精品資料（2021-2022年收藏的）設(shè)計(jì)論文PLC在自動(dòng)門的應(yīng)用

1、- 1 -學(xué)學(xué) 生生 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)（論計(jì)（論 文）文）課題名稱課題名稱PLCPLC 在自動(dòng)門中的應(yīng)用在自動(dòng)門中的應(yīng)用專業(yè)班級(jí)專業(yè)班級(jí)姓姓 名名系系 部部電氣工程系電氣工程系實(shí)習(xí)單位實(shí)習(xí)單位指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師年年 月月 日日- 2 -摘摘 要要PLC（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的。自1836 年繼電器問(wèn)世，人們就開始用導(dǎo)線將它同開關(guān)器件巧妙地連接，構(gòu)成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀(jì)60 年代末，它不斷吸收微電腦技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù) 。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程

2、加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對(duì)生產(chǎn)流程迅速、頻繁變更的需求，PLC技術(shù)出現(xiàn)并快速發(fā)展。 PLC 編程方便、操作簡(jiǎn)單 ，因此多 應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域 ，逐步形成了具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品 。在超級(jí)市場(chǎng)、公共建筑、銀行、醫(yī)院等入口，經(jīng)常使用自動(dòng)門控制系統(tǒng)。早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，已逐漸被淘汰。PLC 控制自動(dòng)門由于具有故障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： PLC,自動(dòng)門 - 3 -目目 錄錄摘摘 要要.2目目 錄錄.3前前 言言.4第一章第一章 PLC 的概述的概述.611 PLC 的產(chǎn)生和

3、發(fā)展.61.2 什么是 PLC ?.81.2.1 PLC 的結(jié)構(gòu) .81.2.2 PLC 的特點(diǎn)及應(yīng)用 .81.2.3 PLC 的發(fā)展趨勢(shì) .91.2.4 PLC 的分類 .9第第二二章章 控控制制方方案案的的選選擇擇 .102.1、繼電器控制 .102.2、單片機(jī)控制 .102.3、PLC 控制 .10第第 三三 章章 P PL LC C 自自動(dòng)動(dòng)門門硬硬件件電電路路的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) .123.1 PLC 自動(dòng)門的硬件組成及控制要求及方案說(shuō)明.123.1.1 自動(dòng)門控制裝置的硬件組成：.123.1.2 控制要求： .123 3. .1 1. .3 3 方方案案說(shuō)說(shuō)明明 .123.2 PLC 自動(dòng)

4、門各功能器件的基本工作原理.133.2.1 自動(dòng)感應(yīng)門機(jī)的基本工作原理.133.2.2 自動(dòng)門的分類.143.2.3 行程開關(guān) (限位開關(guān) )的工作原理 .153.2.4 光電開關(guān)介紹 .153.3 繼電器接觸控制圖.173.4程序流程圖.183.5梯形圖以及指令 .193 3. .6 6 過(guò)過(guò)程程分分析析 .21致致 謝謝.22結(jié)論結(jié)論.23參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).24- 4 -前 言可編程控制器 (Programmable Logical Controller)簡(jiǎn)稱為 PC 或 PLC，是 60 年代末發(fā)明的工業(yè)控制器件。日本電氣控制學(xué)會(huì)曾對(duì)可編程控制器作了一個(gè)定義：可編程控制器是將邏輯運(yùn)算，順

5、序控制，時(shí)序和計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算等控制程序，用一串指令的形式存放到存儲(chǔ)器中，然后根據(jù)存儲(chǔ)的控制內(nèi)容，經(jīng)過(guò)模擬，數(shù)字等輸入輸出器件，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的裝置。 PLC 是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論發(fā)展來(lái)的，它既不同于普通的計(jì)算機(jī)，又不同于一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，作為一種特殊形式的計(jì)算機(jī)控制裝置，它在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件組成，軟件結(jié)構(gòu)以及I/O 通道，用戶界面諸多方面都有其特殊性。從原理上說(shuō)，可編程控制器和計(jì)算機(jī)是一致的，為了和工業(yè)控制相適應(yīng)，PLC 采用掃描原理來(lái)工作，也就是對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行一遍又一遍的掃描，直到停機(jī)為止。之所以采用這樣的工作方式，是因?yàn)镻LC 是由繼電器控制發(fā)展來(lái)的，CPU 的

6、掃描用戶程序的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于繼電器的動(dòng)作時(shí)間，只要采用循環(huán)掃描的辦法就可以解決其中的矛盾。循環(huán)掃描的工作方式是PLC 區(qū)別于普通的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要方面。雖然各種 PLC 的組成各不相同，但是在結(jié)構(gòu)上是基本相同的，一般由CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備 (I/O)和其他可選部件組成。其它可選部件包括編程器，外存儲(chǔ)器，模擬 I/O 盤，通信接口，擴(kuò)展接口等。 CPU 是 PLC 的核心，它用于輸入各種指令，完成預(yù)定的任務(wù)，起到了大腦的作用，自整定、預(yù)測(cè)控制和模糊控制等先進(jìn)的控制算法也已經(jīng)在CPU 中得到了應(yīng)用；存儲(chǔ)器包括隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 和只讀存儲(chǔ)器 ROM，通常將程序以及所有的固定參數(shù)固化在

7、ROM中，RAM 則為程序運(yùn)行提供了存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與計(jì)算中間變量的空間；輸入輸出系統(tǒng)（I/O）使過(guò)程狀態(tài)和參數(shù)輸入到PLC 的通道以及實(shí)時(shí)控制信號(hào)輸出的通道，這些通道可以有模擬量輸入、模擬量輸出、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、脈沖量輸入等，使 PLC 的應(yīng)用十分廣泛。早期的 PLC 主要用于順序控制上。所謂順序控制，就是按照工藝流程的順序，在控制信號(hào)的作用下，使得生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地按照順序動(dòng)作。PLC 的應(yīng)用大大促進(jìn)了流水線技術(shù)的發(fā)展。- 5 -今天的 PLC 已經(jīng)開始用于閉環(huán)控制，不僅如此，隨著其擴(kuò)展能力和通信能力的發(fā)展，它也越來(lái)越多地應(yīng)用到了復(fù)雜的分布式控制系統(tǒng)中。 。PLC 自身具有的

8、完善的功能，模塊化的結(jié)構(gòu)，以及開發(fā)容易、操作方便、性能穩(wěn)定、可靠性高的特點(diǎn)和較高的性價(jià)比，使其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景越發(fā)看好，且隨著集成電路的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)， PLC 必將能夠有更大的用武之地。現(xiàn)在主要的 PLC 的廠商都集中在日本和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和制造PLC 的工藝技術(shù)都還落后于這些國(guó)家。作為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的不可缺少的部分，大力發(fā)展 PLC 對(duì)于我國(guó)來(lái)講是很重要的，也有深遠(yuǎn)的意義。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，在超級(jí)市場(chǎng)、公共建筑、銀行、醫(yī)院等入口，經(jīng)常使用自動(dòng)門控制系統(tǒng)。早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，已逐漸被淘汰。PLC 控制自動(dòng)門由于具有故障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點(diǎn)

9、，因而得到廣泛的應(yīng)用。 但是，單片機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾能力差。三菱可編程控制器是日本三菱公司研制的一種新型可編程控制器，它具有工作可靠，功能強(qiáng)，存儲(chǔ)容量大，編程方便，輸出端可直接驅(qū)動(dòng) 2A 的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，它能夠滿足制動(dòng)門對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求。 本文對(duì)可編程控制器應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)電氣控制系統(tǒng)做了一些研究與分析。下面主要講述了日本三菱公司的三菱 可編程控制器對(duì) 自動(dòng)門的控制。- 6 -第一章 PLC 的概述11 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展上世紀(jì) 60 年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)已開始應(yīng)用于工業(yè)控制了。但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)本身的復(fù)雜性，編程難度高、難以適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境以及價(jià)格昂貴等原因

10、，未能在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。當(dāng)時(shí)的工業(yè)控制，主要還是以繼電接觸器組成控制系統(tǒng)。1968 年，美國(guó)最大的汽車制造商 通用汽車制造公司（ GM） ，為適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時(shí)間，降低成本。因而設(shè)想把計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種適合于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用 “面向控制過(guò)程，面向?qū)ο?”的“自然語(yǔ)言 ”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。即：硬件： 減少軟件： 靈活 簡(jiǎn)單針對(duì)上述設(shè)想

11、，通用汽車公司提出了這種新型控制器所必須具備的十大條件(有名的“GM10 條” )：1 編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序2 維護(hù)方便，最好是插件式3 可靠性高于繼電器控制柜4 體積小于繼電器控制柜5 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)6 在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng) 7 輸入可以是交流 115V8 輸出可以是交流 115V，2A 以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥9 在擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只要很小變更10 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K/SPAN 字節(jié)1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ GEC）首先研制成功第一臺(tái)可編程序控制器，- 7 -并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。接著，美國(guó) MO

12、DICON 公司也開發(fā)出可編程序控制器084。1971 年，日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)可編程序控制器 DSC-8。1973 年，西歐國(guó)家也研制出了他們的第一臺(tái)可編程序控制器。我國(guó)從 1974 年開始研制， 1977 年開始工業(yè)應(yīng)用。早期的可編程序控制器是為取代繼電器控制線路、存儲(chǔ)程序指令、完成順序控制而設(shè)計(jì)的。主要用于：1. 邏輯運(yùn)算 2. 計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)等順序控制，均屬開關(guān)量控制。所以，通常稱為可編程序邏輯控制器（ PLCProgrammable Logic Controller） 。 進(jìn)入 70 年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展， PLC 采用了通用微處理器，這種控制器就不再

13、局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算了，功能不斷增強(qiáng)。因此，實(shí)際上應(yīng)稱之為PC可編程序控制器。至 80 年代，隨大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，以16位和 32 位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化 PC 得到了驚人的發(fā)展。使 PC 在概念、設(shè)計(jì)、性能、價(jià)格以及應(yīng)用等方面都有了新的突破。不僅控制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測(cè)更為靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)程I/O 和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖像顯示的發(fā)展，使PC 向用于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程控制的方向發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一大支柱。- 8 -1.2 什么是 PLC ? 可編程控制器，英文稱 Programmable Controller,簡(jiǎn)

14、稱 PC。國(guó)際電工協(xié)會(huì)（IEC)對(duì) PLC 的定義是這樣的：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。1.2.1 PLC 的結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式 (模塊式)兩種。固定式 PLC 包括CPU 板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括中央處

15、理單元 、存儲(chǔ)器、 I/O 模塊、電源模塊、 編程器、智能接口模塊、 底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。1.2.2 PLC 的特點(diǎn)及應(yīng)用為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC 機(jī)有以下特點(diǎn)：1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2.靈活通用，控制程序可變，使用方便3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣4.編程簡(jiǎn)單，容易掌握5.有自診斷、故障報(bào)警、故障類型顯示6.體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便PLC 的應(yīng)用：1.開關(guān)量邏輯控制2.閉環(huán)過(guò)程控制3.位置控制4.監(jiān)控系統(tǒng)5.分布控制系統(tǒng)6.數(shù)字量的智能控制- 9 -1.2.3 PLC 的發(fā)展趨勢(shì)由于 PLC 所具有的獨(dú)特功能和對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的廣泛適應(yīng)性，從

16、PLC 產(chǎn)生開始，就引起各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的關(guān)注。各電氣控制制造商紛紛研制開發(fā)，新型PLC 不斷涌現(xiàn)。隨著超大規(guī)模集成電路、微處理器。等計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC 的功能大大增強(qiáng)，有利地推動(dòng)著PLC 的發(fā)展。1）向高速度、大容量的方向發(fā)展2）向大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展3）向 P LC 大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力 的方向發(fā)展4）向加強(qiáng) 外部故障的檢測(cè)與處理能力 的方向發(fā)展5）向程語(yǔ)言多樣化 的方向發(fā)展1.2.4 PLC 的分類1、按 IO 點(diǎn)數(shù)分小型、中型、大型。點(diǎn)數(shù)小于256 點(diǎn)為小型 PLC，用戶存儲(chǔ)容量為 4KB 左右；點(diǎn)數(shù)在 2562048 點(diǎn)為中型 PLC，用戶存儲(chǔ)容量為 8KB 左

17、右；點(diǎn)數(shù)在 2048 點(diǎn)以上為大型 PLC，用戶存儲(chǔ)容量為 16KB 以上。2、按結(jié)構(gòu)形式分類 ,整體式（特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低、用于小型PLC）模塊式（特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)配置靈活、裝配方便、便于擴(kuò)展與維修）疊裝式（特點(diǎn)：配置比較靈活 ）- 10 -第二章 控制方案的選擇 本章分別對(duì)繼電器控制 ,單片機(jī)控制 ,PLC 控制這三種控制作了一個(gè)介紹 ,從而進(jìn)行最優(yōu)方案的選擇。2.1、繼電器控制隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，使用繼電器電路構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)不斷暴露出來(lái)。（1）系統(tǒng)使用成百上千個(gè)各種各樣的繼電器成千上萬(wàn)根導(dǎo)線連接得密如蜘蛛網(wǎng)。只要有一個(gè)電器，一根導(dǎo)線出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就不能工作，大大的

18、降低了這種接線邏輯控制的可靠性。（2）這樣的系統(tǒng)維護(hù)、維修及改造及其不易。特別是技術(shù)改造，相當(dāng)困難，工作量大的驚人。2.2、單片機(jī)控制單片機(jī)體積小、功能全面、價(jià)格低廉得到了廣范的應(yīng)用。雖然單片機(jī)使用匯編語(yǔ)言，盡管還可以用中高級(jí)語(yǔ)言，但是它的指令多而且難記憶，對(duì)于不是專業(yè)的人員來(lái)說(shuō)不是很容易的事情。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工人不易于掌握和使用它來(lái)控制電機(jī)，還不如用繼電器方便。2.3、PLC 控制PLC 控制實(shí)際上是面向用戶需要，適宜安裝在工作現(xiàn)場(chǎng)的、為進(jìn)行生產(chǎn)控制所設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)。他有以下特點(diǎn)：（1）編程簡(jiǎn)單，易學(xué)易懂，使用面向控制操作的控制邏輯語(yǔ)言。深受工程技術(shù)人員歡迎。梯形圖、順序功能流程圖的表達(dá)方式與

19、繼電器電路相近。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工人易于掌握和使用它，便于普及和應(yīng)用。（2）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適于在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下運(yùn)行。它完全不需要一般計(jì)算機(jī)所要求的環(huán)境。因?yàn)樗捎昧宿亩嘤布胧ㄆ帘巍V波、隔離等）- 11 -和軟件措施（故障的檢測(cè)與處理、信息的保護(hù)與恢復(fù)等） ，以提高可靠性，適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的要求。（3）系統(tǒng)采用了分散的模塊化結(jié)構(gòu)。這不但使之可針對(duì)各類不同控制需要進(jìn)行組合，便于擴(kuò)展；也易于檢查故障和維修更換，從而大大提高了效率。目前較高檔的 PC 還配有各類智能化模板，如：模擬量I/O 模板，PID 過(guò)程控制模板，I/O 通訊模板，伺服及編碼等專用模板等等，大大提高了PC 的功能與適應(yīng)性。

20、（4）由于 PC 采用了大規(guī)模集成電路技術(shù)和微處理器技術(shù)，故可將其設(shè)計(jì)得緊湊、堅(jiān)固、小體積，再加上它的可靠性， PC 易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。（5）相對(duì)于繼電器邏輯控制而言， PC 可節(jié)省大量繼電器，故降低了成本且提高了可靠性，而且用程序來(lái)執(zhí)行控制功能，使其靈活易于修改。這一切都大大提高了其性能價(jià)格比。（6）目前中、高檔 PC 均具有極強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力。通過(guò)簡(jiǎn)單的組合可連成工業(yè)局域網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)間通訊。并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接主控級(jí)的計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)對(duì)全廠的自動(dòng)化生產(chǎn)和管理都能進(jìn)行控制。（7）體積小，重量輕，能耗低。以超小型PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種低部尺寸小于 100mm

21、方，重量小于 150g，功率僅數(shù)瓦。容易裝到機(jī)械內(nèi)部。綜上所述選擇使用 PLC 控制該系統(tǒng)，既可以提高自動(dòng)控制的可靠性，又能提高該系統(tǒng)的安全性。根據(jù)電梯的控制要求，選用三菱PLC 作為電梯的控制。- 12 -第 三 章 PLC 自動(dòng)門硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 PLC 自動(dòng)門的硬件組成及控制要求及方案說(shuō)明3.1.1 自動(dòng)門控制裝置的硬件組成： 自動(dòng)門控制裝置由門內(nèi)光電探測(cè)開關(guān)K1(I0.1)、門外光電探測(cè)開關(guān) K2(I0.2)、開門到位限位開關(guān) (常閉)K3(I0.3)用常閉、關(guān)門到限位開關(guān) (常閉)K4(I0.5)、開門執(zhí)行機(jī)構(gòu) KM1(Q0.1)（使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）、關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu) KM2(Q0.

22、2)（使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）等部件組成。 (KM1 與 KM2 要電氣聯(lián)鎖 )。3.1.2 控制要求：1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開關(guān)K1 或 K2 時(shí)，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1 動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)K3 位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。2）自動(dòng)門在開門位置停留 8 秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2 被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)K4 位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行3）在關(guān)門過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開關(guān)K2 或 K1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。4）在門打開后的 10 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(guò)光電檢測(cè)開關(guān) K2 或 K1 時(shí)

23、，必須重新開始等待 10 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)。3 3. .1 1. .3 3 方方案案說(shuō)說(shuō)明明由于自動(dòng)門的分類很多，本次實(shí)驗(yàn)不能一一進(jìn)行討論，最后決定主要對(duì)平移自動(dòng)門進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) plc 的自動(dòng)控制。自動(dòng)門的硬件組成部分在前已經(jīng)敘述，現(xiàn)不再贅述。下面主要對(duì)控制部件進(jìn)行討論。經(jīng)分析設(shè)計(jì)任務(wù)，可知完成任務(wù)的實(shí)質(zhì)就是控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制首先要具備以下功能部件：光電檢測(cè)開關(guān)，限位開關(guān)，超載保護(hù)開關(guān)，直流電機(jī)?，F(xiàn)確定電機(jī)與門扇軌道組成的系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)開門，電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)門。1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開關(guān)時(shí)，開關(guān)上有電流通過(guò)（光 電檢測(cè)開關(guān)是脈沖觸發(fā)須

24、對(duì)其自鎖）由于開門限位開關(guān)常閉，所以線圈上有電 通過(guò)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。- 13 -2）當(dāng)自動(dòng)門到開門限位開關(guān)位置時(shí)啟動(dòng)延時(shí)定時(shí)器10 秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò) 程，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。3）在關(guān)門過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開關(guān)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。4）在門打開后的 10 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(guò)光電檢測(cè)開關(guān)時(shí)，必須重新開始等待10 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）考慮到自動(dòng)門在出現(xiàn)故障或在維修的時(shí)候，用自動(dòng)控制從在一定的問(wèn)題，最后決定加增手動(dòng)開門和關(guān)門開關(guān)。3.

25、2 PLC 自動(dòng)門各功能器件的基本工作原理3.2.1 自動(dòng)感應(yīng)門機(jī)的基本工作原理首先，平移式自動(dòng)感應(yīng)門機(jī)組由以下部件組成： （1） 主控制器：它是自動(dòng)感應(yīng)門的指揮中心，通過(guò)內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過(guò)主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。 （2）感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)； （3）動(dòng)力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)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)

26、 :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)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)。 當(dāng)自動(dòng)感應(yīng)門門扇要完成一次開門與關(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- 14 -斷后通知馬達(dá)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時(shí)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)門扇開啟；自動(dòng)感應(yīng)門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關(guān)自動(dòng)感應(yīng)門，通知

27、馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉自動(dòng)感應(yīng)門。3.2.2 自動(dòng)門的分類雙扇平移自動(dòng)門雙重平移自動(dòng)門- 15 - 弧形自動(dòng)門3.2.3 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，還利用行程開 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

28、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，在某些情況下可以簡(jiǎn)化線路。3.2.4 光電開關(guān)介紹1）工作原理：光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。2）光電開關(guān)的分類及術(shù)語(yǔ)解釋- 16 -（1） 、分類：漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量

29、的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測(cè)模式。鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開關(guān)信號(hào)。對(duì)射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。槽式光電開關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U 字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U 型槽的兩邊

30、，并形成一光軸，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)U 型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號(hào)。槽式光電開關(guān)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，并且它能分辨透明與半透明物體 ,使用安全可靠。光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來(lái)引導(dǎo)光線，可以對(duì)距離遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。 （2）術(shù)語(yǔ)：檢測(cè)距離：是指檢測(cè)體按一定方式移動(dòng)，當(dāng)開關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)得的基準(zhǔn)位置（光電開關(guān)的感應(yīng)表面）到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。回差距離：動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。響應(yīng)頻率：在規(guī)定的 1s 的時(shí)間間隔內(nèi)，允許光電開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。輸出狀態(tài)：分常開和常閉。當(dāng)無(wú)檢測(cè)物體時(shí)，

31、常開型的光電開關(guān)所接通的負(fù)載由于光電開關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管的截止而不工作，當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。檢測(cè)方式：根據(jù)光電開關(guān)在檢測(cè)物體時(shí)發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對(duì)射式等。輸出形式：分 NPN 二線、NPN 三線、NPN 四線、PNP 二線、PNP 三線、PNP- 17 -四線、AC 二線、AC 五線（自帶繼電器），及直流 NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。指向角。3.3 繼電器接觸控制圖- 18 -3.4程序流程圖- 19 -3.5梯形圖以及指令X001 門外光檢測(cè)電開關(guān) X002 門內(nèi)光檢測(cè)電開關(guān)X003 開門限

32、位電開關(guān) X004 關(guān)門限位電開關(guān)X005 過(guò)載保護(hù)開關(guān) X006 緊急停車開關(guān)X007 啟動(dòng)停止 X010 手動(dòng)開門X011 手動(dòng)關(guān)門- 20 -指令如下： 0 LD X001 1 OR X0022 OR Y000 3 ANI Y0024 AND X0075 OR X0106 ANI X003 7 OUT Y0008 LD X0039 ANI X00110 ANI X00211 OUT T014 LD T015 OR Y00116 ANI Y00017 ANI Y00218 AND X00719 OR X01120 ANI X00421 OUT Y00122 LD X00523 OR X00

33、624 OR Y00225 AND X00726 OUT Y00227 END- 21 -3 3. .6 6 過(guò)過(guò)程程分分析析1 首先按下啟動(dòng)按鈕使 x007 閉合，若外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)有信號(hào)時(shí)x001 或 x002 閉合。由于開門限位開關(guān) x003 是長(zhǎng)閉的，所以 y000 線圈通電，有原理分析可知光電檢測(cè)開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。當(dāng)y000線圈通電時(shí) y000 閉合，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)自動(dòng)門扇移動(dòng)，執(zhí)行開門過(guò)程。2 當(dāng)門扇完全打開時(shí)，使開門限位開關(guān)x003 打開，y000 線圈斷電 .電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3 當(dāng)門扇停止移動(dòng)時(shí)，由于開門限位開關(guān)的長(zhǎng)閉變成長(zhǎng)開，故使長(zhǎng)開閉合。進(jìn)行

34、10 秒的延時(shí)，若此時(shí)外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)x001 或 x002 有信號(hào)，則使 T0 重新延時(shí)。4 當(dāng) 10 秒的延時(shí)完畢后 T0 線圈通電，關(guān)門限位開關(guān)關(guān)閉，所以使y001通電并自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過(guò)程。5 在關(guān)門過(guò)程中，若外檢測(cè)開關(guān)或內(nèi)檢測(cè)開關(guān)x001,x002 有信號(hào)又使y000 通電，由于在關(guān)門過(guò)程中 y000 長(zhǎng)閉，此時(shí)打開并中斷關(guān)門過(guò)程，轉(zhuǎn)向開門過(guò)程。6 在此控制過(guò)程中，為了保證其安全性設(shè)置過(guò)載保護(hù)和緊急停車。7 考慮到主動(dòng)門若出現(xiàn)故障時(shí)，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動(dòng)開門和手動(dòng)關(guān)門。- 22 -致 謝感謝學(xué)校在畢業(yè)之際給我們一個(gè)可能讓我們把所有的知識(shí)總結(jié)起來(lái)的機(jī)會(huì)，也衷