plc自動門控制系統的設計畢業論文設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 相應的控制 信號。 PLC是一種工業控制計算機，所以他的工作原理是建立在計算機的工作原理基礎上的，即通過執行反映控制要求的用戶程序來實現的。但是 CPU 是分時操作方式來處理各項任務的，計算機在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執行是按程序順序一次完成相應各電器的長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙 12 動作，便成為時間上的串行。由于運算速度極高，各電器的動作似乎是同時完成的，但實際輸入輸出的響應是有滯后的。 繼電器控制邏輯依靠觸點的機械動作實現控制，工作頻率低，觸點開閉動作一般幾十毫秒數量級。另外機械觸點還會出現抖動問題；而 PLC 是由程序指令控制半導 體電路來實現控制，屬于無觸點控制，速度極快，一般一條用戶指令的執行時間在微秒數量級，且不會出現抖動。 （ 2）與單片機控制系統的區別 單片機控制系統是基于芯片級的系統，而 PLC 控制系統是基于板級或模塊級的系統。其實 PLC本身就是一個單片機系統，他是已經開發好的單片機產品。開發單片機控制系統屬于底層開發，而設計PLC 控制系統是在產品的單片機控制系統上進行二次開發。 單片機控制系統適合于家電產品、智能化的儀器儀表、玩具和批量生產的控制器產品等場合使用；而 PLC 控制系統適合在單片機電氣控制系統、工業控制領域的制造業自動化和過程中使用。 設計開發一個單片機控制系統，需要先設計硬件系統，畫硬件電路圖，制作印刷電路板，購置各種所需要的電子元件，焊接電路板，進行硬件調試，進行抗干擾等大量工作需要專門的開發裝置和低級編輯語言控制程序，進行系統聯調；而 PLC 不必操心內部的計算機系統是否可靠和他們的抗干擾能力，軟件設計使用工業編程語言，相對來說比較簡單。進行系統調試時，因為有好的工程工具幫助，所以非常長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙 13 容易。 ． 2 具體構成 自動門系統的具體組成如下圖： 由上圖可知， 當感應器件檢測到人體或物體信號時將信號傳給 PLC,PLC 根據已經采集的信號發出控制信號，是驅動裝置運行，通過傳動裝置帶動自動門的運行。 自動門的機械傳機構設計 在本課題設計的自動門針對人流較多的商場，應對周圍環境進行綜合考慮，所以在本課題的自動門機械傳動設計中考慮了以下幾個方面： 1. 自動門的傳動主要包括安裝版，軌道，門機，皮帶，吊掛件等。 2. 所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡單。 3. 電機：驅動電機采用 64V直流電動機，功率大，可調性強。 長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙 14 4. 導軌：水平雙導軌結構，形式正懸掛，解決了側擺得問題，從而確保 了門扇的穩定性。并配以雙側密封毛刷，形成密封式導軌，避免積塵對導軌及滑輪的磨損，實現了維護方便的特點。 5. 滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強度高，耐磨性好，同時還有一定的減震效果。 6. 皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設計，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。 4 自動門控制系統的硬件設計 PLC的選擇 在 PLC 系統設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是 PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。因此工程設計選型和估算時，應詳細分析 工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據控制要求，估計輸入輸出點數、所需存儲器的容量、確定 PLC 的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設計相應的控制系統。 （ 1） 輸入輸出（ I/O）點數的估算 I/O 點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，在增加 10%到 20%的可擴展。余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商 PLC 的產品特點對輸入輸出點數進行圓整。根據估算的方法故本課題的 I/O點數為輸入 12 點，輸出 12點。 長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙 15 （ 2） 存儲器容量的選 擇 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用項目實用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器的容量。設計階段，由于用戶程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，須在程序調試之后才知道。為了設計選型時，能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替，存儲器內存容量的估算沒有固定的形式，許多文獻資料中給出了不同的公式，大體上都是按數字量 I/O點數的 10 到 15 倍，加上模擬I/O 點數的 100倍，以此數為內存的總字數（ 16 位為一個字），另外再按次數的 25%考慮余 量。因此本課題的 PLC內存容量選擇應能存儲索要儲存的程序，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性能的選擇。根據本課題所設計的自動門控制系統的要求，主要介紹一下幾種功能的選擇。 a 控制功能 PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數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要的控制功能，提高 PLC的處理速度和節省存儲器容量。 b 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，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式， CPU 對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在編程方式：CPU 和編程器有各自的 CPU，主機 CPU負責現場控制，并在一個掃描長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙 16 周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。 五種標準化變成語言：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言表（ IL）、結構文本（ ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守標準（ IEC6113123），同時，還應支持多種語言變成方式，如 C， Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 c 診斷功能 PLC 的診斷功能爆孔硬件和軟鍵的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對 PLC 內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟鍵對 PLC 的 CPU玉外部輸入輸出等部件信息叫喚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能力的要求，并影響平均維修時間。 (4)機型的選擇 PLC 按結構分為整體型和模塊兩類型型，按應用環境分為現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。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。整體型 PLC 的 I/0 點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統；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控制的 I/0 點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。 b 經濟的考慮 長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙 17 選擇 PLC 時，應考慮性能價格比。考慮經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出比較滿意的產品。輸入輸出點數對價格有直接影響。點當數增加到一數值后，相應的存儲器容量相應增加，因此，點數的增加對PLC選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統有較合理的性能價格比。本課題所設計的自動門屬于小型控制系統，結合經濟性的考慮因此選用整體型PLC。 （ 5）對 PLC響應時間的要求 對于多數場合， PLC的相應時間 基本上能滿足控制要求。響應時間包括輸入濾波時間，輸出濾波時間和掃描周期。 PLC 的工作方式決定了他不能接受頻率過高或持續時間小于掃描周期的輸入信號，當有此類信號輸入時需要選用掃描速度高的 PLC或快速響應模塊和中斷輸入模塊。 綜合以上因素，本課題的設計采用德國西門子公司生產的 CPU224小型 PLC 來實現整個系統的控制。 驅動裝置的選型 自動門的驅動器是自動門能否良好工作的保障。在本設計中是運用直流無刷電機。直流無刷電機功率密度高，噪音極小、調速性能好，即具備交流電動機的結構簡單、運行可靠、 維護方便等優點，又具備直流電動機線性機械特性、調速范圍寬、啟動轉矩大、運行效率高等諸多優點。是應用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠”等場合的最佳選擇本設計選用的是亞坦電機控制有限公司生產的 45BLDC系列直流無刷電機，電機直徑φ 45，額定轉數 4000轉，額定扭矩長春職業技術學院畢業論文（設計）專用紙 18 ，功率 15W～ 100W。額定電壓 24V DC。 感應器件的選型 目前自動門行業運用的感應器件主要有微波感應器、紅外感應器等。微波感應器，又稱微波雷達，對物體的移動