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基于plc的車庫自動門控制技術設計畢業(yè)論文-在線瀏覽

2025-08-05 17:14本頁面
  

【正文】 控制功能(6)出庫開關門控制功能;(7)防盜報警及關門控制功能;(8)下降遇阻力反彈再關門控制功能;(9)車庫內起火控制功能;(10)車庫外起火控制功能;(11)遠程遙控開閉車庫門控制功能;(12)來車又走控制功能;(13)出入車庫溫馨提示控制功能。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業(yè)控制裝置,目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能,建立柔性的控制系統(tǒng)。由于PLC在自動化控制中的種種優(yōu)勢,因此被廣泛的引用于自動門系統(tǒng)中。但由于計算機技術本身的復雜性,編程難度高、難以適應惡劣的工業(yè)環(huán)境以及價格昂貴等原因,未能在工業(yè)控制中得到廣泛的應用。 1968年,美國最大的汽車制造商——通用汽車制造公司(GM),為適應汽車型號的不斷翻新,試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器,以盡可能減少重新設計和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時間,降低成本。 1969年,美國數(shù)字設備公司(GEC)首先成功研制出第一臺可編程序控制器,并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功,從而開創(chuàng)了工業(yè)控制領域的新局面。 1971年,日本從美國引進了這項新技術,很快研制出了日本第一臺可編程序控制器DSC8。 我國從1974年開始研制,1977年開始工業(yè)應用。主要用于:1. 邏輯運算 2. 計時,計數(shù)等順序控制,均屬開關量控制。進入70年代,隨著微電子技術的發(fā)展,PLC采用了通用微處理器,這種控制器就不再局限于當初的邏輯運算了,功能不斷增強。 至80年代,隨大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術的發(fā)展,以16位和32位微處理器構成的微機化PLC得到了驚人的發(fā)展。不僅控制功能增強,功耗和體積減小,成本下降,可靠性提高,編程和故障檢測更為靈活方便,而且隨著遠程I/O和通信網絡、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展,使PLC向用于連續(xù)生產過程控制的方向發(fā)展,成為實現(xiàn)工業(yè)生產自動化的一大支柱。美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)經過四年的調查工作,于1980年正式將可編程序控制器命名為PC(Programmable Controller),但為了與個人計算機PC(Personal Computer)相區(qū)別,常將可編程控制器簡稱為PLC,并給PLC作了定義:可編程序控制器是一種帶有指令存儲器、數(shù)字的或模擬的輸入∕輸出接口,以位運算為主,能完成邏輯、順序、定時、計數(shù)和運算等功能,用于控制器或產生過程的自動化控制裝置。它采用可編程序控制器的存儲器,用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入,控制各種類型的機械或生產過程?!鄙鲜龅亩x表明,PLC是一種能直接應用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置,是以微處理器為基礎,結合計算機技術、自動控制技術和通信技術,用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程是一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。它的主要功能是完成開關邏輯運算和進行順序邏輯控制,從而可以實現(xiàn)各種控制要求。過去,PLC長于邏輯運算控制,對于模擬量的控制主要靠儀表或分布式控制系統(tǒng),目前大部分PLC產品都具備處理這類模擬量的功能,而且編程和使用方便。對于定時器,定時間隔可以由用戶加以設定;對于計數(shù)器,如果需要對頻率較高的信號進行計數(shù),則可以選擇高速計數(shù)器。(5)運動控制在機械加工行業(yè),可編程序控制器與計算機數(shù)控(CNC)集成在一起,用以完成機床的運動控制。(7)通信聯(lián)網PLC具有通信聯(lián)網的功能,它使PLC與PLC之間、PLC與計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息,形成一個統(tǒng)一的整體,實現(xiàn)分散集中控制。隨著科技的發(fā)展,可編程控制器的功能日益完善,加上小型化、價格低、可靠性高,在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。 PLC的特點:PLC作為一種專用于工業(yè)環(huán)境的、具有特殊結構的計算機,有其顯著的特點。由于觸點接觸不良,容易出現(xiàn)故障。高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。從PLC的機外電路來說,使用PLC構成控制系統(tǒng),和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比,電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,故障也就大大降低。在應用軟件中,應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。(2)硬件配套齊全,功能完善,適用性強PLC發(fā)展到今天,已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品,并且已經標準化、系列化、模塊化,配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用,用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置,組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC有較強的帶負載能力,可直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器,可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn),使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。(3)易學易用,深受工程技術人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機,是面向工礦企業(yè)的工控設備。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近,只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。(4)安裝方便,擴展靈活PLC采用標準的整體式和模塊式硬件結構,現(xiàn)場安裝簡便,接線簡單,工作量相對較??;而且能根據(jù)應用的要求擴展輸入—輸出模塊或插件,系統(tǒng)集成方便靈活。(5)系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量小,維護方便,容易改造PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法。對于復雜的控制系統(tǒng),梯形圖的設計時間比設計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。(6)體積小,重量輕,能耗低以超小型PLC為例,新近出產的品種底部尺寸小于100mm,僅相當于幾個繼電器的大小,因此可將開關柜的體積縮小到原來的1/2~1/10。由于體積小很容易裝入機械內部,是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。因此,PLC是一種工業(yè)控制用的專用計算機,它的實際組成與一般微型計算機系統(tǒng)基本相同,也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。圖21 PLC硬件主機系統(tǒng)圖 PLC的工作原理可編程控制器是一種專用的工業(yè)控制計算機,其工作原理與計算機控制系統(tǒng)的工作原理基本相同。CPU對用戶程序的執(zhí)行過程是CPU的循環(huán)掃描,并用周期性的地集中采樣、集中輸出的方式來完成。即使此時外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化,也只能在下一個掃描周期的輸入采樣掃描階段去讀取,對于這種采集輸入信號的批處理,雖然嚴格上說每個信號被采集的時間有先有后,但由于PLC的掃描周期很短,這個差異對一般工程應用可忽略,所以可以認為這些采集到的輸入信息是同時的。如果程序用梯形圖表示,則總是按先上后下、從左到右的順序進行掃描,每掃描到一條指令,所需要的輸入信息的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取,而不是直接使用現(xiàn)場的立即輸入信號。在此階段,允許對數(shù)字量I/O指令和不設置數(shù)字濾波的模擬量I/O指令進行處理,在掃描周期的各個部分,均可對中斷事件進行響應。(3)輸出刷新掃描階段這是第三個集中批處理過程,當CPU對全部用戶程序掃描結束后,將元件映像寄存器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中,再由輸出鎖存器經輸出端子去驅動各輸出繼電器所帶的負載。本設計中采用三菱公司的FX型PLC,其優(yōu)越的性能表現(xiàn)為極高的可靠性極豐富的指令集,易于掌握,便捷的操作,豐富的內置集成功能,實時特性,強勁的通訊能力,豐富的擴展模塊。2 易于使用: 通過STEP7 Micro/Dos軟件可以非常方便地為FX編程,而且該軟件能夠在任何一臺IBM兼容個人計算機上使用,哪怕是一臺286 的微機,。PLC 三菱FX的特征如圖22所示圖22 PLC三菱FX的特征1 中央處理器(CPU):是控制系統(tǒng)的大腦,它根據(jù)用戶程序進行控制,此次選擇CPU224作為本設計的主機。3 編程口:用于連接編程設備,例如,一臺計算機或一個手持編程器如圖22所示。 PLC的控制點數(shù)包括急停、開始、停止、開關控制、傳感器傳入信號、PC機控制指令、步進電機的控制和PC機提取信號等。所以在停車場智能管理領域,相應的也出現(xiàn)了PLC停車場智能管理的概念,即含有高科技的智能系統(tǒng),與普通的停車系統(tǒng)不同的是,它能以PLC技術為基礎來解決停車難的問題,直接為目標安全、迅速地到達目的地。車輛離開車庫時,減少車輛數(shù)量。因此,在大力加強車輛停放智能管理的建設方面,尤其在實現(xiàn)快捷、便利、安全這一點上擁有很大的發(fā)展空間和潛力。通過對PLC的了解,掌握其基本功能,將其運用到車庫自動門控制系統(tǒng)中去。 圖31 家用車庫自動門 車庫自動門電氣控制系統(tǒng)的平面圖及說明說明:(1)超聲波開關:紅色區(qū)域為超聲波的感應范圍,當汽車進入到這個范圍,超聲波開關被觸發(fā),常開變常閉。(2)身份識別繼電器:當汽車或其他小動物進入超聲波區(qū)域時,超聲波開關閉合,進而身份識別繼電器工作,身份識別器發(fā)出身份識別密碼,當密碼遇到正確的識別卡的時候,卷閘門才開啟,防止其他小動物誤入超聲波區(qū)域,引起卷閘門的意外開啟,造成的財產損失。(4)門下位開關:卷閘門下降時,當卷閘門下降到最底端的時候碰到門下位開關,門下位開關由常開變?yōu)槌跏紶顟B(tài)常閉。
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