基于PLC的自動窗簾系統(tǒng)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)設(shè)計(論文)題目:基于PLC的自動窗簾系統(tǒng)設(shè)計專業(yè):班級:學(xué)號:______姓名:________指導(dǎo)教師:________2021年7月15日目錄第一章 PLC的概述 摘要在這科技引領(lǐng)潮流，科技改變生活的時代，各種科技創(chuàng)新逐步走入我們的生活。人們也在注重生活的基本問題同時，對生活的品質(zhì)與生活環(huán)境有了更高的要求。自動窗簾與自動在為我們提供更適宜居住的同時，也使得生活的方式更加優(yōu)化，解放雙手，讓人們不需要在為開關(guān)窗簾分心，讓人們節(jié)省出更多閑暇時間自動窗簾與窗簾控制系統(tǒng)的設(shè)計是為了解決傳統(tǒng)窗簾窗戶所帶來的不便、費時費力的問題。此設(shè)計采用西門子s7-12001215C\DC\DC為主要控制模塊，步進(jìn)電動機為主要動力模塊，由限位開關(guān)和按鍵電路等組成信號檢測電路，各系統(tǒng)協(xié)作控制窗簾與窗戶的打開和關(guān)閉?？刂葡到y(tǒng)可以控制窗簾和窗戶的不同模式以從而實現(xiàn)自動控制、手動控制等功能。該設(shè)計采用博圖軟件進(jìn)行梯形圖的繪制，并且做出組態(tài)王模擬演示關(guān)鍵詞 ：PLC；自動控制；智能窗簾

緒論本設(shè)計綜合了自動窗簾的簡潔和簡單的要求，并且具有手動和自動開關(guān)窗簾功能，要求有很高的穩(wěn)定性來滿足日常的需要，所以在本設(shè)計中選用的智能控制器為簡單的西門子S7-1200系列1215CDC\DC\DC型號的PLC；使用正泰（CHNT）YBLX-ME/8104行程開關(guān)限制窗簾開啟的最大值；使用雷賽86CM45-0-I14D步進(jìn)電機作為驅(qū)動動力，驅(qū)動和控制簡單，制動性能好，轉(zhuǎn)矩大效率高。在硬件設(shè)計基礎(chǔ)上再進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計。本課題的具體需求在系統(tǒng)設(shè)計過程中考慮到了自動窗簾的經(jīng)濟實用、穩(wěn)定的需要。由于自動窗簾在通電后可以實現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得到了廣泛應(yīng)用。自動窗簾在國外早就得到了普遍應(yīng)用，在國內(nèi)也逐漸得到了大家的認(rèn)可，已經(jīng)迎來了自動窗簾發(fā)展的黃金時期。早期自動窗簾控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點已被逐漸淘汰。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。他采用可以編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、和算數(shù)運算等操作指令，并能通過數(shù)字式和開關(guān)量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC具有可靠性高，抗干擾能力強，功能完善，適用性強，系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。因此運用PLC控制自動窗簾具有較高的可靠性，維修方便等優(yōu)點。PLC的概述1.1PLC的定義PLC問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國電氣制造商協(xié)會NEMA(NationalElectricalManufactoryAssociation)經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于1984年首先將其正式命名為PC(ProgrammableController),并給PC作了如下定義：“PC是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行PC之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。”以后國際電工委員會(IEC)又先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通過了對它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計?！笨傊?，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實際應(yīng)用時，其硬件需根據(jù)實際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計編制。PLC的功能它的功能非常豐富。這主要與它具有豐富的處理信息的指令系統(tǒng)及存儲信息的內(nèi)部器件有關(guān)。它的指令多達(dá)幾十條、幾百條，可進(jìn)行各式各樣的邏輯問題的處理，還可進(jìn)行各種類型數(shù)據(jù)的運算。凡普通計算機能做到的，它也都可作到。它的內(nèi)部器件，即內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，種類繁多，容量宏大。I/O繼電器，可以用以存儲入、出點信息的，少的幾十、幾百，多的可達(dá)幾千、幾萬，以至10幾萬。這意味著它可進(jìn)行這么多I/O點的入出信息變換，進(jìn)行這么大規(guī)模的控制。它的內(nèi)部種種繼電器，相當(dāng)于中間繼電器，數(shù)量更多。內(nèi)存中一個位就可作為一個中間繼電器，怎么不多！它的計數(shù)器、定時器也很多，是繼電電路所望塵莫及的。小小的箱體或模塊，其內(nèi)部定時器、計數(shù)器可達(dá)成百、成千。這也是因為只要用內(nèi)存中的一個字，再加一些標(biāo)志位，即可成為定時器、計數(shù)器，所以才那么多。而且，這些內(nèi)部器件還可設(shè)置成丟電保持的，或丟電不保持的，即上電后予以清零的。以滿足不同的使用要求。這些也是繼電器件所難以做到的。它的數(shù)據(jù)存儲區(qū)還可用以存儲大量數(shù)據(jù)，幾百、幾千、幾萬字的信息都可以存，而且，掉電后還不丟失。PLC還有豐富的外部設(shè)備，可建立友好的人機界面，以進(jìn)行信息交換?？伤腿氤绦?，送入數(shù)據(jù)，可讀出程序，讀出數(shù)據(jù)。而且讀、寫時可在圖文并茂的畫面上進(jìn)行。數(shù)據(jù)讀出后，可轉(zhuǎn)儲，可打印。數(shù)據(jù)送入可鍵入，可以讀卡入，等等。PLC還具有通訊接口，可與計算機鏈接或聯(lián)網(wǎng)，與計算機交換信息。自身也可聯(lián)網(wǎng)，以形成單機所不能有的更大的、地域更廣的控制系統(tǒng)。PLC還有強大的自檢功能，可進(jìn)行自診斷。其結(jié)果可自動記錄。這為它的維修增加了透明度，提供了方便。豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能；同時，也為工業(yè)系統(tǒng)的自動化、遠(yuǎn)動化及其控制的智能化創(chuàng)造了條件。以下是主要包括的功能：(1)邏輯控制(2)定時控制(3)計數(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)等1.3PLC的基本組成1.3.1PLC的組成結(jié)構(gòu)各種PLC的組成結(jié)構(gòu)基本相同，主要有CPU,電源，儲存器和I/O口等組成。如下圖1-1所示圖1-1PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖1-21200plc實物圖1.3.2中央處理器CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與儲存單元、輸入輸出接口、通信接口、擴展接口相連。CPU是PLC的核心，它不斷采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出。1.3.3儲存器PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩種。系統(tǒng)存儲器用于存放PLC的系統(tǒng)程序，用戶存儲器用于存放PLC的用戶程序。PLC一般均采用可電擦除的E2PROM存儲器來作為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。1.3.4I/0接口PLC的輸入接口電路的作用是將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號輸入CPU；PLC的輸出接口電路的作用是將CPU向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行元件的信號，以便控制接觸器線圈等電器的通、斷電。PLC的輸入輸出接口電路一般采用光耦合隔離技術(shù)，可以有效地保護(hù)內(nèi)部電路。（一）輸入接口電路PLC的輸入接口電路可分為直流輸入電路和交流輸入電路。直流輸入電路的延遲時間比較短，可以直接與接近開關(guān)，光電開關(guān)等電子輸入裝置連接；交流輸入電路適用于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。交流輸入電路和直流輸入電路類似，外接的輸入電源改為220V交流電源。（二）輸入接口電路輸出接口電路通常有3種類型：繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型的輸出電路類似，只是晶體管或晶閘管代替繼電器來控制外部負(fù)載。1.3.5擴展通信接口PLC的擴展接口的作用是將擴展單元和功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要；通信接口的功能是通過這些通信接口可以和監(jiān)視器、打印機、其他的PLC或是計算機相連，從而實現(xiàn)“人-機”或“機-機”之間的對話。1.3.6電源PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲器等電路提供5V、12V、24V直流電源，使PLC能正常工作。1.4PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法與步驟(1)深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求（2）確定I/O設(shè)備根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備按鈕、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器等。（3）選擇合適的PLC類型根據(jù)以確定的用戶I/O設(shè)備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，選擇合適的PLC類型，包括機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（4）分配I/O點分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入/輸出分配表。接著就可以進(jìn)行PLC程序的設(shè)計，同時可進(jìn)行控制臺或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。（5）設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的時間經(jīng)驗。（6）將程序輸入PLC當(dāng)使用建議編程器將程序輸入PLC時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將下載到PLC中去。（7）進(jìn)行軟件測試程序輸入PLC后，應(yīng)先進(jìn)行測試工作。因為在程序設(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將PLC連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。（8）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試在PLC軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整體系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進(jìn)行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。（9）編制技術(shù)文件系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電氣布置圖、電氣元件明細(xì)表、PLC梯形圖。

窗簾的概述2.1窗簾的發(fā)展及歷史窗簾的發(fā)展經(jīng)歷了很多變化，最明顯的變化反映在窗簾的材質(zhì)上。一開始，窗口在開始使用的時候只不過是在墻上和天花板上鑿出或留出非常粗糙的孔洞或印第安人圓錐形帳篷天窗式的開口，其基本的用途還只是限于通風(fēng)，這些孔洞和開口往往使用野獸之皮或草的編織物布加以遮蓋。獸皮和草席是最早形態(tài)的窗簾，而由于草席的美觀性，這種窗飾流傳至今，在南方的夏天，還有家庭會掛上草席窗簾，取其涼快。漢朝蔡倫發(fā)明了紙后，人們開始用紙作為窗的遮蓋物。中國古代的窗戶上都是糊窗戶紙，窗眼很小很密：一是為了防盜，二是窗眼太大了窗戶紙容易被風(fēng)刮破。這種糊紙的格子窗在北方民居中很常見，糊窗戶的紙叫高粱紙，白色，有一定的厚度和韌性，除非故意破壞它，否則是不輕易破的。宋朝出現(xiàn)布藝之后，人們便把它用作窗飾，因為它的花紋豐富，又輕便，演繹出了萬眾風(fēng)情的窗簾。布簾按材質(zhì)分有棉紗布，滌綸布，滌棉混紡，棉麻混紡等，不同的材質(zhì)、紋理、顏色、圖案等綜合起來就形成了不同風(fēng)格的布簾，配合不同風(fēng)格的室內(nèi)設(shè)計。這也是為什么直至今天，人們依然很喜歡使用布作為窗簾。近代，由于科技的發(fā)展，簾布的材質(zhì)有了飛躍的發(fā)展，出現(xiàn)了以鋁合金、木片、無紡布為材質(zhì)做成的窗簾，這些窗簾統(tǒng)稱為簡約窗簾，隨著科技的進(jìn)步及阻燃技術(shù)的發(fā)展，各種功能的窗簾不斷涌現(xiàn)，概括起來大致有阻燃、節(jié)能、吸音、隔音、抗菌、防霉、防水、防油、防污、防塵、防靜電、報警、照明等各種窗簾，及綜合了以上功能的多功能窗簾?，F(xiàn)代，由于消費者審美的轉(zhuǎn)變及環(huán)保意識的逐漸加強，窗簾不僅體現(xiàn)一個房間的表情，也反映了主人的生活品味和情趣，一款落落大方、簡約高雅的窗簾，可以為居室錦上添花。除了裝飾功能外，窗簾的材質(zhì)、功能、舒適度也與我們的健康、生活息息相關(guān)。因此，隔熱保溫窗簾、防紫外線窗簾與現(xiàn)代簡約風(fēng)格的窗簾也越來越多，紛紛受到廣大消費者和白領(lǐng)們的追捧。今天，窗簾與我們的空間并存，格調(diào)千變、樣式萬化，功能用途也細(xì)化到任何用的著的地方。歐式、韓式、中式、日式、隔熱保溫窗簾、防紫外線窗簾、單向透視窗簾、卷簾、遮陽簾、隔音簾、天棚簾、天幕簾、百葉簾、羅馬簾、木制簾、竹制簾、金屬簾、風(fēng)琴簾、水波簾、立式移簾、電動窗簾、手動窗簾。2.2使用場所（1） 家用（2） 臥室：宜用布藝簾，加遮光布與窗紗?？钍揭院啙崬橹鳎^小的窗戶可選擇成品簾。（3） 客廳：較大的客廳宜用落地布藝窗簾，可以配窗紗，不需遮光布，款式上可加配帷幔。較小的客廳可用不透光的卷簾、布百葉及日夜簾等。（4） 兒童房：宜用色彩鮮艷、圖案活潑的面料做窗簾或布百葉，也可用印花卷簾。（5） 餐廳：餐廳不屬私秘空間，如不受曝曬，一般有一層薄紗即可。窗紗、印花卷簾、（6） 陽臺：封閉式陽臺的最佳選擇是陽光卷簾、遮光又透氣，過濾紫外線，卷起時不占空間。陽臺如和臥室相通，則安裝一道布藝簾，以適合晚間睡眠使用。（7） 書房：書房可選擇自然、獨具書香味的木質(zhì)百葉簾、隔音簾或素色卷簾。（8） 浴室和廚房：應(yīng)選擇防水、防油、易清潔的窗簾，一般選用鋁百葉或印花卷簾。（9） 陽光簾均為上佳選擇。賓館和寫字樓用寫字樓是辦公地方，為非隱秘場所，除了一般窗簾外，還可用斑馬簾、垂直簾、陽光面料卷簾、卷簾等。賓館、寫字樓用窗簾不同于家用窗簾，宜用花型大方的裝飾布，如直條文、凈色布等，款式力求簡潔，以滿足大眾審美要求。賓館的大廳、酒巴、餐廳多選用扇百葉或窗簾配帷幔，而客房則選用溫馨、素雅的裝飾布，或選用AB布做窗簾、床罩、軟包，讓客人有賓至如歸的感覺。2.3窗簾的種類窗簾已與我們的空間并存，格調(diào)千變，樣式萬化，功能用途也細(xì)化到任何用的著的地方。歐式、韓式、中式、遮陽簾、隔音簾、天棚簾、百葉簾、木制簾、竹制簾、金屬簾、風(fēng)琴簾、電動窗簾、手動窗簾……舉不勝舉，應(yīng)有盡有，怪不得人們把窗當(dāng)著眼睛，把簾當(dāng)作眼皮，陪加愛護(hù)，時時鐘情！窗簾種類繁多，但大體可歸為成品簾和布藝簾兩大類。成品簾根據(jù)其外型及功能不同可分為：卷簾、褶簾、垂直簾和百頁簾。（1） 卷簾收放自如。它可分為：人造纖維卷簾、木炙卷簾、竹質(zhì)卷簾。其中人造纖維卷簾以特殊工藝編織而成的，可以過漉強日光輻射，改造室內(nèi)光線品質(zhì)，有防靜電防火等功效。（2） 折簾根據(jù)其功能不同可以分為：百葉簾、日夜簾、蜂房簾、百褶簾。其中蜂房簾有吸音效果，日夜簾可在透光與不透光之間任意之功效。（3） 垂直簾根據(jù)其面料不同，可分為鋁質(zhì)簾及人造纖維簾等。（4） 百頁簾一般分為木百頁、鋁百頁、竹百頁等。百頁簾的最大特點在于光線不同角度得到任意調(diào)節(jié)，使室內(nèi)的自然光富有變化。布藝簾用裝飾布經(jīng)設(shè)計縫紉而做成的窗簾2.4自動窗簾的簡介窗簾的性能廣，具有保溫、保冷、防蟲、防風(fēng)、防塵、隔音、防異味、采光、密封，有低噪音，速度快，開啟頻率高，安全性能好等多種功能?？蓮V泛使用于電子、機械、化工、紡織、冷凍、印刷、食品、汽車裝配、超市、物流倉儲等多種行業(yè)的空調(diào)車間和潔凈廠房。其中高速自動開啟與關(guān)閉的快窗簾，在尋求嚴(yán)格的質(zhì)量管理和高效率,節(jié)儉經(jīng)費的工廠、倉庫、店鋪等處，出入口的有效開閉是決定商品的安全性與生產(chǎn)經(jīng)營效率的最大關(guān)鍵。快速窗簾比一般窗簾速度高達(dá)20倍,實現(xiàn)每1小時100次的高速開閉與高度的耐久性。另外，通過開口高度調(diào)節(jié)機能的并用，縮短出入口的開放時間，提高室內(nèi)的空調(diào)的效率．把室外的異物混入控制在最小限度，同時提高工作效率。為實現(xiàn)安全，清潔，節(jié)能的工作環(huán)境，為提高產(chǎn)品質(zhì)量節(jié)減經(jīng)費作出貢獻(xiàn).密封性能好，采用德國編碼器調(diào)制限位，門底端裝有加重隔氣布，可與各種不平坦地面緊密結(jié)合，起到良好防塵降噪、防風(fēng)保溫作用。2.5國內(nèi)自動窗簾的發(fā)展現(xiàn)狀自動窗簾產(chǎn)品盡管已經(jīng)進(jìn)入市場成熟期，但從總的要求看，尚不夠成熟和完善，在技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品定位上仍依靠市場的自然導(dǎo)向為主。國家建設(shè)部在2004后6月組建了自動窗簾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，對全行業(yè)進(jìn)行規(guī)范、指導(dǎo)和服務(wù)，但要把純自然狀態(tài)下的行業(yè)發(fā)展模式進(jìn)行規(guī)范到位，必然會遇到一些亟待解決的問題：（1）知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度太弱。一批假冒偽劣廠家剛被淘汰出局，隨之又有一批卷土而來，大有“野火燒不盡”之勢，而正規(guī)動作的品牌企業(yè)面對這種不正當(dāng)?shù)母偁巺s又不得不疲于應(yīng)對，可謂深受其害。從總體上來講，國人對知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)意識本身就不強，在實際動作中又缺少相應(yīng)的技術(shù)和政策支持，導(dǎo)致大批正規(guī)企業(yè)辛辛苦苦投入大量資金、精心研發(fā)的新產(chǎn)品，剛一問世，仿冒偽劣產(chǎn)品就蜂擁而至充斥市場，以低廉的價格與之競爭,同時，魚目混珠的劣質(zhì)產(chǎn)品，也令消費者無法分辨，無所適從。這不僅使正規(guī)投入研發(fā)的企業(yè)蒙受損失，也直接坑害了消費者利益，擾亂了市場秩序。（2）缺少產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。由于自動窗簾產(chǎn)品面市僅十幾年的時間，技術(shù)工作的基礎(chǔ)才剛剛建立，要制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚缺乏足夠的技術(shù)準(zhǔn)備和足夠的調(diào)研及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備?？梢哉f，建設(shè)部自動窗簾車庫門標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的成立和運行，為制定這些標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范創(chuàng)造了有利條件，但要真正落到實處還需要行業(yè)內(nèi)同仁們的積極參與支持和配合。（3）自動窗簾產(chǎn)品的長期發(fā)展目標(biāo)定位不夠清晰?，F(xiàn)階段各生產(chǎn)廠家大多都是各自為戰(zhàn)，摸著石頭過河，對于在什么時候要達(dá)到一個什么樣的標(biāo)準(zhǔn)沒有一個統(tǒng)一、明確的認(rèn)定。這必然導(dǎo)致企業(yè)目光短淺和盲目開發(fā)，不僅是資源上的浪費，而且極易錯失行業(yè)發(fā)展的最佳時機。（4）惡性競爭。競爭本來是市場經(jīng)濟的應(yīng)有之義，但它又猶如一柄雙刃劍，市場秩序和環(huán)境不規(guī)范時，若運用得不當(dāng)，就會出現(xiàn)惡性競爭，導(dǎo)致廠家和消費者雙方受害。特別是在市場資源有限的情況下，僧多粥少，一份訂單有十幾個廠家去競爭的案例屢見不鮮。為了各自的眼前利益最終就會演變?yōu)閮r格競爭，因為它迎合了現(xiàn)階段經(jīng)濟尚不充裕的國人消費需求。而低價競爭又必然導(dǎo)致一些企業(yè)在降低制造成本上大做文章，隨之而來的就是原材料以次充好，偷工減料，服務(wù)水平降低，產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量下降,最終受害的還是消費者。第三章步進(jìn)電機概述3.1步進(jìn)電機簡介步進(jìn)電動機（steppingmotor）把電脈沖信號變換成角位移以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的微特電機。在自動控制裝置中作為執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖信號，步進(jìn)電動機前進(jìn)一步，故又稱脈沖電動機。步進(jìn)電動機多用于數(shù)字式計算機的外部設(shè)備，以及打印機、繪圖機和磁盤等裝置。步進(jìn)電動機的驅(qū)動電源由變頻脈沖信號源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由此驅(qū)動電源向電機繞組提供脈沖電流。步進(jìn)電動機的運行性能決定于電機與驅(qū)動電源間的良好配合。步進(jìn)電機的優(yōu)點是沒有累積誤差，結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，制造成本低，步進(jìn)電動機帶動負(fù)載慣量的能力大，適用于中小型機床和速度精度要求不高的地方，缺點是效率較低，發(fā)熱大，有時會“失步”。3-1步進(jìn)電機實物圖3.2步進(jìn)電機分類步進(jìn)電動機分為機電式、磁電式及直線式三種基本類型。（1）機電式步進(jìn)電動機機電式步進(jìn)電動機由鐵心、線圈、齒輪機構(gòu)等組成。螺線管線圈通電時將產(chǎn)生磁力，推動其鐵心心子運動，通過齒輪機構(gòu)使輸出軸轉(zhuǎn)動一角度，通過抗旋轉(zhuǎn)齒輪使輸出轉(zhuǎn)軸保持在新的工作位置；線圈再通電，轉(zhuǎn)軸又轉(zhuǎn)動一角度，依次進(jìn)行步進(jìn)運動。（2）磁電式步進(jìn)電動機磁電式步進(jìn)電動機其結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高，價格低廉，應(yīng)用廣泛。主要有永磁式、磁阻式和混合式。1)永磁式步進(jìn)電動機其轉(zhuǎn)子有永磁體的磁極，在氣隙中產(chǎn)生極性交替磁場，定子由四相繞組組成(見圖)。當(dāng)A相繞組通電時，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)向該相繞組所確定的磁場方向。當(dāng)A相斷電、B相繞組被通電勵磁時，就產(chǎn)生一個新的磁場方向，這時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一角度而位于新的磁場方向上，被勵磁相的順序決定了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向。若定子勵磁的變化太快，轉(zhuǎn)子將不能和定子磁場方向的變化保持一致，轉(zhuǎn)子即失步。起動頻率和運行頻率較低，是永磁式步進(jìn)電動機的一個缺點。但永磁式步進(jìn)電動機消耗功率較小，效率較高。20世紀(jì)80年代初，出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子是盤式的永磁盤式步進(jìn)電動機，使步距角及工作頻率達(dá)到磁阻式步進(jìn)電動機的水平。3-2永磁步進(jìn)電機的原理2)磁阻式步進(jìn)電動機其定、轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)外表面上設(shè)有按一定規(guī)律分布的相近齒槽，利用定、轉(zhuǎn)子鐵芯齒槽相對位置變化引起磁路磁阻的變化，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。其轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片或軟磁材料做成，當(dāng)定子某相被勵磁時，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)到使磁路磁阻最小的位置。當(dāng)另一相被勵磁，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到另一位置，使磁路磁阻為最小時，電動機就停止轉(zhuǎn)動。這時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個步距角θb，即式中N為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距的運行拍數(shù)；ZR為轉(zhuǎn)子齒數(shù)。磁阻式步進(jìn)電動機結(jié)構(gòu)形式較多。定子鐵芯有單段式、多段式；磁路有徑向、軸向；繞組相數(shù)有三相、四相、五相。磁阻式步進(jìn)電動機步距角可做到1°～15°,甚至更小，精度容易保證，起動與運行頻率較高,但功耗較大,效率較低。3)混合式步進(jìn)電動機它的定、轉(zhuǎn)子鐵芯結(jié)構(gòu)與磁阻式步進(jìn)電動機相似。轉(zhuǎn)子有永磁體在氣隙中產(chǎn)生單極性磁場，此磁場還被轉(zhuǎn)子上軟磁材料的齒槽調(diào)制?；旌鲜讲竭M(jìn)電動機兼有永磁式步進(jìn)電動機與磁阻式步進(jìn)電動機兩者的優(yōu)點，電動機步距角小，精度高，工作頻率高，且功耗小，效率高。（3）直線式步進(jìn)電動機有反應(yīng)式和索耶式兩類。索耶式直線步進(jìn)電動機由靜止部分（稱為反應(yīng)板）和移動部分(稱動子)組成。反應(yīng)板由軟磁材料制成，在它上面均勻地開有齒和槽。電機的動子由永久磁鐵和兩個帶線圈的磁極A和B組成。動子是由氣墊支承,以消除在移動時的機械摩擦,使電機運行平穩(wěn)并提高定位精度。這種電機的最高移動速度可達(dá)1.5米/秒，加速度可達(dá)2g,定位精度可達(dá)20多微米。由兩臺索耶式直線步進(jìn)電動機相互垂直組裝就構(gòu)成平面電動機。給x方向和y方向兩臺電機(圖3)以不同組合的控制電流，就可以使電機在平面內(nèi)做任意幾何軌跡的運動。大型自動繪圖機就是把計算機和平面電動機組合在一起的新型設(shè)備。平面電動機也可用于激光剪裁系統(tǒng)，其控制精度和分辨力可達(dá)幾十微米。3.3步進(jìn)電機原理步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機來控制變的非常的簡單。雖然步進(jìn)電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。如今,生產(chǎn)步進(jìn)電機的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給戶在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。鑒于上述情況，我們決定以廣泛的感應(yīng)子式步進(jìn)電機為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進(jìn)時有所幫助。兩相步進(jìn)電機原理圖

3.4步進(jìn)驅(qū)動器的介紹與步進(jìn)電動機配套的是步進(jìn)驅(qū)動器，步進(jìn)電機驅(qū)動器是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速和定位的目的。廣泛應(yīng)用于雕刻機、水晶研磨機、中型數(shù)控機床、電腦繡花機、包裝機械、噴泉、點膠機、切料送料系統(tǒng)等分辨率較高的大、中型數(shù)控設(shè)備上。

第四章自動窗簾的控制原理及方案4.1自動窗簾的基本控制原理自動窗簾的控制方法就是在窗簾軌的中間及兩側(cè)安裝行程開關(guān)，行程開關(guān)觸碰到窗簾時，將脈沖信號傳給PLC，PLC收到信號后停止電機運轉(zhuǎn)。如需開窗簾，則按下開打開按鈕，關(guān)閉窗簾如需關(guān)窗簾，通知電機反向運動，關(guān)閉窗簾?？刂葡到y(tǒng)原理圖如下圖4-1所示。窗簾的運轉(zhuǎn)由步進(jìn)電機帶動一字滑臺，滑臺帶動窗簾的開關(guān)，主要示意圖如圖4-2所示。圖4-1控制系統(tǒng)原理圖圖4-2窗簾運轉(zhuǎn)示意圖4.2自動窗簾的主要部件組成（1）PLC制器：它是自動窗簾的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮電機或電鎖類系統(tǒng)工作；（2）行程開關(guān)：行程開關(guān)又稱位置開關(guān)(又稱限位開關(guān))的一種，是一種常用的小電流主令電器，檢測門扇的移動位置，提供給主控制器脈沖信號控制動力電機指定位置停轉(zhuǎn)；（3）步進(jìn)電機：提供開窗簾與關(guān)窗簾移動的主動力；（4）窗簾行進(jìn)軌道：約束窗簾的吊具走輪系統(tǒng)，使其在特定軌道行進(jìn)；（5）窗簾吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動窗簾，同時在動力牽引下帶動窗簾4.3自動窗簾控制方案設(shè)計4.3.1自動窗簾方案的分析與論證為實現(xiàn)自動窗簾的控制要求，本控制系統(tǒng)采用運用PLC作為主控制器來調(diào)節(jié)步進(jìn)電機實現(xiàn)控制門扇開啟和關(guān)閉，電機結(jié)構(gòu)簡單，成本低，控制方便。由于自動窗簾的窗簾是用窗簾布做成的，重量不夠，而且還會左右晃動，所以門框內(nèi)的兩側(cè)固定了兩條軌道，防止門扇的晃動，還有就是用剛好長度的鐵片捏在布的下方，增加窗簾下垂的重量。因為PLC的輸出電壓是24V，所以所選的電動機也應(yīng)是24V的42直線絲桿步進(jìn)電機作為主動力4.3.2控制方案確定（1）開門和關(guān)門控制應(yīng)有手動和自動方式為了便于維護(hù)，自動窗簾應(yīng)具有手動和自動方式。按下按鈕時，PLC動作輸出信號開控制點動機正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來開門或者關(guān)門。（2）緊急停止當(dāng)自動窗簾出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時，可閉合緊急停止開關(guān)，自動窗簾自動進(jìn)入開窗簾過程。自動窗簾控制系統(tǒng)包含PLC控制和執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動和手動控制方式，此種控制模式為目前大多自動窗簾的控制方式。本課題所設(shè)計的自動窗簾控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來控制傳動機構(gòu)從而控制窗簾的開和關(guān)實現(xiàn)窗簾的自動化控制。

第五章自動窗簾系統(tǒng)的硬件設(shè)計5.1PLC的功能與選型PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。綜合以上因素，自動窗簾控制系統(tǒng)的核心是PLC技術(shù)，因此自動窗簾控制系統(tǒng)PLC應(yīng)用系統(tǒng)很重要。此項目中我們用到的PLC為西門子S7-1200系統(tǒng)的1215CDC/DC/DC接線如圖5-1所示圖5-1PLC接線圖5.2步進(jìn)驅(qū)動器及電機的功能與選型步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為"步距角"，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機驅(qū)動器是一種能將其承受到的電脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移量的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)電機驅(qū)動器接納到了一個電脈沖信號后，它就驅(qū)動其步進(jìn)電機依照原先完成設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度位移（我們稱之為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是按一個固定的角度一步一步來運轉(zhuǎn)的。我們能夠經(jīng)過控制其發(fā)送的脈沖的個數(shù)來控制其角度的位移量，從而到達(dá)精準(zhǔn)定位的目的;同時我們也能夠經(jīng)過控制其脈沖信號的頻率來控制其步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而到達(dá)其調(diào)速跟定位的目的。普遍應(yīng)用在于各種的雕琢機、水晶研磨機、中型數(shù)控機床、腦電繡花機、包裝機械、噴泉、點膠機、切料送料系統(tǒng)等等等一些分辨率請求較高的大型、中型數(shù)控設(shè)備上。本次項目采用的步進(jìn)驅(qū)動器的型號為雷賽智能M860D直流兩相步進(jìn)電機驅(qū)動器步進(jìn)電機又稱為脈沖電機，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開始以控制為目的的嘗試，應(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機構(gòu)中。這被認(rèn)為是最初的步進(jìn)電機。二十世紀(jì)初，在電話自動交換機中廣泛使用了步進(jìn)電機。由于西方資本主義列強爭奪殖民地，步進(jìn)電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀(jì)五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機上，對于數(shù)字化的控制變得更為容易。到了八十年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電機的控制方式更加靈活多樣。步進(jìn)電機相對于其它控制用途電機的最大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號（電脈沖信號）并轉(zhuǎn)化成與之相對應(yīng)的角位移或直線位移，它本身就是一個完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開環(huán)位置控制，輸入一個脈沖信號就得到一個規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低，幾乎不必進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。步進(jìn)電機的角位移量與輸入的脈沖個數(shù)嚴(yán)格成正比，而且在時間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機繞組的相序,即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。本次項目采用的步進(jìn)電機是雷賽86CM45-0-I14D步進(jìn)電機。5.3限位開關(guān)的功能與選型限位開關(guān)，位置開關(guān)（又稱行程開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，達(dá)到一定的控制目的。通常，這類開關(guān)被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。本次所用的限位開關(guān)的型號為正泰（CHNT）YBLX-ME/8104行程開關(guān)自動復(fù)位微型限位開關(guān)5.4自動窗簾控制系統(tǒng)變量表本項目的PLC變量分配表如圖5-25-2PLC變量表5.5PLC與步進(jìn)電機驅(qū)動器接線圖PLC與步進(jìn)電機驅(qū)動器接線圖如圖5-3。PLC與步進(jìn)電機驅(qū)動器主電源連接接線圖如圖5-4.圖5-3PLC連接步進(jìn)驅(qū)動器接線圖圖-4PLC與步進(jìn)驅(qū)動器主電源連接接線圖

第六章自動窗簾控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計6.1控制系統(tǒng)的程序流程圖根據(jù)本課題的控制要求，所設(shè)計的程序按照以下的流程進(jìn)行，以達(dá)到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計要求和完成系統(tǒng)的最佳設(shè)計。系統(tǒng)流程如圖6-1所示。圖6-1系統(tǒng)流程圖6.2PLC的程序編寫設(shè)計梯形圖的基本方法和步驟：（1）首先根據(jù)工藝過程控制要求，畫出控制流程圖，力求表達(dá)清晰、準(zhǔn)確。必要時可以把控制系統(tǒng)分解成幾個相對獨立的部分，盡量簡化，利于編程（2）將所有的輸入信號（按鍵，行程限位開關(guān)等）和輸出控制對象（接觸器、電動機等）分別列出，按被采用的PLC型號內(nèi)部邏輯元件編號范圍，對I/O端子做出相應(yīng)的分配和安排。（3）根據(jù)控制流程圖，有規(guī)律的分配和利用PLC內(nèi)部有關(guān)的邏輯元件構(gòu)成相應(yīng)的基本回路。（4）以梯形圖的形式來描述控制要求，繪制梯形圖要遵循編程原則。（5）編寫程序清單時，必須按梯形圖的邏輯行和邏輯單元的編排順序（由上而下，從左到右）依次進(jìn)行。根據(jù)以上規(guī)則和PLC的編程方法和思路編寫了本設(shè)計的自動窗簾控制系統(tǒng)的梯形圖程序，具體程序見附錄1-附錄6。6.3觸摸屏仿真設(shè)計觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸檢測部件安裝在顯示起屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送到觸摸屏