基于plc的车库自动门控制技术设计毕业论文(编辑修改稿)

基于plc的车库自动门控制技术设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。 PLC 的优越性 可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。 随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、 可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC 的特点： PLC 作为一种专用于工业环境的、具有特殊结构的计算机，有其显著的特点。 (1)可靠性高，抗干扰能力强 传统的继电器控 制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。 由于触点接触不良，容易出现故障。 PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。 例如三菱公司生产的 F系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。 一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均无故障工作时间则更长。 从 PLC 的 机外电路来说，使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。 此外， PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。 在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。 这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 (2)硬件配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已 经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬 件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 PLC 的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。 PLC 有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。 除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。 近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、 CNC 等各种工业控制中。 加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 (3)易学易用，深受工 程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。 它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。 为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 (4)安装方便，扩展灵活 PLC 采用标准的整体式和模块式硬件结构，现场安装简便，接线简单，工作量相对较小；而且能根据应用的要求扩展输入 — 输出模块或插件，系统集成方便灵活。 各种控制功能通过软 件编程完成，因而能适应各种复杂情况下的控制系统，也便于控制系统的改进和修正，特别适应各种工艺流程变更较多的场合。 (5)系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造 PLC 的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。 这种编程方法很有规律，很容易掌握。 对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。 更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。 这很适合多品种 、小批量的生产场合。 (6)体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的 1/2~1/10。 它的重量小于150g，功耗仅数瓦。 由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 PLC 的组成与基本结构 PLC 是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，从广义上讲， PLC 也是一种计算机系统，只不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入 /输出接口，具有更适用于控制要求的编程语言，具有更适应 于工业环境的抗干扰性能。 因此， PLC 是一种工业控制用的专用计算机，它的实际组成与一般微型计算机系统基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。 PLC 的硬件系统由主机系统（如图 21）、输入 /输出扩展环节及外部设备组成。 图 21 PLC 硬件主机系统图 PLC 的工作原理 可编程控制器是一种专用的工业控制计算机，其工作原理与计算机控制系统的工作原理基本相同。 PLC 是采用周期循环扫描的工作方式， CPU 连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。 CPU 对用户程序的执行过程是 CPU 的循环扫描，并 用周期性的地集中采样、集中输出的方式来完成。 一个扫描周期（工作周期）主要成分为以下几个阶段： （ 1）输入采样扫描阶段 这是第一个集中批处理过程， PLC 按顺序逐个采集所有输入端子上的信号，不论输入端子上是否接线， CPU 顺序读取全部输入端，将所有采集到的一批输入信号写到输入映像寄存器中，在当前的扫描周期内，用户程序用到的输入信号的状态是否变化。 即使此时外部输入信号的状态发生了变化，也只能在下一 个扫描周期的输入采样扫描阶段去读取，对于这种采集输入信号的批处理，虽然严格上说每个信号被采集的时间有先有后，但由于 PLC 的扫描周期很短，这个差异对一般工程应用可忽略，所以可以认为这些采集到的输入信息是同时的。 （ 2）执行用户程序扫描阶段 这是第二个集中批处理过程，在执行用户程序阶段， CPU 对用户程序按顺序进行扫描。 如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下、从左到右的顺序进行扫描，每扫描到一条指令，所需要的输入信息的状态均从输入映像寄存器中去读取，而不是直接使用现场的立即输入信号。 对其他信息，则是从 PLC 的原件映像寄存器中去读取，在执行用户程序中，每一次运算的中间结果都立即写入元件映像寄存器中，对输出继电器的扫描结果，也不是马上 去驱动外部负载，而是将其结果写入到输出映像寄存器中。 在此阶段，允许对数字量 I/O 指令和不设置数字滤波的模拟量 I/O 指令进行处理，在扫描周期的各个部分，均可对中断事件进行响应。 在这个阶段，除了输入映像寄存器外，各个元件映像寄存器的内容是随着程序的执行而变化的。 （ 3）输出刷新扫描阶段 这是第三个集中批处理过程，当 CPU 对全部用户程序扫描结束后，将元件映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中，再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载。 PLC 的选型 PLC目前主要的品牌有： 美国 AB，比利时 ABB，松下，西门子，汇川，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷 创研等。 本设计中采用 三菱 公司的 FX型 PLC,其优越的性能表现为 极高的可靠性极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性，强劲的通讯能力，丰富的扩展模块。 FX的特征 : 1体积小 , 尺寸 : 160 80 62mm由于其紧凑的设计 ,FX可以适合于任何机器控制环境。 2 易于使用 : 通过 STEP7 Micro/Dos软件可以非常方便地为 FX编程 ,而且该软件能够在任何一台 IBM兼容个人计算机上使用 ,哪怕是一 台 286 的微机 ,要求。 3 灵活多用 : FX的输入 /输出点可以支持各个领域的设备 ,如 : 光电传感器 ,驱动马达按钮开关 ,灯 ,泵 ,搅拌器等。 PLC 三菱 FX 的特征 如图 22 所示 图 22 PLC三菱 FX的特征 1 中央处理器 (CPU):是控制系统的大脑 ,它根据用户程序进行控制 ,此次选择 CPU224作为本设计的主机。 2 输入和输出 (I/O):是系统的控制点 ,输入用于监视现场装置，输出用于控制执行机构。 3 编程口 :用于连接编程设备 ,例如 ,一台计算机或一个手持编程器如图 22所示。 表 21 FX系列 PLC CPU 选型型号表 CPU 系列号 产品图片 描述 选型型号 CPU221 DC/DC/DC； 6 点输入/4 点输出 6ES7 2110AA230XB0 AC/DC/继电器； 6 点输入 /4 点输出 6ES7 2110BA230XB0 CPU222 DC/DC/DC； 8 点输入/6 点输出 6ES7 2121AB230XB0 AC/DC/继电器； 8 点输入 /6 点输出 6ES7 2121BB230XB0 CPU224 DC/DC/DC； 14 点输入/10 点输 出 6ES7 2141AD230XB0 AC/DC/继电器； 14 点输入 /10 点输出 6ES7 2141BD230XB0 CPU224XP DC/DC/DC； 14 点输入/10 点输出； 2 输入 /1输出共 3 个模拟量I/O 点 6ES7 2142AD230XB0 AC/DC/继电器； 14 点输入 /10 点输出； 2输入 /1输出共 3个模拟量 I/O 点 6ES7 2142BD230XB0 CPU226 DC/DC/DC； 24 点输入/16 点晶体管输出 6ES7 2162AD230XB0 AC/DC/继电器； 24 点输入 /16 点输出 6ES7 2162BD230XB0 CPU226XM DC/DC/DC； 24 点输入/16 点晶体管输出 6ES7 2162AF220XB0 AC/DC/继电器； 24 点输入 /16 点输出 6ES7 2162BF220XB0 在本控制系统中，需 通过继电器来。