自動(dòng)車庫(kù)門設(shè)計(jì).doc

（2012屆）?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料題 目 名 稱：自動(dòng)車庫(kù)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院（部）：電氣與信息工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)電一體化學(xué) 生 姓 名：孔嚴(yán)輝班 級(jí)： 機(jī)電091 學(xué)號(hào)09301920106 指導(dǎo)教師姓名： 劉穎慧 職稱 shiite副教授 最終評(píng)定成績(jī)： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 2012屆?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料第一部分 畢業(yè)論文（2012屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué) 院（部）：電氣與信息工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)電一體化學(xué) 生 姓 名：孔嚴(yán)輝班 級(jí)：機(jī)電091 學(xué)號(hào)09301920106 指導(dǎo)教師姓名： 劉穎慧 職稱shiite副教授 最終評(píng)定成績(jī) 2012年5月 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)車庫(kù)的需求量日益增長(zhǎng)。車庫(kù)門產(chǎn)品是在我國(guó)建筑市場(chǎng)發(fā)展過程中到迅速發(fā)展。我國(guó)車庫(kù)門業(yè)的現(xiàn)狀是：80年代初我國(guó)與世界各國(guó)的交流漸漸多了起來，當(dāng)時(shí)的工業(yè)產(chǎn)品展覽會(huì)上就有瑞典的車庫(kù)門而且是上滑道車庫(kù)門，那時(shí)，有超前意識(shí)的企業(yè)開始研制車庫(kù)門，當(dāng)然在20世紀(jì)80年代更多的還是卷簾門的市場(chǎng)占了80%，盡管卷簾門的噪音高達(dá) 60-80分貝，但是卷簾門產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)上已經(jīng)用上了彈簧鋼帶。車庫(kù)門不是說結(jié)構(gòu)繁雜就是好產(chǎn)品，只要我們的設(shè)計(jì)理念是先進(jìn)的，發(fā)展方向當(dāng)然是以簡(jiǎn)便、耐用為根本原則。這好比照相機(jī)發(fā)展到一定程度就有了很普及的傻瓜和數(shù)碼照相機(jī)。但是產(chǎn)品的品質(zhì)不是落后而是向更先進(jìn)和更趨于人性的智能、安全、耐用的方向發(fā)展智能車庫(kù)將是信息社會(huì)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，停車場(chǎng)管理控制系統(tǒng)則是現(xiàn)代建筑中不可或缺的一部分。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，停車場(chǎng)管理控制系統(tǒng)的功能及軟硬件設(shè)施也伴隨其發(fā)展而不斷改進(jìn)。本文主要闡述了車庫(kù)自動(dòng)門的設(shè)計(jì)思想與程序編制, 應(yīng)用plc作為現(xiàn)場(chǎng)控制器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行信號(hào)采集與控制?？刂频恼f明、系統(tǒng)流程圖、外部接線圖、梯形圖必要的文字說明介紹了以plc為應(yīng)用的車庫(kù)自動(dòng)門的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)管理及控制功能需求，充分研究了相關(guān)系統(tǒng)組件的工作原理及性能指標(biāo)，據(jù)此進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及硬件選型。此系統(tǒng)對(duì)車庫(kù)的管理有很大的幫助、對(duì)疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力有明顯的效果，有很大的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：可編程控制器 s7-200 自動(dòng)車監(jiān)庫(kù)控制系統(tǒng)；車庫(kù) ；監(jiān)控系統(tǒng)iii湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）abstractwith the development of automobile industry, peoples growing demand for garage. garage door products in the market of building of our country development process to develop quickly. our garage door industry current situation is: at the beginning of 80 time our country and the exchange of the world is gradually much rise, the industrial product exhibition is a swedish garage door and sectional garage door, then, have advance awareness of the enterprise to begin development of the garage door, and of course in the nineteen eighties or more rolling shutter door market accounted for 80%, while the rolling shutter door high noise of60-80db, but shutter door from the structure has been the use of the spring steel strip. the garage door is not that complicated structure is a good product, as long as our design idea is advanced, the development direction of course is simple, durable as the fundamental principle. it is like a camera development to a certain extent there are very popular for dummies and digital camera. but the product quality is not backward but to more advanced and more human intelligence, safe, durable development direction of the intelligent garage will be the information society is one of the most important infrastructure, car park management and control systems are an integral part of modern architecture.with the development of computer control technology, car park management and control system functions and facilities are also associated with its development and continuous improvement of software and hardware. this article mainly on the design and programming of the automatic garage doors, plc as a site controller, signal acquisition and control over equipment. description of the control, system wiring diagrams, flowcharts, external ladder need the text instructions in plc application system software design of automatic garage doors. according to the management and control of functional requirements, full study on the related system components working principles and performance indicators, system design and hardware selection accordingly. this systems management has a great deal of help to the garage, to ease the traffic flow, enhance road capacity has a measurable effect, be of great practical value.keywords: s7-200 programmable logic controller automatic vehicle monitoring library control system; garage; monitoring system目 錄 摘 要 iabstractii目 錄iii第1章 緒論1 1.1車庫(kù)門研究現(xiàn)狀1 1.2 車庫(kù)門研究意義1第2章 停車場(chǎng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)22.1可編程控制器plc的選型22.2電動(dòng)機(jī)的選型6 2.2.1直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)82.3汽車車庫(kù)自動(dòng)門電氣控制系統(tǒng)的平面圖及控制要求.92.4自動(dòng)車庫(kù)門控制要求102.4.1控制程序的編制，并畫出硬件接線圖11第3章停車場(chǎng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)133.1設(shè)計(jì)功能順序133.1.1 i/o口及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器說明14結(jié) 論16參考文獻(xiàn)17致 謝17附 錄一車庫(kù)門控制系統(tǒng)梯形圖19附 錄二車庫(kù)門控制系統(tǒng)指令表. 20湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 緒論1.1車庫(kù)門研究現(xiàn)狀車庫(kù)的發(fā)展，應(yīng)該說從第一輛汽車誕生以來就隨之產(chǎn)生。公安部交通管理局的統(tǒng)計(jì)顯示，截至2006年底，我國(guó)汽車保有量為2421萬輛，與2005年相比，增長(zhǎng)279萬輛，增長(zhǎng)率為13%。在汽車快速增加的同時(shí)，“停車難”的問題越來越嚴(yán)重的凸顯出來。以上海市為例，截止2006年底，上海市己擁有機(jī)動(dòng)車輛150萬輛，其中汽車80萬輛。而目前全市各類停車場(chǎng)停車位加起來約為49萬個(gè)。而這種情況也擋不住上海市機(jī)動(dòng)車輛以每年7萬輛的數(shù)量迅猛增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2012年機(jī)動(dòng)車擁有量將達(dá)到200多萬輛。停車泊位的現(xiàn)狀及發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)客觀發(fā)展的需求。而對(duì)于快速發(fā)展的中國(guó)各個(gè)城市，停車難也隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和汽車數(shù)量的激增接踵而來。資料顯示，全國(guó)36個(gè)大中城市停車位滿足率不足20%，也就是說，目前我國(guó)城市每5輛機(jī)動(dòng)車輛只有1個(gè)停車位。國(guó)內(nèi)家用汽車擁有量的迅速增加，使城市道路交通變得十分擁擠，各大城市高峰時(shí)塞車已經(jīng)成為天天可見的一道景觀。家用汽車的停放也逐漸成為一個(gè)社會(huì)問題。我國(guó)大城市中由于停車位少，而土地越來越緊缺的情況下，停車位價(jià)格十分昂貴，為解決城市停車難的問題，家用車庫(kù)是必然出路。我國(guó)家用車庫(kù)發(fā)展雖經(jīng)歷了近幾十年的發(fā)展，但仍處于初級(jí)的停車功能，是最原始的使用階段，它的設(shè)計(jì)水平、經(jīng)濟(jì)價(jià)值還有待于完善和開發(fā)。為此對(duì)家用車庫(kù)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和潛在的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。1.2車庫(kù)門研究意義隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)大量的使用了自動(dòng)化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度上提高了生產(chǎn)效率，又進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)力的快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。近20年來，隨著我國(guó)城市建設(shè)速度的加快，城市交通需求量也日益增大，城市人口相對(duì)密集，無論是私家車輛還是公交車輛都不能真正滿足正常的停放，公交需求更很大。因此車輛停放依舊是市民最關(guān)注的問題。在超級(jí)市場(chǎng)、公共建筑、銀行、別墅車庫(kù)門，經(jīng)常使用自動(dòng)門控制系統(tǒng)。早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，已經(jīng)逐漸被淘汰。1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器plc（programmable logic controller），其特點(diǎn)是：具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、等功能，編程語言采用直觀的梯形圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。plc控制自動(dòng)門由于具有故障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。所以在停車場(chǎng)智能管理領(lǐng)域，相應(yīng)的也出現(xiàn)了plc停車場(chǎng)智能管理的概念，即含有高科技的智能系統(tǒng)，與普通的停車系統(tǒng)不同的是，它能以plc技術(shù)為基礎(chǔ)來解決停車難的問題，直接為目標(biāo)安全、迅速地到達(dá)目的地。停車場(chǎng)管理系統(tǒng)重點(diǎn)要做到準(zhǔn)確指示車輛進(jìn)出,車輛進(jìn)入時(shí)給與司機(jī)準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置,車輛進(jìn)入車庫(kù)后,記錄車輛總量;車輛離開車庫(kù)時(shí),減少車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由plc進(jìn)行中央控制處理,停車場(chǎng)空位指示可利用價(jià)格便宜的數(shù)碼管顯示。因此，在大力加強(qiáng)車輛停放智能管理的建設(shè)方面，尤其在實(shí)現(xiàn)快捷、便利、安全這一點(diǎn)上擁有很大的發(fā)展空間和潛力。 第2章停車場(chǎng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1可編程控制器plc的選型 一、plc功能特點(diǎn)及選型 plc目前主要的品牌有：美國(guó)ab，比利時(shí)abb，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺(tái)達(dá)，富士，施耐德，信捷 創(chuàng)研等。目前，plc在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1、開關(guān)量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。2、模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（analog）和數(shù)字量（digital）之間的a/d轉(zhuǎn)換及d/a轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3、運(yùn)動(dòng)控制plc可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4、過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運(yùn)行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。5、數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6、通信及聯(lián)網(wǎng)plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口，通信非常方便。由于s7-200優(yōu)越的性能表現(xiàn)為極高的可靠性極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通訊能力，豐富的擴(kuò)展模塊，所以本設(shè)計(jì)中采用西門子公司的s7-200型plc。二、s7-200簡(jiǎn)介1.概述s7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。s7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此s7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。2s7-200優(yōu)點(diǎn)s7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： a 極高的可靠性。 b 極豐富的指令集。 c 易于掌握。 d 便捷的操作。 e 豐富的內(nèi)置集成功能。 f 實(shí)時(shí)特性。 g 強(qiáng)勁的通訊能力。 h 豐富的擴(kuò)展模塊。3.s7-200適用范圍s7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。- s7-200系列plc可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種cpu供選擇。4.cpu單元設(shè)計(jì)集成的24v負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），cpu 221，222具有180ma輸出， cpu 224，cpu 224xp，cpu 226分別輸出280，400ma?？捎米髫?fù)載電源。 a.不同的設(shè)備類型 cpu 221226各有2種類型cpu，具有不同的電源電壓和控制電壓。 b.本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn) cpu 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)，cpu 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，cpu 224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，cpu 224xp具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，cpu 226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。 c.本機(jī)模擬量輸入/輸出點(diǎn) cpu 224xp具有2個(gè)輸入點(diǎn)，1個(gè)輸出點(diǎn)。 d.中斷輸入。 允許以極快的速度對(duì)過程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。 e.高速計(jì)數(shù)器 cpu 221/222 4個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30khz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為90的a/b相增量編碼器。 cpu224/224xp/226 6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30khz），具有cpu221/222相同的功能。 cpu 222/224/224xp/226 可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對(duì)本機(jī)輸入信號(hào)進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序，本設(shè)計(jì)選用cpu224。5.模擬電位器cpu221/222 1個(gè) cpu224/224xp/226 2個(gè) cpu221/222/224/224xp/226 6.脈沖輸出2路高頻率脈沖輸出（最大20khz），用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。 7.實(shí)時(shí)時(shí)鐘例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^程進(jìn)行時(shí)間控制。 eeprom存儲(chǔ)器模塊（選件） 可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。 8.電池模塊用于長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級(jí)電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長(zhǎng)存貯時(shí)間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。 9.編程：cpu 221/222/224/224xp/226step 7-micro/win32 v3.1編程軟件可以對(duì)所有的cpu 221/222/224/224xp/226功能進(jìn)行編程。同時(shí)也可以使用step 7-micro/win16 v2.1軟件包，但是它只支持對(duì)s7-21x同樣具有的功能進(jìn)行編程。 step 7-micro/dos不能對(duì)cpu 221/222/224/224xp/226編程。如果使用pg/pc的串口編程，則需要使用pc/ppi電纜。 如果使用step 7-micro/win32 v3.1編程軟件，則也可以通過simatic cp 5511或cp 5611編程。在這種情況下，通訊速率可高達(dá)187.5kbit/s。 可以利用pc/ppi 電纜和自由口通訊功能把 s7-200 cpu 連接到許多和rs-232標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備。 10.有兩種不同型號(hào)的 pc/ppi 電纜：帶有rs-232口的隔離型 pc/ppi 電纜，用5個(gè)dip開關(guān)設(shè)置波特率和其它配置項(xiàng) .帶有rs-232口的非隔離型 pc/ppi 電纜，用4個(gè)dip開關(guān)設(shè)置波特率。 有關(guān)非隔離型pc/ppi電纜的技術(shù)規(guī)范，請(qǐng)參閱s7-200 可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)。 當(dāng)數(shù)據(jù)從rs-232傳送到rs-485口時(shí)，pc/ppi 電纜是發(fā)送模式。當(dāng)數(shù)據(jù)從rs-485傳送到rs-232口時(shí)，pc/ppi 電纜是接收模式。當(dāng)檢測(cè)到rs-232的發(fā)送線有字符時(shí)，電纜立即從接收模式轉(zhuǎn)換到發(fā)送模式。當(dāng)rs-232發(fā)送線處于閑置的時(shí)間超過電纜切換時(shí)間時(shí)，電纜又切換到接收模式。這個(gè)時(shí)間與電纜上的dip開關(guān)設(shè)定的波特率選擇有關(guān)。11.各型號(hào)優(yōu)點(diǎn) cpu 221 本機(jī)集成6輸入/4輸出共10個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)。無i/o擴(kuò)展能力。6k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30khz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20khz高速脈沖輸出。1個(gè)rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。 cpu 222 本機(jī)集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)?？蛇B接2個(gè)擴(kuò)展模塊。6k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30khz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20khz高速脈沖輸出。1個(gè)rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。 cpu 224 本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量i/o點(diǎn)或35路模擬量i/o 點(diǎn)。13k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30khz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。1個(gè)rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。 cpu 224xp 本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量i/o點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量i/o點(diǎn)或38路模擬量i/o點(diǎn)。20k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100khz），2個(gè)100khz的高速脈沖輸出，2個(gè)rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量i/o,位控特性，自整定pid功能，線性斜坡脈沖指令，診斷l(xiāng)ed，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量i/o和強(qiáng)大控制能力的新型cpu。cpu 226本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量i/o 點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量i/o 點(diǎn)或35路模擬量i/o 點(diǎn)。13k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30khz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。2個(gè)rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。2.2電動(dòng)機(jī)的選型并勵(lì)或他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)與交流異步電動(dòng)機(jī)相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維修也不方便，但是在調(diào)速性能上有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)槭蠡\式電動(dòng)機(jī)在一般情況下是不能調(diào)速的，更不能無級(jí)調(diào)速，因此，對(duì)調(diào)速要求高的設(shè)備，均采用直流電動(dòng)機(jī)。這是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)能無級(jí)調(diào)速，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。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，如圖13所示。由于n=u/ke-ra/ktket可知磁通減少時(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)：（1）調(diào)速平滑，可無級(jí)調(diào)速；（2）調(diào)速經(jīng)濟(jì)，控制方便；（3）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)： （1）機(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性較好； （2）調(diào)速幅度大； （3）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。2.2.1直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)在調(diào)方面很簡(jiǎn)單，相對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)來說又有以下的優(yōu)勢(shì)：（1） 由于采用高性能永磁材料，無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸得以減小，可以具有較低的慣性、更快的響應(yīng)速度、更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。 （2） 由于沒用轉(zhuǎn)子損耗（轉(zhuǎn)子使用永磁材料），也無需定子勵(lì)磁電流分量（應(yīng)用新理論），所以無刷直流電機(jī)具有較高的效率和功率密度。對(duì)于同等容量輸出，交流異步電機(jī)需要更大功率的整流器和逆變器。 （3） 由于沒有轉(zhuǎn)子發(fā)熱，無刷直流電機(jī)也無需考慮轉(zhuǎn)子冷卻問題。 （4） 交流異步電機(jī)由于其非線性本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)控制極為復(fù)雜。無刷直流電機(jī)把其復(fù)雜的磁場(chǎng)定向控制簡(jiǎn)化為離散狀態(tài)的轉(zhuǎn)子位置控制，無需坐標(biāo)變換，調(diào)速范圍更寬，控制性能更好。 綜上所述，無刷直流電機(jī)具有更大的功率密度（鐵芯利用率高）、更高的效率和更好的控制性能，如將節(jié)能因素、省卻變頻器以及產(chǎn)能提高因素考慮在內(nèi)，使用者的綜合成本下降很大。所以在本課題設(shè)計(jì)中選用了無刷直流電動(dòng)機(jī)。 2.3汽車車庫(kù)自動(dòng)門電氣控制系統(tǒng)的平面圖及控制要求 汽車車庫(kù)自動(dòng)門電氣控制系統(tǒng)控制的平面圖如圖2.2所示。圖2.2說明：超聲波傳感器：紅色區(qū)域?yàn)槌暡ǖ母袘?yīng)范圍，當(dāng)小車進(jìn)入到這個(gè)范圍，超聲波開關(guān)被觸發(fā)，常閉變常開，常開變常閉。它的初始狀態(tài)是上面為常閉觸點(diǎn)，下面為常開觸點(diǎn)。光電傳感器：當(dāng)有物體穿過開關(guān)，并遮住了光束，那么開關(guān)的狀態(tài)常閉變常開，常開變常閉。它的初始狀態(tài)是上面為常閉觸點(diǎn)，下面為常開觸點(diǎn)。門下限開關(guān)：當(dāng)門下降，碰到它時(shí)，門下限開關(guān)會(huì)有動(dòng)作，那么開關(guān)的狀態(tài)常閉變常開，常開變常閉。由于現(xiàn)在門是關(guān)閉的，因此它的初始狀態(tài)是上面為常開觸點(diǎn)，下面為常閉觸點(diǎn)。門上限開關(guān)：當(dāng)門上升時(shí)，碰到它時(shí)，門上限開關(guān)會(huì)有動(dòng)作，那么開關(guān)的狀態(tài)常閉變常開，常開變常閉。它的初始狀態(tài)是上面為常閉觸點(diǎn)，下面為常開觸點(diǎn)。門位電動(dòng)機(jī)：采用直流驅(qū)動(dòng)，按正負(fù)方向接入電源，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（門上升），反之，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)（門下降）。2.4自動(dòng)車庫(kù)門控制要求 plc投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。庫(kù)門設(shè)計(jì)為卷簾式，用一個(gè)電機(jī)來拖動(dòng)卷簾。正轉(zhuǎn)接觸器km1使電機(jī)開門，反轉(zhuǎn)接觸器km2使電機(jī)關(guān)門。在庫(kù)門的上方裝設(shè)一個(gè)超聲波探測(cè)開關(guān)s01，超聲波開關(guān)發(fā)射超聲波。1）按下啟動(dòng)按扭，當(dāng)有人或車由外到內(nèi)進(jìn)入超聲波發(fā)射范圍時(shí)，超聲波開關(guān)便檢測(cè)出超聲回波，從而產(chǎn)生輸出電信號(hào)（s01=on），由該信號(hào)啟動(dòng)接觸器km1，電機(jī)m正轉(zhuǎn)使卷簾上升開門，當(dāng)?shù)竭_(dá)開門限位開關(guān)位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。2）如果此時(shí)車不想停入車庫(kù)，需要離開，車離開超聲波發(fā)射范圍，5秒后，車庫(kù)門自動(dòng)關(guān)閉。如果此時(shí)車又想開進(jìn)車庫(kù)，再次進(jìn)入超聲波發(fā)射范圍，車庫(kù)門停止關(guān)閉，進(jìn)行開門動(dòng)作。3）當(dāng)車開到車庫(kù)門下時(shí)，在庫(kù)門的下方裝設(shè)一套光電傳感器s02，用以檢測(cè)是否有物體穿過庫(kù)門。光電開關(guān)由兩個(gè)部件組成，一個(gè)是能連續(xù)發(fā)光的光源；另一個(gè)是能接收光束，并能將之轉(zhuǎn)換成電脈沖的接收器。若行車（人）遮斷了光束，光電傳感器s02便檢測(cè)到這一物體，產(chǎn)生電脈沖，在延時(shí)定時(shí)器3秒后，由該信號(hào)啟動(dòng)接觸器km2，使電機(jī)m反轉(zhuǎn)，從而使卷簾開始下降關(guān)門，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。4）在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外進(jìn)入超聲波發(fā)射范圍時(shí)，則立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。5）考慮到自動(dòng)門在出現(xiàn)故障或在維修的時(shí)候，用自動(dòng)控制存在一定問題，增加手動(dòng)開門和關(guān)門開關(guān)。 2.4.1控制程序的編制，并畫出硬件接線圖1主接線路如下圖2.3所示 圖2.3 車庫(kù)自動(dòng)門主電路電路圖2 plc硬件連接線路如下圖2.4所示：圖2.4。20第3章停車場(chǎng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)功能順序如下圖3.1 所示 圖3.11、車開進(jìn)車庫(kù)： 1）、運(yùn)行項(xiàng)目，按下啟動(dòng)按鈕sb5；按鍵盤的向上方向鍵，控制小車前進(jìn)；當(dāng)小車進(jìn)入超聲波區(qū)域時(shí)，車庫(kù)門開啟，到達(dá)上限位停止開門。2）、車?yán)^續(xù)前進(jìn)，當(dāng)車穿過光電傳感器，開進(jìn)車庫(kù)時(shí)，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，3s后，開始關(guān)門，到達(dá)關(guān)門下限位時(shí)停止關(guān)門。2、車開出車庫(kù)順序圖如3.2：圖3.21）、按下手動(dòng)開門按鈕后，車庫(kù)門開啟，到達(dá)上限位時(shí)，停止開門。2）、車開出車庫(kù)時(shí)，穿過關(guān)電開關(guān)和超聲波區(qū)域，最后離開超聲波區(qū)域，此時(shí)門自動(dòng)關(guān)閉，無需手動(dòng)去關(guān)門。3.1.1 i/o口及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器說明i/o口及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器說明表類別元件端子號(hào)作用輸入b1i0.0超聲波傳感器b2i0.1光電傳感器sb1i0.2開門上限開關(guān)sb2i0.3關(guān)門下限開關(guān)sb3i0.4啟動(dòng)/停止開關(guān)sb3i0.5手動(dòng)開門開關(guān)sb4i0.6聲控開關(guān)輸出km1q0.0電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器km2q0.1電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器hlq0.2 照明燈定時(shí)器說明：類別器件號(hào)設(shè)定值作用定時(shí)器t3710秒聲控開關(guān)啟動(dòng)后，10秒照明燈關(guān)閉t383s車觸光電開關(guān)后，3秒后關(guān)自動(dòng)門控制過程：按下啟動(dòng)開關(guān)i0.4，當(dāng)車進(jìn)入超聲波范圍時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)卷簾門打開，同時(shí)照明燈打開。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)碰到上限位開關(guān)i0.2時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)卷簾門停止打開。汽車開始駛進(jìn)車庫(kù)。全部進(jìn)入后，光電傳感器i0.1關(guān)門，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)卷簾門開始關(guān)閉。當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位開關(guān)i0.3時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，卷簾門關(guān)閉完成。最后有一個(gè)聲音信號(hào)i0.6聲控開關(guān)促使照明燈打開，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，10秒后照明燈自動(dòng)關(guān)閉。如此循環(huán)。結(jié) 論 拿到這個(gè)課題時(shí)，我第一次讀過去，腦袋里留下了大概的設(shè)計(jì)要求。就是電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制自動(dòng)門的打開與關(guān)閉，還有就是限位開關(guān)控制自動(dòng)門電動(dòng)機(jī)的到位停止。這是汽車進(jìn)出庫(kù)必須的要求。還有就是室照明燈的要求。這些都是一些簡(jiǎn)單的控制，看一下就可以想象出來車進(jìn)出的情況。但是到了真正編寫程序的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)并不是那么的容易。車庫(kù)門電子鎖打開，如果光線差的話照明燈也打開。然后車進(jìn)入庫(kù)內(nèi)，門自動(dòng)關(guān)閉。到了這一環(huán)節(jié)，我一開始是考慮用兩個(gè)壓力傳感器庫(kù)外庫(kù)內(nèi)各一個(gè)，當(dāng)車入庫(kù)時(shí)，碰到外面的傳感器時(shí)自動(dòng)門不動(dòng)作，而碰到室內(nèi)的壓力傳感器時(shí)門就會(huì)關(guān)閉，車出庫(kù)時(shí)反之?？墒?，當(dāng)我在編程序的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)并不是那么簡(jiǎn)單，編著編著發(fā)現(xiàn)我自己就被繞進(jìn)去了。后來沒辦法去求助了一下同學(xué)，研究了好長(zhǎng)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)我們能力有限，雖然很簡(jiǎn)單，但是卻很饒人。于是我就回來繼續(xù)思考，我想到了另一個(gè)方案，就是在自動(dòng)門的下面放一個(gè)壓力傳感器，然后用一個(gè)定時(shí)器，30秒左右的時(shí)間，當(dāng)汽車走到車庫(kù)門口時(shí)，碰到壓力傳感器，然后計(jì)時(shí)器開始工作，30秒后接收到信號(hào)，門開始自動(dòng)關(guān)閉。并且簡(jiǎn)化了程序，避免了兩個(gè)傳感器交叉使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生的混亂。但是，我又發(fā)現(xiàn)另一個(gè)問題，如果車行道門口突然停住了，定時(shí)器五秒后門開始關(guān)閉，這樣的話就出現(xiàn)了一個(gè)致命的錯(cuò)誤，而且上網(wǎng)查了一下壓力傳感器的價(jià)格，發(fā)現(xiàn)他不是太便宜，用在家用車庫(kù)中不切實(shí)際。結(jié)果發(fā)現(xiàn)不可行。后來，經(jīng)過老師的指導(dǎo)，用超聲波和光電開關(guān)控制自動(dòng)門的關(guān)閉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可行，并且能達(dá)到要求的控