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摘 要 隨著人類(lèi)的進(jìn)步，科技的發(fā)展，電子技術(shù)日新月異，可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）不斷更新、發(fā)展，PLC控制是自動(dòng)控制中最常見(jiàn)控制方式之一，自動(dòng)門(mén)就是自動(dòng)控制應(yīng)用的一典型例子，由于PLC具有很好的處理自動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)控制及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡(jiǎn)單的改變控制的方式，因此，自動(dòng)門(mén)的生產(chǎn)商家很多都運(yùn)用PLC來(lái)做門(mén)的控制器。目前自動(dòng)門(mén)在日常生活中運(yùn)用越來(lái)越廣泛。 本文論述的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成：PLC、信號(hào)采集裝置、變頻器、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置。PLC選用日本三菱電機(jī)公司生產(chǎn)的FX2N-32MR小型PLC；信號(hào)采集裝置選用熱釋電紅外傳感器；變頻器采用日本三菱電機(jī)公司生產(chǎn)的FR－540變頻器；驅(qū)動(dòng)裝置采用天津安全電機(jī)有限公司生產(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(mén)的運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)對(duì)于周?chē)h(huán)境的要求較低。 本設(shè)計(jì)主要的工作原理是通過(guò)信號(hào)采集裝置判定有無(wú)人經(jīng)過(guò)并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳到PLC，PLC根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的來(lái)控制變頻器的開(kāi)停和速度的變換，在由傳動(dòng)裝置帶動(dòng)門(mén)運(yùn)動(dòng)。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)門(mén) PLC 變頻器 信號(hào)采集裝置 目 錄 第一章 概述………………………………………………………………………..1 1.1國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門(mén)發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………………………...1 1.2 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 .………………………………………………………...2 1.3本設(shè)計(jì)研究的目的和意義……………………………………………………2 第二章 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案….…………………………………..4 2.1自動(dòng)門(mén)的功能需求分析………………………………………………………4 2.2自動(dòng)門(mén)技術(shù)參數(shù)的確定……………………………………………………....4 第三章 自動(dòng)門(mén)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ……………………….……………………..6 3.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………6 3.2 可編程控制器（PLC）選型……………………………….…………………6 3.3驅(qū)動(dòng)裝置的選型……………………………………………………………..10 3.4變頻器的選型………………………………………………………………..10 3.5 感應(yīng)開(kāi)關(guān)的選型…………………………………………………………….12 3.6 自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)I/O分配表及外部接線圖…………………………………….12 第四章 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)………………………….……………14 4.1 PLC梯形圖概述………………………………………………….…………..14 4.2程序流程圖…………………………………………………………………..15 4.3 梯形圖的設(shè)計(jì)……………………………………………………………….15 結(jié)束語(yǔ)…………………………………………………………………..…………..19 致謝………………………………………………………………………...………..20 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………….………..21 第1章 概述 1.1國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門(mén)發(fā)展現(xiàn)狀 在國(guó)外，進(jìn)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)相對(duì)成熟，并取得了驚人的成就，自動(dòng)化技術(shù)是自動(dòng)門(mén)的重要部分，在現(xiàn)在人們生活中自動(dòng)門(mén)可以節(jié)約空調(diào)能源、降低噪音、防風(fēng)、防塵、同時(shí)可以使出入口顯得莊重高檔，因此應(yīng)用廣泛。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，自動(dòng)門(mén)在人們的生活中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，自動(dòng)門(mén)適合于賓館、酒店、銀行、寫(xiě)字樓、醫(yī)院、商店等，使用自動(dòng)門(mén)。但在國(guó)內(nèi)，自動(dòng)門(mén)的自主研發(fā)尚處于初級(jí)階段。在自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中，穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全及人性化是需要首先考慮的因素。 由于門(mén)體的重量及體積不同會(huì)對(duì)自動(dòng)門(mén)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)提出不同的要求，所以各種自動(dòng)門(mén)又可以分為重型自動(dòng)門(mén)和輕型自動(dòng)門(mén)。 客流量的差異會(huì)對(duì)自動(dòng)門(mén)的使用產(chǎn)生很大的影響，因此，自動(dòng)門(mén)還可以分為一般自動(dòng)門(mén)和頻繁使用的自動(dòng)門(mén)。 自動(dòng)門(mén)根據(jù)使用的場(chǎng)合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門(mén)、自動(dòng)平開(kāi)門(mén)、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)、自動(dòng)圓弧門(mén)、自動(dòng)折疊門(mén)等，自動(dòng)平移門(mén)使用得最廣泛，大家一般所說(shuō)的自動(dòng)門(mén)、感應(yīng)門(mén)就是指自動(dòng)平移門(mén)，目前市場(chǎng)上流行的平移型自動(dòng)門(mén)一般是兩開(kāi)，這種門(mén)的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易控，維護(hù)方便。 自動(dòng)平移門(mén)最常見(jiàn)的形式是自動(dòng)門(mén)內(nèi)外兩側(cè)加感應(yīng)器，當(dāng)有人走進(jìn)自動(dòng)門(mén)的時(shí)候，感應(yīng)器感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開(kāi)門(mén)信號(hào)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門(mén)打開(kāi)。當(dāng)人通過(guò)門(mén)之后，再將門(mén)關(guān)閉。由于自動(dòng)平移門(mén)在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理，既方便又提高了建筑的檔次，于是迅速在國(guó)內(nèi)處建筑市場(chǎng)上得到大范圍的普及。 自動(dòng)門(mén)的控制方法很多，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)雜的接線安裝來(lái)控制：智能控制器控制，即通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)在自動(dòng)化控制設(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)商所運(yùn)用，由于繼電器邏輯控制的自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)因存在許多缺陷而逐步淘汰。 在智能控制器的選擇上，自動(dòng)門(mén)的主控器有微電腦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(mén)，PLC控制的特點(diǎn)是穩(wěn)定性高，維護(hù)方便。 經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，自動(dòng)門(mén)行業(yè)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)： 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(mén)行程位置，自動(dòng)適應(yīng)門(mén)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。 免維護(hù)：采取多種措施，減少使用過(guò)程中的維護(hù)工作。 多樣化：將會(huì)有各種各樣不同外觀和功能的產(chǎn)品，滿足用戶的不同需要。 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。 1.2本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)自動(dòng)門(mén)的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。 (1).自動(dòng)門(mén)類(lèi)型的選擇。綜合了自動(dòng)門(mén)的簡(jiǎn)潔、簡(jiǎn)單的要求，在本課題中主要研究自動(dòng)平移門(mén)，本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)平移門(mén)具有手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)門(mén)功能和分時(shí)間段控制功能以及配備安全防夾人光線、后備電源等輔助裝置來(lái)滿足商場(chǎng)等人流眾多的場(chǎng)所的高效率、高安全性的要求。 (2).自動(dòng)門(mén)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)要求有很高的穩(wěn)定性來(lái)滿足日常的需求，故在本設(shè)計(jì)中所選用的智能控制器為穩(wěn)定性良好的三菱FX系列PLC。在自動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)門(mén)速度控制上本設(shè)計(jì)以三菱變頻器作為調(diào)節(jié)器，運(yùn)用變頻器的三段速控制來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門(mén)的轉(zhuǎn)速控制，為了解決變頻器在頻率很低的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)裝置選用功率強(qiáng)大、穩(wěn)定性的較好的自帶減速裝置的三相交流電機(jī)，在感應(yīng)器運(yùn)用自動(dòng)門(mén)專(zhuān)用的微波雷達(dá)感應(yīng)器在工業(yè)自動(dòng)控制上大量運(yùn)用的具有檢測(cè)精度高、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運(yùn)用感應(yīng)器的開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入給PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)自動(dòng)門(mén)的控制。 (3).自動(dòng)門(mén)軟件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用最多的PLC編程語(yǔ)言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設(shè)計(jì)出自動(dòng)門(mén)控制的要求，并能更好的考慮到安全和故障報(bào)警燈問(wèn)題。 1.3本設(shè)計(jì)研究的目的和意義 21世紀(jì)的今天，門(mén)更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時(shí)還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門(mén)與建筑以及周?chē)h(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。 自動(dòng)門(mén)大規(guī)模專(zhuān)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(zhuān)業(yè)制造商。門(mén)的高級(jí)形式——自動(dòng)門(mén)起源在歐美，迅速發(fā)展至今天，已經(jīng)形成了種類(lèi)齊全、功能完善、造工精細(xì)的自動(dòng)門(mén)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(mén)從理論上理解應(yīng)該是門(mén)的使用觀念的延伸，是人們根據(jù)需要對(duì)門(mén)的功能的提升和完善。所以對(duì)自動(dòng)門(mén)的認(rèn)識(shí)應(yīng)該從人對(duì)門(mén)的要求開(kāi)始。 作為建筑物一部分的門(mén)，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通行這兩種要求。因此門(mén)體本身應(yīng)牢固、密封。 由于自動(dòng)門(mén)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)內(nèi)外的建筑市場(chǎng)上得到大范圍的普及。同時(shí)也幾乎成為了銀行，寫(xiě)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(mén)最覺(jué)的形式是自動(dòng)門(mén)機(jī)及門(mén)內(nèi)外兩側(cè)加雷達(dá)，當(dāng)人走近自動(dòng)門(mén)時(shí)，雷達(dá)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開(kāi)門(mén)信號(hào)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門(mén)打開(kāi)。當(dāng)人通過(guò)門(mén)之后，再將門(mén)關(guān)閉。由于自動(dòng)平移門(mén)在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理，既方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(mén)的開(kāi)門(mén)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，適用于行走速度正常的人員通過(guò)的場(chǎng)所，它的特點(diǎn)是一旦在門(mén)附近的人員不想了出門(mén)而靜止不動(dòng)后，雷達(dá)便不再反應(yīng)，自動(dòng)門(mén)就會(huì)關(guān)閉，對(duì)門(mén)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，只要處于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(chǎng)所。 自動(dòng)門(mén)在國(guó)外早已得到普遍通用，在我國(guó)也逐步得到大家的認(rèn)同，已經(jīng)迎來(lái)了自動(dòng)門(mén)發(fā)展的黃金時(shí)期。 PLC是一種專(zhuān)門(mén)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。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)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(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC具有可靠性高，抗干擾能為強(qiáng)，配套齊全，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(chē)、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(mén)具有較高的可靠性，維修方便特點(diǎn)。 本課題的自動(dòng)門(mén)設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC做控制器大大提高自動(dòng)門(mén)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于整個(gè)自動(dòng)門(mén)行業(yè)是一次技術(shù)的革新，提高了自動(dòng)門(mén)的使用率，因此，進(jìn)行自動(dòng)門(mén)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門(mén)行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)門(mén)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。 第2章 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 2.1自動(dòng)門(mén)的功能需求分析 本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口的應(yīng)用，需求有安全和可靠性，在設(shè)計(jì)的時(shí)候改進(jìn)了自動(dòng)門(mén)的友好性。 根據(jù)商場(chǎng)中對(duì)自動(dòng)門(mén)的具體要求，本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)應(yīng)具有以下功能： 1.開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)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(mén)應(yīng)具有手動(dòng)和自動(dòng)方式。手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)門(mén)方式由手動(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(mén)可以手動(dòng)調(diào)節(jié)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)關(guān)失效，由感應(yīng)器檢測(cè)到有人接近門(mén)口且未打開(kāi)或者檢測(cè)到已無(wú)人接近門(mén)且門(mén)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(mén)或者關(guān)門(mén)。 2. 蜂鳴器的提示功能 當(dāng)自動(dòng)門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)，PLC輸出信號(hào)給蜂鳴器，蜂鳴器響以提醒來(lái)往行人注意。 3.防夾人功能 為了杜絕自動(dòng)門(mén)的夾人事件，在門(mén)兩側(cè)安裝防夾人紅外感應(yīng)器，以防止停留在門(mén)附近的人被門(mén)所夾住。 自動(dòng)門(mén)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自動(dòng)門(mén)的控制方式。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)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(mén)的開(kāi)和關(guān)實(shí)現(xiàn)門(mén)的自動(dòng)化控制。 2.2 自動(dòng)門(mén)技術(shù)參數(shù)的確定 表2-1 自動(dòng)門(mén)具體參數(shù)設(shè)定 單扇開(kāi)啟寬度(mm) 1250mm(最寬) 單扇門(mén)的最大承重(kg) 1120kg 高度(mm) 2500mm 最快開(kāi)/關(guān)門(mén)速度(cm/s) 60cm/s 常速開(kāi)/關(guān)門(mén)速度(cm/s) 32.5m/s 減速開(kāi)/關(guān)門(mén)速度(cm/s) 20m/s 開(kāi)啟保持時(shí)間(s) 15s(程序中可調(diào)) 可編程控制器（PLC）電源 220v AC, 50Hz-60Hz 驅(qū)動(dòng)器電源 380v AC,50Hz 驅(qū)動(dòng)器輸出額定功率 120w 自動(dòng)平移門(mén)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(mén)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，最大限度地減少門(mén)體的靜態(tài)側(cè)擺。在自動(dòng)門(mén)投入使用后，尤其是初期，應(yīng)該常調(diào)節(jié)門(mén)體，修正運(yùn)行產(chǎn)生的誤差。 要嚴(yán)格限制門(mén)體的重量，不能超過(guò)自動(dòng)門(mén)的額定負(fù)重。通常在三個(gè)月最多一年內(nèi)要對(duì)自動(dòng)門(mén)進(jìn)行全面的清理和調(diào)整。 公共場(chǎng)所的自動(dòng)平移門(mén)因?yàn)槭褂妙l率非常頻繁，而任何自動(dòng)門(mén)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(mén)的人員流量每天可以達(dá)成千上萬(wàn)人次，或者在特定時(shí)間段里集中通過(guò)大量人員，在這種情況下，要使用自動(dòng)門(mén)就必須進(jìn)行綜合考慮。例如增加門(mén)的數(shù)量。加大門(mén)扇寬度，增加關(guān)門(mén)延遲時(shí)間等。 自動(dòng)門(mén)具體參數(shù)設(shè)定如表2-1所示。 第3章 自動(dòng)門(mén)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(mén)運(yùn)動(dòng)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)方便、易于冷卻和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并且系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，而且能實(shí)現(xiàn)低速恒轉(zhuǎn)矩、高速恒功率運(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(mén)中的大量運(yùn)用提供了條件。 控制系統(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可編程控制器(PLC)選型 3.2.1 PLC 概述 PLC即可編程控制器（Programmable Logic Controller ,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專(zhuān)門(mén)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)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于工業(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)?！? 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)在其內(nèi)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，變換為所要求的輸出信息，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實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，其中有中央處理單元（CPU），中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映像區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。另外存儲(chǔ)器是存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶程序存儲(chǔ)器。同時(shí)PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%（+15%）范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去：至于輸入輸出接口電路，在現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道：現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 PLC的工作原理：當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 1.輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2.用戶程序執(zhí)行階段，在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)：或者刷新該輸出線圈在I/O映像區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)：或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映像區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 3.輸出刷新階段，當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映像區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。 PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)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)各種內(nèi)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 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(mén)行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。 3.2.2 PLC的選型 在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)該確定控制方案，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)選型和估計(jì)時(shí)，應(yīng)該詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求、明確控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需要存儲(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.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)該考慮適當(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%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為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，需在程序調(diào)試后才知道。為了設(shè)計(jì)造型時(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)替代。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，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)2000條梯形圖，這樣才能在以后的改造中有足夠的空間。 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)本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)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(zhuān)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和編程器公用一個(gè)CPU,編程器在編程模擬時(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)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編程的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，在一個(gè)掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到程序運(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）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。 （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，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)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(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(lèi)型 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類(lèi)，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類(lèi)；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卡件或插件，因此用戶可較合理的選擇和配置控制的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便，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，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、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，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，本課題的設(shè)計(jì)所采用的小型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的控制，并具有以下優(yōu)點(diǎn)：最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)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)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，他可以為自動(dòng)化應(yīng)用提供做大的靈活性和控制能力。同時(shí)具有突出的寄存器容量：三菱FX2N-32M包括8k內(nèi)置RAM寄存器，用一個(gè)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、使用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)實(shí)時(shí)時(shí)鐘滿足時(shí)間靈敏度應(yīng)用要求。 3.3 驅(qū)動(dòng)裝置的選型 自動(dòng)門(mén)的驅(qū)動(dòng)裝置是自動(dòng)門(mén)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)節(jié)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，已達(dá)到驅(qū)動(dòng)自動(dòng)門(mén)的目的。這種方法具有穩(wěn)定性能好，維修方便，連接簡(jiǎn)單，成本較低，是在目前的自動(dòng)門(mén)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(mén)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)等特點(diǎn)的并且轉(zhuǎn)速不高于500r/min的電機(jī)。 3.4 變頻器的選型 3.4.1變頻器原理 變頻器利用電力半導(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，先把工頻交流電源通過(guò)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)、逆流河控制4個(gè)部分組成。整流部分分為三相橋式不可控整流器，逆流部分為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。 3.4.2 變頻器的選擇 根據(jù)自動(dòng)門(mén)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）電壓匹配：變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。本課題的電機(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。在本課題中使用的三相交流電機(jī)的最大起動(dòng)電流為Y形接法0.37A，形接法為0.64A。本設(shè)計(jì)中采用Y形接法。 （3）轉(zhuǎn)矩匹配：這種情況在橫轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置地有可能發(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，其容量要大于普通電機(jī)的選型。 3.本設(shè)計(jì)選用的變頻器有以下優(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，可以滿足本課題自動(dòng)門(mén)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。 3.4.3變頻器的參數(shù)設(shè)定 圖 3.4 開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)曲線 自動(dòng)門(mén)要求快速啟動(dòng)（限位）常速運(yùn)行（限位）慢速運(yùn)行停止。構(gòu)成了開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)曲線如圖3.4 所示。 表 3-4 變頻器設(shè)定 根據(jù)轉(zhuǎn)速公式：n=60f/p(1-s) f表示電機(jī)的頻率，p表示電機(jī)的極對(duì)數(shù)，S表示電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，n表示轉(zhuǎn)子的實(shí)際逆轉(zhuǎn)，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，計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=0.25，馬達(dá)皮帶輪與門(mén)上的皮帶輪外徑、門(mén)上的皮帶輪內(nèi)徑轉(zhuǎn)速比5.7:2.1，得出馬達(dá)皮帶輪與門(mén)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(mén)的規(guī)格，加速開(kāi)門(mén)或者關(guān)門(mén)的距離為30cm，時(shí)間控制在0.5s，速度為3600cm/min，此時(shí)要求轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為204r/min。 2.中速開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)的距離為65cm，時(shí)間為2s，速度為1950cm/min，此時(shí)要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速為110.4r/min。 3.減速開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)的距離為30cm，時(shí)間為1.5s，速度為1200cm/s，此時(shí)要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速為67.9r/min。 根據(jù)以上速度要求設(shè)置變頻器，變頻器的頻率具體設(shè)定方式如表3-4所示。 3.5感應(yīng)開(kāi)關(guān)的選型 目前自動(dòng)門(mén)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)器，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(lèi)不同場(chǎng)合的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中，是自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其性能直接影響自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定，如在高檔酒店，寫(xiě)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。 本設(shè)計(jì)選用的微波感應(yīng)器又稱(chēng)微波雷達(dá)，對(duì)物體的移動(dòng)的反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過(guò)的場(chǎng)所，它的特點(diǎn)幾乎不受周?chē)h(huán)境因素影響。 在防夾人感應(yīng)器的選擇上本設(shè)計(jì)選用的是微型紅外安全光線，可以避免外界光線干擾。在門(mén)下行關(guān)閉時(shí)，當(dāng)有人或車(chē)經(jīng)過(guò)安全光線時(shí)，門(mén)體會(huì)自動(dòng)停止下行，并自動(dòng)上行以起到安全作用。 自動(dòng)門(mén)的速度信號(hào)采集上運(yùn)用了非埋入型接近傳感器，這種傳感器的特點(diǎn)是能檢測(cè)所有的金屬，最大檢測(cè)距離是20mm，檢測(cè)距離調(diào)節(jié)方便，安裝簡(jiǎn)單。 3.6自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)I/O分配表及外部接線圖 I/O分配表和外部接線圖是編寫(xiě)PLC程序的前提條件，也是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的重要依據(jù)。根據(jù)自動(dòng)門(mén)的控制系統(tǒng)的要求，確定了PLC的I/O分配表和外部接線圖如3-6所示 表3-6 （a）I/O地址分配圖 輸入繼電器 輸入元件 作用 輸出繼電器 輸出元件 作用 X0 SB1 緊急停止 Y1 KM1 手動(dòng)開(kāi)門(mén) X1 SB2 手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) Y2 KM2 手動(dòng)關(guān)門(mén) X2 SA1 感應(yīng)開(kāi)關(guān)（內(nèi)） Y3 KM3 開(kāi)/關(guān)門(mén)中速 X3 SA2 感應(yīng)開(kāi)關(guān)（外） Y4 KM4 開(kāi)/關(guān)門(mén)低速 X4 SA3 防夾人光柵 Y5 KM5 開(kāi)/關(guān)門(mén)高速 X5 SQ1 關(guān)門(mén)下限 Y6 HL1 自動(dòng)開(kāi)門(mén)燈閃爍 X6 SQ2 開(kāi)門(mén)下限 Y7 HL2 自動(dòng)關(guān)門(mén)燈閃爍 X7 SQ3 開(kāi)關(guān)/關(guān)門(mén)中速 Y10 KM6 開(kāi)/關(guān)門(mén)提醒 X10 SQ4 關(guān)門(mén)低速/開(kāi)門(mén)高速 Y11 HL3 故障報(bào)警燈 X11 SB3 手動(dòng)開(kāi)門(mén) Y12 KM7 自動(dòng)開(kāi)門(mén) X12 SB4 手動(dòng)關(guān)門(mén) Y13 KM8 自動(dòng)關(guān)門(mén) X13 SQ5 關(guān)門(mén)高速/開(kāi)門(mén)低速 Y14 KM9 異常停止 X14 SB5 異常復(fù)位 　 　 　 表3-6（a）外部接線圖 第4章 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 4.1 PLC梯形圖概述 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。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是： 1.與電氣可作原理圖相對(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持的不同點(diǎn)是：梯形圖中的電流不是實(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)需要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(chēng)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，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱(chēng)為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱(chēng)為編程。 圖4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 4.2 程序流程圖 根據(jù)本課題的控制要求和安全要求，所設(shè)計(jì)的程序按照流程運(yùn)行如圖4.2所示，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)。 4.3 梯形圖的設(shè)計(jì) 在編寫(xiě)梯形圖的過(guò)程中遵循以下編程規(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(méi)有數(shù)量限制。 2.梯形圖每一行都是從左邊開(kāi)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的母線上。 4.在一個(gè)程序中，同一編號(hào)的線圈如果使用兩次，稱(chēng)為雙線圈輸出，它很容易引起誤操作，應(yīng)避免。 5.在梯形圖中沒(méi)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)，層次的改變只能從上向下。 根據(jù)以上規(guī)則和PLC的編程方法和思路編寫(xiě)了本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的梯形圖程序，具體梯形圖程序如圖4.3所示。 圖4.3 梯形圖 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我初步試著用自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)出程序和硬件，進(jìn)一步理解了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，提高了PLC梯形圖的編程能力。雖然在這其中自己提高了很多，但同時(shí)這也讓我明白自身知識(shí)的貧乏，很多方面還需要加強(qiáng)努力；體會(huì)到網(wǎng)絡(luò)資源的豐富，找資料也需要技術(shù)，開(kāi)拓了眼界，并為以后查找資料墊定了基礎(chǔ)。 一個(gè)設(shè)計(jì)的完成并不只是了解某一方面的知識(shí)就夠了，還需要了解和掌握與之有密切關(guān)系的其他課程知識(shí)的學(xué)習(xí)。硬件開(kāi)發(fā)是PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，軟件的開(kāi)發(fā)是建立在硬件之上，軟硬件設(shè)計(jì)的巧妙結(jié)合是項(xiàng)目開(kāi)發(fā)質(zhì)量保證的關(guān)鍵。如果我們能用軟件解決的問(wèn)題，應(yīng)盡量用軟件解決，畢竟軟件開(kāi)發(fā)成本低，只需開(kāi)發(fā)時(shí)間。PLC控制系統(tǒng)在滿足使用功能的前提下，還應(yīng)具有較高的可靠性，一旦出現(xiàn)故障，必將造成整個(gè)自動(dòng)化過(guò)程的混亂和失控，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。因此，對(duì)可靠性的考慮應(yīng)貫穿于PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。 設(shè)計(jì)是在他人的基礎(chǔ)之上建造屬于自己的東西，我們要學(xué)會(huì)的就是把人家已經(jīng)制造好的東西，添加自己的思想組合，加工。而這也不是簡(jiǎn)單的事情，要保證它功能實(shí)現(xiàn)的同時(shí)要考慮到產(chǎn)品的實(shí)用性、安全性、持久性、可靠性、穩(wěn)定性等。 致謝 衷心感謝指導(dǎo)老師殷老師的悉心指導(dǎo)。從論文的選題、方案的確定、研究的開(kāi)展，每一環(huán)節(jié)都凝聚著老師的心血。老師淵博的知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、實(shí)事求是和理論聯(lián)系實(shí)踐的科學(xué)作風(fēng)、勤奮敬業(yè)的工作精神樹(shù)立了科學(xué)工作者的典范，成為我學(xué)習(xí)的榜樣，也深深地感染和鼓舞著我，將使我終生受益。本論文是在殷老師的精心指導(dǎo)之下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，為了使我能夠如期按質(zhì)按量完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，殷老師嚴(yán)格要求、精心指導(dǎo)。在此，向殷老師表示我最衷心的感謝和最崇高的敬意。同時(shí)，我要感謝幾年來(lái)給我授課的各位老師，是你們的諄諄教誨讓我學(xué)到不少知識(shí)，這些知識(shí)將是我一生的財(cái)富。 參考文獻(xiàn) [1] 胡學(xué)林.可編程控制應(yīng)用技術(shù). 北京：高等教育出版社，2001年 [2] 湯自春.PLC原理及應(yīng)用技術(shù).北京：高等教育出版社，2006年 [3] 陳在平.可編程序控制器（PLC）系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，2007 [4] 高鴻斌等.PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2006年 [5] 陳定明.可編程控制器應(yīng)用與實(shí)驗(yàn).北京：高等教育出版社，2004年 [6] 孫振強(qiáng).可編程控制器原理及應(yīng)用教程.北京：清華大學(xué)出版社，2008年 [7] 劉偉強(qiáng)等.變頻器基礎(chǔ)及其應(yīng)用.廣州：華南理工出版社，2005年 [8] 李良仁.變頻器調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2004年 [9] 錢(qián)平.交直流調(diào)速控制系統(tǒng).北京:高等教育出版社，2005年 第 20 頁(yè) 共 23 頁(yè)