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基于plc自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文-文庫(kù)吧資料

2025-01-24 14:19本頁(yè)面
  

【正文】 整機(jī)關(guān)鍵元器件均為進(jìn)口器件,方案設(shè)計(jì)選擇器件均確保了產(chǎn)品可靠性。 目前自動(dòng)門行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)器件主要有微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器等。是應(yīng)用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠”等場(chǎng)合的最佳選擇本設(shè)計(jì)選用的是亞坦電機(jī)控制有限公司生產(chǎn)的45BLDC系列直流無(wú)刷電機(jī),電機(jī)直徑φ45,額定轉(zhuǎn)數(shù)4000轉(zhuǎn),功率15W~100W。在本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用直流無(wú)刷電機(jī)。綜合以上因素,本課題的設(shè)計(jì)采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的CPU224小型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間,輸出濾波時(shí)間和掃描周期。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門屬于小型控制系統(tǒng),結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選用整體型PLC。點(diǎn)當(dāng)數(shù)增加到一數(shù)值后,相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加,因此,點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)PLC選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響??紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí),應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素,進(jìn)行比較和兼顧,最終選出比較滿意的產(chǎn)品。整體型PLC的I/0點(diǎn)數(shù)固定,因此用戶選擇的余地較小,用于小型控制系統(tǒng);模塊型PLC提供多種I/0卡件或插卡,因此用戶可較合理的選擇和配置系統(tǒng)控制的I/0點(diǎn)數(shù),功能擴(kuò)展方便靈活,一般用于大中型控制系統(tǒng)。 (4)機(jī)型的選擇 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊兩類型型,按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類;按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。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)軟鍵對(duì)PLC的CPU玉外部輸入輸出等部件信息叫喚功能進(jìn)行診斷是外診斷。 c診斷功能 PLC的診斷功能爆孔硬件和軟鍵的診斷。五種標(biāo)準(zhǔn)化變成語(yǔ)言:順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)言表(IL)、結(jié)構(gòu)文本(ST)兩種文本語(yǔ)言。在編程方式: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。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。a 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要的控制功能,提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。(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性能的選擇。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)代替,存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的形式,許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式,大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10到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),另外再按次數(shù)的25%考慮余量。(2) 存儲(chǔ)器容量的選擇存儲(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)目實(shí)用的存儲(chǔ)單元的大小,因此程序容量小于存儲(chǔ)器的容量。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。(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),在增加10%到20%的可擴(kuò)展。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)。6. 皮帶:采用齒形皮帶,齒形皮帶的截面為曲線設(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,從而提高了使用壽命。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)方便的特點(diǎn)。3. 電機(jī):驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用64V直流電動(dòng)機(jī),功率大,可調(diào)性強(qiáng)。 在本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門針對(duì)人流較多的商場(chǎng),應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行綜合考慮,所以在本課題的自動(dòng)門機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了以下幾個(gè)方面:1. 自動(dòng)門的傳動(dòng)主要包括安裝版,軌道,門機(jī),皮帶,吊掛件等。進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試時(shí),因?yàn)橛泻玫墓こ坦ぞ邘椭?,所以非常容易。單片機(jī)控制系統(tǒng)適合于家電產(chǎn)品、智能化的儀器儀表、玩具和批量生產(chǎn)的控制器產(chǎn)品等場(chǎng)合使用;而PLC控制系統(tǒng)適合在單片機(jī)電氣控制系統(tǒng)、工業(yè)控制領(lǐng)域的制造業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程中使用。其實(shí)PLC本身就是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng),他是已經(jīng)開發(fā)好的單片機(jī)產(chǎn)品。另外機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題;而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制,屬于無(wú)觸點(diǎn)控制,速度極快,一般一條用戶指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí),且不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。由于運(yùn)算速度極高,各電器的動(dòng)作似乎是同時(shí)完成的,但實(shí)際輸入輸出的響應(yīng)是有滯后的。PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī),所以他的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)的工作原理基礎(chǔ)上的,即通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CPU從第一條指令開始,按順序逐條的執(zhí)行用戶程序知道用戶程序結(jié)束,然后返回第一條指令開始新一輪的掃描。而PLC則采用不斷循環(huán)的順序掃描的工作方式。PLC有微型計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn),但他的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。 電源接通時(shí),繼電器控制線路中各繼電器同時(shí)處于受控制狀態(tài),它屬于并行方式。a. 控制邏輯 繼電器控制邏輯采用硬件接線邏輯,利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián),及時(shí)間繼電器等組合成控制邏輯,其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高,一旦系統(tǒng)構(gòu)成后,想在改變或增加功能都很困難。其主要特點(diǎn)有:(1) 抗干擾能力強(qiáng),可靠性能高(2) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,通用性強(qiáng)(3) 編程方便,易于使用(4) 功能強(qiáng)大,成本低(5) 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短(6) 維護(hù)方便(1)PLC與其它典型控制系統(tǒng)的區(qū)別 繼電器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力,但使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)。 現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是復(fù)雜多樣的,它們對(duì)控制的要求也各不相同。像 PLC這樣,集豐富功能于一身,是別的電控制器所沒(méi)有的,更是傳統(tǒng)的繼電器控制電路所無(wú)法比擬的。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),因而具有以下基本功能:(1) 邏輯處理功能;(2) 數(shù)據(jù)運(yùn)算功能;(3) 準(zhǔn)確定時(shí)功能;(4) 高速計(jì)數(shù)功能;(5) 中斷處理(可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷)功能;(6) 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能;(7) 聯(lián)網(wǎng)通信功能 ; (8) 自檢測(cè)、自診斷功能。PLC可以通過(guò)他的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。而PLC則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性、以及信息的實(shí)際使用。PLC基于電子計(jì)算機(jī),但并不等同于計(jì)算機(jī)。它源于繼電器控制技術(shù),但基于電子計(jì)算機(jī)??删幊炭刂破?,英文Programmable Controller,簡(jiǎn)稱PLC,本課題中用PLC作為它的簡(jiǎn)稱。采用自動(dòng)和手動(dòng)電動(dòng)控制方式,此種控制方式為目前大多自動(dòng)門的控制方式。(4) 在門打開后的8秒等待時(shí)間內(nèi),若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過(guò)光電檢測(cè)開關(guān)K2或K1時(shí),必須重新開始等待8秒后,再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程,以保證人員安全通過(guò)。(2)自動(dòng)門在開門位置停留8秒后,自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程,關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動(dòng),電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn),當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)K4位置時(shí),電機(jī)停止運(yùn)行。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來(lái)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控制。自動(dòng)門控制系統(tǒng)包含PLC控制和執(zhí)行元件構(gòu)成。當(dāng)信號(hào)采集裝置檢測(cè)到有人接近門口且門未打開或者檢測(cè)到已無(wú)人接近門口且門未關(guān)閉,PLC動(dòng)作輸出信號(hào)開控制點(diǎn)動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來(lái)開門或者關(guān)門。3自動(dòng)門控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口的應(yīng)用,需要有安全性和可靠性。因此運(yùn)用PLC控制自動(dòng)門具有較高的可靠性,維修方便等優(yōu)點(diǎn)。PLC具有可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),功能完善,適用性強(qiáng),系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造,體積小,重量輕,能耗低等優(yōu)點(diǎn)。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。自動(dòng)門在國(guó)外早就得到了普遍應(yīng)用,在國(guó)內(nèi)也逐漸得到了大家的認(rèn)可,已經(jīng)迎來(lái)了自動(dòng)門發(fā)展的黃金時(shí)期。自動(dòng)平移門最常見(jiàn)的形式是自動(dòng)門及門內(nèi)外的光電開關(guān),當(dāng)人走進(jìn)自動(dòng)門時(shí),感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到人的存在,給控制器一個(gè)開門的信號(hào),控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門打開,
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