【正文】 綜合以上因素， 根據(jù)作者對 PLC 生產(chǎn)牌子的熟悉程度、 I/O 接入點（初步設(shè)計 13 個輸入點和 12 個輸出點）的估算、小型控制系統(tǒng)的要求以及經(jīng)濟(jì)可行性等綜合考慮，本論文設(shè)計采用西門子 S7200（ cpu226）系列小型 PLC 來實現(xiàn)整個自動系統(tǒng)的控制，所選 PLC如圖所示 32 所示。該編程軟件可以方便地在 Windows 環(huán)境下對 PLC 編程、調(diào)試、監(jiān)控。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 — 直 — 交方式，先把工頻交流電流通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電流，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以提供給電動機(jī)。變頻器調(diào)速的 主要工作原理是將供給電機(jī)定子的三相電流工頻電經(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)，幅度也隨之改變的三相交流電，以此為電源再提供給電機(jī)使用。 (2) 電流匹配。在使用變頻器驅(qū)動高速電機(jī)時，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。 (2) 可與 PLC 直接調(diào)節(jié)頻率、直接接收 PLC 的 PWM 信號并可控制電動機(jī)頻率。 表 31 松下 VF0 系列 BFV00042G 變頻器主要參數(shù)表 電機(jī)容量 變頻器控制方式 高載頻正弦波 PWM 控制 (V/F 控制 ) 輸 入 相數(shù) 50/60 Hz 電壓變動允許值 額定輸入交流電壓的 +10%,15% 頻率變動允許值 額定輸入頻率的 177。 設(shè)馬達(dá)輪皮帶輪直徑為 1D (m)，轉(zhuǎn)速為 1n (r/min)，線速度為 1v (m/s)；門滑輪外直徑是2D (m)，內(nèi)直徑是 3D (m)，內(nèi)外徑轉(zhuǎn)速一樣為 2n (r/min)，門皮帶內(nèi)輪線速度為 2v (m/s)。 減速開門和關(guān)門的距離為 30cm，時間為 ，線速度為 ，此時要求電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 ln =153r/min。 根據(jù)以上速度要求，參照松下電工提供的設(shè)置手冊進(jìn)行設(shè)定，變頻器的頻率具體設(shè)定方式見表 33 所示，根據(jù)以下設(shè)定方式按設(shè)計要求設(shè)定好變頻器三速控制的頻率。 自動門的速度信號采集上運(yùn)用了 Keyence（基 恩士）公司生產(chǎn)的 ED— 130U 非埋入型接近傳感器，這種感應(yīng)器的特點是能檢測所有金屬，最大檢測距離是 20mm，檢測距離調(diào)節(jié)方便，安裝簡單。 梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。根據(jù)自動門的控制系統(tǒng)的要求，確定 PLC 的 I/O 分配表，分別在表 41 和表 42 中列出。網(wǎng)絡(luò) 28 和 2 網(wǎng)絡(luò) 29 中，當(dāng)按下手動開 /關(guān)門，接通開 /關(guān)門輸出，實現(xiàn)手動開 /關(guān)門。當(dāng)一切正常，沒人進(jìn)出時，關(guān)門延時器自感應(yīng)器沒感應(yīng)到有人進(jìn)出開始計時 15 秒后在開門上限位置輸出關(guān)門信號，實現(xiàn)自動關(guān)門。 23 網(wǎng)絡(luò) 10 到網(wǎng)絡(luò) 12 是行程開關(guān)信號，由安放在導(dǎo)軌適當(dāng)位置的接近開關(guān)傳感器所控制，當(dāng)門體金屬接近接近開關(guān)時便觸動信號輸出高電平，以此控制變頻器頻率達(dá)到控制門速的高中低運(yùn)行。當(dāng)同時發(fā)生開門和關(guān)門信號輸出、開門速度和關(guān)門速度信號輸出時，接通故障中間繼電器 。當(dāng)發(fā)生夾人事故時，防夾人 常開開關(guān)閉合，常閉開關(guān)斷開，使得自動關(guān)門信號斷開，自動開門信號接通。 25 網(wǎng)絡(luò) 19 和網(wǎng)絡(luò) 20 是通過開 /關(guān)門低速信號控制變頻器實現(xiàn)低頻輸出控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的程序段。 27 5 程序仿真調(diào)試 調(diào)試環(huán)境概述 為使編寫的程序能夠正確運(yùn)行并且可靠，需要進(jìn)行程序的調(diào)試，為節(jié)省開支和公共資源，故采用專為西門子 S7200 系列 PLC 開發(fā)的模擬仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，該軟件由西班牙編程員所編寫，經(jīng)過多次改版后最新的 版已經(jīng)相當(dāng)成熟和可靠， 故 本次仿真調(diào)試將采用其仿真軟件調(diào)試。 是關(guān)門下限，接通后 、 熄滅，代表關(guān)門停止，至于 、 、 保持上一狀態(tài)對電機(jī)轉(zhuǎn)動并沒有產(chǎn)生影響，因為變頻器已經(jīng)停止輸出運(yùn)行信號。當(dāng) 、 同時按下，表明程序已經(jīng)轉(zhuǎn)為手動， 常亮， 常亮表明手動電機(jī)以低速運(yùn)轉(zhuǎn)，同理，手動關(guān)門也一樣。 33 參考文獻(xiàn) [1] 張萬忠 ， 劉明芹 .電器與 PLC 控制技術(shù) [M].化學(xué)工業(yè)出 版社 ， [2] 唐介 .電機(jī)與拖動 [M].高等教育 出版社， [3] 成大先 .機(jī)械設(shè)計手冊 [M].化學(xué)工業(yè)出版社， [4] 高鴻斌 .PLC 分析與設(shè)計應(yīng)用 [M].電子工業(yè)出版社， [5] 張運(yùn)剛 .從入門到精通 西門子 S7200 PLC 技術(shù)與應(yīng)用 [M].人民郵電出版社， [6] 劉偉強(qiáng) .變頻器基礎(chǔ)及應(yīng)用 [M].冶金工業(yè)出版社， [7] 吳玉香 ，吳忻生，胡躍明 .交流變頻電機(jī)在自動門控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].中小型電機(jī)，2021， 30(4)： 3437 [8] 丁煒 .可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用 [M].化學(xué)工業(yè)出版社， [9] 李良仁 .變頻器調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用 [M].電子工業(yè)出版社， [10] 廖常初 .可編程控制器應(yīng)用技術(shù) [M].重慶大學(xué) 出版社， [11] 丁斗章 .變頻器調(diào)速技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用 [M].機(jī)械工業(yè) 出版社， [12] 上海松下電工自動化控制有 限 公司 .松下電工 VF0 變頻器說明書 [Z].松下電工出版， 34 致 謝 在做本次畢業(yè)設(shè)計 的 過程中，老師和同學(xué) 給我 提出了許多寶貴意見， 我 得到了 他 們 熱情誠懇的幫助。 。 感謝所有在我成長的道路上，關(guān)心、支持、幫助過我的人。 PLC 采用梯形圖設(shè)計，直觀易懂，擴(kuò)展容易，保證程序的條理性和準(zhǔn)確性。當(dāng) 急停開關(guān)按下， 常亮，表明已經(jīng)觸動 24V 接觸器再控制 KM2 交流接觸器斷開電機(jī)。如表 51 所示： 28 表 51 調(diào)試記錄表 輸入地址 動作記錄 動作 結(jié)果 無 PLC 上電運(yùn)行 假設(shè)自動門現(xiàn)在處于開門位置， 15 秒之后 閃亮一下之后不亮， 常亮， 一直閃亮 ON 后 OFF 常亮， 一直閃亮， 常亮 ON 后 OFF 常亮， 一直閃亮， 常亮 ON 后 OFF 常亮， 一直閃亮， 常亮， 常亮 ON 后 OFF 、 、 保持上一狀態(tài) 或 ON 后 OFF 閃亮一下之后不亮， 常亮， 一直閃 亮 ON 后 OFF 常亮， 一直閃亮， 常亮 ON 后 OFF 常亮， 一直閃亮， 常亮 ON 后 OFF 常亮， 一直閃亮， 常亮， 常亮 ON 后 OFF 、 、 保持上一狀態(tài) ON 后 OFF 閃亮一下之后不亮， 常亮， 一直閃亮 ON 常亮 ON 后 OFF 熄滅 、 ON 常亮， 常亮 ， 常亮 、 ON 常亮， 常亮， 常亮 通過認(rèn)真細(xì)致的反復(fù)調(diào)試，根據(jù)上表調(diào)試記錄對應(yīng) I/O 地址分配表，其結(jié)果符合原本設(shè)計初衷，完全具備自動門正常運(yùn)行的必要條件，所以該程序可靠。同理網(wǎng)絡(luò) 21 至網(wǎng)絡(luò) 24 分別控制變頻器的中速和高速控制，不再贅述。 網(wǎng)絡(luò)是 17 利用定時信號實現(xiàn)開 /關(guān)門提醒。網(wǎng)絡(luò) 15 當(dāng)有開門上升沿信號輸出時，自動開門輸出信號接通，實現(xiàn)自動開門，同理網(wǎng)絡(luò) 16 實現(xiàn)自動關(guān)門。 網(wǎng)絡(luò) 13 和網(wǎng)絡(luò) 14 程序段分別是復(fù)位開關(guān)和設(shè)備故障信號。 22 網(wǎng)絡(luò) 7 和網(wǎng)絡(luò) 8 是防夾人程序段，當(dāng)發(fā)生過于接近 人或物體時，防夾人傳感器接通，輸出下降沿信號，傳送到防夾人中間繼電器 ，當(dāng)門體開門到開門下限位置，下限常閉開關(guān)斷開，解除防夾人信號。定時器的設(shè)置是為了防止感應(yīng)開關(guān)的誤動作，避免例如蚊子、漂落物等觸動感應(yīng)開關(guān)接通，定時器定時時間可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)。 當(dāng)電源打開時， PLC 需要上電，網(wǎng)絡(luò) 1 設(shè)置上電命令 ，并連接手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)接通時，直接跳轉(zhuǎn)到網(wǎng)絡(luò) 26 的指定位置，運(yùn)行手動程序。 典型的梯形圖如圖 41： 圖 41 經(jīng)典梯形圖 本設(shè)計的梯形圖編程是運(yùn)用西門子公司的 STEP 7 MicroWIN SP3 編程軟件完成的，其編程界面如圖 42 所示： 17 圖 42 STEP 7 MicroWIN SP3 編程軟件界面 PLC 程序設(shè)計 程序流程圖 根據(jù)本設(shè)計的控制要求，所設(shè)計的程序按照圖 43 所示的流程運(yùn)行，以達(dá)到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計要求和完成系統(tǒng)的最終設(shè)計。這種程序設(shè)計語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果，每個梯級是一種因果關(guān)系。 結(jié)合本設(shè)計的實際需要在設(shè)計的自動門的人員檢測上運(yùn)用奧帝門控 (中國 )有限公司生產(chǎn)的 OD— 001 微波感應(yīng)器，它造型精巧、監(jiān)測范圍大、靈敏度高、微處理器功能強(qiáng)大、安裝角度多向調(diào)節(jié)，適用于賓館、銀行、辦公樓、工廠等出入人員較多的自動門。根據(jù)公式和電機(jī)參