PLC自動(dòng)門控制裝置的研究

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)系 別： 電氣工程系 專業(yè)名稱： 2013（3） 電氣自動(dòng)化技術(shù) 論文題目： PLC自動(dòng)門控制裝置的研究 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 評(píng) 閱 人： 成 績(jī)： 2016年 月 日目 錄第一章：設(shè)計(jì)的要求 .第二章：緒 論 . 2.1 國(guó)內(nèi)自動(dòng)門發(fā)展現(xiàn)狀 .2.2 自動(dòng)門的技術(shù)發(fā)展方向.2.3 課題研究?jī)?nèi)容 .第三章 自動(dòng)門控制系統(tǒng)硬件介紹 .3.1 可編程程序控制器（PLC）.3.1.1 PLC的定義 .3.1.2 PLC的產(chǎn)生背景.3.13 PLC發(fā)展歷史.3.1.4 PLC的特點(diǎn).3.1.5 PLC的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì).第四章 功能器件的基本工作原理.4.1自動(dòng)感應(yīng)門

2、機(jī)的基本工作原理.4.1.1平移式自動(dòng)感應(yīng)門機(jī)組由以下部件組成.4.1.2工作流程.4.2自動(dòng)門的分類.4.3行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理.4.4光電開關(guān).4.4.1光電開關(guān)的分類.4.4.2光電開關(guān)工作原理.4.4.3光電開關(guān)的特點(diǎn).4.4.4 使用及注意事項(xiàng).第五章 自動(dòng)門的程序設(shè)計(jì).5.1繼電器接觸控制圖.5.2 Plc控制輸出輸入接線.5.3 程序流程圖.5.4 梯形圖以及指令.5.5 指令如下.5.6 過程分析.第六章 結(jié)束語.參考文獻(xiàn).第一章 畢業(yè)設(shè)計(jì)要求一 設(shè)計(jì)題目:PLC自動(dòng)門的控制裝置系統(tǒng)二 設(shè)計(jì)要求：經(jīng)分析設(shè)計(jì)任務(wù)，可知完成任務(wù)的實(shí)質(zhì)就是控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制首

3、先要具備以下功能部件：光電檢測(cè)開關(guān)，限位開關(guān)，超載保護(hù)開關(guān)，直流電機(jī)。現(xiàn)確定電機(jī)與門扇軌道組成的系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)開門，電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)門。1）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)時(shí)，開關(guān)上有電流通過（光電檢測(cè)開關(guān)是脈沖觸發(fā)須對(duì)其自鎖）由于開門限位開關(guān)常閉，所以線圈上有電通過，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。2）當(dāng)自動(dòng)門到開門限位開關(guān)位置時(shí)啟動(dòng)延時(shí)定時(shí)器8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。3）在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測(cè)開關(guān)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。4）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

4、由內(nèi)至外通過光電檢測(cè)開關(guān)時(shí)，必須重新開始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。5）考慮到自動(dòng)門在出現(xiàn)故障或在維修的時(shí)候，用自動(dòng)控制從在一定 問題，最后決定加增手動(dòng)開門和關(guān)門開關(guān)。 第二章 緒論1.1 國(guó)內(nèi)自動(dòng)門發(fā)展現(xiàn)狀1）、廠家多，規(guī)模小 56年來幾年來， 自動(dòng)門在國(guó)內(nèi)得到了快速的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)大大小小生產(chǎn)自動(dòng)門的廠家已有50多家，但普遍生產(chǎn)規(guī)模小，自主研發(fā)能力差。從新產(chǎn)品開發(fā)能力和質(zhì)量穩(wěn)定性方面還不具備和進(jìn)口產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。 2）、專業(yè)化分工趨勢(shì)顯現(xiàn)早期的生產(chǎn)廠家，一般是自主研發(fā)和生產(chǎn)，頂多委托代加工部分零部件。近兩年來，出現(xiàn)了專門生產(chǎn)主要部件的廠家，如電機(jī)、主控

5、板、遙控器傳動(dòng)件、塑料件等出現(xiàn)了專業(yè)生產(chǎn)廠家，這一趨勢(shì)使生產(chǎn)的門檻降低，進(jìn)入的廠家進(jìn)一步增多，導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。 3）、高、低檔次的市場(chǎng)分明進(jìn)口產(chǎn)品借助質(zhì)量和品牌優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了高端市場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)廠家的產(chǎn)品基本上也都具備了比較完善的功能，但生產(chǎn)工藝略嫌粗糙，質(zhì)量水平參差不齊，整體檔次較低，主要集中在低端市場(chǎng)。 4）、產(chǎn)品同質(zhì)化和市場(chǎng)特點(diǎn)導(dǎo)致利潤(rùn)微薄產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，加之自動(dòng)門產(chǎn)品往往是開發(fā)商而非最終用戶在選擇產(chǎn)品，所以價(jià)格因素占的比重較大，加劇了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。其結(jié)果是眾多廠家一味地比拼價(jià)格，導(dǎo)致利潤(rùn)微薄。同時(shí)，由于價(jià)格過低也使產(chǎn)品的持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展受到限制。1.2 自動(dòng)門的技術(shù)發(fā)展方向由于目前沒有相關(guān)的技

6、術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，各廠家的產(chǎn)品都按照自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求和測(cè)量方法都不盡相同，如提升力等參數(shù)，差別較大，在市場(chǎng)上造成了較大的混亂，給用戶選擇帶來不便，也不利于行業(yè)的發(fā)展。因此，有必要制定自動(dòng)門的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定的主要技術(shù)指標(biāo)以及測(cè)試方法等，引導(dǎo)市場(chǎng)有序競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。在建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)和門業(yè)標(biāo)委會(huì)的大力推動(dòng)下，自動(dòng)門標(biāo)準(zhǔn)編制工作已經(jīng)展開，目前有許繼施普雷特機(jī)電設(shè)備有限公司、深圳固威特科技有限公司、沈陽未來科技發(fā)展有限公司、福建漳州市麒麟電子有限公司和上海昌順電子信息技術(shù)有限公司等5家單位參與了此標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。2005年4月2日，在北京召開了編制組成立會(huì)和首次工作會(huì)議。經(jīng)過

7、編制組兩個(gè)多月的工作，現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)的初稿已經(jīng)形成，擬于近期召開編制組第二次工作會(huì)議，對(duì)初稿進(jìn)行討論和修改。經(jīng)過多年發(fā)展，自動(dòng)門行業(yè)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)： * 智能化，多功能：今后的還將進(jìn)一步提高智能化程度，如自動(dòng)檢測(cè)開關(guān)門行程位置，自動(dòng)適應(yīng)門體阻力的變化，以始終保持較高的遇障保護(hù)靈敏度等。還將增加一些新的功能，如和住宅安防系統(tǒng)配合使用等。* 免維護(hù)：采取多種措施，減少使用過程中的維護(hù)工作。* 多樣化：將會(huì)有各種各樣不同外觀和功能的產(chǎn)品，滿足用戶的不同需要。* 高安全性：隨著用戶安全意識(shí)的提高，安全性將是用戶非常注重的一項(xiàng)指標(biāo)，也將是一項(xiàng)基本要求。1.3 課題研究?jī)?nèi)容本文以某營(yíng)業(yè)廳自動(dòng)門為例，設(shè)計(jì)了以P

8、LC為控制器、控的自動(dòng)門控制系統(tǒng)。在營(yíng)業(yè)廳自動(dòng)門正上方里外各安裝一個(gè)光電探測(cè)開關(guān)，當(dāng)有人欲進(jìn)入時(shí)，光電探測(cè)開關(guān)檢測(cè)出有人要進(jìn)入或出去，從而產(chǎn)生輸出信號(hào)。PLC獲取到該輸入信號(hào)，啟動(dòng)電機(jī)，將門打開。當(dāng)門打開到一定程度后，碰到限位開關(guān)，限位開關(guān)動(dòng)作，產(chǎn)生輸出信號(hào)，自動(dòng)門停止動(dòng)作。等待一時(shí)間段后，自動(dòng)門自動(dòng)合上。在閉合過程中，如光電探測(cè)開關(guān)檢測(cè)有人要進(jìn)入或出去時(shí)，自動(dòng)門停止閉合，并立刻打開。為了保障門的安全性，設(shè)置關(guān)門限位開關(guān)，從而保障在自動(dòng)門閉合即將結(jié)束時(shí)，不會(huì)發(fā)生兩扇門。第三章 自動(dòng)門控制系統(tǒng)硬件介紹3.1可編程程序控制器（PLC）3.1.1 PLC的定義可編程控制器（Programmable

9、Controller）簡(jiǎn)稱PC，但個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）也簡(jiǎn)稱PC，為了區(qū)別，人們?nèi)粤?xí)慣稱可編程控制器為PLC（Programmable Logical Controller）。國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）于1987年頒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)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的

10、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)展其功能的原則而設(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（Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。PLC的基本設(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)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，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)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)。控制器和被控對(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)的發(fā)展，到70年代中期以后，PLC已廣泛

11、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。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)。它采用了可編程序的存儲(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)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(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)用戶來說，是

12、一種無觸點(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)揮著越來越大的作用。由于這些特點(diǎn)，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)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

13、了廣泛的應(yīng)用。 3.1.2 PLC的產(chǎn)生背景可編程控制器是基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的通用工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，在其早期主要應(yīng)用于開關(guān)量的邏輯控制。l987年國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)（International Electrotechnical Commission，IEC）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案對(duì)PLC做了如下定義：“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。它采用可以編制程序的存儲(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)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(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)過程。PLC及其有關(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，

14、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。在可編程控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器控制占主導(dǎo)地位的。這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)存在明顯的缺點(diǎn)，尤其是對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性較差。1968年，美國(guó)通用汽車公司（GM）根據(jù)市場(chǎng)形勢(shì)與生產(chǎn)發(fā)展的需要，為了完成“多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號(hào)”的戰(zhàn)略，提出了研制新型邏輯順序控制裝置來取代繼電器控制裝置。第2年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）就研制出了第一臺(tái)PLC，將其應(yīng)用于美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上，并取得了極大的成功。此后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展起來。PLC初創(chuàng)階段的代表產(chǎn)

15、品有MODICON公司的084、AB公司的PDQIl、DEC的PDP14和日立公司的SCY022等。該時(shí)期PLC產(chǎn)品的主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)等。它的CPU由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，在IO接口電路上做了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求，它的控制功能比較簡(jiǎn)單。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。而通用汽車公司（GM）公司為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需求，從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的10項(xiàng)指標(biāo)：(1)編程方便可現(xiàn)場(chǎng)修改程序(2)維修方便采用模塊化結(jié)構(gòu)(3)可靠性高于繼電器控制裝置(4)體積小于繼電器控制組裝置(5)具

16、有數(shù)據(jù)通信功能數(shù)據(jù)可直接送入計(jì)算機(jī)管理(6)成本可與繼電器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)(7)輸入可為市電(8)輸出可為市電容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥等(9)易于擴(kuò)展擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小(10)用戶存儲(chǔ)器大于4KB根據(jù)這10項(xiàng)指標(biāo)，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC 公司)于1969年研制出了世界上第一臺(tái)可編程控制器PDP-14，并在GM公司的汽車生產(chǎn)線上使用成功，可編程控制器自此誕生。氣候美國(guó)的莫迪康（MODICON）公司也推車了084控制器；1971年，日本推出了DSC-8控制器；1973年，西歐各國(guó)的可編程控制系也相繼研制成功；我國(guó)于1974年開始研制可編程控制器，并于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。3.

17、13 PLC發(fā)展歷史 自第一臺(tái)可編程控制器問世以來，可編程控制器的發(fā)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)的發(fā)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功能和特性的新變化，使得可編程控制器技術(shù)的與飛速發(fā)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?；仡櫩删幊炭刂破鞯陌l(fā)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

18、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)化方向發(fā)展，形

19、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)頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)，似的PLC向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)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，西門子公司的SYMATIC S5系列等。(4) 20世紀(jì)90年代至今這一階段PLC繼續(xù)得到快速發(fā)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

20、家的自稱系統(tǒng)逐步向開放的、統(tǒng)一的和通用的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)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發(fā)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)語言，增加了高級(jí)編程語言等，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，西門子公司的SYMATIC S7系統(tǒng)，莫迪康公司的Quantum系列等。3.1.4 PLC的特點(diǎn) PLC作為一種專用于工業(yè)環(huán)境的、具

21、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1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。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平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來說

22、，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。(2) 硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)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

23、，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)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(3) 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎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，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量

24、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)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。(4) 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)的改進(jìn)和修正，特別適應(yīng)各種工藝流程變更較多的場(chǎng)合。(5) 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

25、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。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。(6) 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，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/21/10。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。2.1.5 PLC的應(yīng)用與發(fā)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

26、、電力、汽車、采礦、水泥、機(jī)械制造、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂等行業(yè)。概括起來主要有以下幾個(gè)方面：* 開關(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問世至今，其發(fā)展經(jīng)歷了實(shí)用化階段、成熟階段和加速發(fā)展階段。PLC主要在以下幾個(gè)方面得到了不斷發(fā)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)一步向開放型發(fā)展伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)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)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)

27、揮越來越大的作用。在21世紀(jì)，PLC將會(huì)有更大的發(fā)展空間。第四章 功能器件的基本工作原理41 自動(dòng)感應(yīng)門機(jī)的基本工作原理4.1.1 平移式自動(dòng)感應(yīng)門機(jī)組由以下部件組成:（1） 主控制器：它是自動(dòng)感應(yīng)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，指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。 （2） 感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)； （3） 動(dòng)力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制自動(dòng)感應(yīng)門門扇加速與減速運(yùn)行。 （4） 自動(dòng)感應(yīng)門扇行進(jìn)軌道：就象火車的鐵軌，約束門扇的吊具走

28、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(dòng)門扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)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)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引自動(dòng)感應(yīng)門扇吊具走輪系統(tǒng)。 （7） 下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是自動(dòng)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(shí)出現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。 4. 1.2 工作流程：當(dāng)自動(dòng)感應(yīng)門門扇要完成一次開門與關(guān)門， 感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使自動(dòng)感應(yīng)門扇開啟；自動(dòng)

29、感應(yīng)門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關(guān)自動(dòng)感應(yīng)門，通知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉自動(dòng)感應(yīng)門4.2 自動(dòng)門的分類 弧形自動(dòng)門 雙重平移自動(dòng)門 雙扇平移自動(dòng)門4.3 行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(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，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關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)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類似。行程開關(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，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開關(guān)門的限位，轎

30、廂的上、下限位保護(hù)。滾輪式行程開關(guān)又分為單滾輪自動(dòng)復(fù)位和雙滾輪(羊角式)非自動(dòng)復(fù)位式，雙滾輪行移開關(guān)具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些情況下可以簡(jiǎn)化線路。4 4 光電開關(guān) 光電開關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。 采用集成電路技術(shù)和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開關(guān)器件，具有延時(shí)、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關(guān)是一種采用脈沖調(diào)制的主動(dòng)式光電探測(cè)系統(tǒng)型電子開關(guān)，它所使用的冷光源有紅外光

31、、紅色光、綠色光和藍(lán)色光等，可非接觸，無損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動(dòng)作。 接觸式行程開關(guān)存在響應(yīng)速度低、精度差、接觸檢測(cè)容易損壞被檢測(cè)物及壽命短等缺點(diǎn)，而晶體管接近開關(guān)的作用距離短，不能直接檢測(cè)非金屬材料。但是，新型光電開關(guān)則克服了它們的上述缺點(diǎn)，而且體積小、功能多、壽命長(zhǎng)、精度高、響應(yīng)速度快、檢測(cè)距離遠(yuǎn)以及抗光、電、磁干擾能力強(qiáng)。 目前，這種新型的光電開關(guān)已被用作物位檢測(cè)、液位控制、產(chǎn)品計(jì)數(shù)、寬度判別、速度檢測(cè)、定長(zhǎng)剪切、孔洞識(shí)別、信號(hào)延時(shí)、自動(dòng)門傳感、色標(biāo)檢出、沖床和剪切機(jī)以及安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉(cāng)庫(kù)、商店

32、、辦公室以及其它需要的場(chǎng)合作為防盜警戒之用。 4.4.1 光電開關(guān)的分類常用光電開關(guān)的分類方法：按檢測(cè)方式可分為反射式、對(duì)射式和鏡面反射式三種類型；光電開關(guān)按結(jié)構(gòu)可分為放大器分離型、放大器內(nèi)藏型和電源內(nèi)藏型三類。 4.4.2 光電開關(guān)工作原理反射式光電開關(guān)的工作原理由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當(dāng)被測(cè)物體進(jìn)入受光器作用范圍時(shí)，被反射回來的光脈沖進(jìn)入光敏三極管DU。并在接收電路中將光脈沖解調(diào)為電脈沖信號(hào)，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形，然后用數(shù)字積分或RC積分方式排除干擾，最后經(jīng)延時(shí)（或不延時(shí)）觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器輸出光電開關(guān)控制信號(hào)。 光電開關(guān)一般都具有良好的回差特性，因

33、而即使被檢測(cè)物在小范圍內(nèi)晃動(dòng)也不會(huì)影響驅(qū)動(dòng)器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時(shí)，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時(shí)監(jiān)視光電開關(guān)的工作。4.4.3光電開關(guān)的特點(diǎn)MGK系列光電開關(guān)是現(xiàn)代微電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是HGK系列紅外光電開關(guān)的升級(jí)換代產(chǎn)品。與以往的光電開關(guān)相比具有自己顯著的特點(diǎn)： （1）具有自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示功能，可及時(shí)告知工作狀態(tài)是否可靠； （2）對(duì)射式、反射式、鏡面反射式光電開關(guān)都有防止相互干擾功能，安裝方便； （3）對(duì)ES外同步（外診斷）控制端的進(jìn)行設(shè)置可在運(yùn)行前預(yù)檢光電開關(guān)是否正常工作。并可隨時(shí)接受計(jì)算機(jī)或PLC的中斷或檢測(cè)指令，外診斷與自診斷的適當(dāng)組合可

34、使光電開關(guān)智能化； （4）響應(yīng)速度快，高速光電開關(guān)的響應(yīng)速度可達(dá)到0.1ms，每分鐘可進(jìn)行30萬次檢測(cè)操作，能檢出高速移動(dòng)的微小物體； （5）采用專用集成電路和先進(jìn)的SMT表面安裝工藝，具有很高的可靠性； （6）體積?。ㄗ钚H20×31×12mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，并具有短路保護(hù)功能。 4.4.4 使用及注意事項(xiàng)光電開關(guān)可用于各種應(yīng)用場(chǎng)合，另外，在使用光電開關(guān)時(shí)，還應(yīng)注意環(huán)境條件，以使光電開關(guān)能夠正?？煽康墓ぷ?。1、避免強(qiáng)光源光電開關(guān)在環(huán)境照度較高時(shí)，一般都能穩(wěn)定工作。但應(yīng)回避將傳感器光軸正對(duì)太陽光、白熾燈等強(qiáng)光源。 在不能改變傳感器（受光器）光軸與強(qiáng)光源的角度時(shí)，可

35、在傳感器上方四周加裝遮光板或套上遮光長(zhǎng)筒。2、防止相互干擾MGK 系列新型光電開關(guān)通常都具有自動(dòng)防止相互干擾的功能，因而不必?fù)?dān)心相互干擾。然而，HGK系列對(duì)射式紅外光電開關(guān)在幾組并列靠近安裝時(shí)，則應(yīng)防止鄰組和相互干擾。防止這種干擾最有效的辦法是投光器和受光器交叉設(shè)置，超過2組時(shí)還拉開組距。當(dāng)然，使用不同頻率的機(jī)種也是一種好辦法。 HGK系列反射式光電開關(guān)防止相互干擾的有效辦法是拉開間隔。而且檢測(cè)距離越遠(yuǎn)，間隔也應(yīng)越大，具體間隔應(yīng)根據(jù)調(diào)試情況來確定。當(dāng)然，也可使用不同工作頻率的機(jī)種。 3、鏡面角度影響當(dāng)被測(cè)物體有光澤或遇到光滑金屬面時(shí)，一般反射率都很高，有近似鏡面的作用，這時(shí)應(yīng)將投光器與檢測(cè)物體

36、安裝成1020°的夾角，以使其光軸不垂直于被檢測(cè)物體，從而防止誤動(dòng)作。 4、排除背景物影響使用反射式擴(kuò)散型投、受光器時(shí)，有時(shí)由于檢出物離背景物較近，光電開關(guān)或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會(huì)使光電開關(guān)不能穩(wěn)定檢測(cè)。 因此可以改用距離限定型投、受光器，或者采用遠(yuǎn)離背景物、拆除背景物、將背景物涂成無光黑色、或設(shè)法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。 5、自診斷功能使用在安裝或使用時(shí)，有時(shí)可能會(huì)由于臺(tái)面或背景影響以及使用振動(dòng)等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環(huán)境溫度超出范圍等問題。這些問題有可能會(huì)使光電開關(guān)偏離穩(wěn)定工作區(qū)，這時(shí)可以利用光電開關(guān)的自診斷功能而使其通過S

37、TABLITY綠色穩(wěn)定指示燈發(fā)出通知，以提醒使用者及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。 6、消除臺(tái)面影響投光器與受光器在貼近臺(tái)面安裝時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)臺(tái)面反射的部分光束照到受光器而造成工作不穩(wěn)定，對(duì)此使受光器與投光器離開臺(tái)面一定距離并加裝遮光板。 嚴(yán)禁用稀釋劑等化學(xué)物品，以免損壞塑料鏡。 高壓線、動(dòng)力線和光電傳感器的配線不應(yīng)放在同一配線管或用線槽內(nèi)，否則會(huì)由于感應(yīng)而造成（有時(shí)）光電開關(guān)的誤動(dòng)作或損壞，所以原則上要分別單獨(dú)配線。 下列場(chǎng)所，一般有可能造成光電開關(guān)的誤動(dòng)作，應(yīng)盡量避開： （1）灰塵較多的場(chǎng)所； （2）腐蝕性氣體較多的場(chǎng)所； （3）水、油、化學(xué)品有可能直接飛濺的場(chǎng)所； （4）戶外或太陽光等有強(qiáng)光直射而無遮光措施的場(chǎng)所。 （5）環(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場(chǎng)所； （6）振動(dòng)、沖擊大，而未采取避震措施的場(chǎng)所。第五章 自動(dòng)門的程序設(shè)計(jì)5.1繼電器接觸控制原理圖5.2 Plc控制輸出輸入接線原理圖開 始5若K1，K2有信號(hào)開 門 K3 打 開 停 止延時(shí)8s,若K1，K2有信號(hào)號(hào)HAO號(hào)關(guān) 門若K1，K2有信號(hào)K4 打 開 停 止結(jié) 束.3 程序流程圖5.4 梯形圖以及指令I(lǐng)0.1 門外光檢測(cè)電開關(guān) I0.2 門內(nèi)光檢測(cè)電開關(guān)I0.3 開門限位電開關(guān) I0.4 關(guān)門限位電開關(guān)I0.5 過載保護(hù)開關(guān)I0.6 緊急停車開關(guān)I0.7 啟動(dòng)停止