畢業(yè)論文基于PLC的自動卷簾門控制系統(tǒng)

1、 工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 基于PLC的自動卷簾門控制系統(tǒng)專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 校外指導(dǎo)教師：校內(nèi)指導(dǎo)教師：二零一二年五月目錄摘 要11 緒論21.1 PLC概述21.1.1 PLC的定義21.1.2 PLC的功能31.1.3 PLC的系統(tǒng)組成31.1.4 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法與步驟31.2 自動卷簾門的概述41.2.1 自動卷簾門的簡介41.2.2 國內(nèi)自動卷簾門的發(fā)展現(xiàn)狀51.3 本課題研究的內(nèi)容和意義52 自動卷簾門的控制原理及方案72.1 自動卷簾門門的基本控制原理72.1.1 自動卷簾門門的控制原理72.1.2 自動卷簾門門的主要部件組成72.2 自動卷

2、簾門控制要求72.3 自動卷簾門控制方案設(shè)計82.3.1 自動卷簾門方案的分析與論證82.3.2 控制方案的確定83 自動門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計93.1 PLC的功能分析與選型93.2 電動機(jī)的功能分析及選型93.3 光電開關(guān)的功能分析及選型103.4 接近開關(guān)的功能分析與選型103.5 自動卷簾門控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配103.6 自動卷簾門控制系統(tǒng)的電氣接線114 自動門控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計134.1 控制系統(tǒng)的程序流程圖134.2 PLC的編程語言134.3 QP的設(shè)計與編程155 系統(tǒng)調(diào)試175.1 PLC程序的調(diào)試方法及現(xiàn)象175.2 觸摸屏程序調(diào)試175.3 實(shí)物圖176 總結(jié)與展

3、望19參考文獻(xiàn)20摘 要：本文是關(guān)于自動卷簾門控制系統(tǒng)的設(shè)計，自動卷簾門系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、感應(yīng)器件、驅(qū)動裝置和傳動裝置組成。主要工作原理是感應(yīng)器件將檢測到的人體或物體信號傳送到PLC，PLC再綜合收到的自動卷簾門狀態(tài)信號作出判斷，而后發(fā)出控制信號，使驅(qū)動裝置運(yùn)行，在通過傳動裝置帶動門的動作。主要介紹運(yùn)用PLC為控制器的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計，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)品對許多場合都能適用，而且能夠簡單化，不論對于產(chǎn)品開發(fā)還是使用者來說都是最好的。此系統(tǒng)的設(shè)計既滿足了自動門的基本要求，還可以保證自動門的穩(wěn)定性。研究本課題意味著產(chǎn)品成本的下降，效益提高。因此是一個比較實(shí)

4、用且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：自動門;PLC;感應(yīng)器件;驅(qū)動裝置1 緒論在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國，商業(yè)門面、車庫、商場、醫(yī)院、廠礦企業(yè)等公共場所或住宅。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。如用于車庫門、商場防火卷閘門飛機(jī)庫門。 自動卷簾門已經(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)自動門是感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當(dāng)人通過之后，再將門關(guān)上。由于自動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。自動門性能

5、優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動門控制系統(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。目前自動門及其自動化行業(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)用都得到了長足的發(fā)展。因此運(yùn)用PLC控制自動門具有較高的可靠性、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。由此看來，進(jìn)行自動門的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究價值。1.1 PLC概述1.1.1 PLC的定義PLC 問世以來，盡管時間不長，但

6、發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國電氣制造商協(xié)會NEMA(National Electrical Manufactory Association) 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 是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(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H電工委員會(IEC)又先后頒布

7、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)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時，計數(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)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。”總之，可編程控制器是一臺計算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時，其硬件需根據(jù)

8、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)計編制。1.1.2 PLC的功能(1)邏輯控制(2)定時控制(3)計數(shù)控制(4)步進(jìn)(順序)控制(5)PID 控制(6)數(shù)據(jù)控制,PLC具有數(shù)據(jù)處理能力(7)通信和聯(lián)網(wǎng)(8)其它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。1.1.3 PLC的系統(tǒng)組成PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，如圖1.1所示。圖1.1 PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.1.4 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法與步驟（1）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求（2）確定I/O設(shè)備根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的

9、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。（3）選擇合適的PLC類型根據(jù)以確定的用戶I/O設(shè)備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點(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。（4）分配I/O點(diǎn)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，同時可進(jìn)行控制臺或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。（5）設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉

10、控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的時間經(jīng)驗(yàn)。（6）將程序輸入PLC當(dāng)使用建議編程器將程序輸入PLC時，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算機(jī)上編程時，可通過上下位機(jī)的連接電纜將 下載到PLC中去。（7）進(jìn)行軟件測試程序輸入PLC后，應(yīng)先進(jìn)行測試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將PLC連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。（8）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試在PLC軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，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)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部

11、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。（9）編制技術(shù)文件系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電氣布置圖、電氣元件明細(xì)表、PLC梯形圖。1.2 自動卷簾門的概述1.2.1 自動卷簾門的簡介門的性能廣，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、物流倉儲等多種行業(yè)的空調(diào)車間和潔凈廠房。其中高速自動開啟與關(guān)閉的快卷門，在尋求嚴(yán)格的質(zhì)量管理和高效率，

12、節(jié)儉經(jīng)費(fèi)的工廠、倉庫、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)營效率的最大關(guān)鍵。快速門比鋼鐵卷簾門速度高達(dá)20倍,實(shí)現(xiàn)每1小時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。1.2.2 國內(nèi)自動卷簾門的發(fā)展現(xiàn)狀自動卷簾門產(chǎn)品盡管已經(jīng)進(jìn)入市場成熟期，但從總的要求看，尚不夠成熟和完善，在技術(shù)開

13、發(fā)和產(chǎn)品定位上仍依靠市場的自然導(dǎo)向?yàn)橹?。國家建設(shè)部在2004后6月組建了自動門、車庫門標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，對全行業(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，必然會遇到一些亟待解決的問題：（1）知識產(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，而正規(guī)動作的品牌企業(yè)面對這種不正當(dāng)?shù)母偁巺s又不得不疲于應(yīng)對，可謂深受其害。從總體上來講，國人對知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)意識本身就不強(qiáng)，在實(shí)際動作中又缺少相應(yīng)的技術(shù)和政策支持，導(dǎo)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，以低廉的價格與之競爭,同

14、時，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，擾亂了市場秩序。（2）缺少產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。由于自動卷簾門產(chǎn)品面市僅十幾年的時間，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)備和足夠的調(diào)研及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。可以說，建設(shè)部自動門車庫門標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的成立和運(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。（3）自動卷簾門產(chǎn)品的長期發(fā)展目標(biāo)定位不夠清晰。現(xiàn)階段各生產(chǎn)廠家大多都是各自為戰(zhàn)，摸著石頭過河，對于在什么時候要達(dá)到一個什么樣的標(biāo)準(zhǔn)沒有一個統(tǒng)一、明確的認(rèn)定

15、。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)，而且極易錯失行業(yè)發(fā)展的最佳時機(jī)。（4）惡性競爭。競爭本來是市場經(jīng)濟(jì)的應(yīng)有之義，但它又猶如一柄雙刃劍，市場秩序和環(huán)境不規(guī)范時，若運(yùn)用得不當(dāng)，就會出現(xiàn)惡性競爭，導(dǎo)致廠家和消費(fèi)者雙方受害。特別是在市場資源有限的情況下，僧多粥少，一份訂單有十幾個廠家去競爭的案例屢見不鮮。為了各自的眼前利益最終就會演變?yōu)閮r格競爭，因?yàn)樗狭爽F(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)尚不充裕的國人消費(fèi)需求。而低價競爭又必然導(dǎo)致一些企業(yè)在降低制造成本上大做文章，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。1.3 本課題研究的內(nèi)容和意義本設(shè)計綜合了

16、自動卷簾門的簡潔和簡單的要求，并且具有手動和自動開關(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)探測器選用光電開關(guān)能可靠的將人或物進(jìn)行檢測；使用直流減速電動機(jī)作為驅(qū)動動力，驅(qū)動和控制簡單，制動性能好，轉(zhuǎn)矩大效率高。在硬件設(shè)計基礎(chǔ)上再進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計。本課題的具體需求在系統(tǒng)設(shè)計過程中考慮到了自動卷簾門的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定的需要。由于自動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，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得到了廣泛應(yīng)用。自動門在國外早就得到了普遍應(yīng)用，在國內(nèi)也逐漸得到了大家的認(rèn)可，已經(jīng)迎來了自動門發(fā)展的黃金時期

17、。早期自動門控制系統(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。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。他采用可以編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、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、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)用都得到了長足的發(fā)展。因此運(yùn)用PLC控制自動門具有較高的可靠性，維

18、修方便等優(yōu)點(diǎn)。本課題的自動卷簾門設(shè)計運(yùn)用PLC做控制器能大大提高自動門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，對與整個自動門行業(yè)是一次技術(shù)革新，提高了自動門的使用率，因此，進(jìn)行自動門的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究價值。2 自動卷簾門的控制原理及方案2.1 自動卷簾門門的基本控制原理2.1.1 自動卷簾門門的控制原理自動卷簾門最常見的形式就是在自動卷簾門的內(nèi)外兩側(cè)安裝感應(yīng)探測器，感應(yīng)探測器探測到有人或物體進(jìn)入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知動力電機(jī)運(yùn)行，電機(jī)將動力傳給吊具系統(tǒng)使門扇開啟，碰到行程開關(guān)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；門扇

19、開啟后一段時間由控制器作出判斷，如需關(guān)門，通知電機(jī)反向運(yùn)動，關(guān)閉門扇?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖2.1所示。圖2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.1.2 自動卷簾門門的主要部件組成（1）主控制器：它是自動卷簾門的指揮中心，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；（2）感應(yīng)探測器：也叫感應(yīng)器，負(fù)責(zé)接受處理外部信號，就好比人的眼睛，當(dāng)移動的物體進(jìn)入它的可視范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號；（3）動力電機(jī)：提供開門與關(guān)門門扇移動的主動力；（4）行程開關(guān)：檢測門扇的移動位置，提供給主控制器脈沖信號控制動力電機(jī)指定位置停轉(zhuǎn)；（5）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

20、進(jìn)；（6）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；（7）下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向和定位裝置，防止門扇在運(yùn)行時出現(xiàn)前后門體擺動。2.2 自動卷簾門控制要求（1）當(dāng)有人或物由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過時，感應(yīng)探測器檢測到信號，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行動作，電機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位位置時，電機(jī)停止運(yùn)行。（2）自動卷簾門在開門位置停留5秒后，自動卷簾門進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)被啟動，電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動到關(guān)門限位時，電機(jī)停止運(yùn)行。（3）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，感應(yīng)探測器檢測到信號，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進(jìn)入開門程序，以保證人或物安全通過。2.3 自動卷簾門控制

21、方案設(shè)計2.3.1 自動卷簾門方案的分析與論證為實(shí)現(xiàn)自動卷簾門的控制要求，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)簡單，成本低，控制方便。由于自動卷簾門的門扇是用窗簾布做成的，重量不夠，而且還會左右晃動，所以門框內(nèi)的兩側(cè)固定了兩條軌道，防止門扇的晃動，還有就是用剛好長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。因?yàn)镻LC的輸出電壓是24V，所以所選的電動機(jī)也應(yīng)是24V的直流減速電動機(jī)和兩個24V的繼電器作為負(fù)載。2.3.2 控制方案的確定（1）開門和關(guān)門控制應(yīng)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。當(dāng)信號采

22、集裝置檢測到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動作輸出信號開控制點(diǎn)動機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來開門或者關(guān)門。（2）緊急停止當(dāng)自動門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時，可閉合緊急停止開關(guān)，自動門自動進(jìn)入開門過程。自動門控制系統(tǒng)包含PLC控制和執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動和手動控制方式，此種控制模式為目前大多自動門的控制方式。本課題所設(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(shí)現(xiàn)門的自動化控制。3 自動門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 PLC的功能分析與選型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。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲

23、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(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)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計從結(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。綜合以上因素，自動卷簾門控制系統(tǒng)的核心是PLC技術(shù)，因此自動卷簾門控制系統(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

24、。此系統(tǒng)的外部硬件接線如圖3.1所示。圖3.1 GE FANUC PLC系統(tǒng)3.2 電動機(jī)的功能分析及選型直流減速電動機(jī)即齒輪減速電機(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，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)是簡化設(shè)計、節(jié)省空間。本次項(xiàng)目所用的電動機(jī)是THINK TE-22JS-24-78CN 80C

25、N 直流馬達(dá) DC 24V 53轉(zhuǎn)直流減速電機(jī)。3.3 光電開關(guān)的功能分析及選型光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。本次所用的是漫反射型光電開關(guān)，型號為E3F-DS30C4，NPN三線常開，檢測距離為30cm。3.4 接近開關(guān)的功能分析與選型接近開關(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，當(dāng)裝有生產(chǎn)的機(jī)械部件上的

26、模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸電動作，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)。本次所用的接近開關(guān)是電感式接近開關(guān)，型號為SN04-N，NPN三線常開，檢測距離為4mm。3.5 自動卷簾門控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配I/0分配表示編寫PLC程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場接線和調(diào)試的重要依據(jù)，變量表如表3.1所示。表3.1 PLC變量表NameDataTypeIOAddress功能說明rukouBOOL%I00081入口傳感器chukouBOOL%I00082出口傳感

27、器shangshengBOOL%I00098控制門上升按鈕xiajiangBOOL%I00099控制門下降按鈕shangxianBOOL%I00084門的上限位xiaxianBOOL%I00083門的下限位tingzhiBOOL%I00097停止按鈕upBOOL%Q0003門上升downBOOL%Q0002門下降3.6 自動卷簾門控制系統(tǒng)的電氣接線在此項(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、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。圖3.2 IC

28、694MDL645模塊外部接線圖圖3.3 IC694MDL754模塊外部接線圖4 自動門控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 控制系統(tǒng)的程序流程圖根據(jù)本課題的控制要求，所設(shè)計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)計要求和完成系統(tǒng)的最佳設(shè)計。系統(tǒng)流程如圖4.1所示。開始手動/自動選擇開門按鈕按下關(guān)門按鈕按下門打開到底門關(guān)閉到底門口是否有物體門打開開到底開門計時門關(guān)閉關(guān)到底停止運(yùn)行結(jié)束運(yùn)行圖4.1 系統(tǒng)流程圖4.2 PLC的編程語言設(shè)計梯形圖的基本方法和步驟：（1）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。必要時可以把控制系統(tǒng)分解成幾個相對獨(dú)立的部分，盡量簡化，利于編程（2）將所有

29、的輸入信號（按鍵，行程限位開關(guān)，壓力開關(guān)，壓力、速度、時間等傳感器）和輸出控制對象（接觸器、電動機(jī)等）分別列出，按被采用的PLC型號內(nèi)部邏輯元件編號范圍，對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、定時器、計數(shù)器等）構(gòu)成相應(yīng)的基本回路。（4）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。（5）編寫程序清單時，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GE FUNCA PLC梯形圖語言進(jìn)行程序設(shè)計。在設(shè)計過程中應(yīng)遵循以下編程規(guī)則：a.每個繼電器的線圈和他的觸點(diǎn)均用同

30、一個編號，每個元件的觸點(diǎn)使用時沒有數(shù)量限制。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。c.在一個程序中，同一編號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。d.在梯形圖中沒有真實(shí)的電流流動，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，這個電流只能在梯形圖中單向流動即從左向右流動，層次的改變只能從上向下流動。e.無論選用何種PLC機(jī)型，所使用的軟件編號（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)則和PLC的編程方法和思路編寫了本課題設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)的梯形圖程序，具體程序如圖4.2所示。圖4.2 PLC程序圖4.3 QP的設(shè)計與編程為了便于操作和調(diào)試，對于物料自動分揀系統(tǒng)控制設(shè)計的觸摸屏畫面，根據(jù)PLC的編程，將QP和PLC都下載好，然后在觸摸屏上操作就會達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。如圖4.3所示。圖4.3 觸摸屏主畫面本項(xiàng)目根據(jù)PLC所編的程序，其中當(dāng)按下開始按鈕shart時，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，小車就回到原來的位置。假如變量PLC.up為1時，門就以累加20的位移向上移動，同理當(dāng)PLC.down等于1時，門就以累