基于plc的车库自动门控制技术设计毕业论文

ABSTRACT常州机电职业技术学院毕业论文基于PLC的车库自动门控制系部：机械工程系专业：机电一体化技术题目：基于PLC车库自动门控制系统设计

摘要虽着科学技术的不断发展，人们对车库的需求量日益增长。现在拥有汽车的人越来越多，对好的车库门的需求也在不断增大。智能车库的应用也越来越广泛，停车场管理控制系统在建筑中是不可缺少的，同时也是建筑物智能化的重要指标。随着计算机控制技术的发展，停车场管理控制系统的功能及软硬件设施也伴随其发展而不断改进。本次课程设计主要阐述车库自动门的设计思想与程序编制，应用PLC自动控制技术实现自动控制车库门的打开或关闭。当车接近门时，通过驱动程序将门打开，离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制系统。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基础设施之一，停车场管理控制系统则是现代建筑中不可或缺的一部分。随着计算机控制技术的发展，停车场管理控制系统的功能及软硬件设施也伴随其发展而不断改进。自动门系统已开始于大型公司、科研所、政府机关等单位。为增强自动门运行的可靠性，本设计提出一种FX232MRplc与变频器控制的自动门控制系统，设计中采用两个感应探测器、一些开关及传感器作为此系统的输入设备，变频器作为调节门体速度，并分析了该控制系统的工作原理及系统的硬件组成，分析人体感应探测，自动门运行位置检测，门运行故障检测等控制电路的工作过程，正确PLC的选型、变频器的选型及自动门控制等方面进行详尽阐述。I/O结合PLC运行特点，对控制系统工作流程进行合理的优化。在此基础上给出控制系统软件的流程图。顺序功能图外部端子接线图以及PLC控制梯形图。关键词：自动门可编程序控制器梯形图变频控制ABSTRACTTitle：DesignofAutomaticDoorControlSystemBasedplcABSTRACTAbstract：Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,andnowmoreandmorepeopleowncars,thegaragedoorgooddemandisalsogrowing.Applicationofintelligentgarageismoreandmorewidely,parkingmanagementsystemisindispensableinthebuilding,alsotheimportantintelligentbuilding.Withthedevelopmentofcomputercontroltechnology,theparkinglotmanagementcontrolsystemsoftwareandhardwarefacilitiesarealsoassociatedwithitsdevelopmentandcontinuousimprovement.DesignandprogramdesignofthiscoursefocusesontheapplicationofPLCautomaticgaragedoor,automaticcontroltechnologytorealizetheautomaticgaragedooropenorclosed.Whenthecarclosetothedoor,openedthedoortoleavebythedriver,andthenthedoorautomaticallyclosed,andthecontrolsystemtotheprocessofopeningandclosingtheimplementation.Managementofthegarageinthissystemisofgreathelp,hasobviouseffectonthetrafficflow,toimprovetrafficcapacity,isofgreatpracticalvalue.automaticdoorsystemhasbeenappliedtolargecompaniesresearchinstitutesgovernment,agenciesandotherunitsarehighlyconfidential.Toenhancethereliabilityofautomaticdooroperation,thisdesignpresentsaFX2-32MRprogrammablelogiccontrollerandtheinvertercontrolautomaticdoorcontrolsystem,thedesignusestwosensorprods,someswitchesandsensorsasthesysteminputdevice,thedivedoorisusedtoadjustthespeed,andanalyzestheworkingprincipleofthecontrolsystemhardwarecomponentsandsystem,analysisofthehumanbodydecoctionsensorsautomaticdooroperationpositiondetectionthedooroperationpositiondetectionthedoorobstacledetectionandothercontrolcircuittoruntheworkingprocess,theselectionoftheplcinverterselectionI/Opointofactiontoidentifyandautomaticdoorandotheraspectoftheprocessindetail.Withplcoperatingcharacteristicsofthecontrolsystemwarereasonableworkflowoptimization,onthisbasicgiventheprocesscontrolsystemsoftwaredesignflowsequentialcontrolterminalwiringdiagramandplcleadandsoon.Keywords：AutomaticDoors,ControlProgramming,Ladder,Dive目录目录TOC\o"1-3"\h\u224031绪论 5177622PLC的介绍及选择 654882.1PLC的简介 6228352.2PLC的主要功能及优越性 8121132.2.1PLC的主要功能 8207852.2.2PLC的优越性 996202.2.3PLC的特点： 9180052.3PLC的组成与基本结构 11262472.4PLC的工作原理 11107552.5PLC的选型 12125492.6课题任务 16119192.7本章小结 16106073车库自动门控制系统的设计 1773683.1车库自动门电气控制系统的平面图及说明 1770403.2车库自动门控制系统的控制要求 18181753.3控制程序的编制及硬件接线图 19306593.3.1主电路图如图3-2所示 1933633.3.2PLC硬件接线图如图3-3所示 19209133.3.3PLC机型的选择 20171303.4车库自动门控制系统的软件设计 2030093.4.1I/O口及定时器/计数器说明 2041333.4.2分段系统梯形图及说明 2222864系统使用注意事项 25257645车库自动门维修全程指南 26142096系统设计调试 279308参考文献 2810021致谢 295552附录1 3011399附录2 31绪论

1绪论随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和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发展，并不断的丰富着人们的生活。近20年来，随着我国城市建设速度的加快，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，车库车位的需求更大。因此车辆停放成为市民最关注的问题。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PLC（ProgrammableLogicController），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，通用性和灵活性好。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PLC停车场智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接为目标安全、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,车辆进入时给与司机准确的车位数量与具体位置,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进行中央控制处理,停车场空位指示可利用价格便宜的数码管显示。因此，在大力加强车辆停放智能管理的建设方面，尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力。目前自动车库一般有如下缺点:(1)目前大型的停车库对所有者来讲难于维护,对于车主停车来讲也有诸多不便,例如,车主不知道何时停的车,也不知道是否能找到合适的车位并且会花费很多不必要的时间来寻找空车位。(2)目前大多数使用的车库都需要较高的维护成本和劳动力成本,并且这些管理人员需要时时在现场操作管理。(3)目前较大型车库有的采用多层模式,需要利用电梯进行移位处理,控制比较复杂,布局也不太合理。为此，本文对家用车库智能控制管理上引入了PLC技术，对车库门进行了一个关于PLC为主的系统设计。提供一种布局简洁,适用广泛,让用户能够在最短时间找到停车位,并且在成本最低的条件下让用户得到高效便利的服务。本车库门所实现的功能：（1）紧急断电控制功能；（2）身份识别控制功能；（3）入库照明开启控制功能；（4）手动开关门控制功能；（5）入库开关门控制功能（6）出库开关门控制功能；（7）防盗报警及关门控制功能；（8）下降遇阻力反弹再关门控制功能；（9）车库内起火控制功能；（10）车库外起火控制功能；（11）远程遥控开闭车库门控制功能；（12）来车又走控制功能；（13）出入车库温馨提示控制功能。2PLC的介绍及选择可编程控制器（ProgrammableController简称PLC）。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和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和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。2.1PLC的简介二十世纪60年代，计算机技术已开始应用于工业控制领域。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，未能在工业控制中得到广泛的应用。当时的工业控制，主要还是以继电—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。1969年，美国数字设备公司（GEC）首先成功研制出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领域的新局面。接着，美国MODICON（莫迪康）公司也开发出可编程序控制器084（贝德福德的第84个项目）。

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（\o"PLC"PLC—ProgrammableLogicController）。

进入70年代，随着微电子技术的发展，\o"PLC"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\o"PLC"PLC得到了惊人的发展。使\o"PLC"PLC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、数据处理以及图象显示的发展，使\o"PLC"PLC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。由于PLC在不断发展，因此，对它进行确切的定义是比较困难的。美国电气制造商协会（NEMA）经过四年的调查工作，于1980年正式将可编程序控制器命名为PC（ProgrammableController），但为了与个人计算机PC（PersonalComputer）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、计数和运算等功能，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（InternationalElectricalCommittee，IEC）颁布了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。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，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。”上述的定义表明，PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，是以微处理器为基础，结合计算机技术、自动控制技术和通信技术，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。2.2PLC的主要功能及优越性2.2.1PLC的主要功能（1）开关逻辑和顺序控制这是PLC应用最广泛、最基本的场合。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制，从而可以实现各种控制要求。（2）模拟控制（A/D和D/A控制）在工业生产过程中，许多连续变化的需要进行控制的物理量，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，目前大部分PLC产品都具备处理这类模拟量的功能，而且编程和使用方便。（3）定时/计数控制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与计数器。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行计数，则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寄存器，用位移寄存器可方便地完成步进控制功能。（5）运动控制在机械加工行业，可编程序控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动控制。（6）数据处理大部分PLC都具有不同程度的数据处理能力，它不仅能进行算术运算、数据传送，而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示打印等操作，有些PLC还可以进行浮点运算和函数运算。（7）通信联网PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与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。2.2.2PLC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。2.2.3PLC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。2.3PLC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2-1）、输入/输出扩展环节及外部设备组成。图2-1PLC硬件主机系统图2.4PLC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。2.5PLC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MS-DOS5.0以上。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2-2所示图2-2PLC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2-2所示。

表2-1FX系列PLCCPU选型型号表CPU系列号产品图片描述选型型号CPU221DC/DC/DC；6点输入/4点输出6ES7211-0AA23-0XB0AC/DC/继电器；6点输入/4点输出6ES7211-0BA23-0XB0CPU222DC/DC/DC；8点输入/6点输出6ES7212-1AB23-0XB0AC/DC/继电器；8点输入/6点输出6ES7212-1BB23-0XB0CPU224DC/DC/DC；14点输入/10点输出6ES7214-1AD23-0XB0AC/DC/继电器；14点输入/10点输出6ES7214-1BD23-0XB0CPU224XPDC/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6ES7214-2AD23-0XB0AC/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6ES7214-2BD23-0XB0CPU226DC/DC/DC；24点输入/16点晶体管输出6ES7216-2AD23-0XB0AC/DC/继电器；24点输入/16点输出6ES7216-2BD23-0XB0CPU226XMDC/DC/DC；24点输入/16点晶体管输出6ES7216-2AF22-0XB0AC/DC/继电器；24点输入/16点输出6ES7216-2BF22-0XB0在本控制系统中，需通过继电器来控制220V的电机，结合系统实际需要及系统的可扩展性和方便性，选择增加EM223CNDC/RELAY晶体管拓展模块。

PLC的控制点数包括急停、开始、停止、开关控制、传感器传入信号、PC机控制指令、步进电机的控制和PC机提取信号等。具体见图2-2所示：图2-2S7-200控制接线图2.6课题任务本设计的主要研究目的：由于PLC控制自动门具有故障率低、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PLC停车场智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接为目标安全、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,车辆进入时给与司机准确的车位数量与具体位置,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进行中央控制处理,停车场空位指示可利用价格便宜的数码管显示。因此，在大力加强车辆停放智能管理的建设方面，尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力。2.7本章小结本章主要介绍了PLC的基本概念、PLC的主要功能及特点、PLC的组成与基本结构、PLC的工作原理选择五个方面的内容。通过对PLC的了解，掌握其基本功能，将其运用到车库自动门控制系统中去。

3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动门控制系统方案设计应考虑的问题及解决办法。图3-1家用车库自动门3.1车库自动门电气控制系统的平面图及说明说明：（1）超声波开关：红色区域为超声波的感应范围，当汽车进入到这个范围，超声波开关被触发，常开变常闭。它的初始状态是当卷闸门在开启的时候为常闭触点，在关闭的时候为常开触点。（2）身份识别继电器：当汽车或其他小动物进入超声波区域时，超声波开关闭合，进而身份识别继电器工作，身份识别器发出身份识别密码，当密码遇到正确的识别卡的时候，卷闸门才开启，防止其他小动物误入超声波区域，引起卷闸门的意外开启，造成的财产损失。（3）光电开关：当有物体穿过开关，并遮住了光束，在光束重新接收时，开关的状态由开变常闭。（4）门下位开关：卷闸门下降时，当卷闸门下降到最底端的时候碰到门下位开关，门下位开关由常开变为初始状态常闭。（5）门上位开关：卷闸门上升时，当卷闸门上升到最高端的时候碰到门上位开关，门上位开关由常开变为初始状态常闭。（6）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）。（7）防盗开关：在卷闸门片的最下面一片内安装水平装置，在车库门正常开启或手动开启的时候，水平装置内的小球始终处于中间位置摆动，当车库门受到非法外力撬动时，由于卷闸门片的倾斜，装置内的小球滚到一侧而触碰防盗开关，防盗开关初始状态为常开。（8）下降遇阻力反弹开关：当卷闸门正在下降的时候，若碰到下方正在通过的汽车、人或其他小动物时，而受到轻微的阻力，这时阻力开关由初始状态常开变为常闭，使卷闸门快速上升，防止造成意外的伤害。（9）紧急停止控制开关：当遇到紧急情况发生时，紧急停止开关闭合，所有系统断电，并定格当时的情况保持不变，防止卷闸门自由下落，防止意外发生。（10）火灾报警开关：在车库内部安装有火灾烟尘感应开关，当有烟雾或者明火时，感应开关闭合，屋顶消防雨淋阀喷水，卷闸门开启至最高点同时报警设施自动向消防队联网报警；在卷闸门外有烟雾或者明火时，感应开关闭合，屋檐消防雨淋阀喷水，卷闸门始终处于关闭状态以隔绝火灾继续向车库内蔓延，同时报警设施自动向消防队联网报警。（11）远程遥控开关：当主人家有聚会，亲朋好友到访时，主人可在家附近的任意地方，可以遥控车库门开启和关闭，以便于将朋友的车辆驶进车库内，既大大的减轻了主人的劳动，又可以使车辆处于安全状态。3.2车库自动门控制系统的控制要求PLC上电投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。车库门设计为卷闸式，用一个电机来拖动卷闸门。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，超声波开关发射超声波。（1）plc上电，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，从而触发身份识别开关，当反馈信息正确时，产生输出电信号，由该信号启动接触器KM1，电机M正转使卷闸门上升开门，当到达开门限位开关位置时，电机停止运行。（2）当车开到车库门下时，在库门的下方装设一套光电开关，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。若行车（人）遮断了光束，当行车（人）通过后，接收机再次接收信号时，光电开关便产生电脉冲，由该信号启动定时器继电器，定时10S（车出库时定时30S）后使电机M反转，从而使卷闸门开始下降关门，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，当有人员或其他小动物，正在卷闸门的下方时，卷闸门轻微触碰到对方时，立即由下降反弹至上升状态，防止造成的意外伤害。（4）考虑到自动门在出现故障或在维修的时候，用自动控制存在一定的问题，增加手动开门和关门开关。3.3控制程序的编制及硬件接线图3.3.1主电路图如图3-2所示图3-2车库自动门主电路电路3.3.2PLC控制接线图如图3-3所示图3-3控制接线图3.3.3PLC机型的选择为了完成设定的控制任务，主要根据硬件接线图输入输出点数和占用内存的多少来选择PLC的机型，由于所学PLC是松下，所以优先从松下PLC中选型。本控制系统的输入点数有14个，输出点数有10个，共24个输入输出点，再考虑15%~20%的备用扩展余量，松下FP0系列PLC可以作为该控制系统的PLC。除了由输入/输出点数来选择PLC机型，还应考虑PLC的存储器容量。由于程序存储器容量与诸多因素相关，不能准确地算出程序容量，只能粗略的估算，一些项目所占的存储空间可以参照一下估算原则：开关量输出：3~5步/点·开关量输入：5~10步/点··定时器/计数器：3~5步/个最后所估算的总步数再加100%的备用量。本控制系统共用了4个定时器，所需的大概的总步数大约为（14×10+10×5+4×5）×（100%+100%）=420步。所以松下FP0系列PLC可以作为该控制系统的PLC。综上所述，本控制系统的PLC主机定为松下FP0-C32。3.4车库自动门控制系统的软件设计3.4.1I/O口及定时器/计数器说明表3-1I/O地址分配表:类别元件端子号作用输入SB1X0超声波开关SB2X1光电开关SB3X2门下位开关SB4X3门上位开关SB5X4防盗开关SB6X5下降遇阻力反弹开关SB7X6手动开门开关SB8X7手动关门开关SB9X8压力开关SB10X9紧急断电控制开关SB11X10车库内火灾感应开关SB12X11车库外火灾感应开关SB13X12遥控开启车库门SB14X13遥控关闭车库门输出KM1Y0电机正转KM2Y1电机反转KM3Y2光控声控照明设施KM4Y3高音喇叭KM5Y4自动报警设施KM6Y5断电控制设施KM7Y6车库内消防雨淋阀KM8Y7车库外消防雨淋阀KM9Y8入库温馨提示KM10Y9出库温馨提示表3-2定时器说明:类别型号规格定时器TMY1S3.4.2分段系统梯形图及说明（1）紧急断电控制程序：图3.4紧急断电控制程序当遇到紧急突发情况发生时，紧急停止开关闭合，所有系统断电，所有plc动作停止运行，并定格当时的情况保持不变，防止卷闸门自由下落，防止意外发生。（2）身份识别控制程序：图3.5身份识别控制程序当汽车或其他有生命的物体进入超声波区域时，超声波开关闭合，身份识别继电器开始工作，若信息反馈错误，则系统待机，重新循环扫描；若反馈的信息正确，为本车库汽车或主人，执行入库程序。（3）入库照明开启控制程序：图3.6入库照明开启控制程序当身份继电器反馈的信息正确时，车库内的照明设施开启，当车库门锁闭后，照明设施断电。（4）手动开关门控制程序：图3.7手动开关门控制程序当系统出现故障时，plc程序未能按正常运行，可手动开启关闭车库门。图3.8入库开关门控制程序（5）入库开关门控制程序：当汽车进入超声波区域时，身份识别继电器反馈的信息正确，为本车库汽车或主人，车库照明设施开启，电机正转，卷闸门开始上升，当卷闸门升至最上位时，触碰门上位开关，门上位开关断开，电机停止工作；汽车驶进，当汽车完全驶进车库时，光电开关闭合，延时10秒后，电机反转，卷闸门开始下降，当卷闸门下降至最低端时，触碰门下位开关，门下位开关断开，电机停止下降，车库门完全闭合。（6）出库开关门控制程序：图3.9出库开关门控制程序当汽车准备出库时，汽车轮胎压在车库内的压力开关，压力开关闭合，定时器开始30秒计时同时电机正转，卷闸门开始上升，当卷闸门升至最上位时，触碰门上位开关，门上位开关断开，电机停止工作；汽车驶出，定时器30秒到时，电机反转，卷闸门开始下降，当卷闸门下降至最低端时，触碰门下位开关，门下位开关断开，电机停止下降，车库门完全闭合，车库内照明设施断电。（7）防盗报警及关门控制程序：图3.10防盗报警及关门控制程序在卷闸门片的最下面一片内安装水平装置，在车库门正常开启或手动开启的时候，水平装置内的小球始终处于中间位置摆动，当车库门受到非法外力撬动时，由于卷闸门片的倾斜，装置内的小球滚到一侧而触碰防盗开关，防盗开关闭合，高音喇叭响起警报声，同时自动报警设施自动向110报案。并且卷闸门始终处于紧紧锁闭状态。（8）下降遇阻力反弹再关门控制程序：图3.11下降遇阻力反弹再关门控制程序当卷闸门正在下降的时候，若碰到下方正在通过的汽车、人或其他小动物时，而受到轻微的阻力，这时阻力开关由初始状态常开变为常闭，使卷闸门快速上升，防止造成意外的伤害。当卷闸门上升至最高点时，计时开始，5秒后，卷闸门自动执行下降操作。（9）车库内起火控制程序：图3.12车库内起火控制程序当车库内有烟雾或者明火时，火灾烟尘感应开关闭合，高音喇叭响起，报警设施自动向消防队联网报警，车库内屋顶及车库外屋檐所有消防雨淋阀喷水同时卷闸门始终开启至最高点，以方便消防队及外人便于灭火。（10）车库外起火控制程序：图3.13车库外起火控制程序在卷闸门外有烟雾或者明火时，火灾烟尘感应开关闭合，高音喇叭响起，报警设施自动向消防队联网报警同时屋檐消防雨淋阀喷水，卷闸门始终处于关闭状态以隔绝火灾继续向车库内蔓延。（11）远程遥控开闭车库门控制程序：图3.14远程遥控开闭车库门控制程序当主人家有聚会，亲朋好友到访时，主人可在家附近的任意地方，可以遥控车库门开启和关闭，以便于将朋友的车辆驶进车库内，既大大的减轻了主人的劳动，又可以使车辆处于安全状态。（12）来车又走控制程序：图3.15来车又走控制程序当主人或自家汽车回来后，plc按程序执行入库程序，若主人有突发情况需要离开时，这时车库门可能处于开启状态，而缺乏关闭指令，车库则处于危险情况，此时，身份识别继电器反馈的信息正确则开启30秒延时关闭车库门，若汽车超过30秒没有触碰光电开关，则车库执行门闭合指令。（13）出入车库温馨提示控制程序：图3.16出入车库温馨提示控制程序当汽车入库时，触碰光电开关，光电开关闭合，则入库温馨提示“欢迎回家，现在时刻……”；当汽车准备出库时，触碰压力开关，压力开关闭合，则出库温馨提示“请系好安全带，现在天气……”，温馨提示的时时刻刻的更新，为车主创造了安全的意识及家的感觉，更多的增加了车库的智能化、人性化。4系统使用注意事项（1）温度PLC要求环境温度在0～55℃。安装时不能把发热量大的元件放在PLC下面。PLC四周通风散热的空间应足够大。开关柜上、下部应有通风的百叶窗。（2）湿度为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度一般应小于85%。（3）振动应使PLC远离强烈的振动源。可以用减振橡胶来减轻柜内和柜外产生的振动的影响。（4）空气如果空气中有较浓的粉尘、腐蚀性气体和盐雾，在温度允许时可以将PLC封闭，或者将PLC安装在密闭性较好的控制室内，并安装空气净化装置。（5）使用“手动’档时，按下按钮后，不要长期按按钮，以免损坏机器。（6）使用后，应该注意保护，不要随意删改程序。（7）注意说明书中的安全警告，了解哪些违法控制可能会造成安全事故。（8）为了防止自动运行时对设备和人员造成伤害，应增加保护回路，加强人员的巡视和维护。5车库自动门维修全程指南（1）自动门必须知道的注意事项？应该避免的自动门维修方法可能原因：1.自动门轨道及吊轮不能上油；否则吊架上的滚轮有滑动现象，使门发生碰撞。2.长时间没有使用的情况下请关闭电源。3.发生异常请勿随意拆装，请与专业人员联系。（2）自动门不停自开自关？可能原因：1．雷达传感器失灵。2.有活动的物体处于感测范围。3.门片开关碰到障碍物。（3）自动门运行时门片抖动？可能原因：1.地下导轨或制摆器磨损或有障碍物。2移动吊门和轨道发生磨损或有障碍物。（4）自动门门扇开关时发生跳动？可能原因：1.上轨道与下轨道有异物卡住。2.上吊轮与下吊轮之间有异物嵌入。（5）门扇开关时自动门速度太慢？可能原因：1.控制器速度调的太慢。2.皮带可能太过松动。3.电压异常4.活动门扇可能与导轨或固定门扇与地面发生摩擦5.自动轮与导轨摩擦。（6）自动门活动门扇关闭时发生碰撞？可能原因：1.感应器故障，检查感应器之感应灯号是否正常。2.电线接头松胶（短路）。3.可能马达过热，待冷却后便能恢复正常。4.控制器烧坏。5.皮带脱落。6.异物卡住。7电压异常。6系统设计调试历时十二周的毕业设计结束了，我基本上完成了老师布置的各项任务，较圆满的完成了此次的毕业论文工作，为了完成好这次的毕业论文，我查阅了大量关于松下FP0系列的PLC教材资料，初步了解了各个知识要点。通过书籍和上网查阅资料，对选用的开关、传感器等电器元件也有了一个初步的认识。这次的毕业论文设计业让我暴露了许多缺点和不足：首先是基础知识的掌握不扎实，这让我在毕业论文的初期进展相当慢，因为我要去补齐所缺失的专业知识，感觉有些吃力，书到用时方恨少；在程序编写的过程中，忘记了plc编程的一般原则了，结果在同一程序中出现了大量的相同的继电器线圈（Y、R、T、C），使用调试总体检查中出现了大量的错误，在老师指出后，在同学的帮助下，才意识到竟然出现了这样的低级的错误，后来在老师的帮助下修改完后，再执行了总体检查，结果如下：图6.1总体检查结果其次在对待论文的态度上也有过消极怠工的思想，在实习中若有大量工作的时候，下班后非常累，如果就把论文的事情抛掷脑后，在一段时间内没有任何的论文研究，经过老师及时的纠正后完全克服了，才真正努力开始的论文工作。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。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，不轻易言弃。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。PLC技术对于我们这个专业来说是非常重要的，PLC技术在日常生活中也是到处可见的，虽然我对这门专业的了解还只是冰山一角，但是通过本次课设，让我对PLC这门专业的兴趣更加的浓，所以我想在以后的生活学习中多看一些关于PLC的知识，多学习，多思考，多应用！致谢至此，毕业设计论文的写作可以画上圆满的句号了。这次毕业设计对我帮助最大的就是我的指导老师杨红霞和周微和实习老师张晓丽。在我中途调试时遇到的困难，老师都给我做了详细的分析指导，让我对程序有了更深的了解，在分析琢磨中层层向正确的结果迈进，最终找到解决的对策。老师的做法正应于那句授人以鱼不如授人以渔的说法，是他真正教会我针对问题寻求解决的方法。在这里衷心地对杨红霞老师和周微张晓丽说声谢谢。老师，您辛苦了！最后愿母校明天能够更加辉煌腾达。

参考文献《可编程序控制器原理及应用教程》清华大学出版社孙振强,2008.05《可编程序控制器（PLC）应用技术》.山东科学技术出版社徐德.2005.03《常用PLC应用手册》．电子工业出版社,何衍庆，何一平、王鹏2008.3《电气控制与可编程控制器应用技术》．北京机械工业出版社李凤阁，佟为明．2007.12《电气控制与可编程控制器技术》．北京人民邮电出版社,陈立定．2007.3《

可编程控制器技术及应用》．北京理工大学出版社,夏辛明．2005.10《电器与PLC控制技术》．北京清华大学出版社,郭和伟．2007.4《微波原理与技术》．北京高等教育出版社,赵克裕,许福永．2006.8《电气控制与PLC实训教程》．人民邮电出版社,阮有德．2006.10《机电一体化技术》.西安电子科技大学出版社,邱士安.2004.08《现代电气控制及PLC应用技术》．北京航空航天大学出版社,王永华．2008.3

附录1图附1车库门程序梯形图附录2程序附2程序指令图

收尾本学期是我在求学的最后一个学期，也是完成我的毕业设计的时间表，在这最后一个学期里面，我学到了很多知识，其中有很多是很好实用价值的，这在我以后的工作中有大帮助，在此我对我的指导老师杨红霞周微老师的辛勤教诲表示衷心的感谢，感谢他对我们设计的关心和帮助。本次毕业设计是我们大学三年所学知识做的一次总测验，是锻炼也是检验自己三年来所学知识和掌握、运用知识的能力，是我们高等院校学生的最后的学习环节，也是学到最多实际知识的时候。通过这次设计，我学到了许多原来未能学到的东西，对过去没有掌握的知识得到了更进一步巩固。独立思考，综合运用所掌握理论知识的能力得到很大的提高，学会了从生产实际出发，针对实际课题解决实际问题，掌握了综合使用各种设计手册、图册、资料的方法，也是为我们即将参加工作所做的必要准备，打下基础，更是我们三年自动化专业知识的一次综合。本次设计也暴露了我们不少的缺点和问题：对于所学知识还没有做到仔细、认真消化，许多方面还是只有一个大概的认识，没有深入探讨，对实际事物没有深刻得了解，没有做到理论联系实际，没有达到对所学的知识熟练运用的水平。这也从一个侧面反映出我们设计经验不足，思维不够开拓，不够灵活。从而我得出一个结论：无论是现在还是以后走上工作岗位，还是再深造，都应该虚心向老师和前辈们学习，从而不断完善自我，提高自我水平。在此次毕业设计中认真细心地辅导我们，开拓我们的思路，给我们指明方向，给予我们极大的帮助和支持。确实我们的毕业设计是一个新颖的课题，具有一定的难度，而且时间很紧，为了能按时完成任务，指导老师和我们共同进退，鼓励我们，最后我们还是得到最后的成果，也就是我们应该得到的收获。本次毕业设计毕竟是我们做的第一次比较完整，系统的设计，因而难免存在许多缺点和不足之处，还有待于改进。希望各位老师多提宝贵意见。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控