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1、基于基于 PLCPLC 的车库门自动控制设计的车库门自动控制设计【摘要摘要】随着电子技术的发展，PLC 不断的更新，PLC 控制已成为自动控制中最常见的方式之一。智能车库门就是自动控制应用的以典型例子，由于可编程控制器具有很好的处理智能车库门开关控制及良好的稳定性，而且可以很简单的改变控制的方式，因此，智能车库门的生产商家很多都运用 PLC 来做门的控制器。目前智能车库门在日常生活中用越来越广泛。PLC 控制具有较高的可靠性、稳定性、维修方便等优点。本文是关于智能车库门控制系统的设计，智能车库门系统主要由可编程控制器（PLC）、无线遥控开关、限位器件、驱动装置和传动装置组成。主要工作原理是人控
2、制无线遥控开关将信号传送到 PLC，PLC 再综合收到的智能车库门状态信号作出判断，而后发出控制信号，使驱动装置运行，再通过传动装置带动门的动作。【关键词关键词】：智能车库门；PLC；无线遥控开关；感应器件；驱动装置目录目录 引言引言 1 1 一、智能车库门控制要求一、智能车库门控制要求 2 2 二、智能车库门外部设备的选用二、智能车库门外部设备的选用 3 3 （一）车库门开关控制器的选择.3 （二）家用车库电机的选择.4 （三）车库内外灯的光控开关选择.5 （四）蜂鸣器的选择.6 （五）24V 直流电源选择 .7 （六）PLC 的选择 .7 三、智能车库门的控制流程三、智能车库门的控制流程
3、9 9 （一）汽车进、出库流程文字说明.9 （二）汽车进、出库控制流程图.9 四、智能车库门的梯形图设计四、智能车库门的梯形图设计 1111 （一）PLC 梯形图的概述 11 （二）梯形图编程环境12 （三）智能车库门 I/O 分配表13 （四）智能车库门程序图分析14 五、控制系统的电气接线五、控制系统的电气接线 1515 总结总结 1616 参考文献参考文献 1717 谢辞谢辞 1818 附录附录 I I I/OI/O 接线电路示意图接线电路示意图 1919 附录附录 IIII 控制系统主电路连接示意图控制系统主电路连接示意图2020 附录附录 IIIIII 梯形图程序梯形图程序2121引
4、言引言随着进口汽车大量涌入和国内汽车工业的不断发展，大中城市的汽车数量剧增，私家车更是越来越普及。从而引发了停车管理及防盗问题愈演愈烈。近几年，我国的停车场门控管理技术不断完善，计算机技术、通信技术、网络技术的发展又促进了停车场门控管理系统功能的强大。但是，现时某些小区停车场如要运用大量高新技术就会出现资金不足、维护管理不完善的问题，有时考虑也不够全面，且停车在小区停车场是需要收费的。所以目前建造属于自己个人的私家车库就显得尤为重要，这样不仅可省去小区停车场即时收费这一环节，而且可以更好的安置自己的爱车。车库门是私家车库的核心部分，可以及时有效的保护了车主的财产安全。早期的车库门控制系统采用继
5、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（Programmable 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，通用性和灵活性好。PLC 控制智能车库门由于具有智能化程度高、故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。为此，本设计采用 PLC 控制车库门的开关及其外围灯具设备的工作，以达到节能的目的，更加入的语音系统能够更人性化的为车主服务。一、智能车库门控制一、智能车库门控制要求要求库门设计为卷帘式，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 KM
6、2 使电机关门。在车库门的内侧装有无线遥控开关的接收器。其控制过程如图 1-1 所示。要求实现以下四个功能：1按下无线遥控开关上的开门键，产生输入电信号 i0.1=1，从而继电器 KM3 线圈得电，车库门锁开始打开，打开到位磁性开关 i0.4 动作2当车库门锁打开到位 i0.4 动作，KM1 线圈得电，车库门开始上升，车库内的灯q0.3 亮(白天不会亮)。车库门上升到上极限 i0.5 处停止上升。3按下无线遥控开关上的关门键，产生输入信号 i0.2=1，从而继电器 KM2 线圈得电，车库门开始关闭，车门关闭后灯熄灭。4当车库门关闭到其下降极限 i0.6 处，KM2 线圈失电，车库门停止下降，同
7、时车库门锁 km3 线圈失电，门锁上锁图 1-1 车库门动作示意图二、智能车库门外部设备的选用二、智能车库门外部设备的选用（一）车库门开关控制器的选择1作用：提供信号给 PLC 控制车库门的开关。由于要实现车库门的智能化控制，则要求车主在车上就可以打开车库门，无需下车手动操作，所以本文将选用无线遥控开关。2无线遥控开关的选型要求：抗干扰能力均很强,可在强电磁干扰环境中使用。频率稳定性好,接收灵敏度高。控制安全，发射器和接收器只能一对一使用。遥控距离广，最低要求 100M，可以与 PLC 连接使用。综上所述确定选择深圳市奥圣科技发展有限公司的奥圣/AU-RK02-12 无线遥控开关，如图 2-1
8、 所示。图 2-1 奥圣/AU-RK02-12 无线遥控开关3产品特点：四路输出，可独立输出，也可非锁和互锁输出。可通过拔插插针跳线的方式方便地在点动、互锁、自锁三种工作方式中进行随意切换。使用方便更换芯片的芯片座，可方便地更换为点动、互锁、自锁各类芯片，以便满足各类需要。接收灵敏度高，遥控距离可达 50 米至 100 米以上。采用大容量继电器，可控制上千瓦的电器及设备。采用无线编码技术，无方向性，开关互不干扰。主要应用于遥控电动门、窗、开关、安防等工业或照明遥控领域。4其主要技术参数如下：工作电压：DC24V接收频率：315MHZ接收灵敏度：95db工作方式：点动，互锁，自锁最大负载：7A编
9、码类型：固定编码方式：焊盘5接线说明： 1、4、7、10 为常开端2、5、8、11 为公共端3、6、9、12 为常闭端（二）家用车库电机的选择1作用：给车库门的开关提供动力，由 PLC 控制的接触器 KM1、KM2 控制其正反转。2选用车库门电机主要考虑：车库门面积、重量，当地的天气气候，车库门的使用寿命等。无刷直流电机具有更大的功率密度（铁芯利用率高） 、更高的效率和更好的控制性能，如将节能因素、省却变频器以及产能提高因素考虑在内，使用者的综合成本下降很大。所以在本设计中选用的无刷直流电动为 TT MOTOR 的无刷直流电机，如图2-2 所示。3产品特点：该产品设计先进、工艺精良、性能稳定、
10、安全可靠。具有整体感强、体积小、重量轻、耗电省、噪音低、输出转矩大，制动灵活、准确等特点。广泛使用于工厂、商店、会议中心、中小型市场、家庭的门等。其中 GMP56-TEC5760 型适合于本设计使用。4其主要技术参数如下：电压：24.0（V）功率：25（W）额定速度：100（rpm）额定转矩：0.9（NM）额定电流：2.10（A）效率：75（%）绝缘等级：B电机外形尺寸：直径：56（mm）长度：110（mm）图 2-2 GMP56-TEC5760 直流无刷电机（三）车库内外灯的光控开关选择1作用：与 PLC 控制的继电器联合控制车库外灯的开关，接线示意图，如图 2-3所示。2产品特点：本光控感
11、应开关电路设计采用高品质 CDS 元器件装置,并使用继电器开关接通负载力强,继电器开关使用寿命 10 万次。当环境光照度低于 8Lux 时,开关自动接通负载,当环境光照度足够时,开关自动关闭负载,适用于楼道、走廊、仓库、车库、地下通道等公共场所各类灯具电器的自动开关。3其主要技术参数如下： 感应方式：被动式 感应原理：光敏感应 自身功率：0.016W/h 光控感应：2-8Lux 负载能力：阻性 1000W,感性 400W 环境温度：-20+50 负载范围：白炽灯,日光灯,节能灯,LED 灯等各类负载 工作电压：180V-AC265V(50Hz/60Hz) 图 2-3 光控开关接线示意图4安装注
12、意事项：安装时开关应背光，避免灯光的直射或干扰，开关表面光线应尽量接近自然环境光线。（四）电磁锁的选择1作用：保障安全，凸显智能车库门的自动化，由 PLC 直接控制为了提高车库安全，且可以自动化开锁，本设计使用电磁锁，由 PLC 控制锁开关2产品特点：安全可靠，方便。此锁在失电情况下处于紧锁状态，线圈得电开锁。配有停电时手动开锁钥匙。坚固耐用，防水能力强，全封闭结构，优质 ABS 工程金属外壳，美观坚固，使用寿命长，防水能力达到国经工业标准防水等级 IPX6。3其主要技术参数如下： 型号：YF339工作电压：24V工作电流：0.8A机械寿命：30 万次工作方式：独立式（即断电即上锁，通电触发开
13、锁）工作模式：白天/关闭/夜间(前单元) 工作温度：-2070 表面处理：高光镀铬灵敏度：120dB5dB 阻抗：8 颜色：黑色 尺寸：100100100mm 重量：2.1kg（五）24V 直流电源选择1作用：为耗能设备提供动力来源，输入 220V 交流输出 24V 直流。24V 直流电源是整个智能车库门的动能来源，所以电能的输出要稳定，且要具备过载过压保护。因此选择明纬 S-60-24 单组输出开关电源,如图 2-4 所示。图 2-4 明纬 S-60-24 单组输出开关电源2产品特点：国际通用全范围交流输入，具有短路、过载、过电压保护，自然风冷，100%满载老化测试，开关工作频率 77KHZ
14、。3其主要技术参数如下：直流电压：24V额定电流：2.5A额定功率：60W输入电压：220V频率范围：4763Hz效率：79%工作温度：-10+60工作适度：2090%RH尺寸：159*97*38MM（L*W*H）（六）PLC 的选择1作用：是整个智能车库门的核心，协调控制车库门各部件的动作，实现智能化。在 PLC 系统设计时，首先要确定控制方案，下一步的工作就是 PLC 工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此工程设计选型和估算时，应该详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围，确定所要的操作和动作，然后根据控制要求，估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定
15、 PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的 PLC 和设计相应的控制系统。2输入输出（I/O）点数的估算I/O 点数的估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10到 20的可扩展。留有余量后，就作为输入输出点数估算数据。在实际订货时，还需要根据制造厂商 PLC 的产品特点对输入输出点数进行圆整。根据估算的方法本设计的 I/O 点数为输入 6 点，输出 5 点。3机型的选择（1） 、PLC 的类型PLC 按结构分为整体型和模块型，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类。按 CPU 字长分为 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。从应用角度出发
16、，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型的 PLC 的 I/O 点数是固定的，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型 PLC 提供多种 I/O 卡件或插卡，因此用户可较合理的选择和配置系统的 I/O 点数，功能扩展方面灵活，一般用于大中型控制系统。（2） 、从经济的角度考虑 在选择 PLC 时，应该考虑其性能价格比。考虑经济时，也应该同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素。进行比较和兼顾，最终选出比较满意的产品。输入输出点数对价格有直接的影响，当点数增加到一定数值后，相应的存储器容量也应增加。因此，点数的增加对 PLC 选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有一定的影响。所以，在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。本设计的自动门属于小型控制系统，结合经济性的考虑，选用整体型 PLC。4对 PLC 响应时间的选择对于多数场合，PLC 的响应时间基本上能满足控制要求。响应时间包括输入滤波时间、输出滤波时间和扫描周期。PLC 的工作方式决定了它
