设计论文PLC在自动门的应用.doc

1、学 生 毕 业 设 计（论 文） 课题名称 PLC在自动门中的应用 专业班级 姓 名 系 部 电气工程系 实习单位 指导教师 年 月 日 摘 要 PLC（ 可 编 程 控 制 器 ） 作 为 一 种 工 业 控 制 微 型 计 算 机 ， 是 从 早 期 的 继 电 器 逻 辑 控 制 系 统 发 展 而 来 的 。 自 1836 年 继 电 器 问 世 ， 人 们 就 开 始 用 导 线 将 它 同 开 关 器 件 巧 妙 地 连 接 ， 构 成 用 途 各 异 的 逻 辑 控 制 或 顺 序 控 制 。 上 世 纪 60 年 代 末 ， 它 不 断 吸 收 微 电 脑 技 术 使 之 功

2、能 不 断 增 强 ， 逐 渐 适 合 复 杂 的 控 制 任 务 。 随 着 微 电 子 技 术 、 计 算 机 技 术 和 数 据 通 信 技 术 的 飞 速 发 展 、 微 处 理 器 的 出 现 ， 以 及 流 程 加 工 行 业 （ 如 汽 车 制 造 业 ） 对 生 产 流 程 迅 速 、 频 繁 变 更 的 需 求 ， PLC 技 术 出 现 并 快 速 发 展 。 PLC 编 程 方 便 、 操 作 简 单 ， 因 此 多 应 用 于 从 继 电 器 控 制 系 统 到 监 控 计 算 机 之 间 的 许 多 控 制 领 域 ， 逐 步 形 成 了 具 有 多 种 优 点 和

3、微 型 ， 中 型 ， 大 型 ， 超 大 型 等 各 种 规 格 的 系 列 产 品 。 在 超 级 市 场 、 公 共 建 筑 、 银 行 、 医 院 等 入 口 ， 经 常 使 用 自 动 门 控 制 系 统 。 早 期 的 自 动 门 控 制 系 统 采 用 继 电 器 逻 辑 控 制 ， 已 逐 渐 被 淘 汰 。 PLC 控 制 自 动 门 由 于 具 有 故 障 率 低 、 可 靠 性 高 、 维 修 方 便 等 优 点 ， 因 而 得 到 广 泛 的 应 用 。 关 键 词 ： PLC,自 动 门 目 录 摘 要 2 目 录 3 前 言 4 第一章 PLC 的概述 .6 11

4、PLC 的产生和发展 .6 1.2 什么是 PLC ? 8 1.2.1 PLC 的 结 构 8 1.2.2 PLC 的 特 点 及 应 用 .8 1.2.3 PLC 的 发 展 趋 势 .9 1.2.4 PLC 的 分 类 9 第 二 章 控 制 方 案 的 选 择 10 2.1、 继 电 器 控 制 .10 2.2、 单 片 机 控 制 .10 2.3、 PLC 控 制 10 第 三 章 PLC 自 动 门 硬 件 电 路 的 设 计 .12 3.1 PLC 自 动 门 的 硬 件 组 成 及 控 制 要 求 及 方 案 说 明 12 3.1.1 自 动 门 控 制 装 置 的 硬 件 组

5、成 ： 12 3.1.2 控 制 要 求 ： 12 3.1.3 方 案 说 明 .12 3.2 PLC 自 动 门 各 功 能 器 件 的 基 本 工 作 原 理 13 3.2.1 自 动 感 应 门 机 的 基 本 工 作 原 理 13 3.2.2 自动门的分类 .14 3.2.3 行 程 开 关 (限 位 开 关 )的 工 作 原 理 .15 3.2.4 光 电 开 关 介 绍 .15 3.3 继电器接触控制图 .17 3.4程序流程图 .18 3.5 梯 形 图 以 及 指 令 19 3.6 过 程 分 析 21 致 谢 22 结论 23 参考文献 24 前 言 可 编 程 控 制 器

6、(Programmable Logical Controller)简 称 为 PC 或 PLC， 是 60 年 代 末 发 明 的 工 业 控 制 器 件 。 日 本 电 气 控 制 学 会 曾 对 可 编 程 控 制 器 作 了 一 个 定 义 ： 可 编 程 控 制 器 是 将 逻 辑 运 算 ， 顺 序 控 制 ， 时 序 和 计 数 以 及 算 术 运 算 等 控 制 程 序 ， 用 一 串 指 令 的 形 式 存 放 到 存 储 器 中 ， 然 后 根 据 存 储 的 控 制 内 容 ， 经 过 模 拟 ， 数 字 等 输 入 输 出 器 件 ， 对 生 产 设 备 和 生 产 过

7、程 进 行 控 制 的 装 置 。 PLC 是 基 于 计 算 机 技 术 和 自 动 控 制 理 论 发 展 来 的 ， 它 既 不 同 于 普 通 的 计 算 机 ， 又 不 同 于 一 般 的 计 算 机 控 制 系 统 ， 作 为 一 种 特 殊 形 式 的 计 算 机 控 制 装 置 ， 它 在 系 统 结 构 ， 硬 件 组 成 ， 软 件 结 构 以 及 I/O 通 道 ， 用 户 界 面 诸 多 方 面 都 有 其 特 殊 性 。 从 原 理 上 说 ， 可 编 程 控 制 器 和 计 算 机 是 一 致 的 ， 为 了 和 工 业 控 制 相 适 应 ， PLC 采 用 扫

8、描 原 理 来 工 作 ， 也 就 是 对 整 个 程 序 进 行 一 遍 又 一 遍 的 扫 描 ， 直 到 停 机 为 止 。 之 所 以 采 用 这 样 的 工 作 方 式 ， 是 因 为 PLC 是 由 继 电 器 控 制 发 展 来 的 ， CPU 的 扫 描 用 户 程 序 的 时 间 远 远 短 于 继 电 器 的 动 作 时 间 ， 只 要 采 用 循 环 扫 描 的 办 法 就 可 以 解 决 其 中 的 矛 盾 。 循 环 扫 描 的 工 作 方 式 是 PLC 区 别 于 普 通 的 计 算 机 控 制 系 统 的 一 个 重 要 方 面 。 虽 然 各 种 PLC 的

9、组 成 各 不 相 同 ， 但 是 在 结 构 上 是 基 本 相 同 的 ， 一 般 由 CPU、 存 储 器 、 输 入 输 出 设 备 (I/O)和 其 他 可 选 部 件 组 成 。 其 它 可 选 部 件 包 括 编 程 器 ， 外 存 储 器 ， 模 拟 I/O 盘 ， 通 信 接 口 ， 扩 展 接 口 等 。 CPU 是 PLC 的 核 心 ， 它 用 于 输 入 各 种 指 令 ， 完 成 预 定 的 任 务 ， 起 到 了 大 脑 的 作 用 ， 自 整 定 、 预 测 控 制 和 模 糊 控 制 等 先 进 的 控 制 算 法 也 已 经 在 CPU 中 得 到 了 应

10、用 ； 存 储 器 包 括 随 机 存 储 器 RAM 和 只 读 存 储 器 ROM， 通 常 将 程 序 以 及 所 有 的 固 定 参 数 固 化 在 ROM 中 ， RAM 则 为 程 序 运 行 提 供 了 存 储 实 时 数 据 与 计 算 中 间 变 量 的 空 间 ； 输 入 输 出 系 统 （ I/O） 使 过 程 状 态 和 参 数 输 入 到 PLC 的 通 道 以 及 实 时 控 制 信 号 输 出 的 通 道 ， 这 些 通 道 可 以 有 模 拟 量 输 入 、 模 拟 量 输 出 、 开 关 量 输 入 、 开 关 量 输 出 、 脉 冲 量 输 入 等 ， 使

11、PLC 的 应 用 十 分 广 泛 。 早 期 的 PLC 主 要 用 于 顺 序 控 制 上 。 所 谓 顺 序 控 制 ， 就 是 按 照 工 艺 流 程 的 顺 序 ， 在 控 制 信 号 的 作 用 下 ， 使 得 生 产 过 程 的 各 个 执 行 机 构 自 动 地 按 照 顺 序 动 作 。 PLC 的 应 用 大 大 促 进 了 流 水 线 技 术 的 发 展 。 今 天 的 PLC 已 经 开 始 用 于 闭 环 控 制 ， 不 仅 如 此 ， 随 着 其 扩 展 能 力 和 通 信 能 力 的 发 展 ， 它 也 越 来 越 多 地 应 用 到 了 复 杂 的 分 布 式

12、控 制 系 统 中 。 。 PLC 自 身 具 有 的 完 善 的 功 能 ， 模 块 化 的 结 构 ， 以 及 开 发 容 易 、 操 作 方 便 、 性 能 稳 定 、 可 靠 性 高 的 特 点 和 较 高 的 性 价 比 ， 使 其 在 工 业 生 产 中 的 应 用 前 景 越 发 看 好 ， 且 随 着 集 成 电 路 的 发 展 和 网 络 时 代 的 到 来 ， PLC 必 将 能 够 有 更 大 的 用 武 之 地 。 现 在 主 要 的 PLC 的 厂 商 都 集 中 在 日 本 和 美 国 等 发 达 国 家 ， 国 内 生 产 和 制 造 PLC 的 工 艺 技 术

13、都 还 落 后 于 这 些 国 家 。 作 为 实 现 工 业 自 动 化 的 不 可 缺 少 的 部 分 ， 大 力 发 展 PLC 对 于 我 国 来 讲 是 很 重 要 的 ， 也 有 深 远 的 意 义 。 随 着 社 会 的 不 断 发 展 ， 在 超 级 市 场 、 公 共 建 筑 、 银 行 、 医 院 等 入 口 ， 经 常 使 用 自 动 门 控 制 系 统 。 早 期 的 自 动 门 控 制 系 统 采 用 继 电 器 逻 辑 控 制 ， 已 逐 渐 被 淘 汰 。 PLC 控 制 自 动 门 由 于 具 有 故 障 率 低 、 可 靠 性 高 、 维 修 方 便 等 优

14、点 ， 因 而 得 到 广 泛 的 应 用 。 但 是 ， 单 片 机 控 制 系 统 抗 干 扰 能 力 差 。 三 菱 可 编 程 控 制 器 是 日 本 三 菱 公 司 研 制 的 一 种 新 型 可 编 程 控 制 器 ， 它 具 有 工 作 可 靠 ， 功 能 强 ， 存 储 容 量 大 ， 编 程 方 便 ， 输 出 端 可 直 接 驱 动 2A 的 继 电 器 或 接 触 器 的 线 圈 ， 抗 干 扰 能 力 强 等 优 点 。 因 此 ， 它 能 够 满 足 制 动 门 对 电 气 控 制 系 统 的 要 求 。 本 文 对 可 编 程 控 制 器 应 用 于 直 流 电 动

15、 机 电 气 控 制 系 统 做 了 一 些 研 究 与 分 析 。 下 面 主 要 讲 述 了 日 本 三 菱 公 司 的 三 菱 可 编 程 控 制 器 对 自 动 门 的 控 制 。 第一章 PLC 的概述 11 PLC 的产生和发展 上 世 纪 60 年 代 ， 计 算 机 技 术 已 开 始 应 用 于 工 业 控 制 了 。 但 由 于 计 算 机 技 术 本 身 的 复 杂 性 ， 编 程 难 度 高 、 难 以 适 应 恶 劣 的 工 业 环 境 以 及 价 格 昂 贵 等 原 因 ， 未 能 在 工 业 控 制 中 广 泛 应 用 。 当 时 的 工 业 控 制 ， 主 要

16、还 是 以 继 电 接 触 器 组 成 控 制 系 统 。 1968 年 ， 美 国 最 大 的 汽 车 制 造 商 通 用 汽 车 制 造 公 司 （ GM） ， 为 适 应 汽 车 型 号 的 不 断 翻 新 ， 试 图 寻 找 一 种 新 型 的 工 业 控 制 器 ， 以 尽 可 能 减 少 重 新 设 计 和 更 换 继 电 器 控 制 系 统 的 硬 件 及 接 线 、 减 少 时 间 ， 降 低 成 本 。 因 而 设 想 把 计 算 机 的 完 备 功 能 、 灵 活 及 通 用 等 优 点 和 继 电 器 控 制 系 统 的 简 单 易 懂 、 操 作 方 便 、 价 格 便

17、 宜 等 优 点 结 合 起 来 ， 制 成 一 种 适 合 于 工 业 环 境 的 通 用 控 制 装 置 ， 并 把 计 算 机 的 编 程 方 法 和 程 序 输 入 方 式 加 以 简 化 ， 用 “面 向 控 制 过 程 ， 面 向 对 象 ” 的 “自 然 语 言 ”进 行 编 程 ， 使 不 熟 悉 计 算 机 的 人 也 能 方 便 地 使 用 。 即 ： 硬 件 ： 减 少 软 件 ： 灵 活 简 单 针 对 上 述 设 想 ， 通 用 汽 车 公 司 提 出 了 这 种 新 型 控 制 器 所 必 须 具 备 的 十 大 条 件 (有 名 的 “GM10 条 ” )： 1

18、编 程 简 单 ， 可 在 现 场 修 改 程 序 2 维 护 方 便 ， 最 好 是 插 件 式 3 可 靠 性 高 于 继 电 器 控 制 柜 4 体 积 小 于 继 电 器 控 制 柜 5 可 将 数 据 直 接 送 入 管 理 计 算 机 6 在 成 本 上 可 与 继 电 器 控 制 柜 竞 争 7 输 入 可 以 是 交 流 115V 8 输 出 可 以 是 交 流 115V， 2A 以 上 ， 可 直 接 驱 动 电 磁 阀 9 在 扩 展 时 ， 原 有 系 统 只 要 很 小 变 更 10 用 户 程 序 存 储 器 容 量 至 少 能 扩 展 到 4K/SPAN 字 节 1

19、969 年 ， 美 国 数 字 设 备 公 司 （ GEC） 首 先 研 制 成 功 第 一 台 可 编 程 序 控 制 器 ， 并 在 通 用 汽 车 公 司 的 自 动 装 配 线 上 试 用 成 功 ， 从 而 开 创 了 工 业 控 制 的 新 局 面 。 接 着 ， 美 国 MODICON 公 司 也 开 发 出 可 编 程 序 控 制 器 084。 1971 年 ， 日 本 从 美 国 引 进 了 这 项 新 技 术 ， 很 快 研 制 出 了 日 本 第 一 台 可 编 程 序 控 制 器 DSC-8。 1973 年 ， 西 欧 国 家 也 研 制 出 了 他 们 的 第 一 台

20、 可 编 程 序 控 制 器 。 我 国 从 1974 年 开 始 研 制 ， 1977 年 开 始 工 业 应 用 。 早 期 的 可 编 程 序 控 制 器 是 为 取 代 继 电 器 控 制 线 路 、 存 储 程 序 指 令 、 完 成 顺 序 控 制 而 设 计 的 。 主 要 用 于 ： 1. 逻 辑 运 算 2. 计 时 ， 计 数 等 顺 序 控 制 ， 均 属 开 关 量 控 制 。 所 以 ， 通 常 称 为 可 编 程 序 逻 辑 控 制 器 （ PLCProgrammable Logic Controller） 。 进 入 70 年 代 ， 随 着 微 电 子 技 术

21、的 发 展 ， PLC 采 用 了 通 用 微 处 理 器 ， 这 种 控 制 器 就 不 再 局 限 于 当 初 的 逻 辑 运 算 了 ， 功 能 不 断 增 强 。 因 此 ， 实 际 上 应 称 之 为 PC可 编 程 序 控 制 器 。 至 80 年 代 ， 随 大 规 模 和 超 大 规 模 集 成 电 路 等 微 电 子 技 术 的 发 展 ， 以 16 位 和 32 位 微 处 理 器 构 成 的 微 机 化 PC 得 到 了 惊 人 的 发 展 。 使 PC 在 概 念 、 设 计 、 性 能 、 价 格 以 及 应 用 等 方 面 都 有 了 新 的 突 破 。 不 仅 控

22、 制 功 能 增 强 ， 功 耗 和 体 积 减 小 ， 成 本 下 降 ， 可 靠 性 提 高 ， 编 程 和 故 障 检 测 更 为 灵 活 方 便 ， 而 且 随 着 远 程 I/O 和 通 信 网 络 、 数 据 处 理 以 及 图 像 显 示 的 发 展 ， 使 PC 向 用 于 连 续 生 产 过 程 控 制 的 方 向 发 展 ， 成 为 实 现 工 业 生 产 自 动 化 的 一 大 支 柱 。 1.2 什么是 PLC ? 可 编 程 控 制 器 ， 英 文 称 Programmable Controller,简 称 PC。 国 际 电 工 协 会 （ IEC)对 PLC 的

23、定 义 是 这 样 的 ： 可 编 程 控 制 器 是 一 种 数 字 运 算 操 作 的 电 子 系 统 ， 专 为 在 工 业 环 境 应 用 而 设 计 。 它 采 用 一 类 可 编 程 的 存 储 器 ， 用 于 其 内 部 存 储 程 序 、 执 行 逻 辑 运 算 、 顺 序 控 制 、 定 时 、 计 数 与 算 术 操 作 等 面 向 用 户 的 指 令 ， 并 通 过 数 字 或 模 拟 式 输 入 /输 出 控 制 各 种 类 型 的 机 械 或 生 产 过 程 。 可 编 程 控 制 器 及 其 有 关 外 部 设 备 ， 都 按 易 与 工 业 控 制 系 统 联 成

24、 一 个 整 体 ， 易 于 扩 充 其 功 能 的 原 则 设 计 。 1.2.1 PLC 的 结 构 从 结 构 上 分 ， PLC 分 为 固 定 式 和 组 合 式 (模 块 式 )两 种 。 固 定 式 PLC 包 括 CPU 板 、 I/O 板 、 显 示 面 板 、 内 存 块 、 电 源 等 ， 这 些 元 素 组 合 成 一 个 不 可 拆 卸 的 整 体 。 模 块 式 PLC 包 括 中 央 处 理 单 元 、 存 储 器 、 I/O 模 块 、 电 源 模 块 、 编 程 器 、 智 能 接 口 模 块 、 底 板 或 机 架 ， 这 些 模 块 可 以 按 照 一 定

25、 规 则 组 合 配 置 。 1.2.2 PLC 的 特 点 及 应 用 为 适 应 工 业 环 境 使 用 ， 与 一 般 控 制 装 置 相 比 较 ， PLC 机 有 以 下 特 点 ： 1. 可 靠 性 高 ， 抗 干 扰 能 力 强 2.灵 活 通 用 ， 控 制 程 序 可 变 ， 使 用 方 便 3.功 能 强 ， 适 应 面 广 4.编 程 简 单 ， 容 易 掌 握 5.有 自 诊 断 、 故 障 报 警 、 故 障 类 型 显 示 6.体 积 小 、 重 量 轻 、 结 构 紧 凑 、 维 护 方 便 PLC 的 应 用 ： 1.开 关 量 逻 辑 控 制 2.闭 环 过

26、程 控 制 3.位 置 控 制 4.监 控 系 统 5.分 布 控 制 系 统 6.数 字 量 的 智 能 控 制 1.2.3 PLC 的 发 展 趋 势 由 于 PLC 所 具 有 的 独 特 功 能 和 对 生 产 现 场 的 广 泛 适 应 性 ， 从 PLC 产 生 开 始 ， 就 引 起 各 工 业 发 达 国 家 的 关 注 。 各 电 气 控 制 制 造 商 纷 纷 研 制 开 发 ， 新 型 PLC 不 断 涌 现 。 随 着 超 大 规 模 集 成 电 路 、 微 处 理 器 。 等 计 算 机 技 术 的 发 展 ， PLC 的 功 能 大 大 增 强 ， 有 利 地 推

27、动 着 PLC 的 发 展 。 1） 向 高 速 度 、 大 容 量 的 方 向 发 展 2） 向 大 型 、 超 小 型 两 个 方 向 发 展 3） 向 P LC 大 力 开 发 智 能 模 块 ， 加 强 联 网 通 信 能 力 的 方 向 发 展 4） 向 加 强 外 部 故 障 的 检 测 与 处 理 能 力 的 方 向 发 展 5） 向 程 语 言 多 样 化 的 方 向 发 展 1.2.4 PLC 的 分 类 1、 按 I O 点 数 分 小 型 、 中 型 、 大 型 。 点 数 小 于 256 点 为 小 型 PLC， 用 户 存 储 容 量 为 4KB 左 右 ； 点 数

28、在 2562048 点 为 中 型 PLC， 用 户 存 储 容 量 为 8KB 左 右 ； 点 数 在 2048 点 以 上 为 大 型 PLC， 用 户 存 储 容 量 为 16KB 以 上 。 2、 按 结 构 形 式 分 类 ,整 体 式 （ 特 点 ： 结 构 紧 凑 、 体 积 小 、 价 格 低 、 用 于 小 型 PLC） 模 块 式 （ 特 点 ： 结 构 配 置 灵 活 、 装 配 方 便 、 便 于 扩 展 与 维 修 ） 叠 装 式 （ 特 点 ： 配 置 比 较 灵 活 ） 第 二 章 控 制 方 案 的 选 择 本 章 分 别 对 继 电 器 控 制 ,单 片 机

29、控 制 ,PLC 控 制 这 三 种 控 制 作 了 一 个 介 绍 ,从 而 进 行 最 优 方 案 的 选 择 。 2.1、 继 电 器 控 制 随 着 工 业 自 动 化 程 度 的 不 断 提 高 ， 使 用 继 电 器 电 路 构 成 工 业 控 制 系 统 的 缺 点 不 断 暴 露 出 来 。 （ 1） 系 统 使 用 成 百 上 千 个 各 种 各 样 的 继 电 器 成 千 上 万 根 导 线 连 接 得 密 如 蜘 蛛 网 。 只 要 有 一 个 电 器 ， 一 根 导 线 出 现 故 障 ， 系 统 就 不 能 工 作 ， 大 大 的 降 低 了 这 种 接 线 逻 辑

30、控 制 的 可 靠 性 。 （ 2） 这 样 的 系 统 维 护 、 维 修 及 改 造 及 其 不 易 。 特 别 是 技 术 改 造 ， 相 当 困 难 ， 工 作 量 大 的 惊 人 。 2.2、 单 片 机 控 制 单 片 机 体 积 小 、 功 能 全 面 、 价 格 低 廉 得 到 了 广 范 的 应 用 。 虽 然 单 片 机 使 用 汇 编 语 言 ， 尽 管 还 可 以 用 中 高 级 语 言 ， 但 是 它 的 指 令 多 而 且 难 记 忆 ， 对 于 不 是 专 业 的 人 员 来 说 不 是 很 容 易 的 事 情 。 生 产 现 场 的 工 人 不 易 于 掌 握

31、和 使 用 它 来 控 制 电 机 ， 还 不 如 用 继 电 器 方 便 。 2.3、 PLC 控 制 PLC 控 制 实 际 上 是 面 向 用 户 需 要 ， 适 宜 安 装 在 工 作 现 场 的 、 为 进 行 生 产 控 制 所 设 计 的 专 用 计 算 机 。 他 有 以 下 特 点 ： （ 1） 编 程 简 单 ， 易 学 易 懂 ， 使 用 面 向 控 制 操 作 的 控 制 逻 辑 语 言 。 深 受 工 程 技 术 人 员 欢 迎 。 梯 形 图 、 顺 序 功 能 流 程 图 的 表 达 方 式 与 继 电 器 电 路 相 近 。 生 产 现 场 的 工 人 易 于

32、掌 握 和 使 用 它 ， 便 于 普 及 和 应 用 。 （ 2） 可 靠 性 高 ， 抗 干 扰 能 力 强 ， 适 于 在 恶 劣 的 生 产 环 境 下 运 行 。 它 完 全 不 需 要 一 般 计 算 机 所 要 求 的 环 境 。 因 为 它 采 用 了 弈 多 硬 件 措 施 （ 屏 蔽 、 滤 波 、 隔 离 等 ） 和 软 件 措 施 （ 故 障 的 检 测 与 处 理 、 信 息 的 保 护 与 恢 复 等 ） ， 以 提 高 可 靠 性 ， 适 应 生 产 现 场 的 要 求 。 （ 3） 系 统 采 用 了 分 散 的 模 块 化 结 构 。 这 不 但 使 之 可

33、针 对 各 类 不 同 控 制 需 要 进 行 组 合 ， 便 于 扩 展 ； 也 易 于 检 查 故 障 和 维 修 更 换 ， 从 而 大 大 提 高 了 效 率 。 目 前 较 高 档 的 PC 还 配 有 各 类 智 能 化 模 板 ， 如 ： 模 拟 量 I/O 模 板 ， PID 过 程 控 制 模 板 ， I/O 通 讯 模 板 ， 伺 服 及 编 码 等 专 用 模 板 等 等 ， 大 大 提 高 了 PC 的 功 能 与 适 应 性 。 （ 4） 由 于 PC 采 用 了 大 规 模 集 成 电 路 技 术 和 微 处 理 器 技 术 ， 故 可 将 其 设 计 得 紧 凑

34、、 坚 固 、 小 体 积 ， 再 加 上 它 的 可 靠 性 ， PC 易 于 装 入 机 械 设 备 内 部 ， 实 现 机 电 一 体 化 。 （ 5） 相 对 于 继 电 器 逻 辑 控 制 而 言 ， PC 可 节 省 大 量 继 电 器 ， 故 降 低 了 成 本 且 提 高 了 可 靠 性 ， 而 且 用 程 序 来 执 行 控 制 功 能 ， 使 其 灵 活 易 于 修 改 。 这 一 切 都 大 大 提 高 了 其 性 能 价 格 比 。 （ 6） 目 前 中 、 高 档 PC 均 具 有 极 强 的 联 网 通 讯 能 力 。 通 过 简 单 的 组 合 可 连 成 工 业

35、 局 域 网 ， 在 网 络 间 通 讯 。 并 可 通 过 网 络 连 接 主 控 级 的 计 算 机 ， 实 现 计 算 机 集 成 制 造 系 统 对 全 厂 的 自 动 化 生 产 和 管 理 都 能 进 行 控 制 。 （ 7） 体 积 小 ， 重 量 轻 ， 能 耗 低 。 以 超 小 型 PLC 为 例 ， 新 近 出 产 的 品 种 低 部 尺 寸 小 于 100mm 方 ， 重 量 小 于 150g， 功 率 仅 数 瓦 。 容 易 装 到 机 械 内 部 。 综 上 所 述 选 择 使 用 PLC 控 制 该 系 统 ， 既 可 以 提 高 自 动 控 制 的 可 靠 性

36、， 又 能 提 高 该 系 统 的 安 全 性 。 根 据 电 梯 的 控 制 要 求 ， 选 用 三 菱 PLC 作 为 电 梯 的 控 制 。 第 三 章 PLC 自 动 门 硬 件 电 路 的 设 计 3.1 PLC 自 动 门 的 硬 件 组 成 及 控 制 要 求 及 方 案 说 明 3.1.1 自 动 门 控 制 装 置 的 硬 件 组 成 ： 自 动 门 控 制 装 置 由 门 内 光 电 探 测 开 关 K1(I0.1)、 门 外 光 电 探 测 开 关 K2(I0.2)、 开 门 到 位 限 位 开 关 (常 闭 )K3(I0.3)用 常 闭 、 关 门 到 限 位 开 关

37、(常 闭 )K4(I0.5)、 开 门 执 行 机 构 KM1(Q0.1)（ 使 直 流 电 动 机 正 转 ） 、 关 门 执 行 机 构 KM2(Q0.2) （ 使 直 流 电 动 机 反 转 ） 等 部 件 组 成 。 (KM1 与 KM2 要 电 气 联 锁 )。 3.1.2 控 制 要 求 ： 1） 当 有 人 由 内 到 外 或 由 外 到 内 通 过 光 电 检 测 开 关 K1 或 K2 时 ， 开 门 执 行 机 构 KM1 动 作 ， 电 动 机 正 转 ， 到 达 开 门 限 位 开 关 K3 位 置 时 ， 电 机 停 止 运 行 。 2） 自 动 门 在 开 门 位

38、置 停 留 8 秒 后 ， 自 动 进 入 关 门 过 程 ， 关 门 执 行 机 构 KM2 被 起 动 ， 电 动 机 反 转 ， 当 门 移 动 到 关 门 限 位 开 关 K4 位 置 时 ， 电 机 停 止 运 行 3） 在 关 门 过 程 中 ， 当 有 人 员 由 外 到 内 或 由 内 到 外 通 过 光 电 检 测 开 关 K2 或 K1 时 ， 应 立 即 停 止 关 门 ， 并 自 动 进 入 开 门 程 序 。 4） 在 门 打 开 后 的 10 秒 等 待 时 间 内 ， 若 有 人 员 由 外 至 内 或 由 内 至 外 通 过 光 电 检 测 开 关 K2 或 K

39、1 时 ， 必 须 重 新 开 始 等 待 10 秒 后 ， 再 自 动 进 入 关 门 过 程 ， 以 保 证 人 员 安 全 通 过 。 3.1.3 方 案 说 明 由 于 自 动 门 的 分 类 很 多 ， 本 次 实 验 不 能 一 一 进 行 讨 论 ， 最 后 决 定 主 要 对 平 移 自 动 门 进 行 设 计 实 现 plc 的 自 动 控 制 。 自 动 门 的 硬 件 组 成 部 分 在 前 已 经 叙 述 ， 现 不 再 赘 述 。 下 面 主 要 对 控 制 部 件 进 行 讨 论 。 经 分 析 设 计 任 务 ， 可 知 完 成 任 务 的 实 质 就 是 控 制

40、 电 机 的 正 反 转 。 要 实 现 自 动 控 制 首 先 要 具 备 以 下 功 能 部 件 ： 光 电 检 测 开 关 ， 限 位 开 关 ， 超 载 保 护 开 关 ， 直 流 电 机 。 现 确 定 电 机 与 门 扇 轨 道 组 成 的 系 统 ， 要 实 现 电 机 正 转 开 门 ， 电 机 反 转 关 门 。 1） 当 有 人 由 内 到 外 或 由 外 到 内 通 过 光 电 检 测 开 关 时 ， 开 关 上 有 电 流 通 过 （ 光 电 检 测 开 关 是 脉 冲 触 发 须 对 其 自 锁 ） 由 于 开 门 限 位 开 关 常 闭 ， 所 以 线 圈 上 有

41、电 通 过 ， 电 动 机 正 转 ， 到 达 开 门 限 位 开 关 位 置 时 ， 电 机 停 止 运 行 。 2） 当 自 动 门 到 开 门 限 位 开 关 位 置 时 启 动 延 时 定 时 器 10 秒 后 ， 自 动 进 入 关 门 过 程 ， 电 动 机 反 转 ， 当 门 移 动 到 关 门 限 位 开 关 时 ， 电 机 停 止 运 行 。 3） 在 关 门 过 程 中 ， 当 有 人 员 由 外 到 内 或 由 内 到 外 通 过 光 电 检 测 开 关 ， 应 立 即 停 止 关 门 ， 并 自 动 进 入 开 门 程 序 。 4） 在 门 打 开 后 的 10 秒 等

42、 待 时 间 内 ， 若 有 人 员 由 外 至 内 或 由 内 至 外 通 过 光 电 检 测 开 关 时 ， 必 须 重 新 开 始 等 待 10 秒 后 ， 再 自 动 进 入 关 门 过 程 ， 以 保 证 人 员 安 全 通 过 。 5） 考 虑 到 自 动 门 在 出 现 故 障 或 在 维 修 的 时 候 ， 用 自 动 控 制 从 在 一 定 的 问 题 ， 最 后 决 定 加 增 手 动 开 门 和 关 门 开 关 。 3.2 PLC 自 动 门 各 功 能 器 件 的 基 本 工 作 原 理 3.2.1 自 动 感 应 门 机 的 基 本 工 作 原 理 首 先 ， 平 移

43、 式 自 动 感 应 门 机 组 由 以 下 部 件 组 成 ： （ 1） 主 控 制 器 ： 它 是 自 动 感 应 门 的 指 挥 中 心 ， 通 过 内 部 编 有 指 令 程 序 的 大 规 模 集 成 块 ， 发 出 相 应 指 令 ， 指 挥 马 达 或 电 锁 类 系 统 工 作 ； 同 时 人 们 通 过 主 控 器 调 节 门 扇 开 启 速 度 、 开 启 幅 度 等 参 数 。 （ 2） 感 应 探 测 器 ： 负 责 采 集 外 部 信 号 ， 如 同 人 们 的 眼 睛 ， 当 有 移 动 的 物 体 进 入 它 的 工 作 范 围 时 ， 它 就 给 主 控 制 器

44、 一 个 脉 冲 信 号 ； （ 3） 动 力 马 达 ： 提 供 开 门 与 关 门 的 主 动 力 ， 控 制 自 动 感 应 门 门 扇 加 速 与 减 速 运 行 。 （ 4） 自 动 感 应 门 扇 行 进 轨 道 ： 就 象 火 车 的 铁 轨 ， 约 束 门 扇 的 吊 具 走 轮 系 统 ， 使 其 按 特 定 方 向 行 进 。 （ 5） 门 扇 吊 具 走 轮 系 统 :用 于 吊 挂 活 动 门 扇 ， 同 时 在 动 力 牵 引 下 带 动 门 扇 运 行 。 （ 6） 同 步 皮 带 （ 有 的 厂 家 使 用 三 角 皮 带 ） ： 用 于 传 输 马 达 所 产

45、动 力 ， 牵 引 自 动 感 应 门 扇 吊 具 走 轮 系 统 。 （ 7） 下 部 导 向 系 统 ： 是 自 动 感 应 门 门 扇 下 部 的 导 向 与 定 位 装 置 ， 防 止 门 扇 在 运 行 时 出 现 前 后 门 体 摆 动 。 当 自 动 感 应 门 门 扇 要 完 成 一 次 开 门 与 关 门 ， 其 工 作 流 程 如 下 ： 感 应 探 测 器 探 测 到 有 人 进 入 时 ， 将 脉 冲 信 号 传 给 主 控 器 ， 主 控 器 判 断 后 通 知 马 达 运 行 ， 同 时 监 控 马 达 转 数 ， 以 便 通 知 马 达 在 一 定 时 候 加 力

46、 和 进 入 慢 行 运 行 。 马 达 得 到 一 定 运 行 电 流 后 做 正 向 运 行 ， 将 动 力 传 给 同 步 带 ， 再 由 同 步 带 将 动 力 传 给 吊 具 系 统 使 自 动 感 应 门 扇 开 启 ； 自 动 感 应 门 扇 开 启 后 由 控 制 器 作 出 判 断 ， 如 需 关 自 动 感 应 门 ， 通 知 马 达 作 反 向 运 动 ， 关 闭 自 动 感 应 门 。 3.2.2 自动门的分类 双 扇 平 移 自 动 门 双 重 平 移 自 动 门 弧 形 自 动 门 3.2.3 行 程 开 关 (限 位 开 关 )的 工 作 原 理 行 程 开 关

47、又 称 限 位 开 关 ， 用 于 控 制 机 械 设 备 的 行 程 及 限 位 保 护 。 在 实 际 生 产 中 ， 将 行 程 开 关 安 装 在 预 先 安 排 的 位 置 ， 当 装 于 生 产 机 械 运 动 部 件 上 的 模 块 撞 击 行 程 开 关 时 ， 行 程 开 关 的 触 点 动 作 ， 实 现 电 路 的 切 换 。 因 此 ， 行 程 开 关 是 一 种 根 据 运 动 部 件 的 行 程 位 置 而 切 换 电 路 的 电 器 ， 它 的 作 用 原 理 与 按 钮 类 似 。 行 程 开 关 广 泛 用 于 各 类 机 床 和 起 重 机 械 ， 用 以

48、控 制 其 行 程 、 进 行 终 端 限 位 保 护 。 在 电 梯 的 控 制 电 路 中 ， 还 利 用 行 程 开 关 来 控 制 开 关 轿 门 的 速 度 、 自 动 开 关 门 的 限 位 ， 轿 厢 的 上 、 下 限 位 保 护 。 滚 轮 式 行 程 开 关 又 分 为 单 滚 轮 自 动 复 位 和 双 滚 轮 (羊 角 式 )非 自 动 复 位 式 ， 双 滚 轮 行 移 开 关 具 有 两 个 稳 态 位 置 ， 有 “记 忆 ” 作 用 ， 在 某 些 情 况 下 可 以 简 化 线 路 。 3.2.4 光 电 开 关 介 绍 1） 工 作 原 理 ： 光 电 开

49、关 （ 光 电 传 感 器 ） 是 光 电 接 近 开 关 的 简 称 ， 它 是 利 用 被 检 测 物 对 光 束 遮 挡 或 反 射 ， 由 同 步 回 路 选 通 电 路 ， 从 而 检 测 物 体 有 无 的 。 物 体 不 限 于 金 属 所 有 能 反 射 光 线 的 物 体 均 可 被 检 测 。 光 电 开 关 将 输 入 电 流 在 发 射 器 上 转 换 为 信 号 射 出 ， 接 收 器 再 根 据 接 收 到 的 光 线 的 强 弱 或 有 无 对 目 标 物 体 进 行 探 测 。 2） 光 电 开 关 的 分 类 及 术 语 解 释 （ 1） 、 分 类 ： 漫 反 射 式 光 电 开 关 ： 它 是 一 种 集 发 射 器 和 接 收 器 于 一 体 的 传 感 器 ， 当 有 被 检 测 物 体 经 过 时 ， 物 体 将 光 电 开 关 发 射 器 发 射 的 足 够 量 的 光 线 反 射 到 接 收 器 ， 于 是 光 电 开 关 就 产 生 了 开 关 信 号 。 当 被 检 测 物 体 的 表 面 光 亮 或 其 反 光 率 极 高 时 ， 漫 反 射 式 的 光 电 开 关