【文章內(nèi)容簡介】 繼電器等器件，控制柜的設(shè)計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間繼電器，小型 PLC 的體積僅相當于幾個繼電器的大小，其結(jié)果緊湊，堅固，重量輕，功耗低。 南京機電 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 8 第三章 自動門控制系統(tǒng)總體設(shè)計 自動門控制過程和要求 自動門控制過程和要求，具體如下： （ 1） 當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過時，傳感器檢測到信號，電動機正轉(zhuǎn)，執(zhí)行開門動作，到達開門限位位置時，電動機停止運行。 （ 2） 自動門在開門 位置停留 8s 后，自動進入關(guān)門過程，電動機啟動反轉(zhuǎn)，當門移動到關(guān)門限位位置時，電動機停止運行。 （ 3） 在關(guān)門過程中，當有人由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過時，傳感器檢測到信號，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序，保證人安全通過。 （ 4） 設(shè)計門扇的移動速度為高速和低速兩個速度，開門和關(guān)門啟動時為高速運行，門扇即將到位時進入低速運行，到達限位位置時電動機停止運行。 （ 5） 在關(guān)門過程中檢測到信號需要開門時，電動機需先停轉(zhuǎn) ,然后執(zhí)行相反動作。 （ 6） 使用 4 個行程開關(guān)，兩個分別為開門和關(guān)門限位到位開關(guān)，另外兩個為高低速轉(zhuǎn)換開關(guān)。 總體設(shè)計 方案 自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計框圖如圖 1 所示： 圖 1: 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 門內(nèi)外感應(yīng)器采集信號 手動控制開關(guān) 直流無刷電機 開 /關(guān)門指示燈 P L C 南京機電 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 由上圖可知，當感應(yīng)器件檢測到人體或物體信號時將信號傳給 PLC,PLC 根據(jù)已經(jīng)采集的信號發(fā)出控制信號， PLC 根據(jù)開關(guān)信號來控制相應(yīng)的繼電器實現(xiàn)控制電機的啟停、正反轉(zhuǎn)以及減速。再由機械傳動機構(gòu)來帶動門的移動。 系統(tǒng)工作原理 首先，平移式自 動 感 應(yīng)門 機 組 由以下部件 組 成：（ 1）主控制器：它是自 動感 應(yīng)門 的指 揮 中心，通 過內(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 或 電鎖類 系 統(tǒng) 工作；同 時人們 通 過 主控器 調(diào)節(jié)門 扇 開啟速 度、 開啟 幅度等 參數(shù) 。（ 2）感 應(yīng) 探 測 器： 負責(zé) 采集外部信 號 ，如同人 們 的眼睛， 當 有移 動的物體 進 入它的工作范 圍時 ，它就 給 主控制器一 個脈沖 信 號 ；（ 3） 動 力 馬達 ：提 供開門 與 關(guān)門 的主 動 力，控制自 動 感 應(yīng)門門 扇加速與 減 速 運 行。（ 4）自 動 感應(yīng)門 扇行 進軌 道：就象火 車 的 鐵軌，約 束 門 扇的吊具走 輪 系 統(tǒng) ，使其按特定方向行 進。 （ 5） 門 扇吊具走 輪 系 統(tǒng) :用于吊掛活 動門 扇，同 時 在 動 力 牽引 下 帶動門 扇 運 行。（ 6）同步 皮帶 （有的廠家使用三角 皮帶 ）：用于 傳輸 馬達 所 產(chǎn)動 力，牽引 自 動 感 應(yīng)門 扇吊具走 輪 系 統(tǒng) 。（ 7）下部 導(dǎo) 向系 統(tǒng) ：是自 動 感 應(yīng)門門 扇下部的 導(dǎo) 向與定 位裝 置，防止 門 扇在 運 行 時出現(xiàn) 前后 門 體 擺動 。 當 自 動 感 應(yīng)門門 扇要完成一次 開門 與 關(guān)門 ，其工作流程如下：感 應(yīng) 探 測 器探 測 到有 人進 入 時 ， 將脈沖 信 號傳給 主控器，主控器判 斷 后通知 馬達運 行，當碰到減速行程開關(guān)時 進入慢行 運 行。 馬達 得到一定 運 行 電 流后做正向 運 行， 將動力傳給 同步 帶 ，再由同步 帶將動力傳給 吊具系 統(tǒng) 使自 動 感 應(yīng)門 扇 開啟 ；自 動 感 應(yīng)門 扇 開啟 后由控制器作出判 斷 ，如需 關(guān) 自 動 感 應(yīng)門 ，通知 馬達作 反向 運動，關(guān)閉 自 動 感 應(yīng)門 。 自動門的機械 傳機構(gòu)研究 在本課題設(shè)計的自動門針對人流較多的商場，應(yīng)對周圍環(huán)境進行綜合考慮，所以在本課題的自動門機械傳動設(shè)計中考慮了以下幾個方面： 1．自動門的傳動主要包括安裝板，軌道，門機，皮帶，吊掛件等。 2．所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡便。第三章 自動門系統(tǒng)總體設(shè)計 3．電機：驅(qū)動電機采用直流無刷電機， 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)擺的問題，從而確保了 門扇的穩(wěn)定性。并配以雙側(cè)密封毛刷，形成密封式導(dǎo)軌，避免積塵對導(dǎo)軌及滑輪的磨損，實現(xiàn)了維護方面的特點。 5．滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強度高，耐磨性好 ，同時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，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度，從而提高了機械效率。皮帶底部采用尼龍加強，減少了齒距變形，提高了使用壽命。 7．傳動結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。其中馬達皮帶輪直徑為 5cm,皮帶滑輪內(nèi)徑為,外徑為 。 圖 2：傳動結(jié)構(gòu)圖 南京機電 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 11 第四章 自動門控制 系統(tǒng)硬件設(shè)計 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 本設(shè)計運用 PLC 控制直流無刷電機運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)自動門運轉(zhuǎn)的控制方式。采用 直流無 刷電機， 即具備交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，又具備直流電動機線性機械特性、調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、運行效率高等諸多優(yōu)點。 可編程控制器（ PLC）的選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比 的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng) 。 1． 輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 I/O 點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加 10%～ 20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。 2． 存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道 。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（ 16 位為一個字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量 。 因此本第四章 自動門控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 12 課題的 PLC 內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲 2021 條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。 3． 控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、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)計的自動門 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)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時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)省存儲器容量。 （ 2） 編程功能 離線編程方式： PLC 和編程器公用一個 CPU，編程器在編程模式時， CPU 只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式， CPU 對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，不能進行編程。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CPU 負責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(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，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。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。 五種標準化編程語言：順 序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LAD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語句表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標準（ IEC6113123），同時，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如 C， Basic 等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 （ 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。通過軟件對 PLC 內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對 PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 PLC 的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求，并 影響平均