【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 繼電器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。 體積小、重量輕、功耗低 復(fù)雜的控制系統(tǒng)使用 PLC 后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型 PLC 的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，其結(jié)果緊湊，堅(jiān)固，重量輕，功耗低。 南京機(jī)電 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 第三章 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 自動(dòng)門(mén)控制過(guò)程和要求 自動(dòng)門(mén)控制過(guò)程和要求，具體如下： （ 1） 當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)時(shí)，傳感器檢測(cè)到信號(hào)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，執(zhí)行開(kāi)門(mén)動(dòng)作，到達(dá)開(kāi)門(mén)限位位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。 （ 2） 自動(dòng)門(mén)在開(kāi)門(mén) 位置停留 8s 后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門(mén)移動(dòng)到關(guān)門(mén)限位位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。 （ 3） 在關(guān)門(mén)過(guò)程中，當(dāng)有人由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)時(shí)，傳感器檢測(cè)到信號(hào)，應(yīng)立即停止關(guān)門(mén)，并自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門(mén)程序，保證人安全通過(guò)。 （ 4） 設(shè)計(jì)門(mén)扇的移動(dòng)速度為高速和低速兩個(gè)速度，開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)啟動(dòng)時(shí)為高速運(yùn)行，門(mén)扇即將到位時(shí)進(jìn)入低速運(yùn)行，到達(dá)限位位置時(shí)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。 （ 5） 在關(guān)門(mén)過(guò)程中檢測(cè)到信號(hào)需要開(kāi)門(mén)時(shí)，電動(dòng)機(jī)需先停轉(zhuǎn) ,然后執(zhí)行相反動(dòng)作。 （ 6） 使用 4 個(gè)行程開(kāi)關(guān)，兩個(gè)分別為開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)限位到位開(kāi)關(guān)，另外兩個(gè)為高低速轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。 總體設(shè)計(jì) 方案 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖如圖 1 所示： 圖 1: 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 門(mén)內(nèi)外感應(yīng)器采集信號(hào) 手動(dòng)控制開(kāi)關(guān) 直流無(wú)刷電機(jī) 開(kāi) /關(guān)門(mén)指示燈 P L C 南京機(jī)電 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 由上圖可知，當(dāng)感應(yīng)器件檢測(cè)到人體或物體信號(hào)時(shí)將信號(hào)傳給 PLC,PLC 根據(jù)已經(jīng)采集的信號(hào)發(fā)出控制信號(hào)， PLC 根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制相應(yīng)的繼電器實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)以及減速。再由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)門(mén)的移動(dòng)。 系統(tǒng)工作原理 首先，平移式自 動(dòng) 感 應(yīng)門(mén) 機(jī) 組 由以下部件 組 成：（ 1）主控制器：它是自 動(dòng)感 應(yīng)門(mén) 的指 揮 中心，通 過(guò)內(nèi)部編 有 指令程序的 大規(guī) 模集成 塊，發(fā) 出相 應(yīng) 指令，指 揮馬達(dá) 或 電鎖類 系 統(tǒng) 工作；同 時(shí)人們 通 過(guò) 主控器 調(diào)節(jié)門(mén) 扇 開(kāi)啟速 度、 開(kāi)啟 幅度等 參數(shù) 。（ 2）感 應(yīng) 探 測(cè) 器： 負(fù)責(zé) 采集外部信 號(hào) ，如同人 們 的眼睛， 當(dāng) 有移 動(dòng)的物體 進(jìn) 入它的工作范 圍時(shí) ，它就 給 主控制器一 個(gè)脈沖 信 號(hào) ；（ 3） 動(dòng) 力 馬達(dá) ：提 供開(kāi)門(mén) 與 關(guān)門(mén) 的主 動(dòng) 力，控制自 動(dòng) 感 應(yīng)門(mén)門(mén) 扇加速與 減 速 運(yùn) 行。（ 4）自 動(dòng) 感應(yīng)門(mén) 扇行 進(jìn)軌 道：就象火 車(chē) 的 鐵軌，約 束 門(mén) 扇的吊具走 輪 系 統(tǒng) ，使其按特定方向行 進(jìn)。 （ 5） 門(mén) 扇吊具走 輪 系 統(tǒng) :用于吊掛活 動(dòng)門(mén) 扇，同 時(shí) 在 動(dòng) 力 牽引 下 帶動(dòng)門(mén) 扇 運(yùn) 行。（ 6）同步 皮帶 （有的廠家使用三角 皮帶 ）：用于 傳輸 馬達(dá) 所 產(chǎn)動(dòng) 力，牽引 自 動(dòng) 感 應(yīng)門(mén) 扇吊具走 輪 系 統(tǒng) 。（ 7）下部 導(dǎo) 向系 統(tǒng) ：是自 動(dòng) 感 應(yīng)門(mén)門(mén) 扇下部的 導(dǎo) 向與定 位裝 置，防止 門(mén) 扇在 運(yùn) 行 時(shí)出現(xiàn) 前后 門(mén) 體 擺動(dòng) 。 當(dāng) 自 動(dòng) 感 應(yīng)門(mén)門(mén) 扇要完成一次 開(kāi)門(mén) 與 關(guān)門(mén) ，其工作流程如下：感 應(yīng) 探 測(cè) 器探 測(cè) 到有 人進(jìn) 入 時(shí) ， 將脈沖 信 號(hào)傳給 主控器，主控器判 斷 后通知 馬達(dá)運(yùn) 行，當(dāng)碰到減速行程開(kāi)關(guān)時(shí) 進(jìn)入慢行 運(yùn) 行。 馬達(dá) 得到一定 運(yùn) 行 電 流后做正向 運(yùn) 行， 將動(dòng)力傳給 同步 帶 ，再由同步 帶將動(dòng)力傳給 吊具系 統(tǒng) 使自 動(dòng) 感 應(yīng)門(mén) 扇 開(kāi)啟 ；自 動(dòng) 感 應(yīng)門(mén) 扇 開(kāi)啟 后由控制器作出判 斷 ，如需 關(guān) 自 動(dòng) 感 應(yīng)門(mén) ，通知 馬達(dá)作 反向 運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉 自 動(dòng) 感 應(yīng)門(mén) 。 自動(dòng)門(mén)的機(jī)械 傳機(jī)構(gòu)研究 在本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)針對(duì)人流較多的商場(chǎng)，應(yīng)對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行綜合考慮，所以在本課題的自動(dòng)門(mén)機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了以下幾個(gè)方面： 1．自動(dòng)門(mén)的傳動(dòng)主要包括安裝板，軌道，門(mén)機(jī)，皮帶，吊掛件等。 2．所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡(jiǎn)便。第三章 自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3．電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用直流無(wú)刷電機(jī)， 調(diào)速性能好 。 4．導(dǎo)軌：水平雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，形成正懸掛，解決了側(cè)擺的問(wèn)題，從而確保了 門(mén)扇的穩(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)軌及滑輪的磨損，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)方面的特點(diǎn)。 5．滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強(qiáng)度高，耐磨性好 ，同時(shí)還有一定的減震效果。 6．皮帶：采用齒形皮帶 , 齒形皮帶的齒形截面為曲線設(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)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。其中馬達(dá)皮帶輪直徑為 5cm,皮帶滑輪內(nèi)徑為,外徑為 。 圖 2：傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖 南京機(jī)電 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 第四章 自動(dòng)門(mén)控制 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)運(yùn)用 PLC 控制直流無(wú)刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門(mén)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制方式。采用 直流無(wú) 刷電機(jī)， 即具備交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍寬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。 可編程控制器（ PLC）的選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比 的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng) 。 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)，再增加 10%～ 20%的可擴(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)，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 2． 存儲(chǔ)器容量的估算 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)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道 。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，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)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16 位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量 。 因此本第四章 自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 課題的 PLC 內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ) 2021 條梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間。 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、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén) 控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。 （ 1） 控制功能 PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高 PLC 的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。 （ 2） 編程功能 離線編程方式： PLC 和編程器公用一個(gè) 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。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式： CPU 和編程器有各自的 CPU，主機(jī)CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順 序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LAD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（ IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如 C， Basic 等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。 （ 3）診斷功能 PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)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(guò)軟件對(duì) PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 PLC 的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并 影響平均