1、PAGE 2 工學院畢業(yè)設計 基于PLC的自動卷簾門控制系統(tǒng)專 業(yè)： 電氣自動化技術 班 級： 學 號： 學生姓名： 校外指導教師：校內(nèi)指導教師：二零一二年五月目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc312231834 摘 要 PAGEREF _Toc312231834 h 1 HYPERLINK l _Toc312231835 1 緒論 PAGEREF _Toc312231835 h 2 HYPERLINK l _Toc312231836 1.1 PLC概述 PAGEREF _Toc312231836 h 2 HYPERLINK l _Toc312231837

2、1.1.1 PLC的定義 PAGEREF _Toc312231837 h 2 HYPERLINK l _Toc312231838 1.1.2 PLC的功能 PAGEREF _Toc312231838 h 3 HYPERLINK l _Toc312231839 1.1.3 PLC的系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc312231839 h 3 HYPERLINK l _Toc312231840 1.1.4 PLC控制系統(tǒng)的設計方法與步驟 PAGEREF _Toc312231840 h 3 HYPERLINK l _Toc312231841 1.2 自動卷簾門的概述 PAGEREF _Toc3122

3、31841 h 4 HYPERLINK l _Toc312231842 1.2.1 自動卷簾門的簡介 PAGEREF _Toc312231842 h 4 HYPERLINK l _Toc312231843 1.2.2 國內(nèi)自動卷簾門的發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc312231843 h 5 HYPERLINK l _Toc312231844 1.3 本課題研究的內(nèi)容和意義 PAGEREF _Toc312231844 h 5 HYPERLINK l _Toc312231845 2 自動卷簾門的控制原理及方案 PAGEREF _Toc312231845 h 7 HYPERLINK l _Toc

4、312231846 2.1 自動卷簾門門的基本控制原理 PAGEREF _Toc312231846 h 7 HYPERLINK l _Toc312231847 2.1.1 自動卷簾門門的控制原理 PAGEREF _Toc312231847 h 7 HYPERLINK l _Toc312231848 2.1.2 自動卷簾門門的主要部件組成 PAGEREF _Toc312231848 h 7 HYPERLINK l _Toc312231849 2.2 自動卷簾門控制要求 PAGEREF _Toc312231849 h 7 HYPERLINK l _Toc312231850 2.3 自動卷簾門控制方

5、案設計 PAGEREF _Toc312231850 h 8 HYPERLINK l _Toc312231851 2.3.1 自動卷簾門方案的分析與論證 PAGEREF _Toc312231851 h 8 HYPERLINK l _Toc312231852 2.3.2 控制方案的確定 PAGEREF _Toc312231852 h 8 HYPERLINK l _Toc312231853 3 自動門控制系統(tǒng)的硬件設計 PAGEREF _Toc312231853 h 9 HYPERLINK l _Toc312231854 3.1 PLC的功能分析與選型 PAGEREF _Toc312231854 h

6、 9 HYPERLINK l _Toc312231855 3.2 電動機的功能分析及選型 PAGEREF _Toc312231855 h 9 HYPERLINK l _Toc312231856 3.3 光電開關的功能分析及選型 PAGEREF _Toc312231856 h 10 HYPERLINK l _Toc312231857 3.4 接近開關的功能分析與選型 PAGEREF _Toc312231857 h 10 HYPERLINK l _Toc312231858 3.5 自動卷簾門控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配 PAGEREF _Toc312231858 h 10 HYPERLINK l

7、_Toc312231859 3.6 自動卷簾門控制系統(tǒng)的電氣接線 PAGEREF _Toc312231859 h 11 HYPERLINK l _Toc312231860 4 自動門控制系統(tǒng)的軟件設計 PAGEREF _Toc312231860 h 13 HYPERLINK l _Toc312231861 4.1 控制系統(tǒng)的程序流程圖 PAGEREF _Toc312231861 h 13 HYPERLINK l _Toc312231862 4.2 PLC的編程語言 PAGEREF _Toc312231862 h 13 HYPERLINK l _Toc312231863 4.3 QP的設計與編程

8、 PAGEREF _Toc312231863 h 15 HYPERLINK l _Toc312231864 5 系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc312231864 h 17 HYPERLINK l _Toc312231865 5.1 PLC程序的調(diào)試方法及現(xiàn)象 PAGEREF _Toc312231865 h 17 HYPERLINK l _Toc312231866 5.2 觸摸屏程序調(diào)試 PAGEREF _Toc312231866 h 17 HYPERLINK l _Toc312231867 5.3 實物圖 PAGEREF _Toc312231867 h 17 HYPERLINK l _To

9、c312231868 6 總結與展望 PAGEREF _Toc312231868 h 19 HYPERLINK l _Toc312231869 參考文獻 PAGEREF _Toc312231869 h 20 HYPERLINK l _Toc312231870 工學院畢業(yè)設計PAGE 31 摘 要：本文是關于自動卷簾門控制系統(tǒng)的設計，自動卷簾門系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、感應器件、驅(qū)動裝置和傳動裝置組成。主要工作原理是感應器件將檢測到的人體或物體信號傳送到PLC，PLC再綜合收到的自動卷簾門狀態(tài)信號作出判斷，而后發(fā)出控制信號，使驅(qū)動裝置運行，在通過傳動裝置帶動門的動作。主要介紹運用PLC為

10、控制器的自動門控制系統(tǒng)的設計，所有產(chǎn)品的開發(fā)都要講究實用本課題開發(fā)的產(chǎn)品對許多場合都能適用，而且能夠簡單化，不論對于產(chǎn)品開發(fā)還是使用者來說都是最好的。此系統(tǒng)的設計既滿足了自動門的基本要求，還可以保證自動門的穩(wěn)定性。研究本課題意味著產(chǎn)品成本的下降，效益提高。因此是一個比較實用且經(jīng)濟的產(chǎn)品。關鍵詞：自動門;PLC;感應器件;驅(qū)動裝置1 緒論在經(jīng)濟飛速發(fā)展的中國，商業(yè)門面、車庫、商場、醫(yī)院、廠礦企業(yè)等公共場所或住宅。尤其是門洞較大，不便安裝地面門體的地方起到方便、快捷開啟作用。如用于車庫門、商場防火卷閘門飛機庫門。 自動卷簾門已經(jīng)隨處可見。它的工作方式是通過門內(nèi)外兩側的感應開關來感應人的出入，當人走

11、進自動門是感應開關感應到人的存在，給控制器一個開門信號，控制器通過驅(qū)動裝置將門打開。當人通過之后，再將門關上。由于自動卷簾門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，不但能給我們帶來人員進出方便、節(jié)約空調(diào)能源、防風、防塵、降低噪音等好處，更令我們的大門增添了不少高貴典雅的氣息。自動門性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點已逐漸被淘汰。目前自動門及其自動化行業(yè)最穩(wěn)定的控制裝置是PLC，它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。目前他在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。因此運用

12、PLC控制自動門具有較高的可靠性、維修方便等優(yōu)點。由此看來，進行自動門的PLC控制系統(tǒng)設計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究價值。1.1 PLC概述1.1.1 PLC的定義PLC 問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標準化，美國電氣制造商協(xié)會NEMA(National Electrical Manufactory Association) 經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于 1984 年首先將其正式命名為PC(Programmable Controller),并給PC 作了如下定義：“PC 是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了

13、可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行PC 之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。”以后國際電工委員會(IEC)又先后頒布了PLC 標準的草案第一稿，第二稿,并在1987 年2 月通過了對它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及

14、其有關外部設備，都易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設計編制。1.1.2 PLC的功能(1)邏輯控制(2)定時控制(3)計數(shù)控制(4)步進(順序)控制(5)PID 控制(6)數(shù)據(jù)控制,PLC具有數(shù)據(jù)處理能力(7)通信和聯(lián)網(wǎng)(8)其它PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT 模塊。1.1.3 P

15、LC的系統(tǒng)組成PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，如圖1.1所示。圖1.1 PLC系統(tǒng)結構圖1.1.4 PLC控制系統(tǒng)的設計方法與步驟（1）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求（2）確定I/O設備根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備按鈕、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器等。（3）選擇合適的PLC類型根據(jù)以確定的用戶I/O設備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，選擇合適的PLC類型，包括機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（4）分配I/O點分配PLC的輸入

16、輸出點，編制出輸入/輸出分配表。接著就可以進行PLC程序的設計，同時可進行控制臺或操作臺的設計和現(xiàn)場施工。（5）設計應用系統(tǒng)梯形圖程序根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用系統(tǒng)設計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的時間經(jīng)驗。（6）將程序輸入PLC當使用建議編程器將程序輸入PLC時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將 下載到PLC中去。（7）進行軟件測試程序輸入PLC后，應先進行測試工作。因為在程序設計過程中，難免會有

17、疏漏的地方。因此在將PLC連接到現(xiàn)場設備上去之前，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎，縮短整體調(diào)試的周期。（8）應用系統(tǒng)整體調(diào)試在PLC軟硬件設計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整體系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應先作局部調(diào)試，然后進行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。（9）編制技術文件系統(tǒng)技術文件包括說明書、電氣原理圖、電氣布置圖、電氣元件明細表、PLC梯形圖。1.2 自動卷簾門的概述1.2.1 自動卷簾門的簡介門的性能廣，具有保溫、保冷、防蟲、防風、防塵、隔

18、音、防火、防異味、采光、密封、可抵擋風壓，有防盜，低噪音，速度快，開啟頻率高，安全性能好等多種功能。可廣泛使用于電子、機械、化工、紡織、冷凍、印刷、食品、汽車裝配、超市、物流倉儲等多種行業(yè)的空調(diào)車間和潔凈廠房。其中高速自動開啟與關閉的快卷門，在尋求嚴格的質(zhì)量管理和高效率，節(jié)儉經(jīng)費的工廠、倉庫、店鋪等處，出入口的有效開閉是決定商品的安全性與生產(chǎn)經(jīng)營效率的最大關鍵。快速門比鋼鐵卷簾門速度高達20倍,實現(xiàn)每1小時100次的高速開閉與高度的耐久性。另外，通過開口高度調(diào)節(jié)機能的并用，縮短出入口的開放時間，提高室內(nèi)的空調(diào)的效率把室外的異物混入控制在最小限度，同時提高工作效率。為實現(xiàn)安全，清潔，節(jié)能的工作環(huán)

19、境，為提高產(chǎn)品質(zhì)量節(jié)減經(jīng)費作出貢獻。 密封性能好，采用德國編碼器調(diào)制限位，門底端裝有加重隔氣布，可與各種不平坦地面緊密結合，起到良好防塵降噪、防風保溫作用。1.2.2 國內(nèi)自動卷簾門的發(fā)展現(xiàn)狀自動卷簾門產(chǎn)品盡管已經(jīng)進入市場成熟期，但從總的要求看，尚不夠成熟和完善，在技術開發(fā)和產(chǎn)品定位上仍依靠市場的自然導向為主。國家建設部在2004后6月組建了自動門、車庫門標準化技術委員會，對全行業(yè)進行規(guī)范、指導和服務，但要把純自然狀態(tài)下的行業(yè)發(fā)展模式進行規(guī)范到位，必然會遇到一些亟待解決的問題：（1）知識產(chǎn)權保護力度太弱。一批假冒偽劣廠家剛被淘汰出局，隨之又有一批卷土而來，大有“野火燒不盡”之勢，而正規(guī)動作的品

20、牌企業(yè)面對這種不正當?shù)母偁巺s又不得不疲于應對，可謂深受其害。從總體上來講，國人對知識產(chǎn)權的保護意識本身就不強，在實際動作中又缺少相應的技術和政策支持，導致大批正規(guī)企業(yè)辛辛苦苦投入大量資金、精心研發(fā)的新產(chǎn)品，剛一問世，仿冒偽劣產(chǎn)品就蜂擁而至充斥市場，以低廉的價格與之競爭,同時，魚目混珠的劣質(zhì)產(chǎn)品，也令消費者無法分辨，無所適從。這不僅使正規(guī)投入研發(fā)的企業(yè)蒙受損失，也直接坑害了消費者利益，擾亂了市場秩序。（2）缺少產(chǎn)品標準和技術規(guī)范。由于自動卷簾門產(chǎn)品面市僅十幾年的時間，技術工作的基礎才剛剛建立，要制定產(chǎn)品標準和技術標準尚缺乏足夠的技術準備和足夠的調(diào)研及數(shù)據(jù)準備。可以說，建設部自動門車庫門標準化技術

21、委員會的成立和運行，為制定這些標準和技術規(guī)范創(chuàng)造了有利條件，但要真正落到實處還需要行業(yè)內(nèi)同仁們的積極參與支持和配合。（3）自動卷簾門產(chǎn)品的長期發(fā)展目標定位不夠清晰。現(xiàn)階段各生產(chǎn)廠家大多都是各自為戰(zhàn)，摸著石頭過河，對于在什么時候要達到一個什么樣的標準沒有一個統(tǒng)一、明確的認定。這必然導致企業(yè)目光短淺和盲目開發(fā)，不僅是資源上的浪費，而且極易錯失行業(yè)發(fā)展的最佳時機。（4）惡性競爭。競爭本來是市場經(jīng)濟的應有之義，但它又猶如一柄雙刃劍，市場秩序和環(huán)境不規(guī)范時，若運用得不當，就會出現(xiàn)惡性競爭，導致廠家和消費者雙方受害。特別是在市場資源有限的情況下，僧多粥少，一份訂單有十幾個廠家去競爭的案例屢見不鮮。為了各自

22、的眼前利益最終就會演變?yōu)閮r格競爭，因為它迎合了現(xiàn)階段經(jīng)濟尚不充裕的國人消費需求。而低價競爭又必然導致一些企業(yè)在降低制造成本上大做文章，隨之而來的就是原材料以次充好，偷工減料，服務水平降低，產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量下降,最終受害的還是消費者。1.3 本課題研究的內(nèi)容和意義本設計綜合了自動卷簾門的簡潔和簡單的要求，并且具有手動和自動開關門功能，要求有很高的穩(wěn)定性來滿足日常的需要，所以在本設計中選用的智能控制器為穩(wěn)定性良好的GE Fanuc系列PLC；感應探測器選用光電開關能可靠的將人或物進行檢測；使用直流減速電動機作為驅(qū)動動力，驅(qū)動和控制簡單，制動性能好，轉(zhuǎn)矩大效率高。在硬件設計基礎上再進行系統(tǒng)軟件設計。本

23、課題的具體需求在系統(tǒng)設計過程中考慮到了自動卷簾門的經(jīng)濟實用、穩(wěn)定的需要。由于自動卷簾門門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，既方便又提高了建筑檔次，于是迅速在國內(nèi)外建筑市場上得到了廣泛應用。自動門在國外早就得到了普遍應用，在國內(nèi)也逐漸得到了大家的認可，已經(jīng)迎來了自動門發(fā)展的黃金時期。早期自動門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點已被逐漸淘汰。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。他采用可以編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、和算數(shù)運算等操作指令，并能通過數(shù)字式和開關量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過

24、程。PLC具有可靠性高，抗干擾能力強，功能完善，適用性強，系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優(yōu)點。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。因此運用PLC控制自動門具有較高的可靠性，維修方便等優(yōu)點。本課題的自動卷簾門設計運用PLC做控制器能大大提高自動門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，對與整個自動門行業(yè)是一次技術革新，提高了自動門的使用率，因此，進行自動門的PLC控制系統(tǒng)的設計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究價值。2 自動卷簾門的控制原理及方案2.1 自

25、動卷簾門門的基本控制原理2.1.1 自動卷簾門門的控制原理自動卷簾門最常見的形式就是在自動卷簾門的內(nèi)外兩側安裝感應探測器，感應探測器探測到有人或物體進入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知動力電機運行，電機將動力傳給吊具系統(tǒng)使門扇開啟，碰到行程開關電機停止轉(zhuǎn)動；門扇開啟后一段時間由控制器作出判斷，如需關門，通知電機反向運動，關閉門扇。控制系統(tǒng)結構如下圖2.1所示。圖2.1 控制系統(tǒng)結構圖2.1.2 自動卷簾門門的主要部件組成（1）主控制器：它是自動卷簾門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應指令，指揮電機或電鎖類系統(tǒng)工作；（2）感應探測器：也叫感應器，負責接受處理外部信

26、號，就好比人的眼睛，當移動的物體進入它的可視范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號；（3）動力電機：提供開門與關門門扇移動的主動力；（4）行程開關：檢測門扇的移動位置，提供給主控制器脈沖信號控制動力電機指定位置停轉(zhuǎn)；（5）門扇行進軌道：約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其在特定軌道行進；（6）門扇吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行；（7）下部導向系統(tǒng)：是門扇下部的導向和定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。2.2 自動卷簾門控制要求（1）當有人或物由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過時，感應探測器檢測到信號，開門執(zhí)行機構執(zhí)行動作，電機正轉(zhuǎn)，到達開門限位位置時，電機停止運行。（2）自動卷簾

27、門在開門位置停留5秒后，自動卷簾門進入關門過程，關門執(zhí)行機構被啟動，電機反轉(zhuǎn)，當門移動到關門限位時，電機停止運行。（3）當關門過程中，當有人或物由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過時，感應探測器檢測到信號，應立即停止關門，并自動進入開門程序，以保證人或物安全通過。2.3 自動卷簾門控制方案設計2.3.1 自動卷簾門方案的分析與論證為實現(xiàn)自動卷簾門的控制要求，本控制系統(tǒng)采用運用PLC作為主控制器來調(diào)節(jié)直流減速電機實現(xiàn)控制門扇開啟和關閉，電機結構簡單，成本低，控制方便。由于自動卷簾門的門扇是用窗簾布做成的，重量不夠，而且還會左右晃動，所以門框內(nèi)的兩側固定了兩條軌道，防止門扇的晃動，還有就是用剛好長度的鐵片捏在布

28、的下方，即有下垂的重量了，又有接近開關所需感應的鐵片。因為PLC的輸出電壓是24V，所以所選的電動機也應是24V的直流減速電動機和兩個24V的繼電器作為負載。2.3.2 控制方案的確定（1）開門和關門控制應有手動和自動方式為了便于維護，自動門應具有手動和自動方式。當信號采集裝置檢測到有人接近門口且門未打開或者檢測到已無人接近門口且門未關閉，PLC動作輸出信號開控制點動機正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來開門或者關門。（2）緊急停止當自動門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時，可閉合緊急停止開關，自動門自動進入開門過程。自動門控制系統(tǒng)包含PLC控制和執(zhí)行元件構成。采用自動和手動控制方式，此種控制模式為目前大多自動門的控制方式。本課題所設

29、計的自動門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來控制傳動機構從而控制門的開和關實現(xiàn)門的自動化控制。3 自動門控制系統(tǒng)的硬件設計3.1 PLC的功能分析與選型PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元

30、素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。綜合以上因素，自動卷簾門控制系統(tǒng)的核心是PLC技術，因此自動卷簾門控制系統(tǒng)PLC應用系統(tǒng)很重要。此項目中我們用到的PLC系統(tǒng)為GE FANUC。此系統(tǒng)的外部硬件接線如圖3.1所示。圖3.1 GE FANUC PLC系統(tǒng)3.2 電動機的功能分析及選型直流減速電動機即齒輪減速電機，是在普通直流電機的基礎上，加上配套齒輪減速箱。齒輪減速箱的作用是，提供較低的轉(zhuǎn)速，較大啊的力矩。同時，齒輪箱不同的減速比可以提供不同的轉(zhuǎn)速和力矩。這大大提高了直流電機在自動化行業(yè)中的使用率。減

31、速電機是指減速機和電機的集成體。這種集成體通常稱為齒輪馬達或齒輪電機。通常有專業(yè)的減速機生產(chǎn)廠進行集成組裝好后成套供貨。減速電機廣泛應用于鋼鐵行業(yè)、機械行業(yè)等。使用減速電機的優(yōu)點是簡化設計、節(jié)省空間。本次項目所用的電動機是THINK TE-22JS-24-78CN 80CN 直流馬達 DC 24V 53轉(zhuǎn)直流減速電機。3.3 光電開關的功能分析及選型光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有

32、無對目標物體進行探測。本次所用的是漫反射型光電開關，型號為E3F-DS30C4，NPN三線常開，檢測距離為30cm。3.4 接近開關的功能分析與選型接近開關也就是限位開關，用于控制機械設備的行程及保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝有生產(chǎn)的機械部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的觸電動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕相似。接近開關可以分為以下三種：電感式接近開關,電容式接近開關和霍爾開關。本次所用的接近開關是電感式接近開關，型號為SN04-N，NPN三線常開，檢測距離為4mm。3.5 自動卷簾門控制系統(tǒng)的I

33、/O點及地址分配I/0分配表示編寫PLC程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場接線和調(diào)試的重要依據(jù)，變量表如表3.1所示。表3.1 PLC變量表NameDataTypeIOAddress功能說明rukouBOOL%I00081入口傳感器chukouBOOL%I00082出口傳感器shangshengBOOL%I00098控制門上升按鈕xiajiangBOOL%I00099控制門下降按鈕shangxianBOOL%I00084門的上限位xiaxianBOOL%I00083門的下限位tingzhiBOOL%I00097停止按鈕upBOOL%Q0003門上升downBOOL%Q0002門下降3.6 自動卷

34、簾門控制系統(tǒng)的電氣接線在此項目中所用到的PLC練劍編程模塊，分別有電源模塊、CPI模塊、以太網(wǎng)模塊、IC694MDL645模塊、IC694MDL754模塊。以下分別是IC694MDL645模塊、IC694MDL754模塊的外部接線圖。如圖3.2和3.3所示。圖3.2 IC694MDL645模塊外部接線圖圖3.3 IC694MDL754模塊外部接線圖4 自動門控制系統(tǒng)的軟件設計4.1 控制系統(tǒng)的程序流程圖根據(jù)本課題的控制要求，所設計的程序按照以下的流程進行，以達到本系統(tǒng)的最佳設計要求和完成系統(tǒng)的最佳設計。系統(tǒng)流程如圖4.1所示。開始開始手動/自動選擇開門按鈕按下關門按鈕按下門打開到底門關閉到底門

35、口是否有物體門打開開到底開門計時門關閉關到底停止運行結束運行圖4.1 系統(tǒng)流程圖4.2 PLC的編程語言設計梯形圖的基本方法和步驟：（1）首先根據(jù)工藝過程控制要求，畫出控制流程圖，力求表達清晰、準確。必要時可以把控制系統(tǒng)分解成幾個相對獨立的部分，盡量簡化，利于編程（2）將所有的輸入信號（按鍵，行程限位開關，壓力開關，壓力、速度、時間等傳感器）和輸出控制對象（接觸器、電動機等）分別列出，按被采用的PLC型號內(nèi)部邏輯元件編號范圍，對I/O端子做出相應的分配和安排。（3）根據(jù)控制流程圖，有規(guī)律的分配和利用PLC內(nèi)部有關的邏輯元件（如輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等）構成相應的基本回路。（4）以梯形圖的形

36、式來描述控制要求，繪制梯形圖要遵循編程原則。（5）編寫程序清單時，必須按梯形圖的邏輯行和邏輯單元的編排順序（由上而下，從左到右）依次進行。 本系統(tǒng)的程序軟件采用GE FUNCA PLC梯形圖語言進行程序設計。在設計過程中應遵循以下編程規(guī)則：a.每個繼電器的線圈和他的觸點均用同一個編號，每個元件的觸點使用時沒有數(shù)量限制。b.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）。線圈不能直接接在左邊的母線上。c.在一個程序中，同一編號的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，他很容易引起誤操作，應避免。d.在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關系，

37、假定在梯形圖中有電流流動，這個電流只能在梯形圖中單向流動即從左向右流動，層次的改變只能從上向下流動。e.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以內(nèi)。根據(jù)以上規(guī)則和PLC的編程方法和思路編寫了本課題設計的自動門控制系統(tǒng)的梯形圖程序，具體程序如圖4.2所示。圖4.2 PLC程序圖4.3 QP的設計與編程為了便于操作和調(diào)試，對于物料自動分揀系統(tǒng)控制設計的觸摸屏畫面，根據(jù)PLC的編程，將QP和PLC都下載好，然后在觸摸屏上操作就會達到預期的結果。如圖4.3所示。圖4.3 觸摸屏主畫面本項目根據(jù)PLC所編的程序，其中當按下開始按鈕shart時，小車變量su就以從0一直累

38、加20的位移向前運行，當按下復位按鈕reset時，小車就回到原來的位置。假如變量PLC.up為1時，門就以累加20的位移向上移動，同理當PLC.down等于1時，門就以累加20的位移向下移動。觸摸屏的腳本程序如圖4.4所示。圖4.4 腳本程序圖5 系統(tǒng)調(diào)試5.1 PLC程序的調(diào)試方法及現(xiàn)象將所有外部接線按接線圖接好后，再接上24V電源通電，把PLC的程序下載進去，以下就是調(diào)試的現(xiàn)象。（1）手動開/關現(xiàn)象一：當按手動上升開關按鈕時，電動機M正轉(zhuǎn)。現(xiàn)象二：當按手動下降開關按鈕時，電動機M反轉(zhuǎn)。（2）自動開/關門現(xiàn)象一：當傳感器（前或后）感應到有物體經(jīng)過時時，電動機M正轉(zhuǎn)；若按下停止按鈕，則電動機M

39、停止轉(zhuǎn)動。現(xiàn)象二：當電動機M停止轉(zhuǎn)動時，計時器計時5秒進行延時；在5秒內(nèi)，如果傳感器（后或前）檢測到物體經(jīng)過，電動機也反轉(zhuǎn)，直到到達下限位。5.2 觸摸屏程序調(diào)試觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸檢測部件安裝在顯示起屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送到觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置接受觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標送給處理器，同時能接受處理器發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。利用這種技術，用戶只要用手指輕輕地觸碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現(xiàn)

40、對主機操作，從而使人機交互更為直截了當，這種技術極大方便了用戶，非常適合多媒體信息查詢。同時，這種人機交互方式賦予了多媒體嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。5.3 實物圖經(jīng)過調(diào)試后，罪過確定的自動卷簾門實物圖如圖5.1所示。圖5.3 實物圖6 總結與展望本文研究了基于plc的自動門控制系統(tǒng)的設計原理與實現(xiàn)方法，包括硬件設計與軟件設計。不僅在理論上論證了該系統(tǒng)實施的可行性，而且在實驗中進行了模擬調(diào)試。 雖說調(diào)試后本系統(tǒng)的整體設計能夠達到實際要求，但在實際應用中還應結合實際情況，考慮各部分的容量及其技術參數(shù)，供電電源的設計、系統(tǒng)接地問題、電纜設計與鋪設、plc輸出端保護等問題，已使系統(tǒng)

41、達到安全可靠的工作，所以要想交付用戶使用，必須得通過現(xiàn)場調(diào)試。這就又給我們提出了更高層次的問題，畢竟一個較好的和較完善的應用軟件不是在短時間內(nèi)就可以完成的它需要不斷的完善和發(fā)展，需要我們做大量的工作和時間的檢驗。現(xiàn)在的系統(tǒng)還沒有達到真正的智能化，還需要正增加很多新的功能和先進的科學技術，才能達到真正意義上的智能化控制。參考文獻1王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術.北京航空航天大學出版社,2008 . 3.92何衍慶，何一平，王 鵬.常用PLC應用手冊.電子工業(yè)出版社,2008.3.73李鳳閣，佟為明.電氣控制與可編程控制器應用技術.北京機械工業(yè)出版社,2007.12.254陳立定.電氣控制與

42、可編程控制器技術.北京人民郵電出版社,2007.3.55馬志喜.電氣工程設計.北京機械工業(yè)出版社,2008.6.76郭和偉.電器與PLC控制技術.北京清華大學出版社,2007.4.67阮有德.電氣控制與PLC實訓教程.人民郵電出版社,2006.10.10附錄資料:不需要的可以自行刪除 Linux-c常用文件操作函數(shù)clearerr（清除文件流的錯誤旗標） 相關函數(shù) feof表頭文件 #include定義函數(shù) void clearerr(FILE * stream);函數(shù)說明 clearerr（）清除參數(shù)stream指定的文件流所使用的錯誤旗標。返回值 fclose（關閉文件） 相關函數(shù) clo

43、se，fflush，fopen，setbuf表頭文件 #include定義函數(shù) int fclose(FILE * stream);函數(shù)說明 fclose()用來關閉先前fopen()打開的文件。此動作會讓緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)寫入文件中，并釋放系統(tǒng)所提供的文件資源。返回值 若關文件動作成功則返回0，有錯誤發(fā)生時則返回EOF并把錯誤代碼存到errno。錯誤代碼 EBADF表示參數(shù)stream非已打開的文件。范例 請參考fopen（）。 fdopen（將文件描述詞轉(zhuǎn)為文件指針） 相關函數(shù) fopen，open，fclose表頭文件 #include定義函數(shù) FILE * fdopen(int filde

44、s,const char * mode);函數(shù)說明 fdopen()會將參數(shù)fildes 的文件描述詞，轉(zhuǎn)換為對應的文件指針后返回。參數(shù)mode 字符串則代表著文件指針的流形態(tài)，此形態(tài)必須和原先文件描述詞讀寫模式相同。關于mode 字符串格式請參考fopen()。返回值 轉(zhuǎn)換成功時返回指向該流的文件指針。失敗則返回NULL，并把錯誤代碼存在errno中。范例 #includemain()FILE * fp =fdopen(0,”w+”);fprintf(fp,”%sn”,”hello!”);fclose(fp);執(zhí)行 hello! feof（檢查文件流是否讀到了文件尾） 相關函數(shù) fopen，

45、fgetc，fgets，fread表頭文件 #include定義函數(shù) int feof(FILE * stream);函數(shù)說明 feof()用來偵測是否讀取到了文件尾，尾數(shù)stream為fopen（）所返回之文件指針。如果已到文件尾則返回非零值，其他情況返回0。返回值 返回非零值代表已到達文件尾。 fflush（更新緩沖區(qū)） 相關函數(shù) write，fopen，fclose，setbuf表頭文件 #include定義函數(shù) int fflush(FILE* stream);函數(shù)說明 fflush()會強迫將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)寫回參數(shù)stream指定的文件中。如果參數(shù)stream為NULL，fflush

46、()會將所有打開的文件數(shù)據(jù)更新。返回值 成功返回0，失敗返回EOF，錯誤代碼存于errno中。錯誤代碼 EBADF 參數(shù)stream 指定的文件未被打開，或打開狀態(tài)為只讀。其它錯誤代碼參考write（）。 fgetc（由文件中讀取一個字符） 相關函數(shù) open，fread，fscanf，getc表頭文件 include定義函數(shù) nt fgetc(FILE * stream);函數(shù)說明 fgetc()從參數(shù)stream所指的文件中讀取一個字符。若讀到文件尾而無數(shù)據(jù)時便返回EOF。返回值 getc()會返回讀取到的字符，若返回EOF則表示到了文件尾。范例 #includemain()FILE *f

47、p;int c;fp=fopen(“exist”,”r”);while(c=fgetc(fp)!=EOF)printf(“%c”,c);fclose(fp); fgets（由文件中讀取一字符串） 相關函數(shù) open，fread，fscanf，getc表頭文件 include定義函數(shù) har * fgets(char * s,int size,FILE * stream);函數(shù)說明 fgets()用來從參數(shù)stream所指的文件內(nèi)讀入字符并存到參數(shù)s所指的內(nèi)存空間，直到出現(xiàn)換行字符、讀到文件尾或是已讀了size-1個字符為止，最后會加上NULL作為字符串結束。返回值 gets()若成功則返回s指

48、針，返回NULL則表示有錯誤發(fā)生。范例 #includemain()char s80;fputs(fgets(s,80,stdin),stdout);執(zhí)行 this is a test /*輸入*/this is a test /*輸出*/ fileno（返回文件流所使用的文件描述詞） 相關函數(shù) open，fopen表頭文件 #include定義函數(shù) int fileno(FILE * stream);函數(shù)說明 fileno()用來取得參數(shù)stream指定的文件流所使用的文件描述詞。返回值 返回文件描述詞。范例 #includemain()FILE * fp;int fd;fp=fopen(“

49、/etc/passwd”,”r”);fd=fileno(fp);printf(“fd=%dn”,fd);fclose(fp);執(zhí)行 fd=3 fopen（打開文件） 相關函數(shù) open，fclose表頭文件 #include定義函數(shù) FILE * fopen(const char * path,const char * mode);函數(shù)說明 參數(shù)path字符串包含欲打開的文件路徑及文件名，參數(shù)mode字符串則代表著流形態(tài)。mode有下列幾種形態(tài)字符串:r 打開只讀文件，該文件必須存在。r+ 打開可讀寫的文件，該文件必須存在。w 打開只寫文件，若文件存在則文件長度清為0，即該文件內(nèi)容會消失。若文

50、件不存在則建立該文件。w+ 打開可讀寫文件，若文件存在則文件長度清為零，即該文件內(nèi)容會消失。若文件不存在則建立該文件。a 以附加的方式打開只寫文件。若文件不存在，則會建立該文件，如果文件存在，寫入的數(shù)據(jù)會被加到文件尾，即文件原先的內(nèi)容會被保留。a+ 以附加方式打開可讀寫的文件。若文件不存在，則會建立該文件，如果文件存在，寫入的數(shù)據(jù)會被加到文件尾后，即文件原先的內(nèi)容會被保留。上述的形態(tài)字符串都可以再加一個b字符，如rb、w+b或ab等組合，加入b 字符用來告訴函數(shù)庫打開的文件為二進制文件，而非純文字文件。不過在POSIX系統(tǒng)，包含Linux都會忽略該字符。由fopen()所建立的新文件會具有S_

51、IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IWGRP|S_IROTH|S_IWOTH(0666)權限，此文件權限也會參考umask值。返回值 文件順利打開后，指向該流的文件指針就會被返回。若果文件打開失敗則返回NULL，并把錯誤代碼存在errno 中。附加說明 一般而言，開文件后會作一些文件讀取或?qū)懭氲膭幼鳎糸_文件失敗，接下來的讀寫動作也無法順利進行，所以在fopen()后請作錯誤判斷及處理。范例 #includemain()FILE * fp;fp=fopen(“noexist”,”a+”);if(fp= =NULL) return;fclose(fp); fputc（將一指定字符寫

52、入文件流中） 相關函數(shù) fopen，fwrite，fscanf，putc表頭文件 #include定義函數(shù) int fputc(int c,FILE * stream);函數(shù)說明 fputc 會將參數(shù)c 轉(zhuǎn)為unsigned char 后寫入?yún)?shù)stream 指定的文件中。返回值 fputc()會返回寫入成功的字符，即參數(shù)c。若返回EOF則代表寫入失敗。范例 #includemain()FILE * fp;char a26=”abcdefghijklmnopqrstuvwxyz”;int i;fp= fopen(“noexist”,”w”);for(i=0;i26;i+)fputc(ai,fp

53、);fclose(fp); fputs（將一指定的字符串寫入文件內(nèi)） 相關函數(shù) fopen，fwrite，fscanf，fputc，putc表頭文件 #include定義函數(shù) int fputs(const char * s,FILE * stream);函數(shù)說明 fputs()用來將參數(shù)s所指的字符串寫入到參數(shù)stream所指的文件內(nèi)。返回值 若成功則返回寫出的字符個數(shù)，返回EOF則表示有錯誤發(fā)生。范例 請參考fgets（）。 fread（從文件流讀取數(shù)據(jù)） 相關函數(shù) fopen，fwrite，fseek，fscanf表頭文件 #include定義函數(shù) size_t fread(void *

54、 ptr,size_t size,size_t nmemb,FILE * stream);函數(shù)說明 fread()用來從文件流中讀取數(shù)據(jù)。參數(shù)stream為已打開的文件指針，參數(shù)ptr 指向欲存放讀取進來的數(shù)據(jù)空間，讀取的字符數(shù)以參數(shù)size*nmemb來決定。Fread()會返回實際讀取到的nmemb數(shù)目，如果此值比參數(shù)nmemb 來得小，則代表可能讀到了文件尾或有錯誤發(fā)生，這時必須用feof()或ferror()來決定發(fā)生什么情況。返回值 返回實際讀取到的nmemb數(shù)目。附加說明 范例 #include#define nmemb 3struct testchar name20;int si

55、ze;snmemb;main()FILE * stream;int i;stream = fopen(“/tmp/fwrite”,”r”);fread(s,sizeof(struct test),nmemb,stream);fclose(stream);for(i=0;inmemb;i+)printf(“name%d=%-20s:size%d=%dn”,i,,i,si.size);執(zhí)行 name0=Linux! size0=6name1=FreeBSD! size1=8name2=Windows2000 size2=11 freopen（打開文件） 相關函數(shù) fopen，fclo

56、se表頭文件 #include定義函數(shù) FILE * freopen(const char * path,const char * mode,FILE * stream);函數(shù)說明 參數(shù)path字符串包含欲打開的文件路徑及文件名，參數(shù)mode請參考fopen()說明。參數(shù)stream為已打開的文件指針。Freopen()會將原stream所打開的文件流關閉，然后打開參數(shù)path的文件。返回值 文件順利打開后，指向該流的文件指針就會被返回。如果文件打開失敗則返回NULL，并把錯誤代碼存在errno 中。范例 #includemain()FILE * fp;fp=fopen(“/etc/passw

57、d”,”r”);fp=freopen(“/etc/group”,”r”,fp);fclose(fp); fseek（移動文件流的讀寫位置） 相關函數(shù) rewind，ftell，fgetpos，fsetpos，lseek表頭文件 #include定義函數(shù) int fseek(FILE * stream,long offset,int whence);函數(shù)說明 fseek()用來移動文件流的讀寫位置。參數(shù)stream為已打開的文件指針，參數(shù)offset為根據(jù)參數(shù)whence來移動讀寫位置的位移數(shù)。參數(shù) whence為下列其中一種:SEEK_SET從距文件開頭offset位移量為新的讀寫位置。SEE

58、K_CUR 以目前的讀寫位置往后增加offset個位移量。SEEK_END將讀寫位置指向文件尾后再增加offset個位移量。當whence值為SEEK_CUR 或SEEK_END時，參數(shù)offset允許負值的出現(xiàn)。下列是較特別的使用方式:1) 欲將讀寫位置移動到文件開頭時:fseek(FILE *stream,0,SEEK_SET);2) 欲將讀寫位置移動到文件尾時:fseek(FILE *stream,0,0SEEK_END);返回值 當調(diào)用成功時則返回0，若有錯誤則返回-1，errno會存放錯誤代碼。附加說明 fseek()不像lseek()會返回讀寫位置，因此必須使用ftell()來取得

59、目前讀寫的位置。范例 #includemain()FILE * stream;long offset;fpos_t pos;stream=fopen(“/etc/passwd”,”r”);fseek(stream,5,SEEK_SET);printf(“offset=%dn”,ftell(stream);rewind(stream);fgetpos(stream,&pos);printf(“offset=%dn”,pos);pos=10;fsetpos(stream,&pos);printf(“offset = %dn”,ftell(stream);fclose(stream);執(zhí)行 offs

60、et = 5offset =0offset=10 ftell（取得文件流的讀取位置） 相關函數(shù) fseek，rewind，fgetpos，fsetpos表頭文件 #include定義函數(shù) long ftell(FILE * stream);函數(shù)說明 ftell()用來取得文件流目前的讀寫位置。參數(shù)stream為已打開的文件指針。返回值 當調(diào)用成功時則返回目前的讀寫位置，若有錯誤則返回-1，errno會存放錯誤代碼。錯誤代碼 EBADF 參數(shù)stream無效或可移動讀寫位置的文件流。范例 參考fseek()。 fwrite（將數(shù)據(jù)寫至文件流） 相關函數(shù) fopen，fread，fseek，fsc