基于的自動(dòng)門控制新版系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)課程名稱傳感器原理及工程應(yīng)用專業(yè)班級(jí)測(cè)控技術(shù)與儀器姓名朱廣申學(xué)號(hào)02051021齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙成績(jī)課程名稱傳感器原理及工程應(yīng)用指引教師孫凱院（系）電氣學(xué)院專業(yè)班級(jí)測(cè)控13-1學(xué)生姓名朱廣申學(xué)號(hào)02051021設(shè)計(jì)日期.3.3課程設(shè)計(jì)題目自動(dòng)門控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著電子技術(shù)發(fā)展，可編程控制器（如下簡(jiǎn)稱PLC）不斷更新、發(fā)展，PLC控制是自動(dòng)控制中最常用控制方式之一，自動(dòng)門就是自動(dòng)控制應(yīng)用一典型例子，由于可編程控制器具備較好解決自動(dòng)門開關(guān)控制及良好穩(wěn)定性，并且可以很簡(jiǎn)樸變化控制方式，因而，自動(dòng)門生產(chǎn)商家諸多都運(yùn)用PLC來做門控制器。當(dāng)前自動(dòng)門在尋常生活中運(yùn)用越來越廣泛。核心詞：PLC，變頻器，驅(qū)動(dòng)裝置，感應(yīng)器。目錄摘要 1引言 41.概述 51.1國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門發(fā)呈現(xiàn)狀 51.2本課題研究?jī)?nèi)容 61.3本課題研究目和意義 62.自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 72.1自動(dòng)門功能需求分析 72.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本環(huán)節(jié) 82.3自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)擬定 92.4自動(dòng)門機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 103.自動(dòng)門硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 113.1控制系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì) 113.2可編程控制器(PLC)選型 123.2.1PLC概述 123.2.2可編程控制器（PLC）選型 123.3驅(qū)動(dòng)裝置選型 153.4變頻器選型 163.4.1變頻器原理 163.4.2變頻器選型 163.4.3變頻器參數(shù)設(shè)定 173.5感應(yīng)開關(guān)選型 193.6自動(dòng)門系統(tǒng)I/O分派表 193.7控制系統(tǒng)電氣接線 203.8結(jié)束語3.9參照文獻(xiàn)齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）引言在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展中華人民共和國(guó)，高樓矗立大都市里大廈、賓館、酒店、銀行、商場(chǎng)、寫字樓，自動(dòng)門已經(jīng)是隨處可見。自動(dòng)門工作方式是通過自動(dòng)門內(nèi)外兩側(cè)感應(yīng)開關(guān)來感應(yīng)人出入，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人存在，給控制器一種開門信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，不但能給咱們帶來人員進(jìn)出以便、節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、減少噪音等好處，更令咱們大門增添了不少高貴典雅氣息。自動(dòng)門在國(guó)外早已得到普遍應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)也以其優(yōu)秀性能逐漸得到人們認(rèn)同，中華人民共和國(guó)已經(jīng)迎來了自動(dòng)門發(fā)展黃金時(shí)期。1.概述1.1國(guó)內(nèi)外自動(dòng)門發(fā)呈現(xiàn)狀在國(guó)外，進(jìn)入90年代以來，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展不久，技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，并獲得了驚人成就，自動(dòng)化技術(shù)是自動(dòng)門重要某些。在當(dāng)代人們生活中自動(dòng)門可以節(jié)約空調(diào)能源、減少噪音、防風(fēng)、防塵，同步可以使出入口顯得莊嚴(yán)高檔，因而應(yīng)用非常廣泛。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，自動(dòng)門在人們生活中運(yùn)用越來越廣泛，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)門自主研發(fā)尚處在初級(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一方面考慮因素。由于門體重量及體積不同會(huì)對(duì)自動(dòng)門驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)提出不同規(guī)定，因此各種自動(dòng)門又可以分為重型自動(dòng)門和輕型自動(dòng)門?？土髁坎顒e會(huì)對(duì)自動(dòng)門使用產(chǎn)生很大影響，因而，自動(dòng)門還可以分為普通自動(dòng)門和可頻繁使用自動(dòng)門。自動(dòng)門依照使用場(chǎng)合及功能不同可分為自動(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，其中平開門用場(chǎng)合較少，旋轉(zhuǎn)門由于昂貴并且非常龐大，普通只用于有需要高檔賓館，自動(dòng)平移門使用得最廣泛，人們普通所說自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門，當(dāng)前市場(chǎng)上流行平移型自動(dòng)門普通是兩開，這種門特點(diǎn)是簡(jiǎn)樸易控，維護(hù)以便。自動(dòng)平移門最常用形式是自動(dòng)門內(nèi)外兩側(cè)加感應(yīng)器，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，感應(yīng)器感應(yīng)到人存在，給控制器一種開門信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，既以便又提高了建筑檔次，于是迅速在國(guó)內(nèi)外建筑市場(chǎng)上得到大范疇普及。自動(dòng)門控制辦法諸多，從控制器不同來分，有老式繼電器控制，即通過按鈕和復(fù)雜接線安裝來控制；智能控制器控制，即通過運(yùn)用當(dāng)代自動(dòng)化設(shè)備來控制，它具備穩(wěn)定性高，安全等長(zhǎng)處，因而被諸多生產(chǎn)廠商所運(yùn)用。由于繼電器邏輯控制自動(dòng)門系統(tǒng)因存在許多缺陷而逐漸被智能控制器控制控制自動(dòng)門所裁減。在智能控制器選取上，自動(dòng)門主控器有微電腦控制器控制和可編程控制器（PLC）控制，微電腦控制重要有體積小、安裝以便等特點(diǎn)，當(dāng)前有許多廠家采用此種方式生產(chǎn)自動(dòng)門，PLC控制特點(diǎn)是穩(wěn)定型高、維護(hù)以便，當(dāng)前許多大型商場(chǎng)自動(dòng)門都是由這種方式來控制。1.2本課題研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)將在如下幾種方面對(duì)自動(dòng)門控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。1.自動(dòng)門類型選取。綜合了自動(dòng)門簡(jiǎn)潔、簡(jiǎn)樸規(guī)定，在本課題中重要研究自動(dòng)平移門，本課題設(shè)計(jì)自動(dòng)平移門具備手動(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滿足商場(chǎng)等人流眾多場(chǎng)合高效率、高安全性規(guī)定。2.自動(dòng)門硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本課題設(shè)計(jì)自動(dòng)門規(guī)定有很高穩(wěn)定性來滿足尋常需要，故在本設(shè)計(jì)中所選用智能控制器為穩(wěn)定性良好三菱FX系列PLC。在自動(dòng)門開關(guān)門速度控制上本設(shè)計(jì)以三菱變頻器作為調(diào)節(jié)器，運(yùn)用變頻器三段速控制來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門轉(zhuǎn)速控制，為理解決變頻器在頻率很低時(shí)候會(huì)浮現(xiàn)不穩(wěn)定問題，驅(qū)動(dòng)裝置選用功率強(qiáng)大、穩(wěn)定性較好自帶減速裝置三相交流電機(jī)，在感應(yīng)器運(yùn)用自動(dòng)門專用微波雷達(dá)感應(yīng)器和在工業(yè)自動(dòng)控制上大量運(yùn)用品有檢測(cè)精度高、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性能好接近傳感器，運(yùn)用感應(yīng)器開關(guān)量信號(hào)輸入給PLC來實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)自動(dòng)門控制。由于本課題詳細(xì)需求在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中重要考慮了自動(dòng)門經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定需要。3.自動(dòng)門軟件設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中選用了當(dāng)前運(yùn)用最多PLC編程語言梯形圖，梯齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）形圖編程能直觀明了設(shè)計(jì)出自動(dòng)門控制規(guī)定，并能更好考慮到安全性和故障報(bào)警等問題，梯形圖編寫運(yùn)用三菱GXDeveloper編程軟件，此軟件支持所有三菱PLC，并且具備強(qiáng)大診斷功能，能更快查找出故障因素，從而大大縮短了維修時(shí)間。1.3本課題研究目和意義在超級(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、減少噪音、防風(fēng)、防塵，同步可以使出入口顯得莊嚴(yán)高檔，因而應(yīng)用非常廣泛。自動(dòng)平移門最常用形式是自動(dòng)門機(jī)及門內(nèi)外兩側(cè)加光電感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人存在，給控制器一種開門信號(hào)，控制器通過驅(qū)動(dòng)裝置將門打開。當(dāng)人通過門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)平移門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無人管理，既以便又提高了建筑檔次，于是迅速在國(guó)內(nèi)外建筑市場(chǎng)上得到大范疇普及。自動(dòng)門在國(guó)外早已得到普遍應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)也逐漸得到人們認(rèn)同，已經(jīng)迎來了自動(dòng)門發(fā)展黃金時(shí)期。初期自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，導(dǎo)致安裝啰嗦、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺陷已逐漸被裁減。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)數(shù)字運(yùn)算操作電子裝置。它采用可以編制程序存儲(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)算等操作指令，并能通過數(shù)字式或模仿式和開關(guān)量邏輯控制輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC具備可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，功能完善，合用性強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)以便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等長(zhǎng)處。當(dāng)前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足發(fā)展。因而運(yùn)用PLC控制自動(dòng)門具備較高可靠性，維修以便等特點(diǎn)。本課題自動(dòng)門設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC做控制器能大大提高自動(dòng)門穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于整個(gè)自動(dòng)門行業(yè)是一次技術(shù)革新，提高了自動(dòng)門使用率，因而，進(jìn)行自動(dòng)門PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門行業(yè)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)應(yīng)用，具備一定經(jīng)濟(jì)和理論研究?jī)r(jià)值。齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）2.自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1自動(dòng)門功能需求分析本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口應(yīng)用，需要有安全和可靠性，在設(shè)計(jì)時(shí)候改進(jìn)了自動(dòng)門和諧性，構(gòu)造如圖2.1所示：圖2.1自動(dòng)門構(gòu)造圖依照商場(chǎng)中對(duì)自動(dòng)門詳細(xì)規(guī)定，本課題所設(shè)計(jì)自動(dòng)門應(yīng)具備如下功能：1．開門和關(guān)門控制應(yīng)具備手動(dòng)和自動(dòng)方式為了便于維護(hù)，自動(dòng)門應(yīng)具備手動(dòng)和自動(dòng)方式。手動(dòng)和自動(dòng)開門方式由手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向手動(dòng)位置時(shí)，門可以手動(dòng)調(diào)節(jié)開或者關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向自動(dòng)位置時(shí)，手動(dòng)開門失效，由感應(yīng)器檢測(cè)到有人接近門口且門未打開或者檢測(cè)到已無人接近門且門未關(guān)閉，PLC動(dòng)作輸出信號(hào)給變頻器來控制電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)開門或者關(guān)門。2．蜂鳴器提示功能當(dāng)自動(dòng)門啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)，PLC輸出信號(hào)給蜂鳴器，蜂鳴器響以提示來往行人注意。3．防夾人功能為了杜絕自動(dòng)門夾人事件，在門兩側(cè)安裝防夾人紅外感應(yīng)器，以防止停留在門附近人被門所夾住。自動(dòng)門控制系統(tǒng)包括PLC控制和動(dòng)作執(zhí)行元件構(gòu)成。采用自動(dòng)和手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)控制方式，此種控制模式為當(dāng)前大多自動(dòng)門控制方式。本課題所設(shè)計(jì)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)從而控制門開和關(guān)實(shí)現(xiàn)門自動(dòng)化控制。齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本環(huán)節(jié)在自動(dòng)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試過程中最重要是先列出設(shè)計(jì)重要環(huán)節(jié)流程圖，如圖2.2所示。在自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中重要要考慮如下幾點(diǎn)：1.進(jìn)一步理解和分析自動(dòng)門工藝條件和控制規(guī)定。2.擬定I/O設(shè)備。依照自動(dòng)門控制系統(tǒng)功能規(guī)定，擬定系統(tǒng)所需顧客輸入、輸出設(shè)備。慣用輸入設(shè)備有按鈕、選取開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，慣用輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、批示燈等。3.依照I/O點(diǎn)數(shù)選取適當(dāng)PLC類型。4.分派I/O點(diǎn)，分派PLC輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分派表或者輸入輸出端子接線圖。5.設(shè)計(jì)自動(dòng)門系統(tǒng)梯形圖程序，依照工作規(guī)定設(shè)計(jì)出周密完整梯形圖程序，這是整個(gè)自動(dòng)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心工作。6.將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。圖2.2設(shè)計(jì)調(diào)試環(huán)節(jié)圖2.3自動(dòng)門技術(shù)參數(shù)擬定自動(dòng)平移門安裝和調(diào)試核心是提高精度，即導(dǎo)軌平直度和水平度，門體兩個(gè)吊掛點(diǎn)所形成直線與導(dǎo)軌平行度和垂直度，最大限度地減少門體靜態(tài)側(cè)擺。在自齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）動(dòng)門投入使用后，特別是初期，應(yīng)經(jīng)常調(diào)節(jié)門體，修正運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生誤差。要嚴(yán)格限制門體重量，不能超過自動(dòng)門額定負(fù)重。普通在三個(gè)月最多一年內(nèi)要對(duì)自動(dòng)門進(jìn)行全面清理和調(diào)節(jié)。公共場(chǎng)合自動(dòng)平移門由于使用頻率非常頻繁，而任何自動(dòng)門使用頻率和使用壽命均有限。例如機(jī)場(chǎng)、大型超市和醫(yī)院外門人員流量每天可達(dá)到千上萬人次，或者在特定期間段里集中通過大量人員，在這種狀況下，要使用自動(dòng)門就必要進(jìn)行綜合考慮。例如增長(zhǎng)門數(shù)量，加大門扇寬度，增長(zhǎng)關(guān)門延遲時(shí)間等。詳細(xì)參數(shù)如表2.1所示。表2.1自動(dòng)門詳細(xì)參數(shù)單扇啟動(dòng)寬度（mm）1250mm（最寬）單扇門最大承重（kg）1x120kg高度（mm）2500mm最快開/關(guān)門速度（cm/s）60cm/s常速開/關(guān)門速度（cm/s）32.5cm/s減速開/關(guān)門速度（cm/s）20cm/s啟動(dòng)保持時(shí)間（s）15s（程序中可調(diào)）可編程控制器（PLC）電源220VAC,50-60Hz驅(qū)動(dòng)器電源380VAC,50Hz驅(qū)動(dòng)器輸出額定功率120W2.4自動(dòng)門機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在本課題設(shè)計(jì)自動(dòng)門針對(duì)人流較多商場(chǎng)，應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，因此在本課題自動(dòng)門機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了如下幾種方面：1．自動(dòng)門傳動(dòng)重要涉及安裝板，軌道，門機(jī)，皮帶，吊掛件等。齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）2．所有組件都為插入式元件，使得安裝很簡(jiǎn)便。3．電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用380V三相交流電機(jī)，功率大，可調(diào)性強(qiáng)。4．導(dǎo)軌：水平雙導(dǎo)軌構(gòu)造，形成正懸掛，解決了側(cè)擺問題，從而保證了門扇穩(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)軌及滑輪磨損，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)方面特點(diǎn)。5．滑輪：采用特殊尼龍滑輪，強(qiáng)度高，耐磨性好，同步尚有一定減震效果。6．皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶齒形截面為曲線設(shè)計(jì)，增長(zhǎng)了齒形高度，提高了皮帶與傳動(dòng)齒輪吻合度，從而提高了機(jī)械效率。皮帶底部采用尼龍加強(qiáng)，減少了齒距變形，提高了使用壽命。7．傳動(dòng)構(gòu)造如圖2.3所示。其中馬達(dá)皮帶輪直徑為5cm,皮帶滑輪內(nèi)徑為13.5cm,外徑為28.5cm。圖2.3機(jī)械傳動(dòng)齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）3.自動(dòng)門硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC控制變頻器來調(diào)節(jié)交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式。采用變頻器電路，構(gòu)造簡(jiǎn)樸，控制以便、可靠性高，交流電機(jī)具備效率高、維護(hù)成本低特點(diǎn)。交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，具備效率高、構(gòu)造簡(jiǎn)樸、維護(hù)以便、易于冷卻和壽命長(zhǎng)等長(zhǎng)處,并且系統(tǒng)調(diào)速范疇寬，并且能實(shí)現(xiàn)低速恒轉(zhuǎn)矩、高速恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)等特性。隨著變頻技術(shù)發(fā)展，交流電機(jī)控制成本得以減少，為交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在自動(dòng)門中大量運(yùn)用提供了條件。PLC變頻器控制系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖3.1所示：PLC變頻器門內(nèi)外感應(yīng)器采集信號(hào)門內(nèi)外感應(yīng)器采集信號(hào)交流電機(jī)交流電機(jī)手動(dòng)控制開關(guān)手動(dòng)控制開關(guān)開/關(guān)門批示燈開/關(guān)門批示燈安全感應(yīng)器安全感應(yīng)器蜂鳴器圖3.1控制系統(tǒng)構(gòu)造圖蜂鳴器3.2可編程控制器(PLC)選型3.2.1PLC概述可編程控制器，英文稱ProgrammableController，簡(jiǎn)稱PLC，本課題中用PLC作為它簡(jiǎn)稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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)。它通過運(yùn)營(yíng)存儲(chǔ)在其內(nèi)存中程序，把經(jīng)輸入電路物理過程得到輸入信息，變換為所規(guī)定輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路物理過程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時(shí)，大多只考慮信息自身，信息入出物理過程普通不考慮。而PLC則要考慮信息入出可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息實(shí)際使用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題,入出信息變換及可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說是PLC實(shí)現(xiàn)控制兩個(gè)基本要點(diǎn)。PLC可以通過它外設(shè)或通信接口與外界互換信息。其功能要比繼電控制裝置多多、強(qiáng)多。PLC有豐富指令系統(tǒng)，有各種各樣I/O接口、通信接口，有大容量?jī)?nèi)存，有可靠自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具備如下基本功能：齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）1.邏輯解決功能；eq\o\ac(○,2)數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；eq\o\ac(○,3)準(zhǔn)擬定期功能；eq\o\ac(○,4)高速計(jì)數(shù)功能；eq\o\ac(○,5)中斷解決（可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能；eq\o\ac(○,6)程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；eq\o\ac(○,7)聯(lián)網(wǎng)通信功能；eq\o\ac(○,8)自檢測(cè)、自診斷功能?？梢哉f，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)功能，PLC幾乎也都可以做到。像PLC這樣。集豐富功能于一身，是別電控器所沒有，更是老式繼電控制電路所無法比擬。豐富功能為PLC廣泛應(yīng)用提供了也許，同步，也為自動(dòng)門行業(yè)遠(yuǎn)程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。3.2.2可編程控制器（PLC）選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面應(yīng)擬定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程特點(diǎn)和應(yīng)用規(guī)定是設(shè)計(jì)選型重要根據(jù)。因而，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程特點(diǎn)、控制規(guī)定，明確控制任務(wù)和范疇擬定所需操作和動(dòng)作，然后依照控制規(guī)定，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、擬定PLC功能、外部設(shè)備特性等，最后選取有較高性能價(jià)格比PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)控制系統(tǒng)。1．輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮恰當(dāng)余量，普通依照記錄輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增長(zhǎng)10%～20%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)，還需依照制造廠商PLC產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。依照估算辦法故本課題I/O點(diǎn)數(shù)為輸入12點(diǎn)，輸出12點(diǎn)。2．存儲(chǔ)器容量估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器自身能提供硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中顧客應(yīng)用項(xiàng)目使用存儲(chǔ)單元大小，因而程序容量不大于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于顧客應(yīng)用程序尚未編制，因而，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知，需在程序調(diào)試之后才齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）懂得。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，普通采用存儲(chǔ)器容量估算來代替。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量估算沒有固定公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)10～15倍，加上模仿I/O點(diǎn)數(shù)100倍，以此數(shù)為內(nèi)存總字?jǐn)?shù)（16位為一種字），此外再按此數(shù)25%考慮余量。因而本課題PLC內(nèi)存容量選取應(yīng)能存儲(chǔ)條梯形圖，這樣才干在后來改造過程中有足夠空間。3．控制功能選取該選取涉及運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和解決速度等特性選取。依照本課題所設(shè)計(jì)自動(dòng)門控制需要，重要簡(jiǎn)介如下幾種功能選取。（1）控制功能PLC重要用于順序邏輯控制，因而，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模仿量控制，有時(shí)也采用專用智能輸入輸出單元完畢所需控制功能，提高PLC解決速度和節(jié)約存儲(chǔ)器容量。（2）編程功能離線編程方式：PLC和編程器公用一種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。完畢編程后，編程器切換到運(yùn)營(yíng)模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可減少系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不以便。在線編程方式：CPU和編程器有各自CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一種掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)互換，編程器把在線編制程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就依照新收到程序運(yùn)營(yíng)。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作以便，在大中型PLC中常采用。五種原則化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、構(gòu)造文本（ST）兩種文本語言。選用編程語言應(yīng)遵守其原則（IEC6113123），同步，還應(yīng)支持各種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合控制規(guī)定。（3）診斷功能PLC診斷功能涉及硬件和軟件診斷。硬件診斷通過硬件邏輯判斷擬定硬件齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）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)部性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對(duì)PLCCPU與外部輸入輸出等部件信息互換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC診斷功能強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力規(guī)定，并影響平均維修時(shí)間。4．機(jī)型選取(1)PLC類型PLC按構(gòu)造分為整體型和模塊型兩類，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)，普通可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型PLCI/O點(diǎn)數(shù)固定，因而顧客選取余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供各種I/O卡件或插卡，因而顧客可較合理地選取和配備控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展以便靈活，普通用于大中型控制系統(tǒng)。（2）經(jīng)濟(jì)性考慮選取PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同步考慮應(yīng)用可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最后選出較滿意產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增長(zhǎng)到某一數(shù)值后，相應(yīng)存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增長(zhǎng)，因而，點(diǎn)數(shù)增長(zhǎng)對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范疇等選取均有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理性能價(jià)格比。本課題所設(shè)計(jì)自動(dòng)門屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性考慮因而選取整體型PLC。綜合以上因素，本課題設(shè)計(jì)采用日本三菱公司生產(chǎn)FX2N-32M小型PLC來實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)控制，如圖3.2所示。齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）圖3.2FX2N可編程控制器（PLC）三菱FX2N-32M具備如下長(zhǎng)處：最大范疇地包容了原則特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同電源以及滿足單個(gè)需要大量特殊功能模塊，它可覺得自動(dòng)化應(yīng)用提供最大靈活性和控制能力。三菱FX2N-32M具備突出寄存器容量：三菱FX2N-32M涉及8K步內(nèi)置RAM寄存器，用一種寄存器盒可擴(kuò)充到16K步RAM或EEPROM。豐富元件資源：3072點(diǎn)輔助繼電器、256點(diǎn)計(jì)時(shí)器、235點(diǎn)計(jì)數(shù)器和8000點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、使用原則型號(hào)實(shí)時(shí)時(shí)鐘滿足時(shí)間敏捷度應(yīng)用規(guī)定。3.3驅(qū)動(dòng)裝置選型自動(dòng)門驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門能否良好工作保障，在本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用變頻器三段速度調(diào)節(jié)來自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)速度，以達(dá)到驅(qū)動(dòng)自動(dòng)門目。這種辦法具備穩(wěn)定性能好，維修以便，連接簡(jiǎn)樸，成本較低，是在當(dāng)前自動(dòng)門行業(yè)主流控制方式。依照本課題所設(shè)計(jì)自動(dòng)門規(guī)定應(yīng)選用絕緣電阻、絕緣介電強(qiáng)度、接地裝置、過電壓保護(hù)等符合國(guó)際安全原則規(guī)定，具備噪聲低、過載能力強(qiáng)特點(diǎn)并且轉(zhuǎn)速不高于500r/min電機(jī)，在結(jié)合了安全、穩(wěn)定考慮本課題所設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置選用天津安全電機(jī)有限公司生產(chǎn)型號(hào)為YSM100/112、W、S3相380V交流電機(jī)，電機(jī)如圖3.3所示。齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）圖3.3YSM100/112、W、S交流電機(jī)3.4變頻器選型3.4.1變頻器原理變頻器是運(yùn)用電力半導(dǎo)體器件通斷作用將工頻電源變換為另一頻率電能控制裝置。咱們當(dāng)前使用變頻器重要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制交流電源以供應(yīng)電動(dòng)機(jī)。變頻器電路普通由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)某些構(gòu)成。整流某些為三相橋式不可控整流器，逆變某些為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。變頻器是輸出頻率可變化交流電力拖動(dòng)設(shè)備。變頻器調(diào)速重要工作原理是將供應(yīng)電機(jī)定子三相交流工頻電經(jīng)大功率整流元件整流，變成直流，再將直流電用正弦波脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)逆變?yōu)轭l率可調(diào)、幅度也隨之變化三相交流電，以此為電源再供應(yīng)電機(jī)使用。3.4.2變頻器選型依照自動(dòng)門需要，變頻器選型時(shí)要擬定如下幾點(diǎn)：1.變頻器與負(fù)載匹配問題（1）電壓匹配；變頻器額定電壓與負(fù)載額定電壓相符。本課題所用電機(jī)額定電壓為380V，故在選取變頻器時(shí)要符合電機(jī)額定電壓。（2）電流匹配；變頻器額定電流與電機(jī)額定電流相符，以最大電流擬定變頻器電流和過載能力。在本課題所使用三相交流電機(jī)最大起動(dòng)電流為Y形接法為0.37A，△形接法為0.64A，本設(shè)計(jì)中采用Y形接法，所用變頻器最大電流應(yīng)不不大于電機(jī)Y形接法最大起動(dòng)電流。齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）（3）轉(zhuǎn)矩匹配；這種狀況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有也許發(fā)生，本課題所用電機(jī)最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.4Nm，在選型中要考慮。2.在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)電抗小，高次諧波增長(zhǎng)導(dǎo)致輸出電流值增大。因而用于高速電機(jī)變頻器選型，其容量要稍不不大于普通電機(jī)選型。綜合以上因素，本課題變頻器采用日本三菱公司生產(chǎn)FR－500系列中FR-540變頻器（如圖3.4所示）作為控制電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器。圖3.4三菱FR-540變頻器三菱FR-540變頻器具備如下長(zhǎng)處：(1)接線簡(jiǎn)樸，可運(yùn)用PLC繼電器輸出接到變頻器控制輸入端來控制變頻正反轉(zhuǎn)和頻率。(2)安裝靈活，可以依照實(shí)際需要，把控制裝置安裝到任何位置，進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。(3)頻率設(shè)立簡(jiǎn)樸，并且具備三速設(shè)定功能，可以滿足本課題自動(dòng)門系統(tǒng)控制規(guī)定，且操作以便，只需輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)外接電位器旋鈕，就可以進(jìn)行頻率設(shè)立。3.4.3變頻器參數(shù)設(shè)定本課題所設(shè)計(jì)自動(dòng)門系統(tǒng)具備如下速度規(guī)定：自動(dòng)門規(guī)定迅速啟動(dòng)→（限位）常速運(yùn)營(yíng)→（限位）慢速運(yùn)營(yíng)→停止，構(gòu)成了如圖3.5開門和關(guān)門曲線。依照轉(zhuǎn)速公式：n=60f/p(1-s)其中f表達(dá)電流頻率，p表達(dá)電機(jī)極對(duì)數(shù)，s表達(dá)電機(jī)轉(zhuǎn)差率，n表達(dá)轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速，計(jì)算出變頻器設(shè)定頻率。齊魯工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙（附頁(yè)）依照公式和電機(jī)參數(shù)p=6，額定轉(zhuǎn)速為400r/min，算出電機(jī)轉(zhuǎn)差率S=-0.25，馬達(dá)皮帶輪與門上皮帶輪外徑、門上皮帶輪內(nèi)徑轉(zhuǎn)速比為5.7：1：2.1,得出馬達(dá)皮帶輪與門上皮帶輪內(nèi)徑轉(zhuǎn)速比為2.4：1。1.依照上一章提到門規(guī)格,加速開門或者關(guān)門距離為30cm，時(shí)間控制在0.5S，速度為3600cm/min，此時(shí)規(guī)定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為204r/min。2.中速開門和關(guān)門距離為65cm，時(shí)間為2s,速度為1950cm/min，此時(shí)規(guī)定電機(jī)轉(zhuǎn)速為110.4r/min。3.減速開門和關(guān)門距離為30cm,時(shí)間為1.5s,速度為1200cm/s，此時(shí)規(guī)定電機(jī)轉(zhuǎn)速為67.9r/min。依照以上速度規(guī)定設(shè)立變頻器，變頻器頻率詳細(xì)設(shè)定方式見表3.1，依照如下設(shè)定方式按課題規(guī)定設(shè)定好變頻器三速控制頻率。圖3.5開門和關(guān)門曲線表3.1變頻器設(shè)定名稱表達(dá)設(shè)定范疇最小設(shè)定單位設(shè)定值上限頻率(Pr1)0～120Hz0.1Hz50Hz下限頻率(Pr2)0～120Hz0.1Hz0.1Hz3速設(shè)定（高速）(Pr4)0～120Hz0.1Hz25.5Hz3速設(shè)定（中速）(Pr5)0～120Hz0.1Hz13.8Hz3速設(shè)定（低速）(Pr6)0～120Hz0.1Hz8.5Hz加速時(shí)間(Pr7)0～999s0.1s0.3s減速時(shí)間(Pr8)0～999s0.1s0.3s操作模式選取(Pr79)0～4,7,8123.5感應(yīng)開關(guān)選型當(dāng)前自動(dòng)門行業(yè)運(yùn)用感應(yīng)開關(guān)重要有觸摸感應(yīng)開關(guān)，微波感應(yīng)器，紅外感應(yīng)器，接近感應(yīng)開關(guān)等，依照不同功能和性能運(yùn)用在各類不同場(chǎng)合自動(dòng)門控制系統(tǒng)中，是自動(dòng)門系統(tǒng)核心部位，其性能直接影響自動(dòng)門系統(tǒng)安全及穩(wěn)定，如在高檔酒店、寫字樓，可以選取高敏捷度感應(yīng)器；在人行道邊上銀行、商店等經(jīng)常有人路過地方，選取窄區(qū)域感應(yīng)器。結(jié)合本課題實(shí)際需要在設(shè)計(jì)自動(dòng)門人員檢測(cè)上運(yùn)用上海晶園微電子公司生產(chǎn)WB-3001微波感應(yīng)器，又稱微波雷達(dá)，對(duì)物體移動(dòng)進(jìn)行反映，因而反映速度快，合用于行走速度正常人員通過場(chǎng)合，它特點(diǎn)是幾乎不受周邊環(huán)境因素影響。在防夾人感應(yīng)器選取上本設(shè)計(jì)選用上海晶園微電子公司生產(chǎn)WS-210微型紅外安全光線，可避免外界光線干擾。在門下行關(guān)閉時(shí),當(dāng)有人或車通過安全光線時(shí),門體會(huì)自動(dòng)停止下行,并