畢業(yè)設(shè)計(jì)論文PLC自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1緒論在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國(guó)，在我們高樓矗立的大都市，在大廈、賓館、酒店、銀行、商場(chǎng)、寫字樓，自動(dòng)門已經(jīng)是隨地可見。自動(dòng)門不僅能給我們帶來(lái)人員進(jìn)出以便、節(jié)省空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、減少噪音等好處，更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息?？删幊炭刂破鳎≒LC）在繼電器的控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的，是一種應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制，具有實(shí)時(shí)數(shù)字化處理能力的硬件設(shè)備，為工業(yè)自動(dòng)化提供高可靠性的自動(dòng)控制裝置。

可編程控制器（PLC）在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)因其編程以便，抗干擾能力強(qiáng)，獲得了廣泛的應(yīng)用。具有可靠性高，環(huán)境適應(yīng)好，編程簡(jiǎn)樸，使用以便以及體積小，重量輕，功耗低等長(zhǎng)處，迅速成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的支柱設(shè)備。

由于自動(dòng)門的合用性、可編程控制器（PLC）的優(yōu)越性，為此我設(shè)計(jì)自動(dòng)門裝置，它靠光電檢測(cè)開關(guān)自動(dòng)檢測(cè)有無(wú)人員通過，具有安裝維護(hù)簡(jiǎn)樸、以便可靠、節(jié)能和安全等多種特性。本文論述的自動(dòng)門控制系統(tǒng)重要由如下幾部分構(gòu)成：可編程控制器(PLC)、信號(hào)采集裝置、變頻器、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置。可編程控制器選用日本三菱電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)的FX2N-32M小型PLC；信號(hào)采集裝置選用上海晶園微電子企業(yè)生產(chǎn)的微波感應(yīng)器；變頻器采用日本三菱電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)的FR－540變頻器；驅(qū)動(dòng)裝置采用天津安全電機(jī)有限企業(yè)生產(chǎn)的YSM100/112、W、S三相異步電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)矩為0.43N.m，額定轉(zhuǎn)速為400r/min；傳動(dòng)裝置采用皮帶來(lái)帶動(dòng)門的運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)對(duì)于周圍環(huán)境的規(guī)定較低。本設(shè)計(jì)重要的工作原理是通過信號(hào)采集裝置鑒定有無(wú)人通過并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成開關(guān)量信號(hào)傳到PLC，PLC根據(jù)開關(guān)信號(hào)的來(lái)控制變頻器的開停和速度的變換，在由傳動(dòng)裝置帶動(dòng)門運(yùn)動(dòng)。2設(shè)計(jì)的意義和規(guī)定的簡(jiǎn)介2.1究背景和研究意義二十一世紀(jì)的今天，門愈加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防備、通行、疏散，同步還突出了建筑藝術(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)、友好。自動(dòng)門大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，在不停發(fā)展和完善的過程中，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)門來(lái)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)當(dāng)是門的使用觀念的延伸，是人們根據(jù)需要對(duì)門的功能的提高和完善。因此對(duì)自動(dòng)門的認(rèn)識(shí)應(yīng)當(dāng)從人對(duì)門功能的規(guī)定開始。作為建筑物一部分的門，從最基本的意義上講，要同步滿足隔離外部環(huán)境和不阻礙人的通行這兩種規(guī)定。因此門體自身應(yīng)牢固、密封。自動(dòng)門的普及和應(yīng)用，變化了人們的防護(hù)意識(shí)，提高了人們的安全觀念。自動(dòng)門除可美化出入口環(huán)境外由于中國(guó)沒有有關(guān)的自動(dòng)門國(guó)標(biāo)，導(dǎo)致自動(dòng)門檔次、質(zhì)量良莠不齊。假如你沒有使用過自動(dòng)門，最佳選擇一種由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后服務(wù)的自動(dòng)門品牌（目前有諸多自動(dòng)門品牌是由某些貿(mào)易企業(yè)購(gòu)置散件加上自己拼裝而成，應(yīng)盡量防止購(gòu)置此類產(chǎn)品）。不要認(rèn)為樣本上所有是外國(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。真正的著名品牌，合法的商品不會(huì)這樣做。由于中國(guó)沒有有關(guān)的自動(dòng)門國(guó)標(biāo)，導(dǎo)致自動(dòng)門檔次、質(zhì)量良莠不齊。假如你沒有使用過自動(dòng)門，最佳選擇一種由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后服務(wù)的自動(dòng)門品牌（目前有諸多自動(dòng)門品牌是由某些貿(mào)易企業(yè)購(gòu)置散件加上自己拼裝而成，應(yīng)盡量防止購(gòu)置此類產(chǎn)品）。不要認(rèn)為樣本上所有是外國(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。真正的著名品牌，合法的商品不會(huì)這樣做。在購(gòu)置自動(dòng)門時(shí)最佳在授權(quán)的指定經(jīng)銷商處或認(rèn)定銷售店的商店購(gòu)置（有懸掛的授權(quán)書），并且在購(gòu)置時(shí)要清晰所購(gòu)置設(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)所及功能的不一樣可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等，其中平開門用的場(chǎng)所較少，旋轉(zhuǎn)門由于昂貴并且非常寵大，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。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人看守，同步又可節(jié)省空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、減少噪音，既以便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國(guó)內(nèi)外的建筑市場(chǎng)上得到大范圍的普及。同步也幾乎成為了銀行，寫字樓，酒店等辦公娛樂場(chǎng)所裝修必不可少的一項(xiàng)配置。自動(dòng)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，給控制器一種開門信號(hào)，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(wú)人管理，既以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)門的開門信號(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，合用于行走速度正常的人員通過的場(chǎng)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(huì)關(guān)閉，對(duì)門機(jī)有一定的保護(hù)作用。紅外傳感器對(duì)物體存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員移動(dòng)與否，只要處在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)。缺陷是紅外傳感器的反應(yīng)速度較慢，合用于有行動(dòng)緩慢的人員進(jìn)入的場(chǎng)所。本文擬使用PLC設(shè)計(jì)一種自動(dòng)門控制器系統(tǒng)。2.2自動(dòng)門的簡(jiǎn)介人類文明的產(chǎn)物，自動(dòng)門已經(jīng)通過了數(shù)十年的漫漫發(fā)展，至今為止，通過應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)及其他多種科技產(chǎn)品，已經(jīng)具有了及其完善的控制技術(shù)，形成了具有龐大規(guī)模的自動(dòng)門家族。并且根據(jù)不一樣的需求制定了一系列的原則。如JG/T177-是由中華人民共和國(guó)建設(shè)部于-12-01制定的中國(guó)自動(dòng)門原則編號(hào)，原則內(nèi)容重要有：規(guī)定了建筑用多種自動(dòng)門的分類、規(guī)格、代號(hào)、材料、規(guī)定、試驗(yàn)措施、檢查規(guī)則和標(biāo)志、包裝、運(yùn)送、貯存。本原則合用于推拉自動(dòng)門(弧形自動(dòng)門)、平開自動(dòng)門、折疊自動(dòng)門、旋轉(zhuǎn)自動(dòng)門。其他自動(dòng)門可參照?qǐng)?zhí)行。有特殊規(guī)定的自動(dòng)門，還應(yīng)參見其有關(guān)原則。門和人類文明是孿生的，它伴伴隨人類文明的發(fā)展而躍動(dòng)。數(shù)千年來(lái)，門一直作為人類社會(huì)活動(dòng)的守護(hù)神，拒侵入者于門外，而作為人類社會(huì)活動(dòng)的航道，門又承載著文明，追尋著人們向往的光輝彼岸。

人類對(duì)文明的渴望是無(wú)窮盡的。從古埃及到古羅馬到今天的現(xiàn)代社會(huì)，都可以見到門邁動(dòng)的足跡。

往昔，門的屏障作用是被動(dòng)隔離，而通道作用僅僅是保證通行。

二十一世紀(jì)的今天，門愈加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防備、通行、疏散，同步還突出了建筑藝術(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)、友好。

門的高級(jí)形式--自動(dòng)門來(lái)源在歐美，從188月，德標(biāo)企業(yè)成功設(shè)計(jì)并開發(fā)出世界第一臺(tái)感應(yīng)自動(dòng)門，門大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，在不停發(fā)展和完善的過程中，涌現(xiàn)出大批獨(dú)具規(guī)模的專業(yè)制造商。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。

中國(guó)早在十?dāng)?shù)年前就開始引用歐洲自動(dòng)門，并把它應(yīng)用在酒店、機(jī)場(chǎng)、購(gòu)物中心、銀行、寫字樓等大中型公共場(chǎng)所，為這些建筑增添了亮麗、時(shí)尚的姿彩。2.3自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.3.1自動(dòng)門的功能需求分析本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口的應(yīng)用，需要有安全和可靠性，在設(shè)計(jì)的時(shí)候改善了自動(dòng)門的友好性，構(gòu)造如圖2-1所示：圖2-1自動(dòng)門構(gòu)造圖根據(jù)商場(chǎng)中對(duì)自動(dòng)門的詳細(xì)規(guī)定，本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門應(yīng)具有如下功能：(1）開門和關(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)開門方式由手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來(lái)控制。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向手動(dòng)位置時(shí)，門可以手動(dòng)調(diào)整開或者關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向自動(dòng)位置時(shí)，手動(dòng)開門失效，由感應(yīng)器檢測(cè)到有人靠近門口且門未打開或者檢測(cè)到已無(wú)人靠近門且門未關(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)開門或者關(guān)門。自動(dòng)門控制系統(tǒng)包括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(lái)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。2.3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本環(huán)節(jié)在自動(dòng)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試過程中最重要的是先列出設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)流程圖，如圖2-2所示。在自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中重要要考慮如下幾點(diǎn)：1）深入理解和分析自動(dòng)門的工藝條件和控制規(guī)定。2）確定I/O設(shè)備。根據(jù)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的功能規(guī)定，確定系統(tǒng)所需的顧客輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(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）分派I/O點(diǎn)，分派PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分派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)工作規(guī)定設(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)的關(guān)鍵工作。6）將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序愈加完善。7）自動(dòng)門系統(tǒng)的整體調(diào)試，在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工完畢后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試種發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。圖2-2設(shè)計(jì)調(diào)試環(huán)節(jié)圖2.3.3自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)確實(shí)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，門體的兩個(gè)吊掛點(diǎn)所形成的直線與導(dǎo)軌的平行度和垂直度，最大程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)常常調(diào)整門體，修正運(yùn)行產(chǎn)生的誤差。要嚴(yán)格限制門體重量，不能超過自動(dòng)門的額定負(fù)重。一般在三個(gè)月最多一年內(nèi)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)平移門由于使用頻率非常頻繁，而任何自動(dòng)門的使用頻率和使用壽命均有限。例如機(jī)場(chǎng)、大型超市和醫(yī)院外門的人員流量每天可到達(dá)千上萬(wàn)人次，或者在特定期間段里集中通過大量人員，在這種狀況下，要使用自動(dòng)門就必須進(jìn)行綜合考慮。例如增長(zhǎng)門的數(shù)量，加大門扇寬度，增長(zhǎng)關(guān)門延遲時(shí)間等。詳細(xì)參數(shù)如表2-1所示。表2-1自動(dòng)門詳細(xì)參數(shù)單扇啟動(dòng)寬度（mm）1250mm（最寬）單扇門的最大承重（kg）1x120kg高度（mm）2500mm最快開/關(guān)門速度（cm/s）60cm/s常速開/關(guān)門速度（cm/s）32.5cm/s減速開/關(guān)門速度（cm/s）20cm/s啟動(dòng)保持時(shí)間（s）15s（程序中可調(diào)）可編程控制器（PLC）電源220VAC,50-60Hz驅(qū)動(dòng)器電源380VAC,50Hz驅(qū)動(dòng)器輸出額定功率120W在本畢業(yè)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，因此在本課題的自動(dòng)門機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了如下幾種方面：1）自動(dòng)門的傳動(dòng)重要包括安裝板，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)便。3）電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用380V三相交流電機(jī)，功率大，可調(diào)性強(qiáng)。4）導(dǎo)軌：水平雙導(dǎo)軌構(gòu)造，形成正懸掛，處理了側(cè)擺的問題，從而保證了門扇的穩(wěn)定性。并配以雙側(cè)密封毛刷，形成密封式導(dǎo)軌，防止積塵對(duì)導(dǎo)軌及滑輪的磨損，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)方面的特點(diǎn)。5）滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強(qiáng)度高，耐磨性好，同步尚有一定的減震效果。6）皮帶：采用齒形皮帶,齒形皮帶的齒形截面為曲線設(shè)計(jì)，增長(zhǎng)了齒形的高度，提高了皮帶與傳動(dòng)齒輪的吻合度，從而提高了機(jī)械效率。皮帶底部采用尼龍加強(qiáng)，減少了齒距變形，提高了使用壽命。7）傳動(dòng)構(gòu)造如圖2-3所示。其中馬達(dá)皮帶輪直徑為5cm,皮帶滑輪內(nèi)徑為13.5cm,外徑為28.5cm。圖2-3機(jī)械傳動(dòng)3自動(dòng)門控制系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)介3.1控制系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC控制變頻器來(lái)調(diào)整交流電機(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，構(gòu)造簡(jiǎn)樸，控制以便、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、構(gòu)造簡(jiǎn)樸、維護(hù)以便、易于冷卻和壽命長(zhǎng)等長(zhǎng)處,并且系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，并且能實(shí)現(xiàn)低速恒轉(zhuǎn)矩、高速恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)等特性。伴隨變頻技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)控制的成本得以減少，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)構(gòu)造圖如圖3-1所示：變頻器門內(nèi)外感應(yīng)器采集信號(hào)變頻器門內(nèi)外感應(yīng)器采集信號(hào)PLCPLC交流電機(jī)交流電機(jī)手動(dòng)控制開關(guān)手動(dòng)控制開關(guān)開/關(guān)門指示燈開/關(guān)門指示燈蜂鳴器蜂鳴器安全感應(yīng)器安全感應(yīng)器圖3-1控制系統(tǒng)構(gòu)造圖3.2可編程控制器(PLC)的選型3.2.1PLC概述可編程控制器，英文稱ProgrammableController，簡(jiǎn)稱PLC，本課題中用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)。它通過運(yùn)行存儲(chǔ)在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所規(guī)定的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于一般計(jì)算機(jī)。一般計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時(shí)，大多只考慮信息自身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而PLC則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的實(shí)際使用。尤其要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題,入出信息變換及可靠的物理實(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可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界互換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強(qiáng)的多。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有多種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有如下基本的功能：eq\o\ac(○,1)邏輯處理功能；eq\o\ac(○,2)數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；eq\o\ac(○,3)精確定期功能；eq\o\ac(○,4)高速計(jì)數(shù)功能；eq\o\ac(○,5)中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)多種內(nèi)外中斷）功能；eq\o\ac(○,6)程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；eq\o\ac(○,7)聯(lián)網(wǎng)通信功能；eq\o\ac(○,8)自檢測(cè)、自診斷功能?？梢哉f(shuō)，凡一般小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC幾乎也都可以做到。像PLC這樣。集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是老式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)用提供了也許，同步，也為自動(dòng)門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化及智能化發(fā)明了條件。3.2.2與單片機(jī)控制系統(tǒng)的區(qū)別a.本質(zhì)區(qū)別單片機(jī)控制系統(tǒng)是基于芯片級(jí)的系統(tǒng)，而PLC控制系統(tǒng)是基于板級(jí)或模塊級(jí)的系統(tǒng)。其實(shí)PLC自身就是一種單片機(jī)系統(tǒng)，他是已經(jīng)開發(fā)好的單片機(jī)產(chǎn)品。開發(fā)單片機(jī)控制系統(tǒng)屬于底層開發(fā)，而設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)是在產(chǎn)品的單片機(jī)控制系統(tǒng)上進(jìn)行二次開發(fā)。b.使用場(chǎng)所單片機(jī)控制系統(tǒng)適合于家電產(chǎn)品、智能化的儀器儀表、玩具和批量生產(chǎn)的控制器產(chǎn)品等場(chǎng)所使用；而PLC控制系統(tǒng)適合在單片機(jī)電氣控制系統(tǒng)、工業(yè)控制領(lǐng)域的制造業(yè)自動(dòng)化和過程中使用。c.使用過程設(shè)計(jì)開發(fā)一種單片機(jī)控制系統(tǒng)，需要先設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)，畫硬件電路圖，制作印刷電路板，購(gòu)置多種所需要的電子元件，焊接電路板，進(jìn)行硬件調(diào)試，進(jìn)行抗干擾等大量工作需要專門的開發(fā)裝置和低級(jí)編輯語(yǔ)言控制程序，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；而PLC不必操心內(nèi)部的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與否可靠和他們的抗干擾能力，軟件設(shè)計(jì)使用工業(yè)編程語(yǔ)言，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)樸。進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，由于有好的工程工具協(xié)助，因此非常輕易。3.2.3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)用規(guī)定是設(shè)計(jì)選型的重要根據(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)、控制規(guī)定，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制規(guī)定，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，最終選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)對(duì)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)考慮合適的余量，一般根據(jù)記錄的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增長(zhǎng)10%～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)估算的措施故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入12點(diǎn)，輸出12點(diǎn)。2）存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器自身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中顧客應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量不不小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于顧客應(yīng)用程序尚未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才懂得。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，一般采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不一樣公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15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位為一種字），此外再按此數(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)條梯形圖，這樣才能在后來(lái)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特性的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制的需要，重要簡(jiǎn)介如下幾種功能的選擇。（1）控制功能PLC重要用于次序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)所常采用單回路或多回路控制器處理模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完畢所需的控制功能，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和編程器公用一種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。完畢編程后，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。離線編程方式可減少系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不以便。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，并在一種掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)互換，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)試和操作以便，在大中型PLC中常采用。五種原則化編程語(yǔ)言：次序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、構(gòu)造文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其原則（IEC6113123），同步，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)所的控制規(guī)定。（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，通過軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息互換功能進(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)能力的規(guī)定，并影響平均維修時(shí)間。4）機(jī)型的選擇(1)PLC的類型PLC按構(gòu)造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)，一般可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此顧客選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此顧客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)展以便靈活，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。考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同步考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等原因，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)增長(zhǎng)到某一數(shù)值后，對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器容量對(duì)應(yīng)增長(zhǎng)，因此，點(diǎn)數(shù)的增長(zhǎng)對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇均有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充足考慮，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)性的考慮因此選擇整體型PLC。綜合以上原因，本課題的設(shè)計(jì)采用日本三菱企業(yè)生產(chǎn)的FX2N-32M小型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的控制，如圖3-2所示。圖3-2FX2N可編程控制器（PLC）三菱FX2N-32M具有如下長(zhǎng)處：最大范圍地包容了原則特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不一樣的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可認(rèn)為自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。三菱FX2N-32M具有突出的寄存器容量：三菱FX2N-32M包括8K步內(nèi)置RAM寄存器，用一種寄存器盒可擴(kuò)充到16K步RAM或EEPROM。豐富的元件資源：3072點(diǎn)輔助繼電器、256點(diǎn)計(jì)時(shí)器、235點(diǎn)計(jì)數(shù)器和8000點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、使用原則型號(hào)實(shí)時(shí)時(shí)鐘滿足時(shí)間敏捷度應(yīng)用規(guī)定。3.3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)用變頻器的三段速度調(diào)整來(lái)自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的速度，以到達(dá)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)門的目的。這種措施具有穩(wěn)定性能好，維修以便，連接簡(jiǎn)樸，成本較低，是在目前的自動(dòng)門行業(yè)主流控制方式。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門的規(guī)定應(yīng)選用絕緣電阻、絕緣介電強(qiáng)度、接地裝置、過電壓保護(hù)等符合國(guó)際安全原則規(guī)定的，具有噪聲低、過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)的并且轉(zhuǎn)速不高于500r/min的電機(jī)，在結(jié)合了安全、穩(wěn)定的考慮本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置選用天津安全電機(jī)有限企業(yè)生產(chǎn)的型號(hào)為YSM100/112、W、S的3相380V交流電機(jī)，電機(jī)如圖3-3所示。圖3-3YSM100/112、W、S交流電機(jī)3.4變頻器的選擇3.4.1變頻器的原理變頻器是運(yùn)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。我們目前使用的變頻器重要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，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應(yīng)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)部分構(gòu)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變化的交流電力拖動(dòng)設(shè)備。變頻器調(diào)速的重要工作原理是將供應(yīng)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)整技術(shù)逆變?yōu)轭l率可調(diào)、幅度也隨之變化的三相交流電，以此為電源再供應(yīng)電機(jī)使用。3.4.2變頻器的選型根據(jù)自動(dòng)門的需要，變頻器選型時(shí)要確定如下幾點(diǎn)：1.變頻器與負(fù)載的匹配問題（1）電壓匹配；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。本次所用的電機(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載能力。在本課題所使用的三相交流電機(jī)的最大起動(dòng)電流為Y形接法為0.37A，△形接法為0.64A，本設(shè)計(jì)中采用Y形接法，所用的變頻器的最大電流應(yīng)不小于電機(jī)的Y形接法的最大起動(dòng)電流。（3）轉(zhuǎn)矩匹配；這種狀況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有也許發(fā)生，本課題所用電機(jī)的最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.4Nm，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，高次諧波增長(zhǎng)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，其容量要稍不小于一般電機(jī)的選型。綜合以上原因，本課題變頻器采用日本三菱企業(yè)生產(chǎn)的FR－500系列中的FR-540變頻器（如圖3-4所示）作為控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制器。圖3-4三菱FR-540變頻器三菱FR-540變頻器具有如下長(zhǎng)處：(1)接線簡(jiǎn)樸，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)樸，并且具有三速設(shè)定功能，可以滿足本課題自動(dòng)門系統(tǒng)的控制規(guī)定，且操作以便，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。3.4.2變頻器的參數(shù)設(shè)定本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門系統(tǒng)具有如下速度規(guī)定：自動(dòng)門規(guī)定迅速啟動(dòng)→（限位）常速運(yùn)行→（限位）慢速運(yùn)行→停止,構(gòu)成了如圖3-5的開門和關(guān)門曲線。根據(jù)轉(zhuǎn)速公式：n=60f/p(1-s)其中f表達(dá)電流的頻率，p表達(dá)電機(jī)的極對(duì)數(shù)，s表達(dá)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，n表達(dá)轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速，計(jì)算出變頻器的設(shè)定頻率。根據(jù)公式和電機(jī)參數(shù)p=6，額定轉(zhuǎn)速為400r/min，算出電機(jī)的轉(zhuǎn)差率S=-0.25，馬達(dá)皮帶輪與門上的皮帶輪外徑、門上的皮帶輪內(nèi)徑轉(zhuǎn)速比為5.7：1：2.1,得出馬達(dá)皮帶輪與門上的皮帶輪內(nèi)徑轉(zhuǎn)速比為2.4：1。1.根據(jù)上一章提到的門的規(guī)格,加速開門或者關(guān)門的距離為30cm，時(shí)間控制在0.5S，速度為3600cm/min，此時(shí)規(guī)定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為204r/min。2.中速開門和關(guān)門的距離為65cm，時(shí)間為2s,速度為1950cm/min，此時(shí)規(guī)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速為110.4r/min。3.減速開門和關(guān)門的距離為30cm,時(shí)間為1.5s,速度為1200cm/s，此時(shí)規(guī)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速為67.9r/min。根據(jù)以上速度規(guī)定設(shè)置變頻器，變頻器的頻率詳細(xì)設(shè)定方式見表3-1，根據(jù)如下設(shè)定方式按課題規(guī)定設(shè)定好變頻器三速控制的頻率。圖3-5開門和關(guān)門曲線表3-1變頻器設(shè)定名稱設(shè)定范圍最小設(shè)定單位設(shè)定值上限頻率(Pr1)0～120Hz0.1Hz50Hz下限頻率(Pr2)0～120Hz0.1Hz0.1Hz3速設(shè)定（高速）(Pr4)0～120Hz0.1Hz25.5Hz3速設(shè)定（中速）(Pr5)0～120Hz0.1Hz13.8Hz3速設(shè)定（低速）(Pr6)0～120Hz0.1Hz8.5Hz加速時(shí)間(Pr7)0～999s0.1s0.3s減速時(shí)間(Pr8)0～999s0.1s0.3s操作模式選擇(Pr79)0～4,7,8123.5感應(yīng)開關(guān)的選型目前自動(dòng)門行業(yè)的運(yùn)用的感應(yīng)開關(guān)重要有觸摸感應(yīng)開關(guān)，微波感應(yīng)器，紅外感應(yīng)器，靠近感應(yīng)開關(guān)等，根據(jù)不一樣的功能和性能運(yùn)用在各類不一樣場(chǎng)所的自動(dòng)門控制系統(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，可以選擇高敏捷度的感應(yīng)器；在人行道邊上的銀行、商店等常常有人路過的地方，選擇窄區(qū)域的感應(yīng)器。目前自動(dòng)門行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)器件重要有微波感應(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，合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)選擇器件均保證了產(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、接受。其探測(cè)方式詳細(xì)如下長(zhǎng)處：（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)，不管人員與否移動(dòng)，只要處在感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會(huì)反應(yīng)，此外，紅外感應(yīng)器的反應(yīng)速度比微波感應(yīng)器慢。根據(jù)不一樣的功能和性能運(yùn)用在各類不一樣場(chǎng)所的自動(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，可以選擇高敏捷度的感應(yīng)器；在人行道邊上的銀行、商店等常常有人路過的地方，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)裝飾有限企業(yè)的微波自動(dòng)門感應(yīng)器WB-3004，其規(guī)格如下：表3-2自動(dòng)門感應(yīng)器WB-3004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REALTIME/0.5SEC感應(yīng)范圍4.0M(W)X3.0M(D)靜態(tài)功耗200mW12V工作功耗550mW12V探頭可調(diào)整角度40~160工作溫度范圍-25~+60相對(duì)濕度0-95%4功能器件的基本工作原理4.1自動(dòng)感應(yīng)門機(jī)的基本工作原理及流程4.1.1自動(dòng)門的原理自動(dòng)門的基本工作原理：自動(dòng)門機(jī)的基本構(gòu)成大體上相似，有了以上構(gòu)成，再加上開門信號(hào)，就可以配置成一套簡(jiǎn)樸的自動(dòng)門系統(tǒng)了。自動(dòng)門的系統(tǒng)配置是指根據(jù)使用規(guī)定而配置的，與自動(dòng)門控制器相連的外圍輔助控制裝置，如開門信號(hào)源、門禁系統(tǒng)、安全裝置、集中控制等。必須根據(jù)建筑物的使用特點(diǎn)。通過人員的構(gòu)成，樓宇自控的系統(tǒng)規(guī)定等合理配置輔助控制裝置。自動(dòng)門的開門信號(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，合用于行走速度正常的人員通過的場(chǎng)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(huì)關(guān)閉，對(duì)門機(jī)有一定的保護(hù)作用；紅外傳感器對(duì)物體存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員移動(dòng)與否，只要處在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)。缺陷是紅外傳感器的反應(yīng)速度較慢，合用于有行動(dòng)緩慢的人員出入的場(chǎng)所。此外，假如自動(dòng)門接受觸點(diǎn)信號(hào)時(shí)間過長(zhǎng)，控制器會(huì)認(rèn)為信號(hào)輸入系統(tǒng)出現(xiàn)障礙。并且自動(dòng)平移門假如保持啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)，也會(huì)對(duì)電氣部件產(chǎn)生損害。由于微波雷達(dá)和紅外傳感器并不理解靠近自動(dòng)門的人與否真要進(jìn)門，因此有些場(chǎng)所更樂意使用按鍵開關(guān)。按鍵開關(guān)可以是一種觸點(diǎn)式的按鈕，更以便的是所謂肘觸開關(guān)。肘觸開關(guān)很耐用，尤其是它可以用胳膊肘來(lái)操作。防止了手的接觸。尚有腳踏開關(guān)，功能同樣，但對(duì)防水的規(guī)定較高，并且腳踏的力量很大，輕易使腳踏開關(guān)失效。尚有一種帶觸點(diǎn)開關(guān)的拉手，當(dāng)拉手被推(或在反方向拉)到位時(shí)，向門機(jī)提供觸點(diǎn)信號(hào)。目前的樓宇自控有時(shí)會(huì)提出特殊的規(guī)定，例如使用電話的某一分線控制開門。要到達(dá)這個(gè)規(guī)定，只要保證信號(hào)是無(wú)源的觸點(diǎn)信號(hào)即可。有些狀況下，人們會(huì)提出天線遙控的規(guī)定。用一種無(wú)線接受器與自動(dòng)門進(jìn)行觸點(diǎn)式連接，再配一種無(wú)線發(fā)射器，就可以到達(dá)規(guī)定。不過，目前的無(wú)線電波源太多，輕易導(dǎo)致偶爾開門是一種麻煩的問題。定期器可以自動(dòng)控制門的狀態(tài)，其原理是將時(shí)鐘與特定的開關(guān)電路相連，可預(yù)設(shè)定期間將自動(dòng)門處在自動(dòng)啟動(dòng)或鎖門狀態(tài)。4.1.2平移式自動(dòng)感應(yīng)門機(jī)構(gòu)成部件（1）主控制器：它是自動(dòng)感應(yīng)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)出對(duì)應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同步人們通過主控器調(diào)整門扇啟動(dòng)速度、啟動(dòng)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)，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)，它就給主控制器一種脈沖信號(hào)；（3）動(dòng)力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的積極力，控制自動(dòng)感應(yīng)門門扇加速與減速運(yùn)行。（4）自動(dòng)感應(yīng)門扇行進(jìn)軌道：就象火車的鐵軌，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，同步在動(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）：用于傳播馬達(dá)所產(chǎn)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，防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。4.1.3工作流程當(dāng)自動(dòng)感應(yīng)門門扇要完畢一次開門與關(guān)門，其工作流程如下：感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后告知馬達(dá)運(yùn)行，同步監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便告知馬達(dá)在一定期候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使自動(dòng)感應(yīng)門扇啟動(dòng)；自動(dòng)感應(yīng)門扇啟動(dòng)后由控制器作出判斷，如需關(guān)自動(dòng)感應(yīng)門，告知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉自動(dòng)感應(yīng)門.通過PLC控制系統(tǒng)作為中央處理器，來(lái)宏觀整體調(diào)控自動(dòng)門中各硬件設(shè)施協(xié)調(diào)工作，來(lái)完畢自動(dòng)打開和關(guān)閉大門。目前某些廠家PIE供應(yīng)商都提供可直接控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的定位控制單元，可直接控制步進(jìn)電機(jī)，通過編程完畢單軸，兩軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師習(xí)慣上自行設(shè)計(jì)包括軸承、滾珠絲杠副、同步齒形帶等。設(shè)計(jì)時(shí)非常簡(jiǎn)樸，零件可直接選用，但裝配時(shí)有較高的規(guī)定。因此，國(guó)際上出現(xiàn)了某些機(jī)械直線運(yùn)動(dòng)控制單元，將滾珠絲杠副、同步齒形帶、軸承等安裝在一種密閉的長(zhǎng)殼體內(nèi)，并安裝有一種滑動(dòng)模塊。生產(chǎn)商預(yù)先調(diào)整好精度、預(yù)緊力等，該單元安裝有限位開關(guān)，并提供安裝法蘭，供電機(jī)、編碼器安裝用。顧客按傳動(dòng)行程、受力狀況等直接選用，直接安裝在基礎(chǔ)上即可。步進(jìn)電機(jī)與機(jī)械直線運(yùn)動(dòng)單元連接，建立一種直線運(yùn)動(dòng)軸，“零點(diǎn)”、“終點(diǎn)”分別為玻璃門全開、全閉時(shí)的位置。假如無(wú)人進(jìn)出，玻璃門關(guān)閉。傳感器一旦給PIC信號(hào)，PLC通過定位控制單元立即控制步進(jìn)電機(jī)中斷目前運(yùn)動(dòng)，回零位。開始速度逐漸提高，在即將閉合時(shí)，速度逐漸減為零。而當(dāng)門在關(guān)閉的過程時(shí)，一旦有人通過，應(yīng)立即停止動(dòng)作，轉(zhuǎn)入開門過程。PIC通過定位控制單元進(jìn)行速度調(diào)整非常以便。一旦無(wú)人進(jìn)出，傳感器無(wú)信號(hào)發(fā)出，PIC控制步進(jìn)電機(jī)中斷目前運(yùn)動(dòng)，向終點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，速度控制如前。4.2行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還運(yùn)用行程開關(guān)來(lái)控制開關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。滾輪式行程開關(guān)又分為單滾輪自動(dòng)復(fù)位和雙滾輪(羊角式)非自動(dòng)復(fù)位式，雙滾輪行移開關(guān)具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些狀況下可以簡(jiǎn)化線路。5自動(dòng)門的程序設(shè)計(jì)5.1I/O的地址分派輸入/輸出信號(hào)在PLC接線端子上的地址分派是進(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地址分派后來(lái)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地址確定后來(lái)，才可以繪制電氣接線圖，裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝控制柜。分派輸出點(diǎn)地址時(shí)，要注意負(fù)載類型的問題。在進(jìn)行I/O地址分派時(shí)最佳把I/O點(diǎn)的名稱、代碼和地址以表格的形式列寫出來(lái)?？刂葡到y(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)如表5-1所示。表5-1I/O分派表類型PLC元件作用輸入X0緊急停止X1手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)X2感應(yīng)開關(guān)（內(nèi)）X3感應(yīng)開關(guān)（外）X4防夾人光柵（常閉）X5關(guān)門下限X6開門下限X7開門/關(guān)門中速X10關(guān)門低速/開門高速X11手動(dòng)開門X12手動(dòng)關(guān)門X13關(guān)門高速/開門低速X14異常復(fù)位輸出Y1手動(dòng)開門Y2手動(dòng)關(guān)門Y3開/關(guān)門中速Y4開/關(guān)門低速Y5開/關(guān)門高速Y6自動(dòng)開門燈閃爍Y7自動(dòng)關(guān)門燈閃爍Y10開/關(guān)門提醒Y11故障報(bào)警燈Y12自動(dòng)開門Y13自動(dòng)關(guān)門Y14異常停止5.2PLC控制輸出輸入接線本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的控制連接電路重要包括自動(dòng)門控制系統(tǒng)連接電路、自動(dòng)門I/O接線電路，詳細(xì)的接線方式分別在附表Ⅰ和Ⅱ中列出。5.3PLC梯形圖概述及環(huán)境PLC是專門為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其重要使用者是工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應(yīng)他們的老式習(xí)慣和掌握能力，一般PLC不采用微機(jī)的編程語(yǔ)言，而常常采用面向控制過程、面向問題的“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)言原則）詳細(xì)地闡明了句法、語(yǔ)義和下述5種編程語(yǔ)言：功能表圖（sequentialfunctionchart）、梯形圖（Ladderdiagram）、功能塊圖（Functionblackdiagram）、指令表（Instructionlist）、構(gòu)造文本（structuredtext）。梯形圖和功能塊圖為圖形語(yǔ)言，指令表和構(gòu)造文本為文字語(yǔ)言，功能表圖是一種構(gòu)造塊控制流程圖。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形符號(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)生的條件和成果，每個(gè)梯級(jí)是一種因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表達(dá)在左面，事件發(fā)生的成果表達(dá)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)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)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)的不一樣點(diǎn)是：梯形圖中的能流（PowerFlow）不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)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)別看待；梯形圖是使用得最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的長(zhǎng)處，很輕易被工廠電氣人員掌握，尤其合用于開關(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)的梯形圖編程是運(yùn)用三菱企業(yè)的GXDeveloper7.0編程軟件完畢的，其編程環(huán)境界面如圖5-1所示：圖5-1GXDeveloper7.0編程界面下面重要簡(jiǎn)介下GXDeveloper7.0編程軟件概要：GXDeveloper7.0是具有下列功能的軟件包。1）對(duì)可編程控制器CPU的寫入/讀出圖5-2可編程控制器CPU的寫入/讀出示意圖2）監(jiān)視功能，監(jiān)視功能包括回路監(jiān)視，軟元件同步監(jiān)視，軟元件登陸監(jiān)視機(jī)能。此功能對(duì)于自動(dòng)門的控制系統(tǒng)在查找故障的時(shí)候是非常重要的。3）模擬調(diào)試功能，把制作好的可編程控制器程序模擬寫入可編程控制器的CPU內(nèi)，測(cè)試此程序能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。次功能對(duì)于在完畢自動(dòng)門程序的時(shí)候進(jìn)行程序的檢查是很重要的。4）PC診斷功能，由于會(huì)見目前的錯(cuò)誤狀態(tài)或是故障履歷表達(dá)出來(lái)，可以在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)作業(yè)。對(duì)于自動(dòng)門系統(tǒng)后來(lái)的故障查找是很重要的一項(xiàng)功能。GXDeveloper7.0軟件的專長(zhǎng)：1）軟件的共通化GXDeveloper可以制作Q系列，QnA系列，A系列（包括運(yùn)動(dòng)控制（SCPU））,FX系列的數(shù)據(jù),可以轉(zhuǎn)換成GPPQ,GPPA格式的文檔。此外，選擇FX系列狀況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。2）運(yùn)用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升，可以將Excel,Word等作成的闡明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效運(yùn)用。3）程序的原則化(1)標(biāo)號(hào)編程用標(biāo)號(hào)編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認(rèn)識(shí)軟元件的號(hào)碼而可以根據(jù)標(biāo)示制作成原則程序。用標(biāo)號(hào)編程做成的程序可以根據(jù)匯編從而作為實(shí)際的程序來(lái)使用。(2)功能塊FB是以提高次序程序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。把開發(fā)次序程序時(shí)反復(fù)使用的次序程序回路塊零件化，使得次序程序的開發(fā)變得輕易。此外，零件化后，可以防止將其運(yùn)用到別的次序程序時(shí)的次序輸入錯(cuò)誤。(3)宏只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡(jiǎn)樸的命令就可以讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就可以靈活運(yùn)用了。4）可以簡(jiǎn)樸設(shè)定和其他站點(diǎn)的鏈接由于連接對(duì)象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的狀況下也可以簡(jiǎn)樸的設(shè)定。5.4流程圖根據(jù)本課題的控制規(guī)定和安全規(guī)定，所設(shè)計(jì)的程序按照?qǐng)D5-3所示的流程運(yùn)行，以到達(dá)本系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)規(guī)定和完畢系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)。圖5-3系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖5.5梯形圖的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)運(yùn)用GXDeveloper7.0編程軟件進(jìn)行梯形圖順控程序編寫，在編寫梯形圖的過程中遵照如下編程規(guī)則：1）每個(gè)繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用同一編號(hào)，每個(gè)元件的觸點(diǎn)使用時(shí)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（線圈右邊不容許再有觸點(diǎn)）。3）線圈不能直接接在左邊母線上。4）在一種程序中，同一編號(hào)的線圈假如使用兩次，稱為雙線圈輸出，它很輕易引起誤操作，應(yīng)防止。5）在梯形圖中沒有真實(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”只能在梯形圖中單方向流動(dòng)——即從左向右流動(dòng)，層次的變化只能從上向下。根據(jù)以上規(guī)則和PLC的編程措施和思緒編寫了本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的梯形圖程序，詳細(xì)梯形圖程序在附錄Ⅲ中列出。5.6指令表如下表5-2：表5-2指令表LDM8000OUTT0K5LDT0ANDX001ANDX000CJP0LDX011ANIM115ANDX000OUTY001LDX012ANIM114ANDX000OUTY002FENDLDXOO2ORX003OUTTIK2LDT1PLSM12DIX003ANIX002ANIM109OUTT4K150LDT4PLSM113LDX004PLFM111LDM111ORM109OUTM109LDX005OUTM114LDX006OUTM115LDX00748MPS49ANIM10950ANIY01251ANDY01352PLSM11653MPPLDY01355ANDY01356PLSM11757LDX01058MPSANIM109ANIY012ANDY013PLSM11863MPP64LDIY01365ANDY012PLSM11967LDX01368MPS69ANIM10970ANIY012ANDY013PLSM12373MPP74LDIY01375ANDY01276PLSM12477LDX01478PLSM12579LDM12080ORM11781ORM11982ORM12483ANDM11384ORM11685ORM118ORM123OUTM12288LDM12089ORM10990ORY01291ANIM12292ANIM11593ANIY01394ANDX00095OUTY012LDM8013OUTY006LDM11399ORY013ANIM114ANIM122ANIM109ANIY012ANDX000OUTY013LDM8013OUTY007LDY012ORY013MPSANIT5OUTY010MPPOUTT5K10114LDM122115ORY011116OUTY011117LDM118118ORM124119ORY004120ANIM122121ANIM114122ANIM115123OUTY004124LDM116ORM117ORY003ANIM122ANIM118ANIM124130OUTY003131OUTY003132LDM119133ORM123134ORY005135ANIM122136ANIM116137ANIM117138OUTY005139LDM112140ORY014141ANIM125142ORX000143OUTY01144END5.7過程分析本課題進(jìn)行了模擬的在線聯(lián)機(jī)調(diào)試，目的在于確定整個(gè)系統(tǒng)的程序，在調(diào)試中，程序的變動(dòng)，包括功能的增減、變化是難免的。程序與否好用，最終要通過調(diào)試才能使程序深入完善和最終確實(shí)定。首先在PLC面板上將PLC設(shè)置為RUN位置，此時(shí)PLC開始運(yùn)行。然后接好控制箱連線，根據(jù)I/O分派表中的輸入輸出所對(duì)應(yīng)的開關(guān)進(jìn)行調(diào)試。記錄如表5-3。完畢如下的基本調(diào)試，整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試工作基本完畢了，最終的工作就是調(diào)試成果的分析。表5-3PLC調(diào)試記錄PLC元件動(dòng)作記錄動(dòng)作成果X0OFF自動(dòng)門停止運(yùn)轉(zhuǎn)X1ON程序跳轉(zhuǎn)至自動(dòng)，自動(dòng)門自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)X2、X3ONY12自動(dòng)開門、Y6自動(dòng)開門燈閃爍動(dòng)作X4OFFY13自動(dòng)關(guān)門停止，Y12自動(dòng)開門動(dòng)作X5ON