PLC自動(dòng)門課程設(shè)計(jì).doc

電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)題目：自動(dòng)門控制裝置設(shè)計(jì) 院 系：工學(xué)院電氣與電子工程系 專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)：電氣工程1402 姓 名：湯安琪 學(xué) 號(hào)：201402012011 指導(dǎo)教師：朱璐瑛 煙臺(tái)南山學(xué)院教務(wù)處二一七年六月電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、基本情況 學(xué)時(shí)：1周 學(xué)分：1學(xué)分 班級(jí)：電氣工程1402二、進(jìn)度安排本設(shè)計(jì)共安排1周，合計(jì)30學(xué)時(shí)，具體分配如下：實(shí)習(xí)動(dòng)員及準(zhǔn)備工作： 4學(xué)時(shí)總體方案設(shè)計(jì)： 4學(xué)時(shí)硬件設(shè)計(jì)： 8學(xué)時(shí)軟件設(shè)計(jì)： 8學(xué)時(shí)撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告： 6學(xué)時(shí)教師輔導(dǎo)： 隨時(shí)三、基本要求1、課程設(shè)計(jì)的基本要求電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：理論設(shè)計(jì)與撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告等。其中理論設(shè)計(jì)又包括總體方案選擇，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；硬件設(shè)計(jì)包括單元電路，選擇元器件及計(jì)算參數(shù)等；軟件設(shè)計(jì)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(jì)是課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過進(jìn)一步完善程序設(shè)計(jì)，使之達(dá)到課題所要求的指標(biāo)。課程設(shè)計(jì)的最后要求是寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告，把設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行全面的總結(jié)，若有實(shí)踐條件，把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。2、課程設(shè)計(jì)的教學(xué)要求電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)采用相對(duì)集中的方式進(jìn)行，以班為單位全班學(xué)生集中到設(shè)計(jì)室進(jìn)行。做到實(shí)訓(xùn)教學(xué)課堂化，嚴(yán)格考勤制度，在實(shí)訓(xùn)期間累計(jì)曠課達(dá)到6節(jié)以上，或者遲到、早退累計(jì)達(dá)到8次以上的學(xué)生，該課程考核按不及格處理。在實(shí)訓(xùn)期間需要外出查找資料，必須在指定的時(shí)間內(nèi)方可外出。 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)相對(duì)分散，每6名學(xué)生組成一個(gè)小組，完成一個(gè)課題的設(shè)計(jì)。小組成員既有分工、又要協(xié)作，同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(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)。但每個(gè)學(xué)生必須單獨(dú)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，要有完整的設(shè)計(jì)資料，獨(dú)立撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過50%的課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理。四、設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)完成后，必須撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告必須獨(dú)立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于2000字，圖形繪制規(guī)范。設(shè)計(jì)報(bào)告的格式如下： 1、封面 2、內(nèi)容提要 3、目錄4、正文(1) 所作題目的意義、本人所做的工作及系統(tǒng)的主要功能；(2) 方案選擇及論證；(2) 硬件電路設(shè)計(jì)及描述；(3) 軟件設(shè)計(jì)流程及描述；(4) 源程序代碼；5、結(jié)論6、致謝 7、參考文獻(xiàn) 五、考核方法電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計(jì)的考核方式為考查，考核結(jié)果為優(yōu)秀、良好、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。 考核分三個(gè)方面進(jìn)行：平時(shí)表現(xiàn)20%；設(shè)計(jì)過程25%；設(shè)計(jì)報(bào)告 40%；設(shè)計(jì)答辯15%。有下列情形之一者，課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理： 1、設(shè)計(jì)期間累計(jì)遲到、早退達(dá)8次；2、設(shè)計(jì)期間累計(jì)曠課達(dá)6節(jié)； 3、設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過50%或無設(shè)計(jì)報(bào)告；4、不能完成設(shè)計(jì)任務(wù)，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。六、設(shè)計(jì)題目及要求自動(dòng)門控制裝置(一) 課題內(nèi)容：1自動(dòng)門控制裝置的硬件組成：自動(dòng)門控制裝置由門內(nèi)光電探測(cè)開關(guān)K1、門外光電探測(cè)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(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）、關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2（使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）等部件組成。2控制要求：1）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。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。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(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。4）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。(二) 課題要求：1.按題意要求，畫出PLC端子接線圖、控制梯形圖。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。3.完成課程設(shè)計(jì)說明書。自動(dòng)門控制裝置摘 要自動(dòng)門性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動(dòng)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(diǎn)已逐漸被淘汰。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(jì)的數(shù)字運(yùn)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(yùn)用PLC控制自動(dòng)門具有較高的可靠性、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，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究價(jià)值。關(guān)鍵詞 可編程控制器 自動(dòng)門 自動(dòng)控制目錄第1章緒論11.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)背景與意義11.2 設(shè)計(jì)目的1第2章 總體方案設(shè)計(jì)32.1 自動(dòng)門的控制要求32.2 自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成32.3 自動(dòng)門的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4第3章 硬件設(shè)計(jì)53.1 PLC的選擇53.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型73.3 感應(yīng)器件的選型73.4 直流電動(dòng)機(jī)的選型93.5 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的原理圖11第4章 軟件設(shè)計(jì)124.1 繼電器接觸控制圖124.2 PLC輸入輸出接線134.3 程序流程圖134.4 梯形圖144.5 I/O分配表144.6 指令表154.7 過程分析15第5章 程序調(diào)試165.1 硬件線路連接165.2 聯(lián)機(jī)調(diào)試17結(jié)論18參考文獻(xiàn)19附錄20第1章 緒論1.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)背景與意義近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的增長，國人對(duì)建筑裝飾的要求是越來越高，自動(dòng)門作為自動(dòng)門中的頂級(jí)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(dòng)自動(dòng)門市一種頗具技術(shù)含量的產(chǎn)品。自動(dòng)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(dòng)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(shí)還具有防塵、隔音、保溫的功能，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(shí)，卻忽略自動(dòng)自動(dòng)門的安全問題，多次出現(xiàn)傷人事件。所以要設(shè)計(jì)出更加可靠安全的自動(dòng)門對(duì)于人們來說是非常重要的。 早期的自動(dòng)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(diǎn)，已經(jīng)被逐漸的淘汰，所以我想設(shè)計(jì)基于PLC技術(shù)的自動(dòng)自動(dòng)門。 PLC是一種專門為工業(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。它采用可以編程的存儲(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(jì)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(diǎn)。 本課題自動(dòng)門設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC作為控制器，能大大提高自動(dòng)門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。因此，進(jìn)行自動(dòng)門的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)門及整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用。1.2 設(shè)計(jì)目的在國外，進(jìn)入新世紀(jì)以來，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)相對(duì)成熟，并獲得了驚人的成就。自動(dòng)化技術(shù)是自動(dòng)門技術(shù)的重要組成部分，在現(xiàn)代人們生活中，自動(dòng)門可以節(jié)約空調(diào)能源、降低噪音、防風(fēng)、防塵。同時(shí)可以使入口顯得莊重、高檔。因此應(yīng)用非常廣泛。自動(dòng)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。在國內(nèi)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。自動(dòng)門在人們生活中的運(yùn)用越來越廣泛，自動(dòng)自動(dòng)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(dòng)門自主研發(fā)尚處于初級(jí)階段。在自動(dòng)自動(dòng)門控制系統(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。自動(dòng)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(yùn)用現(xiàn)代化的自動(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控自動(dòng)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。 在智能控制器的選擇上，自動(dòng)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(diǎn)是體積小，安裝方便等。而PLC控制器的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高，維護(hù)方便等。 第2章 總體方案設(shè)計(jì)2.1 自動(dòng)門的控制要求（1）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。（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。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。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。2.2 自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)門控制系統(tǒng)包含PLC控制和動(dòng)作執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動(dòng)和手動(dòng)電動(dòng)控制方式，此種控制方式為目前大多自動(dòng)門的控制方式。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。自動(dòng)門系統(tǒng)的具體組成如下圖：圖2.1自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成由上圖可知，當(dāng)感應(yīng)器件檢測(cè)到人體或物體信號(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。2.3 自動(dòng)門的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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：（1）自動(dòng)門的傳動(dòng)主要包括安裝版，軌道，門機(jī)，皮帶，吊掛件等。（2）所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡單。（3）電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用64V直流電動(dòng)機(jī)，功率大，可調(diào)性強(qiáng)。（4）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(duì)導(dǎo)軌及滑輪的磨損，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)方便的特點(diǎn)。（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。（6）皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設(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，從而提高了使用壽命。第3章 硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC的選擇在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)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)。（1）輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，在增加10%到20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入12點(diǎn)，輸出12點(diǎn)。(2)存儲(chǔ)器容量的選擇存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器的容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)，能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來代替，存儲(chǔ)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(diǎn)數(shù)的10到15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)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(chǔ)索要儲(chǔ)存的程序，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。(3)控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)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(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的要求，主要介紹一下幾種功能的選擇?？刂乒δ躊LC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。編程功能離線編程方式：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。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)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。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。 診斷功能 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。(4)機(jī)型的選擇 PLC的類型 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)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 經(jīng)濟(jì)的考慮 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。 （5）對(duì)PLC響應(yīng)時(shí)間的要求對(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。綜合以上因素，本課題的設(shè)計(jì)日本三菱公司生產(chǎn)的FX1S小型PLC來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。3.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型自動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門能否良好工作的保障。在本設(shè)計(jì)中是運(yùn)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(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)。是應(yīng)用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠”等場(chǎng)合的最佳選擇本設(shè)計(jì)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45，額定轉(zhuǎn)數(shù)4000轉(zhuǎn)，額定扭矩0.036N.m，功率15W100W。額定電壓24V DC。 3.3 感應(yīng)器件的選型目前自動(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，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(jì)選擇器件均確保了產(chǎn)品可靠性。 微波感應(yīng)器的特點(diǎn)：微波感應(yīng)器是以10.525GHz微波頻率發(fā)射、接收。其探測(cè)方式具體如下優(yōu)點(diǎn)：（1）非接觸探測(cè)。（2）不受溫度、濕度、噪音。紅外感應(yīng)器，是對(duì)物體的存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員是否移動(dòng)，只要處于感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會(huì)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。根據(jù)不同的功能和性能運(yùn)用在各類不同場(chǎng)合的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，是自動(dòng)門系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其性能直接影響自動(dòng)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。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)用上海順安達(dá)門業(yè)裝飾有限公司的微波自動(dòng)門感應(yīng)器WB-3004，其規(guī)格如下：表1 感應(yīng)器WB-3004規(guī)格表型號(hào)WB-3004供電電壓AC/DC12V-AC/DC24V工作頻率范圍50Hz-60Hz感應(yīng)探頭工作頻率10.525GHz(9.00GHz-12.00GHz)工作指示方式LED感應(yīng)時(shí)間/延時(shí)時(shí)間REAL-TIME/0.6SEC感應(yīng)范圍4.0M(W)*3.0M(D)靜態(tài)功耗工作功耗200Mw 12V550Mw 12V探頭可調(diào)節(jié)角度40-160工作溫度范圍-25-+60相對(duì)濕度0-95%安裝方式WALL3.4 直流電動(dòng)機(jī)的選型由直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：n=（U-IaRa）/KE可知，Ra、和U中的任意一個(gè)值，都可使轉(zhuǎn)速改變，改變電樞電路中外電阻的方法也可進(jìn)行調(diào)速。但其缺點(diǎn)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(jí)調(diào)速，故這種方法目前已較少采用?，F(xiàn)常用的對(duì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法有調(diào)磁法和調(diào)壓法。（1）調(diào)磁法即改變磁通量。當(dāng)保持電源電壓U為額定值時(shí)，調(diào)節(jié)Rf，改變勵(lì)磁電流If以改變磁通量，所示。由n=U/KE-Ra/KTKET可知，減少時(shí)，n0升高，轉(zhuǎn)速降n增大，但后者與2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，愈小，則n愈高。由于電動(dòng)機(jī)在額狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，它的磁路已接近飽和，所以通常都是減小磁通（n），將轉(zhuǎn)速往上調(diào)（nnn）。調(diào)速的過程是：當(dāng)電壓U保持恒定時(shí)，減小磁通。由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速產(chǎn)立即發(fā)生變化，于是反電動(dòng)勢(shì)E=KEn就減小，Ia隨之增加。由于Ia增加的影響超過減小的影響，所以轉(zhuǎn)矩T=KTIa也就增加。如果阻轉(zhuǎn)矩Tc未變，則TTc轉(zhuǎn)速n上升。隨著n的升高，反電動(dòng)勢(shì)E增大，Ia和T也著減小，直到T=Tc時(shí)為止。但這時(shí)轉(zhuǎn)速已比原來升高了。必須指出，若電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行，則電樞電流Ia為額定值，如果調(diào)速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍舊保持不變（為額定值），由于T=KTIa，故減小磁通量后Ia必然超過額定值，因此調(diào)速后負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須減小。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(chǎng)合。這種調(diào)速方法有3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速平滑，可無級(jí)調(diào)速；調(diào)速經(jīng)濟(jì)，控制方便；機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。這種調(diào)速方法的局限是轉(zhuǎn)速只能升高，即調(diào)速后的轉(zhuǎn)速要超過額定轉(zhuǎn)速。因?yàn)殡姍C(jī)不允許超速太多，因此限制了它的調(diào)速范圍。在實(shí)際工作中，這種方法常作為電壓調(diào)速的一種補(bǔ)充手段。（2）調(diào)壓法即改變電壓U。當(dāng)保持他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流If為額定值時(shí)，降低電樞電壓U，則由n=U/KT-Ra/KEKT2T可見，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(dòng)機(jī)額定電壓的方向改變，所以轉(zhuǎn)速將下調(diào)(nn)。調(diào)速的過程是：當(dāng)磁通保持不變時(shí)，減小電壓U由于轉(zhuǎn)速不立即發(fā)生變化，反電動(dòng)勢(shì)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TTc，轉(zhuǎn)速n下降。隨著n的降低，反電動(dòng)勢(shì)E減小，Ia和T增大，直到T=Tc時(shí)為止。但這時(shí)轉(zhuǎn)速已比原來降低了。由于調(diào)速時(shí)磁通不變，如在一定的額定電流下調(diào)速，則電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩便是一定的（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）。這種調(diào)速方法有下列優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性較好；調(diào)速幅度大；可均勻調(diào)節(jié)電樞電壓；得到平滑的無級(jí)調(diào)速。這種調(diào)速方法的缺點(diǎn)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(duì)電動(dòng)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(dòng)機(jī)的調(diào)速多采用這種方法。3.5自動(dòng)門控制系統(tǒng)的原理圖圖3.1 主電路及供電線路第4章 軟件設(shè)計(jì)4.1 繼電器接觸控制圖圖4.1 繼電器控制圖4.2 PLC輸入輸出接線圖4.2 PLC輸入輸出接線圖4.3 程序流程圖圖4.3 程序流程圖4.4 梯形圖圖4.4 梯形圖4.5 I/O分配表表4.1 I/O分配表I/O分配表類別元件PLC元件作用輸入SB1X01門外光檢測(cè)電開關(guān)SB2X02門內(nèi)光檢測(cè)電開關(guān)SB3X03開門限位電開關(guān)SB4X04關(guān)門限位電開關(guān)SB5X05過載保護(hù)開關(guān)SB6X06緊急停車開關(guān)SB7X07啟動(dòng)停止SB10X10手動(dòng)開門SB11X11手動(dòng)關(guān)門輸出KM0Y0電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM1Y1電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM2Y2過載保護(hù)接觸器4.6 指令表表4.2 指令表指令表LD X01OUT Y0ANI Y0OR X06OR X02LD X03ANI Y2OR Y02OR Y0ANI X01AND X07AND X07ANI Y2ANI X02OR X11OUT Y02AND X07OUT T0 ANI X04ENDOR X10LD T0OUT Y01ANI X03OR Y01LD X054.7 過程分析1首先按下啟動(dòng)按鈕使x007閉合，若外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)有信號(hào)時(shí)x001或x002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(cè)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(shí)y000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)行開門過程。2當(dāng)門扇完全打開時(shí)，使開門限位開關(guān)x003打開，y000線圈斷電.電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3當(dāng)門扇停止移動(dòng)時(shí)，由于開門限位開關(guān)的長閉變成長開，故使長開閉合。進(jìn)行8秒的延時(shí)，若此時(shí)外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)x001或x002有信號(hào)，則使T0重新延時(shí)。4當(dāng)8秒的延時(shí)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。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)x001,x002有信號(hào)又使y000通電，由于在關(guān)門過程中y000長閉，此時(shí)打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。6考慮到主動(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。第5章 程序調(diào)試5.1 硬件線路連接采用實(shí)驗(yàn)室可編程控制器試驗(yàn)臺(tái)，主機(jī)FXcpu224 cn ac/dc/rly,其供電電壓均為直流24v。調(diào)試過程的電路圖如圖所示：圖5.1 電路圖在模擬調(diào)試過程中，因于實(shí)驗(yàn)條件有限，所以微波探測(cè)信號(hào)與限位開關(guān)動(dòng)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(gè)繼電器，有感應(yīng)器感應(yīng)到有人時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，SQ1、SQ2是開關(guān)門到位行程開關(guān) ，檢測(cè)開關(guān)門是否到位檢，SQ3、SQ4是開關(guān)門時(shí)減速行程開關(guān)。5.2 聯(lián)機(jī)調(diào)試（1）按上圖連接線路，接電源（2）將在“GX Developer version8.52”開發(fā)平臺(tái)編寫好的軟件通過“RS-232/PPI電纜”下載到“CPU224”中。（3）運(yùn)行過程實(shí)驗(yàn)按啟動(dòng)按鈕”SB0”手動(dòng)開/關(guān)門 現(xiàn)象一：當(dāng)按手動(dòng)開關(guān)按鈕SB10時(shí)，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn) 現(xiàn)象二：當(dāng)按手動(dòng)開關(guān)按鈕SB11時(shí)，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)自動(dòng)開/關(guān)門 現(xiàn)象一：當(dāng)按下按鈕SB1或SB2時(shí)，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)；若按下按鈕SB4，則電動(dòng)機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng) 現(xiàn)象二：當(dāng)電動(dòng)機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)8秒進(jìn)行延時(shí)。若此時(shí)再次按下按鈕SB1或SB2，則計(jì)時(shí)器重新計(jì)時(shí)8秒。 現(xiàn)象三：當(dāng)8秒延時(shí)完畢后，電動(dòng)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(dòng)機(jī)M進(jìn)行正轉(zhuǎn)。 現(xiàn)象四：當(dāng)按下緊急按鈕SB5時(shí)，電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行正轉(zhuǎn)。結(jié)論本設(shè)計(jì)完成了題目要求的基本部分的全部要求。發(fā)揮部分的因?yàn)闀r(shí)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(jì)使我學(xué)會(huì)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(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開動(dòng)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(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對(duì)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(huì)為我們而敲響。 參考文獻(xiàn)1 郁漢琪. 電氣控制與可編程序控制器.東南大學(xué)出版社，2006.32 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 . 3.93 何一平,王鵬副. 常用PLC應(yīng)用手冊(cè).電子工業(yè)出版社2008.3.74 李鳳閣，佟為明. 電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京機(jī)械工業(yè)出版社，2007.12.255 馬志喜,電氣工程設(shè)計(jì). 北京機(jī)械工業(yè)出版社，2008.6.76 趙克裕 ,許福永. 微波原理與技術(shù).北京高等教育出版社， 2006.8.57 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