基于PLC自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1前言在經(jīng)濟(jì)飛速開(kāi)展的中國(guó)，高樓聳立的大都市里的大廈、賓館、酒店、銀行、商場(chǎng)、寫(xiě)字樓，自動(dòng)門(mén)已經(jīng)隨處可見(jiàn)。自動(dòng)門(mén)的工作方式是通過(guò)自動(dòng)門(mén)內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)感應(yīng)人的出入，當(dāng)人走進(jìn)自動(dòng)門(mén)是感應(yīng)開(kāi)關(guān)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)翻開(kāi)。當(dāng)人通過(guò)之后，再將門(mén)關(guān)上。由于自動(dòng)門(mén)在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理，不但能給我們帶來(lái)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(mén)增添了不少高貴典雅的氣息。進(jìn)入90年代以來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)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(mén)的重要局部。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、防塵、防風(fēng)，同時(shí)可以使出入口顯得很莊重高檔，因此自動(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。使用中自動(dòng)門(mén)的控制方法較多，但在實(shí)際中相當(dāng)多的自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)一般采用繼電器邏輯控制，這種控制方式故障率高、可靠性低、維修不方便等缺點(diǎn)。而在自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定、平安可靠及人性化是首先考慮的因素。自動(dòng)門(mén)在國(guó)外早已得到普遍的應(yīng)用，在我國(guó)也以優(yōu)異的性能逐步得到大家的認(rèn)同，中國(guó)已迎來(lái)了自動(dòng)們開(kāi)展的黃金時(shí)期。自動(dòng)門(mén)性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動(dòng)門(mén)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(mén)及其自動(dòng)化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是PLC，它是一種專門(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。目前他在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車(chē)、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的開(kāi)展。因此運(yùn)用PLC控制自動(dòng)門(mén)具有較高的可靠性、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。由此看來(lái)，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)的開(kāi)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。自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)主要由可編程控制器〔PLC〕、感應(yīng)器件、驅(qū)動(dòng)裝臵和傳動(dòng)裝臵組成。主要工作原理是感應(yīng)器件將檢測(cè)到的人體或物體信號(hào)傳送到PLC，PLC再綜合收到的自動(dòng)門(mén)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)裝臵運(yùn)行，在通過(guò)傳動(dòng)裝臵帶動(dòng)門(mén)的動(dòng)作。隨著電子技術(shù)的開(kāi)展，PLC不斷的更新，PLC控制已成為自動(dòng)控制中最常見(jiàn)的方式之一。自動(dòng)門(mén)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自動(dòng)門(mén)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)。本課題主要介紹運(yùn)用PLC為控制器的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所有產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)都要講究實(shí)用本課題開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品對(duì)許多場(chǎng)合都能適用，而且能夠簡(jiǎn)單化，不管對(duì)于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)還是使用者來(lái)說(shuō)都是最好的。此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既滿足了自動(dòng)門(mén)的根本要求，還可以保證自動(dòng)門(mén)的穩(wěn)定性。研究本課題意味著產(chǎn)品本錢(qián)的下降，效益提高。因此是一個(gè)比較實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。2國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門(mén)開(kāi)展2.1國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門(mén)開(kāi)展現(xiàn)狀在國(guó)外，進(jìn)入90年代以來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)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(mén)的重要局部。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、防塵、防風(fēng)，同時(shí)可以使出入口顯得很莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速開(kāi)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)設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、平安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)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)?？土髁康牟町悤?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，其中平開(kāi)門(mén)用的場(chǎng)合較少，旋轉(zhuǎn)門(mén)由于昂貴而且非常龐大，一般只使用余高檔酒店賓館，自動(dòng)平移門(mén)使用的最廣泛，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)人走進(jìn)門(mén)時(shí)，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)翻開(kāi)。當(dāng)人通過(guò)之后，再將門(mén)關(guān)上。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)的控制方法有很多，從控制器的不同來(lái)說(shuō)，有繼電器控制，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)行現(xiàn)代自動(dòng)化設(shè)備來(lái)控制，它具有穩(wěn)定性高，平安等優(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(mén)系統(tǒng)存在許多缺陷而逐步被智能控制器的自動(dòng)門(mén)所淘汰。在智能控制器的選折上，自動(dòng)門(mén)的主控制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(mén)，PLC控制的特點(diǎn)是穩(wěn)定型高、維護(hù)方便，目前許多大型商場(chǎng)的自動(dòng)門(mén)都是有這種方式來(lái)控制的。自動(dòng)門(mén)大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，在不斷開(kāi)展和完善的過(guò)程中，涌現(xiàn)出大批獨(dú)具規(guī)模的專業(yè)制造商。門(mén)的高級(jí)形式--自動(dòng)門(mén)起源在歐美，迅速開(kāi)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(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)功能的要求開(kāi)始。作為建筑物一局部的門(mén)，從最根本的意義上講，要同時(shí)滿足隔離外部環(huán)境和不阻礙人的通行這兩種要求。因此門(mén)體本身應(yīng)牢固、密封。自動(dòng)門(mén)的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識(shí)，提升了人們的平安觀念。自動(dòng)門(mén)除可美化出入口環(huán)境外由于中國(guó)沒(méi)有相關(guān)的自動(dòng)門(mén)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)門(mén)檔次、質(zhì)量良莠不齊。如果你沒(méi)有使用過(guò)自動(dòng)門(mén)，最好選擇一個(gè)由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后效勞的自動(dòng)門(mén)品牌〔目前有很多自動(dòng)門(mén)品牌是由一些貿(mào)易公司購(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)為樣本上全部是外國(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。真正的知名品牌，合法的商品不會(huì)這樣做。由于中國(guó)沒(méi)有相關(guān)的自動(dòng)門(mén)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)門(mén)檔次、質(zhì)量良莠不齊。如果你沒(méi)有使用過(guò)自動(dòng)門(mén)，最好選擇一個(gè)由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后效勞的自動(dòng)門(mén)品牌〔目前有很多自動(dòng)門(mén)品牌是由一些貿(mào)易公司購(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)為樣本上全部是外國(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。真正的知名品牌，合法的商品不會(huì)這樣做。在購(gòu)置自動(dòng)門(mén)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(gòu)置〔有懸掛的授權(quán)書(shū)〕，而且在購(gòu)置時(shí)要清楚所購(gòu)置設(shè)備的根本配置，防止買(mǎi)家克扣部件。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，其中平開(kāi)門(mén)用的場(chǎng)合較少，旋轉(zhuǎn)門(mén)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(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)。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)最常見(jiàn)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)翻開(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)物體的位移反響，因而反響速度快，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)附近的人員不想出門(mén)而靜止不動(dòng)后，雷達(dá)便不再反響，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)行反響，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)反響即傳出觸點(diǎn)信號(hào)。缺點(diǎn)是紅外傳感器的反響速度較慢，適用于有行動(dòng)緩慢的人員出入的場(chǎng)所。本課題研究的內(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平安防夾人光線、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、高平安性的要求。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)滿足日常的需要，故在本設(shè)計(jì)中所選用的智能控制器為穩(wěn)定性良好的德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC。在自動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)門(mén)速度控制上本設(shè)計(jì)以變頻器作為調(diào)節(jié)器，運(yùn)用變頻器的三段速控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門(mén)的轉(zhuǎn)速控制，為了解決在頻率很低時(shí)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)定性好的自帶減速裝置的直流電動(dòng)機(jī)。在感應(yīng)器方面運(yùn)用了自動(dòng)門(mén)專用的微波雷達(dá)感應(yīng)器和在工業(yè)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。由于本課題的具體需要在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮自動(dòng)門(mén)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定的需要。3〕自動(dòng)門(mén)的軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用最多的PLC編程語(yǔ)言梯形圖，梯形圖能直觀明了的設(shè)計(jì)出自動(dòng)門(mén)的控制要求，并能更好的考慮到平安性和故障報(bào)警等問(wèn)題，梯形圖的編寫(xiě)運(yùn)用西門(mén)子自帶的編程軟件，此軟件具有強(qiáng)大的診斷功能，能更快的查處故障原因，從而大大縮短了維修時(shí)間。在超級(jí)市場(chǎng)、公共建筑、銀行、醫(yī)院入口，經(jīng)常使用自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)。使用自動(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)可以使出口顯得莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。自動(dòng)平移門(mén)最常見(jiàn)的形式是自動(dòng)門(mén)及門(mén)內(nèi)外的光電開(kāi)關(guān)，當(dāng)人走進(jìn)自動(dòng)門(mén)時(shí)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)開(kāi)門(mén)的信號(hào)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門(mén)翻開(kāi)，當(dāng)人通過(guò)門(mén)之后，在將關(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檔次，于是迅速在國(guó)內(nèi)外建筑市場(chǎng)上得到了廣泛應(yīng)用。自動(dòng)門(mén)在國(guó)外早就得到了普遍應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)也逐漸得到了大家的認(rèn)可，已經(jīng)迎來(lái)了自動(dòng)門(mén)開(kāi)展的黃金時(shí)期。早期自動(dòng)門(mén)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)已被逐漸淘汰。PLC是一種專門(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。他采用可以編程的存儲(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)、和算數(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過(guò)數(shù)字式和開(kāi)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(guò)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，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車(chē)、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的開(kāi)展。因此運(yùn)用PLC控制自動(dòng)門(mén)具有較高的可靠性，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。21世紀(jì)的今天，門(mén)更加突出了平安理念，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)模專業(yè)化生產(chǎn)始于150年前，在不斷開(kāi)展和完善的過(guò)程中，涌現(xiàn)出大批獨(dú)具規(guī)模的專業(yè)制造商。門(mén)的高級(jí)形式--自動(dòng)門(mén)起源在歐美，迅速開(kāi)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(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)功能的要求開(kāi)始。作為建筑物一局部的門(mén)，從最根本的意義上講，要同時(shí)滿足隔離外部環(huán)境和不阻礙人的通行這兩種要求。因此門(mén)體本身應(yīng)牢固、密封。自動(dòng)門(mén)的普及和應(yīng)用，改變了人們的防護(hù)意識(shí)，提升了人們的平安觀念。自動(dòng)門(mén)除可美化出入口環(huán)境外由于中國(guó)沒(méi)有相關(guān)的自動(dòng)門(mén)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)門(mén)檔次、質(zhì)量良莠不齊。如果你沒(méi)有使用過(guò)自動(dòng)門(mén)，最好選擇一個(gè)由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后效勞的自動(dòng)門(mén)品牌〔目前有很多自動(dòng)門(mén)品牌是由一些貿(mào)易公司購(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)為樣本上全部是外國(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。真正的知名品牌，合法的商品不會(huì)這樣做。由于中國(guó)沒(méi)有相關(guān)的自動(dòng)門(mén)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)門(mén)檔次、質(zhì)量良莠不齊。如果你沒(méi)有使用過(guò)自動(dòng)門(mén)，最好選擇一個(gè)由專業(yè)廠生產(chǎn)、能提供較完善售后效勞的自動(dòng)門(mén)品牌〔目前有很多自動(dòng)門(mén)品牌是由一些貿(mào)易公司購(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)為樣本上全部是外國(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。真正的知名品牌，合法的商品不會(huì)這樣做。在購(gòu)置自動(dòng)門(mén)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(gòu)置〔有懸掛的授權(quán)書(shū)〕，而且在購(gòu)置時(shí)要清楚所購(gòu)置設(shè)備的根本配置，防止買(mǎi)家克扣部件。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，其中平開(kāi)門(mén)用的場(chǎng)合較少，旋轉(zhuǎn)門(mén)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(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)。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)最常見(jiàn)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)翻開(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)物體的位移反響，因而反響速度快，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)附近的人員不想出門(mén)而靜止不動(dòng)后，雷達(dá)便不再反響，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)行反響，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)反響即傳出觸點(diǎn)信號(hào)。缺點(diǎn)是紅外傳感器的反響速度較慢，適用于有行動(dòng)緩慢的人員出入的場(chǎng)所。本課題的自動(dòng)門(mén)設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC做控制器能大大提高自動(dòng)門(mén)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)與整個(gè)自動(dòng)門(mén)行業(yè)是一次技術(shù)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)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門(mén)行業(yè)的開(kāi)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。2.4電氣控制系統(tǒng)存在問(wèn)題繼電器控制邏輯采用硬件接線邏輯，其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想在改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限，每個(gè)只有4-8對(duì)觸點(diǎn)，因此靈活性和擴(kuò)展性很差，而PLC采用存儲(chǔ)器邏輯，其控制邏輯以程序方式儲(chǔ)存在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需要改變程序即可，因此靈活性和擴(kuò)展性很好。電源接通時(shí)，繼電器控制線路中各繼電器同時(shí)處于受控制狀態(tài)，它屬于并行方式。而PLC的控制邏輯中，各內(nèi)部期間都處于周期性掃描過(guò)程中，各種邏輯、數(shù)值輸出地結(jié)果都是按照在程序中的前后順序計(jì)算出來(lái)的，它屬于串行方式。PLC有微型計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn)，但他的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式。而PLC那么采用不斷循環(huán)的順序掃描的工作方式。每次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令開(kāi)始，按順序逐條執(zhí)行用戶程序知道用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開(kāi)始新一輪的掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始的重復(fù)上述循環(huán)掃描的，這種工作方式是在系統(tǒng)的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序進(jìn)行運(yùn)算處理，然后順序向輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所以他的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)的工作原理根底上的，即通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是CPU是分時(shí)操作方式來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行是按程序順序一次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，便成為時(shí)間上的串行。由于運(yùn)算速度極高，各電器的動(dòng)作似乎是同時(shí)完成的，但實(shí)際輸入輸出的響應(yīng)是有滯后的。繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點(diǎn)開(kāi)閉動(dòng)作一般幾十毫秒數(shù)量級(jí)。另外機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出PLC現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題；而是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，屬于無(wú)觸點(diǎn)控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。3自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口的應(yīng)用，需要有平安性和可靠性。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)由以下功能：開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)控制應(yīng)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。當(dāng)信號(hào)采集裝置檢測(cè)到有人接近門(mén)口且門(mén)未翻開(kāi)或者檢測(cè)到已無(wú)人接近門(mén)口且門(mén)未關(guān)閉，PLC動(dòng)作輸出信號(hào)開(kāi)控制點(diǎn)動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來(lái)開(kāi)門(mén)或者關(guān)門(mén)。自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)包含PLC控制和執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動(dòng)和手動(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。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(kāi)關(guān)K1或K2時(shí)，開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)K3位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。2〕自動(dòng)門(mén)在開(kāi)門(mén)位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門(mén)移動(dòng)到關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)K4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。3〕在關(guān)門(mén)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(kāi)關(guān)K2或K1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門(mén)，并自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門(mén)程序。4〕在門(mén)翻開(kāi)后的8秒等待時(shí)間內(nèi)，假設(shè)有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)K2或K1時(shí)，必須重新開(kāi)始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，以保證人員平安通過(guò)。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)電動(dòng)控制方式，此種控制方式為目前大多自動(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。可編程控制器，英文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)。它以微處理器為核心，集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體，它通過(guò)運(yùn)行儲(chǔ)存在其內(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基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息交換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過(guò)程一般不考慮的。而PLC那么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。特別要考慮怎樣適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝便于門(mén)內(nèi)外感應(yīng)采集信號(hào)，便于維修和抗干擾等問(wèn)題，入出信息變換及可靠地物理實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)根本點(diǎn)。PLC可以通過(guò)他的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電器控制裝置多得多、強(qiáng)得多。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)，因而具有以下根本功能：邏輯處理功能；數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；準(zhǔn)確定時(shí)功能；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；程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；聯(lián)網(wǎng)通信功能 ； 自檢測(cè)、自診斷功能。可以說(shuō)，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC幾乎都可以做到。像PLC這樣，集豐富功能于一身，是別的電控制器所沒(méi)有的，更是傳統(tǒng)的繼電器控制電路所無(wú)法比較的。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、智能化創(chuàng)造了條件?，F(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)控制的要求也各不相同。PLC專為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)，一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣闊工程人員的歡送。其主要特點(diǎn)有:抗干擾能力強(qiáng)，可靠性能高；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)；編程方便，易于使用；功能強(qiáng)大，本錢(qián)低；設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短；維護(hù)方便；1〕PLC與其它典型控制系統(tǒng)的區(qū)別繼電器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)。是設(shè)備連線復(fù)雜，且觸點(diǎn)在開(kāi)閉時(shí)易受電弧的損害，壽命短，系統(tǒng)可靠性差。繼電器控制邏輯采用硬件接線邏輯，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)，及時(shí)間繼電器等組合成控制邏輯，其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想在改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限，每個(gè)只有4-8對(duì)觸點(diǎn)，因此靈活性和擴(kuò)展性很差，而PLC采用存儲(chǔ)器邏輯，其控制邏輯以程序方式儲(chǔ)存在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需要改變程序即可，因此靈活性和擴(kuò)展性很好。電源接通時(shí)，繼電器控制線路中各繼電器同時(shí)處于受控制狀態(tài)，它屬于并行方式。而PLC得控制邏輯中，各內(nèi)部期間都處于周期性掃描過(guò)程中，各種邏輯、數(shù)值輸出地結(jié)果都是按照在程序中的前后順序計(jì)算出來(lái)的，它屬于串行方式。PLC有微型計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn)，但他的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式。而PLC那么采用不斷循環(huán)的順序掃描的工作方式。每次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令開(kāi)始，按順序逐條的執(zhí)行用戶程序知道用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開(kāi)始新一輪的掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始的重復(fù)上述循環(huán)掃描的，這種工作方式是在系統(tǒng)的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序進(jìn)行運(yùn)算處理，然后順序向輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所以他的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)的工作原理根底上的，即通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是CPU是分時(shí)操作方式來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行是按程序順序一次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，便成為時(shí)間上的串行。由于運(yùn)算速度極高，各電器的動(dòng)作似乎是同時(shí)完成的，但實(shí)際輸入輸出的響應(yīng)是有滯后的。繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點(diǎn)開(kāi)閉動(dòng)作一般幾十毫秒數(shù)量級(jí)。另外機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題；而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，屬于無(wú)觸點(diǎn)控制，速度極快，一般一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。2〕與單片機(jī)控制系統(tǒng)的區(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本身就是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，他是已經(jīng)開(kāi)發(fā)好的單片機(jī)產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)單片機(jī)控制系統(tǒng)屬于底層開(kāi)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(kāi)發(fā)。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)合使用；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(guò)程中使用。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，需要先設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)，畫(huà)硬件電路圖，制作印刷電路板，購(gòu)置各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(mén)的開(kāi)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)是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)單。進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，因?yàn)橛泻玫墓こ坦ぞ邘椭?，所以非常容易。?guó)際電工委員會(huì)〔InternationalElectricalCommittee〕于1987年公布了可編程控制器的標(biāo)準(zhǔn)及其定義：“可編程控制器是一種專門(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)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原那么而設(shè)計(jì)。〞可編程控制器是60年代末在美國(guó)首先出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器PLC〔ProgrammableLogicController〕，目的是用來(lái)取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。PLC的根本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、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)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容編成軟件寫(xiě)入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)?？刂破骱捅豢貙?duì)象連接方便。隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的開(kāi)展，到70年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的PLC已不再是邏輯判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)?？删幊炭刂破鲗?duì)用戶來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過(guò)程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門(mén)設(shè)計(jì)控制器，適合批量生產(chǎn)。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青昧，因而在冶金、化工、交通、電力等諸多領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，與機(jī)器人、CAD/CAM一起，被稱為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱?？删幊炭刂破髡蔀楣I(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。由于這些特點(diǎn)，可編程控制器問(wèn)世以后很快受到工業(yè)控制界的歡送，并得到迅速的開(kāi)展。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。3.3.2PLC的特點(diǎn)PLC作為一種專用于工業(yè)環(huán)境的、具有特殊結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，有其顯著的特點(diǎn)。1〕可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10~1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。2〕高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間那么更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。3〕硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC開(kāi)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的開(kāi)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。4〕易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡送PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制翻開(kāi)了方便之門(mén)。5〕安裝方便，擴(kuò)展靈活PLC采用標(biāo)準(zhǔn)的整體式和模塊式硬件結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)便，接線簡(jiǎn)單，工作量相對(duì)較??；而且能根據(jù)應(yīng)用的要求擴(kuò)展輸入—輸出模塊或插件，系統(tǒng)集成方便靈活。各種控制功能通過(guò)軟件編程完成，因而能適應(yīng)各種復(fù)雜情況下的控制系統(tǒng)，也便于控制系統(tǒng)的改良和修正，特別適應(yīng)各種工藝流程變更較多的場(chǎng)合。6〕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。7〕體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的1/2~1/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。3.3.3PLC開(kāi)展歷史自第一臺(tái)可編程控制器問(wèn)世以來(lái)，可編程控制器的開(kāi)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)及通信技術(shù)等高新技術(shù)的開(kāi)展是緊密相關(guān)的。這些技術(shù)的每次革新，都會(huì)給可編程控制器帶來(lái)功能和特性的新變化，使得可編程控制器技術(shù)的與飛速開(kāi)展。目前，可編程控制器以實(shí)現(xiàn)從“單片機(jī)控制自動(dòng)化——生產(chǎn)線控制自動(dòng)化——全廠生產(chǎn)自動(dòng)化〞的三級(jí)解決方案，成為工業(yè)自動(dòng)化的核心控制設(shè)備?；貞浛删幊炭刂破鞯拈_(kāi)展歷程，大致可劃分為4個(gè)階段。1)從1969年到20世紀(jì)70年代中期這一階段可編程控制器主要用于邏輯運(yùn)算和技術(shù)技術(shù)運(yùn)算其中央處理器由中小規(guī)模數(shù)字集成電路組成存儲(chǔ)器為此信存儲(chǔ)器，控制功能比較簡(jiǎn)單。典型產(chǎn)品有莫迪康公司的084、ALLEN-BRADLEY(AB)公司的PDQ2等。由于這些產(chǎn)品主要完成邏輯運(yùn)算功能，因此，被稱為可編程序邏輯控制器〔PLC〕。2)20世紀(jì)70年代中期到80年代初期這一階段可編程控制器的CPU采用微車(chē)力氣，存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，不僅整機(jī)的體積減小，而且數(shù)據(jù)處理能力獲得很大提高，增加了數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳送、比較等功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬量的控制?？删幊炭刂破鞯拿Q碎屑為PC，但為了于個(gè)人計(jì)算機(jī)的名稱縮寫(xiě)PC相區(qū)別，通常還把可編程控制器簡(jiǎn)稱為PLC。3)20世紀(jì)80年代初期到90年代初期這一階段由于16位，32位微處理器的出現(xiàn)和應(yīng)用，PLC向大規(guī)模、高速度、高性能和網(wǎng)絡(luò)化方向開(kāi)展，形成了多種系列化產(chǎn)品，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)大、性能價(jià)格比搞的新一代產(chǎn)品，并出現(xiàn)多種不同性能的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在功能上，PLC具有了數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集和處理、運(yùn)動(dòng)控制、閉環(huán)控制、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，而且隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷迅速擴(kuò)大，PLC已成為構(gòu)成生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要設(shè)備。在此期間，國(guó)際電工委員會(huì)公布了PLC標(biāo)準(zhǔn)，似的PLC向標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)展。典型產(chǎn)品有羅克韋爾自動(dòng)化公司的PLC-2系列、PLC-3系列，西門(mén)子公司的SYMATICS5系列等。4)20世紀(jì)90年代至今這一階段PLC繼續(xù)得到快速開(kāi)展，系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通信、熱備冗余方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，成為了一種功能強(qiáng)大的、成熟的控制系統(tǒng)。同時(shí)，通信從各廠家的自稱系統(tǒng)逐步向開(kāi)放的、統(tǒng)一的和通用的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)開(kāi)展，如控制層的控制網(wǎng)、設(shè)備網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線、管理層的以太網(wǎng)等。產(chǎn)品系列不斷豐富，互通功能得到了較大的開(kāi)展，系統(tǒng)性能日趨可靠、完善。同時(shí)，還捉不采用了符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，增加了高級(jí)編程語(yǔ)言等，似的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和信息系統(tǒng)管理的視線變得容易、直接。這是，PLC已不是單純意義上的可編程控制器了，而是一種完全的過(guò)程系統(tǒng)。典型產(chǎn)品有羅克韋爾自動(dòng)化公司的PLC-5系列、Control-Logix系列，西門(mén)子公司的SYMATICS7系統(tǒng)，莫迪康公司的Quantum系列等。3.3.4PLC的應(yīng)用與開(kāi)展趨勢(shì)目前，PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、汽車(chē)、采礦、水泥、機(jī)械制造、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂(lè)等行業(yè)。概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面：開(kāi)關(guān)邏輯和順序邏輯模擬量控制運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)處理通信與聯(lián)網(wǎng)從第一臺(tái)PLC問(wèn)世至今，其開(kāi)展經(jīng)歷了實(shí)用化階段、成熟階段和加速開(kāi)展階段。PLC主要在以下幾個(gè)方面得到了不斷開(kāi)展：小型PLC產(chǎn)品性能提高、結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化大型PLC功能不斷完善強(qiáng)化聯(lián)網(wǎng)通信能力I/0模塊分散化、智能化編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化控制算法不斷增加迅速與其他工業(yè)產(chǎn)品整合進(jìn)一步向開(kāi)放型開(kāi)展伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成局部，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。在21世紀(jì)，PLC將會(huì)有更大的開(kāi)展空間。4自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1PLC的選擇在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(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，估計(jì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器的容量、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)。PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的廉價(jià)，且體積相比照較小，一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展相比而言更加方便靈活，易于擴(kuò)展，在I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地較大，且維護(hù)方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件，系統(tǒng)反響快、本錢(qián)低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分配范圍廣，遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增加驅(qū)動(dòng)器以及遠(yuǎn)程I/O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC，但是必須要附加通訊模塊。一般小型〔低檔〕PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量為主，帶少量模擬量的控制系統(tǒng)，可選用能帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小以及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次的PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要，如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號(hào)有的速度要求時(shí)，那么應(yīng)慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I(mǎi)/O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。PLC平均的I/O點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理的選用PLC的I/O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I/O點(diǎn)數(shù)最少，但必須有一定的裕留。通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10%~15%的裕量來(lái)確定。用戶程序所需要的存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能相關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、編程水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25%之多，所以對(duì)于初學(xué)者應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)多留裕量。PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程度上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I/O點(diǎn)數(shù)確定的根底上，按下式估算存儲(chǔ)容量以后，再加20%~30~裕量。存儲(chǔ)容量〔字節(jié)〕=開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)*10+模擬量I/O通道數(shù)*100另外，在存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)，注意對(duì)存儲(chǔ)器的類型的選擇。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)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，在增加10%到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)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入12點(diǎn)，輸出12點(diǎn)。2〕存儲(chǔ)器容量的選擇存儲(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)用工程實(shí)用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器的容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(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)代替，存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的形式，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到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)索要儲(chǔ)存的程序，這樣才能在以后的改造過(guò)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性能的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的要求，主要介紹一下幾種功能的選擇。a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。b編程功能離線編程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供效勞，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)本錢(qián)，但使用和調(diào)試不方便。在編程方式：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。這種方式本錢(qián)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)化變成語(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)言表〔IL〕、結(jié)構(gòu)文本〔ST〕兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守標(biāo)準(zhǔn)〔IEC6113123〕，同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言變成方式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。c診斷功能PLC的診斷功能爆孔硬件和軟鍵的診斷。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)軟鍵對(duì)PLC的CPU玉外部輸入輸出等部件信息叫喚功能進(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PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊兩類型型，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)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/0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/0卡件或插卡，因此用戶可較合理的選擇和配置系統(tǒng)控制的I/0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)。b經(jīng)濟(jì)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，最終選出比較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。點(diǎn)當(dāng)數(shù)增加到一數(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)PLC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。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選用整體型PLC。5〕對(duì)PLC響應(yīng)時(shí)間的要求對(duì)于多數(shù)場(chǎng)合，PLC的相應(yīng)時(shí)間根本上能滿足控制要求。響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間，輸出濾波時(shí)間和掃描周期。PLC的工作方式?jīng)Q定了他不能接受頻率過(guò)高或持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)，當(dāng)有此類信號(hào)輸入時(shí)需要選用掃描速度高的PLC或快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。綜合以上因素，本課題的設(shè)計(jì)采用德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。其主要參數(shù)如下表：表4-1主要參數(shù)表Tab.4-1Themainparametertable主要性能集成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)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)其他性能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)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特點(diǎn)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)記錄及配方功能等自動(dòng)門(mén)的驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門(mén)能否良好工作的保障。在本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用直流無(wú)刷電機(jī)。直流無(wú)刷電機(jī)功率密度高，噪音極小、調(diào)速性能好，即具備交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍寬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。是應(yīng)用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠〞等場(chǎng)合的最正確選擇本設(shè)計(jì)選用的是亞坦電機(jī)控制生產(chǎn)的45BLDC系列直流無(wú)刷電機(jī)，電機(jī)直徑φ45，額定轉(zhuǎn)數(shù)4000轉(zhuǎn)，額定扭矩0.036N.m，功率15W～100W。額定電壓24VDC。目前自動(dòng)門(mén)行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)器件主要有微波感應(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)行反響，因而反響速度快，適用于行走速度正常的人員通過(guò)的場(chǎng)所，微波感應(yīng)器是以微波多普勒原理為根底，平面型天線昨感應(yīng)系統(tǒng)，以微處理器作控制。微波感應(yīng)器：微波感應(yīng)器又稱微波雷達(dá)，是利用電磁波的多普勒原理來(lái)做的，我們知道微波傳感器，任何波都有反射的特性，當(dāng)一定頻率的波碰到阻擋物的時(shí)候，就會(huì)有一局部的波被反射回來(lái)，如果阻擋物是靜止的，反射波的波長(zhǎng)就是恒定的，如果阻擋物是向波源運(yùn)動(dòng)，反射波的波長(zhǎng)就比波源的波長(zhǎng)來(lái)得短，如果阻擋物是向遠(yuǎn)離波源的方向運(yùn)動(dòng)，反射波的波長(zhǎng)就比波源的波長(zhǎng)來(lái)的長(zhǎng)，波長(zhǎng)的變化，就意味著頻率的變化。微波感應(yīng)正是通過(guò)反射波的變化知道有運(yùn)動(dòng)物體逼近或遠(yuǎn)離的。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、接收。其探測(cè)方式具體如下優(yōu)點(diǎn)：1〕非接觸探測(cè)。2〕不受溫度、濕度、噪音。紅外感應(yīng)器：紅外感應(yīng)器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測(cè)設(shè)備和其他局部的技術(shù)的提高，紅外感應(yīng)器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。紅外感應(yīng)器的特點(diǎn)：紅外感應(yīng)器，是對(duì)物體的存在進(jìn)行反響，不管人員是否移動(dòng)，只要處于感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會(huì)反響，另外，紅外感應(yīng)器的反響速度比微波感應(yīng)器慢。根據(jù)不同的功能和性能運(yùn)用在各類不同場(chǎng)合的自動(dòng)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)的平安及穩(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。結(jié)合本課題的實(shí)際需要在設(shè)計(jì)自動(dòng)門(mén)的人員檢測(cè)上運(yùn)用上海順安達(dá)門(mén)業(yè)裝飾的微波自動(dòng)門(mén)感應(yīng)器WB-3004，其規(guī)格如下：表4-2感應(yīng)器規(guī)格表Tab.4-2Thesensorspecifications型號(hào)WB-3004供電電壓AC/DC12V—AC/DC24V工作頻率50Hz—60Hz感應(yīng)探頭工作頻率—12.00GHz)工作指示方式LED感應(yīng)時(shí)間/延時(shí)時(shí)間感應(yīng)范圍4.0M(W)X3.0M(D)靜態(tài)功耗：200Mw/12V工作功耗：550Mw/12V探頭可調(diào)角度40o—160o工作溫度范圍-25℃—+60℃相對(duì)濕度0—95％安裝方式WALL4.4直流電動(dòng)機(jī)的選型直流電動(dòng)機(jī)分為有換向器和無(wú)換向器兩大類。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)最早采用恒定直流電壓給直流電動(dòng)機(jī)供電，通過(guò)改變電樞回路中的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡(jiǎn)單易行、設(shè)備制造方便、價(jià)格低廉；但缺點(diǎn)是效率低、機(jī)械特性軟，不能得到較寬和平滑的調(diào)速性能。該法只適用在一些小功率且調(diào)速范圍要求不大的場(chǎng)合。30年代末期，發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的出現(xiàn)才使調(diào)速性能優(yōu)異的直流電動(dòng)機(jī)得到廣泛應(yīng)用。這種控制方法可獲得較寬的調(diào)速范圍、較小的轉(zhuǎn)速變化率和平滑的調(diào)速性能。但此方法的主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)重量大、占地多、效率低及維修困難。近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的迅速開(kāi)展，由晶閘管變流器供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已取代了發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，它的調(diào)速性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。特別是大規(guī)模集成電路技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開(kāi)展，使直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的精度、動(dòng)態(tài)性能、可靠性有了更大的提高。電力電子技術(shù)中IGBT等大功率器件的開(kāi)展正在取代晶閘管，出現(xiàn)了性能更好的直流調(diào)速系統(tǒng)。常用的控制直流電動(dòng)機(jī)有以下幾種:第一，最初的直流調(diào)速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電動(dòng)機(jī)電樞供電，通過(guò)改變電樞回路中的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡(jiǎn)單易行設(shè)備制造方便，價(jià)格低廉。但缺點(diǎn)是效率低、機(jī)械特性軟、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)(也稱為旋轉(zhuǎn)變流組)，配合采用磁放大器、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)、閘流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調(diào)速性能，如有較寬的調(diào)速范圍(十比一至數(shù)十比一)、較小的轉(zhuǎn)速變化率和調(diào)速平滑等，特別是當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，可以通過(guò)發(fā)電機(jī)非常容易地將電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪慣量反響給電網(wǎng)，這樣，一方面可得到平滑的制動(dòng)特性，另一方面又可減少能量的損耗，提高效率。但發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是需要增加兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助勵(lì)磁設(shè)備，因而體積大，維修困難等。第三，自出現(xiàn)汞弧變流器后，利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使調(diào)速性能指標(biāo)又進(jìn)一步提高。特別是它的系統(tǒng)快速響應(yīng)性是發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不能比較的。但是汞弧變流器仍存在一些缺點(diǎn):維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對(duì)維護(hù)人員會(huì)造成一定的危害等。第四，1957年世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它變流元件相比，晶閘管具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)立即顯示出強(qiáng)大的生命力。由于它具有體積小、響應(yīng)快、工作可靠、壽命長(zhǎng)、維修簡(jiǎn)便等一系列優(yōu)點(diǎn)，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上和可靠性有所提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。晶閘管變流裝置的放大倍數(shù)在10000以上，比機(jī)組(放大倍數(shù)10)高1000倍，比汞弧變流器(放大倍數(shù)1000)高10倍;在響應(yīng)快速性上，機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管變流裝置為毫秒級(jí)。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)。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)速公式：n=〔U-IaRa〕/KEΦ可知，Ra、Φ和U中的任意一個(gè)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?！?〕調(diào)磁法即改變磁通量Φ。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/KEΦ-Ra/KTKEΦ·T可知磁通Φ減少時(shí)，n0升高，轉(zhuǎn)速降△n增大，但后者與Φ2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，Φ愈小，那么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〔Φ＜Φn〕，將轉(zhuǎn)速往上調(diào)〔n＞nn〕。調(diào)速的過(guò)程是：當(dāng)電壓U保持恒定時(shí)，減小磁通Φ。由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速產(chǎn)立即發(fā)生變化，于是反電動(dòng)勢(shì)E=KE·Φ·n就減小，Ia隨之增加。由于Ia增加的影響超過(guò)Φ減小的影響，所以轉(zhuǎn)矩T=KTΦIa也就增加。如果阻轉(zhuǎn)矩Tc未變，那么T＞Tc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，假設(shè)電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行，那么電樞電流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=KTΦIa，故減小磁通量Φ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根本不變〔恒功率調(diào)速〕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，那么由n=U/KT·Φ-Ra/KE·KT·Φ2·T可見(jiàn)，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，那么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)磁通Φ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，那么T＜Tc，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，那么電動(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)速方法有以下優(yōu)點(diǎn)：1〕機(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性較好；2〕調(diào)速幅度大；3〕可均勻調(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(mén)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。直流電動(dòng)機(jī)雖然比三相交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，因此，對(duì)調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械或者需要較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械往往采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速性能好,調(diào)速范圍廣,易于平滑調(diào)節(jié)。起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,易于快速起動(dòng)、停車(chē)。易于控制。應(yīng)用:軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車(chē)、中大型龍門(mén)刨床、礦山豎井提升機(jī)以及起重設(shè)備等調(diào)速范圍大的大型設(shè)備。用蓄電池做電源的地方，如汽車(chē)、拖拉機(jī)等。并勵(lì)(他勵(lì))電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)也不方便，但在調(diào)速性能上由其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要優(yōu)點(diǎn)：〔1〕調(diào)速均勻平滑，可以無(wú)級(jí)調(diào)速(注：異步機(jī)改變極對(duì)數(shù)調(diào)速的方法叫有級(jí)調(diào)速)?！?〕調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)200以上(調(diào)速比等于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比〕，因此機(jī)械變速所用的齒輪箱可大大簡(jiǎn)化。可見(jiàn)直流電機(jī)調(diào)速方法有三種。減小調(diào)速的特點(diǎn)：調(diào)速平滑，可得到無(wú)級(jí)調(diào)速；但只能向上調(diào)，受機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。(2)調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，電流小，便于控制。機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。(4)對(duì)專門(mén)生產(chǎn)的調(diào)磁電動(dòng)機(jī),其調(diào)速幅度可達(dá)3~4,例如530~2120r/min及310~1240r/min。使用調(diào)磁調(diào)速時(shí)應(yīng)注意：假設(shè)調(diào)速后Ia保持不變，電動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須減小。這種調(diào)速方法只適用于恒功率調(diào)速(如用于切削機(jī)床)。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。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)，使用者的綜合本錢(qián)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)。在本課題的自動(dòng)門(mén)機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了以下幾個(gè)方面：自動(dòng)門(mén)的傳動(dòng)主要包括安裝版，軌道，門(mén)機(jī)，皮帶，吊掛件等。所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡(jiǎn)單。電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用64V直流電動(dòng)機(jī)，功率大，可調(diào)性強(qiáng)。導(dǎo)軌：水平雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，形式正懸掛，解決了側(cè)擺得問(wèn)題，從而確保了門(mén)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)方便的特點(diǎn)?；啠翰捎锰厥獾哪猃埢?，強(qiáng)度高，耐磨性好，同時(shí)還有一定的減震效果。皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設(shè)計(jì)，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動(dòng)齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。本控制系統(tǒng)所用到的傳動(dòng)裝置具體包括如下：1〕自動(dòng)門(mén)扇行進(jìn)軌道：就像火車(chē)的鐵軌，約束門(mén)扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向進(jìn)行。2〕自動(dòng)門(mén)扇吊具走論系統(tǒng)：用于吊掛活動(dòng)門(mén)扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門(mén)扇運(yùn)行。3〕同步皮帶：用于傳輸電機(jī)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引自動(dòng)門(mén)吊具走論系統(tǒng)。4.6限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)就是用以限定機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)極限位置的電氣開(kāi)關(guān)。限位開(kāi)關(guān)有接觸式的和非接觸式的。接觸式的比較直觀，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件上，安裝上行程開(kāi)關(guān)，與其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的固定點(diǎn)上安裝極限位置的擋塊，或者是相反安裝位置。當(dāng)行程開(kāi)關(guān)的機(jī)械觸頭碰上擋塊時(shí)，切斷了〔或改變了〕控制電路，機(jī)械就停止運(yùn)行或改變運(yùn)行。由于機(jī)械的慣性運(yùn)動(dòng)，這種行程開(kāi)關(guān)有一定的“超行程〞以保護(hù)開(kāi)關(guān)不受損壞。非接觸式的形式很多，常見(jiàn)的有干簧管、光電式、感應(yīng)式等，這幾種形式在電梯中都能夠見(jiàn)到。當(dāng)然還有更多的先進(jìn)形式。限位開(kāi)關(guān)是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，到達(dá)一定的控制目的。通常，這類開(kāi)關(guān)被用來(lái)限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。在電氣控制系統(tǒng)中，限位開(kāi)關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。構(gòu)造：由操作頭、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼組成。在實(shí)際生產(chǎn)中，將限位開(kāi)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(kāi)關(guān)時(shí)，限位開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開(kāi)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。限位開(kāi)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(kāi)關(guān)來(lái)控制開(kāi)關(guān)轎門(mén)的速度、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。限位開(kāi)關(guān)可以安裝在相對(duì)靜止的物體〔如固定架、門(mén)框等，簡(jiǎn)稱靜物〕上或者運(yùn)動(dòng)的物體〔如行車(chē)、門(mén)等，簡(jiǎn)稱動(dòng)物〕上。當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開(kāi)關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_(kāi)的接點(diǎn)閉合。由開(kāi)關(guān)接點(diǎn)開(kāi)、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作。限位開(kāi)關(guān)又稱行程開(kāi)關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置的一種自動(dòng)控制器件。限位開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)到某一運(yùn)動(dòng)位置時(shí)，行程開(kāi)關(guān)通過(guò)機(jī)械可動(dòng)局部的動(dòng)作，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的控制，限制它們的動(dòng)作和位置，借此對(duì)生產(chǎn)機(jī)械給以必要的保護(hù)。4.6.1限位開(kāi)關(guān)的用途日常生活：限位開(kāi)關(guān)的應(yīng)用方面很多，很多電器里面都有它的身影。那這么簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)能起什么作用呢？它主要是起連鎖保護(hù)的作用。最常見(jiàn)的例子莫過(guò)于其在洗衣機(jī)和錄音機(jī)〔錄像機(jī)〕中的應(yīng)用了。在洗衣機(jī)的脫水〔甩干〕過(guò)程中轉(zhuǎn)速很高，如果此時(shí)有人由于疏忽翻開(kāi)洗衣機(jī)的門(mén)或蓋后，再把手伸進(jìn)去，很容易對(duì)人造成傷害，為了防止這種事故的發(fā)生，在洗衣機(jī)的門(mén)或蓋上裝了個(gè)電接點(diǎn)，一旦有人開(kāi)啟洗衣機(jī)的門(mén)或蓋時(shí)，就自動(dòng)把電機(jī)斷電，甚至還要靠機(jī)械方法聯(lián)動(dòng)，使門(mén)或蓋一翻開(kāi)就立刻“剎車(chē)〞，強(qiáng)迫轉(zhuǎn)動(dòng)著的部件停下來(lái)，免得傷害人身。在錄音機(jī)和錄像機(jī)中，我們常常使用到快進(jìn)或者倒帶，磁帶急速地轉(zhuǎn)動(dòng)，但是當(dāng)?shù)竭_(dá)磁帶的端點(diǎn)時(shí)會(huì)自動(dòng)停下來(lái)。在這里行程開(kāi)關(guān)又一次發(fā)揮了作用，不過(guò)這一次不是靠碰撞而是靠磁帶的張力的突然增大引起動(dòng)作的。工業(yè)：限位開(kāi)關(guān)主要用于將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)得以改變，從而控制機(jī)械動(dòng)作或用作程序控制。限位開(kāi)關(guān)真正的用武之地是在工業(yè)上，在那里它與其它設(shè)備配合，組成更復(fù)雜的自動(dòng)化設(shè)備。機(jī)床上有很多這樣的限位開(kāi)關(guān)，用它控制工件運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)刀的行程，防止發(fā)生碰撞事故。有時(shí)利用限位開(kāi)關(guān)使被控物體在規(guī)定的兩個(gè)位置之間自動(dòng)換向，從而得到不斷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。比方自動(dòng)運(yùn)料的小車(chē)到達(dá)終點(diǎn)碰著限位開(kāi)關(guān)，接通了翻車(chē)機(jī)構(gòu)，就把車(chē)?yán)锏奈锪戏钩鰜?lái)，并且退回到起點(diǎn)。到達(dá)起點(diǎn)之后又碰著起點(diǎn)的行程開(kāi)關(guān)，把裝料機(jī)構(gòu)的電路接通，開(kāi)始自動(dòng)裝車(chē)?？偸沁@樣下去，就成了一套自動(dòng)生產(chǎn)線，用不著人管，日以繼夜地工作，節(jié)省了人的體力勞動(dòng)。4.6.2限位開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)限位開(kāi)關(guān)分工作限位開(kāi)關(guān)和極限限位開(kāi)關(guān)，工作限位開(kāi)關(guān)是用來(lái)給出機(jī)構(gòu)動(dòng)作到位信號(hào)的。極限限位開(kāi)關(guān)是防止機(jī)構(gòu)動(dòng)作超出設(shè)計(jì)范圍而發(fā)生事故的。工作限位開(kāi)關(guān)安裝在機(jī)構(gòu)需要改變工況的位置，開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，給出信號(hào)，進(jìn)行別的相關(guān)動(dòng)作。極限限位開(kāi)關(guān)安裝在機(jī)構(gòu)動(dòng)作的最遠(yuǎn)端，用來(lái)保護(hù)機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)大出現(xiàn)機(jī)構(gòu)損壞。限位開(kāi)關(guān)，指為保護(hù)內(nèi)置微動(dòng)開(kāi)關(guān)免受外力、水、油、氣體和塵埃等的損害，而組裝在外殼內(nèi)的開(kāi)關(guān)，尤其適用于對(duì)機(jī)械強(qiáng)度和環(huán)境適應(yīng)性有特殊要求的地方。形狀大致分為橫向型、豎向型和復(fù)合型。對(duì)于限位開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是與密封性能和動(dòng)作特性直接相關(guān)的重要局部。其構(gòu)造分為三類：1〕活塞型根據(jù)密封方法不同，有表中的A型和B型2個(gè)種類。A型是用O型環(huán)或薄膜密封的，由于密封橡膠沒(méi)有外露，在抵抗工作機(jī)械的切割碎屑方面功能較強(qiáng)大，但其反面影響是，有可能會(huì)將砂子、切割粉末等壓入活塞的滑動(dòng)面。B型雖然不會(huì)把砂子、切割粉末等壓入，且密封性能優(yōu)于A型，但由于熾熱的切割碎屑飛濺過(guò)來(lái)，有可能會(huì)損壞橡膠帽。因此，要根據(jù)使用場(chǎng)所的不同選用A型或B型。而柱塞型仍然通過(guò)柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)壓縮或吸進(jìn)空氣。為此，如果長(zhǎng)時(shí)間將柱塞壓入，限位開(kāi)關(guān)內(nèi)的壓縮空氣逸失，內(nèi)部壓力將與大氣壓相同，即使急于讓柱塞復(fù)位，柱塞卻有緩慢復(fù)位的傾向。為了防止發(fā)生這種故障，設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)柱塞的壓入將空氣的壓縮量控制在限位開(kāi)關(guān)內(nèi)部全部空氣量的20%以內(nèi)。另外，為了延長(zhǎng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)的壽命，在這一構(gòu)造內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)OT吸收機(jī)構(gòu)，該OT吸收機(jī)構(gòu)采用OT吸收彈簧，用以吸收剩余的柱塞的行程。該機(jī)構(gòu)相對(duì)于柱塞的運(yùn)動(dòng)，在中途停止按壓微動(dòng)開(kāi)關(guān)輔助柱塞的行程。2〕鉸鏈擺桿型在擺桿端部〔滾珠〕，柱塞的行程量根據(jù)擺桿的比例擴(kuò)大，因此，一般不使用OT吸收機(jī)構(gòu)。3〕旋轉(zhuǎn)擺桿型舉一個(gè)典型的例如，來(lái)例如WL的構(gòu)造，但除此之外，還有兩個(gè)類型：將復(fù)位柱塞的功能賦予柱塞的類型；通過(guò)線圈彈簧獲取復(fù)位力、用凸輪帶動(dòng)輔助柱塞的類型。I/0分配表是編寫(xiě)PLC程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場(chǎng)接線和調(diào)試的重要依據(jù)。表4-3I/0分配表Tab.4-3I/0allocationtable名稱代碼地址編碼輸入信號(hào)啟動(dòng)停止QS門(mén)外光檢測(cè)電開(kāi)關(guān)K1門(mén)內(nèi)光檢測(cè)電開(kāi)關(guān)K2開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)K3關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)K4手動(dòng)開(kāi)門(mén)SB1手動(dòng)關(guān)門(mén)SB2緊急停止開(kāi)關(guān)KA開(kāi)門(mén)減速限位開(kāi)關(guān)K5關(guān)門(mén)減速限位開(kāi)關(guān)K6輸出信號(hào)開(kāi)門(mén)指示KM1關(guān)門(mén)指示KM2速度控制KA3圖4-1主電路圖Fig.4-1Themaincircuitdiagram圖4-2外圍接線圖Fig.4-2Externalwiringdiagram5自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)5.1工作過(guò)程的分析根據(jù)本課題的控制要求和平安要求，所設(shè)計(jì)的程序按照以下圖所示的流程運(yùn)行，已到達(dá)本系統(tǒng)的最正確設(shè)計(jì)要求和完成系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)，工作流程如下：首先按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)傳感器檢測(cè)到能有人體信號(hào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)正傳，帶動(dòng)自動(dòng)門(mén)執(zhí)行開(kāi)門(mén)過(guò)程。當(dāng)門(mén)完全翻開(kāi)之后，使開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)翻開(kāi)，此時(shí)自動(dòng)門(mén)停止，進(jìn)行8秒延時(shí)。假設(shè)此時(shí)感應(yīng)器重新檢測(cè)到有人體信號(hào)時(shí)，那么在重新進(jìn)行8秒延時(shí)當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門(mén)過(guò)程。在關(guān)門(mén)過(guò)程中，傳感器重新檢測(cè)到人體信號(hào)時(shí)，此時(shí)中斷關(guān)門(mén)轉(zhuǎn)向開(kāi)門(mén)過(guò)程。考慮到自動(dòng)門(mén)假設(shè)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(kāi)門(mén)和手動(dòng)關(guān)門(mén)。以上工作過(guò)程可用流程圖表達(dá)如附圖所示。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，事件的結(jié)果表示在右面。梯形圖設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常見(jiàn)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(guò)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)開(kāi)展而來(lái)的梯形圖受到歡送，并得到廣泛應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)：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〕與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(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)別對(duì)待；梯形圖是使用的最多的圖形編程語(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(kāi)關(guān)開(kāi)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。設(shè)計(jì)梯形圖的根本方法和步驟：1〕首先根據(jù)工藝過(guò)程控制要求，畫(huà)出控制流程圖，力求表達(dá)清晰、準(zhǔn)確。必要時(shí)可以把控制系統(tǒng)分解成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的局部，盡量簡(jiǎn)化，利于編程2)將所有的輸入信號(hào)〔按鍵，行程限位開(kāi)關(guān)，壓力開(kāi)關(guān)，壓力、速度、時(shí)間等傳感器〕和輸出控制對(duì)象〔接觸器、電磁閥、電動(dòng)機(jī)、指示燈等〕分別列出，按被采用的PLC型號(hào)內(nèi)部邏輯元件編號(hào)范圍，對(duì)I/O端子做出相應(yīng)的分配和安排。3〕根據(jù)控制流程圖，有規(guī)律的分配和利用PLC內(nèi)部有關(guān)的邏輯元件〔如輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等〕構(gòu)成相應(yīng)的根本回路。4〕以梯形圖的形式來(lái)描述控制要求，繪制梯形圖要遵循編程原那么。5〕編寫(xiě)程序清單時(shí)，必須按梯形圖的邏輯行和邏輯單元的編排順序〔由上而下，從左到右〕依次進(jìn)行。本系統(tǒng)的程序軟件采用西門(mén)子公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的STEP-Micro/WIN,選擇他的梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵循以下編程規(guī)那么：每個(gè)繼電器的線圈和他的觸點(diǎn)均用同一個(gè)編號(hào)，每個(gè)元件的觸點(diǎn)使用時(shí)沒(méi)有數(shù)量限制。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)〕。線圈不能直接接在左邊的母線上。在一個(gè)程序中，同一編號(hào)的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，他很容易引起誤操作，應(yīng)防止。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向流動(dòng)—即從左向右流動(dòng)，層次的改變只能從上向下流動(dòng)。無(wú)論選用何種PLC機(jī)型，所使用的軟件編號(hào)〔即地址〕必須在該機(jī)型的有效范圍以內(nèi)。根據(jù)以上規(guī)那么和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，具體程序如下：6程序調(diào)試采用實(shí)驗(yàn)室可編程控制器試驗(yàn)臺(tái)，主機(jī)s7-200cpu224cnac/dc/rly,其供電電壓均為直流24v。在模擬調(diào)試過(guò)程中，因于實(shí)驗(yàn)條件有限，所以微波探測(cè)信號(hào)與限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作均由按鈕代替。1〕連接線路，接電源2〕將在“〞開(kāi)發(fā)平臺(tái)編寫(xiě)好的軟件通過(guò)“RS-232/PPI電纜〞下載到“CPU224〞中。3〕運(yùn)行過(guò)程實(shí)驗(yàn)按啟動(dòng)按鈕〞QS〞a手動(dòng)開(kāi)/關(guān)現(xiàn)象一：當(dāng)按手動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕SB1時(shí)，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)現(xiàn)象二：當(dāng)按手動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕SB2時(shí)，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)b自動(dòng)開(kāi)/關(guān)門(mén)現(xiàn)象一：當(dāng)按下按鈕K1或K2時(shí)，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)；假設(shè)按下按鈕K3，那么電動(dòng)機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象二：當(dāng)電動(dòng)機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)8秒進(jìn)行延時(shí)。假設(shè)此時(shí)再次按下按鈕K1或K2，那么計(jì)時(shí)器重新計(jì)時(shí)8秒?，F(xiàn)象三：當(dāng)8秒延時(shí)完畢后，電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行反轉(zhuǎn)；在反轉(zhuǎn)過(guò)程中假設(shè)按下按鈕K1或K2，那么電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行正轉(zhuǎn)?，F(xiàn)象四：當(dāng)電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行反轉(zhuǎn)過(guò)程中，假設(shè)按下K4按鈕，那么電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。6.3流程框