【溫馨提示】====【1】設(shè)計(jì)包含CAD圖紙 和 DOC文檔，均可以在線預(yù)覽，所見(jiàn)即所得，，dwg后綴的文件為CAD圖，超高清，可編輯，無(wú)任何水印，，充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======【2】若題目上備注三維，則表示文件里包含三維源文件，由于三維組成零件數(shù)量較多，為保證預(yù)覽的簡(jiǎn)潔性，店家將三維文件夾進(jìn)行了打包。三維預(yù)覽圖，均為店主電腦打開(kāi)軟件進(jìn)行截圖的，保證能夠打開(kāi)，下載后解壓即可。======【3】特價(jià)促銷(xiāo)，，拼團(tuán)購(gòu)買(mǎi)，，均有不同程度的打折優(yōu)惠，，詳情可咨詢QQ：1304139763 或者 414951605======
I 感應(yīng)門(mén)的 PLC 控制 摘 要 隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展 科技的進(jìn)步 人們的生活水平提高 各個(gè)方便于生活 的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入了人們的生活 以 PLC 為核心的感應(yīng)門(mén)系統(tǒng)就是其中 的 它的實(shí)用性強(qiáng) 功能齊全 技術(shù)先進(jìn) 使人們相信這是科技進(jìn)步的成果 通 過(guò)對(duì) 感應(yīng)門(mén)的 PLC 控制 的研究和設(shè)計(jì) 撰寫(xiě)了 PLC 感應(yīng)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本 設(shè)計(jì)著重闡述了以 PLC 為核心 三相異步電動(dòng)機(jī) 信號(hào)發(fā)送與接收裝置系統(tǒng)相結(jié) 合的感應(yīng)門(mén)控制系統(tǒng) 從分發(fā)揮了自動(dòng)控制的性能 其優(yōu)點(diǎn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單 控制方便 完善 控制系統(tǒng)可靠等功能 具有一定的參考跟使用價(jià)值 關(guān)鍵詞 感應(yīng)門(mén) PLC 主回路設(shè)計(jì) 控制回路設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) II PLC CONTROL SUMMARY IN DUCTION DOOR ABSTRACT With the development of today s society advancement of technology peoples standard of living all facilitate the duction door control system live into peoples began to PLC as the duction core of duction door system It s practical functional and advanced technology to make people believe it is the rusults of scientific and thchnological progress By quot PLC controlled duction door quot the research and design writing a thesis PLC duction door system This paper focuses on the PLC core three phase asynchronous motor the signal transmission and reception equipment The advantages of organization is simple convenient control and inprove the control system is reliable and so on With some reference value Keywords Duction door PLC main circuit design Control loop design Programming III 目 錄 前 言 1 第 1 章 PLC 控制器 3 1 1 PLC 控制器 3 1 1 1 PLC 發(fā)展史 3 1 1 2 PLC 的基本概念和基本結(jié)構(gòu) 3 1 1 3 PLC 的主要特點(diǎn) 5 1 1 4 PLC 的性能指標(biāo) 6 第 2 章 感應(yīng)門(mén)的工作原理及過(guò)程 8 2 1 感應(yīng)門(mén)的工作原理及工作過(guò)程 8 2 1 1 感應(yīng)門(mén)的工作原理 8 2 1 2 感應(yīng)門(mén)的工作過(guò)程 8 第 3 章 感應(yīng)門(mén)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 3 1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和可編程控制器 PLC 的選擇 9 3 2 驅(qū)動(dòng)裝置 變頻器和感應(yīng)開(kāi)關(guān)的選擇 12 第 4 章 感應(yīng)門(mén)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 16 4 1 PLC 梯形圖概述 16 4 2 梯形圖設(shè)計(jì)的一般規(guī)則 16 4 3 梯形圖的設(shè)計(jì)方法 18 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 21 5 1 軟件調(diào)試 21 5 2 硬件調(diào)試 22 5 3 程序調(diào)試記錄及結(jié)果分析 22 結(jié) 論 24 謝 辭 25 參考文獻(xiàn) 26 外文資料翻譯 28 1 前 言 在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的中國(guó) 高樓聳立的大都市里的大廈 賓館 酒店 銀行 商場(chǎng) 寫(xiě)字樓 感應(yīng)門(mén)已經(jīng)是隨處可見(jiàn) 感應(yīng)門(mén)的工作方式是通過(guò)感應(yīng)門(mén)內(nèi)外兩 側(cè)的感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)感應(yīng)人的出入 當(dāng)人走進(jìn)感應(yīng)門(mén)時(shí) 感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到人的存在 給控制器一個(gè)開(kāi)門(mén)信號(hào) 控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門(mén)打開(kāi) 當(dāng)人通過(guò)門(mén)之后 再將 門(mén)關(guān)閉 由于感應(yīng)門(mén)通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理 不但能給我們帶來(lái)人員進(jìn)出方便 節(jié)約空調(diào)資源 防風(fēng) 防塵 防噪音等好處 更令我們的大門(mén)增添了不少高貴典 雅的氣息 感應(yīng)門(mén)再國(guó)外早已得到普遍應(yīng)用 再我國(guó)也以其優(yōu)異的性能得到大家的認(rèn)同 中國(guó)已經(jīng)迎來(lái)了感應(yīng)門(mén)發(fā)展的黃金時(shí)期 感應(yīng)門(mén)的性能好壞取決于它的控制裝置 早期的感應(yīng)門(mén)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)已逐漸被淘汰 目 前感應(yīng)門(mén)以及自動(dòng)化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是可編程控制器 一下簡(jiǎn)稱 PLC PLC 是一種專門(mén)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 以編制程序的存儲(chǔ)器 用來(lái)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(guò)數(shù)字式或模擬式和開(kāi)關(guān)量的邏輯控制的輸入 和輸出 控制各類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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)的設(shè)計(jì) 建造工作量小 維修方便 容易改造 體積小 重量輕 能耗低等有點(diǎn) 目前 可編程控制器在機(jī)械制造 石油化工 冶金鋼 鐵 汽車(chē) 輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展 因此運(yùn)用 PLC 控制感應(yīng)門(mén) 行業(yè)的發(fā)展 擴(kuò)大 PLC 在感應(yīng)門(mén)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?jī)r(jià)值 本課題主要介紹運(yùn)用 PLC 為控制器的感應(yīng)門(mén)的開(kāi)發(fā)和研究 所有產(chǎn)品的開(kāi)發(fā) 都要講究使用 本課題開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品對(duì)許多的場(chǎng)合都適用 而且能夠簡(jiǎn)單化 不論 對(duì)于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)商還有使用者來(lái)說(shuō) 都是最好的 他們需要的是一個(gè)廉價(jià)的又是 一個(gè)實(shí)用的產(chǎn)品 此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正好具備了這樣的一個(gè)要求 能夠在大多數(shù)的地 方應(yīng)用 因此本設(shè)計(jì)就是解決了這樣一個(gè)問(wèn)題 還可以保證感應(yīng)門(mén)的穩(wěn)定性 例 如 一些商場(chǎng)要求營(yíng)業(yè)期間的門(mén)都是用感應(yīng)門(mén) 這就需要感應(yīng)門(mén)要有極高的穩(wěn)定 2 性 且對(duì)于商場(chǎng)來(lái)說(shuō)成本不能太高 然而本課題意味著產(chǎn)品成本下降 效益提高 因此是一個(gè)比較適合此類(lèi)場(chǎng)合運(yùn)用且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品 3 第 1 章 PLC 控制器 1 1 PLC 控制器 1 1 1 PLC 發(fā)展史 早期的 PLC 60 年代末 70 年代中期 早期的 PLC 一般稱為可編程邏輯控制器 這時(shí)的 PLC 多少有點(diǎn)繼電器控制裝 置的替代物的含義 其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制 定時(shí)等 中期的 PLC 70 年代中期 80 年代中 后期 在 70 年代 微處理器的出現(xiàn)使 PLC 發(fā)生了巨大的變化 美國(guó) 日本 德國(guó) 等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為 PLC 的中央處理單元 CPU 這樣 使 PLC 得功能大大增強(qiáng) 在軟件方面 除了保持其原有的邏輯運(yùn)算 計(jì)時(shí) 計(jì)數(shù)等功能以外 還增加了算術(shù)運(yùn)算 數(shù)據(jù)處理和傳送 通訊 自診斷等 功能 在硬件方面 除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外 還增加了模擬量模塊 遠(yuǎn) 程 I O 模塊 各種特殊功能模塊 并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量 使各種邏輯線圈的數(shù) 量增加 還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器 使 PLC 得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大 近期的 PLC 80 年代中 后期至今 進(jìn)入 80 年代中 后期 由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展 微處理器 的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌 使得各種類(lèi)型的 PLC 所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高 而且 為了進(jìn)一步提高 PLC 的處理速度 各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專用邏輯 處理芯片 這樣使得 PLC 軟 硬件功能發(fā)生了巨大變化 1 1 2 PLC 的基本概念和基本結(jié)構(gòu) 1 PLC 的基本概念 PLC 問(wèn)世以來(lái) 盡管時(shí)間不長(zhǎng) 但發(fā)展迅速 為了使生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化 美 國(guó)電氣制造協(xié)會(huì) NEMA 經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作 與 1984 年首先將其正式命名為 PC 并給 PC 作了如下定義 PC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置 它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令 用來(lái) 4 執(zhí)行諸如邏輯 順序 計(jì)時(shí) 技術(shù)與演算等功能 并通過(guò)數(shù)字或類(lèi)似的輸入 輸 出模塊 以控制各種機(jī)械或工作程序 一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行 PC 之 功能 已被視為 PC 但不包括鼓式或類(lèi)似的機(jī)械式順序控制器 以后國(guó)際電工委員會(huì)有先后頒布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿 第二稿 并在 1987 年 2 月通過(guò)了對(duì)它大的定義 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng) 專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè) 計(jì)的 它采用一種可編程的存儲(chǔ)器 用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序 執(zhí)行邏輯運(yùn)算 順序 控制 定時(shí) 技術(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令 并通過(guò)數(shù)字或模擬輸入 輸出 控制給雷型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備 都按易于與工 業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體 易于擴(kuò)從其功能的設(shè)計(jì)原則 總之 可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī) 它是專為環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī) 它具有豐富的輸入 輸出接口 并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力 但可編程控制器產(chǎn)品 并不針對(duì)一些具體工業(yè)應(yīng)用 在實(shí)際應(yīng)用時(shí) 其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配 置 其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制 2 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 從結(jié)構(gòu)上 PLC 分為固定式和組合式兩種 固定式 PLC 包括 CPU 板 I O 板 顯示面板 內(nèi)存快 電源等 這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體 組合式 PLC 包括 CPU 模塊 I O 模塊 內(nèi)存 電源模塊 地板或支架 這些模塊可以按照一 定規(guī)則組合配置 CPU 的構(gòu)成 CPU 是 PLC 的核心 起到精神中樞的作用 每套 PLC 至少有一個(gè) CPU 它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù) 用掃描的方式采集由現(xiàn) 場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù) 并存入規(guī)定的寄存器中 同時(shí) 診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等 進(jìn)入運(yùn)行后 從用戶程序存儲(chǔ) 器中逐條讀取指令 經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào) 去指揮 有關(guān)的控制電路 CPU 主要由運(yùn)算器控制器 寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù) 控制及狀態(tài) 總線構(gòu)成 CPU 單元還包括外圍芯片 總線接口及有關(guān)電路 內(nèi)存主要用于存儲(chǔ) 程序及數(shù)據(jù) 是 PLC 不可缺少的組成單元 在使用者看來(lái) 不必要詳細(xì)反洗 CPU 的內(nèi)部電路 但對(duì)各部分的工作機(jī)制還 5 是應(yīng)有足夠的理解 CPU 的控制器控制 CPU 工作 由它讀取指令 解釋指令及執(zhí) 行指令 但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制 運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算 在控制 器指揮下工作 寄存器參與運(yùn)算并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果 它也是在控制器指揮下 工作 1 1 3 PLC 的主要特點(diǎn) PLC 的主要特點(diǎn) 1 高可靠性 1 所有的 I O 接口電路均采用光電隔離 使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離 2 各輸入端均采用 R C 濾波器 其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 10 20ms 3 各模塊均采用屏蔽措施 以防 止輻射干擾 4 采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源 5 對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的 篩選 6 良好的自診斷功能 一旦電源或其他軟 硬件發(fā)生異常情況 CPU 立即采用有效措施 以防止故障擴(kuò)大 7 大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成 冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) 使可靠性更進(jìn)一步提高 2 豐富的 I O 接 口模塊 PLC 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) 如 交流或直流 開(kāi)關(guān)量或模擬量 電壓 或電流 脈沖或電位 強(qiáng)電或弱電等 有相應(yīng)的 I O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或 設(shè)備 如 按鈕 行程開(kāi)關(guān) 接近開(kāi)關(guān) 傳感器及變送器 電磁線圈 控制閥等 直接連接 另外為了提高操作性能 它還有多種人 機(jī)對(duì)話的接口模塊 為了組 成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò) 它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊 等等 3 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要 除了單元式的小型 PLC 以外 絕大多數(shù) PLC 均采用 模塊化結(jié)構(gòu) PLC 的各個(gè)部件 包括 CPU 電源 I O 等均采用模塊化設(shè)計(jì) 由機(jī) 架及電纜將各模塊連接起來(lái) 系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合 4 編程簡(jiǎn)單易學(xué) PLC 的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式 對(duì) 使用者來(lái)說(shuō) 不需要具備計(jì)算機(jī)的專門(mén)知識(shí) 因此很容易被一般工程技術(shù)人員所 理解和掌握 5 安裝簡(jiǎn)單 維修方便 PLC 不需要專門(mén)的機(jī)房 可以在各種工業(yè) 環(huán)境下直接運(yùn)行 使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I O 端相連接 即 可投入運(yùn)行 各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置 便于用戶了解運(yùn)行情況和查 找故障 由于采用模塊化結(jié)構(gòu) 因此一旦某模塊發(fā)生故障 用戶可以通過(guò)更換模 塊的方法 使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行 PLC 的功能 1 邏輯控制 2 定時(shí)控制 3 計(jì) 數(shù)控制 4 步進(jìn) 順序 控制 5 PID 控制 6 數(shù)據(jù)控制 PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力 7 通信和聯(lián)網(wǎng) 8 其它 PLC 還有許多特殊功能模塊 適用于各種特殊控制的 6 要求 如 定位控制模塊 CRT 模塊 1 1 4 PLC 的性能指標(biāo) 1 存儲(chǔ)容量 這里專指用戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量 它決定了用戶所編程序的長(zhǎng)短 大 中 小型 PLC 的存儲(chǔ)容量變化范圍一般為 2KB 2MB 2 I O 點(diǎn)數(shù) I O 點(diǎn)數(shù) 即 PLC 面板上的 I O 端子的個(gè)數(shù) I O 點(diǎn)數(shù)越多 外部可以連接 的 I O 器件就越多 控制規(guī)模就越大 它是衡量 PLC 性能的重要指標(biāo)之一 3 掃描速度 掃面速度是指 PLC 執(zhí)行程序的快慢 是一個(gè)重要的性能指標(biāo) 體現(xiàn)了計(jì)算機(jī) 控制取代繼電器控制的吻合程度 從自動(dòng)控制的觀點(diǎn)來(lái)看 決定了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性 和穩(wěn)定性 4 指令的多少 她是衡量 PLC 能力強(qiáng)弱的標(biāo)志 決定了 PLC 的處理能力 控制能力的強(qiáng)弱 限定了計(jì)算機(jī)發(fā)揮運(yùn)算功能 完成復(fù)雜控制的能力 5 內(nèi)部寄存器的配置和容量 它直接對(duì)用戶編制程序提供支持 對(duì) PLC 指令的執(zhí)行速度及可完成的功能提 供直接的支持 6 擴(kuò)展能力 擴(kuò)展能力包括 I O 點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和 PLC 功能的擴(kuò)展兩方面的內(nèi)容 7 特殊功能單元 特殊功能單元種類(lèi)多 也可以說(shuō) PLC 的功能多 典型的特殊功能單元有模擬 量 模糊控制連網(wǎng)等功能 7 第 2 章 感應(yīng)門(mén)的工作原理及過(guò)程 2 1 感應(yīng)門(mén)的工作原理及工作過(guò)程 2 1 1 感應(yīng)門(mén)的工作原理 自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的工作原理其實(shí)很簡(jiǎn)單就是通過(guò)感應(yīng)器感應(yīng) 感應(yīng)器又分為微波 感應(yīng)器和紅外感應(yīng)器兩種 通常我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫母袘?yīng)器為紅外感應(yīng)器 為什么不使用微波感應(yīng)器呢 如表 1 1 我們作一比較 表 1 1 微 波 感 應(yīng) 器 和 紅 外 感 應(yīng) 器 的 區(qū) 別 名 稱 相 同 點(diǎn) 不 同 點(diǎn) 微 波 感 應(yīng) 器 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(guò)的場(chǎng) 所 它的特點(diǎn)是一旦在門(mén)附近的人員不想出門(mén)而靜止不 動(dòng) 雷達(dá)便不再反應(yīng) 自動(dòng)門(mén)就會(huì)關(guān)閉 有可能出現(xiàn)夾 人現(xiàn)象 紅 外 感 應(yīng) 器 感 應(yīng) 門(mén) 外 物 體 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) 紅外感應(yīng)器的反 應(yīng)速度比微波感應(yīng)器慢 2 1 2 感應(yīng)門(mén)的工作過(guò)程 自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的工作過(guò)程既是門(mén)扇完成一次關(guān)門(mén)和開(kāi)門(mén) 其工作過(guò)程如下 感 應(yīng) 探 測(cè) 器 探 測(cè) 到 有 人 進(jìn) 入 時(shí) 感 應(yīng) 探 測(cè) 器 將 收 集 信 號(hào) 生 成 脈 沖 信 號(hào) 其 后 脈 沖 信 號(hào) 傳 給 主 控 器 主 控 器 判 斷 后 通 知 馬 達(dá) 運(yùn) 行 同 時(shí) 監(jiān) 控 馬 達(dá) 轉(zhuǎn) 數(shù) 以 便 通 知 馬 達(dá) 在 一 定 時(shí) 候 加 力 和 進(jìn) 入 慢 行 運(yùn) 行 馬 達(dá) 得 到 一 定 運(yùn) 行 電 流 后 做 正 向 運(yùn) 行 將 動(dòng) 力 傳 給 同 步 帶 再 由 同 步 帶 將 動(dòng) 力 傳 給 吊 具 系 統(tǒng) 使 門(mén) 扇 開(kāi) 啟 門(mén) 扇 開(kāi) 啟 后 由 控 制 器 作 出 判 斷 如 需 關(guān) 門(mén) 通 知 馬 達(dá) 作 反 向 運(yùn) 動(dòng) 關(guān) 閉 門(mén) 扇 8 第 3 章 感應(yīng)門(mén)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和可編程控制器 PLC 的選擇 1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)運(yùn)用 PLC 控制變頻器來(lái)調(diào)節(jié)交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)感應(yīng)門(mén)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制方 式 采用變頻器電路 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 控制方便 可靠性高 交流電機(jī)具有效率高 維護(hù)成本低的特點(diǎn) 隨著變頻技術(shù)的發(fā)展 交流電機(jī)控制的成本得以降低 為交 流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在感應(yīng)門(mén)中的大量運(yùn)用提供了條件 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3 1 所示 蜂 鳴 器開(kāi) 關(guān) 門(mén) 指 示 燈交 流 電 機(jī)變 頻 器安 全 感 應(yīng) 器手 動(dòng) 控 制 開(kāi) 關(guān)門(mén) 內(nèi) 外 感 應(yīng) 器 采 集 信 號(hào) 圖 3 1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2 可編程控控制器 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)分析工藝工程的特點(diǎn) 控制要求 明確控制任務(wù)和范圍確定所需 的操作和勞動(dòng) 然后根據(jù)控制要求 估算輸入輸出點(diǎn)數(shù) 所需存儲(chǔ)器容量 確定 PLC 的功能 外部設(shè)備特特性等 最后選擇有較高性能價(jià)格比低的 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 9 I O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?通常根據(jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù) 在增加 10 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)估算的方法做本課題 的 I O 點(diǎn)數(shù)輸入 12 點(diǎn) 輸出 12 點(diǎn) 2 存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程控制器本身提供的硬件存儲(chǔ)單元大小 程序容量是存儲(chǔ) 器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小 因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量 設(shè)計(jì) 階段 由于用戶應(yīng)用程序還未編制 因此 程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的 需在 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(lái)替代 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定公式 許多文獻(xiàn)資料給出了不同公式 大體 上都是按數(shù)字量 I O 點(diǎn)數(shù)的 10 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) 另外在按此數(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) 2000 條梯形圖 這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間 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 度功能等特性的選擇 根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的感應(yīng)門(mén)控制的需要 主要介紹以下幾種功能的選擇 控制功能 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)也采用專用的只能輸入輸出單元完成所需的控制功能 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 和編程器公式用一個(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 CUP 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)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)信收到的程序運(yùn)行 這種方式 成本較高 但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便 在大型 PLC 中常采用 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言 順序功能圖 梯形圖 功能模塊圖三種圖形化語(yǔ)言和 語(yǔ)句表 結(jié)構(gòu)文本兩種文本語(yǔ)言 選用的程序語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn) 同時(shí) 還應(yīng)支 10 持多種語(yǔ)言編程形式 以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求 診斷功能 PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷 硬件診斷通過(guò)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(guò)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(guò)軟件對(duì) PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能 進(jìn)行診斷是外診斷 2 機(jī)型的選擇 PLC 的類(lèi)型 PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型模塊型種 按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩 種 按 CPU 子長(zhǎng)分為 1 位 4 位 8 位 16 位 32 位 64 位等 從應(yīng)用角度出發(fā) 通常可按控制功能和輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型 整體型 PLC 的 I O 點(diǎn)數(shù)固定 因此用于選擇的余地較小 用于小型控制系統(tǒng) 模塊型 PLC 提供多種 I O 卡件或插卡 因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng) 的 I O 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)性的考慮 選用 PLC 時(shí) 應(yīng)考慮性能價(jià)格比 考慮經(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 最終選出較滿意的產(chǎn)品 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接的影響 當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到一定數(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) CPU 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)從犯考慮 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)的感應(yīng)門(mén)屬于小型控制系統(tǒng) 結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選擇整 體 PLC 綜合以上因素 本課題的設(shè)計(jì)采用日東三菱公司生產(chǎn)的 FX2N 32M 小型 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的控制 三菱 FX2N 32M 具有如下特點(diǎn) 最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn) 程式執(zhí)行更快 全面不從了通信功能 適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功 能模塊 它可以為自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力 三菱 FX2N 32M 具有突出的寄存器容量 三菱 FX2N 32M 包括 8K 步內(nèi)置 RAM 寄存器 用一個(gè)寄存器盒可擴(kuò)展到 16K 步 RAM 或 EEPROM 豐富的元件資源 3072 點(diǎn)輔助繼電器 256 點(diǎn)計(jì)時(shí)器 235 點(diǎn)計(jì)數(shù)器和 8000 點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 11 使用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)實(shí)時(shí)時(shí)鐘滿足時(shí)間靈敏度應(yīng)用要求 3 2 驅(qū)動(dòng)裝置 變頻器和感應(yīng)開(kāi)關(guān)的選擇 1 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 感應(yīng)門(mén)的驅(qū)動(dòng)器是感應(yīng)門(mén)能否良好工作的保障 在本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用變頻器的 三度速度調(diào)節(jié)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的速度 以達(dá)到驅(qū)動(dòng)感應(yīng)門(mén)的目的 這種方法具有 穩(wěn)定性能好 維修方便 連接簡(jiǎn)單 成本較低 時(shí)在目前的感應(yīng)門(mén)行業(yè)主流的控 制方式 根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的感應(yīng)門(mén)的要求選用絕緣電阻 絕緣介點(diǎn)強(qiáng)度 接地裝置 過(guò)電壓保護(hù)等符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 具有噪聲低 過(guò)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)并且轉(zhuǎn) 速不高于 500r min 的電機(jī) 在結(jié)合了安全 穩(wěn)定的考慮之后 本課題所設(shè)計(jì)的 自動(dòng)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置選用天津安全電機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 YSM100112 W S 的 3 相 380V 交流電機(jī) 2 變頻器的選擇 1 變頻器的原理 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的同段作用將工頻電源變換成另一頻率的電能 控制裝置 我們現(xiàn)在使用的變頻器通常采用一直一交方式 先把工頻交流電機(jī)通 過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電機(jī) 然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率 電壓均可控制的交流 電源以供給電動(dòng)機(jī) 變頻器的電路一般有整流 中間直流環(huán)節(jié) 逆變和控制四個(gè) 部分組成 整流部分分為三相橋式不可控整流器 逆變部分位 IGBT 三相橋式逆 變器 且輸出位 PWM 波形 中間直流環(huán)節(jié)為濾波 直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率 變頻器是輸出頻率可改變的交流電力拖動(dòng)設(shè)備 變頻器調(diào)速的主要工作原理 是將供給電機(jī)定子的三相交流工頻電流經(jīng)大功率整流 變成直流 再將直流電機(jī) 正弦波脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)逆變?yōu)轭l率可調(diào) 服務(wù)也隨之改變的三相交流電機(jī) 以此電 流再供給電機(jī)使用 2 變頻器的選擇 根據(jù)感應(yīng)門(mén)的需要 變頻器選型時(shí)要確定一下幾點(diǎn) 變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題 電壓匹配 變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符 本課題所用的電機(jī)的 12 額定為 280V 故在選擇變頻器時(shí)要符合電機(jī)的額定電壓 電流匹配 變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符 以最大電流確定變頻 器電流和過(guò)載能力 在本課題所使用的三相交流電機(jī)的最大啟動(dòng)電流為 Y 形 接法為 0 37A 形接法為 0 64A 本設(shè)計(jì)采用 Y 形接法 所用的變頻器的 最大電流大于電機(jī)的 Y 形接法的最大啟動(dòng)電流 轉(zhuǎn)矩匹配 這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)可能發(fā)生 本課題所用電 機(jī)的最初轉(zhuǎn)矩為 1 4Nm 在選型中要考慮 變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí) 由于高速電機(jī)的電流小 高次諧波增加導(dǎo)致輸出電 流值增大 因此用于高速電機(jī)的變頻器的選擇 其容量稍大于普通電機(jī)的選擇 綜合以上因素 本課題變頻器采用日本三菱公司生產(chǎn)的 FR 500 系列 中的 FR 504 變頻器作為控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制器 三菱 FR 504 變頻器具有以下有點(diǎn) 接線簡(jiǎn)單 可運(yùn)用 PLC 的繼電器輸出接到變頻器的控制輸入端來(lái)控制變頻器 的正反轉(zhuǎn)和頻率 安裝靈活 可以根據(jù)實(shí)際需要 把控制裝置安裝到任何位置 進(jìn)行遠(yuǎn)距離操 作 頻率設(shè)置簡(jiǎn)單 并且具有三速設(shè)定功能 可以滿足本題感應(yīng)門(mén)系統(tǒng)的控制要 求 且操作方便 只需輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)外線電位器的旋鈕 就可以進(jìn)行頻率設(shè)置 1 變頻器的參數(shù)設(shè)定 本課題所設(shè)計(jì)的感應(yīng)門(mén)系統(tǒng)具有如下速度要求 感應(yīng)門(mén)要求快速啟動(dòng) 常速 運(yùn)行 慢速運(yùn)行 停止 根據(jù)轉(zhuǎn)速公式 n 60f p 1 s 其中 f 表示電流的頻率 p 表示電流的極對(duì)數(shù) s 表示點(diǎn)擊的轉(zhuǎn)差率 n 表示轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速 計(jì)算出變頻器的設(shè)定頻率 根據(jù)公式和電機(jī)參數(shù) p 6 額定轉(zhuǎn)速為 400r min 算出電機(jī)的轉(zhuǎn)差率 S 0 25 馬達(dá)皮帶輪與門(mén)上的皮帶輪外徑 門(mén)上的皮帶輪內(nèi)徑轉(zhuǎn)速比為 5 7 2 1 得出馬達(dá)皮帶輪與門(mén)上的皮帶輪內(nèi)徑轉(zhuǎn)速比為 2 4 1 根據(jù)書(shū)中所提到的門(mén)的規(guī)格 加速開(kāi)門(mén)或者關(guān)門(mén)的距離為 30cm 時(shí)間控制在 0 5S 速度為 3600cm min 此時(shí)要求轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 204r min 中速開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)的距離為 65cm 時(shí)間為 2S 轉(zhuǎn)速為 1950cm min 此時(shí)要求 電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 110 4r min 13 減速開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)的距離為 30cm 時(shí)間為 1 5S 速度為 1200 cm min 此時(shí) 要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 67 9 r min 根據(jù)以上速度要求設(shè)置變頻器 變頻器的頻率具體規(guī)定如下表 3 1 根據(jù)一 下設(shè)定方式按課題要求設(shè)定好變頻器三速控制的頻率 表 3 1 變頻器設(shè)定 名稱 表示 設(shè)定范圍 最小設(shè)定單位 設(shè)定值 上限頻率 Pr1 1 0 120HZ 0 1HZ 50HZ 下限頻率 Pr2 2 0 120HZ 0 1HZ 0 1HZ 3 速設(shè)定 高速 Pr3 4 0 120HZ 0 1HZ 25 5HZ 3 速設(shè)定 高速 Pr4 5 0 120HZ 0 1HZ 13 8HZ 3 速設(shè)定 高速 Pr5 6 0 120HZ 0 1HZ 8 5HZ 加速時(shí)間 Pr6 7 0 999S 0 1S 0 3S 加速時(shí)間 Pr7 8 0 999S 0 1S 0 3S 操作模式選擇 9 0 4 7 8 1 1 3 感應(yīng)開(kāi)關(guān)的選擇 目前感應(yīng)門(mén)行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)開(kāi)關(guān)主要有接觸感應(yīng)開(kāi)關(guān) 微波感應(yīng)器 紅外感 應(yīng)器 接近感應(yīng)開(kāi)關(guān)等 根據(jù)不同的功能和性能運(yùn)用在各類(lèi)不同場(chǎng)合的感應(yīng)門(mén)控 制系統(tǒng)中 是感應(yīng)門(mén)系統(tǒng)的關(guān)鍵部位 其性能直接影響感應(yīng)門(mén)系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定 如在高檔酒店 寫(xiě)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)常有人過(guò)路的地方 選擇宅區(qū)域的感應(yīng)器 根據(jù)本課題的實(shí)際需要在設(shè)計(jì)的感應(yīng)門(mén)的 人員檢測(cè)上運(yùn)用上海晶園微電子 公司生產(chǎn)的 WB 3001 微波感應(yīng)器 又稱為微波雷達(dá) 對(duì)物體的移動(dòng)進(jìn)行反映 因 而反映速度快 使用與行走速度正常的人員通過(guò)的場(chǎng)合 它的特點(diǎn)是幾乎不受周 圍環(huán)境因素的影響 在防夾人感應(yīng)器的選擇上本課題選用上海晶園微電子公司生產(chǎn)的 WS 210 微 型紅外安全光線 可避免外界光線干擾 在門(mén)下行關(guān)閉時(shí) 當(dāng)有人或車(chē)經(jīng)過(guò)安全 光線時(shí) 門(mén)體會(huì)自動(dòng)停止下行 并自動(dòng)上行以起到安全作用 感應(yīng)門(mén)的速度信號(hào)采集上運(yùn)用了基恩士公司生產(chǎn)的 ED 130U 非埋入型接近傳 感器 這種傳感器的特點(diǎn)是能檢測(cè)所有的金屬 最大檢測(cè)距離為 20mm 檢測(cè)距離 調(diào)節(jié)方便 安裝簡(jiǎn)單 14 15 第 4 章 感應(yīng)門(mén)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 4 1 PLC 梯形圖概述 PLC 時(shí)專門(mén)為工業(yè)控制而開(kāi)發(fā)的裝置 其主要使用者是工廠廣大電器技術(shù)人 員 為了適應(yīng)他們的傳統(tǒng)習(xí)慣和裝我能力 通常 PLC 不采用微機(jī)的編程語(yǔ)言 而 常常采用面向控制過(guò)程 連線問(wèn)題的自然語(yǔ)言編程 國(guó)際電動(dòng)委員會(huì)詳細(xì)地說(shuō)明 了語(yǔ)法 語(yǔ)義和下述 5 種編程語(yǔ)言 功能圖 梯形圖 功能快圖 指令表 結(jié)構(gòu) 文本 梯形圖和功能塊圖為圖形語(yǔ)言 指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語(yǔ)言 功能表圖 是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖 梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形符合來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用因果關(guān)系來(lái)描述時(shí)間繁盛的條 件和結(jié)果 每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系 在梯級(jí)種 描述事件發(fā)生的條件表示在左 面 事件發(fā)生的結(jié)果表示在右面 梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 它來(lái)源于繼電器邏輯 控制系統(tǒng)的描述 在工業(yè)過(guò)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(lái)的梯形圖受到歡迎 并得到廣泛的 應(yīng)用 梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是 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 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) 3 與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同是 梯形圖中的電流不是實(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 梯形圖是使用得最多的梯形編程語(yǔ)言 被稱為 PLC 的第一編程語(yǔ)言 梯形圖 與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似 具有直觀易懂的有點(diǎn) 很容易被工廠電氣人員 掌握 特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制 梯形圖常被稱為編程 16 4 2 梯形圖設(shè)計(jì)的一般規(guī)則 梯形圖的設(shè)計(jì)采用三菱公司生產(chǎn)的 GXDeveloper7 0 編程軟件 本系統(tǒng)在編 寫(xiě)梯形圖的過(guò)程中遵循一下編程規(guī)則 1 每個(gè)繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用同一編號(hào) 每個(gè)元件的觸點(diǎn)使用時(shí)沒(méi) 有數(shù)量限制 2 梯形圖每一行都是從左邊開(kāi)始 線圈接在最右邊 3 線圈不能直接接在左邊母線上 4 在一個(gè)程序中 同一編號(hào)的線圈如果使用兩次 稱為雙線圈輸出 它很 容易引起誤操作 應(yīng)避免 5 在梯形圖中沒(méi)有真是的電流流動(dòng) 為了便于分析 PLC 的周期掃描原理和 邏輯上的因果關(guān)系 假定在梯形圖中有 電流 流動(dòng) 這個(gè) 電流 只能在 梯形圖中單方面流動(dòng) 即從左流向右 層次的改變只能從上向下 6 盡量避免出現(xiàn)分支點(diǎn)梯形圖 如圖 4 1 所示 將定時(shí)器與輸出繼電器并 聯(lián)時(shí)的上下位置互換 可減少指令條數(shù) 7 將多層控制轉(zhuǎn)化為多分支控制 如圖 4 2 所 a 轉(zhuǎn)化為圖 4 2 b 雖 然指令條數(shù)增加了 但互相控制關(guān)系更清晰 使用 ANB 和 ORB 指令也更容易 8 程序結(jié)束后應(yīng)有結(jié)束符 圖 4 1 避免出現(xiàn)分支 17 圖 4 2 將多層控制轉(zhuǎn)化為多分支控制 4 3 梯形圖的設(shè)計(jì)方法 1 邏輯法 邏輯法 就是應(yīng)用邏輯代數(shù)以邏輯組合的方法和形式設(shè)計(jì)程序 邏輯法的理 論基礎(chǔ)時(shí)邏輯函數(shù) 邏輯函數(shù)就是邏輯運(yùn)算與 或 非的邏輯組合 因此 從本 質(zhì)上來(lái)說(shuō) PLC 梯形圖程序就是與 或 非的邏輯組合 也可以用邏輯函數(shù)表達(dá) 式來(lái)表示 1 基本方法 用邏輯法設(shè)計(jì)梯形圖 必須在邏輯函數(shù)表達(dá)式與梯形圖之間建立 一種一一對(duì)應(yīng)關(guān)系 即梯形圖中常用原變量 元件 表示 常用觸點(diǎn)用反變量 元件上加以小橫線 表示 觸點(diǎn) 變量 和線圈 函數(shù) 只有兩個(gè)取值 1 與 0 1 表示觸點(diǎn)接通或線圈有電 0 表示觸點(diǎn)斷開(kāi)或線圈無(wú)電 觸點(diǎn) 串聯(lián)用 邏輯 與 表示 觸點(diǎn)并聯(lián)用邏輯 或 表示 其他復(fù)雜的觸點(diǎn)組合可用組合邏 輯表示 2 設(shè)計(jì)步驟 1 通過(guò)分析控制要求 明確控制任務(wù)和控制內(nèi)容 2 PLC 的軟元件 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 輔助繼電器 M 和定時(shí)器 T 畫(huà)出 PLC 的外部接線圖 3 將控制任務(wù) 要求轉(zhuǎn)換為邏輯函數(shù) 線圈 和邏輯變量 觸點(diǎn) 分析觸 點(diǎn)與線圈的邏輯關(guān)系 列出真值表 4 寫(xiě)出邏輯函數(shù)表達(dá)式 5 根據(jù)邏輯函數(shù)表達(dá)式畫(huà)出梯形圖 18 6 優(yōu)化梯形圖 3 邏輯法的應(yīng)用 用邏輯法設(shè)計(jì)三相異步電動(dòng)機(jī) Y 降壓?jiǎn)?dòng)控制的體系梯形圖 2 轉(zhuǎn)換法 轉(zhuǎn)換法 就是將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成原有功能相同的 PLC 的內(nèi)部的梯形圖 這種等效轉(zhuǎn)換是一種見(jiàn)便快捷的編程方法 其一 原繼電控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)產(chǎn)期使用 和考驗(yàn) 已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能 其二 繼電器電路圖與 PLC 的 梯形圖在表示方法和分析方法上有很多相似之處 因此根據(jù)繼電器電路圖來(lái)設(shè)計(jì) 梯形圖簡(jiǎn)便快捷 其三 這種設(shè)計(jì)方法一般不需要改動(dòng)控制面板 保持了原有系 統(tǒng)的外部特性 操作人員不用改變長(zhǎng)期形成的操作習(xí)慣 1 基本方法 根據(jù)繼電器電路圖來(lái)設(shè)計(jì) PLC 的梯形圖時(shí) 關(guān)鍵是要抓住它們的一一對(duì)應(yīng)關(guān) 系 既是控制功能的對(duì)應(yīng) 邏輯功能的對(duì)應(yīng)以及繼電器硬件元件和 PLC 軟件元件 的對(duì)應(yīng) 2 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的步驟 1 了解和熟悉被控制設(shè)備的工藝工程和機(jī)械動(dòng)作情況 根據(jù)繼電器電路圖 分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理 2 確定 PLC 的輸入信號(hào)和輸出信號(hào) 畫(huà)出 PLC 的外部接線圖 3 確定 PLC 梯形圖中的輔助繼電器 M 和定時(shí)器 T 的元件號(hào) 根據(jù)上 述對(duì)應(yīng)關(guān)系畫(huà)出 PLC 的梯形圖并進(jìn)一步優(yōu)化使梯形圖既符合控制要求又具有合理 性 條件性和可靠性 3 轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用 圖 4 3 是兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)順序聯(lián)動(dòng)控制的繼電器電路圖 將其轉(zhuǎn)換為功能性 相同的 PLC 的接線圖和梯形圖 1 分析動(dòng)作原理 按 SB1 SB2 得電并自鎖 電動(dòng)機(jī) M1 轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)時(shí)間間電器 KT 線圈得 電 經(jīng) 5 秒延時(shí)后得電并自鎖 電動(dòng)機(jī) M2 轉(zhuǎn)動(dòng) 按 SB1 KM1 KM2 失電 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)停止 2 確定輸入 輸出信號(hào) 根據(jù)上述分析 輸入信號(hào)又 SB1 SB2 FR1 FR2 輸出信號(hào)有 19 KM1 KM2 并且可設(shè)對(duì)應(yīng)關(guān)系如下 SB2 X1 SB2 X2 FR1 X3 FR2 X4 KM1 Y1 KM2 Y2 3 畫(huà)出 PLC 的外部接線圖和對(duì)應(yīng)的梯形圖 如圖 4 3 4 4 4 5 所示 圖 4 3 兩臺(tái)電機(jī)自動(dòng)順序聯(lián)動(dòng)控制的時(shí)間繼電器電路圖 圖 4 4 PLC 外部接線圖 圖 4 5 梯形圖 20 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 5 1 軟件調(diào)試 設(shè)計(jì)好用戶程序后 一般做坐模擬調(diào)試 有的 PLC 廠家提供了在計(jì)算機(jī)上運(yùn) 行 可以用來(lái)代替 PLC 硬件來(lái)調(diào)試用戶程序的仿真軟件 例如西門(mén)子公司的與 STEP7 編程軟件配套的 S7 LLT C 仿真軟件 在仿真時(shí)按照系統(tǒng)功能的要求 將某 些位輸入元件強(qiáng)制位 ON 或 OFF 或改寫(xiě)某些元件中的數(shù)據(jù) 監(jiān)視系統(tǒng)功能是否能 正確實(shí)現(xiàn) 如果有 PLC 的硬件 可用小開(kāi)關(guān)或按鈕來(lái)模擬 PLC 實(shí)際的輸入信號(hào) 例如用它們發(fā)出操作指令 或在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用它們來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào) 如 限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi) 通過(guò)輸出模塊上各個(gè)輸出位對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管 觀 察輸出信號(hào)是否滿足設(shè)計(jì)的要求 調(diào)試順序控制程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合順序功能圖的規(guī)定 即在某一轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)時(shí) 是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化 該轉(zhuǎn)換所有的前幾步 是否變?yōu)椴换顒?dòng)步 所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步 以及各步被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否 發(fā)生相應(yīng)的變化 在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況 對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式 順序功 能圖中的每一條支路 各種可能的發(fā)展路線 都應(yīng)逐一檢查 不能遺漏 發(fā)現(xiàn)問(wèn) 題后及時(shí)修改程序 直到在各種可能的情況下輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系完 全符合要求 對(duì)于用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)的電路 或根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計(jì)的電路 為了調(diào)試程序 方便 有時(shí)需要根據(jù)用戶程序畫(huà)出對(duì)應(yīng)的順序功能圖 用塔來(lái)調(diào)試程序 如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過(guò)大 為了縮短調(diào)試時(shí)間 可以在 調(diào)試時(shí)將它們減少 模擬調(diào)試結(jié)束后再寫(xiě)入它們的實(shí)際設(shè)定值 在編程軟件中 可用梯形圖來(lái)監(jiān)視程序的運(yùn)行 觸點(diǎn)和線圈的 ON OFF 狀態(tài) 用不同顏色來(lái)表示 也可以用元件監(jiān)視功能來(lái)監(jiān)視 改寫(xiě)或強(qiáng)制感興趣的變成元 件 貫穿 PLC 梯形圖設(shè)計(jì)過(guò)程中 逐一對(duì)負(fù)載進(jìn)行調(diào)試 主要?jiǎng)幼魇欠穹弦?然后統(tǒng)調(diào) 看各負(fù)載邏輯關(guān)系是否符合要求 21 5 2 硬件調(diào)試 在對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試的同時(shí) 可以設(shè)計(jì) 制作控制屏 PLC 之外其他硬件 的安裝 接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行 完成控制內(nèi)部的安裝接線后 應(yīng)對(duì)控制屏內(nèi) 的接線進(jìn)行測(cè)試 5 3 程序調(diào)試記錄及結(jié)果分析 本課題進(jìn)行了模擬在線聯(lián)機(jī)調(diào)試 目的在于確定整個(gè)系統(tǒng)的程序 在調(diào)試中 程序的變動(dòng) 包括功能的增減 變化是難免的 程序是否好用 最終要通過(guò)調(diào)試 才能進(jìn)一步完善和最終的確定 首先在 PLC 面板上將 PLC 設(shè)置為 RUN 位置 此時(shí) PLC 開(kāi)始運(yùn)行 然后接好控制箱線圖 根據(jù) I O 分配變中的輸入輸出所對(duì)應(yīng)的開(kāi) 關(guān)進(jìn)行調(diào)試 記錄如表 5 1 在本課題的調(diào)試過(guò)程中 預(yù)先設(shè)計(jì)的功能和動(dòng)作都能正常實(shí)現(xiàn) 具有較高的 可靠性 維修方便等特點(diǎn) 本課題所涉及的感應(yīng)門(mén)是針對(duì)商場(chǎng) 在編寫(xiě)程序過(guò)程 中加強(qiáng)了感應(yīng)門(mén)的安全性 針對(duì)商場(chǎng)的實(shí)際情況增加了防夾人的設(shè)計(jì) 程序中也 加強(qiáng)了感應(yīng)門(mén)的安全性以及感應(yīng)門(mén)的故障提示功能 因此 本課題解決了一些商 場(chǎng)要求感應(yīng)門(mén)要有極高的穩(wěn)定性 且成本不能太高的要求 是一個(gè)比較適合此類(lèi) 場(chǎng)合運(yùn)用且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品 表 5 1 PLC 調(diào)試記錄 PLC 元件 動(dòng)作記錄 動(dòng)作結(jié)果 X0 OFF 感應(yīng)門(mén)停止運(yùn)轉(zhuǎn) X1 ON 程序跳轉(zhuǎn)至自動(dòng) 感應(yīng)門(mén)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng) X2 X3 ON Y12 自動(dòng)開(kāi)門(mén) Y6 自動(dòng)開(kāi)關(guān)等閃爍動(dòng)作 X4 OFF Y13 自動(dòng)關(guān)門(mén) Y12 自動(dòng)開(kāi)門(mén)動(dòng)作 X5 ON Y13 自動(dòng)關(guān)門(mén)停止 Y7 關(guān)門(mén)燈停止閃爍 X6 ON Y12 自動(dòng)開(kāi)門(mén)停止 Y6 開(kāi)門(mén)燈停止閃爍 X7 ON Y3 自動(dòng)開(kāi)門(mén) 關(guān)門(mén)中速運(yùn)行 22 X10 ON 關(guān)門(mén)時(shí) Y4 自動(dòng)關(guān)門(mén)低速動(dòng)作 開(kāi)門(mén)時(shí) Y5 感應(yīng)門(mén)開(kāi)高速動(dòng)作 X11 ON 在 X1 OFF 的時(shí)候 Y1 手動(dòng)開(kāi)門(mén)動(dòng)作 X12 ON 在 X1 OFF 的時(shí)候 Y2 手動(dòng)關(guān)門(mén)動(dòng)作 X13 ON 開(kāi)門(mén)時(shí) Y4 感應(yīng)門(mén)開(kāi)門(mén)低速動(dòng)作 關(guān)門(mén)時(shí) Y5 感應(yīng)門(mén)關(guān)門(mén)高速動(dòng)作 X14 ON 異常消除 23 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)基本符合了感應(yīng)門(mén)的 PLC 控制的要求 對(duì)電動(dòng)機(jī) PLC 和變頻器做出 了選擇 并對(duì)感應(yīng)門(mén)控制系統(tǒng)做了硬件和軟件調(diào)試 并畫(huà)出了相應(yīng)的圖紙 然而 由于知識(shí)水平有限和實(shí)際操作能力差 也許不能完全符合老師的要求 還望老師 能夠諒解 我會(huì)繼續(xù)努力做出更好的設(shè)計(jì) 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 謝 辭 三年的大學(xué)生活隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也即將結(jié)束 在此次設(shè)計(jì)中使我掌握了 不少專業(yè)知識(shí) 鍛煉了自己 畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說(shuō)是三年學(xué)習(xí)的總結(jié)和體現(xiàn) 此次設(shè) 計(jì)的完成既為大學(xué)三年劃上了一個(gè)完美的句號(hào) 也為將來(lái)的人生之路做好了一個(gè) 很好的鋪墊 這篇設(shè)計(jì)的完成和三年中所有教育過(guò)我的老師也是分不開(kāi)的 沒(méi)有老師們傳 授的知識(shí)我也不可能完成這個(gè)的課題 特別是在我做設(shè)計(jì)的這幾個(gè)月里 我無(wú)論 是在設(shè)計(jì)的選題 還是在資料查詢和撰寫(xiě)的每一個(gè)環(huán)節(jié) 無(wú)不得到黨保華老師的 悉心指導(dǎo)和幫助 因此 在這里特向我敬愛(ài)的導(dǎo)師致以最崇高的敬禮和深深的感 謝 我為我?guī)讉€(gè)月來(lái)靜心學(xué)習(xí) 并取得較好成績(jī)而感到欣慰 欣慰之余 我還要 要感謝母校 向關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的所有老師和同學(xué)們表示真摯的謝意 感謝他 們對(duì)我的關(guān)心和支持 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 參考文獻(xiàn) 1 王永華 現(xiàn)代電器控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù) 北京 北京航空航天大學(xué)出版社 2003 2 陳建民 電氣控制與 PLC 應(yīng)用 北京 電子工業(yè)出版社 2007 3 王立 PLC 應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐 北京 人民郵電出版社 2005 4 何立民 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京 北京航空航天大學(xué)出版社 1990 5 李光飛 PLC 課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo) 北京 北京航空航天大學(xué)出版社 2004 6 劉建華 李紀(jì)云 PLC 在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用 J 河南科技 1998 7 張曉玲 白瑞云 PLC 應(yīng)用和發(fā)展 J 科學(xué)中國(guó)人 2006 8 鄧則 程良倫等編 電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 9 林小峰編 可編程序控制器及應(yīng)用 北京 高等教育出社 1991 方承遠(yuǎn)編 工廠電氣控制技術(shù) 第二版 北京機(jī)械工業(yè)出版社 2000 10 汪道輝編 邏輯與可編程控制系統(tǒng) 北京 機(jī)械工業(yè)出版 2001 11 易傳祿編 可編程序控制器應(yīng)用指南 上海 上?？茖W(xué)普及出版社 1993 12 楊士元編 可編程序控制器 pc 編程應(yīng)用和維修 北京 清華大學(xué)出版社 1995 13 耿文學(xué)編 微機(jī)可編程控制器原理 使用及應(yīng)用實(shí)例 修訂版 北京 電子 工業(yè)出版社 1993 14 王永華 現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù) 北京 北京航空航天大學(xué)出版 社 2003 15 張萬(wàn)忠 可編程控制器入門(mén)與應(yīng)用實(shí)例 北京 中國(guó)電力出版社 2005 年 16 周萬(wàn)珍 高鴻斌 PLC 分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用 北京 電子工業(yè)出版社 2004 17 程周 可編程控制器原理與應(yīng)用 北京 高等教育出版社 2003 18 王衛(wèi)兵 可編程控制器原理及應(yīng)用 第 2 版 北京 機(jī)械工程出版社 1998 19 吳勇 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 20 霍彩萍 PLC 應(yīng)用技術(shù) 北京 人民郵電出版社 2007 21 周?chē)?guó)珍 PLC 設(shè)計(jì)與分析應(yīng)用 北京 電子工業(yè)出版社 2004 22 方承遠(yuǎn)編 工廠電氣控制技術(shù) 第二版 北京機(jī)械工業(yè)出版社 2000 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 外文資料翻譯 Mechatronics and Its Applications The electromechanical integration technology for the changing face of the machinery manufacturing industry has played an important role and describe its application in the steel industry and trends Keywords Mechatronics Technology 1 Mechatronics Technology Mechatronics is a mechanical microelectronics control computer information processing multidisciplinary integration its development and progress depends on the progress and development of related technologies the main development direction of the digital intelligent modular network humanity miniaturization integration with source based and green 1 1 Digital Microcontroller and its development has laid a foundation for digital electronic products such as the continuous development of CNC machine tools and robots and the rapid rise of computer networks for digital design and manufacturing paving the way such as virtual design computer integrated manufacturing Required mechanical and electrical integration of digital software products with high reliability operability maintainability self diagnosis capabilities and friendly interface Will facilitate the realization of digital remote control diagnosis and repair 1 2 Intelligent Requiring mechanical and electrical products have a certain intelligence that it have similar logical thinking reasoning independent decision making capacity CNC machine tools such as an increase in man machine conversation function set the smart I O interface and smart technology database will the use operation and maintenance of great convenience With fuzzy control neural network gray theory wavelet theory artificial intelligence techniques such as chaos and bifurcation of the progress and development development of mechatronics opened up a vast world 1 3 modular As mechatronics many product categories and manufacturers research and development of a standard mechanical interface power interface the environment interface unit module mechatronic products is a complex and promising work Such as the development of a set of slow one of the power frequency conversion motor drive unit has the vision image processing identification and ranging functions such as motor integrated control unit Thus in product development design modular units can use these standards to develop new products quickly 1 4 Network As the network s popular Web based remote control and monitoring of various technologies in the ascendant The remote control of the terminal equipment itself 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 Jiushi mechatronic products field bus and LAN technology to home appliance network as possible use of family networks into the Ge Zhong Jiayongdianqi Lianjie to Jisuan Ji centric computer integrated appliance system and let people high tech home can fully enjoy the benefits of all kinds so no doubt mechatronic product development towards the direction of the network 1 5 human Mechatronic product end use is people how to give people mechatronic product int