自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、 內(nèi)容摘要隨著科學(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)化的社會已經(jīng)開始呈現(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，結(jié)合實(shí)際需要而進(jìn)行研究的。為了增強(qiáng)自動(dòng)門運(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、自動(dòng)門運(yùn)行位置檢測、門運(yùn)行障礙檢測等控制電路的工作過程,對PLC的選型及I/O點(diǎn)的確定進(jìn)行了說明。合PLC的運(yùn)行特點(diǎn)，對控制系統(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)的程序流程圖

2、、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)門控制的過程。關(guān)鍵詞：可編程控制器； S7-200； 自動(dòng)門； 控制系統(tǒng)目 錄摘 要I前 言1第一章 自動(dòng)門介紹21.1 研究背景與研究意義21.2 自動(dòng)門的簡介31.3 自動(dòng)門的組成及分類31.3.1 自動(dòng)門的組成31.3.2 自動(dòng)門的分類41.4 本章小結(jié)4第二章 PLC的介紹及選擇52.1 PLC的簡介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的組成與基本結(jié)構(gòu)72.4 PLC的工作原理72.5 本章小結(jié)8第三章

3、 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)93.1 自動(dòng)門的功能需求分析93.2 自動(dòng)門的控制要求93.3 自動(dòng)門控制系統(tǒng)組成93.4 自動(dòng)門的機(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)門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)114.1 PLC的選型114.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型134.3 感應(yīng)器件的選型134.4 直流電動(dòng)機(jī)的選型144.4.1 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速144.4.2 直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢154.5傳動(dòng)裝置164.6 限位開關(guān)164.7 自動(dòng)門控制系統(tǒng)I/O地址分配表164.8 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的原理圖174.8.1 主電路圖及供電線路174.8.2 PLC的外接線路圖184.9 本章小結(jié)18第五章 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的軟

4、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 過程分析225.3 本章小結(jié)23結(jié) 論24設(shè)計(jì)總結(jié)25致 謝26參考文獻(xiàn)2727 / 30文檔可自由編輯打印前 言自動(dòng)門控制系統(tǒng)，在現(xiàn)當(dāng)代社會是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備，自動(dòng)門已經(jīng)廣泛應(yīng)用于酒店、銀行、超市、停車場或公共建筑等入口，其主要核心部分自動(dòng)門控制系統(tǒng)正是我們這篇論文的主要研究討論的課題。自動(dòng)門是指:可以將人接近門的動(dòng)作（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識別為開門信號的控制單元，通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開啟，在人離開后再將門自動(dòng)關(guān)閉，并對開啟和關(guān)閉的過程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)

5、。自動(dòng)門的性能優(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)定的控制裝置是可編程控制器（以下簡稱PLC）,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。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(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)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

6、種用可識別感應(yīng)器控制的自動(dòng)專用門。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)門的問題研究，其控制系統(tǒng)可追溯到早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，已逐漸被淘汰。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，我以西門子公司S7-200系列PLC為控制系統(tǒng)的核心元件，作信號的處理工作。而感應(yīng)部分，采用BISS0001芯片與RE200B熱釋電元件的組合，實(shí)現(xiàn)人或物體進(jìn)出時(shí)的信號轉(zhuǎn)換裝置。而實(shí)現(xiàn)門的開與關(guān)，則用直流電機(jī)作為動(dòng)力裝置，配以繼電器控制來達(dá)到電機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng)作，并加上行程開關(guān)作為限位，以實(shí)現(xiàn)該功

7、能，因?yàn)橐陨掀骷谏钪蟹浅Ｈ菀踪徺I，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)門控制系統(tǒng)，主要通過PLC作為控制基礎(chǔ)，加上對紅外熱釋電傳感器的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了門的“自動(dòng)”功能，此設(shè)計(jì)拓展了PLC的應(yīng)用層面，增加了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的選擇性。第一章 自動(dòng)門的介紹本章主要從自動(dòng)門的研究背景與意義、自動(dòng)門的介紹及起源、自動(dòng)門的組成及分類三個(gè)部分來對自動(dòng)門進(jìn)行簡單的了解。 1.1 研究背景與研究意義21世紀(jì)的今天，門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，同時(shí)還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。自動(dòng)門大規(guī)

8、模專業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，在不斷發(fā)展和完善的過程中，涌現(xiàn)出大批獨(dú)具規(guī)模專業(yè)制造商。門的高級形式自動(dòng)門起源在歐美，迅速發(fā)展至今，已經(jīng)形成了種類齊全、功能完善、造工精細(xì)的自動(dòng)門家族。大中型公共場所，為這些建筑增添了亮麗、時(shí)尚的姿態(tài)。自動(dòng)門從理論上理解應(yīng)該是門的使用觀念的延伸，是人們根據(jù)需要對門的功能的提升和完善。所以對自動(dòng)門的認(rèn)識應(yīng)該從人們對門功能的要求開始。作為建筑物一部分的門，從最基本的意義上講，要同時(shí)滿足隔離外部環(huán)境和不妨礙人的通行這兩種要求。因此門體本身應(yīng)牢固、密封。自動(dòng)門的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識，提升了人們的安全觀念。由于中國沒有相關(guān)的自動(dòng)門國家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)門檔次、質(zhì)量良莠

9、不齊。如果你沒有使用過自動(dòng)門，最好選擇一個(gè)由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后服務(wù)的自動(dòng)門品牌（目前有很多自動(dòng)門品牌是有一些貿(mào)易公司購買散件加上自己拼裝而成，應(yīng)盡量避免購買此類產(chǎn)品）。不要認(rèn)為樣本上全是外國語，資料也是外國語的商品就是進(jìn)口商品，其實(shí)這樣是違反國家規(guī)定的。真正的知名品牌，合法的商品不會這樣做。自動(dòng)門平移門最常見的形式是自動(dòng)門機(jī)及門內(nèi)外兩側(cè)加雷達(dá)，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，雷達(dá)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開門信號，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得到大范圍的普及。自動(dòng)門的開門信號是

10、觸點(diǎn)信號，微波雷達(dá)和紅外傳感器是常用的兩種信號源。微波雷達(dá)是對物體的位移反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，它的特點(diǎn)是一旦在門附近的人員不想出門而靜止不動(dòng)后，雷達(dá)便不再反應(yīng)，自動(dòng)門就會關(guān)閉，對門機(jī)有一定的保護(hù)作用。紅外傳感器對物體存在進(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)，它都會反應(yīng)即傳出觸點(diǎn)信號。缺點(diǎn)是紅外傳感器的反應(yīng)速度較慢，適用于有行動(dòng)遲緩的人員出入的場所。1.2 自動(dòng)門的簡介自動(dòng)門 英文名：automatic door 自動(dòng)門開始在建筑物上使用，是在二十世紀(jì)二十年代以后。二十年代后期，美國的超級市場的開放，自動(dòng)門開始被使用，受此影響，世界第一自動(dòng)

11、門品牌多瑪在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動(dòng)門，新建大樓的正門也開始使用了。到了1962年，電氣式已開始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動(dòng)門技術(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)門逐漸成為主流。例如：各種用可識別控制的自動(dòng)專用門，如：感應(yīng)自動(dòng)門(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)門等。現(xiàn)代自動(dòng)門的操作主要有三種方。腳踏板式：在踏板之下裝有壓力開關(guān)。光電束式：在門的附近設(shè)置光束發(fā)射裝置和光電傳感裝置。按鈕方式：

12、用手按類似開關(guān)的按鈕使門扇打開。自動(dòng)門以滑動(dòng)、鉸鏈或折疊等方式啟閉門扇。為了防盜，必須同時(shí)裝有特殊的設(shè)備，例如家庭用的自動(dòng)門就需要裝設(shè)來人識別裝置或電視監(jiān)視器等，對家庭以外的人員進(jìn)行嚴(yán)格限制。自動(dòng)門在商場、賓館、飯店、機(jī)場、車站、銀行等場合已得到廣泛應(yīng)用。1.3 自動(dòng)門的組成及分類1.3.1 自動(dòng)門的組成主控制器：它是自動(dòng)門的指揮中心，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、指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過主控制器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。感應(yīng)探測器：負(fù)責(zé)采集外部信號，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；動(dòng)力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門

13、的主動(dòng)力，控制門扇加速與減速運(yùn)行。門扇行運(yùn)軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向進(jìn)行。門扇吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動(dòng)門扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門扇運(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，牽引門扇吊具走輪系統(tǒng)。下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。1.3.2自動(dòng)門的分類 自動(dòng)門主要有:旋轉(zhuǎn)自動(dòng)門、弧形自動(dòng)門、平滑自動(dòng)門、平開自動(dòng)門、折疊自動(dòng)門、重疊自動(dòng)門、醫(yī)用自動(dòng)門、卷閘自動(dòng)門、車庫自動(dòng)門、特種自動(dòng)門等。1.4 本章小結(jié)本章主要介紹了自動(dòng)門控制系統(tǒng)的研究意義與背景、自動(dòng)門的介紹與起源、自動(dòng)門的組成及分類。主要是對自

14、動(dòng)門的發(fā)展歷史以及其基本概念有一個(gè)大致的了解，為下面的設(shè)計(jì)打下一個(gè)基礎(chǔ)。 第二章 PLC的介紹及選擇可編程控制器（Programmable Controller 簡稱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，因此被廣泛的引用于自動(dòng)門系統(tǒng)中。2.1 PLC的簡介由于PLC在不斷發(fā)展，因此，

15、對它進(jìn)行確切的定義是比較困難的。美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）經(jīng)過四年的調(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稱為PLC，并給PLC作了定義：可編程序控制器是一種帶有指令存儲器、數(shù)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)生過程的自動(dòng)化控制裝置。1982年，國際電工委員會（International Electrical Committee，IEC）頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985年提交

16、了第二稿，并在1987年的3稿中對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器，用來在其內(nèi)部存儲執(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，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(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)，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程是一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控

17、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.開關(guān)邏輯和順序控制這是PLC應(yīng)用最廣泛、最基本的場合。它的主要功能是完成開關(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)過程中，許多連續(xù)變化的需要進(jìn)行控制的物理量，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。過去，PLC長于邏輯運(yùn)算控制，對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。對于定時(shí)器，定時(shí)間隔可以由用

18、戶加以設(shè)定；對于計(jì)數(shù)器，如果需要對頻率較高的信號進(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.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

19、.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)，只不過它比一般計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的輸入/輸出接口，具有更適用于控制要求的編程語言，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)（如圖2.

20、1）、輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)及外部設(shè)備組成。圖2-1 PLC硬件主機(jī)系統(tǒng)圖2.4 PLC的工作原理可編程控制器是一種專用的工業(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)序列稱為掃描。CPU對用戶程序的執(zhí)行過程是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)集中批處理過程，PLC按順序逐個(gè)采集所有輸入端子上的信號，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寫到輸入映像寄存器中，在當(dāng)前的掃

21、描周期內(nèi)，用戶程序用到的輸入信號的狀態(tài)是否變化。即使此時(shí)外部輸入信號的狀態(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，對于這種采集輸入信號的批處理，雖然嚴(yán)格上說每個(gè)信號被采集的時(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)集中批處理過程，在執(zhí)行用戶程序階段，CPU對用戶程序按順序進(jìn)行掃描。如果程序用梯形圖表示，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，所需要的輸入信息的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取，而不是直接使用現(xiàn)場的立即輸入信號。對其他信息，則是從PLC的

22、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)果都立即寫入元件映像寄存器中，對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)果寫入到輸出映像寄存器中。在此階段，允許對數(shù)字量I/O指令和不設(shè)置數(shù)字濾波的模擬量I/O指令進(jìn)行處理，在掃描周期的各個(gè)部分，均可對中斷事件進(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)集中批處理過程，當(dāng)CPU對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

23、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。通過對PLC的了解，掌握其基本功能，將其運(yùn)用到自動(dòng)門控制系統(tǒng)中去。第三章自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 本章從自動(dòng)門的功能需求、控制要求、系統(tǒng)組成、機(jī)械傳動(dòng)等方面系統(tǒng)介紹了自動(dòng)門控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題及解決辦法。3.1自動(dòng)門的功能需求分析 本設(shè)計(jì)面向商場入口的應(yīng)用，需要有安全性和可靠性。根據(jù)商場中對自動(dòng)門的具體要求，本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門應(yīng)由以下功能： 1.開門和關(guān)門控制應(yīng)有手動(dòng)和自動(dòng)方式 為了便于維護(hù)，自動(dòng)門應(yīng)具有手動(dòng)和自動(dòng)方式。當(dāng)信號采集裝置檢測到有人接近門口且門未打開或者檢測到已無人接近

24、門口且門未關(guān)閉，PLC動(dòng)作輸出信號開控制點(diǎn)動(dòng)機(jī)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(dòng)門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時(shí)，可閉合緊急停止開關(guān)，自動(dòng)門自動(dòng)進(jìn)入開門過程。3.2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)

25、，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(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。3.3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。3.4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)門針對人流較多的商場，應(yīng)對周圍環(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

26、式元件，使得安裝很簡單。 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)本章主要是對自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的綜合分析。通過分析為下面的自動(dòng)門控制系統(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

27、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)自動(dòng)門的硬件根據(jù)不同的類型各有不同，此以平移型感應(yīng)門為例子介紹它的硬件，主要有：自動(dòng)感應(yīng)門主控制器，自動(dòng)感應(yīng)探測器，自動(dòng)感應(yīng)門動(dòng)力馬達(dá)，自動(dòng)感應(yīng)門門扇行進(jìn)軌道，門扇吊具走輪系統(tǒng)，同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶），自動(dòng)感應(yīng)門下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。4.1 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

28、存儲器的容量、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14點(diǎn)，輸出10點(diǎn)。 2.存儲器容量的選擇存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器的容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶程序還未編制，因此，程序容量在

29、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)，能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替，存儲器內(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)能存儲索要儲存的程序，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）

30、控制功能PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場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)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對現(xiàn)場設(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，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，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，

31、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PLC的CPU玉外部輸入輸出等部件信息叫喚功能進(jìn)

32、行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和維護(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)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為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

33、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)的存儲器容量相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對PLC選用、存儲器容量、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PLC響應(yīng)時(shí)間的要求對于多數(shù)場合，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，當(dāng)有此類信號輸入時(shí)需要選

34、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)采用德國西門子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。 4.2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45，額定轉(zhuǎn)數(shù)4000轉(zhuǎn)，額定扭矩0.036N.

35、m，功率15W100W。額定電壓24V DC。 4.3感應(yīng)器件的選 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)器是以10.525GHz微波頻率發(fā)射、接收。其探測方式具體如下優(yōu)點(diǎn)： 1.非接觸探測。 2.不受溫度、濕度、噪音。 紅外感應(yīng)器，是對物體的存在進(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)，它都會反應(yīng)，另外，紅外感

36、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。 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\式電動(dòng)機(jī)在一般情況下是不能調(diào)速的，更不能無級調(diào)速，因此，對調(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)能無級調(diào)速，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比較簡單。 由直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)

37、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)行有級調(diào)速，故這種方法目前已較少采用。現(xiàn)常用的對直流電動(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，由于 n=U/KE-Ra/KTKE·T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

38、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E=KE··n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

39、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/KE·KT·2·T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

40、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；得到平滑的無級調(diào)速。 這種調(diào)速方法的缺

41、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 因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)在調(diào)方面很簡單，相對于異步電動(dòng)機(jī)來說又有以下的優(yōu)勢：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

42、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)雜的磁場定向控制簡化為離散狀態(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)。 4.5傳動(dòng)裝置 本控制系統(tǒng)所用到的傳動(dòng)裝置具體包括如下： 1 自動(dòng)門扇行進(jìn)軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向進(jìn)行。 2 自動(dòng)門扇吊具走論系統(tǒng)：用于吊掛活動(dòng)門扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門扇運(yùn)行。

43、3 同步皮帶：用于傳輸電機(jī)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引自動(dòng)門吊具走論系統(tǒng)。 4.6 限位開關(guān) 限位開關(guān)又稱行程開關(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。 限位開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(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)位置時(shí)，行程開關(guān)通過機(jī)械可動(dòng)部分的動(dòng)作，將機(jī)械信號轉(zhuǎn)化為電信號，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)械的控制，限制它們的動(dòng)作和位置，借此對生產(chǎn)機(jī)械給以必要的保護(hù)。4.7自動(dòng)門控制系統(tǒng)I/0地址分配表 I/0分配表示編寫PLC程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場接線和調(diào)試的重要依據(jù)。輸入/輸出信號在PLC接線

44、端子的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。對軟件設(shè)計(jì)來說，I/O地址分配以后才可進(jìn)行編程；對控制柜及PLC的外圍接線來說，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)線路圖來安裝控制柜。I/O地址分配是編寫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4-1 I/O地址分配表名 稱代 碼地 址 編 號輸 入 信 號門內(nèi)光電檢測開關(guān)SQ1 I0.1門外光電檢測開關(guān)SQ2I0.2開門限位開關(guān)SB3I0.3關(guān)門限位開關(guān)SB4I0.4過載保護(hù)開關(guān)SR5I0.5緊急停止開關(guān)SB6I0.6啟動(dòng)停止SB7I0.7手動(dòng)開門

45、SB10I1.0手動(dòng)關(guān)門SB11I1.1輸 出 信 號開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM0Q0.0關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1Q0.1短接啟動(dòng)電阻接觸器KM2Q0.2 4.8自動(dòng)門控制系統(tǒng)的原理圖 4.8.1主電路及供電線路 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的主電路圖如下圖4-1所示： 圖4-1主電路圖4.8.2 PLC外接線路圖 PLC的I/O外接線路圖如圖4-2所示：圖4-2 I/O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)的基礎(chǔ)上對自動(dòng)門的硬件系統(tǒng)進(jìn)行選擇與設(shè)計(jì)。其中主要是從以下幾個(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)門控制系統(tǒng)I/O地址的分配。使我對這些硬件有了更深的了解。第五章 自動(dòng)門的軟件系統(tǒng)本章

46、主要是對自動(dòng)門控制系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過上章對自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計(jì)本章軟件采用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，然后對自動(dòng)門對象進(jìn)行分析，確定控制方案。5.1 控制系統(tǒng)流程設(shè)計(jì) 當(dāng)門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如圖5.1所示：圖5-1 自動(dòng)門系統(tǒng)流程圖框圖說明如下:（1）當(dāng)有人有內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(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8s后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被啟動(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。（

47、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)至外通過光電檢測開關(guān)K2或K1時(shí)，必須重新開始等待8s后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。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，每個(gè)元件的觸點(diǎn)使用沒有數(shù)量限制。2.梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點(diǎn)）。3.線圈不能直接接在左邊母線上。4.在一個(gè)程序中，同一編號的線圈只能輸出一次。5.在梯形體中沒有真實(shí)的電流流動(dòng)，為了便于分析PL

48、C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)即從左向右流動(dòng)，層次的改變只能從上向下流動(dòng)。6.無論選用何種PLC機(jī)型，所使用的軟件編號（即地址）必須在該機(jī)型的有效范圍以內(nèi)。5.2.2 梯形圖以及指令圖5.1 自動(dòng)門開門梯形圖圖5.2 自動(dòng)門延遲梯形圖圖5.3 自動(dòng)門關(guān)門梯形圖圖5.4 自動(dòng)門過載保護(hù)梯形圖圖5.5 自動(dòng)門開門及延遲語句表圖5.6 自動(dòng)門關(guān)門及過載保護(hù)語句表5.2.3 過程分析1.首先按下啟動(dòng)按鈕使I0.7閉合，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)有信號時(shí)I0.1或I0.2閉合。由于開門限位開關(guān)I0.3是長閉的，所以Q0.0線圈通電，有原理分析可

49、知光電檢測開關(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)I0.3打開，Q0.0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)的長閉變成長開，故使長開閉合。進(jìn)行8秒的延時(shí)，若此時(shí)外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)I0.1或I0.2有信號，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，由于關(guān)門限位開關(guān)I0.4常閉，所以使Q0.1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，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān)I0.1,I0.2有信號又使Q0.0通電，由于在關(guān)門過程中Q0.0長閉，此時(shí)打開并中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。6.在此控制過程中，為了保證其安