hz
驱动器输出额定功率
120W

2.5 自动门控制要求
(1) 当有些人由内到外或由外到内经过感应探测器检测开关SBl或SB2时，开门实施机构KMl、KM2动作，电动机正转，当门抵达开门减速开关SB3位置时，电机开始减速，门抵达开门限位开关SB4位置时，电机停止运行。
(2) 自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门实施机构KM3、KM4被起动，电动机反转，当门移动到关门减速开关SB5位置时，电机开始减速，门移动到关门限位开关SB6位置时，电机停止运行。
(3) 在关门过程中，当有些人员由外到内或由内到外经过感应探测器检测开关SBl或SB2时，门立即停止且停止0.5秒后，自动进入开门程序。
(4) 在门打开后8秒等候时间内，若有些人员由外至内或由内至外经过感应探测器检测开关SBl或SB2时，必需重新开始等候8秒后，再自动进入关门过程，以确保人员安全经过。
(5) 当有些人站在门口不进入时，感应探测器检测开关SBl或SB2就会一直检测到信号，定时器处于循环定时状态。
自动门控制装置由门外感应探测器检测开关SBl、门内感应探测器检测开关SB2、开门减速开关SB3、开门到限位开关SB4、关门减速开关SB5、关门到限位开关SB6、开门实施机构KMl/KM2(使直流电动机正转)、关门实施机构KM3/KM4(使直流电动机反转)等部件组成。考虑到自动控制门在出现故障时维修方便，所以增加了手动开门K1、手动关门K2.

自动门硬件系统设计
3.1 控制系统结构设计
本设计利用PLC控制变频器来调整交流电机运转来实现自动门运转控制方法。采取变频器电路，结构简单，控制方便，可靠性高，交流电机含有效率高、维护成本低特点。交流电机驱动系统和直流电机驱动系统相比含有效率高、结构简单、维护方便、易于冷却和寿命长等优点，而且系统调速范围宽，而且能实现低速恒转矩、高速横功率运转等特征。伴随变频技术发展，交流电机控制成本得以降低，为交流驱动系统在自动门中大量利用提供了条件。控制系统结构图图3-1所表示：

图3-1控制系统结构图

3.2 驱动装置选择
自动门驱动器是自动门能否良好工作保障，本设计中是利用变频器来自动调整电机速度，以达成驱动自动门目标。这种方法含有稳定性好，维修方便，连接简单，成本较低，是在现在自动门行业主流控制方法。
依据本设计所设计自动门要求应选择绝缘电阻、绝缘介电强度、接地装置、过电压保护等符合国际安全标准要求，含有噪声低、过载能力强特点，在结合了安全、稳定考虑，本设计自动门控制系统驱动装置选择步进电机。
步进电机是一个将电脉冲转化为角位移实施机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定方向转动一个同定角度(称为“步距角”)，它旋转是以固定角度一步一步运行。能够经过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达成正确定位目标；同时能够经过控制脉冲频率来控制电机转动速度和加速度，从而达成调速目标。步进电机能够作为一个控制用特种电机，利用其没有积累误差(精度为100％)特点，广泛应用于多种开环控制。
PLC对电机控制有两种方法：一个是脉冲+方向控制；一个是正反向脉冲输出。这里采取第1种方法。
PLC高速脉冲输出(FrO)提供一个指定脉冲数目标方波输出(占空比为50％)。在加速和减速时输出脉冲频率(或周期)线性改变，而在恒定频率段部分保持不变。一旦产生完指定数目标脉冲，PTO输出变为低电平，直到装载一个新指定值时才产生脉冲。PTO输出占用一个PLC输出点，用于控制门体位移和速度，由另一个输出点信号控制门体运动方向。这两个信号送给步进电机驱动器去驱动电机，以带动门体完成对应运动。

3.3 变频器选择

3.3.1 变频器原理
变频器是利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。我们现在使用变频器关键采取交-直-交方法(VVVF变频或矢量控制变频)，先把工频交流电源经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给电动机。变频器电路通常由整流、中间直流步骤、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流步骤为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器是输出频率可改变交流电力拖动设备。变频器调速关键工作原理是将供给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整技术逆变为频率可调、幅度也随之改变三相交流电，以此为电源再供给电机使用。

3.3.2 变频器选型
依据自动门需要，变频器选型时要确定以下几点：
1. 变频器和负载匹配问题
(1) 电压匹配：变频器额定电压和负载额定电压相符。本设计所用电机额定电压为380V，故在选择变频器时要符合电机额定电压。
(2) 电流匹配：变频器额定电流和电机额定电流相符，以最大电流确定变频器电流和过载能力。在本设计所使用三相交流电机最大开启电流为0.37A，故所用变频器最大电流应大于电机最大开启电流。
(3) 转矩匹配：这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生，本设计所使用最初开启转矩为1.4N/m，所以，在选型中要考虑。
2. 在使用变频器驱动高速电机时，因为高速电机电抗小，高次谐波增加造成输出电流值增大。所以用于高速电机变频器选型，其容量要稍大于一般电机选型。
综合以上原因，本设计变频器采取日本三菱企业生产FR-540变频器作为控制电机转速控制器。
三菱FR-540变频器含有以下优点：
(1) 接线简单，可利用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，能够依据实际需要，把控制装置安装到任何位置，进行远距离操作。
(3) 频率设置简单，而且含有三速设定功效，能够满足本设计自动门系统控制要求，且操作方便，只需轻轻转动外接电位器旋钮，就能够进行频率设置。

3.4 探测器选择
现在自动门行业利用感应开关关键有触摸感应开关，微波感应开关，红外感应器，靠近感应开关等，依据不一样功效和性能利用在各类不一样场所自动门控制系统中，是自动门系统关键部位，其性能直接影响自动门系统安全及稳定，如在高级酒店、写字楼，能够选择高灵敏度感应器；在人行道边上银行、商店等常常有些人途经地方，选择窄区域感应器。依据本设计需要选择人体感应探测器。
人体全部有恒定体温，通常在37°，发出波长为10微米左右红外线。热释电元件探头是以探测人体辐射为目标，对波长为10微米左右红外辐射很敏感，在接收到人体红外辐射时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生信号。被动式红外探头，其传感器包含两个反向相串联热释电元件，环境背景辐射对两个热释元件几乎含有相同用，使其产生热释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人进入探测区域内，人体红外辐射被热释电元件接收，因为两片热释电元件接收到热量不一样，热释电也不一样，不能抵消，所以产生对应信号。
人体感应探测电路由被动红外探头、放大电路及电子开关电路组成，安装在自动门两侧。当有些人靠近自动门时，身体辐射出红外线被热释电红外传感器接收下来并将其转换成信号，经检测放大电路放大处理后输出给电子开关电路。电子开关信号输入到PLC输入继电器中，PLC依据收到信号，驱动步进电机将门打开。
人体感应探测器需要2个，分别用来感应门内外来人情况，占用PLC两个输入点。

3.5 自动门运行位置检测
本系统关键是控制门运行，为了达成愈加好控制效果，PLC必需时刻知道门所处位置从而做出对应处理，所以在关键位置上安装位置传感器，并把传感器信号传给PLC。为此设置了两个行程开关，一个用于检测门完全打开时位置，叫开门极限开关，一个用于检测门完全关闭时位置，叫关门极限开关。当门在运行过程中，靠近最大位置时，限位开关信号传给PLC，电机停止运转。门离限位开关较近时，电机低速运行，经过程序来控制。2个行程开关，占用PLC3个输入点。

3.6 门运行障碍检测、报警
在门运行过程中，有时会碰到障碍物阻止它运行。这时需要具体分析，假如是在开门过程中出现这种情况，有可能是途中障碍阻止，或是开门限位开关坏了，停止运行并报警；如是关门时出现这种情况，有可能挤到人或物了，应向相反方向运行，给出报警信号。
设置一个传感器检测在关门过程中有没有些人或物体在门中间。主动式红外线防夹感应器由发射特定频率红外线发射器和接收器组成，其红外线频率和自然界及人体红外线不一样。在关门过程中当人或物阻挡时，接收器收不到光信号产生一个负脉冲，该脉冲作为PLC一个中止信号，PLC控制门体向相反方向运动。这是一个很关键保护功效，在预防碰人或物同时，保护自动门电机不会因过载而烧坏。
在自动门运行中，因为电机频繁转动，可能会使电机过热造成电机机芯损坏，所以，在电机上安置一个温度传感器来监测电机温度，当电机温度高于预定值时，传感器把信号传给PLC，PLC分析输出信号，指示灯亮，提醒监管人员注意，以确保电机良好运转。

3.7 可编程控制器(PLC)选型

3.7.1 PLC概述
可编程控制器，英语称Programmable Controller，简称PLC，本设计中用PLC作为它简称。PLC是用于工业现场电控制器。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。它经过运行存放在其内存中程序，把经输入电路物理过程得到输入信息，变换为所要求输入信息，进而再经过输出电路物理过程去实现对负载控制。
PLC基于电子计算机，但并不等于一般计算机。一般计算机进行出入信息变换时，大多只考虑信息本身，信息出入物理过程通常不考虑。而PLC则要考虑信息出入可靠性、实时性，和信息实际使用。尤其要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，便于维修及抗干扰等问题，出入信息变换及可靠物理实现，能够说是PLC实现控制两个基础关键点。PLC能够经过它外设或通信接口和外界交换信息。其功效要比继电装置多多、强多。
PLC有丰富指令系统，有多种多样I/O接口、通信接口，有大容量内存，有可靠本身监控系统，所以含有以下基础功效：
(1) 逻辑处理功效；
(2) 数据运算功效；
(3) 正确定时功效；
(4) 高速计数功效；
(5) 中止处理(能够实现多种内外中止)功效；
(6) 程序和数据存放功效；
(7) 联网通信功效；
(8) 自检测、自诊疗功效。
能够说，凡一般小型计算机能实现功效，PLC几乎也能够做到。
像PLC这么，集丰富功效于一身，是别电控器所没有，更是传统继电控制电路所无法比拟。丰富功效为PLC广泛应用提供了可能，同时，也为自动门行业远程化、信息化及智能化发明了条件。

3.7.2 可编程控制器(PLC)选型
在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺步骤特点和应用要求是设计选型关键依据。所以，工程设计选型和估算时，应具体分析工艺过程特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需操作和动作，然后依据控制要求，估算输入输出点数、所需存放器容量、确定PLC功效、外部设备特征等，最终选择有较高性能价格比PLC和设计对应控制系统。
1. 输入输出(I/O)点数估算
I/O点数估算时应考虑合适余量，通常依据统计输入输出点数，再增加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，还需依据制造厂商产品特点，对输入输出点数进行圆整。依据估算方法，故本设计I/O点数为输入12点，输出11点。
2. 存放容量估算
存放器容量是可编程序控制器本身能提供硬件存放单元大小，程序容量是存放器中用户应用项目使用存放单元大小，所以程序容量小于存放器容量。设计阶段，因为用户应用程序还未编制，所以，程序容量在设计阶段是未知，需要在程序调试以后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采取存放器容量估算来替换。
存放器内存容量估算没有固定公式，很多文件资料中给出了不一样公式，大致上全部是按数字量I/O点数10~15倍，加上模拟I/O点数100倍，以此数为内存总字数(16位为一个字)；另外再按此数25%考虑余量。所以本设计PLC内存容量选择应能存放梯形图，这么才能在以后改造过程中有足够空间。
3. 控制功效选择
该选择包含运算功效、控制功效、通信功效、编程功效、诊疗功效和处理速度等特征选择。
依据本设计所设计自动门控制需要，关键介绍以下多个功效选择。
(1) 控制功效
PLC关键用于次序逻辑控制，所以，大多数场所常采取单回路或多回路控制器处理模拟量控制，有时也采取专用智能输入输出单元完成所需控制功效，提升PLC处理速度和节省存放器容量。
(2) 编程功效
离线编程方法：PLC和编程器公用一个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。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方法可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方法：CPU和编程器有各自CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内和编程器进行数据交换，编程器把在线编制程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就依据新收到程序运行。这种方法成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采取。
五种标准化编程语言：次序功效(SFC)、梯形图(LD)、功效模块图(FBD)三种图形化语言和语句表(IL)、结构文本(ST)两种文本语言。选择编程语言应遵守其标准(IEC6113123)，同时，还应支持多个语言编程形式如C，Basic等，以满足特殊控制场所控制要求。
(3) 诊疗功效
PLC诊疗功效包含硬件和软件诊疗。硬件诊疗经过硬件逻辑判定确定硬件故障位置，软件诊疗分内诊疗和外诊疗。经过软件对PLC内部性能和功效进行诊疗是内诊疗，经过软件对PLCCPU和外部输入输出等部件信息交换功效进行诊疗是外诊疗。
PLC诊疗功效强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力要求，并影响平均维修时间。
4. 机型选择
(1) PLC类型
PLC按结构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，通常可按控制功效或输入输出点数选型。
整体型PLCI/O点数固定，所以用户选择余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多个I/O卡件或插卡，所以用户可较合理地选择和配置控制系统I/O点数，功效扩展方便灵活，通常见于大中型控制系统。
(2) 经济性考虑
选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用可扩展性、可操作性、投入产出比等原因，进行比较和兼顾，最终选出较满意产品。
输入输出点数对价格有直接影响。当点数增加到某一数值后，对应存放器容量对应增加，所以，点数增加对CPU选择、存放器容量、控制功效范围等选择全部有影响。在估算和选择时应充足考虑，使整个控制系统有较合理性能价格比。本设计所设计自动门属于小型控制系统，结合经济性考虑，所以选择整体型PLC。
综合以上原因，本设计采取日本三菱企业生产FX2-32MR小型PLC来实现整个自动系统控制。

3.8 可编程控制器(PLC)I/O分配
I/O分配表是编写PLC程序首先要做前提条件，也是现场接线和调试关键依据。依据自动门控制系统要求，确定了PLCI/O分配表，如表3-1所表示：
表3-1 I/O分配表
类型
设备
PLC端子号

输入端

门外感应探测器SB1
X000
门内感应探测器SB2
X001
开门减速开关SB3
X002
开门限位开关SB4
X003
关门减速开关SB5
X004
关门限位开关SB6
X005
防夹人SB7
X006
手动开门K1
X007
手动关门K2
X008
手动/自动开关K3
X009
电机过热K4
X010
急停开关K5
X011

输出端
高速开门KM1
Y000
低速开门KM2
Y001
高速关门KM3
Y002
低速关门KM4
Y003
报警器
Y004
门动作中指示灯
Y005
门停止工作指示灯
Y006
门达成上限指示灯
Y007
电机过热指示灯
Y008
手动开门
Y009
手动关门
Y010
PLC外部端子I/O配置图是I/O分配表直观表示，能够清楚表示PLC外部端子接线情况，是很必需，图3-2所表示：

图3-2 PLC外部I/O配置图

自动门软件系统设计
4.1 PLC梯形图概述
PLC是专门为工业控制而开发装置，其关键使用者是工厂广大电气技术人员，为了适应她们传统习惯和掌握能力，通常PLC不采取微机编程语言，而常常采取面向控制过程、面向问题“自然语言”编程。国际电工委员会(IEC)1994年5月公布IEC1131-3(可编程控制器语言标准)具体地说明了句法、语义和下述5种编程语言：功效表图、梯形图、功效块图、指令表、结构文本。梯形图和功效块图为图形语言，指令表和结构文本为文字语言，功效表图是一个结构块控制步骤图。
梯形图程序设计语言是梯形图图形符号来描述程序一个程序设计语言。采取梯形图程序设计语言，这种程序设计语言采取因果关系来描述事件发生条件和结果，每