PLC的自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 單位代碼 學(xué)號(hào)分 類 號(hào)密 級(jí)畢業(yè)論文 PLC的自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院（系）名稱 專業(yè)名稱 學(xué)生 指導(dǎo)教師 2012年 4月 8日 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)門系統(tǒng)已開(kāi)始應(yīng)用于大型公司、科研所、政府機(jī)關(guān)等性較強(qiáng)的單位。為增強(qiáng)自動(dòng)門運(yùn)行的可靠性，本設(shè)計(jì)提出了一種FX232MR可編程控制器（PLC）與變頻器控制的自動(dòng)門控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中采用兩個(gè)感應(yīng)探測(cè)器（門和門外）、一些開(kāi)關(guān)與傳感器作為此系統(tǒng)的輸入設(shè)備，變頻器用來(lái)調(diào)節(jié)門體速度，并分析了該控制系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)的硬件組成，分析了人體感應(yīng)探測(cè)、自動(dòng)門運(yùn)行位置檢測(cè)、門運(yùn)行障礙檢測(cè)等控制電路的工作過(guò)程，對(duì)PLC的選型、變頻器的選型、I/O點(diǎn)的

2、確定與自動(dòng)門的動(dòng)作過(guò)程等方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述。結(jié)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)的程序流程圖、順序功能圖、外部端子接線圖與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(guò)程。關(guān)鍵詞：自動(dòng)門，可控制編程器，梯形圖，變頻控制 Design of Automatic Door Control System Based on PLCABSTRACTWith the continuous development of science and technology, automatic door sy

3、stem has been applied to large companies, research institutes, government agencies and other units are highly confidential. To enhance the reliability of automatic door operation, this design presents a FX2 -32MR programmable logic controller (PLC) and the inverter control automatic door control sys

4、tem, the design uses two sensor probes (door and door outside), some switches and sensors as the system input device, the drive door is used to adjust the speed, and analyzes the working principle of the control system hardware components and systems, analysis of the human body detection sensors, au

5、tomatic door operation position detection, the door obstacle detection and other control circuit to run the working process, the selection of the PLC, inverter selection, I / O points of the action to identify and automatic doors and other aspects of the process in detail. With PLCs operating charac

6、teristics of the control system were reasonable workflow optimization. On this basis, given the process control system software design flow, sequential function chart, the external control terminal wiring diagram and PLC ladder and so on. Describes the application of the programmable controller desi

7、gned to replace traditional relay, contactor control systems, automatic door control process.KEY WORDS:Automatic Doors，Control Programming，Ladder，Drive25 / 26目錄前言1概述31.1 研究背景和研究意義31.2 國(guó)外自動(dòng)門的發(fā)展?fàn)顩r41.3 自動(dòng)門技術(shù)發(fā)展方向5自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)72.1 自動(dòng)門的功能需求分析72.2 自動(dòng)門的部件組成82.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟82.4 自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)的確定92.5 自動(dòng)門的控制要求10自動(dòng)門硬件系

8、統(tǒng)的設(shè)計(jì)113.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)113.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇113.3 變頻器的選擇123.3.1 變頻器原理123.3.2 變頻器的選型133.4 探測(cè)器的選擇133.5 自動(dòng)門運(yùn)行位置檢測(cè)143.6 門運(yùn)行障礙檢測(cè)、報(bào)警153.7 可編程控制器(PLC)的選型153.7.1 PLC概述153.7.2 可編程控制器(PLC)的選型163.8 可編程控制器(PLC)的I/O分配19自動(dòng)門軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)214.1 PLC梯形圖概述214.2 程序流程圖22結(jié)論25辭26參考文獻(xiàn)27前言 在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國(guó)，高樓聳立的大都市里的大廈、賓館、酒店、銀行、商場(chǎng)、寫字樓里自動(dòng)門已經(jīng)是隨處可見(jiàn)。自動(dòng)門

9、的工作方式是通過(guò)自動(dòng)門外兩側(cè)的感應(yīng)探測(cè)器來(lái)感應(yīng)人的出入，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開(kāi)門信號(hào)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門打開(kāi)。當(dāng)人通過(guò)門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理，不但能給我們帶來(lái)人員進(jìn)出方便、節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音等好處，更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息。自動(dòng)門在國(guó)外早已得到普遍應(yīng)用，在我國(guó)也以其優(yōu)異的性能逐步得到大家的認(rèn)同，中國(guó)已經(jīng)迎來(lái)了自動(dòng)門發(fā)展的黃金時(shí)期。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)門與其自動(dòng)化行業(yè)最穩(wěn)定

10、的控制裝置是可編程控制器（以下簡(jiǎn)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(chǔ)器，用來(lái)在其部存儲(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，控制各種類型的機(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)。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)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，維修方便等特點(diǎn)，因此，進(jìn)行自動(dòng)門的PLC控

11、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。本設(shè)計(jì)主要介紹運(yùn)用PLC為控制器的自動(dòng)門的開(kāi)發(fā)和研究，所有產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)都要講究實(shí)用，本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品對(duì)許多的場(chǎng)合都能適用，而且能夠簡(jiǎn)單化，不論對(duì)于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商還有使用者來(lái)說(shuō)，都是最好的。他們需要的是一個(gè)廉價(jià)的又是一個(gè)實(shí)用的產(chǎn)品。此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正好具備了這樣的一個(gè)要求，能夠在大多數(shù)的地方應(yīng)用。因此本設(shè)計(jì)就是解決了這樣一個(gè)問(wèn)題，還可以保證自動(dòng)門的穩(wěn)定性，且本設(shè)計(jì)意味著產(chǎn)品成本下降，效益提高。因此是一個(gè)比較實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。概述1.1 研究背景和研究意義21世紀(jì)的今天，門更加突出了安全理念，

12、強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防、通行、疏散，同時(shí)還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑以與周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。自動(dòng)門大規(guī)模專業(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)模的專業(yè)制造商。門的高級(jí)形式-自動(dòng)門起源在歐美，迅速發(fā)展至今天，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(chǎng)所，為這些建筑增添了亮麗、時(shí)尚的姿彩。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(duì)門的功能的提升和完善。所以對(duì)自動(dòng)門的認(rèn)識(shí)應(yīng)該從人對(duì)門功能的要求開(kāi)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。由

13、于中國(guó)沒(méi)有相關(guān)的自動(dòng)門國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)門檔次、質(zhì)量良莠不齊。如果你沒(méi)有使用過(guò)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)門品牌是由一些貿(mào)易公司購(gòu)買散件加上自己拼裝而成，應(yīng)盡量避免購(gòu)買此類產(chǎn)品）。不要認(rèn)為樣本上全部是外國(guó)語(yǔ)，資料也是外國(guó)語(yǔ)的商品就是進(jìn)口的商品，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。在購(gòu)買自動(dòng)門時(shí)最好在授權(quán)的指定經(jīng)銷商處或認(rèn)定銷售店的商店購(gòu)買（有懸掛的授權(quán)書），而且在購(gòu)買時(shí)要清楚所購(gòu)買設(shè)備的基本配置，防止買家克扣部件。自動(dòng)門根據(jù)使用的場(chǎng)合與功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開(kāi)門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等，

14、其中平開(kāi)門用的場(chǎng)合較少，旋轉(zhuǎn)門由于昂貴而且非常寵大，一般只用于有需要的高檔賓館，自動(dòng)平移門使用得最廣泛，大家一般所說(shuō)的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門。自動(dòng)門的普與和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識(shí)，提升了人們的安全觀念。自動(dòng)門除可美化出入口環(huán)境外，由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國(guó)外的建筑市場(chǎng)上得到大圍的普與。同時(shí)也幾乎成為了銀行，寫字樓，酒店等辦公娛樂(lè)場(chǎng)所裝修必不可少的一項(xiàng)配置。自動(dòng)平移門最常見(jiàn)的形式是自動(dòng)門機(jī)與門外兩側(cè)加感應(yīng)探測(cè)器，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，感應(yīng)探測(cè)器感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開(kāi)門信號(hào)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝

15、置將門打開(kāi)。當(dāng)人通過(guò)門之后，再將門關(guān)閉。自動(dòng)門的控制方法有很多，從控制器的不同來(lái)分，有傳統(tǒng)的繼電器控制，即通過(guò)按鈕和復(fù)雜的接線安裝；智能控制器控制，即通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)代自動(dòng)化設(shè)備來(lái)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動(dòng)門系統(tǒng)因存在許多缺陷而逐步被智能控制器控制的自動(dòng)門所淘汰。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，微電腦控制主要有體積小、安裝方便等特點(diǎn)，目前有許多廠家采用此種方式生產(chǎn)自動(dòng)門，PLC控制的特點(diǎn)是穩(wěn)定性高維護(hù)方便，目前許多大型的商場(chǎng)的自動(dòng)門都是由這種方式來(lái)控制。1.2 國(guó)外自動(dòng)門的發(fā)展?fàn)顩r在國(guó)外，進(jìn)

16、入90年代以來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)已經(jīng)很成熟，并取得了驚人的成就，自動(dòng)化技術(shù)是自動(dòng)門的重要部分。在現(xiàn)在人們生活中自動(dòng)門可以節(jié)約空間能源、降低噪音、防塵、防風(fēng)，同時(shí)可以使出入口顯得很莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，自動(dòng)門在人們的生活中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，自動(dòng)門適合于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫(yī)院、商店等公共場(chǎng)所。但在國(guó)，自動(dòng)門的自主研發(fā)尚處于初級(jí)階段。在自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全與人性化是需要首先考慮的因素。我國(guó)的自動(dòng)門狀況有如下幾點(diǎn)：(1) 廠家多，規(guī)模小 56年來(lái)幾年來(lái)， 自動(dòng)門在國(guó)得到了快速的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)大大小小生產(chǎn)自動(dòng)門的廠家已有5

17、0多家，但普遍生產(chǎn)規(guī)模小，自主研發(fā)能力差。從新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力和質(zhì)量穩(wěn)定性方面還不具備和進(jìn)口產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。 (2) 專業(yè)化分工趨勢(shì)顯現(xiàn)早期的生產(chǎn)廠家，一般是自主研發(fā)和生產(chǎn)，頂多委托代加工部分零部件。近兩年來(lái)，出現(xiàn)了專門生產(chǎn)主要部件的廠家，如電機(jī)、主控板、遙控器傳動(dòng)件、塑料件等出現(xiàn)了專業(yè)生產(chǎn)廠家，這一趨勢(shì)使生產(chǎn)的門檻降低，進(jìn)入的廠家進(jìn)一步增多，導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。 (3) 高、低檔次的市場(chǎng)分明進(jìn)口產(chǎn)品借助質(zhì)量和品牌優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了高端市場(chǎng)，目前國(guó)廠家的產(chǎn)品基本上也都具備了比較完善的功能，但生產(chǎn)工藝略嫌粗糙，質(zhì)量水平參差不齊，整體檔次較低，主要集中在低端市場(chǎng)。 (4) 產(chǎn)品同質(zhì)化和市場(chǎng)特點(diǎn)導(dǎo)致利潤(rùn)微薄產(chǎn)品

18、同質(zhì)化嚴(yán)重，加之自動(dòng)門產(chǎn)品往往是開(kāi)發(fā)商而非最終用戶在選擇產(chǎn)品，所以價(jià)格因素占的比重較大，加劇了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。其結(jié)果是眾多廠家一味地比拼價(jià)格，導(dǎo)致利潤(rùn)微薄。同時(shí)，由于價(jià)格過(guò)低，也使產(chǎn)品的持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展受到限制。1.3 自動(dòng)門技術(shù)發(fā)展方向由于目前沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，各廠家的產(chǎn)品都按照自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求和測(cè)量方法都不盡一樣，如提升力等參數(shù)，差別較大，在市場(chǎng)上造成了較大的混亂，給用戶選擇帶來(lái)不便，也不利于行業(yè)的發(fā)展。因此，有必要制定自動(dòng)門的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定的主要技術(shù)指標(biāo)以與測(cè)試方法等，引導(dǎo)市場(chǎng)有序競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。在建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)和門業(yè)標(biāo)委會(huì)的大力推動(dòng)下，自動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)編制工作

19、已經(jīng)展開(kāi)，目前有許繼施普雷特機(jī)電設(shè)備、固威特科技、未來(lái)科技發(fā)展、市麒麟電子和昌順電子信息技術(shù)等5家單位參與了此標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。2005年4月2日，在召開(kāi)了編制組成立會(huì)和首次工作會(huì)議。經(jīng)過(guò)編制組兩個(gè)多月的工作，現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)的初稿已經(jīng)形成，擬于近期召開(kāi)編制組第二次工作會(huì)議，對(duì)初稿進(jìn)行討論和修改。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，自動(dòng)門行業(yè)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：(1) 智能化，多功能：今后的還將進(jìn)一步提高智能化程度，如自動(dòng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)門行程位置，自動(dòng)適應(yīng)門體阻力的變化，以始終保持較高的遇障保護(hù)靈敏度等。還將增加一些新的功能，如和住宅安防系統(tǒng)配合使用等。(2) 免維護(hù)：采取多種措施，減少使用過(guò)程中的維護(hù)工作。 (3) 多樣化：將會(huì)有

20、各種各樣不同外觀和功能的產(chǎn)品，滿足用戶的不同需要。(4) 高安全性：隨著用戶安全意識(shí)的提高，安全性將是用戶非常注重的一項(xiàng)指標(biāo)，也將是一項(xiàng)基本要求。自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 自動(dòng)門的功能需求分析本設(shè)計(jì)是面向公共場(chǎng)所入口的應(yīng)用設(shè)計(jì)，需要有安全和可靠性，在設(shè)計(jì)的時(shí)候改良了自動(dòng)門的友好性，結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：圖2-1 自動(dòng)門結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)入口處對(duì)自動(dòng)門的具體要求，本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門應(yīng)具有以下功能：(1) 開(kāi)門和關(guān)門控制應(yīng)具有手動(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。手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)控制，當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)撥向手動(dòng)位置時(shí)，門可以手動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)或者關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)撥向自動(dòng)位置時(shí)，手動(dòng)開(kāi)門失效

21、，由感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)有人接近門口且門未打開(kāi)或者檢測(cè)到已無(wú)人接近門口且門未關(guān)閉，PLC動(dòng)作輸出信號(hào)給變頻器來(lái)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)門或者關(guān)門。(2) 防夾人功能為了杜絕自動(dòng)門的夾人事件，在門兩側(cè)安裝主動(dòng)式紅外線防夾感應(yīng)器，一防止停留在門附近的人被門所夾住。(3) 蜂鳴器提示功能當(dāng)自動(dòng)門出現(xiàn)夾人意外狀況時(shí)，PLC輸出信號(hào)給蜂鳴器，蜂鳴器響以提示管理人員的注意。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)點(diǎn)動(dòng)控制方式，此種控制模式為目前大多數(shù)自動(dòng)門的控制方式。本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來(lái)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開(kāi)和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控制。2.2 自動(dòng)門的部

22、件組成(1) 主控器是自動(dòng)感應(yīng)門的指揮中心，它通過(guò)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)工作人員可通過(guò)主控器調(diào)節(jié)門扇開(kāi)啟速度、開(kāi)啟幅度等參數(shù)。(2) 感應(yīng)探測(cè)器負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，當(dāng)有移動(dòng)物體進(jìn)入它的工作圍時(shí)，它就給主控器一個(gè)脈沖信號(hào)。(3) 動(dòng)力馬達(dá)可提供開(kāi)關(guān)門的主動(dòng)力。(4) 自動(dòng)感應(yīng)門扇行進(jìn)軌道用于約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進(jìn)。(5) 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。(6) 同步皮帶(有的廠家使用三角皮帶)用于傳輸馬達(dá)動(dòng)力，牽引自動(dòng)感應(yīng)門扇吊具走輪系統(tǒng)。(7) 下部導(dǎo)向系統(tǒng)是自動(dòng)感應(yīng)門門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置

23、，防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后擺動(dòng)。2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟在自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要要考慮以下幾點(diǎn)：(1) 深入了解和分析自動(dòng)門的工藝條件和控制要求。(2) 確定I/O設(shè)備。根據(jù)自動(dòng)門控制系統(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)備有按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈等。(3) 根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。(4) 分配I/O點(diǎn)數(shù)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。(5) 設(shè)計(jì)自動(dòng)門系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個(gè)自動(dòng)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。2.4 自動(dòng)門

24、技術(shù)參數(shù)的確定自動(dòng)平移門安裝和調(diào)試的關(guān)鍵是提高精度，即導(dǎo)軌的平直度和水平度，門體地兩個(gè)吊掛點(diǎn)所形成的直線與導(dǎo)軌的平行度和垂直度，最大限度地減少門體的靜態(tài)側(cè)擺。在自動(dòng)門投入使用后，尤其是初期，應(yīng)經(jīng)常調(diào)節(jié)門體，修正運(yùn)行產(chǎn)生的誤差。要嚴(yán)格限制門體重量，不能超過(guò)自動(dòng)門的額定負(fù)重。通常在三個(gè)月最多一年要對(duì)自動(dòng)門進(jìn)行全面的清理和調(diào)整。公共場(chǎng)所的自動(dòng)平移門因?yàn)槭褂妙l率非常頻繁，而任何自動(dòng)門的使用頻率和使用壽命都有限。例如機(jī)場(chǎng)、大型超市和醫(yī)院外門的人員流量每天可達(dá)到成千上萬(wàn)人次，或者在特定時(shí)間段里集過(guò)大量人員，在這種情況下，要使用自動(dòng)門就必須進(jìn)行綜合考慮。例如增加門的數(shù)量，加大門扇寬度，增加關(guān)門延遲時(shí)間等。具

25、體參數(shù)如表2-1所示。表2-1 自動(dòng)門具體參數(shù)單扇開(kāi)啟寬度(mm)1250(最寬)單扇門的最大承重(kg)1120kg高度(mm)2500mm最快開(kāi)/關(guān)門速度(cm/s)60cm/s減速開(kāi)/關(guān)門速度(cm/s)20cm/s開(kāi)啟保持時(shí)間(s)15s(程序中可調(diào))可編程控制器電源220V AC，50-60Hz驅(qū)動(dòng)器電源380V AC，50Hz驅(qū)動(dòng)器輸出額定功率120W2.5 自動(dòng)門的控制要求(1) 當(dāng)有人由到外或由外到通過(guò)感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)開(kāi)關(guān)SBl或SB2時(shí)，開(kāi)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KMl、KM2動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)門到達(dá)開(kāi)門減速開(kāi)關(guān)SB3位置時(shí)，電機(jī)開(kāi)始減速，門到達(dá)開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)SB4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。(2

26、) 自動(dòng)門在開(kāi)門位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM3、KM4被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門減速開(kāi)關(guān)SB5位置時(shí)，電機(jī)開(kāi)始減速，門移動(dòng)到關(guān)門限位開(kāi)關(guān)SB6位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。(3) 在關(guān)門過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到或由到外通過(guò)感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)開(kāi)關(guān)SBl或SB2時(shí)，門立即停止且停止0.5秒后，自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門程序。(4) 在門打開(kāi)后的8秒等待時(shí)間，若有人員由外至或由至外通過(guò)感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)開(kāi)關(guān)SBl或SB2時(shí)，必須重新開(kāi)始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程，以保證人員安全通過(guò)。(5) 當(dāng)有人站在門口不進(jìn)入時(shí)，感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)開(kāi)關(guān)SBl或SB2就會(huì)一直檢測(cè)到信號(hào)，定時(shí)器處于循環(huán)定時(shí)狀態(tài)。自動(dòng)門控

27、制裝置由門外感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)開(kāi)關(guān)SBl、門感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)開(kāi)關(guān)SB2、開(kāi)門減速開(kāi)關(guān)SB3、開(kāi)門到限位開(kāi)關(guān)SB4、關(guān)門減速開(kāi)關(guān)SB5、關(guān)門到限位開(kāi)關(guān)SB6、開(kāi)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KMl/KM2(使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn))、關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM3/KM4(使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn))等部件組成?？紤]到自動(dòng)控制門在出現(xiàn)故障時(shí)的維修方便，所以增加了手動(dòng)開(kāi)門K1、手動(dòng)關(guān)門K2.自動(dòng)門硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC控制變頻器來(lái)調(diào)節(jié)交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門運(yùn)轉(zhuǎn)的控制方式。采用變頻器電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，可靠性高，交流電機(jī)具有效率高、維護(hù)成本低的特點(diǎn)。交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比具有效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方

28、便、易于冷卻和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并且系統(tǒng)調(diào)速圍寬，而且能實(shí)現(xiàn)低速恒轉(zhuǎn)矩、高速橫功率運(yùn)轉(zhuǎn)等特性。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)控制的成本得以降低，為交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在自動(dòng)門中的大量運(yùn)用提供了條件?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示：圖3-1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇自動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門能否良好工作的保障，本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用變頻器來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，以達(dá)到驅(qū)動(dòng)自動(dòng)門的目的。這種方法具有穩(wěn)定性好，維修方便，連接簡(jiǎn)單，成本較低，是在目前的自動(dòng)門行業(yè)的主流控制方式。根據(jù)本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門的要求應(yīng)選用絕緣電阻、絕緣介電強(qiáng)度、接地裝置、過(guò)電壓保護(hù)等符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，具有噪聲低、過(guò)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在結(jié)合了安

29、全、穩(wěn)定的考慮，本設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置選用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)同定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。PLC對(duì)電機(jī)的控制有兩種方式：一種是脈沖+方向控制；一種是正反向脈沖輸出。這里采用第1種方法。PLC的高速脈沖輸出(F

30、rO)提供一個(gè)指定脈沖數(shù)目的方波輸出(占空比為50)。在加速和減速時(shí)輸出脈沖的頻率(或周期)線性變化，而在恒定頻率段部分保持不變。一旦產(chǎn)生完指定數(shù)目的脈沖，PTO輸出變?yōu)榈碗娖?，直到裝載一個(gè)新的指定值時(shí)才產(chǎn)生脈沖。PTO輸出占用一個(gè)PLC輸出點(diǎn)，用于控制門體的位移和速度，由另一個(gè)輸出點(diǎn)的信號(hào)控制門體運(yùn)動(dòng)的方向。這兩個(gè)信號(hào)送給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器去驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以帶動(dòng)門體完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。3.3 變頻器的選擇3.3.1 變頻器原理變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交-直-交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻)，先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換

31、成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。變頻器是輸出頻率可改變的交流電力拖動(dòng)設(shè)備。變頻器調(diào)速的主要工作原理是將供給電機(jī)定子的三相交流工頻電經(jīng)大功率整流元件整流，變成直流，再將直流電用正弦波脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)逆變?yōu)轭l率可調(diào)、幅度也隨之改變的三相交流電，以此為電源再供給電機(jī)使用。3.3.2 變頻器的選型根據(jù)自動(dòng)門的需要，變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)：1. 變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題(1

32、) 電壓匹配：變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。本設(shè)計(jì)所用的電機(jī)的額定電壓為380V，故在選擇變頻器時(shí)要符合電機(jī)的額定電壓。(2) 電流匹配：變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符，以最大電流確定變頻器電流和過(guò)載能力。在本設(shè)計(jì)所使用的三相交流電機(jī)的最大啟動(dòng)電流為0.37A，故所用的變頻器的最大電流應(yīng)大于電機(jī)的最大啟動(dòng)電流。(3) 轉(zhuǎn)矩匹配：這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生，本設(shè)計(jì)所使用的最初啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.4N/m，所以，在選型中要考慮。2. 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選

33、型。綜合以上因素，本設(shè)計(jì)變頻器采用日本三菱公司生產(chǎn)的FR-540變頻器作為控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制器。三菱FR-540變頻器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 接線簡(jiǎn)單，可運(yùn)用PLC的繼電器輸出接到變頻器的控制輸入端來(lái)控制變頻的正反轉(zhuǎn)和頻率。(2) 安裝靈活，可以根據(jù)實(shí)際需要，把控制裝置安裝到任何位置，進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。(3) 頻率設(shè)置簡(jiǎn)單，并且具有三速設(shè)定功能，可以滿足本設(shè)計(jì)自動(dòng)門系統(tǒng)的控制要求，且操作方便，只需輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)外接電位器的旋鈕，就可以進(jìn)行頻率設(shè)置。3.4 探測(cè)器的選擇目前自動(dòng)門行業(yè)的運(yùn)用的感應(yīng)開(kāi)關(guān)主要有觸摸感應(yīng)開(kāi)關(guān)，微波感應(yīng)開(kāi)關(guān)，紅外感應(yīng)器，接近感應(yīng)開(kāi)關(guān)等，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)門

34、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)的安全與穩(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(guò)的地方，選擇窄區(qū)域的感應(yīng)器。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要選用人體感應(yīng)探測(cè)器。人體都有恒定的體溫，一般在37，發(fā)出波長(zhǎng)為10微米左右的紅外線。熱釋電元件探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的，對(duì)波長(zhǎng)為10微米左右的紅外輻射非常敏感，在接收到人體紅外輻射時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生信號(hào)。被動(dòng)式紅外探頭，其傳感器包含兩個(gè)反向相串聯(lián)的熱釋電元件，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有一樣的用，使其產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)

35、輸出。一旦人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域，人體紅外輻射被熱釋電元件接收，由于兩片熱釋電元件接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，因而產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)。人體感應(yīng)探測(cè)電路由被動(dòng)紅外探頭、放大電路與電子開(kāi)關(guān)電路組成，安裝在自動(dòng)門兩側(cè)。當(dāng)有人靠近自動(dòng)門時(shí)，身體輻射出的紅外線被熱釋電紅外傳感器接收下來(lái)并將其轉(zhuǎn)換成信號(hào)，經(jīng)檢測(cè)放大電路放大處理后輸出給電子開(kāi)關(guān)電路。電子開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入到PLC輸入繼電器中，PLC根據(jù)收到的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)將門打開(kāi)。人體感應(yīng)探測(cè)器需要2個(gè)，分別用來(lái)感應(yīng)門外的來(lái)人情況，占用PLC兩個(gè)輸入點(diǎn)。3.5 自動(dòng)門運(yùn)行位置檢測(cè)本系統(tǒng)的關(guān)鍵是控制門的運(yùn)行，為了達(dá)到更好的控制效果，PLC必須時(shí)刻知道門所處的

36、位置從而做出相應(yīng)的處理，所以在關(guān)鍵的位置上安裝位置傳感器，并把傳感器信號(hào)傳給PLC。為此設(shè)置了兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)，一個(gè)用于檢測(cè)門完全打開(kāi)時(shí)的位置，叫開(kāi)門極限開(kāi)關(guān)，一個(gè)用于檢測(cè)門完全關(guān)閉時(shí)的位置，叫關(guān)門極限開(kāi)關(guān)。當(dāng)門在運(yùn)行過(guò)程中，接近最大位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)傳給PLC，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。門離限位開(kāi)關(guān)較近時(shí)，電機(jī)低速運(yùn)行，通過(guò)程序來(lái)控制。2個(gè)行程開(kāi)關(guān)，占用PLC3個(gè)輸入點(diǎn)。3.6 門運(yùn)行障礙檢測(cè)、報(bào)警在門運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到障礙物阻止它的運(yùn)行。這時(shí)需要具體分析，如果是在開(kāi)門過(guò)程中出現(xiàn)這種情況，有可能是途中障礙的阻止，或者是開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)壞了，停止運(yùn)行并報(bào)警；如是關(guān)門時(shí)出現(xiàn)這種情況，有可能擠到人或物了，應(yīng)向

37、相反方向運(yùn)行，給出報(bào)警信號(hào)。設(shè)置一個(gè)傳感器檢測(cè)在關(guān)門過(guò)程中有無(wú)人或物體在門的中間。主動(dòng)式紅外線防夾感應(yīng)器由發(fā)射特定頻率的紅外線發(fā)射器與接收器組成，其紅外線頻率與自然界與人體的紅外線不同。在關(guān)門過(guò)程中當(dāng)人或物阻擋時(shí)，接收器收不到光信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，該脈沖作為PLC的一個(gè)中斷信號(hào)，PLC控制門體向相反方向運(yùn)動(dòng)。這是一個(gè)非常重要的保護(hù)功能，在防止碰人或物的同時(shí)，保護(hù)自動(dòng)門電機(jī)不會(huì)因過(guò)載而燒壞。在自動(dòng)門運(yùn)行中，由于電機(jī)的頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)，可能會(huì)使電機(jī)過(guò)熱造成電機(jī)機(jī)芯的損壞，因此，在電機(jī)上安置一個(gè)溫度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)電機(jī)的溫度，當(dāng)電機(jī)的溫度高于預(yù)定值時(shí)，傳感器把信號(hào)傳給PLC，PLC分析輸出信號(hào)，指示燈亮，提醒監(jiān)

38、管人員的注意，以保證電機(jī)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。3.7 可編程控制器(PLC)的選型3.7.1 PLC概述可編程控制器，英語(yǔ)稱Programmable Controller，簡(jiǎn)稱PLC，本設(shè)計(jì)中用PLC作為它的簡(jiǎn)稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通過(guò)運(yùn)行存儲(chǔ)在其存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過(guò)程得到的輸入信息，變換為所要求的輸入信息，進(jìn)而再通過(guò)輸出電路的物理過(guò)程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行出入信息變換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息出入的物理過(guò)程一般不考慮的。而PLC則要考慮信息出入的可靠性、實(shí)時(shí)性，以與信息的實(shí)際使

39、用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修與抗干擾等問(wèn)題，出入信息變換與可靠的物理實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。PLC可以通過(guò)它的外設(shè)或者通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電裝置多的多、強(qiáng)的多。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能：(1) 邏輯處理功能；(2) 數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；(3) 準(zhǔn)確定時(shí)功能；(4) 高速計(jì)數(shù)功能；(5) 中斷處理(可以實(shí)現(xiàn)各種外中斷)功能；(6) 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；(7) 聯(lián)網(wǎng)通信功能；(8) 自檢測(cè)、自診斷功能?？梢哉f(shuō)，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC幾乎也

40、可以做到。像PLC這樣，集豐富功能于一身，是別的電控器所沒(méi)有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無(wú)法比擬的。豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時(shí)，也為自動(dòng)門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化與智能化創(chuàng)造了條件。3.7.2 可編程控制器(PLC)的選型在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)、控制要求，明確控制任務(wù)和圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、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.

41、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)，再增加10%20%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，故本設(shè)計(jì)的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入12點(diǎn)，輸出11點(diǎn)。2. 存儲(chǔ)容量的估算存儲(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)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需要在程序調(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(lái)代替。 存

42、儲(chǔ)器存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為存的的總字?jǐn)?shù)(16位為一個(gè)字)；另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本設(shè)計(jì)的PLC存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)2000梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)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特性的選擇。根據(jù)本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。(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

43、成所需的控制功能，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和編程器公用一個(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。在線編程方式：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)化編程語(yǔ)言：順序功能(SFC)、梯

44、形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表(IL)、結(jié)構(gòu)文本(ST)兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)(IEC6113123)，同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。(3) 診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC部的性能和功能進(jìn)行診斷是診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(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的類型PLC按

45、結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，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/O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/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)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)性的考慮選擇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。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的

46、存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能圍等選擇都有影響。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。本設(shè)計(jì)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，因此選擇整體型PLC。綜合以上因素，本設(shè)計(jì)采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2-32MR小型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的控制。3.8 可編程控制器(PLC)的I/O分配I/O分配表是編寫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)。根據(jù)自動(dòng)門的控制系統(tǒng)的要求，確定了PLC的I/O分配表，如表3-1所示：表3-1 I/O分配表類型設(shè)備PLC端子號(hào)輸入端門外感應(yīng)探測(cè)器SB1X000門感應(yīng)探測(cè)

47、器SB2X001開(kāi)門減速開(kāi)關(guān)SB3X002開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)SB4X003關(guān)門減速開(kāi)關(guān)SB5X004關(guān)門限位開(kāi)關(guān)SB6X005防夾人SB7X006手動(dòng)開(kāi)門K1X007手動(dòng)關(guān)門K2X008手動(dòng)/自動(dòng)開(kāi)關(guān)K3X009電機(jī)過(guò)熱K4X010急停開(kāi)關(guān)K5X011輸出端高速開(kāi)門KM1Y000低速開(kāi)門KM2Y001高速關(guān)門KM3Y002低速關(guān)門KM4Y003報(bào)警器Y004門動(dòng)作中指示燈Y005門停止工作指示燈Y006門達(dá)到上限指示燈Y007電機(jī)過(guò)熱指示燈Y008手動(dòng)開(kāi)門Y009手動(dòng)關(guān)門Y010PLC外部端子I/O配置圖是I/O分配表的直觀表達(dá)，可以清楚的表示PLC的外部端子的接線情況，是非常必要的，如圖3-2所示

48、：圖3-2 PLC外部I/O配置圖自動(dòng)門軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 PLC梯形圖概述PLC是專門為工業(yè)控制而開(kāi)發(fā)的裝置，其主要使用者是工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應(yīng)他們的傳統(tǒng)習(xí)慣和掌握能力，通常PLC不采用微機(jī)的編程語(yǔ)言，而常常采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)1994年5月公布的IEC1131-3(可編程控制器語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn))詳細(xì)地說(shuō)明了句法、語(yǔ)義和下述5種編程語(yǔ)言：功能表圖、梯形圖、功能塊圖、指令表、結(jié)構(gòu)文本。梯形圖和功能塊圖為圖形語(yǔ)言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語(yǔ)言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是梯形圖的圖形符號(hào)來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。采用

49、梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用因果關(guān)系來(lái)描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果，每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在右面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來(lái)的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是：1. 與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；2. 與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于掌握和學(xué)習(xí)；3. 與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是：梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，部的繼電器也不是實(shí)

50、際存在的繼電器，因此應(yīng)用時(shí)需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待：梯形圖是使用的最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電器人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。本設(shè)計(jì)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的梯形圖如圖4-1所示：圖4-1 梯形圖4.2 程序流程圖根據(jù)本設(shè)計(jì)的控制要求和安全要求，所設(shè)計(jì)的程序按照?qǐng)D4-2所示的流程運(yùn)行，以達(dá)到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)要求和完成系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)。圖4-2 程序流程圖PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式。一個(gè)掃描周期主要分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。由于PLC采用這樣的工作原理，所以即使是順序程序也會(huì)反復(fù)執(zhí)行，程序中各個(gè)部分的執(zhí)行與否由相應(yīng)的條件來(lái)控制，條件滿足則執(zhí)行，否則不執(zhí)行。下面就詳細(xì)地介紹程序的流程，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后PLC根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行不同的處理。若按下手動(dòng)選擇按鈕，則自動(dòng)門進(jìn)行手動(dòng)程序，當(dāng)開(kāi)門按鈕按下時(shí)，自動(dòng)門開(kāi)門到極限，然后停止運(yùn)行。當(dāng)關(guān)門按鈕按下時(shí)，自動(dòng)門關(guān)門到極限，然后停止運(yùn)行；若按下自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，則自動(dòng)門進(jìn)行自動(dòng)程序，當(dāng)門口有人時(shí)，感應(yīng)探測(cè)器感應(yīng)到人的存在，門