本次設計主要針對于自動門的控制裝置的設計分析。根據給定的要求,綜合運用我們的知識和所查取的資料,選取了檢測靈敏度度高,探測范圍寬,而且工作非常可靠,誤報率極低的SS-968微波感應控制器和AT89C51微處理器。
8 此種控制模式為目前大多自動門的控制方式。本課題所設計的自動門控制系統采用PLC為控制中心來控制傳動機構從而控制門的開和關實現門的自動化控制。 3.2自動門的控制要求 (1)當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時,開門執行機構KM1動 作,電動機正轉,到達開門限位開關K3位臵時,電機停止運行。 (2)自動門在開門位臵停留8秒后,自動進入關門過程,關門執行機構KM2被起動, 電動機反轉,當門移動到關門限位開關K4位臵時,電機停止運行。 (3) 在關門過程中,當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關K2或K1時,應 立即停止關門,并自動進入開門程序。 (4) 在門打開后的8秒等待時間內,若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關 K2或K1時,必須重新開始等待8秒后,再自動進入關門過程,以保證人員安全通過。 3.3自動門控制系統構成 自動門控制系統包含PLC控制和動作執行元件構成。采用自動和手動電動控制方式,此種控制方式為目前大多自動門的控制方式。本課題所設計的自動門控制系統采用PLC為控制中心來控制傳動機構從而控制門的開和關實現門的自動化控制。 3.3.1PLC概述 可編程控制器,英文Programmable Controller,簡稱PLC,本課題中用PLC作為它的簡稱。PLC是用于工業現場的電控制器。它源于繼電器控制技術,但基于電子計算機。它以微處理器為核心,集自動化技術、計算機技術、通信技術為一體,它通過運行儲存在其內存中的程序,把經輸入電路的物理過程得到的輸入信息,變換為所要求的輸出信息,進而再通過輸出電路的物理過程去實現對負載的控制。 PLC基于電子計算機,但并不等同于計算機。普通計算機進行入出信息交換時,大多只考慮信息本身,信息入出的物理過程一般不考慮的。而PLC則要考慮信息入出的可靠性、實時性、以及信息的實際使用。特別要考慮怎樣適應于工業環境,如便于安裝便于門內外感應采集信號,便于維修和抗干擾等問題,入出信息變換及可靠地物理實現,可以說是PLC實現控制的兩個基本點。PLC可以通過他的外設或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電器控制裝臵多得多、強得多。
9 PLC有豐富的指令系統,有各種各樣的I/O接口、通信接口,有大容量的內存,有可靠的自身監控系統,因而具有以下基本功能: (1) 邏輯處理功能; (2) 數據運算功能; (3) 準確定時功能; (4) 高速計數功能; (5) 中斷處理(可以實現各種內外中斷)功能; (6) 程序與數據存儲功能; (7) 聯網通信功能 ; (8) 自檢測、自診斷功能。 可以說,凡普通小型計算機能實現的功能,PLC幾乎都可以做到。像 PLC這樣, 集豐富功能于一身,是別的電控制器所沒有的,更是傳統的繼電器控制電路所無法比擬的。豐富的功能為PLC 的廣泛應用提供了可能,同時,也為自動門行業的遠程化、信息化、智能化創造了條件。 現代化工業生產過程是復雜多樣的,它們對控制的要求也各不相同。PLC專為工業控制應用而設計,一經出現就受到了廣大工程人員的歡迎。其主要特點有: (1) 抗干擾能力強,可靠性能高 (2) 控制系統結構簡單,通用性強 (3) 編程方便,易于使用 (4) 功能強大,成本低 (5) 設計、施工、調試的周期短 (6) 維護方便 PLC與其它典型控制系統的區別 繼電器控制系統雖有較好的抗干擾能力,但使用了大量的機械觸點。是設備連線復雜,且觸點在開閉時易受電弧的損害,壽命短,系統可靠性差。 a.控制邏輯 繼電器控制邏輯采用硬件接線邏輯,利用繼電器機械觸點的串聯或并聯,及時間繼電器等組合成控制邏輯,其接線多而復雜、體積大、功耗大、故障率高,一旦系統構成后,想在改變或增加功能都很困難。另外,繼電器觸點數目有限,每個只有4-8對觸點,因此靈活性和擴展性很差,而PLC采用存儲器邏輯,其控制邏輯以程序方式儲存
10 在內存中,要改變控制邏輯,只需要改變程序即可,因此靈活性和擴展性很好。 b.工作方式 電源接通時,繼電器控制線路中各繼電器同時處于受控制狀態,它屬于并行方式。而PLC得控制邏輯中,各內部期間都處于周期性掃描過程中,各種邏輯、數值輸出地結果都是按照在程序中的前后順序計算出來的,它屬于串行方式。 PLC有微型計算機的許多特點,但他的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令的工作方式。而PLC則采用不斷循環的順序掃描的工作方式。每次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令開始,按順序逐條的執行用戶程序知道用戶程序結束,然后返回第一條指令開始新一輪的掃描。PLC就是這樣周而復始的重復上述循環掃描的,這種工作方式是在系統的控制下,順次掃描各輸入點的狀態,按用戶程序進行運算處理,然后順序向輸出點發出相應的控制信號。 PLC是一種工業控制計算機,所以他的工作原理是建立在計算機的工作原理基礎上的,即通過執行反映控制要求的用戶程序來實現的。但是CPU是分時操作方式來處理各項任務的,計算機在每一瞬間只能做一件事,所以程序的執行是按程序順序一次完成相應各電器的動作,便成為時間上的串行。由于運算速度極高,各電器的動作似乎是同時完成的,但實際輸入輸出的響應是有滯后的。 c.控制速度 繼電器控制邏輯依靠觸點的機械動作實現控制,工作頻率低,觸點開閉動作一般幾十毫秒數量級。另外機械觸點還會出現抖動問題;而PLC是由程序指令控制半導體電路來實現控制,屬于無觸點控制,速度極快,一般一條用戶指令的執行時間在微秒數量級,且不會出現抖動。 與單片機控制系統的區別 a.本質區別 單片機控制系統是基于芯片級的系統,而PLC控制系統是基于板級或模塊級的系統。其實PLC本身就是一個單片機系統,他是已經開發好的單片機產品。開發單片機控制系統屬于底層開發,而設計PLC控制系統是在產品的單片機控制系統上進行二次開發。 b.使用場合 單片機控制系統適合于家電產品、智能化的儀器儀表、玩具和批量生產的控制器產品等場合使用;而PLC控制系統適合在單片機電氣控制系統、工業控制領域的制造業自動化和過程中使用