基于plc的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-24 18:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 穩(wěn)定等問題，所以驅(qū)動(dòng)裝置我們選用的是三相交流電機(jī)，它不僅功率大、穩(wěn)定性好，而且自帶了減速裝置。 自動(dòng)門軟件的設(shè)計(jì)下面，我們需要對(duì)自動(dòng)門的軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，在征求了指導(dǎo)老師的意見淮南師范學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)5下，我們將利用 PLC 的順序功能流程圖語(yǔ)言來（SFC）進(jìn)行設(shè)計(jì)，一方面，利用這種編程語(yǔ)言所編出的順序功能流程圖可以充分的對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)加以展現(xiàn)，另一方面，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的安全性，該編程語(yǔ)言也能做到充分考慮，在遇到其他因素干擾時(shí)會(huì)對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行故障警報(bào)等?？紤]到能否適應(yīng)各種類型的三菱 PLC、能否快速的查找故障產(chǎn)生的原因減少維修所用的時(shí)間等相關(guān)問題，我們利用三菱的 GX Developer 編程軟件進(jìn)行順序功能流程圖的編寫。2 自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 方案提出方案一：使用單片機(jī)作為控制單元，主要控制自動(dòng)門的運(yùn)行，可編程性和可擴(kuò)展性強(qiáng)，而且單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力要強(qiáng)，可以使自動(dòng)門與商場(chǎng)組成大的智能的控制系統(tǒng) [3]。如圖 2 所示：圖 2 單片機(jī)控制系統(tǒng)方案二：自動(dòng)門運(yùn)行中最重要的為控制部分，本方案中采用 SFC 做為編程控制器。設(shè)備的動(dòng)作順序能非常直觀地在 SFC 在程序中顯示出來,SFC 編程相對(duì)容易看明白，程序規(guī)律性較強(qiáng)是因?yàn)樗歉鶕?jù)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)順序來編寫的 [8]。如圖 3 所示：基于 PLC 的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6圖 3 PLC(SFC)控制系統(tǒng) 方案論證方案一中采用單片機(jī)，雖然單片機(jī)控制便宜，但是從檢修角度講用 SFC 更方便。單片機(jī)要求要懂 C 語(yǔ)言，一般人即使會(huì)編程也不容易讀明白，并且單片機(jī)系統(tǒng)一般設(shè)置了密碼，一點(diǎn)都看不到內(nèi)容；SFC 是通用控制器，懂的人很多，檢修調(diào)試都方便，一般很快就能知道故障出在哪里，故障停機(jī)時(shí)間段。方案二中利用 PLC（SFC），為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門運(yùn)行的自動(dòng)控制，本設(shè)計(jì)用圖形編程語(yǔ)言，在很大程度上提高了可靠性，而且控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)易，簡(jiǎn)化了外部線路。SFC 編程可以達(dá)到各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)要求，控制功能可以被方便地增加或改變，能進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)以及報(bào)警顯示，系統(tǒng)運(yùn)行安全性被提高，而且容易檢修，不需要復(fù)雜的互鎖電路，更容易設(shè)計(jì)和維護(hù)系統(tǒng)，滿足設(shè)計(jì)要求，所以本文采用第二種方案。 自動(dòng)門的功能需求分析 根據(jù)上述方案二，我們提出本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的功能需求，其結(jié)構(gòu)如圖 4 所示：淮南師范學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)7圖 4 自動(dòng)門的功能需求 PLC 的簡(jiǎn)介與選型 PLC 的 簡(jiǎn)介可編程控制器，英文稱 Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC。PLC 是一種電控制器，主要用于各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中，它會(huì)從流經(jīng)它的輸入電路的一些信號(hào)得到的一些輸入信息，轉(zhuǎn)變成自己內(nèi)部所需要的輸出信號(hào)，然后再通過自己的輸出電路輸出相關(guān)信息，利用自己已經(jīng)儲(chǔ)存的程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。PLC 是以電子計(jì)算機(jī)作為基礎(chǔ)的，但是與一般的計(jì)算機(jī)不同的是，它對(duì)已有的輸入信號(hào)進(jìn)行輸出信號(hào)變換時(shí)不僅要考慮信息本身的元素，還要考慮當(dāng)信息輸出以后，信息是否可靠、及時(shí)以及實(shí)際使用的情況，PLC 正是因?yàn)檫@種對(duì)輸入和輸出信號(hào)的及時(shí)、可靠地轉(zhuǎn)變，使得它在與外界交換信息的時(shí)候比其他繼電控制裝置在功能上要多很多、強(qiáng)很多。圖 5 為 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖：基于 PLC 的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8編程器其他外設(shè)外設(shè)接口輸入部件微處理器 C P U電源部件I / O擴(kuò)展接口輸出部件I / O擴(kuò)展單元系統(tǒng)程序 用戶程序存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)受控元件基本單元接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)AB圖 5 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 的功能與特點(diǎn)（1）功能簡(jiǎn)介開關(guān)邏輯和順序控制功能；模擬控制功能；定時(shí)/計(jì)時(shí)控制功能；步進(jìn)控制功能；運(yùn)動(dòng)控制功能；數(shù)據(jù)處理功能；通信聯(lián)網(wǎng)功能 [9][15]。（2）PLC 的特點(diǎn)編程簡(jiǎn)單，易于使用；PLC 非常穩(wěn)定，受到外界壞境的影響很小。比較的可靠，結(jié)構(gòu)又簡(jiǎn)單，方便通用。功能補(bǔ)缺；設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試的時(shí)間循環(huán)短；耗能特別低、體積非常小、重量很輕、維護(hù)操作也方便 [10][12]。 PLC 的分類與選型PLC 有各種分類，包括三菱、西門子、海為等，用來生產(chǎn)套裝大、中、小均有配套且現(xiàn)在用得比較多的主要是西門子和三菱，PLC 的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)在不同控制系統(tǒng)中要求不同，經(jīng)過搜集和查找發(fā)現(xiàn) FX 系列和西門子系列的 I/O 點(diǎn)數(shù)均為 48 點(diǎn)，經(jīng)過對(duì)比價(jià)格、性能和使用場(chǎng)合來看，本文比較適合選擇 FXPLC[11][17]。根據(jù)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的我所選的是 FX2N—48MT，綜合一共 48 點(diǎn)———24 點(diǎn)輸入，DC24V，繼電器輸出為 24 點(diǎn)；尺寸（mm）：182 x 90 x 87 ，其他 PLC 的性能、價(jià)格都不及它，而且符合本次設(shè)計(jì)的要求、實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)的目的，實(shí)現(xiàn)起來很方便，快捷。使用三菱 PLC FX2N48MT 時(shí)，如果什么也不加淮南師范學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)9總共可輸入的指令有 8000 步，如果加有存儲(chǔ)卡盒，則總共可輸入的指令有16000 步 [13]。這次的選型是按照最優(yōu)的方案來選的，不僅為了實(shí)現(xiàn)本論文的研究目的，而且實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)適用的目標(biāo)，不會(huì)造成過多的浪費(fèi)，功能也基本實(shí)現(xiàn)了，滿足這次設(shè)計(jì)的要求。其實(shí)物如圖 6 實(shí)物圖所示： 圖 6 FX2N48MT 實(shí)物圖FX2N 系列是 FX 系列先進(jìn)的一款，它包容標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，運(yùn)行程序變得更快，和一個(gè)完整的通信功能，適用于世界各地的生產(chǎn)。在本系統(tǒng)中需要 19 個(gè)輸入信號(hào)，9 個(gè)輸出信號(hào)，因此選 FX2N48MR 型 PLC 作為本系統(tǒng)的主控單元 [14][16]。 PLC 的輸入、輸出端子的分配根據(jù)此次系統(tǒng)對(duì)輸入、輸出節(jié)點(diǎn)的具體要求，對(duì)本次系統(tǒng)中 PLC 的輸入、輸出端子進(jìn)行分配。表 1 是電梯的輸入、輸出端子分配表。表 1 I/O 分配表序號(hào) 名稱 輸入點(diǎn) 序號(hào) 名稱 輸出點(diǎn)0 紅外感應(yīng)傳感器 X0 5 高速開門 Y01 限位開關(guān) 1 X1 6 低速開門 Y12 限位開關(guān) 2 X2 7 高速關(guān)門 Y23 限位開關(guān) 3 X3 8 低速關(guān)門 Y34 限位開關(guān) 4 X4基于 PLC 的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)10 PLC 的外部接線圖
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