PLC的自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(精)

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)生姓名 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)已開始應(yīng)用于大型公司、科研所、政府機(jī) 關(guān)等保密性較強(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)探測器（門內(nèi)和門外）、一些開關(guān)及傳感器作為此系統(tǒng)的輸入設(shè)備，變頻 器用來調(diào)節(jié)門體速度，并分析了該控制系統(tǒng)的工作原理及系統(tǒng)的硬件組成，分析 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、變頻

2、器的選型、I/O 點(diǎn)的確定及自動(dòng)門的動(dòng)作過程等方面進(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：自動(dòng)門，可控制編程器，梯形圖，變頻控制Desig n of Automatic DoorControl System Based on PLCABSTRACTWith the continu ous developme nt of scie nee and tech no

3、logy, automatic door systemhas bee n applied to large compa ni es, research in stitutes, gover nment age ncies andotherun its are highly con fide ntial. To enhance the reliability of automatic door operati on, thdesig n prese nts a FX2 -32MR programmable logic con troller (PLC) and the inv erter con

4、trol automatic door con trol system, the desig n uses two sen sor probes (door and dooroutside), some switches and sen sors as the system in put device, the drive door i used toadjust the speed, and an alyzes the work ing prin ciple of the con trol system hardwarecomp onents and systems, an alysis o

5、f the huma n body detecti on sen sors, automaticdoor operati on positi on detect ion, the door obstacle detect ion and other control circuit torun the working process, the selection of the PLC, inverter selection, I / O points of theaction to identify and automatic doors and other aspects of the pro

6、ces in detail. With PLCsoperati ng characteristics of the con trol system were reas on able workflow optimizati on.On this basis, give n the process con trol system software desigr flow, sequential functionchart, the external control terminal wiring diagram and PLC ladder and so on. Describesthe app

7、licatio n of the programmable con troller desig ned t replace traditi onal relay, contactor con trol systems, automatic door con trol process. KEY WORDS: Automatic Doors ,Control Programming. Ladder, Drive 目錄、八 刖言 述.1.1 研究背景和研究意義 .VI1.2 國內(nèi)外自動(dòng)門的發(fā)展?fàn)顩r .VII2.1 自動(dòng)門的功能需求分析 .VIII2.2 自動(dòng)門的部件組成.X2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟

8、 .X2.4 自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)的確定.2.5 自動(dòng)門的控制要求.設(shè)計(jì).XII3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .XII3.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 .XII3.3 變頻器的選擇.XIII3.3.1 變頻器原理 . XIII3.3.2 變頻器的選型 .XIV3.4 探測器的選擇.XIV3.5 自動(dòng)門運(yùn)行位置檢測 .XV3.6 門運(yùn)行障礙檢測、報(bào)警 .XV.概VI1.3 自動(dòng)門技術(shù)發(fā)展方向體方案設(shè)計(jì).VIII 自動(dòng)門控制系統(tǒng)總VIIIXXI 自動(dòng)門硬件系統(tǒng)的3.7 可編程控制器(PLC)的選型.XVI3.7.1 PLC 概述.XVI4.1 PLC 梯形圖概述.XX4.2 程序流程圖.XXII 結(jié)論.XXIV謝辭.

9、 25參考文獻(xiàn).25、八刖言 在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國，高樓聳立的大都市里的大廈、賓館、酒店、銀行、商 場、寫字樓里自動(dòng)門已經(jīng)是隨處可見。自動(dòng)門的工作方式是通過自動(dòng)門內(nèi)外兩側(cè) 的感應(yīng)探測器來感應(yīng)人的出入，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人的存在， 給控制器一個(gè)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)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，不但能給我們帶來人員進(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)門在國外早已得到普遍應(yīng)用，在我國也以其優(yōu)異的性能逐步得到大家的認(rèn) 同，中國已經(jīng)迎來了自動(dòng)門發(fā)展的黃金時(shí)期。自動(dòng)門的性能優(yōu)

10、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(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì) 時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，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)。目前

11、，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)和理論研究價(jià)值。本設(shè)計(jì)主要介紹運(yùn)用 PLC 為控制器的自動(dòng)門的開發(fā)和研究，所有產(chǎn)品的開發(fā)都要 講究實(shí)用，本設(shè)計(jì)開發(fā)的產(chǎn)品對許多的場合都能適用，而且能夠簡單化，不論對 于產(chǎn)品開發(fā)商還有使用者來說，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3.7.2 可編程控制器(PLC)的選型.3.8 可編程控制器

12、(PLC)的 I/O 分配設(shè)計(jì).XVII.XIX 自動(dòng)門軟件系統(tǒng)的XX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，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)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

13、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)需要對門的功能的提升和完善。所以對自 動(dòng)門的認(rèn)識(shí)應(yīng)該從人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。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)門品牌是由一些貿(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

14、認(rèn)為樣本上全部是外國語，資料也是外國語的 商品就是進(jìn)口的商品，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(huì)這樣做。在購買自動(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 購買（有懸掛的授權(quán)書），而且在購買時(shí)要清楚所購買設(shè)備的基本配置，防止買 家克扣部件。自動(dòng)門根據(jù)使用的場合及功能的不同可分為自動(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 般所說的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門。自動(dòng)門的普及和應(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

15、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 內(nèi)外的建筑市場上得到大范圍的普及。同時(shí)也幾乎成為了銀行，寫字樓，酒店等 辦公娛樂場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)加感應(yīng)探測器，當(dāng)人走近自動(dòng) 門時(shí)，感應(yīng)探測器感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)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。自動(dòng)門的控制方法有很多，從控制器的不同來分，有傳統(tǒng)的繼電器控制，即通過 按鈕和復(fù)雜的接線安裝；智能控制器控制，即通過運(yùn)用現(xiàn)代自動(dòng)化設(shè)備來控制， 它具有穩(wěn)定性高，安全等

16、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 商場的自動(dòng)門都是由這種方式來控制。1.2 國內(nèi)外自動(dòng)門的發(fā)展?fàn)顩r在國外，進(jìn)入 90 年代以來，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

17、得很莊重高檔，因此 應(yīng)用非常廣泛。隨著我國經(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、商店等公共場所。但在國內(nèi)，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 及人性化是需要首先考慮的因素。我國的自動(dòng)門狀況有如下幾點(diǎn)：(1) 廠家多，規(guī)模小 56 年來幾年來，自動(dòng)門在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展。據(jù)不完 全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)大大小小生產(chǎn)自動(dòng)門的廠家已有 50 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 競爭的實(shí)力。(2) 專業(yè)化分工趨勢顯現(xiàn)早期的生產(chǎn)廠家，一般是自主研

18、發(fā)和生產(chǎn)，頂多委托代 加工部分零部件。近兩年來，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)致競爭更加激烈。(3) 高、低檔次的市場分明進(jìn)口產(chǎn)品借助質(zhì)量和品牌優(yōu)勢，占據(jù)了高端市場，目 前國內(nèi)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。(4) 產(chǎn)品同質(zhì)化和市場特點(diǎn)導(dǎo)致利潤微薄產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，加之自動(dòng)門產(chǎn)品往往 是開發(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，加劇了市場競 爭。其結(jié)果是眾多廠家一味地比拼價(jià)格，導(dǎo)致利潤微薄

19、。同時(shí)，由于價(jià)格過低，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)， 對各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求和測量方法都不盡相同，如提升力等參數(shù)，差別較大，在 市場上造成了較大的混亂，給用戶選擇帶來不便，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)以及測試方法等，引導(dǎo) 市場有序競爭，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)編制工作已經(jīng) 展開，目前有許繼施普雷特機(jī)電設(shè)備有限公司、深圳固威特科技有限公司、沈陽 未來科技發(fā)展有限公司、福建漳州市麒麟電子有限公司和上海昌順

20、電子信息技術(shù) 有限公司等 5 家單位參與了此標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。2005 年 4 月 2 日，在北京召開了 編制組成立會(huì)和首次工作會(huì)議。經(jīng)過編制組兩個(gè)多月的工作，現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)的初稿已 經(jīng)形成，擬于近期召開編制組第二次工作會(huì)議，對初稿進(jìn)行討論和修改。經(jīng)過多年發(fā)展，自動(dòng)門行業(yè)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：(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)檢測開關(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。(4

21、)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：根據(jù)入口處對自動(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)換開關(guān)來控制，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)節(jié)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)探測器檢測有人接近門口且門未打開或者檢測到已無 人接近門口且

22、門未關(guān)閉，PLC 動(dòng)作輸出信號(hào)給變頻器來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn) 來實(shí)現(xiàn)開門或者關(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。2.2 自動(dòng)門的部件組成(1) 主控器是自動(dòng)感應(yīng)門的指揮中心，

23、它通過內(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)工作人員可通過主控器調(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(hào)，當(dāng)有移動(dòng)物體進(jìn)入它的工作范圍時(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)。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，防止門扇在運(yùn)行時(shí) 出現(xiàn)前后擺動(dòng)。2.3 系

24、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。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)門技術(shù)參數(shù)的確定自動(dòng)平移

25、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，不能超過自動(dòng)門的額定負(fù)重。通常在三個(gè)月最多一年內(nèi)要 對自動(dòng)門進(jìn)行全面的清理和調(diào)整。公共場所的自動(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、大型超市和醫(yī)院外門的人員流量每天可達(dá)到成千上萬人 次，或者在特定時(shí)間段里集中通過大量人員，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

26、體參數(shù)如表 2-1 所示。表 2-1 自動(dòng)門具體參數(shù)：；/!I (mm)胡快開/關(guān)門速度(cn/s)220V AC 50-60Hz380V AC, 50Hz駆動(dòng)器輸出額迢力睢2.5 自動(dòng)門的控制要求當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過感應(yīng)探測器檢測開關(guān) SBI 或 SB2 時(shí)，開門執(zhí) 行機(jī)構(gòu)KMI、KM2 動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)門到達(dá)開門減速開關(guān) SB3 位置時(shí)，電 機(jī)開始減速，門到達(dá)開門限位開關(guān) SB4 位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。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) KM3、KM4 被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門減速開關(guān)SB5 位置時(shí)，電機(jī)開始減速，門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān) SB

27、6 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)到外通過感應(yīng)探測器檢測開關(guān)SBI 或SB2 時(shí)，門立即停止且停止 0.5 秒后，自動(dòng)進(jìn)入開門程序。在門打開后的 8 秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過感應(yīng)探測器 檢測開關(guān) SBI 或 SB2 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。(5)當(dāng)有人站在門口不進(jìn)入時(shí)，感應(yīng)探測器檢測開關(guān)SBI 或 SB2 就會(huì)一直檢測到信號(hào)，定時(shí)器處于循環(huán)定時(shí)狀態(tài)。自動(dòng)門控制裝置由門外感應(yīng)探測器檢測開關(guān) SBI、門內(nèi)感應(yīng)探測器檢測開關(guān)SB2、開門減速開關(guān) SB3、開門到限位開關(guān) SB4、關(guān)門減速開關(guān) SB5

28、、關(guān)門到限 位開關(guān) SB6、開門執(zhí)行機(jī)構(gòu) KMI/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 控制變頻器來調(diào)節(jié)交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門運(yùn)轉(zhuǎn)的控制方式。 采用1250(-u ft)貳嗨門的皿大承(kg)I xi20ke減達(dá)開/關(guān)門速度(cm/s)20cm/sJIvifr-nH-HH(S)15凱程序屮可iAV變頻器電路，結(jié)構(gòu)簡單，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

29、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比具有效率高、結(jié)構(gòu)簡 單、維護(hù)方便、易于冷卻和壽命長等優(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。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 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、 過電壓保

30、護(hù)等符合國際安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，具有噪聲低、過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在結(jié) 合了安全、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^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移 量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(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)， 利用其沒有積累誤差（精度為 100%）的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。PLC 對電機(jī)的控制有兩種方式：一種是

31、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（FrO） 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 331 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

32、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

33、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

34、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) 接線簡單，可運(yùn)用 PLC 的繼電器輸出接到變頻器的控制輸入端來控制變頻的 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

35、以進(jìn)行頻率設(shè)置。3.4 探測器的選擇目前自動(dòng)門行業(yè)的運(yùn)用的感應(yīng)開關(guān)主要有觸摸感應(yīng)開關(guān)，微波感應(yīng)開關(guān)，紅外感 應(yīng)器，接近感應(yīng)開關(guān)等，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)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。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要選用 人體感應(yīng)探測器。人體都有恒定的體溫，一般在 37發(fā)出波長為 10 微米左右的紅外線。熱釋電元 件探頭是以探測人體輻射為目標(biāo)的，對波長為 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

36、電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢 測處理后就能產(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)境背景輻射對兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的用， 使其產(chǎn)生熱釋電效應(yīng) 相互抵消， 于是探測器無信號(hào)輸出。一旦人進(jìn)入探測區(qū)域內(nèi)，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)探測電路由被動(dòng)紅外探頭、 放大電路及電子開關(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 來并將其轉(zhuǎn)換成信號(hào)，經(jīng)檢測放大電路放大處理后輸出給電子開關(guān)電路。電子開 關(guān)信號(hào)輸入到 PLC 輸入

37、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。人體感應(yīng)探測器需要 2 個(gè)，分別用來感應(yīng)門內(nèi)外的來人情況，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)行程開關(guān)，一個(gè)用于檢測門完全打開時(shí)的位 置，叫開門極限開關(guān)，一個(gè)用于檢測門完全關(guān)閉時(shí)的位置，叫關(guān)門極限開關(guān)。當(dāng) 門在運(yùn)行過程中，接近最大位置時(shí)，限位開關(guān)的信號(hào)傳給PLC，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。門離限位開關(guān)較近時(shí)，電機(jī)低速運(yùn)行，通過程序來控制。2 個(gè)行程開關(guān)

38、，占用PLC3 個(gè)輸入點(diǎn)。3.6 門運(yùn)行障礙檢測、報(bào)警在門運(yùn)行過程中，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 在開門過程中出現(xiàn)這種情況，有可能是途中障礙的阻止，或者是開門限位開關(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)傳感器檢測在關(guān)門過程中有無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及 人體的紅外線不同。在關(guān)門過程中當(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)

39、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 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)溫度傳感器來監(jiān)測電機(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)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，英語稱 Programmable Controller，簡稱 PLC，本設(shè)計(jì)中用 PLC 作 為它的簡稱。PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。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)

40、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，變換為所要求的輸入信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn) 對負(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，以及信息的實(shí)際使用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè) 環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題，出入信息變換及可靠的物理實(shí) 現(xiàn)，可以說是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

41、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；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、自診斷功能?？梢哉f，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC 幾乎也可以做到。像 PLC 這樣，集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制 電路所無法比擬的。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、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。3.7.2 可編程控制器(PLC)的選型在 PL

42、C 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 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. 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)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整

43、。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)能對程序容量有一定估算，通常采用存 儲(chǔ)器容量的估算來代替。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，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)為內(nèi) 存的的總字?jǐn)?shù)(16 位為一

44、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 內(nèi)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)，

45、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)場控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制 的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)， 下一掃描周期， 主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。 這種 方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC 中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形 化語言和語句表(IL)、結(jié)構(gòu)文本(ST)兩種文本語言。選用的

46、編程語言應(yīng)遵守其標(biāo) 準(zhǔn)(IEC6113123)，同時(shí)，還應(yīng)支持多種語言編程形式如 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 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)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩

47、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/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)

48、增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對 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，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 分配表設(shè)涪PLC瑞子時(shí)門外感應(yīng)探測器S

49、B1XOOO門內(nèi)岳應(yīng)探需褂SB2XOOS丹仃減速開關(guān)SH3X( (x) )2開門用位開關(guān)S3斗x總停幵Jt K5XOH輸向端1扁速fffKMIYOflO低速開門KM2001島速爻門KM3YO02低謹(jǐn)爻門KM4003報(bào)驚器1YOU#門戲件中指朋燈Y005門棒止工律指旅幻Y006PLC 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 端子的接線情況，是非常必要的，如圖3-2 所示：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

50、常 PLC 不采用微機(jī)的編程語言，而常常 采用門達(dá)到上隈指於幻Y007電機(jī)過熱抬示燈Y008乎動(dòng)開門Y009手動(dòng)蕪門Y0I0面向控制過程、面向問題的 自然語言”編程。國際電工委員會(huì)（IEC）1994 年 5 月公 布的 IEC1131-3（可編程控制器語言標(biāo)準(zhǔn)）詳細(xì)地說明了句法、語義和下述 5 種編程 語言：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 圖形語言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語言，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)語言是梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用 梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和 結(jié)果，每個(gè)

51、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)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言，它來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)人員對繼電器邏輯控制較為熟悉。因 此，由這種邏】外懇應(yīng)崔葩翌J內(nèi)感應(yīng)據(jù) 幵門減速幵關(guān) 開門限位開關(guān) 關(guān)門咸速開關(guān) 關(guān)門限位開董防加人 手動(dòng)開門手動(dòng)董門 手功/自動(dòng)開黃 電機(jī)過熱急停SB1S82嚴(yán)SB3少SB 4_ 卩SB55B&xooaxooiX002XOOJXDO斗X0O5X006XD07xooeX0O9xOICiK011YOOCYOOI丫DO2丫003Y009Y01QCOMY004V0C

52、57006YP07高 速 開 門低 速 開 門高 遠(yuǎn) 關(guān) 門低 速 關(guān) 門手 動(dòng) 開 門手動(dòng)黃門故哥報(bào)警門動(dòng)作中指示燈門芳止指示燈門到上垠指示燈電叫討汪指示燈PLC 的外部|KMH- KM2|KM KM4 | VKW|KMEKU6|KMEKM5220V 2.1k() +24V輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：1. 與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(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，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

53、器邏輯控 制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對待：梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。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)的程序按照圖4-2 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)開門按鈕按下 時(shí)，自動(dòng)門開門到極限，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