第5章 自动门控制系统的设计

5.1 自动门工作流程

1.按下启动按钮，当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3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，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。
3.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K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。
4.在门打开后的8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K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
5.考虑到自动门若出现故障时，使用自动控制系统有所不适，于是设置手动开门和手动关门。为了使开门、关门过程比较平稳，避免剧烈撞击，增加了速度控制功能。

5.2 自动门控制系统原理

自动门的控制系统中，开门和关门通过控制直流电动机正反转实现；开门速度的控制通过控制直流电动机电枢绕组中电阻的接入与否控制。

5.3 I/O口的分配

自动门控制系统的开关输入有：门内、外光电探测开关2个，限位开关2个，行程
开关2个，手动开门、手动关门、紧急按钮各1个，上电、断电按钮各个，共11个输入。输入采用外部24V直流电源供电。输出有控制电动机正反转和高低速的直流接触器共4个，采用外部24V直流电源供电。

5.4 S7-200的选型

在PLC系统设计时，一方面工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此工程设计选型和估算时应该详细分析工艺过程的特点，控制要求，明确控制任务和范围，确定需要的操作和动作，然后根据控制要求估计输入输出点数，确定PLC的功能外部设备等内存有多大。
第一个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O，以及输出量是用继电器还是晶体管输出。有表5-1所示，本控制系统共有11个输入，4个直流继电器输出。
第二个问题，则有以下几个方面要考虑
1.功能方面
所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所发用的PLC是否有能力控制任务。如PLC的计算速度。用户程序容量等有特殊要求。该选择包括运算功能，控制功能，通信功能，编辑功能，诊断功能和处理速度等性能的选择。根据本课题所设计的自动门控制系统的要求主要有一下几种功能的选择：
a.控制功能
b.编辑功能
c.诊断功能
d.机型的选择
e.对PLC响应时间的要求
2.价格方面
不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似，质量相当，I/O点数相当，PLC价格却相差很大在使用PLC较多情况下，这样的差价是必须考虑的因素。
综合PLC的选型标准，根据I/O分配表，本课题的设计采用智能控制器为稳定性良好的德国西门子公司生产的CPU224小型PLC来实现整个自动系统的控制，它有14个输入，10个输出，能够满足各项控制要求。