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電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì) 題目：自動(dòng)門控制裝置設(shè)計(jì) 院 系：工學(xué)院電氣與電子工程系 專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)：電氣工程1402 姓 名：湯安琪 學(xué) 號(hào)：201402012011 指導(dǎo)教師：朱璐瑛 煙臺(tái)南山學(xué)院教務(wù)處 二〇一七年六月 電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、基本情況 學(xué)時(shí)：1周 學(xué)分：1學(xué)分 班級(jí)：電氣工程1402 二、進(jìn)度安排 本設(shè)計(jì)共安排1周，合計(jì)30學(xué)時(shí)，具體分配如下： 實(shí)習(xí)動(dòng)員及準(zhǔn)備工作： 4學(xué)時(shí) 總體方案設(shè)計(jì)： 4學(xué)時(shí) 硬件設(shè)計(jì)： 8學(xué)時(shí) 軟件設(shè)計(jì)： 8學(xué)時(shí) 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告： 6學(xué)時(shí) 教師輔導(dǎo)： 隨時(shí) 三、基本要求 1、課程設(shè)計(jì)的基本要求 電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：理論設(shè)計(jì)與撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告等。其中理論設(shè)計(jì)又包括總體方案選擇，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；硬件設(shè)計(jì)包括單元電路，選擇元器件及計(jì)算參數(shù)等；軟件設(shè)計(jì)包括模塊化層次結(jié)構(gòu)圖，程序流程圖，應(yīng)用程序。程序設(shè)計(jì)是課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過進(jìn)一步完善程序設(shè)計(jì)，使之達(dá)到課題所要求的指標(biāo)。課程設(shè)計(jì)的最后要求是寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告，把設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行全面的總結(jié)，若有實(shí)踐條件，把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。 2、課程設(shè)計(jì)的教學(xué)要求 電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)采用相對(duì)集中的方式進(jìn)行，以班為單位全班學(xué)生集中到設(shè)計(jì)室進(jìn)行。做到實(shí)訓(xùn)教學(xué)課堂化，嚴(yán)格考勤制度，在實(shí)訓(xùn)期間累計(jì)曠課達(dá)到6節(jié)以上，或者遲到、早退累計(jì)達(dá)到8次以上的學(xué)生，該課程考核按不及格處理。在實(shí)訓(xùn)期間需要外出查找資料，必須在指定的時(shí)間內(nèi)方可外出。 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)相對(duì)分散，每6名學(xué)生組成一個(gè)小組，完成一個(gè)課題的設(shè)計(jì)。小組成員既有分工、又要協(xié)作，同一小組的成員之間可以相互探討、協(xié)商，可以互相借鑒或參考別人的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)。但每個(gè)學(xué)生必須單獨(dú)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，要有完整的設(shè)計(jì)資料，獨(dú)立撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過50%的課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理。 四、設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)完成后，必須撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告必須獨(dú)立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于2000字，圖形繪制規(guī)范。設(shè)計(jì)報(bào)告的格式如下： 1、封面 2、內(nèi)容提要 3、目錄 4、正文 (1) 所作題目的意義、本人所做的工作及系統(tǒng)的主要功能； (2) 方案選擇及論證； (2) 硬件電路設(shè)計(jì)及描述； (3) 軟件設(shè)計(jì)流程及描述； (4) 源程序代碼； 5、結(jié)論 6、致謝 7、參考文獻(xiàn) 五、考核方法 電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計(jì)的考核方式為考查，考核結(jié)果為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五等，分?jǐn)?shù)在90-100之間為優(yōu)秀，80-89分之間為良好，70-79分之間為中等，60-69分之間為及格，60分以下為不及格。 考核分三個(gè)方面進(jìn)行：平時(shí)表現(xiàn)20%；設(shè)計(jì)過程25%；設(shè)計(jì)報(bào)告 40%；設(shè)計(jì)答辯15%。 有下列情形之一者，課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理： 1、設(shè)計(jì)期間累計(jì)遲到、早退達(dá)8次； 2、設(shè)計(jì)期間累計(jì)曠課達(dá)6節(jié)； 3、設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過50%或無設(shè)計(jì)報(bào)告； 4、不能完成設(shè)計(jì)任務(wù)，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。 六、設(shè)計(jì)題目及要求 自動(dòng)門控制裝置 (一) 課題內(nèi)容： 1．自動(dòng)門控制裝置的硬件組成： 自動(dòng)門控制裝置由門內(nèi)光電探測(cè)開關(guān)K1、門外光電探測(cè)開關(guān)K2、開門到位限位開關(guān)K3、關(guān)門到限位開關(guān)K4、開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1（使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）、關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2（使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）等部件組成。 2．控制要求： 1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測(cè)開關(guān)K1或K2時(shí)，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 2）自動(dòng)門在開門位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 3）在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測(cè)開關(guān)K2或K1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。 4）在門打開后的8秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測(cè)開關(guān)K2或K1時(shí)，必須重新開始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。 (二) 課題要求： 1.按題意要求，畫出PLC端子接線圖、控制梯形圖。 2.完成PLC端子接線工作，并利用編程器輸入梯形圖控制程序，完成調(diào)試。 3.完成課程設(shè)計(jì)說明書。 自動(dòng)門控制裝置 摘 要 自動(dòng)門性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點(diǎn)已逐漸被淘汰。目前自動(dòng)門及其自動(dòng)化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是PLC，它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。目前他在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。因此運(yùn)用PLC控制自動(dòng)門具有較高的可靠性、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。由此看來，進(jìn)行自動(dòng)門的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)門行業(yè)乃至整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究?jī)r(jià)值。 關(guān)鍵詞 可編程控制器 自動(dòng)門 自動(dòng)控制 目錄 第1章 緒論 1 1.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)背景與意義 1 1.2 設(shè)計(jì)目的 1 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 3 2.1 自動(dòng)門的控制要求 3 2.2 自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成 3 2.3 自動(dòng)門的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 第3章 硬件設(shè)計(jì) 5 3.1 PLC的選擇 5 3.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型 7 3.3 感應(yīng)器件的選型 7 3.4 直流電動(dòng)機(jī)的選型 9 3.5 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的原理圖 11 第4章 軟件設(shè)計(jì) 12 4.1 繼電器接觸控制圖 12 4.2 PLC輸入輸出接線 13 4.3 程序流程圖 13 4.4 梯形圖 14 4.5 I/O分配表 14 4.6 指令表 15 4.7 過程分析 15 第5章 程序調(diào)試 16 5.1 硬件線路連接 16 5.2 聯(lián)機(jī)調(diào)試 17 結(jié)論 18 參考文獻(xiàn) 19 附錄 20 第1章 緒論 1.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)背景與意義 近年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，國(guó)人對(duì)建筑裝飾的要求是越來越高，自動(dòng)門作為自動(dòng)門中的頂級(jí)產(chǎn)品，以其華麗大方的外表和寬敞的開房門面受到了大家的喜愛。但是自動(dòng)自動(dòng)門市一種頗具技術(shù)含量的產(chǎn)品。自動(dòng)門主要用于賓館、酒店、大廈、豪華公寓、大型企事業(yè)單位等，它結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，將傳統(tǒng)的自動(dòng)門和數(shù)字化控制技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來。尤為優(yōu)越的是不論旋轉(zhuǎn)到任何角度，它始終將室內(nèi)和室外隔離開來。在具有豪華外觀的同時(shí)還具有防塵、隔音、保溫的功能，再加上它全方位的安防設(shè)置，使之成為賓館、酒店等的最佳選擇。在人們追求美的同時(shí)，卻忽略自動(dòng)自動(dòng)門的安全問題，多次出現(xiàn)傷人事件。所以要設(shè)計(jì)出更加可靠安全的自動(dòng)門對(duì)于人們來說是非常重要的。 早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝煩瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點(diǎn)，已經(jīng)被逐漸的淘汰，所以我想設(shè)計(jì)基于PLC技術(shù)的自動(dòng)自動(dòng)門。 PLC是一種專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編程的存儲(chǔ)器用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過數(shù)字式或模擬式和開關(guān)量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，功能完善，適用性強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。 本課題自動(dòng)門設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC作為控制器，能大大提高自動(dòng)門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。因此，進(jìn)行自動(dòng)門的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)門及整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用。 1.2 設(shè)計(jì)目的 在國(guó)外，進(jìn)入新世紀(jì)以來，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)相對(duì)成熟，并獲得了驚人的成就。自動(dòng)化技術(shù)是自動(dòng)門技術(shù)的重要組成部分，在現(xiàn)代人們生活中，自動(dòng)門可以節(jié)約空調(diào)能源、降低噪音、防風(fēng)、防塵。同時(shí)可以使入口顯得莊重、高檔。因此應(yīng)用非常廣泛。自動(dòng)門、智能門控的主要產(chǎn)品品牌均來自于：美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)、日本等國(guó)家和地區(qū)的著名電器制造商制造。比如國(guó)外的品牌有：日本扶桑，中美合資奧都馬，美國(guó)德羅思等。 在國(guó)內(nèi)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。自動(dòng)門在人們生活中的運(yùn)用越來越廣泛，自動(dòng)自動(dòng)門適用于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫(yī)院、商店等。但在國(guó)內(nèi)，自動(dòng)門自主研發(fā)尚處于初級(jí)階段。在自動(dòng)自動(dòng)門控制系統(tǒng)中：穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全及人性化石需要首先考慮的因素。 自動(dòng)門的控制方式有許多種，比如從控制器的不同上來分，有傳統(tǒng)的繼電器控制，就是通過按鈕和復(fù)雜的連線安裝來控制；另一種就是智能控制器控制，就是通過運(yùn)用現(xiàn)代化的自動(dòng)化設(shè)備來控制，它具有穩(wěn)定性高，安全等優(yōu)點(diǎn)。因此被很多生產(chǎn)廠商所運(yùn)用。由于繼電器邏輯控制的自控自動(dòng)門系統(tǒng)存在很多的缺陷而慢慢的被智能化的控制器所取代。 在智能控制器的選擇上，自動(dòng)門的主控器有微電腦控制器控制和可編程控制器（PLC）控制兩種。微電腦控制的優(yōu)點(diǎn)是體積小，安裝方便等。而PLC控制器的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高，維護(hù)方便等。  第2章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 自動(dòng)門的控制要求 （1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測(cè)開關(guān)K1或K2時(shí)，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 （2）自動(dòng)門在開門位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測(cè)開關(guān)K2或K1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。 在門打開后的8秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測(cè)開關(guān)K2或K1時(shí)，必須重新開始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。 2.2 自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成 自動(dòng)門控制系統(tǒng)包含PLC控制和動(dòng)作執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動(dòng)和手動(dòng)電動(dòng)控制方式，此種控制方式為目前大多自動(dòng)門的控制方式。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控制。 自動(dòng)門系統(tǒng)的具體組成如下圖： 圖2.1自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成 由上圖可知，當(dāng)感應(yīng)器件檢測(cè)到人體或物體信號(hào)時(shí)將信號(hào)傳給PLC,PLC根據(jù)已經(jīng)采集的信號(hào)發(fā)出控制信號(hào)，是驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行，通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)自動(dòng)門的運(yùn)行。 2.3 自動(dòng)門的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門針對(duì)人流較多的商場(chǎng)，應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，所以在本課題的自動(dòng)門機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了以下幾個(gè)方面： （1）自動(dòng)門的傳動(dòng)主要包括安裝版，軌道，門機(jī)，皮帶，吊掛件等。 （2）所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡(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)擺得問題，從而確保了門扇的穩(wěn)定性。并配以雙側(cè)密封毛刷，形成密封式導(dǎo)軌，避免積塵對(duì)導(dǎo)軌及滑輪的磨損，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)方便的特點(diǎn)。 （5）滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強(qiáng)度高，耐磨性好，同時(shí)還有一定的減震效果。 （6）皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設(shè)計(jì)，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動(dòng)齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。 第3章 硬件設(shè)計(jì) 3.1 PLC的選擇 在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估計(jì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器的容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 （1）輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，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)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入12點(diǎn)，輸出12點(diǎn)。 (2)存儲(chǔ)器容量的選擇 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器的容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)，能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來代替，存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的形式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10到15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按次數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)索要儲(chǔ)存的程序，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。 (3)控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等性能的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的要求，主要介紹一下幾種功能的選擇。 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)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需要的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。 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。 編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。 五種標(biāo)準(zhǔn)化變成語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語言表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語言變成方式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。 ③診斷功能 PLC的診斷功能爆孔硬件和軟鍵的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟鍵對(duì)PLC的CPU玉外部輸入輸出等部件信息叫喚功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。 (4)機(jī)型的選擇 ①PLC的類型 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊兩類型型，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長(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?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/0點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/0卡件或插卡，因此用戶可較合理的選擇和配置系統(tǒng)控制的I/0點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 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)門屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選用整體型PLC。 （5）對(duì)PLC響應(yīng)時(shí)間的要求 對(duì)于多數(shù)場(chǎng)合，PLC的相應(yīng)時(shí)間基本上能滿足控制要求。響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間，輸出濾波時(shí)間和掃描周期。PLC的工作方式?jīng)Q定了他不能接受頻率過高或持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)，當(dāng)有此類信號(hào)輸入時(shí)需要選用掃描速度高的PLC或快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。 綜合以上因素，本課題的設(shè)計(jì)日本三菱公司生產(chǎn)的FX1S小型PLC來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。 3.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型 自動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門能否良好工作的保障。在本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用直流無刷電機(jī)。直流無刷電機(jī)功率密度高，噪音極小、調(diào)速性能好，即具備交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍寬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。是應(yīng)用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠”等場(chǎng)合的最佳選擇本設(shè)計(jì)選用的是亞坦電機(jī)控制有限公司生產(chǎn)的45BLDC系列直流無刷電機(jī)，電機(jī)直徑φ45，額定轉(zhuǎn)數(shù)4000轉(zhuǎn)，額定扭矩0.036N.m，功率15W～100W。額定電壓24V DC。 3.3 感應(yīng)器件的選型 目前自動(dòng)門行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)器件主要有微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器等。微波感應(yīng)器，又稱微波雷達(dá)，對(duì)物體的移動(dòng)進(jìn)行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場(chǎng)所，微波感應(yīng)器是以微波多普勒原理為基礎(chǔ)，平面型天線昨感應(yīng)系統(tǒng)，以微處理器作控制。整機(jī)關(guān)鍵元器件均為進(jìn)口器件，方案設(shè)計(jì)選擇器件均確保了產(chǎn)品可靠性。 微波感應(yīng)器的特點(diǎn)： 微波感應(yīng)器是以10.525GHz微波頻率發(fā)射、接收。其探測(cè)方式具體如下優(yōu)點(diǎn)： （1）非接觸探測(cè)。 （2）不受溫度、濕度、噪音。 紅外感應(yīng)器，是對(duì)物體的存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員是否移動(dòng)，只要處于感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會(huì)反應(yīng)，另外，紅外感應(yīng)器的反應(yīng)速度比微波感應(yīng)器慢。 根據(jù)不同的功能和性能運(yùn)用在各類不同場(chǎng)合的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，是自動(dòng)門系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其性能直接影響自動(dòng)門系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定，如在高檔酒店、寫字樓，可以選擇高靈敏度的感應(yīng)器；在人行道邊上的銀行、商店等經(jīng)常有人路過的地方，選擇窄區(qū)域的感應(yīng)器。 結(jié)合本課題的實(shí)際需要在設(shè)計(jì)自動(dòng)門的人員檢測(cè)上運(yùn)用上海順安達(dá)門業(yè)裝飾有限公司的微波自動(dòng)門感應(yīng)器WB-3004，其規(guī)格如下： 表1 感應(yīng)器WB-3004規(guī)格表 型號(hào) WB-3004 供電電壓 AC/DC12V-AC/DC24V 工作頻率范圍 50Hz-60Hz 感應(yīng)探頭工作頻率 10.525GHz(9.00GHz-12.00GHz) 工作指示方式 LED 感應(yīng)時(shí)間/延時(shí)時(shí)間 REAL-TIME/0.6SEC 感應(yīng)范圍 4.0M(W)*3.0M(D) 靜態(tài)功耗 工作功耗 200Mw 12V 550Mw 12V 探頭可調(diào)節(jié)角度 40-160 工作溫度范圍 -25℃-+60℃ 相對(duì)濕度 0-95% 安裝方式 WALL 3.4 直流電動(dòng)機(jī)的選型 由直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：n=（U-IaRa）/KEΦ可知，Ra、Φ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Φ。當(dāng)保持電源電壓U為額定值時(shí)，調(diào)節(jié)Rf，改變勵(lì)磁電流If以改變磁通量，所示。由n=U/KEΦ-Ra/KTKEΦT可知，Φ減少時(shí)，n0升高，轉(zhuǎn)速降△n增大，但后者與Φ2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，Φ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（Φ＜Φn），將轉(zhuǎn)速往上調(diào)（n＞nn）。 調(diào)速的過程是：當(dāng)電壓U保持恒定時(shí)，減小磁通Φ。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=KEΦn就減小，Ia隨之增加。由于Ia增加的影響超過Φ減小的影響，所以轉(zhuǎn)矩T=KTΦIa也就增加。如果阻轉(zhuǎn)矩Tc未變，則T＞Tc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=KTΦIa，故減小磁通量Φ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/KTΦ-Ra/KEKTΦ2T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Φ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T＜Tc，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。 3.5自動(dòng)門控制系統(tǒng)的原理圖 圖3.1 主電路及供電線路 第4章 軟件設(shè)計(jì) 4.1 繼電器接觸控制圖 圖4.1 繼電器控制圖 4.2 PLC輸入輸出接線 圖4.2 PLC輸入輸出接線圖 4.3 程序流程圖 圖4.3 程序流程圖 4.4 梯形圖 圖4.4 梯形圖 4.5 I/O分配表 表4.1 I/O分配表 I/O分配表 類別 元件 PLC元件 作用 輸 入 SB1 X01 門外光檢測(cè)電開關(guān) SB2 X02 門內(nèi)光檢測(cè)電開關(guān) SB3 X03 開門限位電開關(guān) SB4 X04 關(guān)門限位電開關(guān) SB5 X05 過載保護(hù)開關(guān) SB6 X06 緊急停車開關(guān) SB7 X07 啟動(dòng)停止 SB10 X10 手動(dòng)開門 SB11 X11 手動(dòng)關(guān)門 輸 出 KM0 Y0 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 Y1 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 KM2 Y2 過載保護(hù)接觸器 4.6 指令表 表4.2 指令表 指令表 LD X01 OUT Y0 ANI Y0 OR X06 OR X02 LD X03 ANI Y2 OR Y02 OR Y0 ANI X01 AND X07 AND X07 ANI Y2 ANI X02 OR X11 OUT Y02 AND X07 OUT T0 ANI X04 END OR X10 LD T0 OUT Y01 ANI X03 OR Y01 LD X05 4.7 過程分析 1．首先按下啟動(dòng)按鈕使x007閉合，若外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)有信號(hào)時(shí)x001或x002閉合。由于開門限位開關(guān)x003是長(zhǎng)閉的，所以y000線圈通電，有原理分析可知光電檢測(cè)開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)y000線圈通電時(shí)y000閉合，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)自動(dòng)門扇移動(dòng)，執(zhí)行開門過程。 2．當(dāng)門扇完全打開時(shí)，使開門限位開關(guān)x003打開，y000線圈斷電.電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 3．當(dāng)門扇停止移動(dòng)時(shí)，由于開門限位開關(guān)的長(zhǎng)閉變成長(zhǎng)開，故使長(zhǎng)開閉合。進(jìn)行8秒的延時(shí)，若此時(shí)外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)x001或x002有信號(hào)，則使T0重新延時(shí)。 4．當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后T0線圈通電，關(guān)門限位開關(guān)關(guān)閉，所以使y001通電并自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。 5．在關(guān)門過程中，若外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)x001,x002有信號(hào)又使y000通電，由于在關(guān)門過程中y000長(zhǎng)閉，此時(shí)打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。 6．考慮到主動(dòng)門若出現(xiàn)故障時(shí)，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門。  第5章 程序調(diào)試 5.1 硬件線路連接 采用實(shí)驗(yàn)室可編程控制器試驗(yàn)臺(tái)，主機(jī)FXcpu224 cn ac/dc/rly,其供電電壓均為直流24v。調(diào)試過程的電路圖如圖所示： 圖5.1 電路圖 在模擬調(diào)試過程中，因于實(shí)驗(yàn)條件有限，所以微波探測(cè)信號(hào)與限位開關(guān)動(dòng)作均由按鈕代替（即SB1、SB2、SB3、SB4），SB0、SB11均接按鈕。QA1、QA2用中間繼電器代替，其線圈電壓為24V。如上圖所示KA1，KA2是感應(yīng)器控制的兩個(gè)繼電器，有感應(yīng)器感應(yīng)到有人時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，SQ1、SQ2是開關(guān)門到位行程開關(guān) ，檢測(cè)開關(guān)門是否到位檢，SQ3、SQ4是開關(guān)門時(shí)減速行程開關(guān)。 5.2 聯(lián)機(jī)調(diào)試 （1）按上圖連接線路，接電源 （2）將在“GX Developer version8.52”開發(fā)平臺(tái)編寫好的軟件通過“RS-232/PPI電纜”下載到“CPU224”中。 （3）運(yùn)行過程實(shí)驗(yàn) 按啟動(dòng)按鈕”SB0” ①手動(dòng)開/關(guān)門 現(xiàn)象一：當(dāng)按手動(dòng)開關(guān)按鈕SB10時(shí)，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn) 現(xiàn)象二：當(dāng)按手動(dòng)開關(guān)按鈕SB11時(shí)，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn) ②自動(dòng)開/關(guān)門 現(xiàn)象一：當(dāng)按下按鈕SB1或SB2時(shí)，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)；若按下按鈕SB4，則電動(dòng)機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng) 現(xiàn)象二：當(dāng)電動(dòng)機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)8秒進(jìn)行延時(shí)。若此時(shí)再次按下按鈕SB1或SB2，則計(jì)時(shí)器重新計(jì)時(shí)8秒。 現(xiàn)象三：當(dāng)8秒延時(shí)完畢后，電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行反轉(zhuǎn)；在反轉(zhuǎn)過程中若按下按鈕SB1或SB2，則電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行正轉(zhuǎn)。 現(xiàn)象四：當(dāng)按下緊急按鈕SB5時(shí)，電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行正轉(zhuǎn)。  結(jié)論 本設(shè)計(jì)完成了題目要求的基本部分的全部要求。發(fā)揮部分的因?yàn)闀r(shí)間和制作材料的短缺而沒有進(jìn)行嘗試，在今后條件允許的情況下再擴(kuò)展?；静糠指鲉卧ぷ鞣€(wěn)定。 通過這次設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開動(dòng)自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對(duì)我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會(huì)為我們而敲響。  參考文獻(xiàn) [1] 郁漢琪. 電氣控制與可編程序控制器.東南大學(xué)出版社，2006.3 [2] 王永華. 現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社, 2008 . 3.9 [3] 何一平,王鵬副. 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PLC 在自動(dòng)自動(dòng)門控制中的應(yīng)用[J] 附錄 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的原理圖： 梯形圖程序圖：