1、 學(xué)校代碼：10904 機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程設(shè)計(jì)車庫(kù)自動(dòng)門的設(shè)計(jì)姓 名：趙建學(xué) 號(hào)：201215120164指導(dǎo)教師：盧紀(jì)麗院系(部所)：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化完成日期：2014/12/23摘要隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)車庫(kù)的需求量日益增長(zhǎng)。 對(duì)車庫(kù)門自動(dòng)控制是今后車庫(kù)向智能化發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文主要闡述了車庫(kù)自動(dòng)門的設(shè)計(jì)思想與程序編制,對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了各方面的分析，對(duì)各方面要求的系統(tǒng)加以詳細(xì)敘述，控制的說(shuō)明、系統(tǒng)流程圖、外部接線圖、梯形圖必要的文字說(shuō)明介紹了以PLC為應(yīng)用的車庫(kù)自動(dòng)門的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)對(duì)車庫(kù)的管理有很大的幫助、對(duì)疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力有明顯的效果

2、，有很大的實(shí)用價(jià)值。由于科學(xué)技術(shù)的日新月異，我們的生活發(fā)生了巨大的變化。一個(gè)智能化、自動(dòng)化的社會(huì)已經(jīng)開始呈現(xiàn)于我們的眼前，這為我們提供了非常多的便利。其中自動(dòng)門就是自動(dòng)化進(jìn)程中的一個(gè)典型代表，此設(shè)計(jì)就是運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，結(jié)合實(shí)際需要而進(jìn)行研究的。為了增強(qiáng)自動(dòng)門運(yùn)行的可靠性,提出了一種以S7-200可編程序控制器(PLC)為核心的自動(dòng)門控制系統(tǒng)。分析了該控制系統(tǒng)的工作原理,描述了系統(tǒng)的硬件組成,介紹了人體感應(yīng)探測(cè)、自動(dòng)門運(yùn)行位置檢測(cè)、門運(yùn)行障礙檢測(cè)等控制電路的工作過(guò)程,對(duì)PLC的選型及I/O點(diǎn)的確定進(jìn)行了說(shuō)明。結(jié)合PLC的運(yùn)行特點(diǎn),對(duì)控制系統(tǒng)的工作流程作了合理的優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,采用結(jié)構(gòu)化的編程方

3、法,給出了主程序模塊、開門子程序模塊、關(guān)門子程序模塊的程序流程圖。系統(tǒng)已通過(guò)硬件和軟件調(diào)試,在實(shí)際中獲得了應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明,整個(gè)系統(tǒng)功能完善,性能可靠。 結(jié)合PLC的運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)控制系統(tǒng)的工作流程作了合理的優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，給出了控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的程序流程圖、順序功能圖、外部端子接線圖及PLC控制梯形圖等。本設(shè)計(jì)介紹應(yīng)用可編程控制器取代傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門控制的過(guò)程。【關(guān)鍵字】可編程控制器 S7-200 自動(dòng)門 控制系統(tǒng)目 錄引言4第一章 方案設(shè)計(jì)51.1功能需求分析51.2自動(dòng)門的結(jié)構(gòu)51.3控制方案5第二章 硬件設(shè)計(jì)62.1 控制器的選型62.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型62.

4、3 限位開關(guān)62.4 電子鎖6第三章 軟件設(shè)計(jì)73.173.2 I/073.3 PLC外圍73.4 程序流程圖83.5梯形圖9結(jié) 論10致 謝12參考文獻(xiàn)13引言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)在擁有汽車的國(guó)人越來(lái)越多，對(duì)好的車庫(kù)門的需求也在不斷增大，同時(shí)外國(guó)先進(jìn)的車庫(kù)門不斷的占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)的車庫(kù)門還處于落后狀態(tài)。車庫(kù)自動(dòng)門性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的車庫(kù)自動(dòng)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(diǎn)已逐漸被淘汰。本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)別墅型車庫(kù)自動(dòng)門的自動(dòng)開關(guān)控制而論，自動(dòng)門控制裝置系統(tǒng)有檢測(cè)元件、可編程控制器（PLC）、電動(dòng)機(jī)、電子鎖組成。第一章 方案設(shè)計(jì)1.1功

5、能需求分析隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)車庫(kù)的需求量日益增長(zhǎng)。車庫(kù)門自動(dòng)控制是今后車庫(kù)向智能化發(fā)展的必然趨勢(shì)。自動(dòng)門在國(guó)外早已得到普遍的應(yīng)用，在我國(guó)也以優(yōu)異的性能逐步得到大家的認(rèn)同，中國(guó)已迎來(lái)了自動(dòng)們發(fā)展的黃金時(shí)期目前自動(dòng)門及其自動(dòng)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(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。運(yùn)用PLC控制自動(dòng)門具有較高的可靠性、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。由此看來(lái)，進(jìn)行車庫(kù)自動(dòng)門的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)門行業(yè)乃至整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究?jī)r(jià)值。1.2自動(dòng)門的結(jié)構(gòu)主控制器：它是自動(dòng)門的指揮中心，通過(guò)內(nèi)部編有指令程序的大

6、規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令、指揮馬達(dá)或電鎖類系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過(guò)主控制器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)；動(dòng)力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制門扇加速與減速運(yùn)行。門扇行運(yùn)軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向進(jìn)行。門扇吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動(dòng)門扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門扇運(yùn)行。同步皮帶：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引門扇吊具走輪系統(tǒng)。下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門體擺動(dòng)。1.3控制方案第二章 硬件設(shè)計(jì)2.1控制器美國(guó)AB，比利時(shí)

7、ABB，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺(tái)達(dá)，富士，施耐德，信捷 創(chuàng)研等。極高的可靠性極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通訊能力，豐富的擴(kuò)展模塊。2.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型 自動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門能否良好工作的保障。在本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用直流無(wú)刷電機(jī)。直流無(wú)刷電機(jī)功率密度高，噪音極小、調(diào)速性能好，即具備交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍寬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。是應(yīng)用于“輕、小、薄、安靜、精密、可靠”等場(chǎng)合的最佳選擇本設(shè)計(jì)選用的是亞坦電機(jī)控制有限公司生產(chǎn)的45BLDC系列直流無(wú)刷電機(jī)，電機(jī)直徑45，

8、額定轉(zhuǎn)數(shù)800轉(zhuǎn)，功500W600W。額定電壓240V DC。2.3 限位開關(guān) 保護(hù)環(huán)節(jié)我采用限位開關(guān)，限位開關(guān)又稱行程開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置的一種自動(dòng)控制器件。 限位開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)到某一運(yùn)動(dòng)位置時(shí)，行程開關(guān)通過(guò)機(jī)械可動(dòng)部分的動(dòng)作，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的控制，限制它們的動(dòng)作和位置，借此對(duì)生產(chǎn)機(jī)械給以必要的保護(hù)。2.4 電子鎖本設(shè)計(jì)采用按鍵式電子鎖。按鍵式電子鎖：采用鍵盤輸入開鎖密碼，操作方便如果密碼正確，則驅(qū)動(dòng)電磁執(zhí)行器開鎖。

9、如果密碼不正確，則允許操作人員重新輸入密碼，最多可輸入三次;如果三次都不正確，則發(fā)出警報(bào)。第三章 軟件設(shè)計(jì)3.1控制方案 按下電子鎖開關(guān)I0.0，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)卷簾門打開。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)碰到上限位開關(guān)I0.1時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)卷簾門停止打開。汽車開始駛進(jìn)車庫(kù)。全部進(jìn)入后，按下電子鎖I0.3關(guān)門，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)卷簾門開始關(guān)閉。當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位開關(guān)I0.2時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，卷簾門關(guān)閉完成。如此循環(huán)運(yùn)行。3.2 I/O分配表 表3.2輸入輸出分配表3.3 PLC外部接線圖圖3.3 外部接線圖3.4 程序流程圖圖3.4 車庫(kù)自動(dòng)門控制流程圖3.5 PLC梯形圖的設(shè)計(jì)結(jié)束語(yǔ) 本課題研究了基于PLC的車庫(kù)自動(dòng)門控制系

10、統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方法，包括硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)。不僅在理論上論證了該系統(tǒng)實(shí)施的可行性，而且在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了模擬調(diào)試。 雖說(shuō)調(diào)試后本系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)能夠達(dá)到實(shí)際要求，但在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，考慮各部分的容量及其技術(shù)參數(shù)，供電電源的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)接地問(wèn)題、電纜設(shè)計(jì)與鋪設(shè)、PLC輸出端保護(hù)等問(wèn)題，已使系統(tǒng)達(dá)到安全可靠的工作，所以要想交付用戶使用，必須得通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。這就又給我們提出了更高層次的問(wèn)題，畢竟一個(gè)較好的和較完善的應(yīng)用軟件不是在短時(shí)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(shí)間的檢驗(yàn)。現(xiàn)在的系統(tǒng)還沒(méi)有達(dá)到真正的智能化，還需要正增加很多新的功能和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，才能達(dá)到真正

11、意義上的智能化控制。 雖然現(xiàn)在自動(dòng)門廣泛地使用PLC作為控制元件，但單片機(jī)等更為便宜，所以，應(yīng)該在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上開發(fā)利用單片機(jī)等控制的自動(dòng)門系統(tǒng)。而且現(xiàn)有的故障診斷很不全面，應(yīng)該增加主動(dòng)性預(yù)防診斷，可使系統(tǒng)在發(fā)生故障之前，我們就可以預(yù)見(jiàn)故障、排除故障，使運(yùn)行中的故障率降低到最低水平，保障自動(dòng)門安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。 最終，就是以信息技術(shù)為主，通過(guò)先進(jìn)使用技術(shù)，提升傳統(tǒng)自動(dòng)門制造業(yè)，強(qiáng)化產(chǎn)、學(xué)、研的有效結(jié)合，盡快實(shí)現(xiàn)技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新相結(jié)合的模式，建立和完善技術(shù)開發(fā)體系，全力提升自動(dòng)門制造層次和水平。致謝歷時(shí)半載，從課程設(shè)計(jì)從選題到搜集資料，從開題報(bào)告、寫初稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，

12、在設(shè)計(jì)的過(guò)程中心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。通過(guò)對(duì)車庫(kù)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，在學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)過(guò)程中，了解所設(shè)計(jì)工程的工藝流程，從而完成了對(duì)自動(dòng)門系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)，對(duì)于自動(dòng)門硬件，也知道了一些周邊技術(shù)，擴(kuò)充了知識(shí)面，增強(qiáng)對(duì)工藝的理解。我的這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的完成，本文的構(gòu)思、規(guī)劃設(shè)計(jì)撰寫得到了同學(xué)們的悉心幫助外,最重要的是感謝指導(dǎo)老師盧紀(jì)麗。她無(wú)論是在室內(nèi)資料整理還是在課題設(shè)計(jì)等各個(gè)方面都給予了大量的指導(dǎo)和幫助，令我不但完成了論文，也學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的知識(shí)，受益匪淺，特致以深深的感謝。其次要感謝各位專業(yè)課老師的幫助，他們?yōu)槲姨峁┝舜罅抠Y料及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)給與指導(dǎo)，使論文得以順利完成。在此對(duì)幫助過(guò)我的各位老師致以誠(chéng)摯的感謝。值此課題完成之際