畢業(yè)論文--自動(dòng)開(kāi)啟門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們的生活發(fā)生了巨大的變化。一個(gè)智能化、自動(dòng)化的社會(huì)已 經(jīng)開(kāi)始呈現(xiàn)于我們的眼前，這為我們提供了非常多的便利。其中自動(dòng)門(mén)就是自動(dòng)化進(jìn)程中 的一個(gè)典型代表，此設(shè)計(jì)就是運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，結(jié)合實(shí)際需要而進(jìn)行研宄的。為了增強(qiáng)自動(dòng)門(mén)運(yùn)行的可靠性，提出了一種以s7-200可編程序控制器(plc)為核心的 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)。分析了該控制系統(tǒng)的工作原理，描述了系統(tǒng)的硬件組成，介紹了人體感應(yīng) 探測(cè)、自動(dòng)門(mén)運(yùn)行位置檢測(cè)、門(mén)運(yùn)行障礙檢測(cè)等控制電路的工作過(guò)程，對(duì)plc的選型及i/o 點(diǎn)的確定進(jìn)行了說(shuō)明。合plc的運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)控制系統(tǒng)的工作流程作了合理的優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，給出了控 制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的程序流程

2、圖、順序功能圖、外部端子接線圖及plc控制梯形圖等。本設(shè) 計(jì)介紹應(yīng)用可編程控制器取代傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門(mén)控制的過(guò)程。關(guān)鍵詞：可編程控制器；s7-200；動(dòng)門(mén)；控制系統(tǒng)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。摘要hij b第一章自動(dòng)門(mén)介紹1. 1研宄背景與研宄意義21.2自動(dòng)門(mén)的簡(jiǎn)介31.3自動(dòng)門(mén)的組成及分類(lèi)31.3.1自動(dòng)門(mén)的組成31.3.2自動(dòng)門(mén)的分類(lèi)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.4本章小結(jié)4第二章plc的介紹及選擇52. 1 plc的簡(jiǎn)介52. 2 plc的主要功能及特點(diǎn)52. 2. 1 plc的主要功能52. 2. 2 plc 的特點(diǎn)62.3 plc的組成與

3、基本結(jié)構(gòu)72. 4 plc的工作原理72.5木章小結(jié)8第三章自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)93.1自動(dòng)門(mén)的功能需求分析93.2自動(dòng)門(mén)的控制要求93.3自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)組成93. 4自動(dòng)門(mén)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)93. 5本章小結(jié)10第四章自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4. 1 plc的選型4.2驅(qū)動(dòng)裝置的選型 4.3感應(yīng)器件的選型4.4直流電動(dòng)機(jī)的選型錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.4.1直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.4.2直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4. 5傳動(dòng)裝置錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.6限位開(kāi)關(guān)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.7自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)i/o地址分配表錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.8自動(dòng)門(mén)控制系

4、統(tǒng)的原理圖錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.8.1主電路圖及供電線路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.8.2 plc的外接線路圖錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.9本章小結(jié)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。第五章自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)195.1控制系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)195.2 plc梯形圖的設(shè)計(jì)205.2.1梯形圖編輯注意事項(xiàng)205.2.2梯形圖以及指令205.2.3過(guò)程分析215.3木章小結(jié)23會(huì)吉i侖24設(shè)計(jì)總結(jié)25致謝26參考文獻(xiàn)27自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)，在現(xiàn)當(dāng)代社會(huì)是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，自動(dòng)門(mén)己經(jīng)廣泛應(yīng)用 于酒店、銀行、超市、停車(chē)場(chǎng)或公共建筑等入口，其主要核心部分一一自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng) 正是我們這篇論文的主要研宂討論的課題。自動(dòng)門(mén)是指:可以將人接

5、近門(mén)的動(dòng)作（或?qū)⒛撤N入門(mén)授權(quán)）識(shí)別為開(kāi)門(mén)信號(hào)的控制 單元，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門(mén)開(kāi)啟，在人離開(kāi)后再將門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，并對(duì)開(kāi)啟和關(guān)閉的過(guò)程實(shí) 現(xiàn)控制的系統(tǒng)。自動(dòng)門(mén)的性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動(dòng)門(mén)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)己逐漸被淘汰。 目前自動(dòng)門(mén)及其自動(dòng)化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)plc），plc是 一種專(zhuān)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，控制各種類(lèi)型的

6、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，維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點(diǎn)例如：各種用可 識(shí)別感應(yīng)器控制的自動(dòng)專(zhuān)用門(mén)。這是實(shí)現(xiàn)生活自動(dòng)化進(jìn)程的一個(gè)重要組成部分。自動(dòng)門(mén)的問(wèn)題研宄，其控制系統(tǒng)可追溯到早期的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控 制，己逐漸被淘汰。而基于plc （可編程控制器，以下統(tǒng)一用“plc”表示）控制自動(dòng)門(mén) 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。所以此設(shè)計(jì)中, 我以西門(mén)子公司s7-200系列plc為控制系統(tǒng)的核心元件，作信號(hào)的處理工作。而感應(yīng) 部分，采用b1ss0001芯片與re200

7、b熱釋電元件的組合，實(shí)現(xiàn)人或物體進(jìn)出時(shí)的信號(hào)轉(zhuǎn) 換裝置。而實(shí)現(xiàn)門(mén)的開(kāi)與關(guān)，則用直流電機(jī)作為動(dòng)力裝置，配以繼電器控制來(lái)達(dá)到電機(jī) 正反轉(zhuǎn)動(dòng)作，并加上行程開(kāi)關(guān)作為限位，以實(shí)現(xiàn)該功能，因?yàn)橐陨掀骷谏钪蟹浅Ｈ?易購(gòu)買(mǎi)，且價(jià)格適宜，同時(shí)也便于維護(hù)，非常適合廣泛生產(chǎn)應(yīng)用。本課題所研究的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)，主耍通過(guò)plc作為控制基礎(chǔ)，加上對(duì)紅外熱釋電 傳感器的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了門(mén)的“自動(dòng)”功能，此設(shè)計(jì)拓展了 plc的應(yīng)用層而，增加了 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的選擇性。第一章自動(dòng)門(mén)的介紹本章主要從自動(dòng)門(mén)的研究背景與意義、自動(dòng)門(mén)的介紹及起源、自動(dòng)門(mén)的組成及分類(lèi) 三個(gè)部分來(lái)對(duì)自動(dòng)門(mén)進(jìn)行簡(jiǎn)單的了解。1.1研究背景與研宄意義2

8、1世紀(jì)的今天，門(mén)更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性:有效的防范通行、疏散， 同吋還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門(mén)與建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門(mén)與建筑以及周?chē)h(huán)境 整體的協(xié)調(diào)、和諧。自動(dòng)門(mén)大規(guī)模專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，在不斷發(fā)展和完善的過(guò)程中，涌現(xiàn)出大批 獨(dú)具規(guī)模專(zhuān)業(yè)制造商。門(mén)的高級(jí)形式一一自動(dòng)門(mén)起源在歐美，迅速發(fā)展至今，己經(jīng)形成 了種類(lèi)齊全、功能完善、造工精細(xì)的自動(dòng)門(mén)家族。大中型公共場(chǎng)所，為這些建筑增添了亮麗、吋尚的姿態(tài)。自動(dòng)門(mén)從理論上理解應(yīng)該 是門(mén)的使用觀念的延伸，是人們根據(jù)需要對(duì)門(mén)的功能的提升和完善。所以對(duì)自動(dòng)門(mén)的認(rèn) 識(shí)應(yīng)該從人們對(duì)門(mén)功能的要求開(kāi)始。作為建筑物一部分的門(mén)，從最基本的意義上講，要 同

9、吋滿足隔離外部環(huán)境和不妨礙人的通行這兩種要求。因此門(mén)體本身應(yīng)牢固、密封。自動(dòng)門(mén)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。由于中國(guó) 沒(méi)有相關(guān)的自動(dòng)門(mén)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)門(mén)檔次、質(zhì)量良莠不齊。如果你沒(méi)冇使用過(guò)自動(dòng) 門(mén)，最好選擇一個(gè)由專(zhuān)業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后服務(wù)的自動(dòng)門(mén)品牌（0前有很多自 動(dòng)門(mén)品牌是冇一些貿(mào)易公司購(gòu)買(mǎi)散件加上自己拼裝而成，應(yīng)盡量避免購(gòu)買(mǎi)此類(lèi)產(chǎn)品）。 不要認(rèn)為樣本上全是外國(guó)語(yǔ)，資料也是外國(guó)語(yǔ)的商品就是進(jìn)口商品，其實(shí)這樣是違反國(guó) 家規(guī)定的。真正的知名品牌，合法的商品不會(huì)這樣做。自動(dòng)門(mén)平移門(mén)最常見(jiàn)的形式是自動(dòng)門(mén)機(jī)及門(mén)內(nèi)外兩側(cè)加雷達(dá)，當(dāng)人走近自動(dòng)門(mén)吋， 雷達(dá)感應(yīng)到人的存在，

10、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。由于自動(dòng)平移門(mén)在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理，既方便又提高了 建筑的檔次，于是迅速在國(guó)內(nèi)外建筑市場(chǎng)上得到大范圍的普及。自動(dòng)門(mén)的開(kāi)門(mén)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。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)后，雷達(dá)便不再反應(yīng)，自動(dòng)門(mén)就會(huì) 關(guān)閉，對(duì)門(mén)機(jī)冇一定的保護(hù)作用。紅外傳感器對(duì)物體存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員是否移動(dòng)，只要在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

11、動(dòng) 遲緩的人員出入的場(chǎng)所。1.2自動(dòng)門(mén)的簡(jiǎn)介自動(dòng)門(mén)英文名:automatic door自動(dòng)門(mén)開(kāi)始在建筑物上使用，是在二十世紀(jì)二十年代以后。二十年代后期，美國(guó)的 超級(jí)市場(chǎng)的開(kāi)放，自動(dòng)門(mén)開(kāi)始被使用，受此影響，世界第一自動(dòng)門(mén)品牌多瑪在1945年 開(kāi)發(fā)出油壓式、空氣式自動(dòng)門(mén)，新建大樓的正門(mén)也開(kāi)始使用了。到了 1962年，電氣式 已開(kāi)始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動(dòng)門(mén)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)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(mén)逐漸成為主流。例如：

12、各種用可識(shí)別控制的自動(dòng)專(zhuān)用門(mén)，如: 感應(yīng)自動(dòng)門(mén)（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(mén)等。現(xiàn)代自動(dòng)門(mén)的操作主要有三種方。腳踏板式：在踏板之下裝有壓力幵關(guān)。光電 束式：在門(mén)的附近設(shè)置光束發(fā)射裝置和光電傳感裝置。按鈕方式：用手按類(lèi)似開(kāi)關(guān)的 按鈕使門(mén)扇打開(kāi)。自動(dòng)門(mén)以滑動(dòng)、鉸鏈或折疊等方式啟閉門(mén)扇。為了防盜，必須同吋裝 有特殊的設(shè)備，例如家庭用的自動(dòng)門(mén)就需要裝設(shè)來(lái)人識(shí)別裝置或電視監(jiān)視器等，對(duì)家庭 以外的人員進(jìn)行嚴(yán)格限制。自動(dòng)門(mén)在商場(chǎng)、賓館、飯店、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、銀行等場(chǎng)合己得 到廣泛應(yīng)用。1.3自動(dòng)門(mén)的組成及分類(lèi)1.3.1自動(dòng)門(mén)的組成主控制器：它是自動(dòng)門(mén)的指揮中心，通過(guò)內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)

13、模集成塊，發(fā)出 相應(yīng)指令、指揮馬達(dá)或電鎖類(lèi)系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過(guò)主控制器調(diào)節(jié)門(mén)扇開(kāi)啟速度、開(kāi) 啟幅度等參數(shù)。感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作 范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)；動(dòng)力馬達(dá)：提供開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)的主動(dòng)力，控制門(mén)扇加速與減速運(yùn)行。門(mén)扇行運(yùn)軌道：就像火車(chē)的鐵軌，約束門(mén)扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向進(jìn)行。門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動(dòng)門(mén)扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門(mén)扇運(yùn)行。同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引門(mén)扇吊具走輪 系統(tǒng)。下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門(mén)扇下部的異向與定位裝置，防止門(mén)扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門(mén)體擺 動(dòng)。1.3.2自動(dòng)門(mén)的分類(lèi)自動(dòng)

14、門(mén)主要有:旋轉(zhuǎn)自動(dòng)門(mén)、弧形自動(dòng)門(mén)、平滑自動(dòng)門(mén)、平開(kāi)自動(dòng)門(mén)、折疊自動(dòng)門(mén)、 重疊自動(dòng)門(mén)、醫(yī)用自動(dòng)門(mén)、卷閘自動(dòng)門(mén)、車(chē)庫(kù)自動(dòng)門(mén)、特種自動(dòng)門(mén)等。1.4本章小結(jié)本章主要介紹了自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的研究意義與背景、自動(dòng)門(mén)的介紹與起源、自動(dòng)門(mén) 的組成及分類(lèi)。主要是對(duì)自動(dòng)門(mén)的發(fā)展歷史以及其基本概念有一個(gè)大致的了解，為丁面 的設(shè)計(jì)打t 一個(gè)棊礎(chǔ)。第二章plc的介紹及選擇可編程控制器(programmable controller簡(jiǎn)稱(chēng)plc)。plc是在傳統(tǒng)的順序控制器 的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型 工業(yè)控制裝置，目的是用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建

15、立 柔性的控制系統(tǒng)?？删幊炭刂破骶哂心芰?qiáng)、可靠性高、配置靈活、編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)， 是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的主要手段和重要的自動(dòng)化控制設(shè)備。由于plc在自動(dòng)化控制中 的種種優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛的引用于自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)中。2. 1 plc的簡(jiǎn)介由于plc在不斷發(fā)展，因此，對(duì)它進(jìn)行確切的定義是比較困難的。美國(guó)電氣制造商 協(xié)會(huì)(nema)經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于1980年正式將可編程序控制器命名為pc (programmable controller),但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī) pc (personal computer)相區(qū)別， 常將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)為plc，并給plc作了定義：可編程序控制器是一種帶有指令存 儲(chǔ)器、數(shù)

16、字的或模擬的輸入/輸出接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì) 數(shù)和運(yùn)算等功能，用于控制器或產(chǎn)生過(guò)程的自動(dòng)化控制裝置。1982 年，國(guó)際電工委員會(huì)(international electrical committee, iec)頒布了 plc標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985年提交了第二稿，并在1987年的3稿中對(duì)plc作了如下的 定義：“plc是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序 控制器的存儲(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、定時(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)字式或模擬式的輸入，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？?編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都

17、應(yīng)按照易于與工業(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)?！鄙鲜龅亩x表明，plc是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理 器為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，用而向控制過(guò)程、而向用戶的 “自然語(yǔ)言”編程是一種簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。2. 2 plc的主要功能及特點(diǎn)2. 2. 1 plc的主要功能1. 開(kāi)關(guān)邏輯和順序控制這是plc應(yīng)用最廣泛、最基本的場(chǎng)合。它的主要功能是完成開(kāi)關(guān)邏輯運(yùn)算和進(jìn)行順 序邏輯控制，從而可以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。2. 模擬控制（a/d和d/a控制）在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，許多連續(xù)變化的需要進(jìn)行控制的物理量，如溫度、

18、壓力、流量、 液位等，這些都屬于模擬量。過(guò)去，plc長(zhǎng)于邏輯運(yùn)算控制，對(duì)于模擬量的控制主要靠 儀表或分布式控制系統(tǒng)，目前大部分plc產(chǎn)品都具備處理這類(lèi)模擬量的功能，而且編程 和使用方便。3. 定時(shí)/計(jì)數(shù)控制plc具有很強(qiáng)的定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個(gè)定時(shí)器與計(jì)數(shù) 器。對(duì)于定時(shí)器，定時(shí)間隔可以由用戶加以設(shè)定；對(duì)于計(jì)數(shù)器，如果需要對(duì)頻率較高的 信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則可以選擇高速計(jì)數(shù)器。4. 步進(jìn)控制plc為用戶提供了一定數(shù)量的位移寄存器，用位移寄存器可方便地完成步進(jìn)控制功 能。5. 運(yùn)動(dòng)控制在機(jī)械加工行業(yè)，可編程序控制器與計(jì)算機(jī)數(shù)控（cnc）集成在一起，用以完成機(jī) 床的運(yùn)動(dòng)控制。6.

19、數(shù)據(jù)處理大部分plc都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送， 而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印等操作，有些plc還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn) 算和函數(shù)運(yùn)算。7. 通信聯(lián)網(wǎng)plc具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使plc與plc之間、plc與計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備 之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。2. 2. 2 plc的特點(diǎn)1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2. 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)3. 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎4. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造5. 體積小，重量輕，能耗低2. 3 plc的組成與基本結(jié)構(gòu)plc是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概

20、念相結(jié)合的產(chǎn)物，從廣義上講，plc也是一種 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只不過(guò)它比一般計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的輸入/輸出接口， 具有更適用于控制耍求的編程語(yǔ)言，具有更適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能。因此，plc 是一種工業(yè)控制用的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，它的實(shí)際組成與一般微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本相同，也是 由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。plc的硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)（如閣2.1）、輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)及外部設(shè)備組成。電源運(yùn)好器控制器外設(shè)i/ori i主機(jī)5ttttm用戶輸入沒(méi)備'utt輸出單：兒用戶輸出沒(méi)備jil3ft式磁帶機(jī)一 打印機(jī)一eproms a®w形監(jiān)控系統(tǒng)一plc或匕位h卿heprom（城根序

21、）ram（用戶根序）i/oi/or庇擴(kuò)展技i按u_1閣2-1 plc硬件主機(jī)系統(tǒng)閣2. 4 plc的工作原理可編程控制器是一種專(zhuān)用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其工作原理與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作 原理基本相同。plc是采用周期循環(huán)掃描的工作方式，cpu連續(xù)執(zhí)行用戶程序和任務(wù)的循環(huán)序列稱(chēng) 為掃描。cpu對(duì)用戶程序的執(zhí)行過(guò)程是cpu的循環(huán)掃描，并用周期性的地集中采樣、集 中輸出的方式來(lái)完成。一個(gè)掃描周期（工作周期）主要成分為以下幾個(gè)階段：1. 輸入采樣掃描階段這是第一個(gè)集中批處理過(guò)程，plc按順序逐個(gè)采集所有輸入端子上的信號(hào)，不論輸 入端子上是否接線，cpu順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號(hào)寫(xiě)到輸入

22、 映像寄存器中，在當(dāng)前的掃描周期內(nèi)，用戶程序用到的輸入信號(hào)的狀態(tài)是否變化。即使 此吋外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，也只能在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣掃描階段去 讀取，對(duì)于這種采集輸入信號(hào)的批處理，雖然嚴(yán)格上說(shuō)每個(gè)信號(hào)被采集的時(shí)間有先有后, 但由于plc的掃描周期很短，這個(gè)差異對(duì)一般工程應(yīng)用可忽略，所以可以認(rèn)為這些采集 到的輸入信息是同時(shí)的。2. 執(zhí)行用戶程序掃描階段這是第二個(gè)集中批處理過(guò)程，在執(zhí)行用戶程序階段，cpu對(duì)用戶程序按順序進(jìn)行掃 描。如果程序用梯形閣表示，則總是按先上后下、從左到右的順序進(jìn)行掃描，每掃描到 一條指令，所需耍的輸入信息的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取，而不是直接使用現(xiàn) 場(chǎng)

23、的立即輸入信號(hào)。對(duì)其他信息，則是從plc的原件映像寄存器中去讀取，在執(zhí)行用戶 程序中，每一次運(yùn)算的中間結(jié)果都立即寫(xiě)入元件映像寄存器中，對(duì)輸出繼電器的掃描結(jié) 果，也不是馬上去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，而是將其結(jié)果寫(xiě)入到輸出映像寄存器中。在此階段， 允許對(duì)數(shù)字量1/0指令和不設(shè)置數(shù)字濾波的模擬量1/0指令進(jìn)行處理，在掃描周期的各 個(gè)部分，均可對(duì)中斷事件進(jìn)行響應(yīng)。在這個(gè)階段，除了輸入映像寄存器外，各個(gè)元件映像寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí) 行而變化的。3. 輸出刷新掃描階段這是第三個(gè)集中批處理過(guò)程，當(dāng)cpu對(duì)全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄存 器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時(shí)送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端子

24、去驅(qū)動(dòng)各 輸出繼電器所帶的負(fù)載。2. 5本章小結(jié)本章主要介紹了 plc的基本概念、plc的主要功能及特點(diǎn)、plc的組成與基本結(jié)構(gòu)、 plc的工作原理四個(gè)方面的內(nèi)容。通過(guò)對(duì)plc的了解，掌握其基本功能，將其運(yùn)用到自 動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中去。第三章自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本章從自動(dòng)門(mén)的功能需求、控制耍求、系統(tǒng)組成、機(jī)械傳動(dòng)等方面系統(tǒng)介紹了自動(dòng) 門(mén)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題及解決辦法。3.1自動(dòng)門(mén)的功能需求分析本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口的應(yīng)用，需要冇安全性和可靠性。根據(jù)商場(chǎng)中對(duì)自動(dòng)門(mén)的具體 要求，本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)應(yīng)由以下功能：1. 開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)控制應(yīng)冇手動(dòng)和自動(dòng)方式為了便于維護(hù)，自動(dòng)門(mén)應(yīng)具冇手動(dòng)和自動(dòng)方式。

25、當(dāng)信號(hào)采集裝置檢測(cè)到有人接近門(mén) 口ii門(mén)未打開(kāi)或者檢測(cè)到已無(wú)人接近門(mén)口ii門(mén)未關(guān)閉，plc動(dòng)作輸出信號(hào)開(kāi)控制點(diǎn)動(dòng)機(jī) 正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來(lái)開(kāi)門(mén)或者關(guān)門(mén)。2. 緊急停止當(dāng)自動(dòng)門(mén)出現(xiàn)夾人現(xiàn)象吋，可閉合緊急停止開(kāi)關(guān)，自動(dòng)門(mén)自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門(mén)過(guò)程。3.2自動(dòng)門(mén)的控制要求1. 當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)k1或k2時(shí)，幵門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)km1 動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)k3位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。2. 自動(dòng)門(mén)在開(kāi)門(mén)位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)km2被起動(dòng)， 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門(mén)移動(dòng)到關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)k4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。3. 在關(guān)門(mén)過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)k2或k1

26、時(shí)，應(yīng) 立即停止關(guān)門(mén)，并自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門(mén)程序。4. 在門(mén)打開(kāi)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(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān) k2或k1時(shí)，必須重新開(kāi)始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，以保證人員安全通過(guò)。3.3自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)門(mén)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(mén)的控制方式。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)采用plc 為控制中心來(lái)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門(mén)的開(kāi)和關(guān)實(shí)現(xiàn)門(mén)的自動(dòng)化控制。3.4自動(dòng)門(mén)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在木課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)針對(duì)人流較多的商場(chǎng)，應(yīng)對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行綜合考慮，所以 在木課題的自動(dòng)門(mén)機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了以下幾個(gè)方面：1.

27、自動(dòng)門(mén)的傳動(dòng)主要括安裝版，軌道，門(mén)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(jiǎn)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(wèn)題，從而確保了門(mén)扇的穩(wěn) 定性。并配以雙側(cè)密封毛刷，形成密封式異軌，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。3. 5本章小結(jié)木章主要是對(duì)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的綜合分析。通過(guò)分析為下

28、面的自動(dòng)門(mén) 控制系統(tǒng)硬件組成部分提供科學(xué)依據(jù)，確定了各部件的正確選擇。第四章自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)自動(dòng)門(mén)的硬件根據(jù)不同的類(lèi)型各有不同，此以平移型感應(yīng)門(mén)為例子介紹它的硬件, 主要有：自動(dòng)感應(yīng)門(mén)主控制器，自動(dòng)感應(yīng)探測(cè)器，自動(dòng)感應(yīng)門(mén)動(dòng)力馬達(dá)，自動(dòng)感應(yīng)門(mén)門(mén) 扇行進(jìn)軌道，門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng)，同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶），自動(dòng)感應(yīng)門(mén)下 部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門(mén)扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門(mén)扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門(mén)體擺動(dòng)。4. 1 plc的選擇在plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)吋，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(guò)程的特點(diǎn)

29、、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，最后選擇冇較高性能價(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)估算吋應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?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)際訂貨吋，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t/o點(diǎn)數(shù)為輸入 14點(diǎn)，輸出10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

30、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)選型吋，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)代替， 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)冇固定的形式，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t/0點(diǎn)數(shù)的10到15倍，加上模擬t/0點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字 數(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(guò)程中冇足夠的空間。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

31、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(mén)控制系統(tǒng)的要求，主要介紹一下幾種功能的選擇。1）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(zhuān)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)哲存儲(chǔ)器容量。2）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。 在編程方式：cpu和編程器有各自的cpu,主

32、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(yǔ)言：順序功能閣（sfc）、梯形閣（ld）、功能模塊閣（ebd）三種 閣形化語(yǔ)言和語(yǔ)言表（1l）、結(jié)構(gòu)文本（st）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守標(biāo) 準(zhǔn)（1ec6113123）,同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言變成方式，如c, basic等，以滿足特殊控 制場(chǎng)合的控制要求。3）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(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的 故障位置，軟件診斷

33、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1）plc的類(lèi)型plc按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊兩類(lèi)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(lèi)；按cpu字長(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 可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型plc的1/0點(diǎn)數(shù)閥定，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1/0卡件或插卡，因此用戶可較合理的 選擇和配置

34、系統(tǒng)控制的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)。2）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(mén)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耍求。響應(yīng)時(shí)間

35、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(guò)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(lèi)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)采用德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的cpu224小型plc來(lái)實(shí)現(xiàn) 整個(gè)系統(tǒng)的控制。¥1自動(dòng)門(mén)的驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門(mén)能否良好工作的保障。在木設(shè)計(jì)中是運(yùn)用直流無(wú)刷電機(jī)。 直流無(wú)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(jiǎn)單、運(yùn) 行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，乂具備直流電動(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”

36、等場(chǎng)合的最佳選 擇木設(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(wú)刷電機(jī)，電機(jī)直徑 小45,額定轉(zhuǎn)數(shù)4000轉(zhuǎn)，額定扭矩0. 036n. m,功率15w100w。額定電壓24vdc。4.3感應(yīng)器件的選r前自動(dòng)門(mén)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(chēng)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，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)門(mén)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)器是以10. 525ghz微波頻率發(fā)射、接收。其探測(cè)方式具體如卜優(yōu)點(diǎn)：1

37、. 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)，不管人貝是否移動(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(lèi)不同場(chǎng)合的自動(dòng)控制系統(tǒng)屮，是自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)的關(guān) 鍵部位，其性能直接影響&動(dòng)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)常有人路過(guò)的地方，選擇窄區(qū)域的 感應(yīng)器。4.4直流電動(dòng)機(jī)的選型4. 4.1直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速并勵(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

38、電動(dòng)機(jī)在一般情況丁是不能調(diào)速 的，更不能無(wú)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?電動(dòng)機(jī)能無(wú)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) /keo可知，ra、o和u屮的任意一個(gè)值，都可使轉(zhuǎn)速改變，改變電樞電路屮外電阻的方法也 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r前己較少采用。現(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o。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，由于n=u/keo-ra/ktkeo t可知磁通o減少時(shí)，no升高

39、，轉(zhuǎn)速降an增大，但后者與02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t，o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 <on),將轉(zhuǎn)速往上調(diào)(n>nn)o調(diào)速的過(guò)程是：當(dāng)電壓u保持恒定時(shí)，減小磁通o。由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速產(chǎn)立即發(fā) 蟲(chóng)變化，于是反電動(dòng)勢(shì)e=ke n就減小，la隨之埔加。由于la埔加的影響超過(guò) 減小的影響，所以轉(zhuǎn)矩t=ktoia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，la和丁也著減小，直到t=tc時(shí)為止。但這時(shí)轉(zhuǎn)速己 比原來(lái)升高了。必須指出，若

40、電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)不運(yùn)行，則電樞電流la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=ktoia,故減小磁通量o后la必然超過(guò)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 棊本不變(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(wú)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)速耍超過(guò)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

41、時(shí)，降低電樞電壓u,則 由n=u/kt o-ra/ke kt 02 t可見(jiàn)，ho變低了，但an未改變。因此改變u可得出一組平行的機(jī)械待性曲線。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(guò)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la減小，轉(zhuǎn)矩t也減小。如果阻轉(zhuǎn)矩tc未變，貝ijt<tc, 轉(zhuǎn)速n下降。隨著n的降低，反電動(dòng)勢(shì)e減小，la和t增大，直到t=tc時(shí)為止。但這 時(shí)轉(zhuǎn)速己比原來(lái)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

42、（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(wú)級(jí)調(diào)速。這種調(diào)速方法的缺點(diǎn)是調(diào)壓需用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，投資較高。近年來(lái)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。4. 4. 2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(lái)說(shuō)又有以下的優(yōu)勢(shì)：1）由于采用高性能永磁材料，無(wú)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(méi)用轉(zhuǎn)子損耗（轉(zhuǎn)子使用永磁材料），也無(wú)需定子勵(lì)磁電

43、流分量（應(yīng)用新 理論），所以無(wú)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(méi)有轉(zhuǎn)子發(fā)熱，無(wú)刷直流電機(jī)也無(wú)需考慮轉(zhuǎn)子冷卻問(wèn)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(wú)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(wú)需坐標(biāo)變換，調(diào)速范圍更寬，控制 性能更好。綜上所述，無(wú)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、右卻變頻器以及產(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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。4.5傳動(dòng)裝置木控制系統(tǒng)所用到的傳動(dòng)裝置具體包

44、括如下：1自動(dòng)門(mén)扇行進(jìn)軌道：就像火車(chē)的鐵軌，約朿門(mén)扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方 向進(jìn)行。2自動(dòng)門(mén)扇吊具走論系統(tǒng)：用于吊掛活動(dòng)門(mén)扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門(mén)扇運(yùn)行。3同步皮帶：用于傳輸電機(jī)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引自動(dòng)門(mén)吊具走論系統(tǒng)。4.6限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)又稱(chēng)行程開(kāi)關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制命令 的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置的一種自動(dòng)控制器 件。限位開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn) 動(dòng)到某一運(yùn)動(dòng)位置吋，行程開(kāi)關(guān)通過(guò)機(jī)械可動(dòng)部分的動(dòng)作，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的控制，限制它們的動(dòng)作和位置，借此對(duì)生產(chǎn)機(jī)

45、械給以必要的保護(hù)。4.7自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)i/o地址分配表i/o分配表示編寫(xiě)plc程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場(chǎng)接線和調(diào)試的重要依據(jù)。 輸入/輸出信號(hào)在plc接線端子的地址分配是進(jìn)行plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，i/o地址分配以后才可進(jìn)行編程；對(duì)控制柜及plc的外圍接線來(lái)說(shuō)，只有i/o 地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖來(lái)安裝控制柜。 i/o地址分配是編寫(xiě)plc程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)成接線和調(diào)試的重要依據(jù)。plc控制系統(tǒng)的i/o地址分配如下表4-1：表4-11/0地址分配表名稱(chēng)代碼地址編號(hào)輸入信號(hào)門(mén)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)sq110. 1門(mén)外光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)sq2

46、10.2開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)sb310.3關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)sb410.4過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)sr510. 5緊急停止開(kāi)關(guān)sb610.6啟動(dòng)停止sb710. 7手動(dòng)開(kāi)門(mén)sb1011.0手動(dòng)關(guān)門(mén)sb1111. 1輸出信號(hào)開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)km0q0. 0關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)km1q0. 1短接啟動(dòng)電阻接觸器km2q0. 24.8自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的原理!4. 8.1主電路及供電線路白動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的主電路圖如k圖4-1所示：4. 8. 2 plc外接線路圖plc的1/0外接線路閣如閣4-2所示:f測(cè)醐醐刪鵬手糊fr5e4v dc1m10,01m1l4-10,1q0.010,210.3q0.110.4q0210,510,610,72h11

47、,0cpu224il1'h"1ml+l+sq3少kmokm1i i1'slkm1_x.kmoee24v dc圖4-2 1/0外接線路圖4.9本章小結(jié)本章主要是在上一章執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的棊礎(chǔ)上對(duì)自動(dòng)門(mén)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行選擇與設(shè)計(jì)。 其屮主要是從以i幾個(gè)方面進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)：驅(qū)動(dòng)裝置的選型、感應(yīng)器件的選型、自動(dòng)門(mén) 控制系統(tǒng)i/o地址的分配。使我對(duì)這些硬件有了更深的了解。第五章自動(dòng)門(mén)的軟件系統(tǒng)木章主要是對(duì)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)上章對(duì)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的 硬件部分的設(shè)計(jì)木章軟件采用mcgs組態(tài)軟件、ipc和plc構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)。首先提出系統(tǒng) 控制要求，然后對(duì)自動(dòng)門(mén)對(duì)象進(jìn)行分析，

48、確定控制方案。5.1控制系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)當(dāng)門(mén)扇要完成一次開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)，其工作流程如圖5. 1所示：(、 開(kāi)始手動(dòng)/自動(dòng)- i 足t結(jié)束按下按鈕i是門(mén)打開(kāi)到底按下按鈕門(mén)關(guān)閉到欣圖5-1自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)流程圖桐圖說(shuō)明如下：(1) 當(dāng)冇人冇內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)k1或k2時(shí)，開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)km1 動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)k3位置吋，電機(jī)停止運(yùn)行。(2) 自動(dòng)門(mén)在開(kāi)門(mén)位置停留8s后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)km2被啟動(dòng), 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門(mén)移動(dòng)到關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)k4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。(3) 在關(guān)門(mén)過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)k2或k1時(shí), 應(yīng)立即停止關(guān)門(mén)，并自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門(mén)

49、程序。(4) 在門(mén)打開(kāi)后的8s等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)至外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi) 關(guān)k2或k1時(shí)，必須重新開(kāi)始等待8s后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，以保證人員安全通過(guò)。5.2 plc梯形圖的設(shè)計(jì)5.2.1梯形圖編輯注意事項(xiàng)1. 每個(gè)繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用同一個(gè)編號(hào)，每個(gè)元件的觸點(diǎn)使用沒(méi)有數(shù)量限2. 梯形圖每一行都是從左邊開(kāi)始，線圈接在最右邊(線圈右邊不允許再冇觸點(diǎn))。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)的線圈只能輸出一次。5. 在梯形體中沒(méi)冇真實(shí)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向流動(dòng)一

50、一即從左 向右流動(dòng)，層次的改變只能從上向下流動(dòng)。6. 無(wú)論選用何種plc機(jī)型，所使用的軟件編號(hào)(即地址)必須在該機(jī)型的有效范圍 以?xún)?nèi)。5.2.2梯形圖以及指令圖5.1自動(dòng)門(mén)開(kāi)門(mén)梯形圖網(wǎng)絡(luò)2intonz 1+80-pt100 ms10.2t37圖5. 2 a動(dòng)門(mén)延遲梯形圖網(wǎng)絡(luò)3t37qo.oq0.2107q0.111.1圖5. 3 a動(dòng)門(mén)關(guān)門(mén)梯形圖網(wǎng)絡(luò)4i0.5i0.7q0.2i i1ii()10.6圖5. 4自動(dòng)門(mén)過(guò)載保護(hù)梯形圖程序注釋網(wǎng)銘1網(wǎng)銘標(biāo)題12020730oooo1oooiiqqiiiq80+3 12 v -0 0 0 3 111 t網(wǎng)絡(luò)注釋d nlooaoaa =ldananton

51、圖5. 5自動(dòng)門(mén)開(kāi)門(mén)及延遲語(yǔ)句表網(wǎng)絡(luò)3ldt370q0.1anq0.0anqo2a10.7an10.4011.1=q0.1網(wǎng)絡(luò)4ld10.5010.60q0.2a10.7=q0.2閣5. 6 a動(dòng)門(mén)關(guān)門(mén)及過(guò)載保護(hù)語(yǔ)句表5. 2. 3過(guò)程分析1. 首先按下啟動(dòng)按鈕使10. 7閉合，若外檢測(cè)開(kāi)關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開(kāi)關(guān)有信號(hào)時(shí)10. 1或 10. 2閉合。由于開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)10. 3是長(zhǎng)閉的，所以q0.0線圈通電，有原理分析可知 光電檢測(cè)開(kāi)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(mén)扇移動(dòng)，執(zhí)行開(kāi)門(mén)過(guò)程。2. 當(dāng)門(mén)扇完全打開(kāi)時(shí)，使開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)10. 3打開(kāi)，q0. 0線圈斷電.電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn) 動(dòng)。3. 當(dāng)門(mén)扇停止移動(dòng)時(shí)，由于開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)的長(zhǎng)閉變成長(zhǎng)開(kāi)，故使長(zhǎng)開(kāi)閉合。進(jìn)行 8秒的延時(shí)，若此時(shí)外檢測(cè)開(kāi)關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開(kāi)關(guān)10. 1或10. 2有信號(hào)，則使t0重新延時(shí)。4. 當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后to線圈通電，由于關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)10. 4常乩所以使q0. 1 通電并自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門(mén)過(guò)程。5. 在關(guān)門(mén)過(guò)程