自動門的plc控制設(shè)計說明

摘要./自動門的plc控制設(shè)計院〔系〕名稱專業(yè)名稱學(xué)生XX指導(dǎo)教師年月日摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,自動門系統(tǒng)已開始應(yīng)用于大型公司、科研所、政府機(jī)關(guān)等XX性較強(qiáng)的單位。為增強(qiáng)自動門運(yùn)行的可靠性,本設(shè)計提出了一種FX232MR可編程控制器〔PLC〕與變頻器控制的自動門控制系統(tǒng),設(shè)計中采用兩個感應(yīng)探測器〔門內(nèi)和門外〕、一些開關(guān)與傳感器作為此系統(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)的工作原理與系統(tǒng)的硬件組成,分析了人體感應(yīng)探測、自動門運(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、變頻器的選型、I/O點的確定與自動門的動作過程等方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述。結(jié)合PLC的運(yùn)行特點,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)計的程序流程圖、順序功能圖、外部端子接線圖與PLC控制梯形圖等。本設(shè)計介紹應(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),實現(xiàn)自動門控制的過程。關(guān)鍵詞：自動門,可控制編程器,梯形圖,變頻控制DesignofAutomaticDoorControlSystemBasedonPLCABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,automaticdoorsystemhasbeenappliedtolargecompanies,researchinstitutes,governmentagenciesandotherunitsarehighlyconfidential.Toenhancethereliabilityofautomaticdooroperation,thisdesignpresentsaFX2-32MRprogrammablelogiccontroller<PLC>andtheinvertercontrolautomaticdoorcontrolsystem,thedesignusestwosensorprobes<dooranddooroutside>,someswitchesandsensorsasthesysteminputdevice,thedrivedoorisusedtoadjustthespeed,andanalyzestheworkingprincipleofthecontrolsystemhardwarecomponentsandsystems,analysisofthehumanbodydetectionsensors,automaticdooroperationpositiondetection,thedoorobstacledetectionandothercontrolcircuittoruntheworkingprocess,theselectionofthePLC,inverterselection,I/Opointsoftheactiontoidentifyandautomaticdoorsandotheraspectsoftheprocessindetail.WithPLC'soperatingcharacteristicsofthecontrolsystemwerereasonableworkflowoptimization.Onthisbasis,giventheprocesscontrolsystemsoftwaredesignflow,sequentialfunctionchart,theexternalcontrolterminalwiringdiagramandPLCladderandsoon.Describestheapplicationoftheprogrammablecontrollerdesignedtoreplacetraditionalrelay,contactorcontrolsystems,automaticdoorcontrolprocess.KEYWORDS:AutomaticDoors,ControlProgramming,Ladder,Drive前言.目錄概述31.1研究背景和研究意義31.2國內(nèi)外自動門的發(fā)展?fàn)顩r4自動門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計72.1自動門的功能需求分析72.2自動門的部件組成82.3系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟82.4自動門技術(shù)參數(shù)的確定92.5自動門的控制要求10自動門硬件系統(tǒng)的設(shè)計113.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計113.2驅(qū)動裝置的選擇113.3變頻器的選擇123.3.1變頻器原理123.3.2變頻器的選型133.4探測器的選擇133.5自動門運(yùn)行位置檢測143.6門運(yùn)行障礙檢測、報警153.7可編程控制器<PLC>的選型153.7.1PLC概述153.7.2可編程控制器<PLC>的選型163.8可編程控制器<PLC>的I/O分配19自動門軟件系統(tǒng)的設(shè)計214.1PLC梯形圖概述214.2程序流程圖22結(jié)論25謝辭26參考文獻(xiàn)27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X、通行、疏散,同時還突出了建筑藝術(shù)的理念,強(qiáng)調(diào)門與建筑以與周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。自動門大規(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。門的高級形式--自動門起源在歐美,迅速發(fā)展至今天,已經(jīng)形成了種類齊全、功能完善、造工精細(xì)的自動門家族。在智能控制器的選擇上,自動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,目前有許多廠家采用此種方式生產(chǎn)自動門,PLC控制的特點是穩(wěn)定性高維護(hù)方便,目前許多大型的商場的自動門都是由這種方式來控制。1.2國內(nèi)外自動門的發(fā)展?fàn)顩r在國外,進(jìn)入90年代以來,自動化技術(shù)發(fā)展很快,技術(shù)已經(jīng)很成熟,并取得了驚人的成就,自動化技術(shù)是自動門的重要部分。在現(xiàn)在人們生活中自動門可以節(jié)約空間能源、降低噪音、防塵、防風(fēng),同時可以使出入口顯得很莊重高檔,因此應(yīng)用非常廣泛。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,自動門在人們的生活中的運(yùn)用越來越廣泛,自動門適合于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫(yī)院、商店等公共場所。但在國內(nèi),自動門的自主研發(fā)尚處于初級階段。在自動門控制系統(tǒng)設(shè)計中,穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全與人性化是需要首先考慮的因素。自動門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1自動門的功能需求分析本設(shè)計是面向公共場所入口的應(yīng)用設(shè)計,需要有安全和可靠性,在設(shè)計的時候改良了自動門的友好性,結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：圖2-1自動門結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)入口處對自動門的具體要求,本設(shè)計所設(shè)計的自動門應(yīng)具有以下功能：<1>開門和關(guān)門控制應(yīng)具有手動和自動方式為了便于維護(hù),自動門應(yīng)具有手動和自動方式。手動和自動轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制,當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向手動位置時,門可以手動調(diào)節(jié)開或者關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向自動位置時,手動開門失效,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門未關(guān)閉,PLC動作輸出信號給變頻器來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)開門或者關(guān)門。<2>防夾人功能為了杜絕自動門的夾人事件,在門兩側(cè)安裝主動式紅外線防夾感應(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)自動門出現(xiàn)夾人意外狀況時,PLC輸出信號給蜂鳴器,蜂鳴器響以提示管理人員的注意。自動門控制系統(tǒng)包含PLC控制和動作執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動和手動點動控制方式,此種控制模式為目前大多數(shù)自動門的控制方式。本設(shè)計所設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來控制傳動機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實現(xiàn)門的自動化控制。2.2自動門的部件組成<1>主控器是自動感應(yīng)門的指揮中心,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)。<2>感應(yīng)探測器負(fù)責(zé)采集外部信號,當(dāng)有移動物體進(jìn)入它的工作X圍時,它就給主控器一個脈沖信號。<3>動力馬達(dá)可提供開關(guān)門的主動力。<4>自動感應(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)。<5>門扇吊具走輪系統(tǒng)用于吊掛活動門扇,同時在動力牽引下帶動門扇運(yùn)行。<6>同步皮帶<有的廠家使用三角皮帶>用于傳輸馬達(dá)動力,牽引自動感應(yīng)門扇吊具走輪系統(tǒng)。<7>下部導(dǎo)向系統(tǒng)是自動感應(yīng)門門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置,防止門扇在運(yùn)行時出現(xiàn)前后擺動。2.3系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟在自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中主要要考慮以下幾點：<1>深入了解和分析自動門的工藝條件和控制要求。<2>確定I/O設(shè)備。根據(jù)自動門控制系統(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。<3>根據(jù)I/O點數(shù)選擇合適的PLC類型。<4>分配I/O點數(shù),分配PLC的輸入輸出點,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)計自動門系統(tǒng)的梯形圖程序,根據(jù)工作要求設(shè)計出周密完整的梯形圖程序,這是整個自動門系統(tǒng)設(shè)計的核心工作。2.4自動門技術(shù)參數(shù)的確定自動平移門安裝和調(diào)試的關(guān)鍵是提高精度,即導(dǎo)軌的平直度和水平度,門體地兩個吊掛點所形成的直線與導(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,不能超過自動門的額定負(fù)重。通常在三個月最多一年內(nèi)要對自動門進(jìn)行全面的清理和調(diào)整。公共場所的自動平移門因為使用頻率非常頻繁,而任何自動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,或者在特定時間段里集中通過大量人員,在這種情況下,要使用自動門就必須進(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)門延遲時間等。具體參數(shù)如表2-1所示。表2-1自動門具體參數(shù)單扇開啟寬度<mm>1250<最寬>單扇門的最大承重<kg>1×120kg高度<mm>2500mm最快開/關(guān)門速度<cm/s>60cm/s減速開/關(guān)門速度<cm/s>20cm/s開啟保持時間<s>15s<程序中可調(diào)>可編程控制器電源220VAC,50-60Hz驅(qū)動器電源380VAC,50Hz驅(qū)動器輸出額定功率120W2.5自動門的控制要求<1>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)SBl或SB2時,開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KMl、KM2動作,電動機(jī)正轉(zhuǎn),當(dāng)門到達(dá)開門減速開關(guān)SB3位置時,電機(jī)開始減速,門到達(dá)開門限位開關(guān)SB4位置時,電機(jī)停止運(yùn)行。<2>自動門在開門位置停留8秒后,自動進(jìn)入關(guān)門過程,關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM3、KM4被起動,電動機(jī)反轉(zhuǎn),當(dāng)門移動到關(guān)門減速開關(guān)SB5位置時,電機(jī)開始減速,門移動到關(guān)門限位開關(guān)SB6位置時,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)SBl或SB2時,門立即停止且停止0.5秒后,自動進(jìn)入開門程序。<4>在門打開后的8秒等待時間內(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)SBl或SB2時,必須重新開始等待8秒后,再自動進(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,感應(yīng)探測器檢測開關(guān)SBl或SB2就會一直檢測到信號,定時器處于循環(huán)定時狀態(tài)。自動門控制裝置由門外感應(yīng)探測器檢測開關(guān)SBl、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、關(guān)門到限位開關(guān)SB6、開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KMl/KM2<使直流電動機(jī)正轉(zhuǎn)>、關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM3/KM4<使直流電動機(jī)反轉(zhuǎn)>等部件組成?？紤]到自動控制門在出現(xiàn)故障時的維修方便,所以增加了手動開門K1、手動關(guān)門K2.自動門硬件系統(tǒng)的設(shè)計3.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計運(yùn)用PLC控制變頻器來調(diào)節(jié)交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來實現(xiàn)自動門運(yùn)轉(zhuǎn)的控制方式。采用變頻器電路,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。交流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)與直流電機(jī)驅(qū)動系統(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,并且系統(tǒng)調(diào)速X圍寬,而且能實現(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)動系統(tǒng)在自動門中的大量運(yùn)用提供了條件?？刂葡到y(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)動裝置的選擇自動門的驅(qū)動器是自動門能否良好工作的保障,本設(shè)計中是運(yùn)用變頻器來自動調(diào)節(jié)電機(jī)的速度,以達(dá)到驅(qū)動自動門的目的。這種方法具有穩(wěn)定性好,維修方便,連接簡單,成本較低,是在目前的自動門行業(yè)的主流控制方式。根據(jù)本設(shè)計所設(shè)計的自動門的要求應(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,在結(jié)合了安全、穩(wěn)定的考慮,本設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)的驅(qū)動裝置選用步進(jìn)電機(jī)。3.3變頻器的選擇3.3.1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設(shè)備。變頻器調(diào)速的主要工作原理是將供給電機(jī)定子的三相交流工頻電經(jīng)大功率整流元件整流,變成直流,再將直流電用正弦波脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)逆變?yōu)轭l率可調(diào)、幅度也隨之改變的三相交流電,以此為電源再供給電機(jī)使用。3.3.2變頻器的選型根據(jù)自動門的需要,變頻器選型時要確定以下幾點：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)計所用的電機(jī)的額定電壓為380V,故在選擇變頻器時要符合電機(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)計所使用的三相交流電機(jī)的最大啟動電流為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)載或有減速裝置時有可能發(fā)生,本設(shè)計所使用的最初啟動轉(zhuǎn)矩為1.4N/m,所以,在選型中要考慮。2.在使用變頻器驅(qū)動高速電機(jī)時,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。3.4探測器的選擇目前自動門行業(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門控制系統(tǒng)中,是自動門系統(tǒng)的關(guān)鍵部位,其性能直接影響自動門系統(tǒng)的安全與穩(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)計的需要選用人體感應(yīng)探測器。人體感應(yīng)探測電路由被動紅外探頭、放大電路與電子開關(guān)電路組成,安裝在自動門兩側(cè)。當(dāng)有人靠近自動門時,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,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)信號輸入到PLC輸入繼電器中,PLC根據(jù)收到的信號,驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)將門打開。人體感應(yīng)探測器需要2個,分別用來感應(yīng)門內(nèi)外的來人情況,占用PLC兩個輸入點。3.5自動門運(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,并把傳感器信號傳給PLC。為此設(shè)置了兩個行程開關(guān),一個用于檢測門完全打開時的位置,叫開門極限開關(guān),一個用于檢測門完全關(guān)閉時的位置,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,限位開關(guān)的信號傳給PLC,電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。門離限位開關(guān)較近時,電機(jī)低速運(yùn)行,通過程序來控制。2個行程開關(guān),占用PLC3個輸入點。3.6門運(yùn)行障礙檢測、報警在門運(yùn)行過程中,有時會遇到障礙物阻止它的運(yùn)行。這時需要具體分析,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)行并報警；如是關(guān)門時出現(xiàn)這種情況,有可能擠到人或物了,應(yīng)向相反方向運(yùn)行,給出報警信號。在自動門運(yùn)行中,由于電機(jī)的頻繁轉(zhuǎn)動,可能會使電機(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,傳感器把信號傳給PLC,PLC分析輸出信號,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3.7.1PLC概述可編程控制器,英語稱ProgrammableController,簡稱PLC,本設(shè)計中用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),但基于電子計算機(jī)。它通過運(yùn)行存儲在其內(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現(xiàn)對負(fù)載的控制。PLC基于電子計算機(jī),但并不等于普通計算機(jī)。普通計算機(jī)進(jìn)行出入信息變換時,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、實時性,以與信息的實際使用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境,如便于安裝,便于維修與抗干擾等問題,出入信息變換與可靠的物理實現(xiàn),可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。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。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,也為自動門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化與智能化創(chuàng)造了條件。3.7.2可編程控制器<PLC>的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計時,首先應(yīng)確定控制方案,下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此,工程設(shè)計選型和估算時,應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求,明確控制任務(wù)和X圍確定所需的操作和動作,然后根據(jù)控制要求,估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等,最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1.輸入輸出<I/O>點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?通常根據(jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù),再增加10%~20%可擴(kuò)展余量后,作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時,還需根據(jù)制造廠商的產(chǎn)品特點,對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法,故本設(shè)計的I/O點數(shù)為輸入12點,輸出11點。2.存儲容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小,程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小,因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段,由于用戶應(yīng)用程序還未編制,因此,程序容量在設(shè)計階段是未知的,需要在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算,通常采用存儲器容量的估算來代替。存儲器內(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點數(shù)的10~15倍,加上模擬I/O點數(shù)的100倍,以此數(shù)為內(nèi)存的的總字?jǐn)?shù)<16位為一個字>；另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本設(shè)計的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲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)計所設(shè)計的自動門控制的需要,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)省存儲器容量。<2>編程功能離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU,編程器在編程模式時,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。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)<IEC6113123>,同時,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數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(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,應(yīng)考慮性能價格比。考慮經(jīng)濟(jì)性時,應(yīng)同時考慮應(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。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后,相應(yīng)的存儲器容量相應(yīng)增加,因此,點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能X圍等選擇都有影響。在估算和選用時應(yīng)充分考慮,使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。本設(shè)計所設(shè)計的自動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)計采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2-32MR小型PLC來實現(xiàn)整個自動系統(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3-1I/O分配表類型設(shè)備PLC端子號輸入端門外感應(yīng)探測器SB1X000門內(nèi)感應(yīng)探測器SB2X001開門減速開關(guān)SB3X002開門限位開關(guān)SB4X003關(guān)門減速開關(guān)SB5X004關(guān)門限位開關(guān)SB6X005防夾人SB7X006手動開門K1X007手動關(guān)門K2X008手動/自動開關(guān)K3X009電機(jī)過熱K4X010急停開關(guān)K5X011輸出端高速開門KM1Y000低速開門KM2Y001高速關(guān)門KM3Y002低速關(guān)門KM4Y003報警器Y004門動作中指示燈Y005門停止工作指示燈Y006門達(dá)到上限指示燈Y007電機(jī)過熱指示燈Y008手動開門Y009手動關(guān)門Y010PLC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PLC的外部端子的接線情況,是非常必要的,如圖3-2所示：圖3-2PLC外部I/O配置圖自動門軟件系統(tǒng)的設(shè)計4.1PLC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,通常PLC不采用微機(jī)的編程語言,而常常采用面向控制過程、面向問題的"自然語言"編程。國際電工委員會<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)計語言是梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設(shè)計語言。采用梯形圖程序設(shè)計語言,這種程序設(shè)計語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果,每個梯級是一個因果關(guān)系。在梯級中,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)計語言是最常用的一種程序設(shè)計語言,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。本設(shè)計自動門控制系統(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)計的控制要求和安全要求,所設(shè)計的程序按照圖4-2所示的流程運(yùn)行,以達(dá)到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計要求和完成系統(tǒng)的最終設(shè)計。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反復(fù)執(zhí)行,程序中各個部分的執(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)輸入信號進(jìn)行不同的處理。若按下手動選擇按鈕,則自動門進(jìn)行手動程序,當(dāng)開門按鈕按下時,自動門開門到極限,然后停止運(yùn)行。當(dāng)關(guān)門按鈕按下時,自動門關(guān)門到極限,然后停止運(yùn)行；若按下自動選擇開關(guān),則自動門進(jìn)行自動程序,當(dāng)門口有人時,感應(yīng)探測器感應(yīng)到人的存在,門高速開門到達(dá)開門減速開關(guān),門減速運(yùn)行到達(dá)開門極限開關(guān),門停止運(yùn)行,自動門停留8秒后自動進(jìn)入關(guān)門程序,到達(dá)關(guān)門減速開關(guān),門減速運(yùn)行到達(dá)關(guān)門極限開關(guān),門停止運(yùn)行,當(dāng)感應(yīng)探測感應(yīng)到有人時,進(jìn)入下一循環(huán)。若關(guān)門過程中感應(yīng)探測器感應(yīng)到有人時,門立即中止關(guān)門程序,停留0.5秒后,自動進(jìn)入開門程序,到達(dá)開門極限,然后停留8秒再關(guān)門。若在停留的時間內(nèi)有人出入,計時器進(jìn)行循環(huán)計時,直到無人進(jìn)出,然后進(jìn)入關(guān)門程序。結(jié)論本設(shè)計研究了PLC的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計原理與實現(xiàn)方法,包括硬件設(shè)計與軟件設(shè)計,將PLC應(yīng)用到自動門控制系統(tǒng)中,充分發(fā)揮PLC高可靠性和抗干擾性特點,外部接線簡單、靈活,維修