4453基于plc自动门控制系统的设计论文

4453基于plc自动门控制系统的设计论文内容摘要：

的执行是按程序顺序一次完成相应各电器的动作，便成为时间上的串行。 由于运算速度极高 ，各电器的动作似乎是同时完成的，但实际输入输出的响应是有滞后的。 继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制， 工作频率低，触点开闭动作 一般几十毫秒数量级。 另外机械触点还会出现抖动问题；而 PLC 是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级，且不会出现抖动。 （ 2）与单片机控制系统的区别 单片机控制系统是基于芯片级的系统，而 PLC 控制系统是基于板级或模块级的系统。 其实 PLC 本身就是一个单片机系统，他是已经开发好的单片机产品。 开发单片机控制系统属于底层开发，而设计 PLC 控制系统是在产品 的单片机控制系统上进行二次开发。 18 电气自动化 18 单片机控制系统适合于家电产品、智能化的仪 器仪表、玩具和批量生产的控制器产品等场合使用；而 PLC控制系统适合在单片机电气控制系统、工业控制领域的制造业自动化和过程中使用。 设计开发一个单片机控制系统，需要先设计硬件系统 ，画硬件电路图，制作印刷电路板，购置各种所需要的电子元件，焊接电路板，进行硬件调试，进行抗干扰等大量工作需要专门的开发装置和低级编辑语言控制程序，进行系统联调；而 PLC 不必操心内部的计算机系统是否可靠和他们的抗干扰能力，软件设计使用工业编程语言，相对来说比较简单。 进行系统 调试时，因为有好的工程工具帮助，所以非常容易。 ． 2 具体构成 自动门系统的具体组成如下图： 19 电气自动化 19 由上图可知，当感应器件检测到人体或物体信号时将信号传给 PLC,PLC 根据已经采集的信号发出控制信号，是驱动装置运行，通过传动装置带动自动门的运行。 在本课题设计的自动门针对人流较多的商场 ，应对周围环境进行综合考虑，所以在本课题的自动门机械传动设计中考虑了以下几个方面： 1. 自动门的传动主要包括安装版，轨道，门机，皮带，吊挂件等。 2. 所有的组件都为插入式元件，使得安装很简单。 3. 电机：驱动电机采用 64V 直流电动机，功 率大，可调性强。 4. 导轨：水平双导轨结构，形式正悬挂，解决20 电气自动化 20 了侧摆得问题，从而确保了门扇的稳定性。 并配以双侧密封毛刷，形成密封式导轨，避免积尘对导轨及滑轮的磨损，实现了维护方便的特点。 5. 滑轮：采用特殊的尼龙滑轮，强度高，耐磨性好，同时还有一定的减震效果。 6. 皮带：采用齿形皮带，齿形皮带的截面为曲线设计，增加了齿形的高度，提高了皮带与传动齿轮的吻合度，从而提高了使用寿命。 4 自动门控制系统的硬件设计 PLC 的选择 在 PLC 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程设计选型。 工艺 流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。 因此工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需要的操作和动作，然后根据控制要求，估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定 PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的 PLC 和设计相应的控制系统。 21 电气自动化 21 （ 1） 输入输出（ I/O）点数的估算 I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，在增加 10%到 20%的可扩展。 余量后，作为输入输出点数估算数据。 实际订货时，还需根据制造厂商 PLC 的产品特点对输入输出点数进行圆整。 根据估算的方法故本课题的 I/O 点数为输入 12 点，输出 12 点。 （ 2） 存储器容量的选择 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目实用的存储单元 的大小，因此程序容量小于存储器的容量。 设计阶段，由于用户程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，须在程序调试之后才知道。 为了设计选型时，能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来代替，存储器内存容量的估算没有固定的形式，许多文献资料中给出了不同的公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 10 到 15 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（ 16 位为一个字），另外再按次数的 25%考虑余量。 因此本课题的 PLC 内存容量选择应能存储索要储存的程序，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。 （ 3） 控制 功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功22 电气自动化 22 能、诊断功能和处理速度等性能的选择。 根据本课题所设计的自动门控制系统的要求，主要介绍一下几种功能的选择。 a 控制功能 PLC 主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需要的控制功能，提高PLC 的处理速度和节省存储器容量。 b 编程 功能 离线编程方式： PLC 和编程器共用一个 CPU，编程器在编程模式时， CPU 只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。 完成编程后，编程器切 换到运行模式， CPU 对现场设备进行控制，不能进行编程。 离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。 在编程方式： CPU 和编程器有各自的 CPU，主机 CPU 负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。 这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。 五种标准化变成语言：顺序功能图（ SFC）、梯形图（ LD）、功能模块图（ FBD）三种图形化语言和语言表（ IL）、结构文本（ ST）两种文本语言。 选用的编程语言应 遵守标23 电气自动化 23 准（ IEC6113123），同时，还应支持多种语言变成方式，如 C， Basic 等，以满足特殊控制场合的控制要求。 c 诊断功能 PLC 的诊断功能爆孔硬件和软键的诊断。 硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。 通过软件对 PLC 内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软键对 PLC 的 CPU 玉外部输入输出等部件信息叫唤功能进行诊断是外诊断。 PLC 的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 (4)机型的选择 的类型 PLC 按结构分为整体型和模块两类型型，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按 CPU 字长分为 1位、4 位、 8位、 16 位、 32 位、 64 位等。 从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。 整体型 PLC 的I/0 点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型 PLC 提供多种 I/0 卡件或插卡，因此用户可较合理的选择和配置系统控制的 I/0 点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。 b经济的考虑 选择 PLC 时，应考虑性能价格比。 考虑经济性时，应24 电气自动化 24 同时考虑应用的可扩展性、可操作性、 投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出比较满意的产品。 输入输出点数对价格有直接影响。 点当数增加到一数值后，相应的存储器容量相应增加，因此，点数的增加对 PLC 选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。 在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。 本课题所设计的自动门属于小型控制系统，结合经济性的考虑因此选用整体型 PLC。 （ 5） 对 PLC 响应时间的要求 对于多数场合， PLC 的相应时间基本上能满足 控制要 求。 响应时间包括输入滤波时间，输出滤波时间 和扫描周期。 PLC 的工作方式决定了他不能接受 频率过高或持续时间小于扫描周期的输入信号，当有此类信号输入时需要选用扫描速度高的 PLC 或快速响应模块和中断输入模块。 综合以上因素，本课题的设计采用德国西门子公司生产的 CPU224 小型 PLC 来实现整个系统的控制。 自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障。 在本设计中是运用直流无刷电机。 直流无刷电机功率密度高，噪音极小、调速性能好，即具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电动机线性25 电气自动化 25 机械特性、调速范围宽、启动转矩大、运行效率高等诸多优点。 是应用于“轻 、小、薄、安静、精密、可靠”等场合的最佳选择本设计选用的是亚坦电机控制有限公司生产的 45BLDC 系列直流无刷电机，电机直径φ 45，额定转数 4000 转，额定扭矩 ，功率 15W～ 100W。 额定电压 24V DC。 目前自动门行业运用的感应器件主要有微波感应器、红外感应器等。 微波感应器，又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，微波感应器是以微波多普勒原理为基础，平面型天线昨感应系统，以微处理器作控制。 整机关键元器 件均为进口器件，方案设计选择器件均确保了产品可靠性。 微波感应器的特点： 微波感应器是以 微波频率发射、接。