1 绪论
1.1 智能门的简介
由于智能门门体的重量和体积不同会对智能门驱动传动系统提出不同的要求，所以各种智能门又可以分为重型智能门和轻型智能门。
客流量的差异会对智能门的使用产生很大的影响，因此，智能门还可以分为一般智能门和频繁使用智能门。
智能门根据使用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，其中普通门用的比较少，旋转门由于价格昂贵而且非常庞大，一般只用于高档酒店宾馆，自动平移门使用的最广泛，大家一般说的智能门、感应门就是指自动平移门，目前市场上流行的平移型自动门一般是两开，这种门的特点是简单易控，维护方便。
自动平移门普遍的形式是门内外两侧加传感器，当人走近时传感器时系统感应到人的存在，给系统一个开门信号，系统通过驱动装置将门打开。当人通过之后，再将门关上。由于智能门在通电后可以实现智能控制，不仅能让我们人员便利进出，还提升了建筑级别，于是在国内外建筑物上得到了大范围的使用。
1.2 智能门组成与功能
1.2.1智能门的组成
智能门主要有检测装置，控制系统，动力系统，传动装置和门这五部分组成。
1.2.2 智能门的功能
智能门的主要功能是方便人员进出建筑并对建筑内的人员人身安全及财产安全起保护作用。
1.3 国内外发展状况
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，并取得了惊人的成就，自动化技术是自动门的重要部分。在当代人们生活中智能门可以节省空间资源、降低运行噪音、防止灰尘、控制通风，也可以让出入口显得很高端大气，正是如此它的应用非常广泛。大都市里的大厦、宾馆酒店银行商楼写字楼’自动门已经随处可见。
但是在我国范围内，智能门的自主研究开发目前处于刚开始阶段。
1.4 选题背景及意义
本论文主要讲述了基于PLC的智能门的设计，智能门的结构和工作原理进行深入分析，让自己掌握PLC、传感器、数模电等有关知识，把自己学过的知识运用到分析实际问题和解决实际问题上去。通过对本论文的浏览，可以更深入的了解智门的作用和意义并为我国智能门的创新发展尽一点自己的微薄之力。
2 智能门需要解决的问题和设计方案
2.1 智能门需要解决的问题
1、正常情况下怎样实现人员舒适的进出(即门该什么时候开什么时候关)。
2、系统误操作即门的不正常开关
3、智能门误夹人
4、突发状况的处理(例如建筑内出现火灾或突然停电等)。
2.2总体设计方案
首先是自动检测由传感器来检测是否有人员进出的信号，然后把检测到的信号传送给PLC，通过PLC处理后再将控制正、反、停转信号传送给电动机，再由电动机控制门的开关。其次如果自动控制出现意外可手动按钮进行控制。
3 智能门硬件的设计
3.1 PLC
一个稳定性高的设计一定要有其高稳定性的核心控制部件。PLC就是专门为工业生产控制而生。该设计也是采用PLC为核心的控制系统到底什么是PLC?它的内部组成与结构是什么?它是怎么工作的?它具有哪些优点?为什么适应该设计?下面就作具体分析：
同义词 PLC(可编程逻辑控制器)一般指可编程逻辑控制器(可编程控制器件)可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，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。
中文名可编程逻辑控制器;外文名Programmable Logic Controller;简称PLC类属计算机
基本结构
可编程逻辑控制器本身是一种专门使用在工业生产中控制的计算机，它的硬件结构大体上与微型计算机相似，基本构成为：
电源
电源对可编程逻辑控制器整个系统起着非常重要的作用。假如没有一个非常好的、稳定的电源，系统是无法正常工作的。因此，可编程逻辑控制器的生产商对电源的构造也很重视。普遍交流电压浮动在+10%(+15%)范围内，可以不用其它方法而将PLC直接接到交流电网上使用。
中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它根据可编程逻辑控制器系统程序给予的功能接收并存储，从编程器输入的用户程序和数据;检验电源、存储器、I/O以及警戒定时器的运行状态，并能识别用户程序中的语法使用错误。当可编程逻辑控制器投入到运行状态时，首先它用扫描的方式收集现场各输入端的状态和数据，并分别存到I/O映象区中，然后把用户程序存储器中程序逐条读取出来，经过命令释义后按指令的标准，执行逻辑或数据运算，把结果送入I/O映象区或者数据寄存器内。把所有的用户程序读取完毕之后，最后把I/O映象区的当前状态或输出寄存器内的数据输送到相应的输出装置，如此往复运行，直到运行停止。
为了提高可编程逻辑控制器的稳定性，还可以对大型可编程逻辑控制器采用双CPU，或采用三CPU的表决式系统。如此，即使某个CPU出现问题，整个系统仍能继续运行。
存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
输入输出接口电路
1.光耦合电路和微机的输入接口电路共同构成了现场输入接口电路，作用是为可编程逻辑控制器和现场控制的接口界面建立有机的输入通道。
2.由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路组成了现场输出接口电路，作用通过现场输出接口电路可编程控制器可以向现场的执行部件输出对应的控制信号。
功能模块
如计数、定位等功能模块。
通信模块
工作原理
可编程逻辑控制器在运行状态下，它的工作过程可以分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上面的三个阶段称为一个扫描周期。在整个工作期间，可编程逻辑控制器的CPU以固有的扫描速度往复运行上述三个阶段。
一、输入采样阶段
PLC在输入采样阶段，用扫描方式依次地读取全部输入状态和数据，并将它们到I/O映象区中。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度至少大于一个扫描周期，才能确定在任何状况下，该输入信号均能被读入。
可编程逻辑控制器
二、用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器按照由上而下的顺序依次地扫描用户所编程序(梯形图)。在扫描每一条程序时，先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并且按先左后右、先上后下的顺序对触点所构成的控制线路进行逻辑推算，然后根据逻辑推算的结果，更新该逻辑线圈在系统RAM中所对应位的状态;或者更新该输出在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否对该梯形图所规定的特殊功能指令进行执行。
即，在用户程序运行的过程中，即使输入点在I/O映象区内的状态或数据不发生变化而其余输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM内的状态和数据都有可能会发生变化，而且排在上面的梯形图和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产生影响;相反，排在下面的梯形图，其刷新的逻辑线圈现有状态和数据只会到下一个扫描周期到来时才能对排在他上面的程序产生影响。
在程序运行的过程中假如使用立即I/O指令则可以立即存取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，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在这中间CPU按照I/O映象区中对应的状态和数据更新所有的输出锁存电路，通过输出电路驱动相应的外部设备。这时，才是PLC的真正输出。
功能特点
可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。
1.使用方便，编程简单
2.功能强，性能价格比高
3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
4.可靠性高，抗干扰能力强
5.系统的设计、安装、调试工作量少
6.维修工作量小，维修方便
由于PLC具有上述的六个优点所以本设计就采用PLC控制。并且选择稳定性更高的德国西门子。首先对PLC所需输入输出端口进行分配如下表。
I/O分配表
|
输入 |
地址 |
输出 |
地址 |
|
启动按钮SF1 |
I0.0 |
直流无刷电动机KM1 |
Q0.0 |
|
停止按钮SF2 |
I0.1 |
开门按钮（门外） |
I1.0 |
|
人体红外线热释电传感器（门外） |
I0.2 |
开门按钮（门内） |
I1.1 |
|
人体接近开关传感器（门外） |
I0.3 |
|
|
|
人体红外线热释电传感器（门内） |
I0.4 |
|
|
|
人体接近开关传感器（门内） |
I0.5 |
|
|
|
压电传感器 |
I1.0 |
|
|
|
紧急按钮SF3 |
I0.6 |
|
|
|
消除故障按钮SF4 |
I0.7 |
|
|
由I/O分配表可知本设计至少需要PLC具有端口11输入1输出的CPU，因此选择S7-200 CPU224。
智能门采集信号装置
3.2 传感器
定义
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类(还有人曾将敏感元件分46类)。
传感器(英文名称：transducer/sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器的特点有：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
