车库自动门控制系统.doc

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1、继续教育学院陕西科技技师学院毕业设计题目：车库自动门控制系统 院、系站： 陕西科技技师学院 学科专业： 机 电 一 体化 学 生: 吴 官 祥 学 号: 指导教师： 王 一 光 2021年10月 车库自动门控制摘要随着汽车产业的开展，人们对车库的需求量日益增长。智能车库将是信息社会最重要的根底设施之一，停车场管理控制系统那么是现代建筑中不可或缺的一局部。随着计算机控制技术的开展，停车场管理控制系统的功能及软硬件设施也伴随其开展而不断改良。本文主要阐述了车库自动门的设计思想及程序编制, 应用PLC作为现场控制器，对现场设备进展信号采集及控制。控制的说明、系统流程图、外部接线图、梯形图必要的文字说

2、明介绍了以PLC为应用的车库自动门的系统软件设计。根据管理及控制功能需求，充分研究了相关系统组件的工作原理及性能指标，据此进展系统功能设计及硬件选型。此系统对车库的管理有很大的帮助、对疏导交通流量、提高道路通行能力有明显的效果，有很大的实用价值。关键词 可编程控制器 Fx-pcs-winC330 自动车库门控制系统目 录摘 要I绪 论4第一章 自动门介绍51.1 研究背景及研究意义51.2 自动门的分类51.3 本章小结5第二章 PLC的介绍及选择62.1 PLC的简介62.2 PLC的主要功能及特点72.2.1 PLC的主要功能72.2.2 PLC的特点82.3 PLC的组成及根本构造82.

3、4 PLC的工作原理92.5 本章小结10第三章 车库自动门控制系统的设计11车库自动门电气控制系统的平面图及说明113.2 车库自动门的控制要求123.3 控制程序的编制及硬件接线图133.4 车库自动门控制系统的软件设计14 设计功能顺序图14 I/O口及定时器/计数器说明15 系统梯形图及指令语名表163.5本章小结17结 论24设计总结25致 谢26参考文献27绪论随着生产力与科学技术的不断开展，人们的日常生活与生产活动大量的使用了自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度上提高了生产效率，又进一步的促进了生产力的快速开展，并不断的丰富着人们的生活。近20年来，随着我国城市建立速度的

4、加快，城市交通需求量也日益增大，城市人口相对密集，无论是私家车辆还是公交车辆都不能真正满足正常的停放，公交需求更很大。因此车辆停放依旧是市民最关注的问题。在超级市场、公共建筑、银行、别墅车库门，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，已经逐渐被淘汰。1969年，出现了可编程逻辑控制器PLCProgrammable Logic Controller，其特点是：具备逻辑控制、定时、计数、等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性与灵活性好。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。所以在停车场智能管理领域，相应的也出现了

5、PLC停车场智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，及普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为根底来解决停车难的问题，直接为目标平安、迅速地到达目的地。停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出,车辆进入时给及司机准确的车位数量及具体位置,车辆进入车库后,记录车辆总量;车辆离开车库时,减少车辆数量。车辆进出指示可完全由PLC进展中央控制处理,停车场空位指示可利用价格廉价的数码管显示。因此，在大力加强车辆停放智能管理的建立方面，尤其在实现快捷、便利、平安这一点上拥有很大的开展空间与潜力。为此，本文对停车场智能控制管理上引入了PLC技术，对停车场进展了一个关于PLC为主的系统设计。第一章 自动门的

6、介绍本章主要从自动门的研究背景及意义、自动门的介绍及起源、自动门的组成及分类三个局部来对自动门进展简单的了解。1.1 研究背景及研究意义随着生产力与科学技术的不断开展，人们的日常生活与生产活动大量的使用了自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度上提高了生产效率，又进一步的促进了生产力的快速开展，并不断的丰富着人们的生活。近20年来，随着我国城市建立速度的加快，城市交通需求量也日益增大，城市人口相对密集，无论是私家车辆还是公交车辆都不能真正满足正常的停放，公交需求更很大。因此车辆停放依旧是市民最关注的问题。在超级市场、公共建筑、银行、别墅车库门，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采

7、用继电器逻辑控制，已经逐渐被淘汰。1969年，出现了可编程逻辑控制器PLCProgrammable Logic Controller，其特点是：具备逻辑控制、定时、计数、等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性与灵活性好。1.2自动门的分类 自动门主要有:旋转自动门、弧形自动门、平滑自动门、平开自动门、折叠自动门、重叠自动门、医用自动门、卷闸自动门、车库自动门、特种自动门等。1.3 本章小结本章主要介绍了自动门控制系统的研究意义及背景、自动门的介绍及起源、自动门的组成及分类。主要是对自动门的开展历史以及其根本概念有一个大致的了解，为下面的设计打下一个根底。第二章 PLC的介绍

8、及选择可编程控制器Programmable Controller 简称PLC。PLC是在传统的顺序控制器的根底上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术与通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的控制系统。可编程控制器具有能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单等优点，是当代工业生产自动化的主要手段与重要的自动化控制设备。由于PLC在自动化控制中的种种优势，因此被广泛的引用于自动门系统中。2.1 PLC的简介由于PLC在不断开展，因此，对它进展确切的定义是比拟困难的。美国电气制造商协会NEMA经过四年的调查工作，于1980年正式将可

9、编程序控制器命名为PCProgrammable Controller，但为了及个人计算机PCPersonal Computer相区别，常将可编程控制器简称为PLC，并给PLC作了定义：可编程序控制器是一种带有指令存储器、数字的或模拟的输入输出接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数与运算等功能，用于控制器或产生过程的自动化控制装置。1982年，国际电工委员会International Electrical Committee，IEC公布了PLC标准草案第一稿，1985年提交了第二稿，并在1987年的3稿中对PLC作了如下的定义：“PLC是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计

10、。它采用可编程序控制器的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数与算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按照易于及工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原那么而设计。上述的定义说明，PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，是以微处理器为根底，结合计算机技术、自动控制技术与通信技术，用面向控制过程、面向用户的“自然语言编程是一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。2.2 PLC的主要功能及特点2.2.1 PLC的主要功能这是PLC应用最广泛、最根本的场合。它的主要功能是

11、完成开关逻辑运算与进展顺序逻辑控制，从而可以实现各种控制要求。2.模拟控制A/D与D/A控制在工业生产过程中，许多连续变化的需要进展控制的物理量，如温度、压力、流量、液位等，这些都属于模拟量。过去，PLC长于逻辑运算控制，对于模拟量的控制主要靠仪表或分布式控制系统，目前大局部PLC产品都具备处理这类模拟量的功能，而且编程与使用方便。PLC具有很强的定时、计数功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时器及计数器。对于定时器，定时间隔可以由用户加以设定；对于计数器，如果需要对频率较高的信号进展计数，那么可以选择高速计数器。4步进控制PLC为用户提供了一定数量的位移存放器，用位移存放器可方便地完成步进

12、控制功能。在机械加工行业，可编程序控制器及计算机数控CNC集成在一起，用以完成机床的运动控制。大局部PLC都具有不同程度的数据处理能力，它不仅能进展算术运算、数据传送，而且还能进展数据比拟、数据转换、数据显示打印等操作，有些PLC还可以进展浮点运算与函数运算。PLC具有通信联网的功能，它使PLC及PLC之间、PLC及计算机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。2.2.2 PLC的特点1.可靠性高，抗干扰能力强 2.配套齐全，功能完善，适用性强 3.易学易用，深受工程技术人员欢送 4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 5.体积小，重量轻，能耗低 2.

13、3 PLC的组成及根本构造PLC是微机技术与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及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，它的实际组成及一般微型计算机系统根本一样，也是由硬件系统与软件系统两大局部组成。PLC的硬件系统由主机系统如图2.1、输入/输出扩展环节及外部设备组成。图2-1 PLC硬件主机系统图2.4 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，其工作原理及计算机控制系统的工作原理根本一样。PLC是采用周期循环扫

14、描的工作方式，CPU连续执行用户程序与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：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，不管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存放器中，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

15、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。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展扫描。如果程序用梯形图表示，那么总是按先上后下、从左到右的顺序进展扫描，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存放器中去读取，而不是直接使用现场的立即输入信号。对其他信息，那么是从PLC的原件映像存放器中去读取，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存放器中，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存放器中。在此阶段，允许对数字量I/O指令与不设置数字滤波的模拟量I/O指令进展

16、处理，在扫描周期的各个局部，均可对中断事件进展响应。在这个阶段，除了输入映像存放器外，各个元件映像存放器的内容是随着程序的执行而变化的。这是第三个集中批处理过程，当CPU对全部用户程序扫描完毕后，将元件映像存放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。2.5 本章小结本章主要介绍了PLC的根本概念、PLC的主要功能及特点、PLC的组成及根本构造、PLC的工作原理四个方面的内容。通过对PLC的了解，掌握其根本功能，将其运用到自动门控制系统中去。第三章 车库自动门控制系统的设计 本章从自动门的控制要求、系统组成、系统原理等方面系统介绍了车库自

17、动门控制系统方案设计应考虑的问题及解决方法。3.1 车库自动门电气控制系统的平面图及说明图3-1说明：超声波开关：红色区域为超声波的感应范围，当小车进入到这个范围，超声波开关被触发，常闭变常开，常开变常闭。它的初始状态是上面为常闭触点，下面为常开触点。光电开关：当有物体穿过开关，并遮住了光束，那么开关的状态常闭变常开，常开变常闭。它的初始状态是上面为常闭触点，下面为常开触点。门下限开关：当门下降，碰到它时，门下限开关会有动作，那么开关的状态常闭变常开，常开变常闭。由于现在门是关闭的，因此它的初始状态是上面为常开触点，下面为常闭触点。门上限开关：当门上升时，碰到它时，门上限开关会有动作，那么开关

18、的状态常闭变常开，常开变常闭。它的初始状态是上面为常闭触点，下面为常开触点。门位电动机：采用直流驱动，按正负方向接入电源，电动机正转门上升，反之，电动机反转门下降。3.2 车库自动门控制系统的控制要求PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。库门设计为卷帘式，用一个电机来拖动卷帘。正转接触器KM1使电机开门，反转接触器KM2使电机关门。在库门的上方装设一个超声波探测开关S01，超声波开关发射超声波。1按下启动按扭，当有人或车由外到内进入超声波发射范围时，超声波开关便检测出超声回波，从而产生输出电信号S01=ON，由该信号启动接触器KM1，电机M正转使卷帘上升开门，当到达开门限位开关位置时，

19、电机停顿运行。2如果此时车不想停入车库，需要离开，车离开超声波发射范围，5秒后，车库门自动关闭。如果此时车又想开进车库，再次进入超声波发射范围，车库门停顿关闭，进展开门动作。3当车开到车库门下时，在库门的下方装设一套光电开关S02，用以检测是否有物体穿过库门。光电开关由两个部件组成，一个是能连续发光的光源；另一个是能接收光束，并能将之转换成电脉冲的接收器。假设行车人遮断了光束，光电开关S02便检测到这一物体，产生电脉冲，在延时定时器5秒后，由该信号启动接触器KM2，使电机M反转，从而使卷帘开场下降关门，当门移动到关门限位开关时，电机停顿运行。4在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外进入超声波

20、发射范围时，那么立即停顿关门，并自动进入开门程序。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问题，增加手动开门与关门开关。3.3 控制程序的编制及硬件接线图 主电路图如图3-2所示图3-2车库自动门主电路电路图 3.3.2 PLC硬件接线图如图3-3所示图3-3 PLC硬件接线图 控制过程：按下电子锁开关I0.0，电动机正转卷帘门翻开，同时照明灯翻开。当电动机正转碰到上限位开关I0.1时，电动机停顿转动卷帘门停顿翻开。汽车开场驶进车库。全部进入后，按下电子锁I0.3关门，电动机反转卷帘门开场关闭。当到达下限位开关I0.2时，电动机停顿转动，卷帘门关闭完成。最后按下I0.5关闭照

21、明灯。或者有一个声音信号I0.6声控开关促使照明灯翻开，计时器开场计时，10秒后照明灯自动关闭。如此循环。3.4 车库自动门控制系统的软件设计3.4.1 车库自动门控制系统设计框图1) 车开进车库功能顺序图如图3-4所示图3-4 车开进车库功能顺序图说明: 车开进车库(1)、运行工程，按下启动按钮SB5；按键盘的向上方向键，控制小车前进；当小车进入超声波区域时，车库门开启，到达上限位停顿开门。(2)、车继续前进，当车穿过光电开关，开进车库时，定时器开场计时，3s后，开场关门，到达关门下限位时停顿关门。2) 车开出库功能顺序图如图3-5所示图3-5 车出库功能顺序图说明: 车开出车库(1) 按下

22、手动开门按钮后，车库门开启，到达上限位时，停顿开门。(2) 车开出车库时，穿过关电开关与超声波区域，最后离开超声波区域，此时门自动关闭，无需手动去关门。3.4.2 I/O口及定时器/计数器说明I/O地址分配表:类别元件端子号作用输入SB1X0超声波开关SB2X1开门上限开关SB3X2开门下限开关SB4X3关电开关SB5X4启动/停顿开关SB6X5手动开门开关SB7X6手动关门开关输出KM1Y0电机正转接触器KM2Y1电机反转接触器定时器说明:类别器件号设定值作用定时器T383S车触关电开关后，3秒后关自动门控制过程：按下电子锁开关I0.0，电动机正转卷帘门翻开，同时照明灯翻开。当电动机正转碰到上限位开关I0.1时，电动机停顿转动卷帘门停顿翻开。汽车开场驶进车库。全部进入后，按下电子锁I0.3关门，电动机反转卷帘门开场关闭。当到达下限位开关I0.2时，电动机停顿转动，卷帘门关闭完成。最后按下I0.5关闭照明灯。或者有一个声音信号I0.6声控开关促使照明灯翻开，计时器开场计时，10秒后照明灯自动关闭。如此循环。3.4.3 系统梯形图及指令语名表网络1网络2网络3网络4网络5指令语句表第 16 页