【文章內容簡介】 中，在當前的掃描周期內，用戶程序用到的輸入信號的狀態(tài)是否變化。即使此時外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，也只能在下一個掃描周期的輸入采樣掃描階段去讀取，對于這種采集輸入信號的批處理，雖然嚴格上說每個信號被采集的時間有先有后，但由于 PLC 的掃描周 期很短，這個差異對一般工程應用可忽略，所以可以認為這些采集到的輸入信息是同時的。 （ 2） 執(zhí)行用戶程序掃描階段 這是第二個集中批處理過程，在執(zhí)行用戶程序階段， CPU 對用戶程序按順序進行掃描。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、從左到右的順序進行掃描，每掃描到一條指令，所需要的輸入信息的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取，而不是直接使用現(xiàn)場的立即輸入信號。對其他信息，則是從 PLC的原件映像寄存攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 2 PLC 的介紹及選擇 8 器中去讀取，在執(zhí)行用戶程序中，每一次運算的中間結果都立即寫入元件映像寄存器中，對輸出繼電器的掃描結果，也不是馬上去驅動外 部負載，而是將其結果寫入到輸出映像寄存器中。在此階段，允許對數(shù)字量 I/O 指令和不設置數(shù)字濾波的模擬量 I/O 指令進行處理，在掃描周期的各個部分，均可對中斷事件進行響應。 在這個階段，除了輸入映像寄存器外，各個元件映像寄存器的內容是隨著程序的執(zhí)行而變化的。 （ 3） 輸出刷新掃描階段 這是第三個集中批處理過程，當 CPU 對全部用戶程序掃描結束后，將元件映像寄存器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端子去驅動各輸出繼電器所帶的負載。 本章小結 本章主要介紹了 PLC 的基本概念、 PLC 的 主要功能及特點、 PLC 的組成與基本結構、 PLC的工作原理四個方面的內容。通過對 PLC 的了解，掌握其基本功能，將其運用到 車庫 自動門控制系統(tǒng)中去。 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 9 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 本章從自動門的控制要求、系統(tǒng)組成、 系統(tǒng)原理 等方面系統(tǒng)介紹了 車庫 自動門控制系統(tǒng)方案設計應考慮的問題及解決辦法。 車庫自動門電氣控制系統(tǒng)的平面圖及說明 圖 31 家用車庫自動門 說明： （ 1） 超聲波開關：紅色區(qū)域為超聲波的感應范圍，當 汽車 進入到這個范 圍，超聲波開關被觸發(fā)，常開 變常閉。它的初始狀態(tài)是當卷閘門在開啟的時候為常閉觸點，在關閉的時候 為常開觸點。 （ 2） 身份識別 繼電器 ：當汽車或其他小動物進入超聲波區(qū)域時，超聲波開關閉合，進而身份識別 繼電器工作 ，身份識別器發(fā)出身份識別密碼，當密碼遇到正確的識別卡的時候，卷閘門才開啟，防止其他小動物誤入超聲波區(qū)域，引起卷閘門的意外開啟，造成的財產(chǎn)損失。 （ 3） 光電開關：當有物體穿過開關，并遮住了光束 ，在光束重新接收時，開關的狀態(tài)由 開變常閉。 （ 4） 門 下位開關：卷閘 門下降 時 ， 當卷閘門下降到最底端 的 時候 碰到門下位開關 ，門 下位 開關 由常開變?yōu)槌跏?狀態(tài) 常閉 。 （ 5） 門 上位 開關：卷閘 門上升時， 當卷閘門上升到最高端的時候碰到門上位開關 ，門 上位 開關 由常開變?yōu)槌跏?狀態(tài)常閉 。 （ 6） 門位電動機：采用直流驅動，按正負方向接入電源，電動機正轉（門攀枝花學院專科畢業(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 10 上升），反之，電動機反轉（門下降）。 （ 7） 防盜開關：在卷閘門片的最下面一片內安裝水平裝置，在車庫門正常開啟或手動開啟的時候，水平裝置內的小球始終處于中間位置擺動，當車庫門受到非法外力撬動時，由于卷閘門片的傾斜，裝置內的小球滾到一側而觸碰防盜開關，防盜開關初始狀態(tài)為常開。 （ 8） 下降遇阻力反彈 開關：當卷閘門正在下降的時候，若碰 到下方正在通過的汽車、人或其他小動物時，而受到輕微的阻力，這時阻力開關由初始狀態(tài)常開變?yōu)槌ｉ]，使卷閘門快速上升，防止造成 意外 的傷害 。 （ 9） 緊急停止 控制 開關：當遇到緊急情況發(fā)生時，緊急停止開關閉合，所有系統(tǒng)斷電，并定格當時的情況保持不變， 防止卷閘門自由下落， 防止意外發(fā)生。 （ 10） 火災報警開關：在車庫內部安裝有火災煙塵感應開關，當有煙霧或者明火時，感應開關閉合，屋頂 消防雨淋閥 噴水，卷閘門開啟至最高點同時報警設施自動向消防隊聯(lián)網(wǎng)報警；在卷閘門外有煙霧或者明火時，感應開關閉合，屋檐消防雨淋閥 噴水，卷閘門始終處于 關閉狀態(tài)以隔絕火災繼續(xù)向車庫內蔓延，同時報警設施自動向消防隊聯(lián)網(wǎng)報警。 （ 11） 遠程遙控開關：當主人家有聚會，親朋好友到訪時，主人可在家附近的任意地方，可以遙控車庫門開啟和關閉，以便于將朋友的車輛駛進車庫內， 既大大的 減輕 了主人的 勞動，又可以使車輛處于安全狀態(tài)。 車庫自動門控制系統(tǒng)的控制要求 PLC上電 投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。 車 庫門設計為卷閘 式，用一個電機來拖動 卷閘門 。正轉接觸器 KM1 使電機開門，反轉接觸器 KM2 使電機關門。在庫門的上方裝設一個超聲波探測開關，超聲波開關發(fā)射超聲波。 （ 1） plc上電 ，當有人或車由外到內進入超聲波發(fā)射范圍時，超聲波開關便檢測出超聲回波，從而 觸發(fā)身份識別開關，當反饋信息正確時， 產(chǎn)生輸出電信號 ，由該信號啟動接觸器 KM1，電機 M正轉使 卷閘門 上升開門，當?shù)竭_開門限位開關位置時，電機停止運行。 （ 2）當車開到車庫門下時，在庫門的下方裝設一套光電開關，用以檢測是否有物體穿過庫門。光電開關由兩個部件組成，一個是能連續(xù)發(fā)光的光源；另一個是能接收光束，并能將之轉換成電脈沖的接收器。若行車（人）遮斷了光束 ，當行車（人）通過后，接收機再次接收信號時 ，光電開關便 產(chǎn)生電脈沖，由 該信號啟動定時器繼電器 ， 定時 10S（車出庫時定時 30S）后 使電機 M反轉，從而使 卷閘門開始下降關門，當門移動到關門限位開關時，電機停止運行。 攀枝花學院專科畢業(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 11 （ 3）在關門過程中，當有人員 或其他小動物，正在卷閘門的下方時，卷閘門輕微觸碰到對方時，立即由下降反彈至上升狀態(tài)，防止造成的意外傷害 。 （ 4）考慮到自動門在出現(xiàn)故障或在維修的時候，用自動控制存 在一定 的 問題，增加手動開門和關門開關。 控制程序的編制及硬件接線圖 主電路圖如圖 32 所示 圖 32車庫自動門主電路電路圖 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 12 PLC 硬件接線圖如 圖 33 所示 圖 33 PLC硬件接線圖 PLC 機型的選擇 為了完成設定的控制任務，主要根據(jù)硬件接線圖輸入輸出點數(shù)和占用內存的多少來選擇 PLC 的機型，由于所學 PLC 是松下，所以優(yōu)先從松下 PLC中選型。本控制系統(tǒng)的輸入點數(shù)有 14個，輸出點數(shù)有 10 個，共 24 個輸入輸出點，再考慮15%~20%的備用擴展余量，松下 FP0系列 PLC可以作為該控制系統(tǒng)的 PLC。 除了由輸入 /輸出點數(shù)來選擇 PLC 機型，還應考慮 PLC 的存儲器容量。由于程序存 儲器容量與諸多因素相關，不能準確地算出程序容量，只能粗略的估算，一些 項目所占的存儲空間可以參照一下估算原則： 開關量輸入： 5~10 步 /點 開關量輸出： 3~5 步 /點 定時器 /計數(shù)器： 3~5 步 /個 最后所估算的總步數(shù)再加 100%的備用量。本控制系統(tǒng)共用了 4 個定時器，所需的大概的總步數(shù)大約為（ 14 10+10 5+4 5）（ 100%+100%） =420 步。所以松下 FP0 系列 PLC 可以作為該控制系統(tǒng)的 PLC。 綜上所述，本控制系統(tǒng)的 PLC主機定為松下 FP0C32。 車庫自動門控制系統(tǒng)的軟件設計 攀枝花學院專科畢業(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 13 I/O 口及定時器 /計數(shù)器說明 表 31 I/O地址分配表 : 類別 元件 端子號 作用 輸 入 SB1 X0 超聲波開關 SB2 X1 光電開關 SB3 X2 門下位開關 SB4 X3 門上位開關 SB5 X4 防盜開關 SB6 X5 下降遇阻力反彈開關 SB7 X6 手動開門開關 SB8 X7 手動關門開關 SB9 X8 壓力開關 SB10 X9 緊急斷電控制開關 SB11 X10 車庫內火災感應開關 SB12 X11 車庫外火災感應開關 SB13 X12 遙控開啟車庫門 SB14 X13 遙控關閉車庫門 輸 出 KM1 Y0 電機正轉 KM2 Y1 電機反轉 KM3 Y2 光控聲控照明設施 KM4 Y3 高音喇叭 KM5 Y4 自動報警設施 KM6 Y5 斷電控制設施 KM7 Y6 車庫內消防雨淋閥 KM8 Y7 車庫外消防雨淋閥 KM9 Y8 入庫溫馨提示 KM10 Y9 出庫溫馨提示 表 32 定時器說明 : 類別 型號 規(guī)格 定時器 TMY 1S 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 14 分段 系統(tǒng)梯形圖 及說明 （ 1）緊急斷電控制程序： 圖 緊急斷電控制程序 當遇到緊急突發(fā)情況發(fā)生時，緊急停止開關閉合，所有系統(tǒng)斷電， 所有 plc動作停止運行 ，并定格當時的情況保持不變，防止卷閘門自由下落，防止意外發(fā)生。 （ 2）身份識別控制程序： 圖 身份識別控制程序 當 汽車或其他有生命的物體進入超聲波區(qū)域時，超聲波開關閉合，身份識別繼電器開始工作，若信息反饋錯誤，則系統(tǒng)待機，重新循環(huán)掃描；若反饋的信息正確，為本車庫汽車或主人，執(zhí)行入庫程序。 （ 3） 入庫照明開啟 控制程序 ： 圖 入庫照明開啟控制程序 當身份繼電器反饋的信息正確時，車庫內的照明 設施開啟，當車庫門鎖閉后，照明設施斷電。 （ 4） 手動開關門 控制程序 ： 圖 手動開關門控制程序 當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時， plc程序未能按正常運行，可手動開啟關閉車庫門。 （ 5） 入庫開關門 控制程序 ： 圖 入庫開關門控制程序 當汽車進入超聲波區(qū)域時，身份識別繼電器反饋的信息正確，為本車庫汽車或主人，車庫照明設施開啟，電機正轉，卷閘門開始上升，當卷閘門升至最上位時，觸碰門上位開關，門上位開關斷開，電機停止工作；汽車駛進，當汽車完全攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 15 駛進車庫時，光電開關閉合，延時 10 秒后，電機反轉，卷閘門開始下降 ，當卷閘門下降至最低端時，觸碰門下位開關，門下位開關斷開，電機停止下降，車庫門完全閉合。 （ 6） 出庫開關門 控制程序 ： 圖 出庫開關門控制程序 當汽車準備出庫時，汽車輪胎壓在車庫內的壓力開關，壓力開關閉合，定時器開始 30 秒計時同時電機正轉，卷閘門開始上升，當卷閘門升至最上位時，觸碰門上位開關，門上位開關斷開，電機停止工作；汽車駛出，定時器 30秒到時，電機反轉，卷閘門開始下降，當卷閘門下降至最低端時，觸碰門下位開關，門下位開關斷開，電機停止下降，車庫門完全閉合，車庫內照明設施斷電。 （ 7）防盜報警及關 門控制程序： 圖 防盜報警及關門控制程序 在 卷閘門片的最下面一片內安裝水平裝置，在車庫門正常開啟或手動開啟的時候，水平裝置內的小球始終處于中間位置擺動，當車庫門受到非法外力撬動時，由于卷閘門片的傾斜，裝置內的小球滾到一側而觸碰防盜開關，防盜開關閉合，高音喇叭響起警報聲，同時自動報警設施自動向 110 報案。并且卷閘門始終處于緊緊鎖閉狀態(tài)。 （ 8）下降遇阻力反彈再關門控制程序： 圖 下降遇阻力反彈再關門控制程序 當卷閘門正在下降的時候，若碰到下方正在通過的汽車、人或其他小動物時，而受到輕微 的阻力，這時阻力開關由初始狀態(tài)常開變?yōu)槌ｉ]，使卷閘門快速上升，防止造成意外的傷害。當卷閘門上升至最高點時，計時開始， 5秒后，卷閘門自攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 16 動執(zhí)行下降操作。 （ 9） 車庫內起火控制程序： 圖 車庫內起火控制程序 當車庫內 有煙霧或者明火時，火災煙塵感應開關閉合，高音喇叭響起，報警設施自動向消防隊聯(lián)網(wǎng)報警， 車庫內 屋頂 及車庫外屋檐所有 消防雨淋閥噴水同時卷閘門始終開啟至最高點 ，以方便消防隊及外人便于滅火。 （ 10）