【文章內(nèi)容簡介】 ；全程監(jiān)視系統(tǒng)采用 HMI?？刂葡到y(tǒng)供電板的主要作用是把工頻 AC220V轉(zhuǎn)換為 DC24V，給主控單元和 DP從站供電。系統(tǒng)的檢測部分中采用了紅外傳感器、光電傳感器、色彩傳感器、電容式傳感器、電感傳感器組成，通過 RS422 將數(shù)據(jù)送至主控 PLC 中， 系統(tǒng)設(shè)計流程圖 如 圖 21 所示 ： 第 7 頁 共 25 頁 圖 21 設(shè)計流程圖 檢測 控制系統(tǒng)的原理圖 如圖所示是三菱 PLC 檢測控制系統(tǒng)原理圖 如圖 22 所示 。 圖 22檢測控制系統(tǒng)的原理圖 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 可編程控制器 (PLC)的選型 PLC 概述 可編程控制器，英文稱 Programmable Controller，簡稱 PLC，本課題中用PLC 作為它的簡稱。 PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機。它通過運行存儲在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng) 輸入電路的物理過三菱 PLC可編程控制器 傳感器 限位開關(guān)接收到的信號 1. 電磁閥控制氣缸伸縮 2. 繼電器控制電機轉(zhuǎn)動 第 8 頁 共 25 頁 程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負載的控制。 PLC 基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普通計算機進行入出信息變換時，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而 PLC 則要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的實際使用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題 ,入出信息變換及可靠的物理實現(xiàn)，可以說是 PLC 實現(xiàn)控制的兩個基本要點。 PLC 可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強 的多。 PLC 有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的 I/O 接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能： ○ 1 邏輯處理功能； ○ 2 數(shù)據(jù)運算功能； ○ 3 準(zhǔn)確定時功能； ○ 4 高速計數(shù)功能； ○ 5 中斷處理（可以實現(xiàn)各種內(nèi)外中斷）功能； ○ 6 程序與數(shù)據(jù)存儲功能； ○ 7 聯(lián)網(wǎng)通信功能； ○ 8 自檢測、自診斷功能。 可以說，凡普通小型計算機能實現(xiàn)的功能， PLC 幾乎也都可以做到。 像 PLC 這樣。集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的。豐富的功能為 PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時，也為自動門行業(yè)的遠程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。 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(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?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。 根據(jù)估算的方法故本課題的 I/O 點數(shù)為輸入 31 點，輸出 33 點。 第 9 頁 共 25 頁 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 。 因此本課題的 PLC 內(nèi)存容量 選擇應(yīng)能存儲 2020 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(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、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(biāo)準(zhǔn)（ 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)部的性能和功第 10 頁 共 25 頁 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，并影響平均維修時間。 4． 機型的選擇 目前，國內(nèi)眾多的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。通過對輸入 /輸出點的選擇、對存儲容量的選擇、對 I/O 響應(yīng)時間的選擇以及輸出負載的特點選型的分許。我們決定使用我們學(xué)校已經(jīng)有的三菱公司生產(chǎn)的 FX2N 系列的 FX2N64MR 型號的可編程控制作為 檢測及分檢 的控制器。 （如圖 31） 圖 31 FX2N64MR 三菱 PLC 可編程控制器 電機的選型 普通工業(yè)上用的 直流 電機，轉(zhuǎn)子電阻低，機械特性好，轉(zhuǎn)差率小，運行效率高。但由于普通交流感應(yīng)電動機的啟動電流大，一般為額定電流的 4~7 倍。由于電梯的頻繁起動，大的起動電流會引起電網(wǎng)電壓的大幅波動，另外由于這類電動機起動轉(zhuǎn)距也比較大，一般為額定轉(zhuǎn)距的 3~5 倍，這樣大的起動轉(zhuǎn)距會使乘坐舒服感極差。故普通工業(yè)用的交流感應(yīng)電動機不能用電梯曳引機。 電梯曳引電機特點 電梯是典型的位能性負載，根據(jù)電梯的工作特性，電動機應(yīng)有如下性質(zhì)： （ 1） 能頻繁地起動和制動 （ 2） 起動電流較小 （ 3） 電動機運行噪聲低 （ 4） 電動機散熱好 此外，曳引電動機具備兩個 軸伸端：其一端為傳動端與減速器耦合，另一端為非傳動端，通常裝有飛輪。用于增加運動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。改散起動過程乘坐舒適感，并兼作盤車手輪?？紤]以上各種因素，本設(shè)計選用 J250 系列永磁無齒曳引機 （如 圖 32）。 圖 32 直流減速電機 GB37Y50030 第 11 頁 共 25 頁 繼電器的選型 繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件 （如圖 33） ，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被 控制系統(tǒng) ，通常應(yīng)用于 自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “自動開關(guān) ”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。 當(dāng)輸入量 (如 電壓 、電 流 等 )達到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器?？煞譃殡姎饬?(如電流、電壓、頻率、功率等 )繼電器及非電氣量 (如溫度、壓力、速度等 )繼電器兩大類。具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等裝置中。 電磁式繼電器原理 ： 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線 圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的 “常開、常閉 ”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為 “常開觸點 ”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為 “常閉觸點 ”。 圖 33 電磁式 繼電器 AHN22324 傳感器的 選型 傳感器就是能感知外界信息并將其按一定規(guī)律裝換成可用信號的機械電子裝置。簡言之，傳感器就是將外界被測信號轉(zhuǎn)換為電信號的電子裝置，它由敏感器件和轉(zhuǎn)換器件兩部分組成，有的半導(dǎo)體敏感器件可以直接輸出電信號，其本身就構(gòu)成傳感器。敏感器件品種繁多，就其感知外界信息的原理而言，可分為： 物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)；化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理；生物類，基于酶、抗體和激素等分子識別功能。通常，根據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、