地下車庫(kù)門的PLC課程設(shè)計(jì)(共29頁(yè))

1、地下車庫(kù)門的自動(dòng)控制 摘要(zhiyo) 隨著電子技術(shù)的發(fā)展(fzhn)，PLC不斷的更新，PLC控制已成為自動(dòng)控制中最常見的方式之一。智能車庫(kù)門就是自動(dòng)控制應(yīng)用的以典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理智能車庫(kù)門開關(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，智能車庫(kù)門的生產(chǎn)商家很多都運(yùn)用PLC來(lái)做門的控制器。目前智能車庫(kù)門在日常生活中用越來(lái)越廣泛。PLC控制具有較高的可靠性、穩(wěn)定性、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。本文是關(guān)于智能車庫(kù)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(shj)，智能車庫(kù)門系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、無(wú)線遙控開關(guān)、限位器件、驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置組成。主要工作原理是人控制無(wú)線遙控開關(guān)將信號(hào)傳

2、送到PLC，PLC再綜合收到的智能車庫(kù)門狀態(tài)信號(hào)作出判斷，而后發(fā)出控制信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行，再通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)門的動(dòng)作?！娟P(guān)鍵詞】：智能車庫(kù)門 PLC 無(wú)線遙控開關(guān) 感應(yīng)器件 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc30013 摘要(zhiyo) 1、概述(i sh)1.1車庫(kù)門研究(ynji)現(xiàn)狀 車庫(kù)的發(fā)展(fzhn)，應(yīng)該說(shuō)從第一輛汽車誕生以來(lái)就隨之產(chǎn)生。公安部交通管理局的統(tǒng)計(jì)顯示，截至2006年底，我國(guó)汽車保有量為2421萬(wàn)輛，與2005年相比，增長(zhǎng)279萬(wàn)輛，增長(zhǎng)率為13%。在汽車快速增加的同時(shí)，“停車難”的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重的凸顯出來(lái)。以上海市為例，截止200

3、6年底，上海市己擁有機(jī)動(dòng)車輛150萬(wàn)輛，其中汽車80萬(wàn)輛。而目前全市各類停車場(chǎng)停車位加起來(lái)約為49萬(wàn)個(gè)。而這種情況也擋不住上海市機(jī)動(dòng)車輛以每年7萬(wàn)輛的數(shù)量迅猛增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2012年機(jī)動(dòng)車擁有量將達(dá)到200多萬(wàn)輛。停車泊位的現(xiàn)狀及發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)客觀發(fā)展的需求。而對(duì)于快速發(fā)展的中國(guó)各個(gè)城市，停車難也隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和汽車數(shù)量的激增接踵而來(lái)。資料顯示，全國(guó)36個(gè)大中城市停車位滿足率不足20%，也就是說(shuō)，目前我國(guó)城市每5輛機(jī)動(dòng)車輛只有1個(gè)停車位。國(guó)內(nèi)家用汽車擁有量的迅速增加，使城市道路交通變得十分擁擠，各大城市高峰時(shí)塞車已經(jīng)成為天天可見的一道景觀。家用汽車的停放也逐漸成為一個(gè)社會(huì)問(wèn)題。

4、我國(guó)大城市中由于停車位少，而土地越來(lái)越緊缺的情況下，停車位價(jià)格十分昂貴，為解決城市停車難的問(wèn)題，家用車庫(kù)是必然出路。我國(guó)家用車庫(kù)發(fā)展雖經(jīng)歷了近幾十年的發(fā)展，但仍處于初級(jí)的停車功能，是最原始的使用階段，它的設(shè)計(jì)水平、經(jīng)濟(jì)價(jià)值還有待于完善和開發(fā)。為此對(duì)家用車庫(kù)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和潛在的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。1.2車庫(kù)門研究意義隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)大量的使用了自動(dòng)化控制，不僅節(jié)約了人力資源，而且很大程度上提高了生產(chǎn)效率，又進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)力的快速發(fā)展，并不斷的豐富著人們的生活。近20年來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)速度的加快，城市交通需求量也日益增大，城市人口相對(duì)密集

5、，無(wú)論是私家車輛還是公交車輛都不能真正滿足正常的停放，公交需求更很大。因此車輛停放依舊是市民(shmn)最關(guān)注的問(wèn)題。在超級(jí)市場(chǎng)、公共建筑、銀行、別墅車庫(kù)門，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，已經(jīng)逐漸被淘汰。1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），其特點(diǎn)(tdin)是：具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、等功能，編程語(yǔ)言采用直觀的梯形圖語(yǔ)言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。 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。所以(suy)在停車場(chǎng)智能管理領(lǐng)域，相應(yīng)的也出現(xiàn)了PLC停

6、車場(chǎng)智能管理的概念，即含有高科技的智能系統(tǒng)，與普通的停車系統(tǒng)不同的是，它能以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)解決停車難的問(wèn)題，直接為目標(biāo)安全、迅速地到達(dá)目的地。停車場(chǎng)管理系統(tǒng)重點(diǎn)要做到準(zhǔn)確指示車輛進(jìn)出,車輛進(jìn)入時(shí)給與司機(jī)準(zhǔn)確的車位數(shù)量與具體位置,車輛進(jìn)入車庫(kù)后,記錄車輛總量;車輛離開車庫(kù)時(shí),減少車輛數(shù)量。車輛進(jìn)出指示可完全由PLC進(jìn)行中央控制處理,停車場(chǎng)空位指示可利用價(jià)格便宜的數(shù)碼管顯示。因此，在大力加強(qiáng)車輛停放智能管理的建設(shè)方面，尤其在實(shí)現(xiàn)快捷、便利、安全這一點(diǎn)上擁有很大的發(fā)展空間和潛力。1.3車庫(kù)門實(shí)現(xiàn)的方法和手段本文對(duì)車庫(kù)門智能控制管理上引入了PLC技術(shù)，對(duì)車庫(kù)門進(jìn)行了一個(gè)關(guān)于PLC為主的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2

7、、車庫(kù)(ch k)門控制系統(tǒng)硬件(yn jin)設(shè)計(jì)2.1 可編程控制器PLC的選型2.1.1 PLC功能(gngnng)特點(diǎn)及選型 PLC目前主要的品牌有：美國(guó)AB，比利時(shí)ABB，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺(tái)達(dá)，富士，施耐德，信捷 創(chuàng)研等。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1、開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。2、模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多

8、連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3、運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4、過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模

9、擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。5、數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些(zhxi)數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型

10、控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6、通信(tng xn)及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展(fzhn)，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。由于S7-200優(yōu)越的性能表現(xiàn)為極高的可靠性極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通訊能力，豐富的擴(kuò)展模塊，所以本設(shè)計(jì)中采用西門子公司的S7-200型PLC。2.2 S7- 200的主要組成部件S7-20

11、0簡(jiǎn)介1.概述S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。2S7-200優(yōu)點(diǎn)S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： a 極高的可靠性。 b 極豐富的指令集。 c 易于掌握。 d 便捷(binji)的操作。 e 豐富的內(nèi)置集成(j chn)功能。 f 實(shí)時(shí)(sh sh)特性。 g 強(qiáng)勁的通訊能力。h 豐富的擴(kuò)展模塊。3.S7-200適用范圍S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器

12、的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 S7-200系列PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇。4.CPU單元設(shè)計(jì)集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222具有180mA輸出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分別輸出280，400mA。可用作負(fù)載電源。 a.不同的設(shè)備類型 CPU 221226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和

13、控制電壓。 b.本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn) CPU 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 224XP具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。 c.本機(jī)模擬量輸入/輸出點(diǎn) CPU 224XP具有2個(gè)輸入點(diǎn)，1個(gè)輸出點(diǎn)。 d.中斷輸入。 允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。 e.高速計(jì)數(shù)器 CPU 221/222 4個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為90的A/B相增量編碼器。 CPU224/224

14、XP/226 6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。 CPU 222/224/224XP/226 可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。可使用仿真器（選件）對(duì)本機(jī)輸入信號(hào)(xnho)進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序，本設(shè)計(jì)選用CPU224。5.模擬(mn)電位器CPU221/222 1個(gè) CPU224/224XP/226 2個(gè) CPU221/222/224/224XP/226 6.脈沖(michng)輸出2路高頻率脈沖輸出（最大20KHz），用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。 7.實(shí)時(shí)時(shí)鐘例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^(guò)程進(jìn)行時(shí)間控制。 EEPRO

15、M存儲(chǔ)器模塊（選件） 可作為修改與拷貝程序的快速工具（無(wú)需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。 8.電池模塊用于長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器）可通過(guò)內(nèi)部的超級(jí)電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長(zhǎng)存貯時(shí)間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。 9.編程：CPU 221/222/224/224XP/226STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件可以對(duì)所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能進(jìn)行編程。同時(shí)也可以使用STEP 7-Micro/WIN16 V2.1軟件包，但是它只支持對(duì)S7-21x同樣具有的功能進(jìn)行編

16、程。 STEP 7-Micro/DOS不能對(duì)CPU 221/222/224/224XP/226編程。如果使用PG/PC的串口編程，則需要使用PC/PPI電纜。 如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件，則也可以通過(guò)SIMATIC CP 5511或CP 5611編程。在這種情況下，通訊速率可高達(dá)187.5kbit/s。 可以利用PC/PPI 電纜和自由口通訊功能把 S7-200 CPU 連接到許多和RS-232標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備。 10.有兩種不同型號(hào)的 PC/PPI 電纜：帶有RS-232口的隔離型 PC/PPI 電纜，用5個(gè)DIP開關(guān)設(shè)置波特率和其它配置項(xiàng) .帶有RS-23

17、2口的非隔離型 PC/PPI 電纜，用4個(gè)DIP開關(guān)(kigun)設(shè)置波特率。 有關(guān)非隔離型PC/PPI電纜的技術(shù)規(guī)范，請(qǐng)參閱S7-200 可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)。 當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-232傳送到RS-485口時(shí)，PC/PPI 電纜是發(fā)送模式。當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-485傳送到RS-232口時(shí)，PC/PPI 電纜是接收模式。當(dāng)檢測(cè)到RS-232的發(fā)送線有字符時(shí)，電纜立即從接收模式轉(zhuǎn)換到發(fā)送模式。當(dāng)RS-232發(fā)送線處于閑置的時(shí)間超過(guò)電纜切換時(shí)間時(shí)，電纜又切換到接收模式。這個(gè)時(shí)間與電纜上的DIP開關(guān)設(shè)定(sh dn)的波特率選擇有關(guān)。11.各型號(hào)(xngho)優(yōu)點(diǎn) CPU 221 本機(jī)集成6輸入/4輸出共10

18、個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。無(wú)I/O擴(kuò)展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。 CPU 222 本機(jī)集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接2個(gè)擴(kuò)展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。 CPU 224 本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I

19、/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。 CPU 224XP 本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100KHz），2個(gè)

20、100KHz的高速脈沖輸出，2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。CPU 226本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和

21、自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度(sd)和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。2.3電動(dòng)機(jī)的選型并勵(lì)或他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)與交流異步電動(dòng)機(jī)相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維修也不方便，但是在調(diào)速性能上有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)(yudin)。因?yàn)槭蠡\式電動(dòng)機(jī)在一般情況下是不能調(diào)速的，更不能無(wú)級(jí)調(diào)速，因此，對(duì)調(diào)速要求高的設(shè)備，均采用直流電動(dòng)機(jī)。這是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)能無(wú)級(jí)調(diào)速，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。由直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(zhun s)公式： n=（U-IaRa）/KE可知，Ra、和U中的任意一個(gè)

22、值，都可使轉(zhuǎn)速改變，改變電樞電路中外電阻的方法也可進(jìn)行調(diào)速。但其缺點(diǎn)是耗電多，電機(jī)機(jī)械特性軟，調(diào)速范圍小，且只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)速，故這種方法目前已較少采用?，F(xiàn)常用的對(duì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法有調(diào)磁法和調(diào)壓法。（1）調(diào)磁法即改變磁通量。當(dāng)保持電源電壓U為額定值時(shí)，調(diào)節(jié)Rf，改變勵(lì)磁電流If以改變磁通量，如圖13所示。由于n=U/KE-Ra/KTKET可知磁通減少時(shí)，n0升高，轉(zhuǎn)速降n增大，但后者與2成反比，所以磁通愈小，機(jī)械特性曲線愈陡，但仍具有一定硬度，如圖14所示。在一定負(fù)載下，愈小，則n愈高。由于電動(dòng)機(jī)在額狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，它的磁路已接近飽和，所以通常都是減小磁通（n），將轉(zhuǎn)速往上調(diào)（nnn）。調(diào)速的過(guò)

23、程是：當(dāng)電壓(diny)U保持恒定時(shí)，減小磁通。由于機(jī)械(jxi)慣性，轉(zhuǎn)速產(chǎn)立即發(fā)生變化，于是反電動(dòng)勢(shì)E=KEn就減小，Ia隨之增加。由于Ia增加的影響(yngxing)超過(guò)減小的影響，所以轉(zhuǎn)矩T=KTIa也就增加。如果阻轉(zhuǎn)矩Tc未變，則TTc轉(zhuǎn)速n上升。隨著n的升高，反電動(dòng)勢(shì)E增大，Ia和T也著減小，直到T=Tc時(shí)為止。但這時(shí)轉(zhuǎn)速已比原來(lái)升高了。必須指出，若電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行，則電樞電流Ia為額定值，如果調(diào)速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍舊保持不變（為額定值），由于T=KTIa，故減小磁通量后Ia必然超過(guò)額定值，因此調(diào)速后負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須減小。這種調(diào)速方法適用于轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比而輸出功率基本不變（恒功率調(diào)速

24、）的場(chǎng)合。這種調(diào)速方法有3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）調(diào)速平滑，可無(wú)級(jí)調(diào)速；（2）調(diào)速經(jīng)濟(jì)，控制方便；（3）機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。這種調(diào)速方法的局限是轉(zhuǎn)速只能升高，即調(diào)速后的轉(zhuǎn)速要超過(guò)額定轉(zhuǎn)速。因?yàn)殡姍C(jī)不允許超速太多，因此限制了它的調(diào)速范圍。在實(shí)際工作中，這種方法常作為電壓調(diào)速的一種補(bǔ)充手段。（2）調(diào)壓法即改變電壓U。當(dāng)保持他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流If為額定值時(shí)，降低電樞電壓U，則由n=U/KT-Ra/KEKT2T可見，n0變低了，但n未改變。因此改變U可得出一組平行的機(jī)械特性曲線。在一定負(fù)載下，U愈低，則n愈低。由于改變電樞電壓只能向小于電動(dòng)機(jī)額定電壓的方向改變，所以轉(zhuǎn)速將下調(diào)(nn)。調(diào)速的過(guò)程是：當(dāng)磁

25、通保持不變時(shí)，減小電壓U由于轉(zhuǎn)速不立即發(fā)生變化，反電動(dòng)勢(shì)E便暫不變化，于是電流Ia減小，轉(zhuǎn)矩T也減小。如果阻轉(zhuǎn)矩Tc未變，則TTc，轉(zhuǎn)速n下降。隨著n的降低，反電動(dòng)勢(shì)E減小，Ia和T增大，直到T=Tc時(shí)為止。但這時(shí)轉(zhuǎn)速已比原來(lái)降低了。由于調(diào)速時(shí)磁通不變，如在一定的額定電流下調(diào)速，則電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩便是一定的（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）。這種調(diào)速方法有下列優(yōu)點(diǎn)： （1）機(jī)械特性較硬，并且電壓降低(jingd)后硬度不變，穩(wěn)定性較好； （2）調(diào)速幅度(fd)大； （3）可均勻(jnyn)調(diào)節(jié)電樞電壓；得到平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速。這種調(diào)速方法的缺點(diǎn)是調(diào)壓需用專門的設(shè)備，投資較高。近年來(lái)由于采用了可控硅整流電源對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行

26、調(diào)壓和調(diào)速，使這種方法得到了廣泛應(yīng)用。印刷設(shè)備中直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速多采用這種方法。2.2.1直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)在調(diào)方面很簡(jiǎn)單，相對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)又有以下的優(yōu)勢(shì)：（1） 由于采用高性能永磁材料，無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸得以減小，可以具有較低的慣性、更快的響應(yīng)速度、更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。 （2） 由于沒(méi)用轉(zhuǎn)子損耗（轉(zhuǎn)子使用永磁材料），也無(wú)需定子勵(lì)磁電流分量（應(yīng)用新理論），所以無(wú)刷直流電機(jī)具有較高的效率和功率密度。對(duì)于同等容量輸出，交流異步電機(jī)需要更大功率的整流器和逆變器。 （3） 由于沒(méi)有轉(zhuǎn)子發(fā)熱，無(wú)刷直流電機(jī)也無(wú)需考慮轉(zhuǎn)子冷卻問(wèn)題。 （4） 交流異步電機(jī)由于其非線性本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)控制極為復(fù)雜。

27、無(wú)刷直流電機(jī)把其復(fù)雜的磁場(chǎng)定向控制簡(jiǎn)化為離散狀態(tài)的轉(zhuǎn)子位置控制，無(wú)需坐標(biāo)變換，調(diào)速范圍更寬，控制性能更好。 綜上所述，無(wú)刷直流電機(jī)具有更大的功率密度（鐵芯利用率高）、更高的效率和更好的控制性能，如將節(jié)能因素、省卻變頻器以及產(chǎn)能提高因素考慮在內(nèi)，使用者的綜合成本下降很大。所以在本課題設(shè)計(jì)中選用了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。2.4 車庫(kù)自動(dòng)門電氣控制系統(tǒng)的平面圖汽車車庫(kù)自動(dòng)門電氣控制系統(tǒng)控制的平面圖如圖所示。說(shuō)明(shumng)：超聲波開關(guān)(kigun)：紅色區(qū)域?yàn)槌暡ǖ母袘?yīng)范圍，當(dāng)小車進(jìn)入到這個(gè)范圍，超聲波開關(guān)被觸發(fā)，常閉變常開，常開變常閉。它的初始狀態(tài)是上面為常閉觸點(diǎn)，下面為常開觸點(diǎn)。光電開關(guān)(kigu

28、n)：當(dāng)有物體穿過(guò)開關(guān)，并遮住了光束，那么開關(guān)的狀態(tài)常閉變常開，常開變常閉。它的初始狀態(tài)是上面為常閉觸點(diǎn)，下面為常開觸點(diǎn)。門下限開關(guān)：當(dāng)門下降，碰到它時(shí)，門下限開關(guān)會(huì)有動(dòng)作，那么開關(guān)的狀態(tài)常閉變常開，常開變常閉。由于現(xiàn)在門是關(guān)閉的，因此它的初始狀態(tài)是上面為常開觸點(diǎn)，下面為常閉觸點(diǎn)。門上限開關(guān)：當(dāng)門上升時(shí)，碰到它時(shí)，門上限開關(guān)會(huì)有動(dòng)作，那么開關(guān)的狀態(tài)常閉變常開，常開變常閉。它的初始狀態(tài)是上面為常閉觸點(diǎn)，下面為常開觸點(diǎn)。門位電動(dòng)機(jī)：采用直流驅(qū)動(dòng)，按正負(fù)方向接入電源，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（門上升），反之，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)（門下降）。（1） 控制要求PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。庫(kù)門設(shè)計(jì)為卷簾式，用一

29、個(gè)電機(jī)來(lái)拖動(dòng)卷簾。正轉(zhuǎn)接觸器KM1使電機(jī)開門，反轉(zhuǎn)接觸器KM2使電機(jī)關(guān)門。在庫(kù)門的上方裝設(shè)一個(gè)超聲波探測(cè)開關(guān)S01，超聲波開關(guān)發(fā)射超聲波。1）按下啟動(dòng)(qdng)按扭，當(dāng)有人或車由外到內(nèi)進(jìn)入超聲波發(fā)射范圍時(shí)，超聲波開關(guān)便檢測(cè)出超聲回波，從而產(chǎn)生(chnshng)輸出電信號(hào)（S01=ON），由該信號(hào)啟動(dòng)接觸器KM1，電機(jī)M正轉(zhuǎn)使卷簾上升開門，當(dāng)?shù)竭_(dá)開門限位開關(guān)位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。2）如果此時(shí)車不想停入車庫(kù)，需要離開，車離開超聲波發(fā)射范圍，5秒后，車庫(kù)門自動(dòng)關(guān)閉。如果此時(shí)車又想開進(jìn)車庫(kù)，再次進(jìn)入超聲波發(fā)射范圍，車庫(kù)門停止(tngzh)關(guān)閉，進(jìn)行開門動(dòng)作。3）當(dāng)車開到車庫(kù)門下時(shí)，在庫(kù)門的下方裝設(shè)一

30、套光電開關(guān)S02，用以檢測(cè)是否有物體穿過(guò)庫(kù)門。光電開關(guān)由兩個(gè)部件組成，一個(gè)是能連續(xù)發(fā)光的光源；另一個(gè)是能接收光束，并能將之轉(zhuǎn)換成電脈沖的接收器。若行車（人）遮斷了光束，光電開關(guān)S02便檢測(cè)到這一物體，產(chǎn)生電脈沖，在延時(shí)定時(shí)器5秒后，由該信號(hào)啟動(dòng)接觸器KM2，使電機(jī)M反轉(zhuǎn)，從而使卷簾開始下降關(guān)門，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。4）在關(guān)門過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外進(jìn)入超聲波發(fā)射范圍時(shí)，則立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。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)控制從在一定問(wèn)題，增加手動(dòng)開門和關(guān)門開關(guān)。 2.5 控制程序的編制，并畫出硬件接線圖（1）主接線路如下圖所示： （

31、2） PLC硬件連接(linji)線路如下(rxi)圖所示：3、車庫(kù)(ch k)門控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 功能(gngnng)順序圖3.1.1車開進(jìn)車庫(kù)(ch k)功能順序圖3.1.2 車出庫(kù)功能(gngnng)順序圖1車開進(jìn)車庫(kù)(ch k)：1）、運(yùn)行項(xiàng)目，按下啟動(dòng)按鈕SB5；按鍵盤的向上方向鍵，控制小車前進(jìn)；當(dāng)小車進(jìn)入超聲波區(qū)域時(shí)，車庫(kù)門開啟，到達(dá)上限(shngxin)位停止開門。2）、車?yán)^續(xù)前進(jìn)，當(dāng)車穿過(guò)光電開關(guān)，開進(jìn)車庫(kù)時(shí)，定時(shí)器開始(kish)計(jì)時(shí)，3s后，開始關(guān)門，到達(dá)關(guān)門下限位時(shí)停止關(guān)門。2、車開出車庫(kù)：1）、按下手動(dòng)開門按鈕后，車庫(kù)門開啟，到達(dá)上限位時(shí)，停止開門。2）、車開出車

32、庫(kù)時(shí)，穿過(guò)關(guān)電開關(guān)和超聲波區(qū)域，最后離開超聲波區(qū)域，此時(shí)門自動(dòng)關(guān)閉，無(wú)需手動(dòng)去關(guān)門。3.2 I/O口及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器說(shuō)明I/O口分配表： 類 別元 件 端子號(hào) 作 用輸入 B1I0.0 超聲波傳感器 B2I0.1 光電傳感器 SB1I0.2 開門上限開關(guān) SB2I0.3 關(guān)門下限開關(guān) SB3I0.4 啟動(dòng)/停止開關(guān) SB4I0.5 手動(dòng)開門開關(guān) SB5I0.6 聲控開關(guān) 輸出 KM1Q0.0 電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器 KM2Q0.1 電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 HLQ0.2 照明燈定時(shí)器說(shuō)明(shumng)： 類 別 器件號(hào) 設(shè)定值 作 用 定時(shí)器T37 10秒聲控開關(guān)啟動(dòng)后，10秒照明燈關(guān)閉T38 3S車觸光電開

33、關(guān)后，3秒后關(guān)自動(dòng)門 控制過(guò)程：按下電子鎖開關(guān)I0.0，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)卷簾門打開，同時(shí)照明燈打開。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)碰到上限位開關(guān)I0.1時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)卷簾門停止打開。汽車(qch)開始駛進(jìn)車庫(kù)。全部進(jìn)入后，按下電子鎖I0.3關(guān)門，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)卷簾門開始關(guān)閉。當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位開關(guān)I0.2時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，卷簾門關(guān)閉完成。最后按下I0.5關(guān)閉照明燈?；蛘哂幸粋€(gè)聲音信號(hào)I0.6聲控開關(guān)促使照明燈打開，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，10秒后照明燈自動(dòng)關(guān)閉。如此循環(huán)。3.3梯形圖PLC梯形圖的概述(i sh)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，通常PLC不采用微機(jī)的編程語(yǔ)言，而常常采用面向(min xin)控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（可編程控制器語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)）詳細(xì)地說(shuō)明了句法、語(yǔ)義和下述5種編程語(yǔ)言：功能表圖（sequential function chart）、梯形圖（Ladder diagram）、功能塊圖（Function black diagram）、指令表（Instruction list）、結(jié)構(gòu)文本（structured text）。梯形圖和功能塊圖為圖形語(yǔ)言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語(yǔ)言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形