車庫自動卷簾門控制設(shè)計說明書范文

目錄第一章緒論 11.1車庫自動卷簾門的概述 11.1.1車庫自動卷簾門的簡介 11.1.2國內(nèi)自動卷簾門的發(fā)展現(xiàn)狀 11.2本課題研究的內(nèi)容和意義 2第二章車庫自動卷簾門 PLC控制方案 52.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方案 5第三章車庫自動卷簾門的組成、控制要求及原理 63.1車庫自動卷簾門的主要部件組成 63.2車庫自動卷簾門控制要求 63.3車庫自動卷簾門的基本控制原理 73.3.1車庫自動卷簾門電氣原理圖分析 8第四章車庫自動卷簾門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 114.1PLC的功能分析與選型 114.2電動機的功能分析及選型 114.3熔斷器的選擇 124.4繼電器的選擇與作用 134.5接觸器的選擇 134.7蜂鳴器的選用 154.8行程開關(guān)(限位開關(guān))的選用 154.9光電開關(guān)的選用 164.10控制按鈕的選用 164.11遙控開關(guān)的選用 164.12電源選擇 174.13PLC控制輸出/輸入接線 17第五章自動門控制裝置系統(tǒng)程序 205.1控制流程圖 205.2梯形圖 20設(shè)計體會 22參考文獻 22第一章 緒論1.1 車庫自動卷簾門的概述1.1.1 車庫自動卷簾門的簡介車庫自動卷簾門的性能廣，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，節(jié)儉經(jīng)費的工廠、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?？焖匍T比鋼鐵卷簾門速度高達20倍,實現(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)費作出貢獻。 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。1.1.2 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)開發(fā)和產(chǎn)品定位上仍依靠市場的自然導(dǎo)向為主。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)的保護意識本身就不強，在實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,同時，魚目混珠的劣質(zhì)產(chǎn)品，也令消費者無法分辨，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?，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，對于在什么時候要達到一個什么樣的標(biāo)準(zhǔn)沒有一個統(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，而且極易錯失行業(yè)發(fā)展的最佳時機。（4）惡性競爭。競爭本來是市場經(jīng)濟的應(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，若運用得不當(dāng)，就會出現(xiàn)惡性競爭，導(dǎo)致廠家和消費者雙方受害。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，因為它迎合了現(xiàn)階段經(jīng)濟尚不充裕的國人消費需求。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者。1.2 本課題研究的內(nèi)容和意義本設(shè)計綜合了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GEFanuc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行檢測；使用直流減速電動機作為驅(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)濟實用、穩(wěn)定的需要。由于自動卷簾門門在通電后可以實現(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。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)行邏輯運算、順序運算、計時、和算數(shù)運算等操作指令，并能通過數(shù)字式和開關(guān)量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC具有可靠性高，抗干擾能力強，功能完善，適用性強，系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點。目前，可編程控制器在機械制造、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。因此運用PLC控制自動門具有較高的可靠性，維修方便等優(yōu)點[6]。本課題的自動卷簾門設(shè)計運用PLC做控制器能大大提高自動門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，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)濟和理論研究價值[13][14][15]。在經(jīng)濟飛速發(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)人走進自動門是感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人word文檔 可自由復(fù)制編輯的存在，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現(xiàn)無人管理，不但能給我們帶來人員進出方便、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)字運算操作的電子裝置。目前他在機械制造、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。因此運用PLC控制自動門具有較高的可靠性、維修方便等優(yōu)點。由此看來，進行自動門的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)濟和理論研究價值。PLC問世以來，盡管時間不長，但發(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 ElectricalManufactoryAssociation)經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于 1984年首先將其正式命名為PC(ProgrammableController),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，以控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行PC之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。以后國際電工委員會(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月通過了對它的定義：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(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械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(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，易于擴充其功能的原則設(shè)計[4]。PLC具有以下幾項功能功能 [20]：(1)邏輯控制(2)定時控制(3)計數(shù)控制(4)步進(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。word文檔 可自由復(fù)制編輯PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，如圖1.1所示。圖1.1 PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(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，在實際應(yīng)用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設(shè)計編制 [5]。word文檔 可自由復(fù)制編輯第二章 車庫自動卷簾門 PLC控制方案2.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方案（1）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求（2）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數(shù)，選擇合適的PLC類型，包括機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（3）確定I/O設(shè)備根據(jù)被控對象對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。（4）分配I/O點分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入/輸出分配表。接著就可以進行PLC程序的設(shè)計，同時可進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，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的時間經(jīng)驗。（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上編程時，可通過上下位機的連接電纜將下載到 PLC中去。（7）進行軟件測試程序輸入PLC后，應(yīng)先進行測試工作。因為在程序設(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，就可以進行整體系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后進行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進行分段調(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[7]。word文檔 可自由復(fù)制編輯第三章 車庫自動卷簾門的組成、控制要求及原理3.1 車庫自動卷簾門的主要部件組成圖3.1車庫自動門平面圖車庫自動卷簾門控制系統(tǒng)控制的平面圖如圖 3.1所示。車庫自動卷簾門主要由以下主要部件組成 [17]:（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：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指定位置停轉(zhuǎn)；（5）門扇行進軌道：約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其在特定軌道行進；（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，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。3.2 車庫自動卷簾門控制要求一、手動按鈕控制：（1）當(dāng)有人或物由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過時，啟動開門按鈕，電機正轉(zhuǎn)，門開啟同時蜂鳴器響，到達開門限位位置時，電機停止運行，門停止蜂鳴器不響。（2）當(dāng)門開啟或關(guān)閉過程中，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)立即停止開/關(guān)門。word文檔 可自由復(fù)制編輯（3）當(dāng)離開時時，按下關(guān)門按鈕，電機反轉(zhuǎn)，應(yīng)立即開始關(guān)門同時蜂鳴器響，到達關(guān)門限位位置時，電機停止運行，門停止蜂鳴器不響。(4)三相相異步電動機，380V，450W。二、遙控器控制：（1）當(dāng)有人或物由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過時，按遙控開啟按鈕，傳感器器檢測到信號，開門執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行動作，電機正轉(zhuǎn)，門開啟同時蜂鳴器響，到達開門限位位置時，電機停止運行，門停止蜂鳴器不響。（2）當(dāng)門開啟或關(guān)閉過程中，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)立即停止開/關(guān)門。（3）當(dāng)離開時時，按遙控關(guān)閉按鈕，感應(yīng)探測器檢測到信號，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行動作，電機反轉(zhuǎn)，應(yīng)立即開始關(guān)門同時蜂鳴器響，到達關(guān)門限位位置時，電機停止運行，門停止蜂鳴器不響。（4)三相相異步電動機，380V，450W。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構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實現(xiàn)門的自動化控制。3.3 車庫自動卷簾門的基本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)探測器探測到指令時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知動力電機運行，電機將動力傳給吊具系統(tǒng)使門扇開啟，碰到行程開關(guān)電機停止轉(zhuǎn)動；門扇開啟后一段時間由控制器作出判斷，如需關(guān)門，通知電機反向運動，關(guān)閉門扇?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖 3.2所示[10]。word文檔 可自由復(fù)制編輯3.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖車庫自動卷簾門電氣原理圖分析要使車庫自動門自動工作，需要使用一臺電動機正反轉(zhuǎn)驅(qū)動卷簾門打開和關(guān)閉。車庫自動門電動機正反轉(zhuǎn)主電路圖如圖3.3、圖3.4所示。word文檔 可自由復(fù)制編輯圖3.3 主電路圖3.4控制回路word文檔 可自由復(fù)制編輯線路工作原理：合上刀開關(guān) QS，當(dāng)按下啟動按鈕 SB2時，接觸器KM1的線圈得電，主觸頭閉合，電機M正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，門開始開啟同時蜂鳴器報警提示，當(dāng)接觸到限位開關(guān)SL1時線圈KM1斷路，主觸頭KM1斷開，門停止報警提示關(guān)閉；當(dāng)按下關(guān)閉按鈕SB3時，接觸器KM2的線圈得電，主觸頭閉合，電機M反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，門開始關(guān)閉同時蜂鳴器報警提示，當(dāng)接觸到限位開關(guān)SL2時線圈KM2斷路，主觸頭KM2斷開，門停止報警提示關(guān)閉[1][2][3]。word文檔 可自由復(fù)制編輯第四章 車庫自動卷簾門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計4.1PLC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)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC的生產(chǎn)廠家和品種很多，其中著名的廠商有有：美國AB公司、通用電氣公司等；歐洲有德國西門子（SIEMENS）、法國的TE公司等；日本有歐姆龍（OMRON）、三菱（MITSUBISHI）、富士（FIJI）、松下（NATIONAL）等公司；韓國有LG公司。比利時ABB、匯川、臺達、施耐德、信捷、創(chuàng)研等；目前國內(nèi)已自行研制、開發(fā)、生產(chǎn)許多小型PLC，應(yīng)用在工廠的自動化控制系統(tǒng)中。本設(shè)計中采用西門子公司的S7-200型PLC,其優(yōu)越的性能表現(xiàn)為極高的可靠性極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實時特性，強勁的通訊能力，豐富的擴展模塊。1、S7-200的特征:體積小,尺寸:160×80×62mm由于其緊湊的設(shè)計,S7-200可以適合于任何機器控制環(huán)境。易于使用:通過STEP7-Micro/Dos軟件可以非常方便地為S7-200編程,而且該軟件能夠在任何一臺 IBM兼容個人計算機上使,哪怕是一臺286的微機,要求MS-DOS5.0以上。靈活多用:S7-200的輸入/輸出點可以支持各個領(lǐng)域的設(shè)備,如:光電傳感器,驅(qū)動馬達按鈕開關(guān),燈,泵,攪拌器等。2、S7-200的主要組成部件中央處理器(CPU):是控制系統(tǒng)的大腦,它根據(jù)用戶程序進行控制,此次選擇CPU224作為本設(shè)計的主機。輸入和輸出(I/O):是系統(tǒng)的控制點,輸入用于監(jiān)視現(xiàn)場裝置，輸出用于控制執(zhí)行機構(gòu)。編程口:用于連接編程設(shè)備綜合以上因素，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。此項目中我們用到的PLC為SIE一MENS公司S7-200系列的 CPU224主機[9]。4.2 電動機的功能分析及選型電動機主要按照其容量和轉(zhuǎn)速要求選取。電動機容量大，則體積大、重量重，價格高；轉(zhuǎn)速高磁極對數(shù)少，則體積小、重量輕，價格低。交流異步電動機是領(lǐng)先交流電壓運行的電動機，通常有專業(yè)的減速機生產(chǎn)廠進行集成組裝好后成套供貨。減速電機廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)、機械行業(yè)等。使用減速電機的優(yōu)點是簡化設(shè)計、 節(jié)省空間。所選電動機的容量應(yīng)不小于工作要求容量，即電動機額定功率一般要略大于設(shè)備工作機所需電動機功率，此功率也是電動機的實word文檔 可自由復(fù)制編輯際輸出功率，即PedPd（4.1）式中Pd由工作機所需功率Pw450W和傳動裝置總效率η決定，PW450W即PdPw（4.2）式中， 等于傳動裝置各部分效率的連乘積，123（4.3）式中1一帶傳動效率，1取0.96；2一聯(lián)軸器效率，2取0.99；3一傳動滾筒效率，3取0.96.即將數(shù)據(jù)代入式 （4.3）得1 2 3 0.96 0.990.96 0.912 0.912將數(shù)據(jù)再代入式 （4.2）得PdPw450W0.912493WPd493W電動機額定功率取最近值500W。表4.1Y系列三相異步電動機技術(shù)參數(shù)電動機型號額定功率KW滿載轉(zhuǎn)速r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速1500r/min，4級Y801一40.5513902.22.2Y802一40.7513902.22.2Y90S一41.114002.22.2Y90L一41.514002.22.2Y100L1一42.214202.22.2根據(jù)表4.1技術(shù)參數(shù)本次項目所用的電動機是380V550W交流電機Y801-4[18]。4.3 熔斷器的選擇工業(yè)上選用熔斷器一般應(yīng)從以下幾個方面考慮：熔斷器的類型應(yīng)根據(jù)線路的要求、使用場合及安裝條件進行選擇。熔斷器的額定電壓必須等于或高于熔斷器工作點電壓。熔斷器的額定電流根據(jù)被保護電路及設(shè)備的額定負(fù)載電流選擇，熔斷器的額定電流必須等于或高于所裝熔體的的額定電流。熔斷器的選擇需考慮電路中其他配電器、控制電器之間選擇性word文檔 可自由復(fù)制編輯配合等要求。為此，應(yīng)使上一級熔斷器的熔體額定電流比下一級大1～2個級差。熔斷器的額定分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥陔娐分锌赡艹霈F(xiàn)的最大故障電流。熔斷器所裝熔體額定電流的選擇在實際應(yīng)用中，電路的額定電流也常按下面的經(jīng)驗公式計算，其中K的取值范圍1～1.4。INPN1035501.4A（）KUN13804.4對于電動機類負(fù)載，要考慮啟動沖擊電流的影響，按下式計算IFU4AIFU(1.5～2.5)IN3.5A（4.5）根據(jù)以上條件，查電氣設(shè)計手冊選擇RL6-25[20]。4.4 繼電器的選擇與作用繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。選用條件:（1）先了解必要的條件1）、控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；2）、被控制電路中的電壓和電流；3）、被控電路需要幾組、什么形式的觸點。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇?yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。（2）查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號和規(guī)格號。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。（3）注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對于小型電器，如玩具、遙控裝置則應(yīng)選用超小型繼電器產(chǎn)品。因為該電路的電壓為380V交流電壓，額定功率550W。根據(jù)手冊查得選用JR20-101.2-1.8A型號。4.5 接觸器的選擇為了保證系統(tǒng)的正常工作，必須根據(jù)以下原則正確選擇接觸器，使接觸器的技術(shù)參數(shù)滿足控制線路的要求。（1）接觸器的類型應(yīng)根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類來選擇。即交流負(fù)載應(yīng)選擇交流接觸器，根據(jù)使用類型選用相應(yīng)系列產(chǎn)品，接觸器產(chǎn)品系列是按使用類型設(shè)計的，所以應(yīng)根據(jù)接觸器負(fù)擔(dān)的工作任務(wù)來選擇相應(yīng)的適用類型。若電動機承擔(dān)一般任務(wù)，其接觸器可選word文檔 可自由復(fù)制編輯AC-3類；若承擔(dān)重任務(wù)可選 AV-4類。如果選用 AC-3類用于重任務(wù)時，應(yīng)降低容量使用。例如， AV-3設(shè)計的控制 4kW電動機的接觸器，用于重任務(wù)時，應(yīng)降低一個容量等級，只能控制 2.2kW電動機等。直流接觸器的選擇類型與交流接觸器類似。本次電機承擔(dān)任務(wù)一般，所以選擇AC-3類。（2）接觸器主觸點的額定電壓選擇被選用的接觸器主觸點的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載的額定電壓380V。（3）接觸器主觸點的額定電流選擇對于電動機負(fù)載，接觸器主觸點額定電流按下式計算PN103（4.6）IN3UNcos式中PN一電動機功率（KW）。UN一電動機額定線電壓（V）；cos一電動機功率因數(shù)，其值大約為0.85～0.9，取0.9；一電動機效率，其值一般為 0.8～0.9，取0.9。因為PN為550W將上述數(shù)據(jù)代入式4.6得：IN5500.6A33800.90.9IN0.6A在實際應(yīng)用中，接觸主觸點的額定電流也常按下面的經(jīng)驗公式計算，其中K的取值范圍1～1.4。INPN1035501.4A（）KUN13804.71.4AIN在確定接觸器主觸點電流等級時，如果接觸器的選用類別與所控負(fù)載的工作任務(wù)對應(yīng)，一般應(yīng)使主觸點的電流等級與所控制的負(fù)載相當(dāng)，或者稍大些。該接觸器電流應(yīng)取 2A。（4）接觸器吸引線圈電壓的選擇因為控制線路簡單，用的接觸器數(shù)量較少，所以選擇額定電壓為380V的交流接觸器。根據(jù)以上數(shù)據(jù)查手冊選擇 CJ20-2A?？諝庾詣娱_關(guān)的選擇空氣斷路器（自動開關(guān)）：斷路器的一種。絕緣介質(zhì)為空氣。是用手動（或電動）合閘，用鎖扣保持合閘位置，由脫扣機構(gòu)作用于跳閘并具有滅弧裝置的低壓開關(guān)，目前被廣泛用于500V以下的交、直流裝置中，在電路中作接通、分?jǐn)嗪统休d額定工作電流和短路、word文檔 可自由復(fù)制編輯過載等故障電流。當(dāng)電路內(nèi)發(fā)生過負(fù)荷、短路、電壓降低或消失時，能自動切斷電路，進行可靠的保護。斷路器的動、靜觸頭及觸桿設(shè)計型式多樣，但提高斷路器的分?jǐn)嗄芰κ侵饕康摹Ｄ壳?，利用一定的觸頭結(jié)構(gòu)，限制分?jǐn)鄷r短路電流峰值的限流原理，對提高斷路器的分?jǐn)嗄芰τ忻黠@的作用，而被廣泛采用。挑選空氣斷路器的時候最重要的參數(shù)有三個，框架電流Inmax越大越好，額定極限短路分?jǐn)嗄芰cu越大越好，額定運行短路分?jǐn)嗄芰cs越接近Icu越好,目前市面上做的好的空氣斷路器基本上都是二者相等了?？蚣茈娏鳎簲嗦菲鞯闹饔|頭允許通過的最大額定電流。額定極限短路分?jǐn)嗄芰?Icu)：按規(guī)定的實驗程序所規(guī)定的條件，不包括斷路器繼續(xù)承載其額定電流能力的分?jǐn)嗄芰Αｎ~定運行短路分?jǐn)嗄芰?Ics)：按規(guī)定的實驗程序所規(guī)定的條件，包括斷路器繼續(xù)承載其額定電流能力的分?jǐn)嗄芰Ατ谡彰麟娐愤x擇空氣開關(guān)，空氣自動開關(guān)的額定電流應(yīng)為工作電路電流的1.05～1.11倍之間；對于控制電機的空氣開關(guān)選擇，空氣自動開關(guān)的額定電流應(yīng)為工作電路電流的 1.5～2.5倍之間.因為額定電流應(yīng)為 1.4A，所以選取空氣自動開關(guān)的額定電流應(yīng)為2.1～3.5A。根據(jù)上述條件，查電氣設(shè)計手冊選擇： DZ47-603P4A空氣開關(guān)。4.7蜂鳴器的選用泛指會發(fā)出聲音的一種電聲零件，蜂鳴器大致可歸納下列 10種：一、無源壓電式蜂鳴器(ExternalDrive)，二、無源壓電式蜂鳴器(orPassive)(SelfDrive)，三、無源一體電磁式蜂鳴器，四、無源分體電磁式蜂鳴器，五、有源壓電式蜂鳴器，六、有源一體電磁式蜂鳴器，七、有源分體電磁式蜂鳴器，八、無源貼片式壓電式蜂鳴器(SMD)，九、無源貼片式電磁式蜂鳴器(SMD)，十、有源貼片式電磁式蜂鳴器(SMD)查電氣設(shè)計手冊，本次選用自動門用戶型：BJ-1AC220V20mA50Hz85dB該型號具有性能可靠、耗能低、防水、防塵、安裝方便等特點。4.8 行程開關(guān)(限位開關(guān))的選用行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。在實際生產(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)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運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類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。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、自動開關(guān)的限位，轎廂的上、下限位保護。行程開關(guān)在選用時，主要根據(jù)機械位置對開關(guān)形勢的要求和控制線路對觸點的數(shù)量要求以及電流、電壓等級來確定其型號。word文檔 可自由復(fù)制編輯因為行程開關(guān)在控制回路中，所以本次選擇條件是額定工作電壓：24V，額定工作電流：2A，防護等級：IP64，殼體尺寸：28×64×25mm，安裝孔距離：21×56mm。根據(jù)以上條件查電氣設(shè)計手冊選擇：SME-8-O-K-LED-24電驅(qū)動，帶舌簧觸點,常閉型號的行程開關(guān)。4.9光電開關(guān)的選用光電開關(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)接收到的光線的強弱或有無對目標(biāo)物體進行探測。條件要求檢測方式是對射型，輸出形式： NPN常閉，檢測距離3m，電流2A。查手冊選用E3F-5DY25L型號。4.10控制按鈕的選用控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用十分廣泛的主令電器。在電氣自動控制系統(tǒng)中，用于手動發(fā)出控制信號以控制接觸器、繼電器、和電磁起動器等。選用時為了標(biāo)明各個按鈕的作用，避免錯誤操作。選取時要區(qū)分顏色，選紅色的代表關(guān)閉按鈕，綠色的代表開啟按鈕，黃色的代表復(fù)位按鈕。本次選用兩個常開按鈕和一個常閉按鈕所以選擇常開LA18-22型號。4.11遙控開關(guān)的選用傳統(tǒng)的機械式手動開關(guān)已經(jīng)越來越滿足不了現(xiàn)代人追求完美生活空間的需要。隨著人們生活水平的不斷提高，科學(xué)技術(shù)的不斷進步，數(shù)碼無線遙控技術(shù)取代傳統(tǒng)手動開關(guān)已成為現(xiàn)代人追逐的潮流。我公司研制的單線制學(xué)習(xí)型數(shù)碼遙控開關(guān)，突破了傳統(tǒng)開關(guān)方式，技術(shù)領(lǐng)先，領(lǐng)跑著智能照明的未來，可在任意位置操控?zé)艄夂碗娖鳎屛覀冋嬲w味到高科技給生活、工作帶來的方便和無限的樂趣。遙控開關(guān)（即無線繼電器控制器）可使要控制的設(shè)備達到電機的正、反轉(zhuǎn)，或開關(guān)的通、斷轉(zhuǎn)換，以及各種特殊控制程序的要求，輸出方式（非鎖，自鎖，互鎖），與遙控器配套使用可組成一套完整的無線智能型遙控系統(tǒng)，用途十分廣泛。主要應(yīng)用于多路電動門、窗、起吊設(shè)備，工業(yè)控制，安防行業(yè)等領(lǐng)域。遙控開關(guān)概述（1）、采用無線數(shù)字識別技術(shù)，每個開關(guān)各自獨立地址碼，不會相互干擾。（2）、兼容常規(guī)手動操作功能，無線射頻遙控，無方向性。（3）、依據(jù)國際電工慣例設(shè)計、安裝、接線和普通機械墻壁開關(guān)完全相同。（4）、適用各種類型的合格燈具、家用電器等，無需另接外圍器件。word文檔 可自由復(fù)制編輯（5）、開關(guān)與遙控器之間采用智能分鍵學(xué)習(xí)對碼，可增配遙控器或增裝多個開關(guān)。（6）、內(nèi)置異常保護功能及用戶可換保險管，具有防雷功能。（7）、嵌入式軟件，修改方便，更新方便。遙控開關(guān)的操作（1）、手動控制：輕觸式按鍵操作，輕按一下開關(guān)面板上的開啟按鍵，門開啟，再按一下關(guān)閉按鍵則門關(guān)閉。（2）、遙控開/關(guān)：按下遙控器上的按鍵0.5秒左右，門開啟，再按一下遙控器按鍵，則門關(guān)閉。（3）、遙控總關(guān)：當(dāng)您離開時時不需巡查每一路的門狀態(tài)，按一下總關(guān)鍵就可以關(guān)閉卷簾門，既方便又安全節(jié)能。性能特征：（1）、具高保密性,存儲量大,性能穩(wěn)定、功耗低之特點,（2）、使用方便,無需采用傳統(tǒng)跳線式撥碼開關(guān)編碼,只需將無線遙控器所發(fā)射的無線信號讓該接受控制器接收并存貯，即可實現(xiàn)配套使用。根據(jù)以上條件本次選擇 JGR-302,穩(wěn)壓電源電源輸入 220V輸出24V，50Hz，發(fā)射器12V27A遙控距離85m以上。4.12電源選擇因為PLC輸入端需要24V電壓，所以選擇電源至關(guān)重要。這次設(shè)計的控制需要要穩(wěn)定的電壓，所以需要選擇穩(wěn)定壓電源。所以根據(jù)電氣手冊查詢選擇：YG-50W 電源適配器輸入100-240V50/60HZ輸出DC24V2A。4.13PLC控制輸出/輸入接線I/O接線圖如圖 4.1。word文檔 可自由復(fù)制編輯圖4.1 I/O接線圖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)手動按鈕控制過程：啟動I0.0按鈕，電機正轉(zhuǎn)，門開啟同時蜂鳴器響，到達開門限位位置時I0.3斷開，線圈KM1失電，電機停止運行，門停止蜂鳴word文檔 可自由復(fù)制編輯器不響。門開啟或關(guān)閉過程中，有人或物由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過時，光電傳感器I0.2檢測到信號，線圈失電，門立即停止開/關(guān)。按下關(guān)門按鈕I0.1，電機反轉(zhuǎn)，門關(guān)閉同時蜂鳴器響，到達關(guān)門限位位置I0.4時，線圈KM2失電，電機停止運行，門停止蜂鳴器不響。遙控器控制過程：當(dāng)有人或物由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過時，按遙控開啟按鈕，傳感器I0.5檢測到信號，開門執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行動作，電機正轉(zhuǎn)，門開啟同時蜂鳴器響，到達開門限位位置I0.3時，電機停止運行，門停止蜂鳴器不響。當(dāng)門開啟或關(guān)閉過程中，有人或物由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過時，光電傳感器I0.2檢測到信號，門立即停止開/關(guān)。當(dāng)離開時時，按遙控關(guān)閉按鈕，傳感器I0.6檢測到信號，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行動作，電機反轉(zhuǎn)，關(guān)門同時蜂鳴器響，到達關(guān)門限位位置I0.4時，電機停止運行，門停止蜂鳴器不響。表4.2 I/O分配表word文檔 可自由復(fù)制編輯第五章 自動門控制裝置系統(tǒng)程序5.1控制流程圖圖5.1控制流程圖流程圖敘述（1）車進或出時，步序1開啟按鈕，開門執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行動作，電機正轉(zhuǎn)，門開啟同時蜂鳴器響，步序2到達開門限位位置時，電機停止運行，門停止蜂鳴器不響。（2）步序3門開啟或關(guān)閉過程中，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，門打開不動狀態(tài)。（3）步序4按關(guān)閉按鈕，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行動作，電機反轉(zhuǎn)，開始關(guān)門同時蜂鳴器響，步序5到達關(guān)門限位位置時，電機停止運行，門停止蜂鳴器不響。5.2 梯形圖設(shè)計梯形圖的基本方法和步驟 [8][16]：（1）首先根據(jù)工藝過程控制要求，畫出控制流程圖，力求表達清晰、準(zhǔn)確。必要時可以把控制系統(tǒng)分解成幾個相對獨立的部分，盡量簡化，利于編程（2）將所有的輸入信號（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word文檔 可自由復(fù)制編輯輯元件（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）依次進行。本系統(tǒng)的程序軟件采用GEFUNCAPLC梯形圖語言進行程序設(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均用同一個編號，每個元件的觸點使用時沒有數(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）。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機型，所使用的軟件編號（即地址）必須在該機型的有效范圍以內(nèi)。圖5.2梯形圖word文檔 可自由復(fù)制編輯設(shè)計體會在學(xué)期結(jié)束我們通過課程設(shè)計，來總計這學(xué)期所學(xué)的知識特別是PLC這門課程。我做的這個題目是有關(guān)與PLC系統(tǒng)理論與實踐相結(jié)合的設(shè)計。在對這個設(shè)計的材料搜索進行獨立搜索時，對于辦公軟件的應(yīng)用有了進一步的提高，以及實際應(yīng)用操作的情況下，提高了實際操作和獨立解決問題的能力。通過這次設(shè)計實踐。讓我更掌握了三菱的PLC軟件的簡單編程方法，對于三菱的PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理論的運用中，也提高了我的工程素質(zhì)。由于我對一些細(xì)節(jié)的不加重視，當(dāng)我把自己想出來的一些認(rèn)為是對的程序運用到梯形圖編輯時，問題出現(xiàn)了。轉(zhuǎn)換成指令表后則顯示不出很多正確的指令程序，這主要是因為我沒有把理論和實踐相結(jié)合，缺乏動手能力而造成的結(jié)果，最后通過老師的糾正和自己的實際操作，終于把正確的結(jié)果做了出來，同樣也看清了自己的不足之處。通過這次設(shè)計使我學(xué)會如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會將理論很好地聯(lián)系實際，并不斷地去開動自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時，更重要的是，我在這一設(shè)計過程中，學(xué)會了堅持不懈，不輕言放棄，設(shè)計過程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會為我們而敲響。參考文獻趙永江．樓宇的門禁、監(jiān)控及車庫管理系統(tǒng)[M]．一北京：中國電力出版社，2005．謝克明．夏路易可編程控制器原理與程序設(shè)計[M]．一北京：電子工業(yè)出版社，2002．張進秋．可編程控制器原理及應(yīng)用實例[M]．一北京：機械工業(yè)出版社，2003．word文檔 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