自动门控制开题报告

（一） 研究目的

根据西部地区气候特征，要求建筑物大门随手关门，以保证防风沙、防寒。为体现人性化、智能化、做到人到自动开门、人走自动关门，根据所学专业及知识内容，完成自动门电气控制电路设计任务。

（二） 研究意义

本次设计首先参考已经成熟的多种自动门控制系统、分析其优缺点和控制精髓、了解自动门基本控制思路。利用所学的传感器检测、电机拖动、自动控制系统、自动控制理论、现代电气控制及PLC等专业知识、从硬件、软件、调试、仿真设计一个自动门控制系统。将所学知识应用实际，在设计中提高系统控制思想和动手能力。

（一）国内自动控制发展现状

（1）厂家多，规模小 5～6年来几年来，自动门在国内得到了快速的发展。据不完全统计，目前国内大大小小生产自动门的厂家已有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具备和进口产品竞争的实力。 

（2）专业化分工趋势显现早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委托代加工部分零部件。近两年来，出现了专门生产主要部件的厂家，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，这一趋势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。 

（3）高、低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场，目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能，但生产工艺略嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。 

（4）产品同质化和市场特点导致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，所以价格因素占的比重较大，加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。同时，由于价格过低，也使产品的持续改进和发展受到。

（二）自动控制发展趋势

自动门是门的一种，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。

 自动门起源于20世纪30到40年代，当时主要用于军事仓库、重要工厂 为的是防火、防弹及开门方便。20世纪50年代后，自动门应用日渐广泛 形成批量生产。许多大型银行、宾馆、酒店、大厦为提高档次和服务水平，为了与高层次的建筑相匹配，竞相采用自动门，促进了自动门的迅速发扎。真正较大规模生产和应用时70年代以后的事。目前自动门的主要生产国是美国、德国、意大利、荷兰和日本等发达国家。

 自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后。二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用，受此影响。世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。到了1962年，电气式己开始出现，之后伴随着城市的建设。自动门技术的领域每年都在增加。当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用效率很低。然而伴随着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。例如，各种用可识别控制的自动专用门，感应自动门(红外感应,微波感应,触摸感应,脚踏感应)、刷卡自动门等。

（一）研究内容

（1）设计了以PLC为控制器、控制的自动门控制系统。

在自动门正上方里外各安装一个光电探测开关，当有人欲进入时，光电探测开关检测出有人要进入或出去，从而产生输出信号。PLC获取到该输入信号，启动电机，将门打开。当门打开到一定程度后，碰到限位开关，限位开关动作，产生输出信号，自动门停止动作。等待一时间段后，自动门自动合上。在闭合过程中，如光电探测开关检测有人要进入或出去时，自动门停止闭合，并立刻打开。为了保障门的安全性，设置关门限位开关，从而保障在自动门闭合即将结束时，不会发生两扇门交错碰撞，避免意外发生。

（2）根据工作原理，合理选择传感器，减少误动作，优化设计控制电路。

（3）开门具有5s延时功能，并能实现时间可调。

自动门应具有手动和自动方式。当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关或手动执行开门开关时，开门执行机构KM0动作，电动机正转，当碰到限速开关时，电动机减速正转，到达开门限位开关位置时，电机停止运行。自动门在开门位置停留5秒后，自动进入关门过程，或手动执行关门开关时，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当碰到限速开关时，电动机减速反转，当门移动到关门限位开关位置时，电机停止运行。在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关时，应立即停止关门，并且自动进入开门程序。在门打开后的5秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关时，必须重新开始等待5秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。 如果自动状态出现故障时，可用手动控制自动门，实现正常的开关门过程。

（4）要求开门、关门先快后慢，具有防夹功能。

（4）画出电路原理图，力求表达清晰、准确。必要时可以把控制系统分解成几个相对的部分，尽量简化，利于编程。

（5）根据原理图并制作硬件电路实现。

（二）研究途径

通过PLC技术实现自动门控制。PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，从广义上讲，PLC也是一种计算机系统，只不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入/输出接口，具有更适用于控制要求的编程语言，具有更适应于工业环境的抗干扰性能。因此，PLC是一种工业控制用的专用计算机，它的实际组成与一般微型计算机系统基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。

（三）技术路线：

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。

1.输入采样扫描阶段

这是第一个集中批处理过程，PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号，不论输入端子上是否接线，CPU顺序读取全部输入端，将所有采集到的一批输入信号写到输入映像寄存器中，在当前的扫描周期内，用户程序用到的输入信号的状态是否变化。即使此时外部输入信号的状态发生了变化，也只能在下一个扫描周期的输入采样扫描阶段去读取，对于这种采集输入信号的批处理，虽然严格上说每个信号被采集的时间有先有后，但由于PLC的扫描周期很短，这个差异对一般工程应用可忽略，所以可以认为这些采集到的输入信息是同时的。

2.执行用户程序扫描阶段 

这是第二个集中批处理过程，在执行用户程序阶段，CPU对用户程序按顺序进行扫描。如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下、从左到右的顺序进行扫描，每扫描到一条指令，所需要的输入信息的状态均从输入映像寄存器中去读取，而不是直接使用现场的立即输入信号。对其他信息，则是从PLC的原件映像寄存器中去读取，在执行用户程序中，每一次运算的中间结果都立即写入元件映像寄存器中，对输出继电器的扫描结果，也不是马上去驱动外部负载，而是将其结果写入到输出映像寄存器中。在此阶段，允许对数字量I/O指令和不设置数字滤波的模拟量I/O指令进行处理，在扫描周期的各个部分，均可对中断事件进行响应。在这个阶段，除了输入映像寄存器外，各个元件映像寄存器的内容是随着程序的执行而变化的。

3.输出刷新扫描阶段 

这是第三个集中批处理过程，当CPU对全部用户程序扫描结束后，将元件映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中，再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载。

4.紧急停止

当自动门出现夹人现象或出现故障时，可闭合紧急停止开关，自动门自动进入开门过程，并有报警灯开始闪烁。

5．蜂鸣器的提示功能 

当自动门开启和关闭时，PLC输出信号给蜂鸣器，蜂鸣器响以提醒来往行人注意。 自动门控制系统包含PLC控制和执行元件，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PLC为控制中心来控制传动机构，从而控制门的开和关来实现门的自动化控制。首先通过信号采集装置判断门前是否有人，若有人则将信号转换为开关量信号传送到PLC，PLC根据开关信号来控制变频器的开停和速度的变换，最后由传动装置带动门运动。

阶段

可编程控制实验台

必须措施：在实验室现有的条件下完成电路设计 

协作单位：学院电子、家电、控制实验室。

所要解决本课题的主要问题是：实验室及时补充元件，同时提供足够的开放时间。

指导教师签名                

年    月    日        

组长签名                    

年    月    日