泛亚电竞车库自动卷帘门控制设计说明书docx

　　泛亚电竞车库自动卷帘门控制设计说明书docx目录 第一章 绪论 ............................................................ 1 1.1 车库自动卷帘门的概述 ......................................................................................... 1 1.1.1 车库自动卷帘门的简介 ............................................................................... 1 1.1.2 国内自动卷帘门的发展现状 ....................................................................... 1 1.2 本课题研究的内容和意义 ..................................................................................... 2 第二章 车库自动卷帘门 PLC 控制方案 ...................................... 5 2.1 PLC 控制系统的设计方案 ................................................................................... 5 第三章 车库自动卷帘门的组成、控制要求及原理 ......................................................... 6 3.1 车库自动卷帘门的主要部件组成 ......................................................................... 6 3.2 车库自动卷帘门控制要求 ..................................................................................... 6 3.3 车库自动卷帘门的基本控制原理 ......................................................................... 7 3.3.1 车库自动卷帘门电气原理图分析 ............................................................... 8 第四章 车库自动卷帘门控制系统的硬件设计 ............................................................... 11 4.1 PLC 的功能分析与选型 ........................................................................................ 11 4.2 电动机的功能分析及选型 ................................................................................... 11 4.3 熔断器的选择 ....................................................................................................... 12 4.4 继电器的选择与作用 ........................................................................................... 13 4.5 接触器的选择 ....................................................................................................... 13 4.7 蜂鸣器的选用 ........................................................................................................ 15 4.8 行程开关(限位开关)的选用................................................................................. 15 4.9 光电开关的选用 ................................................................................................... 16 4.10 控制按钮的选用 .................................................................................................. 16 4.11 遥控开关的选用 ................................................................................................. 16 4.12 电源选择 ............................................................................................................. 17 4.13 PLC 控制输出/输入接线 ..................................................................................... 17 第五章 自动门控制装置系统程序 ................................................................................... 20 5.1 控制流程图 ............................................................................................................ 20 5.2 梯形图 ................................................................................................................... 20 设计体会 ............................................................................................................................. 22 参考文献 ............................................................................................................................. 22 word 文档 可自由复制编辑 第一章 绪论 1.1 车库自动卷帘门的概述 1.1.1 车库自动卷帘门的简介 车库自动卷帘门的性能广，具有保温、保冷、防虫、防风、防 尘、隔音、防火、防异味、采光、密封、可抵挡风压，有防盗，低 噪音，速度快，开启频率高，安全性能好等多种功能。可广泛使用 于电子、机械、化工、纺织、冷冻、印刷、食品、汽车装配、超市、 物流仓储等多种行业的空调车间和洁净厂房。其中高速自动开启与 关闭的快卷门，在寻求严格的质量管理和高效率，节俭经费的工厂、 仓库、店铺等处，出入口的有效开闭是决定商品的安全性与生产经 营效率的最大关键。快速门比钢铁卷帘门速度高达 20 倍,实现每 1 小时 100 次的高速开闭与高度的耐久性。另外，通过开口高度调节 机能的并用，缩短出入口的开放时间，提高室内的空调的效率．把 室外的异物混入控制在最小限度，同时提高工作效率。为实现安全， 清洁，节能的工作环境，为提高产品质量节减经费作出贡献。 密 封性能好，采用德国编码器调制限位，门底端装有加重隔气布，可 与各种不平坦地面紧密结合，起到良好防尘降噪、防风保温作用。 1.1.2 国内自动卷帘门的发展现状 自动卷帘门产品尽管已经进入市场成熟期，但从总的要求看， 尚不够成熟和完善，在技术开发和产品定位上仍依靠市场的自然导 向为主。国家建设部在 2004 后 6 月组建了自动门、车库门标准化技 术委员会，对全行业进行规范、指导和服务，但要把纯自然状态下 的行业发展模式进行规范到位，必然会遇到一些亟待解决的问题： 知识产权保护力度太弱。一批假冒伪劣厂家刚被淘汰出局， 随之又有一批卷土而来，大有“野火烧不尽”之势，而正规动作的 品牌企业面对这种不正当的竞争却又不得不疲于应对，可谓深受其 害。从总体上来讲，国人对知识产权的保护意识本身就不强，在实 际动作中又缺少相应的技术和政策支持，导致大批正规企业辛辛苦 苦投入大量资金、精心研发的新产品，刚一问世，仿冒伪劣产品就 蜂拥而至充斥市场，以低廉的价格与之竞争,同时，鱼目混珠的劣质 产品，也令消费者无法分辨，无所适从。这不仅使正规投入研发的 企业蒙受损失，也直接坑害了消费者利益，扰乱了市场秩序。 缺少产品标准和技术规范。由于自动卷帘门产品面市仅十 几年的时间，技术工作的基础才刚刚建立，要制定产品标准和技术 标准尚缺乏足够的技术准备和足够的调研及数据准备。可以说，建 设部自动门车库门标准化技术委员会的成立和运行，为制定这些标 准和技术规范创造了有利条件，但要真正落到实处还需要行业内同 仁们的积极参与支持和配合。 自动卷帘门产品的长期发展目标定位不够清晰。现阶段各 生产厂家大多都是各自为战，摸着石头过河，对于在什么时候要达 到一个什么样的标准没有一个统一、明确的认定。这必然导致企业 目光短浅和盲目开发，不仅是资源上的浪费，而且极易错失行业发 展的最佳时机。 word 文档 可自由复制编辑 （4）恶性竞争。竞争本来是市场经济的应有之义，但它又犹如 一柄双刃剑，市场秩序和环境不规范时，若运用得不当，就会出现 恶性竞争，导致厂家和消费者双方受害。特别是在市场资源有限的 情况下，僧多粥少，一份订单有十几个厂家去竞争的案例屡见不鲜。 为了各自的眼前利益最终就会演变为价格竞争，因为它迎合了现阶 段经济尚不充裕的国人消费需求。而低价竞争又必然导致一些企业 在降低制造成本上大做文章，随之而来的就是原材料以次充好，偷 工减料，服务水平降低，产品品质和质量下降,最终受害的还是消费 者。 1.2 本课题研究的内容和意义 本设计综合了自动卷帘门的简洁和简单的要求，并且具有手动 和自动开关门功能，要求有很高的稳定性来满足日常的需要，所以 在本设计中选用的智能为稳定性良好的 GE Fanuc 系列 PLC； 感应探测器选用光电开关能可靠的将人或物进行检测；使用直流减 速电动机作为驱动动力，驱动和控制简单，制动性能好，转矩大效 率高。在硬件设计基础上再进行系统软件设计。本课题的具体需求 在系统设计过程中考虑到了自动卷帘门的经济实用、稳定的需要。 由于自动卷帘门门在通电后可以实现无人管理，既方便又提高了建 筑档次，于是迅速在国内外建筑市场上得到了广泛应用。 自动门在国外早就得到了普遍应用，在国内也逐渐得到了大家 的认可，已经迎来了自动门发展的黄金时期。 早期自动门控制系统采用继电器逻辑控制，造成安装繁琐、体 积大、不稳定、不易维修等缺点已被逐渐淘汰。 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。他采用可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑 运算、顺序运算、计时、和算数运算等操作指令，并能通过数字式 和开关量的逻辑控制的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过 程。PLC 具有可靠性高，抗干扰能力强泛亚电竞，功能完善，适用性强，系 统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻， 能耗低等优点。目前，可编程在机械制造、石油化工、冶金 钢铁、汽车、轻化工等领域的应用都得到了长足的发展。因此运用 PLC 控制自动门具有较高的可靠性，维修方便等优点 [6]  。 本课题的自动卷帘门设计运用 PLC 做能大大提高自动门 的稳定性和经济性，对与整个自动门行业是一次技术革新，提高了 自动门的使用率，因此，进行自动门的 PLC 控制系统的设计，可以 推动自动门行业的发展，扩大 PLC 在自动门行业乃至整个自动化行 业的应用，具有一定的经济和理论研究价值 [13] [14] [15]  。 在经济飞速发展的中国，商业门面、车库、商场、医院、厂矿 企业等公共场所或住宅。尤其是门洞较大，不便安装地面门体的地 方起到方便、快捷开启作用。如用于车库门、商场防火卷闸门飞机 库门。 自动卷帘门已经随处可见。它的工作方式是通过门内外两侧 的感应开关来感应人的出入，当人走进自动门是感应开关感应到人 word 文档 可自由复制编辑 的存在，给一个开门信号，通过驱动装置将门打开。 当人通过之后，再将门关上。由于自动卷帘门在通电后可以实现无 人管理，不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、 防尘、降低噪音等好处，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气 息。 自动门性能优劣主要取决于它的控制装置，早期的自动门控制 系统采用继电器逻辑控制，造成安装繁琐、体积大、不稳定、不易 维修等缺点已逐渐被淘汰。目前自动门及其自动化行业最稳定的控 制装置是 PLC，它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。目前他在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽 车、轻化工等领域的应用都得到了长足的发展。因此运用PLC 控制 自动门具有较高的可靠性、维修方便等优点。由此看来，进行自动 门的 PLC 控制系统设计，可以推动自动门行业的发展，扩大 PLC 在自动门行业乃至整个自动化行业的应用，具有一定的经济和理论 研究价值。 PLC 问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和 发 展 标 准 化 ， 美 国 电 气 制 造 商 协 会 NEMA(National Electrical Manufactory Association) 经过四年的调查工作，于 1984 年首先将 其正式命名为 PC(Programmable Controller),并给 PC 作了如下定义： PC 是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指 令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过 数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数 字电子计算机若是从事执行 PC 之功能着，亦被视为 PC，但不包括 鼓式或类似的机械式顺序。以后国际电工委员会(IEC)又先后 颁布了 PLC 标准的草案第一稿，第二稿,并在 1987 年 2 月通过了 对它的定义：可编程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的。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。可编程及其有关外部设备，都易于与工业控制 系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计 [4]  。 PLC 具有以下几项功能功能 [20] ： 逻辑控制 定时控制 计数控制 步进(顺序)控制 PID 控制 数据控制,PLC 具有数据处理能力 通信和联网 PLC 还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如： 定位控制模块，CRT 模块。 word 文档 可自由复制编辑 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上 与微型计算机相同，如图 1.1 所示。 图 1.1 PLC 系统结构图 总之，可编程是一台计算机，它是专为工业环境应用而 设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的 驱动能力。但可编程产品并不针对某一具体工业应用，在实 际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控 制要求进行设计编制 [5]  。 word 文档 可自由复制编辑 第二章 车库自动卷帘门 PLC 控制方案 2.1 PLC 控制系统的设计方案 深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 选择合适的 PLC 类型 根据以确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号 的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、容量的选择、I/O 模块的选择、电源模块的选择等。 （3）确定 I/O 设备 根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用 户输入、输出设备。常用的输入设备按钮、行程开关、传感器等， 常用的输出设备有继电器、接触器等。 （4）分配 I/O 点 分配 PLC 的输入输出点，编制出输入/输出分配表。接着就可 以进行 PLC 程序的设计，同时可进行控制台或操作台的设计和现场 施工。 （5）设计应用系统梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一 步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设 计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设 计的时间经验。 （6）将程序输入 PLC 当使用建议编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成 指令助记符，以便输入。当使用可编程序的辅助编程软件在 计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将下载到 PLC 中去。 （7）进行软件测试 程序输入 PLC 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中， 难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必 需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基 础，缩短整体调试的周期。 （8）应用系统整体调试 在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整 体系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局 部调试，然后进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进 行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排 除，直至调试成功。 （9）编制技术文件 系统技术文件包括说明书、电气原理图、电气布置图、电气元 件明细表、PLC 梯形图 [7]  。 word 文档 可自由复制编辑 第三章 车库自动卷帘门的组成、控制要求及原理 3.1 车库自动卷帘门的主要部件组成 图 3.1 车库自动门平面图 车库自动卷帘门控制系统控制的平面图如图 3.1 所示。车库自 动卷帘门主要由以下主要部件组成 [17] : 主：它是自动卷帘门的指挥中心，通过内部编有指 令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥电机或电锁类系统工 作； 感应探测器：也叫感应器，负责接受处理外部信号，就好 比人的眼睛，当移动的物体进入它的可视范围时，它就给主 一个脉冲信号； 动力电机：提供开门与关门门扇移动的主动力； 行程开关：检测门扇的移动位置，提供给主脉冲信 号控制动力电机指定位置停转； 门扇行进轨道：约束门扇的吊具走轮系统，使其在特定轨 道行进； 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； 下部导向系统：是门扇下部的导向和定位装置，防止门扇 在运行时出现前后门体摆动。 3.2 车库自动卷帘门控制要求 一、 手动按钮控制： 当有人或物由内到外或由外到内通过时，启动开门按钮， 电机正转，门开启同时蜂鸣器响，到达开门限位位置时，电机停止 运行，门停止蜂鸣器不响。 当门开启或关闭过程中，有人或物由外到内或由内到外通 过时，感应探测器检测到信号，应立即停止开/关门。 word 文档 可自由复制编辑 （3）当离开时时，按下关门按钮，电机反转，应立即开始关门 同时蜂鸣器响，到达关门限位位置时，电机停止运行，门停止蜂鸣 器不响。 (4) 三相相异步电动机，380V，450W。 二、遥控器控制： 当有人或物由内到外或由外到内通过时，按遥控开启按钮， 传感器器检测到信号，开门执行机构执行动作，电机正转，门开启 同时蜂鸣器响，到达开门限位位置时，电机停止运行，门停止蜂鸣 器不响。 当门开启或关闭过程中，有人或物由外到内或由内到外通 过时，感应探测器检测到信号，应立即停止开/关门。 当离开时时，按遥控关闭按钮，感应探测器检测到信号， 关门执行机构执行动作，电机反转，应立即开始关门同时蜂鸣器响， 到达关门限位位置时，电机停止运行，门停止蜂鸣器不响。 （4) 三相相异步电动机，380V，450W。 自动门控制系统包含 PLC 控制和执行元件构成。采用自动控制 方式，此种控制模式为目前大多自动门的控制方式。本课题所设计 的自动门控制系统采用 PLC 为控制中心来控制传动机构从而控制门 的开和关实现门的自动化控制。 3.3 车库自动卷帘门的基本控制原理 自动卷帘门最常见的形式就是在自动卷帘门的内外两侧安装感 应探测器，感应探测器探测到指令时，将脉冲信号传给主控器，主 控器判断后通知动力电机运行，电机将动力传给吊具系统使门扇开 启，碰到行程开关电机停止转动；门扇开启后一段时间由作 出判断，如需关门，通知电机反向运动，关闭门扇。控制系统结构 如下图 3.2 所示 [10]  。 word 文档 可自由复制编辑 图 3.2 控制系统结构图 3.3.1 车库自动卷帘门电气原理图分析 要使车库自动门自动工作，需要使用一台电动机正反转驱动卷 帘门打开和关闭。车库自动门电动机正反转主电路图如图 3.3 、 图 3.4 所示。 word 文档 可自由复制编辑 图 3.3 主电路 图 3.4 控制回路 word 文档 可自由复制编辑 线路工作原理：合上刀开关 QS，当按下启动按钮 SB2 时，接 触器 KM1 的线圈得电，主触头闭合，电机 M 正转转动，门开始开 启同时蜂鸣器报警提示，当接触到限位开关 SL1 时线 断路， 主触头 KM1 断开，门停止报警提示关闭；当按下关闭按钮 SB3 时， 接触器 KM2 的线圈得电，主触头闭合，电机 M 反转转动，门开始 关闭同时蜂鸣器报警提示，当接触到限位开关 SL2 时线 断 路，主触头 KM2 断开，门停止报警提示关闭 [1] [2] [3]  。 word 文档 可自由复制编辑 第四章 车库自动卷帘门控制系统的硬件设计 4.1 PLC 的功能分析与选型 PLC 的定义是：可编程是一种数字运算操作的电子系统， 专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在其 内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作 的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械 或生产过程。 PLC 的生产厂家和品种很多，其中著名的厂商有有：美国 AB 公司、通用电气公司等；欧洲有德国西门子（ SIEMENS）、法国的 TE 公司等；日本有欧姆龙（OMRON）、三菱（MITSUBISHI）、富 士（FIJI）、松下（NATIONAL）等公司；韩国有 LG 公司。比利时 ABB、汇川、台达、施耐德、信捷、创研等；目前国内已自行研制、 开发、生产许多小型 PLC，应用在工厂的自动化控制系统中。 本设计中采用西门子公司的 S7-200 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。 1、S7-200 的特征: 体积小 , 尺寸 : 160 × 80 × 62mm 由于其紧凑的设计 ,S7- 200 可以适合于任何机器控制环境。 易于使用: 通过 STEP7- Micro/Dos 软件可以非常方便地为 S7- 200 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 MS-DOS5.0 以上。 灵活多用: S7- 200 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。 2、S7- 200 的主要组成部件 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。 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。 编程口:用于连接编程设备 综合以上因素，自动卷帘门控制系统的核心是 PLC 技术，因此 自动卷帘门控制系统 PLC 应用系统很重要。此项目中我们用到的 PLC 为 SIE 一 MENS 公司 S7-200 系列的 CPU224 主机 [9] 泛亚电竞。 4.2 电动机的功能分析及选型 电动机主要按照其容量和转速要求选取。电动机容量大，则体 积大、重量重，价格高；转速高磁极对数少，则体积小、重量轻， 价格低。 交流异步电动机是领先交流电压运行的电动机，通常有专业的 减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。减速电机广泛应用于钢 铁行业、机械行业等。使用减速电机的优点是简化设计、节省空间。 所选电动机的容量应不小于工作要求容量，即电动机额定功率 一般要略大于设备工作机所需电动机功率，此功率也是电动机的实 word 文档 可自由复制编辑 ? ? 际输出功率，即 P ?P ed d  （4.1） 式中 P 由工作机所需功率 P ?450W 和传动装置总效率 η决定， P ?450W d w W 即 P ?P ? d w 式中， 等于传动装置各部分效率的连乘积，  （4.2） ???? 1  ? ? 2  ? 3  （4.3） 式中 ?一带传动效率， ?取 0.96； 1 1 ? ?   一联轴器效率， ? 取 0.99； 2 一传动滚筒效率， ? 取 0.96. 3 即将数据代入式 （4.3）得 ???? 1  ? ? 2  ? ?0.96 ?0.99 ?0.96 ?0.912 3  ?  ?0.912 将数据再代入式 （4.2）得 P ?P d w  ?  ?450W 0.912 ?493W  P ?493W d 电动机额定功率取最近值 500W。 表 4.1 Y 系列三相异步电动机技术参数 电动机型号 额定功率 KW 满载转速 r/min 堵转转矩 最大转矩 同步转速 1500r/min，4 级 Y801 一 4 Y802 一 4 Y90S 一 4 Y90L 一 4 Y100L1 一 4 0.55 0.75 1.1 5 2 1390 1390 1400 1400 1420 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 根据表 4.1 技术参数本次项目所用的电动机是 380V 550W 交流 电机 Y801-4 [18] 。 4.3 熔断器的选择 工业上选用熔断器一般应从以下几个方面考虑： 熔断器的类型应根据线路的要求、使用场合及安装条件进行选 择。 熔断器的额定电压必须等于或高于熔断器工作点电压。 熔断器的额定电流根据被保护电路及设备的额定负载电流选 择，熔断器的额定电流必须等于或高于所装熔体的的额定电流。 熔断器的选择需考虑电路中其他配电器、控制电器之间选择性 word 文档 可自由复制编辑 N N 配合等要求。为此，应使上一级熔断器的熔体额定电流比下一级大 1～2 个级差。 熔断器的额定分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电 流。 熔断器所装熔体额定电流的选择 在实际应用中，电路的额定电流也常按下面的经验公式计算， 其中 K 的取值范围 1～1.4。 P ?103 550 （4.4） I ? N ? ?1.4 A KU 1?380 N 对于电动机类负载，要考虑启动冲击电流的影响，按下式计算 I ?(1.5～2.5)I ?3.5A （4.5） FU N [20] 。 根据以上条件，查电气设计手册选择 RL6-25  I  FU  ?4 A 4.4 继电器的选择与作用 继电器（英文名称：relay）是一种电件，是当输入量（激 励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预 定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被 控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的 控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动 开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 选用条件: （1）先了解必要的条件 控制电路的电源电压，能提供的最大电流； 被控制电路中的电压和电流； 被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一 般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器 提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。 查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需 要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器，可依据资料核对 是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。 注意器具的容积。若是用于一般用电器，除考虑机箱容积 外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器，如玩具、 遥控装置则应选用超小型继电器产品。 因为该电路的电压为 380V 交流电压，额定功率 550W。根据手 册查得选用 JR20-10 1.2-1.8A 型号。 4.5 接触器的选择 为了保证系统的正常工作，必须根据以下原则正确选择接触器， 使接触器的技术参数满足控制线） 接触器的类型应根据电路中负载电流的种类来选择。即交 流负载应选择交流接触器，根据使用类型选用相应系列产品，接触 器产品系列是按使用类型设计的，所以应根据接触器负担的工作任 务来选择相应的适用类型。若电动机承担一般任务，其接触器可选 word 文档 可自由复制编辑 NN N N AC-3 类；若承担重任务可选 AV-4 类。如果选用 AC-3 类用于重任 务时，应降低容量使用。例如，AV-3 设计的控制 4kW 电动机的接 触器，用于重任务时，应降低一个容量等级，只能控制 2.2kW 电动 机等。直流接触器的选择类型与交流接触器类似。本次电机承担任 务一般，所以选择 AC-3 类。 （2） 接触器主触点的额定电压选择 被选用的接触器主触点的额定电压应大于或等于负载的额定电 压 380V。 （3） 接触器主触点的额定电流选择 对于电动机负载，接触器主触点额定电流按下式计算 I ? N  P ?10 3 N 3U cos ?? N  ?  （4.6） 式中 P 一电动机功率（KW）。 N U 一电动机额定线电压（V）； N cos  ?  一电动机功率因数，其值大约为 0.85～0.9，取 0.9； ?  一电动机效率，其值一般为 0.8～0.9，取 0.9。 因为 P 为 550W 将上述数据代入式 4.6 得： N 550 I ? ?0.6 A 3 ?380 ?0.9 ?0.9 在实际应用中，接触主触点的额定电流也常按下面的经验公式 计算，其中 K 的取值范围 1～1.4。  I ?0.6 A N P ?103 550 I ? N ? ?1.4 A KU 1?380 N  （4.7）  I ?1.4 A N 在确定接触器主触点电流等级时，如果接触器的选用类别与所 控负载的工作任务对应，一般应使主触点的电流等级与所控制的负 载相当，或者稍大些。 该接触器电流应取 2A。 （4） 接触器吸引线圈电压的选择 因为控制线路简单，用的接触器数量较少，所以选择额定电压 为 380V 的交流接触器。 根据以上数据查手册选择 CJ20-2A。 4.6 空气自动开关的选择 空气断路器（自动开关）：断路器的一种。绝缘介质为空气。是 用手动（或电动）合闸，用锁扣保持合闸位置，由脱扣机构作用于 跳闸并具有灭弧装置的低压开关，目前被广泛用于 500V 以下的交、 直流装置中，在电路中作接通、分断和承载额定工作电流和短路、 word 文档 可自由复制编辑 过载等故障电流。当电路内发生过负荷、短路、电压降低或消失时， 能自动切断电路，进行可靠的保护。断路器的动、静触头及触杆设 计型式多样，但提高断路器的分断能力是主要目的。目前，利用一 定的触头结构，限制分断时短路电流峰值的限流原理，对提高断路 器的分断能力有明显的作用，而被广泛采用。 挑选空气断路器的时候最重要的参数有三个，框架电流 In max 越大越好，额定极限短路分断能力 Icu 越大越好，额定运行短路分 断能力 Ics 越接近 Icu 越好,目前市面上做的好的空气断路器基本上 都是二者相等了。 框架电流：断路器的主触头允许通过的最大额定电流。 额定极限短路分断能力 (Icu) ：按规定的实验程序所规定的条 件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。 额定运行短路分断能力 (Ics) ：按规定的实验程序所规定的条 件，包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。 对于照明电路选择空气开关，空气自动开关的额定电流应为工 作电路电流的 1.05～1.11 倍之间；对于控制电机的空气开关选择， 空气自动开关的额定电流应为工作电路电流的 1.5～2.5 倍之间. 因为额定电流应为 1.4A，所以选取空气自动开关的额定电流应 为 2.1～3.5A。 根据上述条件，查电气设计手册选择：DZ47-60 3P 4A 空气开 关。 4.7 蜂鸣器的选用 泛指会发出声音的一种电声零件，蜂鸣器大致可归纳下列 10 种： 一、无源压电式蜂鸣器 (External Drive)，二、无源压电式蜂鸣 器 (or Passive) (Self Drive)，三、无源一体电磁式蜂鸣器，四、无 源分体电磁式蜂鸣器，五、有源压电式蜂鸣器，六、有源一体电磁 式蜂鸣器，七、有源分体电磁式蜂鸣器，八、无源贴片式压电式蜂 鸣器 (SMD)，九、无源贴片式电磁式蜂鸣器 (SMD)，十、有源贴 片式电磁式蜂鸣器 (SMD) 查电气设计手册，本次选用自动门用户型：BJ-1 AC220V 20mA 50Hz 85dB 该型号具有性能可靠、耗能低、防水、防尘、安装方便 等特点。 4.8 行程开关(限位开关)的选用 行程开关又称限位开关，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、自动开关的 限位，轿厢的上、下限位保护。 行程开关在选用时，主要根据机械位置对开关形势的要求和控 制线路对触点的数量要求以及电流、电压等级来确定其型号。 word 文档 可自由复制编辑 因为行程开关在控制回路中，所以本次选择条件是额定工作电 压： 24V，额定工作电流： 2A，防护等级： IP64，壳体尺寸： 28 × 64×25 mm，安装孔距离：21×56 mm。 根据以上条件查电气设计手册选择：SME-8-O-K-LED-24 电驱 动，带舌簧触点, 常闭型号的行程开关 。 4.9 光电开关的选用 光电开关(光电传感器 )是光电接近开关的简称，它是利用被检 测物对光束的遮挡或反射，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光信号射出，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。 条件要求检测方式是对射型，输出形式：NPN 常闭，检测距离 3m，电流 2A。查手册选用 E3F-5DY2 5L 型号。 4.10 控制按钮的选用 控制按钮是一种结构简单、应用十分广泛的主令电器。在电气 自动控制系统中，用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、 和电磁起动器等。 选用时为了标明各个按钮的作用，避免错误操作。选取时要区 分颜色，选红色的代表关闭按钮，绿色的代表开启按钮，的代 表复位按钮。 本次选用两个常开按钮和一个常闭按钮所以选择常开 LA18-22 型号。 4.11 遥控开关的选用 传统的机械式手动开关已经越来越满足不了现代人追求完美生 活空间的需要。随着人们生活水平的不断提高，科学技术的不断进 步，数码无线遥控技术取代传统手动开关已成为现代人追逐的潮 流。我公司研制的单线制学习型数码遥控开关，突破了传统开关方 式，技术领先，领跑着智能照明的未来，可在任意位置操控灯光和 电器，让我们真正体味到高科技给生活、工作带来的方便和无限的 乐趣。 遥控开关（即无线继电器）可使要控制的设备达到电机 的正、反转，或开关的通、断转换，以及各种特殊控制程序的要求， 输出方式（非锁，自锁，互锁），与遥控器配套使用可组成一套完整 的无线智能型遥控系统，用途十分广泛。 主要应用于多路电动门、窗、起吊设备，工业控制，安防行业 等领域。 遥控开关概述 采用无线数字识别技术，每个开关各自独立地址码，不会 相互干扰。 兼容常规手动操作功能，无线射频遥控，无方向性。 （3）、依据国际电工惯例设计、安装、接线和普通机械墙壁开关 完全相同。 （4）、适用各种类型的合格灯具、家用电器等，无需另接外围器 件。 word 文档 可自由复制编辑 开关与遥控器之间采用智能分键学习对码，可增配遥控器 或增装多个开关。 内置异常保护功能及用户可换保险管，具有防雷功能。 （7）、嵌入式软件，修改方便，更新方便。 遥控开关的操作 手动控制：轻触式按键操作，轻按一下开关面板上的开启 按键，门开启，再按一下关闭按键则门关闭。 遥控开/关：按下遥控器上的按键 0.5 秒左右，门开启，再 按一下遥控器按键，则门关闭。 遥控总关：当您离开时时不需巡查每一路的门状态，按一 下总关键就可以关闭卷帘门，既方便又安全节能。 性能特征： （1）、具高保密性, 存储量大, 性能稳定、功耗低之特点, （2）、使用方便, 无需采用传统跳线式拨码开关编码, 只需将无 线遥控器所发射的无线信号让该接受接收并存贮，即可实现 配套使用。 根据以上条件本次选择 JGR-302 ,稳压电源电源输入 220V 输出 24V，50Hz，发射器 12V 27A 遥控距离 85m 以上。 4.12 电源选择 因为 PLC 输入端需要 24V 电压，所以选择电源至关重要。这次 设计的控制需要要稳定的电压，所以需要选择稳定压电源。 所 以 根 据 电 气 手 册 查 询 选 择 ： YG-50W 电 源 适 配 器 输 入 100-240V50/60HZ 输出 DC24V2A。 4.13 PLC 控制输出/输入接线 I/O 接线 。 word 文档 可自由复制编辑 图 4.1 I/O 接线 分配表示编写 PLC 程序首先要做的前提条件，也是现场接 线和调试的重要依据 手动按钮控制过程： 启动 I0.0 按钮，电机正转，门开启同时蜂鸣器响，到达开门限 位位置时 I0.3 断开，线 失电，电机停止运行，门停止蜂鸣 word 文档 可自由复制编辑 器不响。门开启或关闭过程中，有人或物由外到内或由内到外通过 时，光电传感器 I0.2 检测到信号，线圈失电，门立即停止开/关。按 下关门按钮 I0.1，电机反转，门关闭同时蜂鸣器响，到达关门限位 位置 I0.4 时，线 失电，电机停止运行，门停止蜂鸣器不响。 遥控器控制过程： 当有人或物由内到外或由外到内通过时，按遥控开启按钮，传 感器 I0.5 检测到信号，开门执行机构执行动作，电机正转，门开启 同时蜂鸣器响，到达开门限位位置 I0.3 时，电机停止运行，门停止 蜂鸣器不响。当门开启或关闭过程中，有人或物由外到内或由内到 外通过时，光电传感器 I0.2 检测到信号，门立即停止开/关。当离开 时时，按遥控关闭按钮，传感器 I0.6 检测到信号，关门执行机构执 行动作，电机反转，关门同时蜂鸣器响，到达关门限位位置 I0.4 时， 电机停止运行，门停止蜂鸣器不响。 表 4.2 I/O 分配表 word 文档 可自由复制编辑 第五章 自动门控制装置系统程序 5.1 控制流程图 图 5.1 控制流程图 流程图叙述 车进或出时，步序 1 开启按钮，开门执行机构执行动作， 电机正转，门开启同时蜂鸣器响，步序 2 到达开门限位位置时，电 机停止运行，门停止蜂鸣器不响。 步序 3 门开启或关闭过程中，有人或物由外到内或由内到 外通过时，感应探测器检测到信号，门打开不动状态。 步序 4 按关闭按钮，关门执行机构执行动作，电机反转， 开始关门同时蜂鸣器响，步序 5 到达关门限位位置时，电机停止运 行，门停止蜂鸣器不响。 5.2 梯形图 设计梯形图的基本方法和步骤 [8] [16]  ： 首先根据工艺过程控制要求，画出控制流程图，力求表达 清晰、准确。必要时可以把控制系统分解成几个相对独立的部分， 尽量简化，利于编程 将所有的输入信号（按键，行程限位开关，压力开关，压 力、速度、时间等传感器）和输出控制对象（接触器、电动机等） 分别列出，按被采用的 PLC 型号内部逻辑元件编号范围，对 I/O 端 子做出相应的分配和安排。 根据控制流程图，有规律的分配和利用 PLC 内部有关的逻 word 文档 可自由复制编辑 辑元件（如辅助继电器、定时器、计数器等）构成相应的基本回路。 （4）以梯形图的形式来描述控制要求，绘制梯形图要遵循编程 原则。 （5）编写程序清单时，必须按梯形图的逻辑行和逻辑单元的编 排顺序（由上而下，从左到右）依次进行。 本系统的程序软件采用 GE FUNCA PLC 梯形图语言进行程序 设计。在设计过程中应遵循以下编程规则： 每个继电器的线圈和他的触点均用同一个编号，每个元件的 触点使用时没有数量限制。 梯形图每一行都是从左边开始，线圈接在最右边（线圈右边 不允许再有触点）。线圈不能直接接在左边的母线上。 在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出， 他很容易引起误操作，应避免。 在梯形图中没有真实的电流流动，为了便于分析 PLC 的周期 扫描原理和逻辑上的因果关系，假定在梯形图中有电流流动，这个 电流只能在梯形图中单向流动—即从左向右流动，层次的改变只能 从上向下流动。 无论选用何种 PLC 机型，所使用的软件编号（即地址）必须 在该机型的有效范围以内。 图 5.2 梯形图 word 文档 可自由复制编辑 设计体会 在学期结束我们通过课程设计，来总计这学期所学的知识特别是 PLC 这门课程。 我做的这个题目是有关与 PLC 系统理论与实践相结合的设计。在对这个设计的材料 搜索进行独立搜索时，对于办公软件的应用有了进一步的提高，以及实际应用操作的 情况下，提高了实际操作和独立解决问题的能力。 通过这次设计实践。让我更掌握了三菱的 PLC 软件的简单编程方法，对于三菱 的 PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理论的运用中，也提高了我 的工程素质。由于我对一些细节的不加重视，当我把自己想出来的一些认为是对的程 序运用到梯形图编辑时，问题出现了。转换成指令表后则显示不出很多正确的指令程 序，这主要是因为我没有把理论和实践相结合，缺乏动手能力而造成的结果，最后通 过老师的纠正和自己的实际操作，终于把正确的结果做了出来，同样也看清了自己的 不足之处。 通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越 自己泛亚电竞。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从 为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别 人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻言 放弃，设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对 我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。 参考文献 [1] 赵永江．楼宇的门禁、监控及车库管理系统[M]．一北京：中国电力出版社，2005． [2] 谢克明．夏路易可编程原理与程序设计[M]．一北京：电子工业出版社，2002． [3] 张进秋．可编程原理及应用实例[M]．一北京：机械工业出版社，2003． word 文档 可自由复制编辑 [4] PLC 入门学习基础教程[M] ．一北京：机械工业出版社，2003． [5] 易传禄．可编程序应用指南[M] .一上海：上海科普出版社. 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