電氣控制與plc課程設(shè)計-自動門控制裝置設(shè)計

1、<p>　　電氣控制與PLC課程設(shè)計</p><p>　　題目：自動門控制裝置設(shè)計 </p><p>　　院 系：工學(xué)院電氣與電子工程系 </p><p>　　專 業(yè)：電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級：電氣工程1402 </p>

2、<p>　　姓 名：湯安琪 </p><p>　　學(xué) 號：201402012011 </p><p>　　指導(dǎo)教師：朱璐瑛 </p><p><b>　　煙臺南山學(xué)院教務(wù)處</b></p><p><b&

3、gt;　　二〇一七年六月</b></p><p>　　電氣控制與PLC課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　一、基本情況</b></p><p>　　學(xué)時：1周 學(xué)分：1學(xué)分 班級：電氣工程1402</p><p><b>　　二、進(jìn)度安排</b></p

4、><p>　　本設(shè)計共安排1周，合計30學(xué)時，具體分配如下：</p><p>　　實習(xí)動員及準(zhǔn)備工作： 4學(xué)時</p><p>　　總體方案設(shè)計： 4學(xué)時</p><p>　　硬件設(shè)計： 8學(xué)時</p><p>　　軟件設(shè)計： 8學(xué)時</p&

5、gt;<p>　　撰寫設(shè)計報告： 6學(xué)時</p><p>　　教師輔導(dǎo)： 隨時</p><p><b>　　三、基本要求</b></p><p>　　1、課程設(shè)計的基本要求</p><p>　　電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計的主要內(nèi)容包括：理論設(shè)計與撰寫設(shè)計報告等。

6、其中理論設(shè)計又包括總體方案選擇，硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計；硬件設(shè)計包括單元電路，選擇元器件及計算參數(shù)等；軟件設(shè)計包括模塊化層次結(jié)構(gòu)圖，程序流程圖，應(yīng)用程序。程序設(shè)計是課程設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過進(jìn)一步完善程序設(shè)計，使之達(dá)到課題所要求的指標(biāo)。課程設(shè)計的最后要求是寫出設(shè)計總結(jié)報告，把設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行全面的總結(jié)，若有實踐條件，把實踐內(nèi)容上升到理論高度。</p><p>　　2、課程設(shè)計的教學(xué)要求</p><

7、;p>　　電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)采用相對集中的方式進(jìn)行，以班為單位全班學(xué)生集中到設(shè)計室進(jìn)行。做到實訓(xùn)教學(xué)課堂化，嚴(yán)格考勤制度，在實訓(xùn)期間累計曠課達(dá)到6節(jié)以上，或者遲到、早退累計達(dá)到8次以上的學(xué)生，該課程考核按不及格處理。在實訓(xùn)期間需要外出查找資料，必須在指定的時間內(nèi)方可外出。 </p><p>　　課程設(shè)計的任務(wù)相對分散，每6名學(xué)生組成一個小組，完成一個課題的設(shè)計。小組成員既有分工、又要協(xié)作，同

8、一小組的成員之間可以相互探討、協(xié)商，可以互相借鑒或參考別人的設(shè)計方法和經(jīng)驗。但每個學(xué)生必須單獨完成設(shè)計任務(wù)，要有完整的設(shè)計資料，獨立撰寫設(shè)計報告，設(shè)計報告雷同率超過50%的課程設(shè)計考核按不及格處理。</p><p><b>　　四、設(shè)計報告</b></p><p>　　設(shè)計完成后，必須撰寫課程設(shè)計報告。設(shè)計報告必須獨立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于2

9、000字，圖形繪制規(guī)范。設(shè)計報告的格式如下： </p><p><b>　　1、封面 </b></p><p><b>　　2、內(nèi)容提要 </b></p><p><b>　　3、目錄</b></p><p><b>　　4、正文</b>&

10、lt;/p><p>　　(1) 所作題目的意義、本人所做的工作及系統(tǒng)的主要功能；</p><p>　　(2) 方案選擇及論證；</p><p>　　(2) 硬件電路設(shè)計及描述；</p><p>　　(3) 軟件設(shè)計流程及描述；</p><p>　　(4) 源程序代碼；</p><p><b&g

11、t;　　5、結(jié)論</b></p><p><b>　　6、致謝 </b></p><p><b>　　7、參考文獻(xiàn) </b></p><p><b>　　五、考核方法</b></p><p>　　電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計的考核方式為考查，考核結(jié)果為優(yōu)秀、良好

12、、中等、及格和不及格五等，分?jǐn)?shù)在90-100之間為優(yōu)秀，80-89分之間為良好，70-79分之間為中等，60-69分之間為及格，60分以下為不及格。 </p><p>　　考核分三個方面進(jìn)行：平時表現(xiàn)20%；設(shè)計過程25%；設(shè)計報告 40%；設(shè)計答辯15%。</p><p>　　有下列情形之一者，課程設(shè)計考核按不及格處理： </p><p>　　1、設(shè)計期間累

13、計遲到、早退達(dá)8次；</p><p>　　2、設(shè)計期間累計曠課達(dá)6節(jié)；</p><p>　　3、設(shè)計報告雷同率超過50%或無設(shè)計報告；</p><p>　　4、不能完成設(shè)計任務(wù)，達(dá)不到設(shè)計要求。</p><p><b>　　六、設(shè)計題目及要求</b></p><p><b>　　自動門控

14、制裝置</b></p><p><b>　　課題內(nèi)容：</b></p><p>　　1．自動門控制裝置的硬件組成：</p><p>　　自動門控制裝置由門內(nèi)光電探測開關(guān)K1、門外光電探測開關(guān)K2、開門到位限位開關(guān)K3、關(guān)門到限位開關(guān)K4、開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1（使直流電動機(jī)正轉(zhuǎn)）、關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2（使直流電動機(jī)反轉(zhuǎn)）等部件組成。<

15、;/p><p><b>　　2．控制要求：</b></p><p>　　1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)K1或K2時，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動作，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3位置時，電機(jī)停止運行。</p><p>　　2）自動門在開門位置停留8秒后，自動進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時

16、，電機(jī)停止運行。</p><p>　　3）在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進(jìn)入開門程序。</p><p>　　4）在門打開后的8秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。</p><p><b>　　課題要

17、求：</b></p><p>　　1.按題意要求，畫出PLC端子接線圖、控制梯形圖。</p><p>　　2.完成PLC端子接線工作，并利用編程器輸入梯形圖控制程序，完成調(diào)試。</p><p>　　3.完成課程設(shè)計說明書。</p><p><b>　　自動門控制裝置</b></p><p&

18、gt;<b>　　摘 要</b></p><p>　　自動門性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點已逐漸被淘汰。目前自動門及其自動化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是PLC，它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。目前他在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。因此運用

19、PLC控制自動門具有較高的可靠性、維修方便等優(yōu)點。由此看來，進(jìn)行自動門的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞 可編程控制器 自動門 自動控制</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第

20、1章緒論1</b></p><p>　　1.1 項目設(shè)計背景與意義1</p><p>　　1.2 設(shè)計目的1</p><p>　　第2章 總體方案設(shè)計3</p><p>　　2.1 自動門的控制要求3</p><p>　　2.2 自動門控制系統(tǒng)構(gòu)成3</p><p

21、>　　2.3 自動門的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計4</p><p>　　第3章 硬件設(shè)計5</p><p>　　3.1 PLC的選擇5</p><p>　　3.2 驅(qū)動裝置的選型7</p><p>　　3.3 感應(yīng)器件的選型7</p><p>　　3.4 直流電動機(jī)的選型9</p>&

22、lt;p>　　3.5 自動門控制系統(tǒng)的原理圖11</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計12</p><p>　　4.1 繼電器接觸控制圖12</p><p>　　4.2 PLC輸入輸出接線13</p><p>　　4.3 程序流程圖13</p><p>　　4.4 梯形圖14</p&

23、gt;<p>　　4.5 I/O分配表14</p><p>　　4.6 指令表15</p><p>　　4.7 過程分析15</p><p>　　第5章 程序調(diào)試16</p><p>　　5.1 硬件線路連接16</p><p>　　5.2 聯(lián)機(jī)調(diào)試17</p>&l

24、t;p><b>　　結(jié)論18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　附錄20</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 項目設(shè)計背景與意義</p>

25、<p>　　近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的增長，國人對建筑裝飾的要求是越來越高，自動門作為自動門中的頂級產(chǎn)品，以其華麗大方的外表和寬敞的開房門面受到了大家的喜愛。但是自動自動門市一種頗具技術(shù)含量的產(chǎn)品。自動門主要用于賓館、酒店、大廈、豪華公寓、大型企事業(yè)單位等，它結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，將傳統(tǒng)的自動門和數(shù)字化控制技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來。尤為優(yōu)越的是不論旋轉(zhuǎn)到任何角度，它始終將室內(nèi)和室外隔離開來。在具有豪華外觀的同時還具有防塵、隔音、保溫的功能，

26、再加上它全方位的安防設(shè)置，使之成為賓館、酒店等的最佳選擇。在人們追求美的同時，卻忽略自動自動門的安全問題，多次出現(xiàn)傷人事件。所以要設(shè)計出更加可靠安全的自動門對于人們來說是非常重要的。</p><p>　　早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝煩瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點，已經(jīng)被逐漸的淘汰，所以我想設(shè)計基于PLC技術(shù)的自動自動門。</p><p>　　PLC是一種專門為工業(yè)

27、環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編程的存儲器用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，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。PLC具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，功能完善，適用性強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點。</p><p>　　本課題自動門設(shè)計運用PLC作為控制器，能大大提高

28、自動門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。因此，進(jìn)行自動門的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動自動門的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動門及整個自動化行業(yè)的應(yīng)用。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計目的</b></p><p>　　在國外，進(jìn)入新世紀(jì)以來，自動化技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)相對成熟，并獲得了驚人的成就。自動化技術(shù)是自動門技術(shù)的重要組成部分，在現(xiàn)代人們生活中，自動門可以節(jié)約空調(diào)能源、降低噪

29、音、防風(fēng)、防塵。同時可以使入口顯得莊重、高檔。因此應(yīng)用非常廣泛。自動門、智能門控的主要產(chǎn)品品牌均來自于：美國、德國、韓國、日本等國家和地區(qū)的著名電器制造商制造。比如國外的品牌有：日本扶桑，中美合資奧都馬，美國德羅思等。</p><p>　　在國內(nèi)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。自動門在人們生活中的運用越來越廣泛，自動自動門適用于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫(yī)院、商店等。但在國內(nèi)，自動門自主研發(fā)尚處于初級階段。在自動自動門

30、控制系統(tǒng)中：穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全及人性化石需要首先考慮的因素。</p><p>　　自動門的控制方式有許多種，比如從控制器的不同上來分，有傳統(tǒng)的繼電器控制，就是通過按鈕和復(fù)雜的連線安裝來控制；另一種就是智能控制器控制，就是通過運用現(xiàn)代化的自動化設(shè)備來控制，它具有穩(wěn)定性高，安全等優(yōu)點。因此被很多生產(chǎn)廠商所運用。由于繼電器邏輯控制的自控自動門系統(tǒng)存在很多的缺陷而慢慢的被智能化的控制器所取代。</p>

31、<p>　　在智能控制器的選擇上，自動門的主控器有微電腦控制器控制和可編程控制器（PLC）控制兩種。微電腦控制的優(yōu)點是體積小，安裝方便等。而PLC控制器的優(yōu)點是穩(wěn)定性高，維護(hù)方便等。</p><p>　　第2章 總體方案設(shè)計</p><p>　　2.1 自動門的控制要求</p><p>　?。?）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)K1或K2時，開

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

33、t;p>　　在門打開后的8秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。</p><p>　　2.2 自動門控制系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　自動門控制系統(tǒng)包含PLC控制和動作執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動和手動電動控制方式，此種控制方式為目前大多自動門的控制方式。本課題所設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)采用PLC

34、為控制中心來控制傳動機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實現(xiàn)門的自動化控制。</p><p>　　自動門系統(tǒng)的具體組成如下圖：</p><p>　　圖2.1自動門控制系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　由上圖可知，當(dāng)感應(yīng)器件檢測到人體或物體信號時將信號傳給PLC,PLC根據(jù)已經(jīng)采集的信號發(fā)出控制信號，是驅(qū)動裝置運行，通過傳動裝置帶動自動門的運行。</p><p>

35、;　　2.3 自動門的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　在本課題設(shè)計的自動門針對人流較多的商場，應(yīng)對周圍環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，所以在本課題的自動門機(jī)械傳動設(shè)計中考慮了以下幾個方面：</p><p>　?。?）自動門的傳動主要包括安裝版，軌道，門機(jī)，皮帶，吊掛件等。</p><p>　?。?）所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡單。</p><

36、p>　?。?）電機(jī)：驅(qū)動電機(jī)采用64V直流電動機(jī)，功率大，可調(diào)性強(qiáng)。</p><p>　?。?）導(dǎo)軌：水平雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，形式正懸掛，解決了側(cè)擺得問題，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，避免積塵對導(dǎo)軌及滑輪的磨損，實現(xiàn)了維護(hù)方便的特點。</p><p>　?。?）滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強(qiáng)度高，耐磨性好，同時還有一定的減震效果。</p><

37、p>　　（6）皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設(shè)計，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。</p><p><b>　　第3章 硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 PLC的選擇</p><p>　　在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和

38、應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估計輸入輸出點數(shù)、所需存儲器的容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算</p><p>　　I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通?/p>

39、根據(jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，在增加10%到20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點數(shù)為輸入12點，輸出12點。</p><p>　　(2)存儲器容量的選擇</p><p>　　存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目實用的存儲單元的大小，因

40、此程序容量小于存儲器的容量。設(shè)計階段，由于用戶程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時，能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替，存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的形式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10到15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按次數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲

41、索要儲存的程序，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。</p><p>　　(3)控制功能的選擇</p><p>　　該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等性能的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)的要求，主要介紹一下幾種功能的選擇。</p><p><b>　?、倏刂乒δ?lt;/b></p>&l

42、t;p>　　PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時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)省存儲器容量。</p><p><b>　　②編程功能</b></p><p>　　離線編程方式：PLC和編程器共用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備

43、進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(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。</p><p>　　編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(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)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。</p

44、><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，還應(yīng)支持多種語言變成方式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。</p><p><b>　?、墼\斷功能</b></p><p>

45、;　　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，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。</p><p><b>　　(4)機(jī)型的選擇</b></p&g

46、t;<p><b>　　①PLC的類型</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數(shù)選型。整體型PLC的I/0點數(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

47、合理的選擇和配置系統(tǒng)控制的I/0點數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。</p><p><b>　?、诮?jīng)濟(jì)的考慮</b></p><p>　　選擇PLC時，應(yīng)考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時，應(yīng)同時考慮應(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。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。點當(dāng)數(shù)增加到一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量相應(yīng)增加，

48、因此，點數(shù)的增加對PLC選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。本課題所設(shè)計的自動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>　　（5）對PLC響應(yīng)時間的要求</p><p>　　對于多數(shù)場合，PLC的相應(yīng)時間基本上能滿足控制要求。響應(yīng)時間包括輸入濾波時間，輸出濾波時間和掃描周期。PLC的

49、工作方式?jīng)Q定了他不能接受頻率過高或持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號，當(dāng)有此類信號輸入時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)計日本三菱公司生產(chǎn)的FX1S小型PLC來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制。</p><p>　　3.2 驅(qū)動裝置的選型</p><p>　　自動門的驅(qū)動器是自動門能否良好工作的保障。在本設(shè)計中是

50、運用直流無刷電機(jī)。直流無刷電機(jī)功率密度高，噪音極小、調(diào)速性能好，即具備交流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點，又具備直流電動機(jī)線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、運行效率高等諸多優(yōu)點。是應(yīng)用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠”等場合的最佳選擇本設(shè)計選用的是亞坦電機(jī)控制有限公司生產(chǎn)的45BLDC系列直流無刷電機(jī)，電機(jī)直徑φ45，額定轉(zhuǎn)數(shù)4000轉(zhuǎn)，額定扭矩0.036N.m，功率15W～100W。額定電壓24V DC。 </

51、p><p>　　3.3 感應(yīng)器件的選型</p><p>　　目前自動門行業(yè)運用的感應(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)，對物體的移動進(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所，微波感應(yīng)器是以微波多普勒原理為基礎(chǔ)，平面型天線昨感應(yīng)系統(tǒng)，以微處理器作控制。整機(jī)關(guān)鍵元器件均為進(jìn)口器件，方案設(shè)計選擇器件均確保了產(chǎn)品可靠性。</p><p

52、><b>　　微波感應(yīng)器的特點：</b></p><p>　　微波感應(yīng)器是以10.525GHz微波頻率發(fā)射、接收。其探測方式具體如下優(yōu)點：</p><p><b>　?。?）非接觸探測。</b></p><p>　?。?）不受溫度、濕度、噪音。</p><p>　　紅外感應(yīng)器，是對物體的存在進(jìn)

53、行反應(yīng)，不管人員是否移動，只要處于感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應(yīng)，另外，紅外感應(yīng)器的反應(yīng)速度比微波感應(yīng)器慢。</p><p>　　根據(jù)不同的功能和性能運用在各類不同場合的自動控制系統(tǒng)中，是自動門系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其性能直接影響自動門系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定，如在高檔酒店、寫字樓，可以選擇高靈敏度的感應(yīng)器；在人行道邊上的銀行、商店等經(jīng)常有人路過的地方，選擇窄區(qū)域的感應(yīng)器。</p><p>　　結(jié)合本課

54、題的實際需要在設(shè)計自動門的人員檢測上運用上海順安達(dá)門業(yè)裝飾有限公司的微波自動門感應(yīng)器WB-3004，其規(guī)格如下：</p><p>　　表1 感應(yīng)器WB-3004規(guī)格表</p><p>　　3.4 直流電動機(jī)的選型</p><p>　　由直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：n=（U-IaRa）/KEΦ可知，Ra、Φ和U中的任意一個值，都可使轉(zhuǎn)速改變，改變電樞電路中外電阻的方法也

55、可進(jìn)行調(diào)速。但其缺點是耗電多，電機(jī)機(jī)械特性軟，調(diào)速范圍小，且只能進(jìn)行有級調(diào)速，故這種方法目前已較少采用?，F(xiàn)常用的對直流電動機(jī)調(diào)速的方法有調(diào)磁法和調(diào)壓法。</p><p><b>　?。?）調(diào)磁法</b></p><p>　　即改變磁通量Φ。當(dāng)保持電源電壓U為額定值時，調(diào)節(jié)Rf，改變勵磁電流If以改變磁通量，所示。由n=U/KEΦ-Ra/KTKEΦ·T可知，Φ

56、減少時，n0升高，轉(zhuǎn)速降△n增大，但后者與Φ2成反比，所以磁通愈小，機(jī)械特性曲線愈陡，但仍具有一定硬度，如圖14所示。在一定負(fù)載下，Φ愈小，則n愈高。由于電動機(jī)在額狀態(tài)運行時，它的磁路已接近飽和，所以通常都是減小磁通（Φ＜Φn），將轉(zhuǎn)速往上調(diào)（n＞nn）。</p><p>　　調(diào)速的過程是：當(dāng)電壓U保持恒定時，減小磁通Φ。由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速產(chǎn)立即發(fā)生變化，于是反電動勢E=KE·Φ·n就減小，I

57、a隨之增加。由于Ia增加的影響超過Φ減小的影響，所以轉(zhuǎn)矩T=KTΦIa也就增加。如果阻轉(zhuǎn)矩Tc未變，則T＞Tc轉(zhuǎn)速n上升。隨著n的升高，反電動勢E增大，Ia和T也著減小，直到T=Tc時為止。但這時轉(zhuǎn)速已比原來升高了。</p><p>　　必須指出，若電動機(jī)在額定狀態(tài)下運行，則電樞電流Ia為額定值，如果調(diào)速時負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍舊保持不變（為額定值），由于T=KTΦIa，故減小磁通量Φ后Ia必然超過額定值，因此調(diào)速后負(fù)載轉(zhuǎn)矩

58、必須減小。這種調(diào)速方法適用于轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比而輸出功率基本不變（恒功率調(diào)速）的場合。</p><p>　　這種調(diào)速方法有3個優(yōu)點：</p><p>　?、僬{(diào)速平滑，可無級調(diào)速；</p><p>　?、谡{(diào)速經(jīng)濟(jì)，控制方便；</p><p>　?、蹤C(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。</p><p>　　這種調(diào)速方法的局限是轉(zhuǎn)速只能

59、升高，即調(diào)速后的轉(zhuǎn)速要超過額定轉(zhuǎn)速。因為電機(jī)不允許超速太多，因此限制了它的調(diào)速范圍。在實際工作中，這種方法常作為電壓調(diào)速的一種補(bǔ)充手段。</p><p><b>　?。?）調(diào)壓法</b></p><p>　　即改變電壓U。當(dāng)保持他勵電動機(jī)的勵磁電流If為額定值時，降低電樞電壓U，則由n=U/KT·Φ-Ra/KE·KT·Φ2·T可

60、見，n0變低了，但△n未改變。因此改變U可得出一組平行的機(jī)械特性曲線。在一定負(fù)載下，U愈低，則n愈低。由于改變電樞電壓只能向小于電動機(jī)額定電壓的方向改變，所以轉(zhuǎn)速將下調(diào)(nn)。</p><p>　　調(diào)速的過程是：當(dāng)磁通Φ保持不變時，減小電壓U由于轉(zhuǎn)速不立即發(fā)生變化，反電動勢E便暫不變化，于是電流Ia減小，轉(zhuǎn)矩T也減小。如果阻轉(zhuǎn)矩Tc未變，則T＜Tc，轉(zhuǎn)速n下降。隨著n的降低，反電動勢E減小，Ia和T增大，直到T

61、=Tc時為止。但這時轉(zhuǎn)速已比原來降低了。</p><p>　　由于調(diào)速時磁通不變，如在一定的額定電流下調(diào)速，則電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩便是一定的（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）。</p><p>　　這種調(diào)速方法有下列優(yōu)點：</p><p>　?、贆C(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性較好；</p><p><b>　?、谡{(diào)速幅度大；</b>

62、;</p><p>　?、劭删鶆蛘{(diào)節(jié)電樞電壓；得到平滑的無級調(diào)速。</p><p>　　這種調(diào)速方法的缺點是調(diào)壓需用專門的設(shè)備，投資較高。近年來由于采用了可控硅整流電源對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)壓和調(diào)速，使這種方法得到了廣泛應(yīng)用。印刷設(shè)備中直流電動機(jī)的調(diào)速多采用這種方法。</p><p>　　3.5自動門控制系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　圖3.1

63、主電路及供電線路</p><p><b>　　第4章 軟件設(shè)計</b></p><p>　　4.1 繼電器接觸控制圖</p><p>　　圖4.1 繼電器控制圖</p><p>　　4.2 PLC輸入輸出接線</p><p>　　圖4.2 PLC輸入輸出接線圖</p><

64、;p>　　4.3 程序流程圖</p><p>　　圖4.3 程序流程圖</p><p><b>　　4.4 梯形圖</b></p><p><b>　　圖4.4 梯形圖</b></p><p>　　4.5 I/O分配表</p><p>　　表4.1 I/O

65、分配表</p><p><b>　　4.6 指令表</b></p><p><b>　　表4.2 指令表</b></p><p><b>　　4.7 過程分析</b></p><p>　　1．首先按下啟動按鈕使x007閉合，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號時x001或x00

66、2閉合。由于開門限位開關(guān)x003是長閉的，所以y000線圈通電，有原理分析可知光電檢測開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)y000線圈通電時y000閉合，此時電動機(jī)正轉(zhuǎn)帶動自動門扇移動，執(zhí)行開門過程。</p><p>　　2．當(dāng)門扇完全打開時，使開門限位開關(guān)x003打開，y000線圈斷電.電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　　3．當(dāng)門扇停止移動時，由于開門限位開關(guān)的長閉變成長開，故使長

67、開閉合。進(jìn)行8秒的延時，若此時外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)x001或x002有信號，則使T0重新延時。</p><p>　　4．當(dāng)8秒的延時完畢后T0線圈通電，關(guān)門限位開關(guān)關(guān)閉，所以使y001通電并自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。</p><p>　　5．在關(guān)門過程中，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)x001,x002有信號又使y000通電，由于在關(guān)門過程中y000長閉，此時打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程

68、。</p><p>　　6．考慮到主動門若出現(xiàn)故障時，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動開門和手動關(guān)門。</p><p><b>　　第5章 程序調(diào)試</b></p><p>　　5.1 硬件線路連接</p><p>　　采用實驗室可編程控制器試驗臺，主機(jī)FXcpu224 cn ac/dc/rly,其供電電壓

69、均為直流24v。調(diào)試過程的電路圖如圖所示：</p><p><b>　　圖5.1 電路圖</b></p><p>　　在模擬調(diào)試過程中，因于實驗條件有限，所以微波探測信號與限位開關(guān)動作均由按鈕代替（即SB1、SB2、SB3、SB4），SB0、SB11均接按鈕。QA1、QA2用中間繼電器代替，其線圈電壓為24V。如上圖所示KA1，KA2是感應(yīng)器控制的兩個繼電器，有感應(yīng)器

70、感應(yīng)到有人時會自動閉合，SQ1、SQ2是開關(guān)門到位行程開關(guān) ，檢測開關(guān)門是否到位檢，SQ3、SQ4是開關(guān)門時減速行程開關(guān)。</p><p><b>　　5.2 聯(lián)機(jī)調(diào)試</b></p><p>　?。?）按上圖連接線路，接電源</p><p>　　（2）將在“GX Developer version8.52”開發(fā)平臺編寫好的軟件通過“RS-2

71、32/PPI電纜”下載到“CPU224”中。</p><p><b>　?。?）運行過程實驗</b></p><p>　　按啟動按鈕”SB0”</p><p><b>　　①手動開/關(guān)門</b></p><p>　　現(xiàn)象一：當(dāng)按手動開關(guān)按鈕SB10時，電動機(jī)M正轉(zhuǎn)</p><p&

72、gt;　　現(xiàn)象二：當(dāng)按手動開關(guān)按鈕SB11時，電動機(jī)M反轉(zhuǎn)</p><p><b>　?、谧詣娱_/關(guān)門</b></p><p>　　現(xiàn)象一：當(dāng)按下按鈕SB1或SB2時，電動機(jī)M正轉(zhuǎn)；若按下按鈕SB4，則電動機(jī)M停止轉(zhuǎn)動</p><p>　　現(xiàn)象二：當(dāng)電動機(jī)M停止轉(zhuǎn)動時，計時器計時8秒進(jìn)行延時。若此時再次按下按鈕SB1或SB2，則計時器重新計時8

73、秒。</p><p>　　現(xiàn)象三：當(dāng)8秒延時完畢后，電動機(jī)M進(jìn)行反轉(zhuǎn)；在反轉(zhuǎn)過程中若按下按鈕SB1或SB2，則電動機(jī)M進(jìn)行正轉(zhuǎn)。</p><p>　　現(xiàn)象四：當(dāng)按下緊急按鈕SB5時，電動機(jī)M進(jìn)行正轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計完成了題目要求的基本部分的全部要求。發(fā)揮部分的因為時

74、間和制作材料的短缺而沒有進(jìn)行嘗試，在今后條件允許的情況下再擴(kuò)展?；静糠指鲉卧ぷ鞣€(wěn)定。通過這次設(shè)計使我學(xué)會如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我在這一設(shè)計過程中，學(xué)會了堅持不懈，不輕易言棄。設(shè)計過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意

75、，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我們而敲響。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 郁漢琪. 電氣控制與可編程序控制器.東南大學(xué)出版社，2006.3</p><p>　　[2] 王永華. 現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社, 2008 . 3.9<

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