【正文】 相應(yīng)的控制系統(tǒng)。留有余量后，就作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。根據(jù)估算的方法本設(shè)計的I/O點數(shù)為輸入 12點，輸出 12 點。在設(shè)計階段，由于用戶的程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，須在程序調(diào)試之后才知道。因此，本設(shè)計的 PLC 內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲所 要存儲的程序，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。根據(jù)本設(shè)計的要求，主要有以下幾種功能的選擇。 （ 2） 編程功能 離線編程方式： PLC和編程器共用一個 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。在線編程方式： CPU 和編程器都有各自的 CPU，主機 CPU 負(fù)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，在下一個掃描周期里，主機就根據(jù)收到大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 17 的程序運行。編程軟件應(yīng)該帶有五種標(biāo)準(zhǔn)化的編程語言：順序功能圖（ SFC)、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）、語言表 (IL)和機構(gòu)文本（ ST）。 （ 3） 診斷功能 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。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 外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 機型的選擇 （ 1） PLC的類型 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體性和模塊型 ，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU字長分為 1位、 4位、 8位、 16位、 32位、 64位等。整體型的 PLC的 I/O點數(shù)是固定的，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/O卡件或插卡，因此用戶可較合理的選擇和配置系統(tǒng)的 I/O點數(shù)，功能擴展方面靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。考慮經(jīng)濟時，也應(yīng)該同時考慮應(yīng)用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素。輸入輸出點數(shù)對價格有直接的影響，點數(shù)增加到一定數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量也應(yīng)增加。所以，在估算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。 對 PLC 響應(yīng)時間的選擇 對于多數(shù)場合， PLC 的響應(yīng)時間基本上能滿足控制要求。 PLC 的工作方式?jīng)Q定了他不能接收頻率過高或持續(xù)時間小于掃描周 期的輸入信號，當(dāng)有此類信號輸入時需要選用掃描速度高的 PLC或快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。 西門子 S7200系列 PLC是西門子公司 20 世紀(jì) 90 年代推出的整體式小型可編程控制器，開始被稱為 CPU21X，后被稱為 CPU22X。在此設(shè)計中我們選擇 S7200CPU224，它具有 14輸入 /10 輸出， I/O共計 24 點。西門子 S7200CPU224 如下圖（圖 ） 大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 18 對于本次自動門的設(shè)計，所選 PLC為西門子 S7200 CPU224就能滿足要求，其性能如下表 41： 表 41 S7200的參數(shù)表 主要性能 集成 14 輸入 /10 輸出共 24個數(shù)字量 I/O 點， 2輸入 /1 輸出共 3個模擬量 I/O點，可以連接 7個擴展模塊，最大擴展至 168路數(shù)字量I/O點或 38路模擬量 I/O點 其他性能 20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間， 6個獨立的高速計數(shù)器（ 100KHZ)， 2個 100KHZ的高速脈沖輸出， 2個 RS485 通訊 /編程口，具有 PPI通訊協(xié)議， MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力 特點 本機還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量 I/O，位控特性，自整定 PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷 LED，數(shù)據(jù)記錄集配方功能等 自動門的硬件部分 主要是從以下幾個方面進行硬件分析：驅(qū)動裝置的選型、感應(yīng)器件的選型、自動門控制系統(tǒng) I/O地址的分配。直流無刷電動機功率 密度高，噪音極小，調(diào)速性能好，既具備交流電動機的結(jié)大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 19 構(gòu)簡單、運動可靠、維護方便等優(yōu)點，又具備直流電動機的線性機械特性、調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、運行效率高等諸多優(yōu)點。本設(shè)計選用亞坦電機控制有限公司生產(chǎn)的 45BLDC 系列直流無刷電機，電機直徑Φ 45，額定轉(zhuǎn)數(shù) 4000轉(zhuǎn)，額定轉(zhuǎn)矩 ，功率 15W100W，額定電壓 24V DC。 （ 1） 微波感應(yīng)器，又稱微波雷達，對 物體的移動進行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所。 微波感應(yīng)器的特點：是以 微波頻率發(fā)射、接收。 （ 2） 紅外感應(yīng)器，是對物體的存在進行反應(yīng)，不管人員是否移動，只要處于感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會反應(yīng)，另外，紅外感應(yīng)器的反應(yīng)速度比微波感應(yīng)器慢。 — 160176。 C— +60176。對軟件設(shè)計來說， I/O 地址分配以后才可以進行編程；對控制柜及 PLC 的外圍接線來說，只有 I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖來安裝控制 柜。 PLC控制系統(tǒng)的 I/O地址分配如下表 43： 表 43 I/O 地址分配表 門外光檢測電開關(guān) 門內(nèi)光檢測電開關(guān) 開門限位電開關(guān) 關(guān)門限位電開關(guān) 過載保護開關(guān) 緊急停車開關(guān) 啟動停止 手動開門 手動關(guān)門 本章小 結(jié) 本章主要是在上一章執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上對自動門的硬件系統(tǒng)進行選擇與設(shè)計。使我們對這些硬件有了更深的了解。通過上章對自動門控制系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計本章軟件采用 MCGS組態(tài)軟件、 IPC和 PLC構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)流程設(shè)計 當(dāng)門扇要完成一次開門與關(guān)門，其工作流程 如圖 ： 是 是 是 開始 手動 /自動 K K2 是否有信號 等待時是否有人經(jīng)過 開門（ KMI 通電直流電機正轉(zhuǎn)） 門碰到行程開關(guān) K3后停止（門全開狀態(tài)） 延時 8S(通過可調(diào)延時器實現(xiàn)） 關(guān)門（ KM2 線圈通電，驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)） 關(guān)門時是否有人經(jīng)過 門碰到限位開關(guān) K4 后停止（門關(guān)閉狀態(tài)） 結(jié)束 始 按下按鈕 門打開到底 按下按鈕 門關(guān)閉到底 否 返回 是 否 否 是 大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 22 圖 51 自動門系統(tǒng)流程圖 框圖說明如下： （ 1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān) K1 或 K2 時，開門執(zhí)行機構(gòu)KM1動作，電動機正轉(zhuǎn)，到達開門限位開關(guān) K3位置時，電動機停止運行。 （ 3）在關(guān) 門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過廣電檢測開關(guān) K2 或 K1時，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序。 MCGS 組態(tài)控制設(shè)計 自動門組態(tài)控制對象分析： 被控對象 —— 自動門 被控參數(shù) —— 開關(guān)門動作、報警燈閃爍 控制目標(biāo) —— 是自動門能夠接收開門、關(guān)門、停止等命令，并發(fā)出正、反轉(zhuǎn)信號，大門動作后，還應(yīng)能夠檢測是否已經(jīng)全部打開或關(guān)閉，是否夾到人或 物品，能夠自動打開。 自動門控制系統(tǒng)的閉環(huán)方案如圖 ： 閃爍 I/O 接口 I/O 接口 開、關(guān)門 圖 52 閉環(huán)控制自動門系統(tǒng)方框圖 3 個按鈕 輸入接口 計算機 鍵盤 顯示器 輸出接口 2 個中間 繼電器 機械傳動機構(gòu) 電動機 3 個傳感器 1 個報警器 大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 23 閉環(huán)控制需要安裝 3個傳感器，檢測門是否已全部打開、關(guān)閉，是否夾到人或物品，閉環(huán)控制在硬件結(jié)構(gòu)上比開環(huán)開銷大，但可以實現(xiàn)到位后自動打開。 （ 2）梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點）。 （ 4）在一個程序中，統(tǒng)一編號的線圈只能輸出一次。 （ 6）無論選用何種 PLC 機型，所使用的軟件編號（即地址）必須在該機型的有效范圍內(nèi)。由于開門限位開關(guān) ，所以 ，由原理分析可知光電檢測開關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)所以需要自鎖。 ，使開門限位開關(guān) 打開， 線圈斷電，電動機停止轉(zhuǎn)動。進行8S的延時，若此時外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān) ，則使 T0重新延時。 ，若外檢測開關(guān)或內(nèi)檢測開關(guān) ， ，由于在關(guān)門過程中 ，此時打開并 中斷關(guān)門過程，轉(zhuǎn)向開門過程。 ，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置手動開門和手動關(guān)門。本章主要從 MCGS工控組態(tài)、 PLC兩個軟件進行設(shè)計的。 大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 28 致謝： 本課題在選題及研究過程中得到劉文龍老師的悉心指導(dǎo)。劉老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。 感謝包天悅老師、劉素絹老師、張繼峰老師、曹雪老師、張彥伶老師等對我的教育培養(yǎng)。 感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。三年里，我們沒有紅過臉， 沒有吵過嘴，沒有發(fā)生上大學(xué)前所擔(dān)心的任何不開心的事情。我們在一起的日子，我會記一輩子的。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！