PLC自动门控制装置系统.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-datePLC自动门控制装置系统摘要摘要自动门是一种设置在银行、医院、商场等公共场所的自动开关门装置。它能够根据是否有人要通过而自动地进行开门和关门操作，减少通过时间，提高人员通过量。随着科学技术的飞速发展，各种控制技术及多种控制器件不断涌现。PLC控制已成为自动控制中的重要组成部分，也是一种最常见的控制系统。它因可以应用于多种自动控制领域，使其成为自控领域中的佼佼者。自动门

2、就是PLC自动控制应用的典型代表，因此在多数公共场合得到了广泛的应用。PLC自动门控制装置系统由光电探测开关、开关门限位开关、继电器、可编程控制器、电动机等主要部件构成。它主要利用热释电人体红外传感器检测，有无人员到门口的信号，继而把检测到的信号送入可编程控制器（PLC）中，由可编程控制器对送来的信号进行处理，处理的结果由继电器输出，从而达到控制电动机的正反转。由电动机控制门的开关。正转时开门，反转时关门。PLC具有故障率低、抗干扰性好、可靠性高、运行稳定等优点，通过此系统可以方便的进行开门和关门。本文通过结合PLC控制系统的简介，对由PLC作为控制系统的自动门的概况、主要分类、组成、原理、软

3、硬件控制系统、PLC程序的编写等进行了一定的介绍。 关键字：PLC；电动机；继电器；自动控制装置；光电探测-目录摘要I第1章 选题的意义和目的11.1 意义11.2 目的11.2.1 目的11.2.2 控制要求1第2章 自动门简介32.1 自动门的概念32.2 自动门的发展32.3 自动门的分类4第3章 PLC控制系统简介53.1 PLC的概述53.2 PLC的主要功能及特点53.2.1 PLC的主要功能53.2.2 PLC的特点73.3 PLC的组成与基本结构83.3.1 PLC的硬件系统及作用83.3.2 PLC的软件系统113.4 PLC的工作原理及在自动门中的应用113.4.1 PLC

4、的工作原理113.4.2 PLC在自动门中的应用123.5 继电器的构造及工作原理特性133.5.1 构造133.5.2 工作原理特性14第4章 执行机构的设计164.1 稳压电源的设计164.1.1 电源组成及工作原理164.1.2 系统硬件电路设计17第5章 所设计的方案和工作原理195.1 所设计的方案195.1.1 控制系统流程195.1.2 具体方案195.1.3 工作原理19第6章 PLC自动门方案设计216.1 开关功能说明216.2 PLC自动门程序梯形图226.3 PLC自动门硬件电路图236.4 PLC自动门主回路电路246.5 设计计算书24参考文献25致谢26第1章 选

5、题的意义和目的1.1 意义PLC是近几年迅速发展并得到广泛应用的新一代工业自动化控制装置。它是一种为工业环境下而设计的数字运算操作的电子系统，可执行逻辑运算、顺序控制、定时计数等功能，控制各种设备机械的自动化。如果我们使用数字电路设计自控门系统，设计电路复杂，可靠性又不是很高；使用汇编会显得更加麻烦。本自控门系统是以PLC为核心实现的。其电路结构简单，单元电路分别通过原理图设计，由梯形图语言设计完成，可在实验室模拟实现其功能。利用原理图硬件设计和梯形图软件设计完成对电路单元设计，使得控制系统更加通俗易懂，简洁美观。 1.2 目的1.2.1 目的通过对本文的设计和规划，让我们更加深刻了解科学技术

6、的飞速进步和蓬勃发展，对PLC有更深刻的见地和了解，对我们以后的应用起到穿针引线的作用。同时也使我们更加熟悉PLC控制系统的分析、设计和调试，掌握程序的时间控制和电动机的正反转控制，以及和控制信号获得相关的电气设备的应用，提高PLC控制系统的应用能力。我们不但要在理论上掌握和学习一些新的东西，并且要把这些学到的知识能真正的应用到以后的工作和生活中。我们在掌握理论的同时也需要应用于实践中去，这要求我们要有敏捷的观察力和缜密的思考力。在学校学习的过程中，也要锻炼自己的动手能力。1.2.2 控制要求PLC自动门控制系统须达到以下要求1.安装开门和关门的限位开关，启保护电动机和自动门的作用，同时也可以

7、检测门的状态。2.开门：在们的内外侧俊安装光电探测装置，以此来判断有无人员通过，光电检测接收到信号，则表示有人进或出，即执行开门操作，开到限位，停止开门。3.关门：在没有人员通过的情况下，门保持关闭状态。4.开关门：门开到限位时，在8秒内如果没有接收到有人员通过的信号，便开始进行关门，关门到限位停止关门；可以在关门过程中，有人员要通过，即可停止关门，进行开门操作。如果在门已经打开的情况下，接收到有人员通过的信号时，则门继续打开8秒，然后在无人通过时，进行关门操作。5.用电动机的正反转实现门的开关操作，使得操作更加方便简洁。所选电动机功率为1100W。6.在自动门的控制系统中安装一个总的开关，在

8、晚上或是休假时，门不用的情况下，关闭总开关。第2章 自动门简介2.1 自动门概念自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。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。自动门经过数十年的发展，至今为止，通过应用PLC控制系统及其他各种科技产品，已经具备了极其完善的控制技术，形成了具有庞大规模的自动门家族。并且根据不同的需求制定了一系列的标准。住建部于2005年12月01日制定了中国自动门标准编号，标准内容有：规定了建筑用各种自动门的分类、规

9、格、代号、材料、要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存。本标准适用于维拉自动门、平开自动门等。其他自动门可参照执行。如有特殊要求的，参见其相关标准。 2.2 自动门的发展门和人类文明是孪生的，它伴随着人类文明的发展而跃动。数千年来，门一直作为人类社会活动的守护神，拒侵入者于门外，而作为人类社会活动的航道，门又承载着文明，追寻着人们向往的光辉彼岸。 人类对文明的渴望是无穷尽的。从古埃及到古罗马到今天的现代社会，都可以见到门迈动的足迹。往昔，门的屏障作用是被动隔离，而通道作用仅仅是保证通行。 21世纪的今天，门更加突出了安全理念，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

10、的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。 门大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式-自动门起源在欧美，迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。 中国早在十多年前就开始引用欧洲自动门，并把它应用在酒店、机场、购物中心、银行、写字楼等大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩。自动门从理论上理解应该是门的使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的提升和完善。所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门，从最基本的意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求

11、。因此门体本身应牢固、密封。 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，还具有节能（空调）、防尘、隔绝嘈音等功能。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，于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一项配置。2.3 自动门的分类自动门根据使用的场合及功能的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，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常庞大，一般只用于有需要的高档宾馆，自动平移门使

12、用得最广泛，大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门。自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加光电检测，当人走近自动门时，光电检测感应到人的存在，给控制器一个开门信号，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，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到大范围的普及。第3章 PLC控制系统简介3.1 PLC的概述由于可编程控制器的不断发展，对它下一个确切定义是困难的。可编程控制器问世后，美国电器制造商协会于1980年对可编程控制器有如下定义：可编程控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑

13、运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，实现对各种机械或生产过程的控制。1982年，国际电工委员会办不了可编程序控制器标准草案，于1985年提交了第二版，1987年2月的第三版对可编程控制器做了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 可见，PLC这个电子系统，也是靠存贮程序、执行指令，进行信息处

14、理，实现输入到输出的变换。但它的目的是用以控制各种类型机械或生产过程。所以，从实质上讲，它是一台工业环境应用的、满足实时控制要求的专用计算机。上述的定义表明，PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，是以微处理器为基础，结合计算机计术、自动控制技术和通信技术等，用面向用户的“自然语言”编程的一种简单易懂、操作方便的新一代通用工业控制装置。3.2 PLC的主要功能及特点3.2.1 PLC的主要功能1)逻辑控制功能 逻辑控制功能实际上就是位处理功能，是可编程控制器的最基本的功能之一。PLC设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令。利用这些指令，根据外部现场(开关、按钮或其他传感器)的状态，按照

15、制定的逻辑进行运算处理后，将结果输出到现场的被控对象(电磁阀、接触器、继电器、指示灯等)。因此PLC可以代替继电器进行开关控制，完成触点的串联、并联等各种连接。另外，在PLC中一个逻辑位的状态可以无限次地使用，逻辑关系的修改变更也十分方便。 2)定时控制功能 PLC中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器线路中的时间继电器。定时器的设定值(定时时间)可以在编程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。程序执行时，PLC将根据用户指定的定时器指令对某个操作进行限制或延时控制，以满足生产工艺的要求。 3)计数控制功能 PLC为用户提供了很多计数器。计数器计到某一定值时(设定值

16、)，产生一个状态信号，利用该状态信号实现对某个操作的计数控制。计数器的设定值可以在编程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改。程序执行时PLC将根据用户用计数器指令指定的计数器对某个控制信号的状态改变次数(如某个开关的闭合次数)进行计数，以完成对某个工作过程的计数控制。 4)步进控制功能 PLC为用户提供了若干个状态器，可以实现由时间、计数或其他指定逻辑信号为转移条件的步进控制，即在一道工序完成以后，在转移条件满足时，自动进行下一道工序。大部分PLC都有专用的步进控制指令，应用步进指令编程十分方便。 5)数据处理功能 大部分PLC都有数据处理功能，可实现算术运算、数据比较、数据传送、数据移

17、位、数制转换、译码编码等操作。现在一些新型的PLC数据处理功能更加齐全，可以完成开方、PID运算、浮点运算等操作，还可以和CRT、打印机连接，实现程序、数据的显示和打印。 6)过程控制功能 有些PLC具有AD、DA转换功能，可以方便地完成对模拟量的控制和调节。 7)通信联网功能 有些PLC采用通信技术，可以多台PLC之间的同位链接、PLC与计算机之间的通信等。利用PLC之间的同位链接，可以把数十台PLC用同级或分级的方式链成网络，使各台PLC的IO状态相互透明。采用PLC和计算机之间的通信连接，可用计算机为上位机，下面连接数十台PLC作为现场控制。目前PLC的联网和通信技术正趋于完善并迅速发展

18、。 8)监控功能 PLC设置了较强的监控功能。操作人员利用编程器或监视器可对PLC的运行状态进行监视。利用编程器可以调整定时器、计数器的设定值和当前值，并根据需要改变PLC内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容，为调试和维护提供了极大的方便。 9)停电记忆功能 PLC内部的部分存储器所使用的RAM设置了停电保持器件(如备用电池等)，以保证断电后这部分存储器中的信息不会丢失。 PLC可对系统组成、某些硬件状态及指令的合法性等进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，如属于严重错误则自动终止运行。它的故障自诊断功能大大提高了PLC控制系统的安全性和可维护性。10)顺序控制这是可编程控制器最广

19、泛应用的领域，取代了传统的继电器顺序控制，例如注塑机机、印刷机械、订书机机械，切纸机机、组合机床、磨床、装配生产线，包装生产线，电镀流水线及电梯控制等。11)高集成度PLC 具有4至数百路输入/输出(I/O)通道，支持各种不同规格的应用，因此，尺寸和功率也像系统精度、可靠性一样重要。Maxim坚持在IC中集成正确的功能，始终保持同行业的领先地位，从而减小了总体系统的空间和功率需求，得到更加紧凑的设计。Maxim能够以最小尺寸提供数百款低功耗、高精度IC，使得系统设计人员能够构建完全满足苛刻的空间、功耗要求的精密产品。3.2.2 PLC的特点1.可靠性高，抗干扰能力强 为了限制故障的发生或者在发

20、生故障时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，各PC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PC具有了很强的抗干扰能力。 2.通用性强，控制程序可变，使用方便 PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。 3.功能强，适应面广 现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还

21、具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。 4.编程简单，容易掌握 目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。 5.减少了控制系统的设计及施工的工作量由于P

22、LC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。 6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便 PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。7.开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于

23、多机群控及自动化流水线。如注塑8.运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。3.3 PLC的组成与基本结构3.3.1 PLC的硬件系统及作用PLC硬件组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成，见图3-1。PLC内部各组成单元之间通过电

24、源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。图3-1 PLC的基本组成1.中央处理器中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机，如8031、M68000等，这类芯片价格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机，如8086、96系列单片机等，这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高；而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。CPU按照PLC内

25、系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。2.存储器PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。1)系统程序存储器PLC系统程序决定了PLC的基本功能，该部分程序由PLC制造厂家编写并固化在系统程序存储器中，主要有系统管理程序、用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。系统管理程序主要控制PLC的运行，使PLC按正确的次序工作；用户指令解释程序将PLC的用户指令转换为机器语言指令，传输到CPU内执行；功能程序与系统程序调用则负责调用不同的功能子程序及其管理程序。系统程序属于需长期保存的重要数据，所以其存储器采用ROM或EPROM。ROM是只读存储器，该存储器只能读

26、出内容，不能写入内容，ROM具有非易失性，即电源断开后仍能保存已存储的内容。EPEROM为可电擦除只读存储器，须用紫外线照射芯片上的透镜窗口才能擦除已写入内容，可电擦除可编程只读存储器还有E2PROM、FLASH等。2)用户程序存储器用户程序存储器用于存放用户载入的PLC应用程序，载入初期的用户程序因需修改与调试，所以称为用户调试程序，存放在可以随机读写操作的随机存取存储器RAM内以方便用户修改与调试。通过修改与调试后的程序称为用户执行程序，由于不需要再作修改与调试，所以用户执行程序就被固化到EPROM内长期使用。3)数据存储器PLC运行过程中需生成或调用中间结果数据(如输入/输出元件的状态数

27、据、定时器、计数器的预置值和当前值等)和组态数据(如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等)，这类数据存放在工作数据存储器中，由于工作数据与组态数据不断变化，且不需要长期保存，所以采用随机存取存储器RAM。RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，保持RAM中的内容。3.接口输入输出接口是PLC与工业现场控制或检测元件和执行元件连接的接口电路。PLC的输入接口有直流输入、交流输入、交直流输入等类型；输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。晶

28、体管和晶闸管输出为无触点输出型电路，晶体管输出型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载；继电器输出为有触点输出型电路，用于低频负载。现场控制或检测元件输入给PLC各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量等，通过输入接口电路将这些信号转换成CPU能够接收和处理的信号。输出接口电路将CPU送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元件。1)输入接口输入接口用于接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、转换开关、行程开关、继电器触头等开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器提供的连续变化

29、的模拟量输入信号。以图3-2所示的直流输入接口电路为例，R1是限流与分压电阻，R2与C构成滤波电路，滤波后的输入信号经光耦合器T与内部电路耦合。当输入端的按钮SB接通时，光耦合器T导通，直流输入信号被转换成PLC能处理的5V标准信号电平(简称TTL)，同时LED输入指示灯亮，表示信号接通。微电脑输入接口电路一般由寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路组成，这些电路集成在一个芯片上。交流输入与交直流输入接口电路与直流输入接口电路类似。图3-2 直流输入接口电路滤波电路用以消除输入触头的抖动，光电耦合电路可防止现场的强电干扰进入PLC。由于输入电信号与PLC内部电路之间采用光信号耦合，所以两者在电气上

30、完全隔离，使输入接口具有抗干扰能力。现场的输入信号通过光电耦合后转换为5V的TTL送入输入数据寄存器，再经数据总线传送给CPU。2)输出接口输出接口电路向被控对象的各种执行元件输出控制信号。常用执行元件有接触器、电磁阀、调节阀(模拟量)、调速装置(模拟量)、指示灯、数字显示装置和报警装置等。输出接口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成，与输入接口电路类似，内部电路与输出接口电路之间采用光电耦合器进行抗干扰电隔离。3)其它接口若主机单元的I/O数量不够用，可通过I/O扩展接口电缆与I/O扩展单元(不带CPU)相接进行扩充。PLC还常配置连接各种外围设备的接口，可通过电缆实现串行通信、E

31、PROM写入等功能。4.编程器编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行过程，显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。编程器有简易编程器和图形编程器两种。简易编程器体积小，携带方便，但只能用语句形式进行联机编程，适合小型PLC的编程及现场调试。图形编程器既可用语句形式编程，又可用梯形图编程，同时还能进行脱机编程。目前PLC制造厂家大都开发了计算机辅助PLC编程支持软件，当个人计算机安装了PLC编程支持软件后，可用作图形编程器，进行用户程序的编辑、修改，并通过个人计算机和PLC之间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控PLC

32、运行状态等。5.电源PLC的电源将外部供给的交流电转换成供CPU、存储器等所需的直流电，是整个PLC的能源供给中心。PLC大都采用高质量的工作稳定性好、抗干扰能力强的开关稳压电源，许多PLC电源还可向外部提供直流24V稳压电源，用于向输入接口上的接入电气元件供电，从而简化外围配置。3.3.2 PLC的软件系统PLC的软件系统主要包括系统程序和应用程序。3.4 PLC的工作原理及在自动门中的应用3.4.1 PLC的工作原理可编程控制器是一种专用的工业控制计算机，其工作原理与计算机控制系统的工作原理基本相同。PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列成为扫描。CPU

33、对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。一个扫描周期（工作周期）主要分以下几个阶段：(一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。(二) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)

34、。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状

35、态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。(三) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。3.4.2 PLC在自动门中的应用通过PLC控制系统作为中央处理器，来宏观整体调控自动门中个硬件设施协调工作，来完成自动打开和关闭大门。使用红外

36、感应器或是微波发射器来感应外界的物体，当有人进入了感应范围之后，感应器通过感应人的到来，会产生一个信号，通过PLC的模拟/数字输入部分输出PLC。玻璃门的打开或关闭由电机控制来完成，目前少数由交流变频电源或无刷直流电机来实现。但更多的使用进步电机来实现。进步电机作为可靠性好，控制简单，价格低廉的动力装置已被广泛的应用于自动门。图3-3是一个以PLC为控制器，统一控制传感器、步进电机，通过机械直线运动单双驱动玻璃门的PLC自动门控制系统。图3-3目前一些厂家PIE供应商都提供课直接控制步进电机的定位系统单元，可直接控制步进电机，通过编程完成单轴，两轴插补运动。直线运动系列设计师习惯上自行设计包括

37、轴承、滚珠丝杠副、同步齿形带等。设计时非常简单，零件可直接选用，但装配时有较高要求。因此，国际上出现了一些机械直线运动控制单元，将滚珠丝杠副、同步齿形带、轴承等安装在一个密闭的长壳内，并内装有一个滑动模块。生产商预先调好精度、预紧力等，该单元安装有限位开关，并提供安装法兰，供电机、编码器安装用。用户按传动流程、受力情况等直接选用，直接安装在基础上即可。步进电机与机械直线运动单元连接，建立一个直线运动轴，“零点”、“终点”分别为玻璃门全开、全闭时的位置。如果无人进出，玻璃门关闭。传感器一旦给PIC信号，PLC通过定位控制单元立刻控制步进电机中断当前运动，回零位。开始速度逐渐提高，在即将闭合时，速

38、度逐渐减为零。而当在门在关闭的过程时，一旦有人通过，应立即停止动作，转入开门过程。PIC通过定位控制单元进行速度调节非常方便。一旦无人进出，传感器无信号发出，PIC控制步进电机中断当前运动，想终点运动，速度控制如前。3.5 继电器的构造及工作原理特性3.5.1 构造电磁继电器的构造：如图所示，A是电磁铁，B是衔铁，C是弹簧，D是动触点，E是静触点。电磁继电器工作电路可分为低压控制电路和高压工作电路组成。控制电路是由电磁铁A、衔铁B、低压电源E1和开关组成；工作电路是由小灯泡L、电源E2和相当于开关的静触点、动触点组成。连接好工作电路，在常态时，D、E间未连通，工作电路断开。用手指将动触点压下，

39、则D、E间因动触点与静触点接触而将工作电路接通，小灯泡L发光。闭合开关S，衔铁被电磁铁吸下来，动触点同时与两个静触点接触，使D、E间连通。这时弹簧被拉长，观察到工作电路被接通，小灯泡L发光。断开开关S，电磁铁失去磁性，对衔铁无吸引力。衔铁在弹簧的拉力作用下回到原来的位置，动触点与静触点分开，工作电路被切断，小灯泡L不发光。图3-4 继电器构造3.5.2 工作原理特性继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。1.电磁继电器

40、的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。2.热敏干簧继电器的工作原理和特性热敏干

41、簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。3.固态继电器(SSR)的工作原理和特性固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。4.继电器主要产品技术参数a、额定工作电压是指继电器正常工

42、作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。b、直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。c、吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。d、释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。e、触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时

43、不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。第4章 执行机构的设计4.1 稳压电源的设计稳压电源是能为负载提供稳定交流电源或稳定直流电源的电子装置。直流稳压电源应用非常广泛，但只有质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子设备的要求。本文利用单片机数字控制技术，采用PWM进行闭环调节，设计出一款性价比高的多功能数字化通用直流稳压电源。该设计除了具有对电压的数字控制功能外，还可实时监测实际电压、电流输出，效率高，稳定度强。同时，该设计具有调节精度高、功能多、液晶实时监测显示等诸多优点。4.1.1 电源的组成及工作原理数控直流稳压电源主要由整流滤波电路、稳压电路、采样电路、PWM控制电路、键盘电路、显

44、示电路和主控电路构成。系统框图如图4-1所示。图4-1 稳压电源新系统空图一般而言，现在的数控直流电源按工作原理分为三类，分别为开关电源，相控电源和线性电源。这三类电源各有自身的优缺点。就数字控制部分而言，这些电源的控制方式是一致的，即脉宽控制。因线性电源稳压精度较高，输出纹波电压也较低，在这里主要讨论线性电源的设计。数控电源的工作原理是将输入的交流电源经变压后，整流滤波，通过PWM调节三端稳压器(开关电源为开关管)来达到调节输出的目的。然后通过AD采样，将数据交由单片机处理，利用闭环调节来保证稳定可控的输出。4.1.2 系统硬件电路设计1 整流滤波电路电源很重要的一个性能指标就是纹波系数，期

45、望纹波系数越小越好。为了获得更低的输出纹波，在电路的输入与输出端设计了滤波电路。输入级滤波电路如图4-2所示。图4-2 滤波电路2 稳压控制电路图4-3 PWM稳压控制电路PWM稳压电路中，直接用PWM的输出经RC滤波后送到LM317的调节端，但是如果采用这种控制方式不是很稳定，一定要有一种回馈才能保证输出电压的稳定。该设计采用的是用AD获取到的当前输出电压值，通过算法处理来改善动态性能。在通过RC滤波时，要根据实际应用合理调节R和C的值，在保证滤波效果时，保证尽量小的时间常数。该电路采用的是RC型滤波，容值根据实际电路调整。第5 章 所设计的方案和工作原理5.1 所涉及的方案5.1.1 控制

46、系统流程当门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控制器，主自动感应门控制器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运动。马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再有同步带将动力传给吊具系统使门扇开启；自动感应门门扇开启后由控制器做出判断，如需关门，通知马达做反向运动，关闭门扇。5.1.2 具体方案及原理1. 开门控制开门控制视控制开关KM1的触点。当KM1闭合时，Q1输出控制电动机，使门打开并处于开门状态。直到限位开关SQ5处，限位开关停止Q1的输出，电动机停止，并启动定时器，进入关门等待状态，定时时间为8秒。若光电探测（SA3或SA4）检测到有人员接进门并且门尚未完全关闭或是已经是关闭装态，则启动Q1输出电动机开门。与此同时停止定时器和断开Q2电动机。且可以在有人员进入或是出来时，门已经处于打开状态，此时门会再次等待8秒的时间，直至无人进出，此时执行关门操作。2. 关门控制关门控制操作由时间继电器控制，当时间继电器计满8秒时，时间继电器触点闭合，控制Q2输出，电动机反转，进入关门状态，直到光电探测装置（SA3或SA4）重新检测到有人接进门且门尚未完全关