畢業(yè)論文---基于plc的自動(dòng)卷簾門控制系統(tǒng)

1、<p>　　基于PLC的自動(dòng)卷簾門控制系統(tǒng)</p><p>　　專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù)</p><p><b>　　班 級(jí)： </b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b></p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p

2、><p><b>　　校外指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　校內(nèi)指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　二零一二年五月</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要

3、1</b></p><p><b>　　1 緒論2</b></p><p>　　1.1 PLC概述2</p><p>　　1.1.1 PLC的定義2</p><p>　　1.1.2 PLC的功能3</p><p>　　1.1.3 PLC的系統(tǒng)組成3</p>&

4、lt;p>　　1.1.4 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與步驟3</p><p>　　1.2 自動(dòng)卷簾門的概述4</p><p>　　1.2.1 自動(dòng)卷簾門的簡(jiǎn)介4</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)自動(dòng)卷簾門的發(fā)展現(xiàn)狀5</p><p>　　1.3 本課題研究的內(nèi)容和意義5</p><p>　　2 自動(dòng)卷

5、簾門的控制原理及方案7</p><p>　　2.1 自動(dòng)卷簾門門的基本控制原理7</p><p>　　2.1.1 自動(dòng)卷簾門門的控制原理7</p><p>　　2.1.2 自動(dòng)卷簾門門的主要部件組成7</p><p>　　2.2 自動(dòng)卷簾門控制要求7</p><p>　　2.3 自動(dòng)卷簾門控制方案設(shè)計(jì)8&l

6、t;/p><p>　　2.3.1 自動(dòng)卷簾門方案的分析與論證8</p><p>　　2.3.2 控制方案的確定8</p><p>　　3 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 PLC的功能分析與選型9</p><p>　　3.2 電動(dòng)機(jī)的功能分析及選型9</p><p>

7、　　3.3 光電開關(guān)的功能分析及選型10</p><p>　　3.4 接近開關(guān)的功能分析與選型10</p><p>　　3.5 自動(dòng)卷簾門控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配10</p><p>　　3.6 自動(dòng)卷簾門控制系統(tǒng)的電氣接線11</p><p>　　4 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)13</p><p>　　4

8、.1 控制系統(tǒng)的程序流程圖13</p><p>　　4.2 PLC的編程語言13</p><p>　　4.3 QP的設(shè)計(jì)與編程15</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試17</b></p><p>　　5.1 PLC程序的調(diào)試方法及現(xiàn)象17</p><p>　　5.2 觸摸屏程序調(diào)試

9、17</p><p>　　5.3 實(shí)物圖17</p><p>　　6 總結(jié)與展望19</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p>　　摘 要：本文是關(guān)于自動(dòng)卷簾門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，自動(dòng)卷簾門系統(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

10、或物體信號(hào)傳送到PLC，PLC再綜合收到的自動(dòng)卷簾門狀態(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>　　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)還是使用者來說都是最好的。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

11、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><p>　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)門;PLC;感應(yīng)器件;驅(qū)動(dòng)裝置</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國(guó)，商業(yè)門面、車庫(kù)、商場(chǎng)、醫(yī)院、廠礦企業(yè)等公共場(chǎng)所或住宅。尤其是門洞較大，不便安裝地面門體的地方起到方便、快捷開啟作用。如用于車庫(kù)門、商場(chǎng)防火卷閘門飛

12、機(jī)庫(kù)門。 自動(dòng)卷簾門已經(jīng)隨處可見。它的工作方式是通過門內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開關(guān)來感應(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)卷簾門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，不但能給我們帶來人員進(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)門性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，

13、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，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在自動(dòng)門行業(yè)

14、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><b>　　1.1 PLC概述</b></p><p>　　1.1.1 PLC的定義</p><p>　　PLC 問世以來，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA(National Electrical Manufactory As

15、sociation) 經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于 1984 年首先將其正式命名為PC(Programmable Controller),并給PC 作了如下定義：“PC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行PC 之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器?！币院髧?guó)際電

16、工委員會(huì)(IEC)又先后頒布了PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿,并在1987 年2 月通過了對(duì)它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)</p><p>　　

17、總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。</p><p>　　1.1.2 PLC的功能</p><p><b>　　(1)邏輯控制</b></p>

18、<p><b>　　(2)定時(shí)控制</b></p><p><b>　　(3)計(jì)數(shù)控制</b></p><p>　　(4)步進(jìn)(順序)控制</p><p><b>　　(5)PID 控制</b></p><p>　　(6)數(shù)據(jù)控制,PLC具有數(shù)據(jù)處理能力</p

19、><p><b>　　(7)通信和聯(lián)網(wǎng)</b></p><p><b>　　(8)其它</b></p><p>　　PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT 模塊。</p><p>　　1.1.3 PLC的系統(tǒng)組成</p><p>　　PL

20、C 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1.1.4 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與步驟</p><p>　?。?）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求</p><p>　　（2）確定I/O設(shè)備</p><

21、p>　　根據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC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)備按鈕、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器等。</p><p>　?。?）選擇合適的PLC類型</p><p>　　根據(jù)以確定的用戶I/O設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的PLC類型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。</

22、p><p><b>　?。?）分配I/O點(diǎn)</b></p><p>　　分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入/輸出分配表。接著就可以進(jìn)行PLC程序的設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(tái)或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。</p><p>　　（5）設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序</p><p>　　根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整

23、個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　（6）將程序輸入PLC</p><p>　　當(dāng)使用建議編程器將程序輸入PLC時(shí)，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過上下位機(jī)的連接電纜將 下載到PLC中去。</p>&

24、lt;p><b>　?。?）進(jìn)行軟件測(cè)試</b></p><p>　　程序輸入PLC后，應(yīng)先進(jìn)行測(cè)試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過程中，難免會(huì)有疏漏的地方。因此在將PLC連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。</p><p>　　（8）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試</p><p>　　在P

25、LC軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整體系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進(jìn)行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。</p><p><b>　?。?）編制技術(shù)文件</b></p><p>　　系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電氣布置圖、

26、電氣元件明細(xì)表、PLC梯形圖。</p><p>　　1.2 自動(dòng)卷簾門的概述</p><p>　　1.2.1 自動(dòng)卷簾門的簡(jiǎn)介</p><p>　　門的性能廣，具有保溫、保冷、防蟲、防風(fēng)、防塵、隔音、防火、防異味、采光、密封、可抵擋風(fēng)壓，有防盜，低噪音，速度快，開啟頻率高，安全性能好等多種功能?？蓮V泛使用于電子、機(jī)械、化工、紡織、冷凍、印刷、食品、汽車裝配、超市、物

27、流倉(cāng)儲(chǔ)等多種行業(yè)的空調(diào)車間和潔凈廠房。其中高速自動(dòng)開啟與關(guān)閉的快卷門，在尋求嚴(yán)格的質(zhì)量管理和高效率，節(jié)儉經(jīng)費(fèi)的工廠、倉(cāng)庫(kù)、店鋪等處，出入口的有效開閉是決定商品的安全性與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效率的最大關(guān)鍵?？焖匍T比鋼鐵卷簾門速度高達(dá)20倍,實(shí)現(xiàn)每1小時(shí)100次的高速開閉與高度的耐久性。另外，通過開口高度調(diào)節(jié)機(jī)能的并用，縮短出入口的開放時(shí)間，提高室內(nèi)的空調(diào)的效率．把室外的異物混入控制在最小限度，同時(shí)提高工作效率。為實(shí)現(xiàn)安全，清潔，節(jié)能的工作環(huán)境，為提高

28、產(chǎn)品質(zhì)量節(jié)減經(jīng)費(fèi)作出貢獻(xiàn)。 密封性能好，采用德國(guó)編碼器調(diào)制限位，門底端裝有加重隔氣布，可與各種不平坦地面緊密結(jié)合，起到良好防塵降噪、防風(fēng)保溫作用。</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)自動(dòng)卷簾門的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　自動(dòng)卷簾門產(chǎn)品盡管已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)成熟期，但從總的要求看，尚不夠成熟和完善，在技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品定位上仍依靠市場(chǎng)的自然導(dǎo)向?yàn)橹鳌?guó)家建設(shè)部在2004后6月組建了自動(dòng)門、車庫(kù)門

29、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，對(duì)全行業(yè)進(jìn)行規(guī)范、指導(dǎo)和服務(wù)，但要把純自然狀態(tài)下的行業(yè)發(fā)展模式進(jìn)行規(guī)范到位，必然會(huì)遇到一些亟待解決的問題：</p><p>　　（1）知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度太弱。一批假冒偽劣廠家剛被淘汰出局，隨之又有一批卷土而來，大有“野火燒不盡”之勢(shì)，而正規(guī)動(dòng)作的品牌企業(yè)面對(duì)這種不正當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)卻又不得不疲于應(yīng)對(duì)，可謂深受其害。從總體上來講，國(guó)人對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)意識(shí)本身就不強(qiáng)，在實(shí)際動(dòng)作中又缺少相應(yīng)的技術(shù)和政策支持，導(dǎo)

30、致大批正規(guī)企業(yè)辛辛苦苦投入大量資金、精心研發(fā)的新產(chǎn)品，剛一問世，仿冒偽劣產(chǎn)品就蜂擁而至充斥市場(chǎng)，以低廉的價(jià)格與之競(jìng)爭(zhēng),同時(shí)，魚目混珠的劣質(zhì)產(chǎn)品，也令消費(fèi)者無法分辨，無所適從。這不僅使正規(guī)投入研發(fā)的企業(yè)蒙受損失，也直接坑害了消費(fèi)者利益，擾亂了市場(chǎng)秩序。</p><p>　　（2）缺少產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。由于自動(dòng)卷簾門產(chǎn)品面市僅十幾年的時(shí)間，技術(shù)工作的基礎(chǔ)才剛剛建立，要制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚缺乏足夠的技術(shù)準(zhǔn)備和足夠

31、的調(diào)研及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備?？梢哉f，建設(shè)部自動(dòng)門車庫(kù)門標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的成立和運(yùn)行，為制定這些標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范創(chuàng)造了有利條件，但要真正落到實(shí)處還需要行業(yè)內(nèi)同仁們的積極參與支持和配合。</p><p>　　（3）自動(dòng)卷簾門產(chǎn)品的長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)定位不夠清晰?，F(xiàn)階段各生產(chǎn)廠家大多都是各自為戰(zhàn)，摸著石頭過河，對(duì)于在什么時(shí)候要達(dá)到一個(gè)什么樣的標(biāo)準(zhǔn)沒有一個(gè)統(tǒng)一、明確的認(rèn)定。這必然導(dǎo)致企業(yè)目光短淺和盲目開發(fā)，不僅是資源上的浪費(fèi)，而且極易錯(cuò)失

32、行業(yè)發(fā)展的最佳時(shí)機(jī)。</p><p>　?。?）惡性競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)本來是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的應(yīng)有之義，但它又猶如一柄雙刃劍，市場(chǎng)秩序和環(huán)境不規(guī)范時(shí)，若運(yùn)用得不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)惡性競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致廠家和消費(fèi)者雙方受害。特別是在市場(chǎng)資源有限的情況下，僧多粥少，一份訂單有十幾個(gè)廠家去競(jìng)爭(zhēng)的案例屢見不鮮。為了各自的眼前利益最終就會(huì)演變?yōu)閮r(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)樗狭爽F(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)尚不充裕的國(guó)人消費(fèi)需求。而低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)又必然導(dǎo)致一些企業(yè)在降低制造成本上大做文章，

33、隨之而來的就是原材料以次充好，偷工減料，服務(wù)水平降低，產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量下降,最終受害的還是消費(fèi)者。</p><p>　　1.3 本課題研究的內(nèi)容和意義</p><p>　　本設(shè)計(jì)綜合了自動(dòng)卷簾門的簡(jiǎn)潔和簡(jiǎn)單的要求，并且具有手動(dòng)和自動(dòng)開關(guān)門功能，要求有很高的穩(wěn)定性來滿足日常的需要，所以在本設(shè)計(jì)中選用的智能控制器為穩(wěn)定性良好的GE Fanuc系列PLC；感應(yīng)探測(cè)器選用光電開關(guān)能可靠的將人或物進(jìn)行

34、檢測(cè)；使用直流減速電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)和控制簡(jiǎn)單，制動(dòng)性能好，轉(zhuǎn)矩大效率高。在硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上再進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。本課題的具體需求在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中考慮到了自動(dòng)卷簾門的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定的需要。由于自動(dòng)卷簾門門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，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)迎來了自動(dòng)門發(fā)展的黃金時(shí)期。&

35、lt;/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，

36、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)卷簾門設(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

37、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>　　2 自動(dòng)卷簾門的控制原理及方案</p><p>　　2.1 自動(dòng)卷簾門門的基本控制原理</p><p>　　2.1.1 自動(dòng)卷簾門門的控制原理</p><p>　　自動(dòng)卷簾門最常見

38、的形式就是在自動(dòng)卷簾門的內(nèi)外兩側(cè)安裝感應(yīng)探測(cè)器，感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人或物體進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知?jiǎng)恿﹄姍C(jī)運(yùn)行，電機(jī)將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使門扇開啟，碰到行程開關(guān)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；門扇開啟后一段時(shí)間由控制器作出判斷，如需關(guān)門，通知電機(jī)反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉門扇?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.1.2 自動(dòng)卷簾門門的

39、主要部件組成</p><p>　?。?）主控制器：它是自動(dòng)卷簾門的指揮中心，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，指揮電機(jī)或電鎖類系統(tǒng)工作；</p><p>　　（2）感應(yīng)探測(cè)器：也叫感應(yīng)器，負(fù)責(zé)接受處理外部信號(hào)，就好比人的眼睛，當(dāng)移動(dòng)的物體進(jìn)入它的可視范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)；</p><p>　?。?）動(dòng)力電機(jī)：提供開門與關(guān)門門扇移動(dòng)的主動(dòng)

40、力；</p><p>　?。?）行程開關(guān)：檢測(cè)門扇的移動(dòng)位置，提供給主控制器脈沖信號(hào)控制動(dòng)力電機(jī)指定位置停轉(zhuǎn)；</p><p>　?。?）門扇行進(jìn)軌道：約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其在特定軌道行進(jìn)；</p><p>　　（6）門扇吊具走輪系統(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><p>　?。?）下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的

41、導(dǎo)向和定位裝置，防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。</p><p>　　2.2 自動(dòng)卷簾門控制要求</p><p>　?。?）當(dāng)有人或物由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過時(shí)，感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)到信號(hào)，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行動(dòng)作，電機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。</p><p>　　（2）自動(dòng)卷簾門在開門位置停留5秒后，自動(dòng)卷簾門進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)被啟動(dòng)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門

42、移動(dòng)到關(guān)門限位時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。</p><p>　?。?）當(dāng)關(guān)門過程中，當(dāng)有人或物由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過時(shí)，感應(yīng)探測(cè)器檢測(cè)到信號(hào)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序，以保證人或物安全通過。</p><p>　　2.3 自動(dòng)卷簾門控制方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 自動(dòng)卷簾門方案的分析與論證</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卷簾門的控

43、制要求，本控制系統(tǒng)采用運(yùn)用PLC作為主控制器來調(diào)節(jié)直流減速電機(jī)實(shí)現(xiàn)控制門扇開啟和關(guān)閉，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，控制方便。</p><p>　　由于自動(dòng)卷簾門的門扇是用窗簾布做成的，重量不夠，而且還會(huì)左右晃動(dòng)，所以門框內(nèi)的兩側(cè)固定了兩條軌道，防止門扇的晃動(dòng)，還有就是用剛好長(zhǎng)度的鐵片捏在布的下方，即有下垂的重量了，又有接近開關(guān)所需感應(yīng)的鐵片。</p><p>　　因?yàn)镻LC的輸出電壓是24V，所

44、以所選的電動(dòng)機(jī)也應(yīng)是24V的直流減速電動(dòng)機(jī)和兩個(gè)24V的繼電器作為負(fù)載。</p><p>　　2.3.2 控制方案的確定</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)到有人接近門口且門未打開或者檢測(cè)到已無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)來開

45、門或者關(guān)門。</p><p><b>　　（2）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為控制中心來控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

46、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 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 PLC的功能分析與選型</p><p>　　PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入

47、和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。</p>

48、;<p>　　綜合以上因素，自動(dòng)卷簾門控制系統(tǒng)的核心是PLC技術(shù)，因此自動(dòng)卷簾門控制系統(tǒng)PLC應(yīng)用系統(tǒng)很重要。此項(xiàng)目中我們用到的PLC系統(tǒng)為GE FANUC。此系統(tǒng)的外部硬件接線如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 GE FANUC PLC系統(tǒng)</p><p>　　3.2 電動(dòng)機(jī)的功能分析及選型</p><p>　　直流減速電動(dòng)機(jī)即齒輪減速電

49、機(jī)，是在普通直流電機(jī)的基礎(chǔ)上，加上配套齒輪減速箱。齒輪減速箱的作用是，提供較低的轉(zhuǎn)速，較大啊的力矩。同時(shí)，齒輪箱不同的減速比可以提供不同的轉(zhuǎn)速和力矩。這大大提高了直流電機(jī)在自動(dòng)化行業(yè)中的使用率。減速電機(jī)是指減速機(jī)和電機(jī)的集成體。這種集成體通常稱為齒輪馬達(dá)或齒輪電機(jī)。通常有專業(yè)的減速機(jī)生產(chǎn)廠進(jìn)行集成組裝好后成套供貨。減速電機(jī)廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)、機(jī)械行業(yè)等。使用減速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、節(jié)省空間。</p><p>　

50、　本次項(xiàng)目所用的電動(dòng)機(jī)是THINK TE-22JS-24-78CN 80CN 直流馬達(dá) DC 24V 53轉(zhuǎn)直流減速電機(jī)。</p><p>　　3.3 光電開關(guān)的功能分析及選型</p><p>　　光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器

51、上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。</p><p>　　本次所用的是漫反射型光電開關(guān)，型號(hào)為E3F-DS30C4，NPN三線常開，檢測(cè)距離為30cm。</p><p>　　3.4 接近開關(guān)的功能分析與選型</p><p>　　接近開關(guān)也就是限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，

52、當(dāng)裝有生產(chǎn)的機(jī)械部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸電動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕相似。接近開關(guān)可以分為以下三種：電感式接近開關(guān),電容式接近開關(guān)和霍爾開關(guān)。</p><p>　　本次所用的接近開關(guān)是電感式接近開關(guān)，型號(hào)為SN04-N，NPN三線常開，檢測(cè)距離為4mm。</p><p>　　3.5 自動(dòng)卷簾門控制系統(tǒng)

53、的I/O點(diǎn)及地址分配</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)，變量表如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 PLC變量表</p><p>　　3.6 自動(dòng)卷簾門控制系統(tǒng)的電氣接線</p><p>　　在此項(xiàng)目中所用到的PLC練劍編程模塊，分別有電源模塊、CPI模塊、以太網(wǎng)模塊、

54、IC694MDL645模塊、IC694MDL754模塊。以下分別是IC694MDL645模塊、IC694MDL754模塊的外部接線圖。如圖3.2和3.3所示。</p><p>　　圖3.2 IC694MDL645模塊外部接線圖</p><p>　　圖3.3 IC694MDL754模塊外部接線圖</p><p>　　4 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p>

55、<p>　　4.1 控制系統(tǒng)的程序流程圖</p><p>　　根據(jù)本課題的控制要求，所設(shè)計(jì)的程序按照以下的流程進(jìn)行，以達(dá)到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)要求和完成系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)。系統(tǒng)流程如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)流程圖</p><p>　　4.2 PLC的編程語言</p><p>　　設(shè)計(jì)梯形圖的基本方法和步驟：<

56、/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</p><p>　?。?）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、電動(dòng)機(jī)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>

57、<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><p>　?。?）以梯形圖的形式來描述控制要求，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

58、系統(tǒng)的程序軟件采用GE FUNCA PLC梯形圖語言進(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><p>　　a.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>　　b.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)）。線圈不能直接接在左邊的母線上。</p><p>　　c.在一個(gè)程序中，同

59、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><p>　　d.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>　　e.無論選用何種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)。<

60、/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)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的梯形圖程序，具體程序如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 PLC程序圖</p><p>　　4.3 QP的設(shè)計(jì)與編程</p><p>　　為了便于操作和調(diào)試，對(duì)于物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的觸摸屏畫面，根據(jù)PLC的編程，將QP和PLC都下載好，然后在觸

61、摸屏上操作就會(huì)達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 觸摸屏主畫面</p><p>　　本項(xiàng)目根據(jù)PLC所編的程序，其中當(dāng)按下開始按鈕shart時(shí)，小車變量su就以從0一直累加20的位移向前運(yùn)行，當(dāng)按下復(fù)位按鈕reset時(shí)，小車就回到原來的位置。假如變量PLC.up為1時(shí)，門就以累加20的位移向上移動(dòng)，同理當(dāng)PLC.down等于1時(shí)，門就以累加20的位移向下移動(dòng)。觸

62、摸屏的腳本程序如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 腳本程序圖</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　5.1 PLC程序的調(diào)試方法及現(xiàn)象</p><p>　　將所有外部接線按接線圖接好后，再接上24V電源通電，把PLC的程序下載進(jìn)去，以下就是調(diào)試的現(xiàn)象。</p>&

63、lt;p><b>　　（1）手動(dòng)開/關(guān)</b></p><p>　　現(xiàn)象一：當(dāng)按手動(dòng)上升開關(guān)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)。</p><p>　　現(xiàn)象二：當(dāng)按手動(dòng)下降開關(guān)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)。</p><p><b>　?。?）自動(dòng)開/關(guān)門</b></p><p>　　現(xiàn)象一：當(dāng)傳感器（前或后）感應(yīng)到有

64、物體經(jīng)過時(shí)時(shí)，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)；若按下停止按鈕，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)5秒進(jìn)行延時(shí)；在5秒內(nèi)，如果傳感器（后或前）檢測(cè)到物體經(jīng)過，電動(dòng)機(jī)也反轉(zhuǎn)，直到到達(dá)下限位。</p><p>　　5.2 觸摸屏程序調(diào)試</p><p>　　觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在

65、顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示起屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接受后送到觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置接受觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)送給處理器，同時(shí)能接受處理器發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。</p><p>　　利用這種技術(shù)，用戶只要用手指輕輕地觸碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)，這

66、種技術(shù)極大方便了用戶，非常適合多媒體信息查詢。同時(shí)，這種人機(jī)交互方式賦予了多媒體嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。</p><p><b>　　5.3 實(shí)物圖</b></p><p>　　經(jīng)過調(diào)試后，罪過確定的自動(dòng)卷簾門實(shí)物圖如圖5.1所示。</p><p><b>　　圖5.3 實(shí)物圖</b></p&g

67、t;<p><b>　　6 總結(jié)與展望</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，考慮各部分的容量及其技術(shù)參數(shù)，供電電源的設(shè)

68、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><p><b&

69、gt;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]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>　　[2]何衍慶，何一平，王 鵬.常用PLC應(yīng)用手冊(cè).電子工業(yè)出版社,2008.3.7</p><p>　　[3]李鳳閣，佟為明.電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京機(jī)械工業(yè)出版社,2007.12.2

70、5</p><p>　　[4]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>　　[5]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>　　[6]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>　　[7]阮有德.電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)教程.