電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)--plc商店自動(dòng)門控制

1、<p><b>　　電氣工程系</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p>　　題目： plc商店自動(dòng)門控制 </p><p>　　專業(yè)名稱 ： 電氣自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p>&

2、lt;p><b>　　摘要</b></p><p>　　自動(dòng)門在人們的日常生活中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)人們對(duì)其性能和安全等方面的要求也越來越高。由于PLC的高穩(wěn)定性和對(duì)環(huán)境較強(qiáng)的適應(yīng)能力，使得PLC在自動(dòng)門控制裝置中的應(yīng)用也日益廣泛。</p><p>　　本文圍繞自動(dòng)門控制系統(tǒng)展開研究。首先分析了國內(nèi)外自動(dòng)門發(fā)展的趨勢(shì)和所采用的技術(shù)，然后對(duì)PLC系統(tǒng)作了簡要

3、說明。并按照自動(dòng)門控制裝置的要求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的梯形圖文件，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)門由檢測(cè)到開啟、計(jì)時(shí)等待、關(guān)閉的全過程。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要的工作原理是通過信號(hào)采集裝置判定有無人經(jīng)過并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成開關(guān)量信號(hào)傳到PLC，PLC根據(jù)開關(guān)信號(hào)來控制變頻器的開停和速度的變換，在由傳動(dòng)裝置帶動(dòng)門運(yùn)動(dòng)</p><p>　　隨著PLC不斷的更新，PLC控制已成為自動(dòng)控制中最常見的方式之一，由于可編程控制

4、器可以很簡單的改變控制方式。并且，PLC具有較高的穩(wěn)定性、可靠性、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。還具有良好的處理自動(dòng)門開關(guān)控制及良好的穩(wěn)定性，因此，此設(shè)計(jì)以PLC為基礎(chǔ)，以傳感器為感應(yīng)裝置，電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力單元，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞： PLC可編程控制器 自動(dòng)門 傳感器 設(shè)計(jì)原理 工作原理</p><p><b>　　目錄</b>&

5、lt;/p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　前言5</b></p><p>　　第一章 自動(dòng)門的概述6</p><p>　　1.1 自動(dòng)門簡介6</p><p>　　1.2 自動(dòng)門的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀6</p><p>

6、;　　1.3本課題研究的內(nèi)容7</p><p>　　1.3.1自動(dòng)門類型的選擇7</p><p>　　1.3.2 自動(dòng)門硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7</p><p>　　1.3.3 自動(dòng)門的軟件設(shè)計(jì)8</p><p>　　1.4本課題研究的背景和意義8</p><p>　　第二章 PLC的概述10</p>

7、<p>　　2.1 PLC的定義10</p><p>　　2.2 PLC的產(chǎn)生背景10</p><p>　　2.3 PLC控制系統(tǒng)簡介12</p><p>　　2.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理12</p><p>　　2.5 PLC的特點(diǎn)12</p><p>　　2.6 PLC的選型原則13&l

8、t;/p><p>　　第三章 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的整體方案15</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)流程15</p><p>　　3.2自動(dòng)門的功能需求分析15</p><p>　　3.3自動(dòng)門的控制要求15</p><p>　　3.4自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)16</p><p>　　3.5自動(dòng)門具體構(gòu)成

9、16</p><p>　　第四章 硬件設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1 可編程控制器的選型18</p><p>　　4.2驅(qū)動(dòng)裝置的選型18</p><p>　　4.3感應(yīng)器件的選型18</p><p>　　4.4 行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理19</p><p>　　4.5

10、 傳動(dòng)裝置19</p><p>　　第五章 自動(dòng)門控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)20</p><p>　　5.1 PLC梯形圖概述20</p><p>　　5.2自動(dòng)門工作流程如下：20</p><p>　　5.3自動(dòng)門控制系統(tǒng)原理圖21</p><p>　　5.4工作過程的分析22</p><p

11、>　　5.5梯形圖的設(shè)計(jì)23</p><p>　　自動(dòng)門I/O地址分配表23</p><p>　　5.6 過程分析23</p><p><b>　　總結(jié)25</b></p><p><b>　　謝辭26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)

12、27</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　在經(jīng)濟(jì)與科技飛速發(fā)展的中國，自動(dòng)門在人們的生活中的運(yùn)用越來越廣泛,在一些正式的公共場(chǎng)合自動(dòng)門已經(jīng)隨處可見。自動(dòng)門的工作方式是通過自動(dòng)門內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開關(guān)來感應(yīng)人的出入，當(dāng)內(nèi)外有人走近自動(dòng)門時(shí)感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到有人的存在，給控制器一個(gè)開門信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開,計(jì)時(shí)，在人通過之

13、后，再將門關(guān)上。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，給我們的日常生活帶來很多的好處,比如進(jìn)出方便、節(jié)約空調(diào)能源、還有利于人力資源的節(jié)省,更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息,也顯示了一個(gè)國家的發(fā)展。</p><p>　　自動(dòng)門最早應(yīng)用在國外，目前在我國也以優(yōu)異的性能逐步得到大家的認(rèn)同，自動(dòng)門在中國正走向發(fā)展的黃金時(shí)期。</p><p>　　控制裝置性能決定自動(dòng)門性能的優(yōu)劣，早期的自動(dòng)門控

14、制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制,造成安裝繁瑣, 不穩(wěn)定，不易維修，體積大等缺點(diǎn)已經(jīng)逐漸被淘汰。目前自動(dòng)門及其自動(dòng)化行業(yè)最穩(wěn)定的行業(yè)是PLC，它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式和開關(guān)量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。目前它在機(jī)械制造、自動(dòng)化、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工

15、等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。運(yùn)用PLC控制自動(dòng)門具有較高的可靠性、穩(wěn)定性，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。由此看來，進(jìn)行自動(dòng)門的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì), 可以推動(dòng)自動(dòng)門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)門行業(yè)乃至整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用，具有很好的發(fā)展前景。</p><p>　　自動(dòng)門根據(jù)使用的場(chǎng)合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等，其中平開門用的場(chǎng)合較少，旋轉(zhuǎn)門由于昂貴而且非常龐大，一般只使用

16、于高檔酒店賓館，自動(dòng)平移門使用的最廣泛，大家一般所說的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門，目前市場(chǎng)上流行的平移型自動(dòng)門一般是兩開，這種門的特點(diǎn)是簡單易控，維護(hù)方便。本文所研究的對(duì)象就是自動(dòng)平移門。</p><p>　　本課題主要介紹運(yùn)用PLC為控制器的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本課題開發(fā)的產(chǎn)品對(duì)許多場(chǎng)合都能適用，并滿足了自動(dòng)門的基本要求，還可以保證自動(dòng)門的穩(wěn)定性。研究本課題意味著產(chǎn)品成本的下降，效益提高，因此是一個(gè)比較實(shí)

17、用且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。</p><p>　　第一章 自動(dòng)門的概述</p><p>　　1.1 自動(dòng)門簡介</p><p>　　自動(dòng)門英文名：automatic door。自動(dòng)門從理論上理解應(yīng)該是門概念的延伸，是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行發(fā)展和完善。自動(dòng)門是指：可以將人或物接近門的動(dòng)作或某種入門授權(quán)，轉(zhuǎn)換為開門信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開啟，在人離開后在將門自動(dòng)關(guān)閉，對(duì)門的

18、開啟和關(guān)閉的過程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。</p><p>　　在二十世紀(jì)年以后，自動(dòng)門開始在建筑物上使用。二十年代后期美國的超級(jí)市場(chǎng)的開放，受此影響，自動(dòng)門開始被使用，世界第一自動(dòng)門品牌多瑪在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動(dòng)門，新建大樓的正門也開始使用了。到了1962年，電氣式已開始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動(dòng)門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的速度控制很難，只好進(jìn)行油壓、空壓速度控制，轉(zhuǎn)

19、換但因能源利用效率很低，然而伴隨著電氣控制的技術(shù)發(fā)展,現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動(dòng)機(jī)的電氣式自動(dòng)門逐漸成為主流。例如：各種用可識(shí)別控制的自動(dòng)專用門，如:感應(yīng)自動(dòng)門（紅外感應(yīng),微波感應(yīng),觸摸感應(yīng),腳踏感應(yīng)）、刷卡自動(dòng)門等。</p><p>　　1.2 自動(dòng)門的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在國外,進(jìn)入90年代以來，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)很成熟，技術(shù)發(fā)展很快，并取得了驚人的成就，自動(dòng)

20、門是自動(dòng)化技術(shù)的典型代表。在現(xiàn)在人們生活中自動(dòng)門可以節(jié)約空調(diào)能源、防塵、防風(fēng)、降低噪音、同時(shí)可以使出入口顯得很莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。</p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技水平的飛速發(fā)展，自動(dòng)門在人們的生活中的運(yùn)用越來越廣泛，自動(dòng)門適用于各種大型公共場(chǎng)所。但在國內(nèi)，自動(dòng)門的自主研發(fā)技術(shù)尚不成熟。在自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全及人性化是需要首先考慮的因素。</p><p&g

21、t;　　自動(dòng)平移門最常見的形式是自動(dòng)門內(nèi)外兩側(cè)加感應(yīng)器，當(dāng)人走進(jìn)門時(shí)，感應(yīng)器感應(yīng)到人的存在，給PLC控制器一個(gè)開門信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過之后，再將門關(guān)上。由于自動(dòng)平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場(chǎng)上得到大范圍的普及。</p><p>　　自動(dòng)門的控制方法有很多，從控制器的不同來說，有繼電器控制，即通過按鈕和復(fù)雜的接線安裝來控制；還有智能控制器控制

22、，即通過運(yùn)行現(xiàn)代自動(dòng)化設(shè)備來控制，它具有穩(wěn)定性高，安全等優(yōu)點(diǎn)，因此被很多生產(chǎn)廠商所運(yùn)用。由于繼電器邏輯控制的自動(dòng)門系統(tǒng)存在許多缺陷而逐步被智能控制器的自動(dòng)門所淘汰。</p><p>　　在智能控制器的選擇制主要有體積小、安裝方便等特點(diǎn)，目前有許多廠家采用此種方式生產(chǎn)自動(dòng)門，PLC控制的特點(diǎn)是穩(wěn)定型高、維護(hù)方便，目前許多大型商場(chǎng)的自動(dòng)門都是有這種方式來控制的。</p><p>　　1.3

23、本課題研究的內(nèi)容</p><p>　　綜合了自動(dòng)門的實(shí)用、簡潔、便捷、簡單、的要求，在本課題中主要研究自動(dòng)平移門，本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)平移門具有手動(dòng)和自動(dòng)開門功能和分時(shí)間段控制功能以及配備安全防夾人光線、后備電源等輔助裝置來滿足商場(chǎng)等人流眾多的場(chǎng)所的高效率、高安全和穩(wěn)定性的要求。</p><p>　　本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)自動(dòng)門的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。</p><p&g

24、t;　　1.3.1 自動(dòng)門類型的選擇</p><p>　　由于門體的重量及體積不同會(huì)對(duì)自動(dòng)門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)提出不同的要求，所以各種自動(dòng)門又可以分為重型自動(dòng)門和輕型自動(dòng)門。</p><p>　　客流量的差異會(huì)對(duì)自動(dòng)門的使用產(chǎn)生很大的影響，因此，自動(dòng)門還可以分為一般自動(dòng)門和頻繁使用自動(dòng)門。</p><p>　　自動(dòng)門根據(jù)使用的場(chǎng)合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開門

25、、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等</p><p>　　綜合了自動(dòng)門的實(shí)用，簡潔、便捷、簡單的要求，在本課題中主要研究自動(dòng)平移門，本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)平移門具有手動(dòng)和自動(dòng)開門功能和分時(shí)間段控制功能以及配備安全防夾人光線、后備電源等輔助裝置來滿足商場(chǎng)等人流眾多的場(chǎng)所的高效率、高安全性的要求。</p><p>　　1.3.2 自動(dòng)門硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　

26、為滿足日常的需要本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門要求有很高的穩(wěn)定性，故在本設(shè)計(jì)中所選用的智能控制器為穩(wěn)定性良好的德國西門子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC。驅(qū)動(dòng)裝置選用穩(wěn)定性較好、功率強(qiáng)大、自帶減速裝置的三相交流電機(jī)，在感應(yīng)器運(yùn)用自動(dòng)門專用的微波雷達(dá)感應(yīng)器和在工業(yè)自動(dòng)控制上大量運(yùn)用的具有檢測(cè)精度高、壽命長、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運(yùn)用感應(yīng)器件感應(yīng)到的開關(guān)量信號(hào)輸入給PLC，再由來PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)門的控制。本課題的具體需求在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮

27、了自動(dòng)門的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、方便、安全的需要。</p><p>　　1.3.3 自動(dòng)門的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用最多的PLC編程語言梯形圖，梯形圖能直觀明了的設(shè)計(jì)出自動(dòng)門的控制要求，并能更好的實(shí)現(xiàn)安全性和故障報(bào)警等問題，梯形圖的編寫運(yùn)用西門子編程軟件，此軟件具有強(qiáng)大的診斷功能，能更快的查處故障原因，從而大大縮短了維修時(shí)間。</p><p&g

28、t;　　1.4 本課題研究的背景和意義</p><p>　　21世紀(jì)的今天，門更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時(shí)還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與周圍建筑的風(fēng)格的整體的協(xié)調(diào)與和諧。</p><p>　　在大中型公共場(chǎng)所，自動(dòng)門為這些建筑增添了時(shí)尚，高貴的姿彩。自動(dòng)門從理論上理解應(yīng)該是門的使用觀念的延伸，是人們根據(jù)需要對(duì)門的功能的進(jìn)一步提升和完善。所以對(duì)自動(dòng)門的認(rèn)

29、識(shí)應(yīng)該從人對(duì)門功能的要求開始。作為建筑物一部分的門，從最基本的意義上講，要同時(shí)滿足隔離外部環(huán)境和不妨礙人的通行這兩種要求。因此門體本身應(yīng)牢固、密封。</p><p>　　自動(dòng)門的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識(shí)，提升了人們的安全觀念。自動(dòng)門根據(jù)使用的場(chǎng)合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等，其中平開門用的場(chǎng)合較少，旋轉(zhuǎn)門由于昂貴而且非常寵大，一般只用于有需要的高檔賓館，自

30、動(dòng)平移門使用得最廣泛，大家一般所說的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門。</p><p>　　由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外的建筑市場(chǎng)上得到大范圍的普及。同時(shí)也幾乎成為了銀行，寫字樓，酒店等辦公娛樂場(chǎng)所裝修必不可少的一項(xiàng)配置。</p><p>　　自動(dòng)平移門最常見的形式是自動(dòng)門機(jī)及門內(nèi)外兩側(cè)加雷達(dá)，當(dāng)人

31、走近自動(dòng)門時(shí)，雷達(dá)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開門信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場(chǎng)上得到大范圍的普及。</p><p>　　自動(dòng)門的開門信號(hào)是觸點(diǎn)信號(hào)，微波雷達(dá)和紅外傳感器是常用的兩種信號(hào)源。</p><p>　　微波雷達(dá)是對(duì)物體的位移反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度

32、正常的人員通過的場(chǎng)所，它的特點(diǎn)是一旦在門附近的人員不想出門而靜止不動(dòng)后，雷達(dá)便不再反應(yīng)，自動(dòng)門就會(huì)關(guān)閉，對(duì)門機(jī)有一定的保護(hù)作用。</p><p>　　紅外傳感器對(duì)物體存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員移動(dòng)與否，只要處于傳感器的掃描范圍內(nèi)，它都會(huì)反應(yīng)即傳出觸點(diǎn)信號(hào)。缺點(diǎn)是紅外傳感器的反應(yīng)速度較慢，適用于有行動(dòng)遲緩的人員進(jìn)入的場(chǎng)所。本文擬使用微波雷達(dá)傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)門控制器系統(tǒng)</p><p>　　本課

33、題的自動(dòng)門設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC做控制器能大大提高自動(dòng)門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于整個(gè)自動(dòng)門行業(yè)是一次技術(shù)的革新，提高了自動(dòng)門的使用率，因此，進(jìn)行自動(dòng)門的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)門行業(yè)乃至整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究價(jià)值</p><p>　　第二章 PLC的概述</p><p>　　2.1 PLC的定義 </p><p&

34、gt;　　國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）于1987年頒布了可編程控制器的標(biāo)準(zhǔn)及其定義：“可編程控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)

35、形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?lt;/p><p>　　定義強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。</p><p>　　定義還強(qiáng)調(diào)了PLC是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”它也是一種計(jì)算機(jī)，它是專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶指令”，因此編程方便。它能完成邏

36、輯運(yùn)算，順序運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)”聯(lián)成一體，易于“擴(kuò)充”。</p><p>　　2.2 PLC的產(chǎn)生背景</p><p>　　可編程控制器是基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的通用工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，在其早期主要應(yīng)用于開關(guān)量的邏輯控制。</p><p>　　機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備

37、都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。</p><p>　　在可編程控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器控制占主導(dǎo)地位的。這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)存在明顯的缺點(diǎn)，尤其是對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性較差。1968年，美國通用汽車公司（GM）根據(jù)市場(chǎng)形勢(shì)與生產(chǎn)發(fā)展的需要，為了完成“多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號(hào)”的戰(zhàn)略，提出了研制新型邏輯順序控制裝置來取代繼電器控制裝置。第2年

38、，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）就研制出了第一臺(tái)PLC，將其應(yīng)用于美國通用汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上，并取得了極大的成功。此后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展起來。</p><p>　　PLC初創(chuàng)階段的代表產(chǎn)品有MODICON公司的084、AB公司的PDQIl、DEC的PDP．14和日立公司的SCY．022等。該時(shí)期PLC產(chǎn)品的主要功能是執(zhí)行原先由繼電器

39、完成的順序控制、邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)等。它的CPU由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，在I／O接口電路上做了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求，它的控制功能比較簡單。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。</p><p>　　20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器，定時(shí)器，接觸器及觸電按一定的邏輯關(guān)系連接起來，組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電器接觸控制系統(tǒng)，由于它

40、結(jié)構(gòu)簡單，容易掌握，價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣。在工業(yè)領(lǐng)域控制中一直占主導(dǎo)地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難以實(shí)現(xiàn)交復(fù)雜的的控制，特別是由于它是靠硬件連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)</p><p>　　接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。20世紀(jì)60年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，各生產(chǎn)廠家的汽

41、車型號(hào)不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對(duì)整個(gè)開展系統(tǒng)從新配置。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)市場(chǎng)競爭要求，1968年美國通用汽車公司公開向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是;</p><p>　?。?）編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序</p><p>　　（2）維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)</p><p>　　（3）可靠性

42、高于繼電器控制裝置</p><p>　　（4）體積小于繼電器控制盤</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)</p><p>　?。?）成本可與繼電器控制盤競爭</p><p>　　（7）輸入可以是交流150V以上</p><p>　?。?）輸出為交流115V，容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等&

43、lt;/p><p>　　（9）擴(kuò)展時(shí)原裝系統(tǒng)改變最小</p><p>　?。?0）用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)展到4KB</p><p>　　十項(xiàng)指針的核心要求是采用軟布線（編程）方程代替繼電器控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。</p><p>　　2.3 PLC控制系統(tǒng)簡介</p><p>　　可編程控制器，英文Pr

44、ogrammable Controller,簡稱PLC，本課題中用PLC作為它的簡稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它以微處理器為核心，集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體，它通過運(yùn)行儲(chǔ)存在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。</p><p>　　PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各

45、樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)?？梢哉f，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC幾乎都可以做到。像PLC這樣，集豐富功能于一身，是別的電控制器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電器控制電路所無法比擬的。豐富的功能為PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時(shí)，也為自動(dòng)門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化、智能化創(chuàng)造了條件。</p><p>　　現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)控制的要求也各不相同。PLC專為工業(yè)控制

46、應(yīng)用而設(shè)計(jì)，由于這些特點(diǎn)，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　2.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都個(gè)不相同但都一微處理器為核心用微工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大至相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似，主要包括中央處理

47、單元CPU存儲(chǔ)器RAM和ROM，輸入輸出接口電路、電源、I/O擴(kuò)展接口、外部識(shí)別接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)由輸入量—PLC—輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為PLC的輸入量，他們經(jīng)PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見，PLC的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。</p>

48、<p>　　2.5 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　PLC作為一種專用于工業(yè)環(huán)境的、具有特殊結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，有其顯著的特點(diǎn)。具體特點(diǎn)如下: </p><p>　?。?）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　?。?）硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)</p><p>　　（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎</p>

49、<p>　?。?）安裝方便，擴(kuò)展靈活</p><p>　?。?）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造</p><p>　?。?）體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　2.6 PLC的選型原則</p><p>　　當(dāng)某一個(gè)任務(wù)決定由PLC來完成后，選擇PLC就成為最重要的事情。再PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控

50、制方案，一方面工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)應(yīng)該詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)，控制要求，明確控制任務(wù)和范圍，確定需要的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求估計(jì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)，確定PLC的功能外部設(shè)備等內(nèi)存有多大。第一個(gè)問題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O，以及輸出量是用繼電器還是晶體管或可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果他們之中既有交流220V的接

51、觸器,電磁閥，又有24V指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)镻LC的實(shí)際點(diǎn)數(shù)，因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組公用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)。所以一旦他們是交流220V的負(fù)載使用。則直流24V的負(fù)載智能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級(jí)和種類的負(fù)載。</p><p>　　第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮</p>

52、;<p><b>　　（1）功能方面</b></p><p>　　所有PLC一般都具有常，規(guī)的功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所發(fā)用的PLC是否有能力控制任務(wù)。如PLC的計(jì)算速度。用戶程序容量等有特殊要求。該選擇包括運(yùn)算功能，控制功能，通信功能，編輯功能，診斷功能和處理速度等性能的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的要求主要有一下幾種功能的選擇：</p>&l

53、t;p><b>　　a.控制功能</b></p><p>　　PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需要的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量</p><p><b>　　b.編輯功能</b></p><p>　　離線編

54、程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)

55、調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。</p><p>　　五種標(biāo)準(zhǔn)化變成語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語言表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語言變成方式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。</p><p><b>　　c.診斷功能<

56、;/b></p><p>　　PLC的診斷功能爆孔硬件和軟鍵的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟鍵對(duì)PLC的CPU玉外部輸入輸出等部件信息叫喚功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。</p><p><b>　

57、　d.機(jī)型的選擇</b></p><p>　　PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊兩類型型，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/0點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/0卡件或插卡，因此用戶可較合理的選擇和配置系統(tǒng)控制的I/0點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展

58、方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　e經(jīng)濟(jì)的考慮</b></p><p>　　選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出比較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。點(diǎn)當(dāng)數(shù)增加到一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)PLC選用、存儲(chǔ)器容量、控制

59、功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選用整體型PLC。 </p><p>　　f對(duì)PLC響應(yīng)時(shí)間的要求</p><p>　　對(duì)于多數(shù)場(chǎng)合，PLC的相應(yīng)時(shí)間基本上能滿足控制要求。響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間，輸出濾波時(shí)間和掃描周期。PLC的工作方式?jīng)Q定了他不能接受頻率過高或持續(xù)時(shí)間小于掃描

60、周期的輸入信號(hào)，當(dāng)有此類信號(hào)輸入時(shí)需要選用掃描速度高的PLC或快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。</p><p>　　綜合以上因素，本課題的設(shè)計(jì)采用德國西門子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。</p><p><b>　?。?）價(jià)格方面</b></p><p>　　不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似，質(zhì)量相當(dāng)，I/O點(diǎn)

61、數(shù)相當(dāng)，PLC價(jià)格卻相差很大在使用PLC較多情況下，這樣的差價(jià)是必須考慮的因素。</p><p>　　綜合以上因素，本課題的設(shè)計(jì)采用智能控制器為穩(wěn)定性良好的德國西門子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC來實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的控制。</p><p>　　第三章 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的整體方案</p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)流程</b></

62、p><p>　　1.深入了解和分析自動(dòng)門的控制要求和控制部件。</p><p>　　2.確定I/O設(shè)備。根據(jù)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈等。</p><p>　　3.根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。</p><p>　　4

63、.分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。</p><p>　　5.設(shè)計(jì)自動(dòng)門系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個(gè)自動(dòng)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。</p><p>　　6.將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。</p><p>　　7.自動(dòng)門系統(tǒng)的整體調(diào)試，在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和

64、現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試種發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。</p><p>　　3.2 自動(dòng)門的功能需求分析</p><p>　　本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口的應(yīng)用，需要有安全性和可靠性。根據(jù)商場(chǎng)中對(duì)自動(dòng)門的具體要求，本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門應(yīng)由以下功能：</p><p>　?。?)開門和關(guān)門控制應(yīng)有手動(dòng)和自動(dòng)方式</p><

65、p>　　為了便于維護(hù)，自動(dòng)門應(yīng)具有手動(dòng)和自動(dòng)方式。手動(dòng)和自動(dòng)開門方式由手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向手動(dòng)位置時(shí)，門可以手動(dòng)調(diào)節(jié)開或者關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向自動(dòng)位置時(shí)，手動(dòng)開門失效，由感應(yīng)器檢測(cè)到有人接近門口且門未打開或者檢測(cè)到已無人接近門且門未關(guān)閉，PLC動(dòng)作輸出信號(hào)給變頻器來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)開門或者關(guān)門。</p><p><b>　?。?)緊急停止</b></p&

66、gt;<p>　　當(dāng)自動(dòng)門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時(shí)，可閉合緊急停止開關(guān)，自動(dòng)門自動(dòng)進(jìn)入開門過程。PLC控制和執(zhí)行元件構(gòu)成是自動(dòng)門控制系統(tǒng)的兩個(gè)重要組成。采用自動(dòng)和手動(dòng)控制方式，此種控制模式為自動(dòng)門的主要控制方式。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控制。</p><p>　　3.3 自動(dòng)門的控制要求</p><p>　　經(jīng)分析

67、設(shè)計(jì)任務(wù)，可知完成任務(wù)的實(shí)質(zhì)就是控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制首先要具備一下功能部件：微波檢測(cè)開關(guān)，限位開關(guān)，超載要實(shí)現(xiàn)電機(jī)正保護(hù)開關(guān)。先確定電機(jī)與門扇軌道組成的系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)—開門，電機(jī)反轉(zhuǎn)—關(guān)門。</p><p>　　首先按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)傳感器檢測(cè)到能有人體通過信號(hào)時(shí)，開關(guān)上有電流通過，（光電檢測(cè)開關(guān)是脈沖觸發(fā)需對(duì)其自鎖）所以線圈上有電流通過，電動(dòng)機(jī)正傳，帶動(dòng)自動(dòng)門執(zhí)行開門過程。</p>

68、<p>　　當(dāng)門完全打開之后，使開門限位開關(guān)由閉合到斷開，此時(shí)自動(dòng)門停止，延時(shí)8秒。 若此時(shí)感應(yīng)器重新檢測(cè)到有人體信號(hào)時(shí)，則在重新進(jìn)行8秒延時(shí)。 </p><p>　　當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。在關(guān)門過程中，傳感器重新檢測(cè)到人體信號(hào)時(shí)，此時(shí)中斷關(guān)門轉(zhuǎn)向開門過程。</p><p>　　考慮到自動(dòng)門若出現(xiàn)故障或維修的時(shí)候，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動(dòng)開

69、門和手動(dòng)關(guān)門。</p><p>　　3.4 自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表3-1自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)</p><p>　　3.5 自動(dòng)門具體構(gòu)成</p><p>　　自動(dòng)門系統(tǒng)的具體組成如下圖：</p><p>　　圖3-1自動(dòng)門系統(tǒng)組成</p><p>　　由上圖可知，當(dāng)感應(yīng)器件檢測(cè)到人

70、體或物體信號(hào)時(shí)將信號(hào)傳給PLC,PLC根據(jù)已經(jīng)采集的信號(hào)發(fā)出控制信號(hào)，是驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行，通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)自動(dòng)門的運(yùn)行。</p><p><b>　　第四章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 可編程控制器的選型</p><p>　　在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)

71、計(jì)選型的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估計(jì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器的容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。</p><p>　　綜合PLC的選型標(biāo)準(zhǔn)，本課題的設(shè)計(jì)采用智能控制器為穩(wěn)定性良好的德國西門子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC來實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的控制&

72、lt;/p><p>　　圖4-1 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型</p><p>　　自動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門能否良好工作的保障。結(jié)合安全穩(wěn)定的考慮，在本設(shè)計(jì)中選用天津安全電機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為YSM100/112、W、S的3相380V交流電機(jī)，此電機(jī)噪音極小、調(diào)速性能好，即具備交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流

73、電動(dòng)機(jī)線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍寬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　4.3 感應(yīng)器件的選型</p><p>　　目前自動(dòng)門行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)器件主要有微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器等。微波感應(yīng)器，又稱微波雷達(dá)，對(duì)物體的移動(dòng)進(jìn)行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場(chǎng)所。結(jié)合本課題的實(shí)際需要在設(shè)計(jì)自動(dòng)門的人員檢測(cè)上運(yùn)用微波雷達(dá)傳感器為自動(dòng)門感應(yīng)器 </p>

74、<p><b>　　微波感應(yīng)器的特點(diǎn):</b></p><p><b>　?。?）非接觸探測(cè)</b></p><p>　?。?）不受溫度，濕度，噪音影響</p><p>　　4.4 行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理</p><p>　　行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位

75、保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。</p><p>　　滾輪式行程

76、開關(guān)又分為單滾輪自動(dòng)復(fù)位和雙滾輪(羊角式)非自動(dòng)復(fù)位式，雙滾輪行移開關(guān)具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些情況下可以簡化線路</p><p>　　4.5 傳動(dòng)裝置</p><p>　　在本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門針對(duì)人流較多的商場(chǎng)，應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，所以在本課題的自動(dòng)門機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1．自動(dòng)門的傳動(dòng)主要包括安裝板，軌

77、道，門機(jī)，皮帶，吊掛件等。</p><p>　　2．所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡便。</p><p>　　3．電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用380V三相交流電機(jī)，功率大，可調(diào)性強(qiáng)。</p><p>　　4．導(dǎo)軌：水平雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，形成正懸掛，解決了側(cè)擺的問題，從而確保了門扇的穩(wěn)定性。并配以雙側(cè)密封毛刷，形成密封式導(dǎo)軌，避免積塵對(duì)導(dǎo)軌及滑輪的磨損，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)方面的特點(diǎn)。&

78、lt;/p><p>　　5．滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強(qiáng)度高，耐磨性好，同時(shí)還有一定的減震效果。</p><p>　　6．皮帶：用于傳輸電機(jī)所產(chǎn)動(dòng)力牽引自動(dòng)門吊具走論系統(tǒng)采用齒形皮帶, 齒形皮帶的齒形截面為曲線設(shè)計(jì)增加了齒形的高度提高了皮帶與傳動(dòng)齒輪的吻合度，從而提高了機(jī)械效率。皮帶底部采用尼龍加強(qiáng)，減少了齒距變形，提高了使用壽命。</p><p>　　第五章 自動(dòng)門

79、控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 PLC梯形圖概述</p><p>　　梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：</p>

80、<p>　　1. 與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；</p><p>　　2. 與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于掌握和學(xué)習(xí)；</p><p>　　3. 與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是：梯形圖中的能流（Power Flow）不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此應(yīng)用時(shí)需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待；</p>

81、<p>　　梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。</p><p>　　5.2 自動(dòng)門工作流程如下：</p><p>　?。?）按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測(cè)開關(guān)K1或K2時(shí)，開門

82、執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。</p><p>　　（2）自動(dòng)門在開門位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。</p><p>　?。?）在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測(cè)開關(guān)K2或K1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。</p>

83、<p>　?。?）在門打開后的8秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測(cè)開關(guān)K2或K1時(shí)，必須重新開始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。</p><p>　?。?） 考慮到自動(dòng)門若出現(xiàn)故障時(shí)，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門。以上工作過程可用流程圖表達(dá)如下圖所示。</p><p>　　圖5-1 自動(dòng)門工作流程圖</p>

84、;<p>　　5.3 自動(dòng)門控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　a.自動(dòng)門控制系統(tǒng)主電路控制圖：</p><p>　　圖5-2 自動(dòng)門控制系統(tǒng)主電路圖</p><p>　　b.繼電器接觸器控制圖</p><p>　　圖5-3 繼電器接觸器控制圖</p><p><b>　　c.外圍接線<

85、/b></p><p>　　圖5-4 自動(dòng)門控制系統(tǒng)外圍接線圖</p><p>　　5.4 工作過程的分析</p><p>　　根據(jù)本課題的控制要求和安全要求，所設(shè)計(jì)的程序按照下圖所示的流程運(yùn)行，已達(dá)到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)要求和完成系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)，工作流程如下：</p><p>　　首先按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)傳感器檢測(cè)到能有人體信號(hào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)

86、正傳，帶動(dòng)自動(dòng)門執(zhí)行開門過程。</p><p>　　當(dāng)門完全打開之后，使開門限位開關(guān)打開，此時(shí)自動(dòng)門停止，進(jìn)行8秒延時(shí)。 若此時(shí)感應(yīng)器重新檢測(cè)到有人體信號(hào)時(shí)，則在重新進(jìn)行8秒延時(shí) </p><p>　　當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。在關(guān)門過程中，傳感器重新檢測(cè)到人體信號(hào)時(shí)，此時(shí)中斷關(guān)門轉(zhuǎn)向開門過程。</p><p>　　考慮到自動(dòng)門若出現(xiàn)故障時(shí)，使用

87、自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門。</p><p>　　5.5 梯形圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)門I/O地址分配表</p><p>　　表5-1自動(dòng)門I/O地址分配表</p><p>　　具體梯形圖程序見附錄1</p><p><b>　　指令表見附錄2</b></p

88、><p><b>　　5.6 過程分析</b></p><p>　　1.首先按下啟動(dòng)按鈕使I0.7閉合，若外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)到有人體接近時(shí)將其轉(zhuǎn)換成信號(hào)使I0.1或I0.2閉合。由于開門限位開關(guān)I0.3是常閉的，所以Q0.0線圈得電，由原理分析可知光電檢測(cè)開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)，所以需要自鎖。當(dāng)Q0.0線圈通電時(shí)Q0.0閉合，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)自動(dòng)門扇移動(dòng)，執(zhí)

89、行開門過程。</p><p>　　2.當(dāng)門扇完全打開時(shí)，使開門限位開關(guān)I0.3打開，Q0.0線圈失電。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　3.當(dāng)門扇停止移動(dòng)時(shí)，由于開門限位開關(guān)的常閉變成斷開，故使常開變閉合。此時(shí)進(jìn)行8秒鐘的延時(shí)，若此時(shí)外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)I0.1或I0.2檢測(cè)到有人體信號(hào)，則使T0重新延時(shí)8秒鐘。</p><p>　　4.當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后T0

90、線圈通電，關(guān)門限位開關(guān)閉合，所以使Q0.1得電并自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。</p><p>　　5.在關(guān)門過程中，若外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)I0.1,I0.2有信號(hào)又使Q0.0通電，由于在關(guān)門過程中Q0.0常閉，此時(shí)打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。</p><p>　　6.在此控制過程中，為了保證其安全性設(shè)置過載保護(hù)和緊急停車。</p><p>　　7.考慮到自動(dòng)

91、門若出現(xiàn)故障時(shí)，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，避免造成不便和不必要故障，于是設(shè)置手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目的，利用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的控制系統(tǒng)。掌握了PLC的編程，并運(yùn)用軟硬件的知識(shí)，通過合理的設(shè)備選型，參數(shù)設(shè)置，軟硬件設(shè)計(jì)，提高了自動(dòng)門的可靠運(yùn)行。改善了自動(dòng)門的舒適感，并節(jié)約了電能。給人們帶

92、來了極大的方便。用可編程控制器對(duì)自動(dòng)門進(jìn)行控制的同時(shí)實(shí)施實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確可靠，實(shí)時(shí)性好，便于維修。</p><p>　　當(dāng)然，由于所學(xué)知識(shí)和時(shí)間的有限，本次設(shè)計(jì)還存在一些不足之處，功能方面還不夠全面,自動(dòng)門內(nèi)部結(jié)構(gòu)不太了解，還需要現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)，本設(shè)計(jì)還可以有更加全面的功能，比如開門關(guān)門設(shè)置蜂鳴器的提示音，提示行人通過，還可以在開門速度上添加變頻器，使開門速度加快，提高效率。由于實(shí)際條件的限制，仿真效果不太理想這也是

93、不足之處。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中存在的不足之處，今后我會(huì)不斷的研究努力去完善。對(duì)于自動(dòng)門硬件，也知道了一些周邊技術(shù)，擴(kuò)充了知識(shí)面，增強(qiáng)對(duì)工藝的理解。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益匪淺。</p><p>　　通過這次設(shè)計(jì),我把所學(xué)的各種知識(shí)都聯(lián)系起來,把理論和實(shí)際聯(lián)系了起來,既鞏固了舊知識(shí),有學(xué)到了新知識(shí),開闊了視野,拓

94、寬了思路,培養(yǎng)了自己分析問題和解決問題的能力,我要把我的畢業(yè)設(shè)計(jì)作為我在學(xué)習(xí)的最后一個(gè)歷程畫一個(gè)自己滿意的句號(hào)。</p><p><b>　　謝詞</b></p><p>　　通過這兩年的學(xué)習(xí),使我掌握了廣泛的基礎(chǔ)知識(shí)和牢固的專業(yè)知識(shí).正是由于我有了這些知識(shí),才能在這次設(shè)計(jì)任務(wù)中完成任務(wù).在次我要深深感謝我的老師和在設(shè)計(jì)中幫助我的同學(xué)們,是老師的諄諄教導(dǎo)和同學(xué)們的幫助

95、,使我取得了今天的成績.</p><p>　　我要由衷的感謝我的指導(dǎo)老師,老師學(xué)識(shí)淵博、認(rèn)真的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、平易近人的為人風(fēng)格給予我深刻的印象，使我受益匪淺。通過對(duì)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，在學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)過程中，了解所設(shè)計(jì)工程的工藝流程，從而完成了對(duì)自動(dòng)門系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)，對(duì)于自動(dòng)門硬件，也知道了一些周邊技術(shù)，擴(kuò)充了知識(shí)面，增強(qiáng)對(duì)工藝的理解。</p><p>　　同時(shí)，在論文

96、寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。</p><p>　　我還要感謝同組的各位同學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，每次遇到困難時(shí)，總能從你們那得到支持，在你們身上我學(xué)到了互助的精神.一個(gè)人的力量是有限的,可是集體的力量是無窮的,好比一滴水,不能形成波濤洶涌的大海。</p><p>　　在此，向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)

97、、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師！ </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]催堅(jiān). 西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005,8（3）：82-85.</p><p>　　[2]張運(yùn)

98、剛, 宋小春.從入門到精通—西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)踐. 北京人民郵電出版社, 2007,24(13)：182-189.</p><p>　　[3]吳明亮, 蔡夕忠. 可編程控制器實(shí)訓(xùn)教程. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005,9(3)：97.</p><p>　　[4]劉敏. 可編程控制器技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社, 2001,13（1）：36.</p><p>　　[5]常斗南

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