【正文】 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。自動(dòng)門的工作方式是通過自動(dòng)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。 自動(dòng)門就是自動(dòng)控制應(yīng)用的以典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理自動(dòng)門開關(guān)控制及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡(jiǎn) 單的改變控制的方式，因此，自動(dòng)門的生產(chǎn)商家很多都運(yùn)用 PLC 來做門的控制器。1 電氣自動(dòng)化 1 基于 PLC自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （正文） 摘要 本文是關(guān)于自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，自動(dòng)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。目前自動(dòng)門在日常生活中用越來越廣泛。當(dāng)人通過之后，再將門關(guān)上。6 電氣自動(dòng)化 6 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。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。在現(xiàn)在 人們生活中自動(dòng)門可以節(jié)約空調(diào)能源、降低噪音、防塵、防風(fēng)，同時(shí)可以使出入口顯得很莊重高檔，因此應(yīng)用非常廣泛。 由于門體的重量及體積不同會(huì)對(duì)自動(dòng)門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)提出不同的要求，所以各種自動(dòng)門又可以分為重型自動(dòng)門和輕型自動(dòng)門。當(dāng) 人通過之后，再將門關(guān)上。 在智能控制器的選折上，自動(dòng)門的主控制器有微電腦控制器控制和可編程控制器（ PLC）控制，微電腦控制主要有體 積小、安裝方便等特點(diǎn)，目前有許多廠家 采用此種方式生產(chǎn)自動(dòng)門， PLC 控制的特點(diǎn)是穩(wěn)定型高、維護(hù)方9 電氣自動(dòng)化 9 便，目前許多大型商場(chǎng)的自動(dòng)門都是有這種方式來控制的。 本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門要求有很高的穩(wěn)定性來滿足日常的需要，故在本設(shè)計(jì)中所選用的智能控制器為穩(wěn)定性良好的 德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的 CPU224 小型 PLC。 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)。 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。 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(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)。 3 自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 12 電氣自動(dòng)化 12 本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口的應(yīng)用，需要有安全性和可靠性。 自動(dòng)門控制系統(tǒng)包含 PLC 控制和執(zhí)行元件構(gòu)成。 （ 2）自動(dòng)門在開門位置停留 8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu) KM2 被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān) K4 位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。采用自動(dòng)和手動(dòng)電動(dòng)控制方式，此種控制方式為目前大多自動(dòng)門的控制方式。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于14 電氣自動(dòng)化 14 電子計(jì)算機(jī)。而 PLC 則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性、以及信息的實(shí)際使用。 PLC 有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的 I/O 接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本功能： （ 1） 邏輯處理功能； （ 2） 數(shù)據(jù)運(yùn)算功能； （ 3） 準(zhǔn)確定時(shí)功能； （ 4） 高速計(jì)數(shù)功能； （ 5） 中斷處理 (可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷 )功能； 15 電氣自動(dòng)化 15 （ 6） 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能； （ 7） 聯(lián)網(wǎng)通信功能 ； （ 8） 自檢測(cè)、自診斷功能。 現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)控制的要求也各不相同。 16 電氣自動(dòng)化 16 a． 控制邏輯 繼電器控制邏輯采用硬件接線邏輯，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)，及時(shí)間繼電器等組合成控制邏輯，其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后 ，想在改變或增加功能都很困難。 PLC 有微型計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn)，但他的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。 CPU 從第一條指令開始，按順序逐條的執(zhí)行用戶程序知道用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令 開始新一輪的掃描。由于運(yùn)算速度極高 ，各電器的動(dòng)作似乎是同時(shí)完成的，但實(shí)際輸入輸出的響應(yīng)是有滯后的。其實(shí) PLC 本身就是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，他是已經(jīng)開發(fā)好的單片機(jī)產(chǎn)品。進(jìn)行系統(tǒng) 調(diào)試時(shí)，因?yàn)橛泻玫墓こ坦ぞ邘椭?，所以非常容易? 3. 電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用 64V 直流電動(dòng)機(jī)，功 率大，可調(diào)性強(qiáng)。 6. 皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設(shè)計(jì)，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動(dòng)齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。 21 電氣自動(dòng)化 21 （ 1） 輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，在增加 10%到 20%的可擴(kuò)展。 （ 2） 存儲(chǔ)器容量的選擇 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)用的存儲(chǔ)單元 的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器的容量。 （ 3） 控制 功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功22 電氣自動(dòng)化 22 能、診斷功能和處理速度等性能的選擇。完成編程后，編程器切 換到運(yùn)行模式， CPU 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。 五種標(biāo)準(zhǔn)化變成語(yǔ)言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)言表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語(yǔ)言。通過軟件對(duì) PLC 內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟鍵對(duì) PLC 的 CPU 玉外部輸入輸出等部件信息叫喚功能進(jìn)行診斷是外診斷。整體型 PLC 的I/0 點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 PLC 提供多種 I/0 卡件或插卡，因此用戶可較合理的選擇和配置系統(tǒng)控制的 I/0 點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。點(diǎn)當(dāng)數(shù)增加到一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì) PLC 選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間，輸出濾波時(shí)間 和掃描周期。在本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用直流無刷電機(jī)。 目前自動(dòng)門行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)器件主要有微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器等。其探測(cè)方式具體如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）非接觸探測(cè)。 結(jié)合本課題的實(shí)際需要在設(shè)計(jì)自動(dòng)門的人員檢測(cè)上運(yùn)用上海順安達(dá)門業(yè)裝飾有限公司的微波自動(dòng)門感應(yīng)器WB3004，其規(guī)格如 下： 直流電動(dòng)機(jī)的 選型 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 并勵(lì)或他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)與交流異步電動(dòng)機(jī)相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維修也不方便，但是在調(diào)速性能上27 電氣自動(dòng)化 27 有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是耗電多，電機(jī)機(jī)械特性軟，調(diào)速范圍小，且只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)速，故這種方法目前已較少采用。 由于 n=U/KEΦ Ra/KTKEΦ 調(diào)速的過程是：當(dāng)電壓 U 保持恒定時(shí)，減小磁通Φ。由于 Ia 增加的影響超過Φ減小的影響，所以轉(zhuǎn)矩 T=KTΦ Ia 也 就增加。 必須指出，若電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行，則電樞電流Ia 為額定值，如果調(diào)速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍舊保持不變（為額定值），由于 T=KTΦ Ia，故減小磁通量Φ后 Ia 必然超過額定值，因此調(diào)速后負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須減小。因?yàn)殡姍C(jī)不允許超速太多，因此限制29 電氣自動(dòng)化 29 了它的調(diào)速范圍。Φ Ra/KE因此改變 U 可得出一組平行的機(jī)械特性曲線。如果阻轉(zhuǎn)矩 Tc 未變，則 T＜ Tc，轉(zhuǎn)速 n 下降。 這種調(diào)速方法有下列優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 機(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定30 電氣自動(dòng)化 30 性較好； （ 2） 調(diào)速幅度大； （ 3） 可均勻調(diào)節(jié)電樞電壓；得到平滑的無 級(jí)調(diào)速。 直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì) 因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)在調(diào)方面很簡(jiǎn)單，相對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)來說又有以下的優(yōu)勢(shì)： （ 1） 由于采用高性能永磁材料，無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸得以減小，可以具有較低的慣性、更快的響應(yīng)速度、更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。 （ 4） 交流異步電機(jī)由于其非線性本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)控制極為復(fù)雜。 傳動(dòng)裝置 本控制系統(tǒng)所用到的傳動(dòng)裝置具體包括如下： 1 自動(dòng)門扇行進(jìn)軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向進(jìn)行。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方 向、速度、行程大小或位置的一種自動(dòng)控制器件。 33 電氣自動(dòng)化 33 自動(dòng)們控制系統(tǒng)的原理圖 路 上圖為自動(dòng)門控制系統(tǒng)的主電路原理圖。 若此時(shí)感應(yīng)器重新檢測(cè)到有人體信號(hào)時(shí)，則在重新進(jìn)行 8 秒延時(shí) （ 3） 當(dāng) 8 秒的延時(shí)完畢后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。 36 電氣自動(dòng)化 36 梯形圖的概述 PLC 是專門為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其主要使用者工廠廣大電氣 技術(shù)人員，為了適應(yīng)他們的傳統(tǒng)