2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  基于PLC自動(dòng)門 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b> ?。ㄕ模?lt;/b></p><p><b>  摘要</b></p><p>  本文是關(guān)于自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),自動(dòng)門系統(tǒng)主要由可編程控制器(PLC)、感應(yīng)器件、驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置組成。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P

2、LC,PLC再綜合收到的自動(dòng)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,在通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)門的動(dòng)作。</p><p>  隨著電子技術(shù)的發(fā)展,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。自動(dòng)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自動(dòng)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,自動(dòng)門的生產(chǎn)商家很多都運(yùn)用PLC來(lái)做門的控制器。目前自動(dòng)門在日常生活

3、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)。</p><p>  本文分四個(gè)部分來(lái)介紹其軟、硬件結(jié)構(gòu)、工作原理等,具體如下:</p><p>  第二章介紹自動(dòng)門的設(shè)計(jì)要求</p><p>  第三章介紹自動(dòng)門的硬件設(shè)計(jì),PLC選型,驅(qū)動(dòng)裝置選型,感應(yīng)器件的選型,</p><p>  第四章介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),PLC梯

4、形圖設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì)</p><p>  第五章介紹程序調(diào)試 ,硬件接線</p><p>  關(guān)鍵詞:自動(dòng)門、PLC、感應(yīng)器件、驅(qū)動(dòng)裝置</p><p><b>  目錄</b></p><p>  摘要--------------------------------------7</p><p>

5、  1 前言------------------------------------11</p><p>  2 國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門的發(fā)展----------------------13</p><p>  2.1國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門的發(fā)展現(xiàn)狀-------------13</p><p>  2.2本課題研究的內(nèi)容-------------------15</p>

6、<p>  2.3本課題研究的目的和意義-------------16</p><p>  3自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)--------------17</p><p>  3.1自動(dòng)門的功能需求分析--------------17 3.1自動(dòng)門的控制要求------------------18</p><p>  3.3自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成----

7、------------19 3.3.1 PLC 概述------------------19</p><p>  3.3.2 具體構(gòu)成------------------24</p><p>  3.4自動(dòng)門的機(jī)械傳機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)------------25</p><p>  4 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)----------------26</p

8、><p>  4.1 PLC 的選型----------------------26</p><p>  4.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型------------------30</p><p>  4.3 感應(yīng)器件的選型------------------31</p><p>  4.4 直流電動(dòng)機(jī)的選型----------------32<

9、;/p><p>  4.4.1直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速------------32</p><p>  4.4.2直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)-----------36</p><p>  4.5 傳動(dòng)裝置------------------------37 4.6 限位開關(guān)------------------------37</p><p>  4.7

10、自動(dòng)門控制系統(tǒng)I/O地址分配表-----37</p><p>  4.8 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的原理圖----------38</p><p>  4.8.1 主電路原理圖---------------38 4.8.2 PLC外圍接線圖-------------39 </p><p>  5自動(dòng)門控制系統(tǒng)

11、的軟件設(shè)計(jì)-----------------40</p><p>  5.1工作過程分析---------------------40 5.2 梯形圖程序---------------------41</p><p>  5.2.1梯形圖的概述-------------41</p><p>  5.2.2梯形圖的設(shè)計(jì)-------------43</

12、p><p>  6程序調(diào)試--------------------------------46 6.1硬件線路連接---------------------46</p><p>  6.2聯(lián)機(jī)調(diào)試-------------------------47</p><p>  7結(jié)束語(yǔ)----------------------------------49參考文獻(xiàn)

13、---------------------------------50</p><p>  致謝 ------------------------------------52</p><p>  附錄1------------------------------------53附錄2------------------------------------54</p><

14、p>  附錄3------------------------------------55</p><p><b>  1前言</b></p><p>  在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)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)、寫字樓,自動(dòng)門已經(jīng)隨處可見。自動(dòng)門的工作方式是通過自動(dòng)門內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開關(guān)來(lái)感應(yīng)人的出入,當(dāng)人走進(jìn)自動(dòng)門是感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人的存在,給控制

15、器一個(gè)開門信號(hào),控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過之后,再將門關(guān)上。由于自動(dòng)門在通電后可以實(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,更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息。</p><p>  自動(dòng)門在國(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)們發(fā)展的黃金時(shí)期</p><p>  自動(dòng)門性能優(yōu)劣主要取決于它

16、的控制裝置,早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制,造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點(diǎn)已逐漸被淘汰。目前自動(dòng)門及其自動(dòng)化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是PLC,它是一種專門為在工業(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、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。因此運(yùn)用PLC控制自動(dòng)門具有較高的可靠性、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。由此看來(lái),進(jìn)行自動(dòng)門的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),可以推動(dòng)自動(dòng)門行業(yè)的發(fā)展,擴(kuò)大PLC

17、在自動(dòng)門行業(yè)乃至整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用,具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究?jī)r(jià)值。</p><p>  本課題主要介紹運(yùn)用PLC為控制器的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),所有產(chǎn)品的開發(fā)都要講究實(shí)用本課題開發(fā)的產(chǎn)品對(duì)許多場(chǎng)合都能適用,而且能夠簡(jiǎn)單化,不論對(duì)于產(chǎn)品開發(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)門的基本要求,還可以保證自動(dòng)門的穩(wěn)定性。研究本課題意味著產(chǎn)品成本的下降,效益提高。因此是一個(gè)比較實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。</p

18、><p><b>  2國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門發(fā)展</b></p><p>  2.1國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>  在國(guó)外,進(jìn)入90年代以來(lái),自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快,技術(shù)已經(jīng)很成熟,并取得了驚人的成就,自動(dòng)化技術(shù)是自動(dòng)門的重要部分。在現(xiàn)在人們生活中自動(dòng)門可以節(jié)約空調(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。<

19、/p><p>  隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,自動(dòng)門在人們的生活中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛,自動(dòng)門適合于賓館、酒店、銀行、寫字樓、、醫(yī)院、商店等,使用自動(dòng)門。但在國(guó)內(nèi),自動(dòng)門的自主研發(fā)尚處于初級(jí)階段。在自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全及人性化是需要首先考慮的因素。</p><p>  由于門體的重量及體積不同會(huì)對(duì)自動(dòng)門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)提出不同的要求,所以各種自動(dòng)門又可以分為重型自動(dòng)門和輕型自動(dòng)門。

20、</p><p>  客流量的差異會(huì)對(duì)自動(dòng)門的使用產(chǎn)生很大的影響,因此,自動(dòng)門還可以分為一般自動(dòng)門和頻繁使用自動(dòng)門。</p><p>  自動(dòng)門根據(jù)使用的場(chǎng)合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等,其中平開門用的場(chǎng)合較少,旋轉(zhuǎn)門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)平移門使用的最廣泛,大家一般所說(shuō)的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門,目前市

21、場(chǎng)上流行的平移型自動(dòng)門一般是兩開,這種門的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易控,維護(hù)方便。</p><p>  自動(dòng)平移門最常見的形式是自動(dòng)門內(nèi)外兩側(cè)加感應(yīng)器,當(dāng)人走進(jìn)門時(shí),感應(yīng)器感應(yīng)到人的存在,給控制器一個(gè)開門信號(hào),控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過之后,再將門關(guān)上。由于自動(dòng)平移門在通電后可以實(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。</p><p>  自動(dòng)門的控

22、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,安全等優(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)門系統(tǒng)存在許多缺陷而逐步被智能控制器的自動(dòng)門所淘汰。</p><p>  在智能控制器的選折上,自動(dòng)門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

23、多廠家采用此種方式生產(chǎn)自動(dòng)門,PLC控制的特點(diǎn)是穩(wěn)定型高、維護(hù)方便,目前許多大型商場(chǎng)的自動(dòng)門都是有這種方式來(lái)控制的。</p><p>  2.2本課題研究的內(nèi)容</p><p>  本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)自動(dòng)門的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。</p><p><b>  自動(dòng)門類型的選擇。</b></p><p>  綜合了

24、自動(dòng)門的簡(jiǎn)潔、簡(jiǎn)單的要求,在本課題中主要研究自動(dòng)平移門,本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)平移門具有手動(dòng)和自動(dòng)開門功能和分時(shí)間段控制功能以及配備安全防夾人光線、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、高安全性的要求。</p><p>  自動(dòng)門硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>  本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門要求有很高的穩(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)西門子公司生產(chǎn)

25、的CPU224小型PLC。在自動(dòng)門的開關(guān)門速度控制上本設(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)器的開關(guān)量信號(hào)輸入給PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)自動(dòng)門的控制。由于本課題的具體需要在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要

26、考慮自動(dòng)門的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定的需要。</p><p><b>  自動(dòng)門的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>  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)門的控制要求,并能更好的考慮到安全性和故障報(bào)警等問題,梯形圖的編寫運(yùn)用西門子自帶的編程軟件,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。</p&g

27、t;<p>  2.3本課題研究的目的和意義</p><p>  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)門控制系統(tǒng)。使用自動(dòng)門,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)平移門最常見的形式是自動(dòng)門及門內(nèi)外的光電開關(guān),當(dāng)人走進(jìn)自動(dòng)門時(shí),感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人的存在,給控制器一個(gè)開門的信號(hào),控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開,當(dāng)人通過門之后,在將關(guān)閉。由于自

28、動(dòng)平移門在通電后可以實(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。</p><p>  自動(dòng)門在國(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)門發(fā)展的黃金時(shí)期。</p><p>  早期自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制,造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點(diǎn)已被逐漸淘汰。</p><p>  PLC是一種

29、專門為在工業(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,并能通過數(shù)字式和開關(guān)量的邏輯控制的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC具有可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),功能完善,適用性強(qiáng),系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造,體積小,重量輕,能耗低等優(yōu)點(diǎn)。目前,可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的

30、發(fā)展。因此運(yùn)用PLC控制自動(dòng)門具有較高的可靠性,維修方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>  本課題的自動(dòng)門設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC做控制器能大大提高自動(dòng)門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性,對(duì)與整個(gè)自動(dòng)門行業(yè)是一次技術(shù)革新,提高了自動(dòng)門的使用率,因此,進(jìn)行自動(dòng)門的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),可以推動(dòng)自動(dòng)門行業(yè)的發(fā)展,擴(kuò)大PLC在自動(dòng)門行業(yè)乃至整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用,具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究?jī)r(jià)值。</p><p>  3自動(dòng)門控制系

31、統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>  3.1在自動(dòng)門的功能需求分析</p><p>  本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口的應(yīng)用,需要有安全性和可靠性。根據(jù)商場(chǎng)中對(duì)自動(dòng)門的具體要求,本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門應(yīng)由以下功能:</p><p>  開門和關(guān)門控制應(yīng)有手動(dòng)和自動(dòng)方式</p><p>  為了便于維護(hù),自動(dòng)門應(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

32、門口且門未打開或者檢測(cè)到已無(wú)人接近門口且門未關(guān)閉,PLC動(dòng)作輸出信號(hào)開控制點(diǎn)動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來(lái)開門或者關(guān)門。</p><p><b>  緊急停止</b></p><p>  當(dāng)自動(dòng)門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時(shí),可閉合緊急停止開關(guān),自動(dòng)門自動(dòng)進(jìn)入開門過程。</p><p>  自動(dòng)門控制系統(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

33、為目前大多自動(dòng)門的控制方式。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來(lái)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控制。</p><p>  3.2自動(dòng)門的控制要求</p><p> ?。?)當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測(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。</p><p> ?。?)自動(dòng)門在

34、開門位置停留8秒后,自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程,關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)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。</p><p>  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。</p><p>  在門打開后的8秒等待時(shí)間內(nèi),若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測(cè)開關(guān)K2或K1時(shí),必須重新開始等待8秒后,再自動(dòng)進(jìn)入

35、關(guān)門過程,以保證人員安全通過。</p><p>  3.3自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>  自動(dòng)門控制系統(tǒng)包含PLC控制和動(dòng)作執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動(dòng)和手動(dòng)電動(dòng)控制方式,此種控制方式為目前大多自動(dòng)門的控制方式。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來(lái)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控制。</p><p>  3.3.1PLC概述</p

36、><p>  可編程控制器,英文Programmable Controller,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)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。</p>

37、<p>  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,信息入出的物理過程一般不考慮的。而PLC則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,如便于安裝便于門內(nèi)外感應(yīng)采集信號(hào),便于維修和抗干擾等問題,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)基本點(diǎn)。PLC可以通過他的外設(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

38、多、強(qiáng)得多。</p><p>  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),因而具有以下基本功能:</p><p><b>  邏輯處理功能;</b></p><p><b>  數(shù)據(jù)運(yùn)算功能;</b></p><p><b>  準(zhǔn)確

39、定時(shí)功能;</b></p><p><b>  高速計(jì)數(shù)功能;</b></p><p>  中斷處理(可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷)功能;</p><p>  程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能;</p><p><b>  聯(lián)網(wǎng)通信功能;</b></p><p>  自檢測(cè)、自診斷

40、功能。</p><p>  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有的,更是傳統(tǒng)的繼電器控制電路所無(wú)法比擬的。豐富的功能為PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能,同時(shí),也為自動(dòng)門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化、智能化創(chuàng)造了條件。</p><p>  現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程是復(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)

41、,一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程人員的歡迎。其主要特點(diǎn)有:</p><p>  抗干擾能力強(qiáng),可靠性能高</p><p>  控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,通用性強(qiáng)</p><p><b>  編程方便,易于使用</b></p><p><b>  功能強(qiáng)大,成本低</b></p><p> 

42、 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短</p><p><b>  維護(hù)方便</b></p><p> ?。?)PLC與其它典型控制系統(tǒng)的區(qū)別</p><p>  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)在開閉時(shí)易受電弧的損害,壽命短,系統(tǒng)可靠性差。</p><p><b>  控

43、制邏輯</b></p><p>  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

44、。</p><p><b>  b.工作方式</b></p><p>  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。</p><p>  PLC有微型計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn),但他的工作方式

45、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則采用不斷循環(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)。</p><p>

46、  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)的工作原理基礎(chǔ)上的,即通過執(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。</p><p><b>  c.控制速度</b&g

47、t;</p><p>  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)。</p><p> ?。?)與單片機(jī)控制系統(tǒng)的區(qū)別</p><p><b>  a.本質(zhì)

48、區(qū)別</b></p><p>  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)開發(fā)好的單片機(jī)產(chǎn)品。開發(fā)單片機(jī)控制系統(tǒng)屬于底層開發(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)行二次開發(fā)。</p><p><b>  b.使用場(chǎng)合</b></p><p> 

49、 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)化和過程中使用。</p><p><b>  c.使用過程</b></p><p>  設(shè)計(jì)開發(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

50、,進(jìn)行抗干擾等大量工作需要專門的開發(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?lt;/p><p>  3.3.2 具體構(gòu)成</p><p>  自動(dòng)門系統(tǒng)的具體組成如下圖:</p><p>  由上圖可知,當(dāng)感

51、應(yīng)器件檢測(cè)到人體或物體信號(hào)時(shí)將信號(hào)傳給PLC,PLC根據(jù)已經(jīng)采集的信號(hào)發(fā)出控制信號(hào),是驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行,通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)自動(dòng)門的運(yùn)行。</p><p>  3.4自動(dòng)門的機(jī)械傳機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>  在本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門針對(duì)人流較多的商場(chǎng),應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行綜合考慮,所以在本課題的自動(dòng)門機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了以下幾個(gè)方面:</p><p>  自動(dòng)門的傳動(dòng)主要包括安裝

52、版,軌道,門機(jī),皮帶,吊掛件等。</p><p>  所有的組件都為插入式元件,使得安裝很簡(jiǎn)單。</p><p>  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)。</p><p>  導(dǎo)軌:水平雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu),形式正懸掛,解決了側(cè)擺得問題,從而確保了門扇的穩(wěn)定性。并配以雙側(cè)密封毛刷,形成密封式導(dǎo)軌,避免積塵對(duì)導(dǎo)軌及滑輪的磨損,實(shí)現(xiàn)了維護(hù)方便的特點(diǎn)。</p

53、><p>  滑輪:采用特殊的尼龍滑輪,強(qiáng)度高,耐磨性好,同時(shí)還有一定的減震效果。</p><p>  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。</p><p>  4自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>  4.1 PLC的選擇</p><p&g

54、t;  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)。</p><p>  輸入輸出(I/O)點(diǎn)

55、數(shù)的估算</p><p>  I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?,通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù),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)。</p><p><b>  存儲(chǔ)器容量的選擇</b></p><

56、p>  存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小,程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目實(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

57、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程中有足夠的空間。</p><p><b>  控制功能的選擇</b></p><p>  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)門控制系統(tǒng)的

58、要求,主要介紹一下幾種功能的選擇。</p><p><b>  a 控制功能</b></p><p>  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。</p><p><b>  b編程功能</

59、b></p><p>  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只為編程器提供服務(wù),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)成本,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

60、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。</p><p>  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。</p>

61、<p><b>  c診斷功能</b></p><p>  PLC的診斷功能爆孔硬件和軟鍵的診斷。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(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷,通過軟鍵對(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。&

62、lt;/p><p><b>  (4)機(jī)型的選擇</b></p><p><b>  a.PLC的類型</b></p><p>  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

63、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)。</p><p><b>  b經(jīng)濟(jì)的考慮</b></p><p>  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)

64、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。 </p><p> ?。?)對(duì)PLC響應(yīng)時(shí)間的要求</p><p>

65、;  對(duì)于多數(shù)場(chǎng)合,PLC的相應(yīng)時(shí)間基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。</p><p>  綜合以上因素,本課題的設(shè)計(jì)采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。</p><p> 

66、 4.2驅(qū)動(dòng)裝置的選型</p><p>  自動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門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)合的最佳選擇本設(shè)計(jì)選用的是亞坦電機(jī)控制有限公司生產(chǎn)的45BLDC系列直流無(wú)刷電機(jī)

67、,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24V DC。</p><p>  4.3感應(yīng)器件的選型</p><p>  目前自動(dòng)門行業(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)行反應(yīng),因而反應(yīng)速度快,適用于行走速度正常的人員通過的場(chǎng)所,微波感應(yīng)器是以微波多普勒原理為基礎(chǔ),平面型天線昨感應(yīng)系統(tǒng),以

68、微處理器作控制。整機(jī)關(guān)鍵元器件均為進(jìn)口器件,方案設(shè)計(jì)選擇器件均確保了產(chǎn)品可靠性。</p><p><b>  微波感應(yīng)器的特點(diǎn):</b></p><p>  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):</p><p><b>  (1)非接觸探測(cè)。</b></p><p

69、> ?。?)不受溫度、濕度、噪音。</p><p>  紅外感應(yīng)器,是對(duì)物體的存在進(jìn)行反應(yīng),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)反應(yīng),另外,紅外感應(yīng)器的反應(yīng)速度比微波感應(yīng)器慢。</p><p>  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)門系統(tǒng)的關(guān)鍵部位,其性能直接影響自動(dòng)門系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定,如在高檔酒店、寫字樓,可以選擇高靈敏度的感應(yīng)器;在人行

70、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。</p><p>  結(jié)合本課題的實(shí)際需要在設(shè)計(jì)自動(dòng)門的人員檢測(cè)上運(yùn)用上海順安達(dá)門業(yè)裝飾有限公司的微波自動(dòng)門感應(yīng)器WB-3004,其規(guī)格如下: </p><p>  4.4 直流電動(dòng)機(jī)的選型</p><p>  4.4.1直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速</p><p>  并勵(lì)或他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)與交

71、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。</p><p>  由直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式:</p><p>  n=(U-IaRa)/KEΦ</p><p>  可知,Ra

72、、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。</p><p><b> ?。?)調(diào)磁法</b></p><p>  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

73、通量,如圖13所示。由于</p><p>  n=U/KEΦ-Ra/KTKEΦ·T</p><p>  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,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(Φ<Φn),將轉(zhuǎn)速往上調(diào)(n>nn)。</p

74、><p>  調(diào)速的過程是: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,則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。</p><p>  必須指

75、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=KTΦIa,故減小磁通量Φ后Ia必然超過額定值,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)的場(chǎng)合。</p><p>  這種調(diào)速方法有3個(gè)優(yōu)點(diǎn):</p><p> ?。?)調(diào)速平滑,可無(wú)級(jí)調(diào)速;</p><p>

76、;  (2)調(diào)速經(jīng)濟(jì),控制方便;</p><p> ?。?)機(jī)械特性較硬,穩(wěn)定性較好。</p><p>  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。</p><p><b> ?。?)調(diào)壓法</b></p>

77、<p>  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</p><p>  n=U/KT·Φ-Ra/KE·KT·Φ2·T</p><p>  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

78、下調(diào)(nn)。</p><p>  調(diào)速的過程是: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,則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。</p><p>  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

79、轉(zhuǎn)矩調(diào)速)。</p><p>  這種調(diào)速方法有下列優(yōu)點(diǎn):</p><p> ?。?)機(jī)械特性較硬,并且電壓降低后硬度不變,穩(wěn)定性較好;</p><p><b> ?。?)調(diào)速幅度大;</b></p><p>  (3)可均勻調(diào)節(jié)電樞電壓;得到平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速。</p><p>  這種調(diào)速方法的缺

80、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。</p><p>  4.4.2直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)</p><p>  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):</p><p> ?。?) 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

81、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。 </p><p>  (2) 由于沒用轉(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。 </p><p> ?。?) 由于沒有轉(zhuǎn)子發(fā)熱,無(wú)刷直流電機(jī)也無(wú)需考慮轉(zhuǎn)子冷卻問題。 </p><

82、;p> ?。?) 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。 </p><p>  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)。 </

83、p><p><b>  4.5傳動(dòng)裝置</b></p><p>  本控制系統(tǒng)所用到的傳動(dòng)裝置具體包括如下:</p><p>  1 自動(dòng)門扇行進(jìn)軌道:就像火車的鐵軌,約束門扇的吊具走輪系統(tǒng),使其按特定方向進(jìn)行。</p><p>  2 自動(dòng)門扇吊具走論系統(tǒng):用于吊掛活動(dòng)門扇,同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門扇運(yùn)行。</p>

84、;<p>  3 同步皮帶:用于傳輸電機(jī)所產(chǎn)動(dòng)力,牽引自動(dòng)門吊具走論系統(tǒng)。</p><p><b>  4.6 限位開關(guān)</b></p><p>  限位開關(guān)又稱行程開關(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。</p><p>  限位開關(guān)

85、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),行程開關(guān)通過機(jī)械可動(dòng)部分的動(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)。</p><p>  4.7自動(dòng)門控制系統(tǒng)I/0地址分配表</p><p>  I/0分配表示編寫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)。</p>

86、;<p>  4.8自動(dòng)們控制系統(tǒng)的原理圖</p><p>  4.8.1主電路及供電線路</p><p>  上圖為自動(dòng)門控制系統(tǒng)的主電路原理圖。</p><p><b>  4.8.2外圍接線</b></p><p>  如上圖所示KA1 KA2是感應(yīng)器控制的兩個(gè)繼電器,有感應(yīng)器感應(yīng)到有人時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合

87、,SQ1、SQ2是開關(guān)門到位行程開關(guān) ,檢測(cè)開關(guān)門是否到位檢,SQ3、SQ4是開關(guān)門時(shí)減速行程開關(guān)。</p><p>  5自動(dòng)門控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)</p><p>  5.1 工作過程的分析</p><p>  根據(jù) 本課題的控制要求和安全要求,所設(shè)計(jì)的程序按照下圖所示的流程運(yùn)行,已達(dá)到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)要求和完成系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì),工作流程如下:</p>

88、<p>  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)門執(zhí)行開門過程。</p><p>  當(dāng)門完全打開之后,使開門限位開關(guān)打開,此時(shí)自動(dòng)門停止,進(jìn)行8秒延時(shí)。 若此時(shí)感應(yīng)器重新檢測(cè)到有人體信號(hào)時(shí),則在重新進(jìn)行8秒延時(shí) </p><p>  當(dāng)8秒的延時(shí)完畢后,電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。在關(guān)門過程中,傳感器重新檢測(cè)到人體信號(hào)時(shí),此時(shí)中斷關(guān)門轉(zhuǎn)向開門過程

89、。</p><p>  考慮到自動(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。以上工作過程可用流程圖表達(dá)如附圖所示。</p><p><b>  5.2梯形圖程序</b></p><p>  5.2.1梯形圖的概述</p><p>  PLC是專門為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置,其主要使用者工廠廣大電氣

90、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,而常常采用面向控制過程、面向問題的“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)的說(shuō)明了句法、語(yǔ)義和下述5中編程語(yǔ)言:功能表圖(sequential function chart)、梯形圖(ladder diagram)、功能塊圖(function black diagram)、指令表( Instru

91、ction Iist)結(jié)構(gòu)文本(strured 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,功能表是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。</p><p>  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。</p>

92、;<p>  梯形圖設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常見的一種程序設(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)發(fā)展而來(lái)的梯形圖受到歡迎,并得到廣泛應(yīng)用。</p><p>  梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn):</p><p>  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;</p><p>

93、  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);</p><p>  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(Power Flow)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;</p><p>  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

94、觀易懂的優(yōu)點(diǎn),很容易被工廠電器人員掌握,特別適用于開關(guān)開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序,梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。</p><p>  5.2.2 梯形圖的設(shè)計(jì)</p><p>  設(shè)計(jì)梯形圖的基本方法和步驟:</p><p> ?。?)首先根據(jù)工藝過程控制要求,畫出控制流程圖,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)立的部分,盡量簡(jiǎn)化,利于編程

95、</p><p>  (2)將所有的輸入信號(hào)(按鍵,行程限位開關(guān),壓力開關(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。</p><p> ?。?)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)的基本回路。</p&

96、gt;<p> ?。?)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則。</p><p> ?。?)編寫程序清單時(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。 </p><p>  本系統(tǒng)的程序軟件采用西門子公司設(shè)計(jì)開發(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)過程中應(yīng)遵循以下編程規(guī)則:</p>

97、<p>  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)沒有數(shù)量限制。</p><p>  梯形圖每一行都是從左邊開始,線圈接在最右邊(線圈右邊不允許再有觸點(diǎn))。</p><p>  線圈不能直接接在左邊的母線上。</p><p>  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)避免。</p&g

98、t;<p>  在梯形圖中沒有真實(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)。</p><p>  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)。</p><p>  根據(jù)以上規(guī)則和PLC的編程方法和思路編寫了本課題設(shè)計(jì)的自

99、動(dòng)門控制系統(tǒng)的梯形圖程序,具體程序如下:</p><p><b>  6 程序調(diào)試</b></p><p><b>  6.1硬件線路連接</b></p><p><b>  圖6-1接線圖</b></p><p>  采用實(shí)驗(yàn)室可編程控制器試驗(yàn)臺(tái),主機(jī)s7-200cpu2

100、24 cn ac/dc/rly,其供電電壓均為直流24v。調(diào)試過程的電路圖如5-1所示;</p><p>  在模擬調(diào)試過程中,因于實(shí)驗(yàn)條件有限,所以微波探測(cè)信號(hào)與限位開關(guān)動(dòng)作均由按鈕代替(即BG1、BG2、BG3、BG4),SF0、SF11均接按鈕。QA1、QA2用中間繼電器代替,其線圈電壓為24V。</p><p><b>  6.2聯(lián)機(jī)調(diào)試</b></

101、p><p> ?。?)按圖6-1連接線路,接電源</p><p> ?。?)將在“STEP7-Micro/WIN V4.0SP5”開發(fā)平臺(tái)編寫好的軟件通過“RS-232/PPI電纜”下載到“CPU224”中。</p><p><b> ?。?)運(yùn)行過程實(shí)驗(yàn)</b></p><p>  按啟動(dòng)按鈕”SF0”</p>

102、;<p><b>  a手動(dòng)開/關(guān)</b></p><p>  現(xiàn)象一:當(dāng)按手動(dòng)開關(guān)按鈕SF10時(shí),電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)</p><p>  現(xiàn)象二:當(dāng)按手動(dòng)開關(guān)按鈕SF11時(shí),電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)</p><p><b>  b自動(dòng)開/關(guān)門</b></p><p>  現(xiàn)象一:當(dāng)按下按鈕BG1或BG

103、2時(shí),電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn);若按下按鈕BG4,則電動(dòng)機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng)</p><p>  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)。若此時(shí)再次按下按鈕BG1或BG2,則計(jì)時(shí)器重新計(jì)時(shí)8秒。</p><p>  現(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)過程中若按下按鈕BG1或BG2,則電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行反轉(zhuǎn)</p><p>  現(xiàn)象四:當(dāng)按下緊急按鈕SF5時(shí),電動(dòng)

104、機(jī)M進(jìn)行正轉(zhuǎn)。</p><p><b>  7 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>  本文研究了基于plc的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方法,包括硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)。不僅在理論上論證了該系統(tǒng)實(shí)施的可行性,而且在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了模擬調(diào)試。</p><p>  雖說(shuō)調(diào)試后本系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)能夠達(dá)到實(shí)際要求,但在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況,考慮各部分的容量

105、及其技術(shù)參數(shù),供電電源的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)接地問題、電纜設(shè)計(jì)與鋪設(shè)、plc輸出端保護(hù)等問題,已使系統(tǒng)達(dá)到安全可靠的工作,所以要想交付用戶使用,必須得通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。這就又給我們提出了更高層次的問題,畢竟一個(gè)較好的和較完善的應(yīng)用軟件不是在短時(shí)間內(nèi)就可以完成的它需要不斷的完善和發(fā)展,需要我們做大量的工作和時(shí)間的檢驗(yàn)?,F(xiàn)在的系統(tǒng)還沒有達(dá)到真正的智能化,還需要正增加很多新的功能和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),才能達(dá)到真正意義上的智能化控制。</p>&l

106、t;p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  王永華,《現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)》。北京航空航天大學(xué)出版社 2008 . 3.9</p><p>  何衍慶主編,何一平、王鵬副主編著,《常用PLC應(yīng)用手冊(cè)》,電子工業(yè)出版社2008.3.7</p><p>  李鳳閣,佟為明,編著,《電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》,北京

107、機(jī)械工業(yè)出版社2007.12.25</p><p>  陳立定,《電氣控制與可編程控制器技術(shù)》 北京人民郵電出版社 2007.3.5</p><p>  馬志喜 《電氣工程設(shè)計(jì)》 北京機(jī)械工業(yè)出版社 2008.6.7</p><p>  郭和偉 《電器與PLC控制技術(shù)》 北京清華大學(xué)出版社 2007.4.6</p><p

108、>  趙克裕 許福永 《微波原理與技術(shù)》 北京高等教育出版社 2006.8.5</p><p>  阮有德 《電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)教程》 人民郵電出版社 2006.10.10</p><p>  齊占慶 王振臣 《電氣控制技術(shù)》 北京機(jī)械工業(yè)出版社 2008.7.8</p><p>  常曉玲 《電氣與可編程可編程控

109、制器 》 北京機(jī)械工業(yè)出版社 2007.5.8</p><p><b>  致謝</b></p><p>  三年半的大學(xué)生活即將結(jié)束,在這里幾年我學(xué)到了很多東西。首先,向山東技師學(xué)院電氣工程系的各位老師表示感謝。你們不只傳授了我知識(shí),而且告訴了我很多為人處世的道理,這些道理將對(duì)我以后的人起到很好的指導(dǎo)作用。</p><p>  通過對(duì)自動(dòng)門

110、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),在學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)過程中,了解所設(shè)計(jì)工程的工藝流程,從而完成了對(duì)自動(dòng)門系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),同時(shí),對(duì)于自動(dòng)門硬件,也知道了一些周邊技術(shù),擴(kuò)充了知識(shí)面,增強(qiáng)對(duì)工藝的理解。</p><p>  本文的構(gòu)思、規(guī)劃設(shè)計(jì)撰寫得到了劉天華老師的悉心指導(dǎo),在論文設(shè)計(jì)時(shí)給予熱心的指導(dǎo)以幫助,他學(xué)識(shí)淵博、敏銳的學(xué)術(shù)洞察力、認(rèn)真的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、平易近人的為人風(fēng)格給予我深刻的印象,是我受益匪淺在此向劉天華表示誠(chéng)摯的

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