【文章內(nèi)容簡介】 中，在當(dāng)前的掃描周期內(nèi)，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(yán)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(yīng)用可忽略，所以可以認(rèn)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(jìn)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(jìn)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(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)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(yùn)算的中間結(jié)果都立即寫入元件映像寄存器中，對輸出繼電器的掃描結(jié)果，也不是馬上去驅(qū)動外 部負(fù)載，而是將其結(jié)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(shè)置數(shù)字濾波的模擬量 I/O 指令進(jìn)行處理，在掃描周期的各個部分，均可對中斷事件進(jìn)行響應(yīng)。 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(nèi)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(dāng) CPU 對全部用戶程序掃描結(jié)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(qū)動各輸出繼電器所帶的負(fù)載。 本章小結(jié) 本章主要介紹了 PLC 的基本概念、 PLC 的 主要功能及特點(diǎn)、 PLC 的組成與基本結(jié)構(gòu)、 PLC的工作原理四個方面的內(nèi)容。通過對 PLC 的了解，掌握其基本功能，將其運(yùn)用到 車庫 自動門控制系統(tǒng)中去。 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計 9 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設(shè)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(shè)計應(yīng)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(guān)：紅色區(qū)域?yàn)槌暡ǖ母袘?yīng)范圍，當(dāng) 汽車 進(jìn)入到這個范 圍，超聲波開關(guān)被觸發(fā)，常開 變常閉。它的初始狀態(tài)是當(dāng)卷閘門在開啟的時候?yàn)槌ｉ]觸點(diǎn)，在關(guān)閉的時候 為常開觸點(diǎn)。 （ 2） 身份識別 繼電器 ：當(dāng)汽車或其他小動物進(jìn)入超聲波區(qū)域時，超聲波開關(guān)閉合，進(jìn)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(dāng)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(guān)：當(dāng)有物體穿過開關(guān)，并遮住了光束 ，在光束重新接收時，開關(guān)的狀態(tài)由 開變常閉。 （ 4） 門 下位開關(guān)：卷閘 門下降 時 ， 當(dāng)卷閘門下降到最底端 的 時候 碰到門下位開關(guān) ，門 下位 開關(guān) 由常開變?yōu)槌跏?狀態(tài) 常閉 。 （ 5） 門 上位 開關(guān)：卷閘 門上升時， 當(dāng)卷閘門上升到最高端的時候碰到門上位開關(guān) ，門 上位 開關(guān) 由常開變?yōu)槌跏?狀態(tài)常閉 。 （ 6） 門位電動機(jī)：采用直流驅(qū)動，按正負(fù)方向接入電源，電動機(jī)正轉(zhuǎn)（門攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計 10 上升），反之，電動機(jī)反轉(zhuǎn)（門下降）。 （ 7） 防盜開關(guān)：在卷閘門片的最下面一片內(nèi)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(nèi)的小球始終處于中間位置擺動，當(dāng)車庫門受到非法外力撬動時，由于卷閘門片的傾斜，裝置內(nèi)的小球滾到一側(cè)而觸碰防盜開關(guān)，防盜開關(guān)初始狀態(tài)為常開。 （ 8） 下降遇阻力反彈 開關(guān)：當(dāng)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(guān)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(guān)：當(dāng)遇到緊急情況發(fā)生時，緊急停止開關(guān)閉合，所有系統(tǒng)斷電，并定格當(dāng)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(zāi)報警開關(guān)：在車庫內(nèi)部安裝有火災(zāi)煙塵感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)有煙霧或者明火時，感應(yīng)開關(guān)閉合，屋頂 消防雨淋閥 噴水，卷閘門開啟至最高點(diǎn)同時報警設(shè)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(yīng)開關(guān)閉合，屋檐消防雨淋閥 噴水，卷閘門始終處于 關(guān)閉狀態(tài)以隔絕火災(zāi)繼續(xù)向車庫內(nèi)蔓延，同時報警設(shè)施自動向消防隊聯(lián)網(wǎng)報警。 （ 11） 遠(yuǎn)程遙控開關(guān)：當(dāng)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(guān)閉，以便于將朋友的車輛駛進(jìn)車庫內(nèi)， 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(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動。 車 庫門設(shè)計為卷閘 式，用一個電機(jī)來拖動 卷閘門 。正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 使電機(jī)開門，反轉(zhuǎn)接觸器 KM2 使電機(jī)關(guān)門。在庫門的上方裝設(shè)一個超聲波探測開關(guān)，超聲波開關(guān)發(fā)射超聲波。 （ 1） plc上電 ，當(dāng)有人或車由外到內(nèi)進(jìn)入超聲波發(fā)射范圍時，超聲波開關(guān)便檢測出超聲回波，從而 觸發(fā)身份識別開關(guān)，當(dāng)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(jī) M正轉(zhuǎn)使 卷閘門 上升開門，當(dāng)?shù)竭_(dá)開門限位開關(guān)位置時，電機(jī)停止運(yùn)行。 （ 2）當(dāng)車開到車庫門下時，在庫門的下方裝設(shè)一套光電開關(guān)，用以檢測是否有物體穿過庫門。光電開關(guān)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(zhuǎn)換成電脈沖的接收器。若行車（人）遮斷了光束 ，當(dāng)行車（人）通過后，接收機(jī)再次接收信號時 ，光電開關(guān)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(jī) M反轉(zhuǎn)，從而使 卷閘門開始下降關(guān)門，當(dāng)門移動到關(guān)門限位開關(guān)時，電機(jī)停止運(yùn)行。 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計 11 （ 3）在關(guān)門過程中，當(dāng)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(guān)門開關(guān)。 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(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計 12 PLC 硬件接線圖如 圖 33 所示 圖 33 PLC硬件接線圖 PLC 機(jī)型的選擇 為了完成設(shè)定的控制任務(wù)，主要根據(jù)硬件接線圖輸入輸出點(diǎn)數(shù)和占用內(nèi)存的多少來選擇 PLC 的機(jī)型，由于所學(xué) 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(diǎn)數(shù)有 14個，輸出點(diǎn)數(shù)有 10 個，共 24 個輸入輸出點(diǎn)，再考慮15%~20%的備用擴(kuò)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(diǎn)數(shù)來選擇 PLC 機(jī)型，還應(yīng)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(guān)，不能準(zhǔn)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(guān)量輸入： 5~10 步 /點(diǎn) 開關(guān)量輸出： 3~5 步 /點(diǎn) 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(jī)定為松下 FP0C32。 車庫自動門控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設(shè)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(guān) SB2 X1 光電開關(guān) SB3 X2 門下位開關(guān) SB4 X3 門上位開關(guān) SB5 X4 防盜開關(guān) SB6 X5 下降遇阻力反彈開關(guān) SB7 X6 手動開門開關(guān) SB8 X7 手動關(guān)門開關(guān) SB9 X8 壓力開關(guān) SB10 X9 緊急斷電控制開關(guān) SB11 X10 車庫內(nèi)火災(zāi)感應(yīng)開關(guān) SB12 X11 車庫外火災(zāi)感應(yīng)開關(guān) SB13 X12 遙控開啟車庫門 SB14 X13 遙控關(guān)閉車庫門 輸 出 KM1 Y0 電機(jī)正轉(zhuǎn) KM2 Y1 電機(jī)反轉(zhuǎn) KM3 Y2 光控聲控照明設(shè)施 KM4 Y3 高音喇叭 KM5 Y4 自動報警設(shè)施 KM6 Y5 斷電控制設(shè)施 KM7 Y6 車庫內(nèi)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(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設(shè)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(dāng)遇到緊急突發(fā)情況發(fā)生時，緊急停止開關(guān)閉合，所有系統(tǒng)斷電， 所有 plc動作停止運(yùn)行 ，并定格當(dāng)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(dāng) 汽車或其他有生命的物體進(jìn)入超聲波區(qū)域時，超聲波開關(guān)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(jī)，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(dāng)身份繼電器反饋的信息正確時，車庫內(nèi)的照明 設(shè)施開啟，當(dāng)車庫門鎖閉后，照明設(shè)施斷電。 （ 4） 手動開關(guān)門 控制程序 ： 圖 手動開關(guān)門控制程序 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時， plc程序未能按正常運(yùn)行，可手動開啟關(guān)閉車庫門。 （ 5） 入庫開關(guān)門 控制程序 ： 圖 入庫開關(guān)門控制程序 當(dāng)汽車進(jìn)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(shè)施開啟，電機(jī)正轉(zhuǎn)，卷閘門開始上升，當(dāng)卷閘門升至最上位時，觸碰門上位開關(guān)，門上位開關(guān)斷開，電機(jī)停止工作；汽車駛進(jìn)，當(dāng)汽車完全攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計 15 駛進(jìn)車庫時，光電開關(guān)閉合，延時 10 秒后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，卷閘門開始下降 ，當(dāng)卷閘門下降至最低端時，觸碰門下位開關(guān)，門下位開關(guān)斷開，電機(jī)停止下降，車庫門完全閉合。 （ 6） 出庫開關(guān)門 控制程序 ： 圖 出庫開關(guān)門控制程序 當(dāng)汽車準(zhǔn)備出庫時，汽車輪胎壓在車庫內(nèi)的壓力開關(guān)，壓力開關(guān)閉合，定時器開始 30 秒計時同時電機(jī)正轉(zhuǎn)，卷閘門開始上升，當(dāng)卷閘門升至最上位時，觸碰門上位開關(guān)，門上位開關(guān)斷開，電機(jī)停止工作；汽車駛出，定時器 30秒到時，電機(jī)反轉(zhuǎn)，卷閘門開始下降，當(dāng)卷閘門下降至最低端時，觸碰門下位開關(guān)，門下位開關(guān)斷開，電機(jī)停止下降，車庫門完全閉合，車庫內(nèi)照明設(shè)施斷電。 （ 7）防盜報警及關(guān) 門控制程序： 圖 防盜報警及關(guān)門控制程序 在 卷閘門片的最下面一片內(nèi)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(nèi)的小球始終處于中間位置擺動，當(dāng)車庫門受到非法外力撬動時，由于卷閘門片的傾斜，裝置內(nèi)的小球滾到一側(cè)而觸碰防盜開關(guān)，防盜開關(guān)閉合，高音喇叭響起警報聲，同時自動報警設(shè)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(guān)門控制程序： 圖 下降遇阻力反彈再關(guān)門控制程序 當(dāng)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(guān)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(dāng)卷閘門上升至最高點(diǎn)時，計時開始， 5秒后，卷閘門自攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計 16 動執(zhí)行下降操作。 （ 9） 車庫內(nèi)起火控制程序： 圖 車庫內(nèi)起火控制程序 當(dāng)車庫內(nèi) 有煙霧或者明火時，火災(zāi)煙塵感應(yīng)開關(guān)閉合，高音喇叭響起，報警設(shè)施自動向消防隊聯(lián)網(wǎng)報警， 車庫內(nèi) 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(diǎn) ，以方便消防隊及外人便于滅火。 （ 10）