太原科技大学毕业设计（论文）目录摘要IAbstractII第1章 引言1第2章 控制系统的功能需求分析与控制方案选择32.1 自动车库门的功能需求32.2 控制方案选择32.2.1 控制信号产生方式选择32.2.2 电机转速控制42.2.3 控制器的选择42.2.4 自动车库门的的选择52.3 控制系统结构及其原理52.3.1 控制系统结构52.3.2 系统的工作原理62.4 本章小结6第3章 自动车库门控制系统硬件设计73.1 可编程控制器（PLC）73.2 驱动电路93.3 变频器的选型103.4 感应开关的选型143.5 主电路图143.6 本章小结15第4章 PLC程序设计174.1 梯形图及编程环境概述174.2 程序设计184.2.1 设计流程图184.2.2 I/O地址分配19I4.2.3 PLC梯形图194.3 本章小结24第5章 系统仿真调试255.1 仿真环境255.2 仿真步骤及现象255.3 仿真模拟结论27第6章 总结29致谢31参考文献33附录1附录一：继电器接触器电路图1附录二：变频器型号及参数设定2附录三：元器件清单3附录四：I/O段子分配表4附录五：程序语句表6附录六：梯形图9I太原科技大学毕业设计（论文）摘要随着自动化技术的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）以其体积小、功能强、使用便利、可靠性强、易于编程等特点，在自动控制中得到广泛应用。本文选用西门子S7200 系列PLC（CPU 214）和松下VFO变频器（BFV00072D），采用理论分析的方法完成了控制系统的硬件设计，并借助V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3编程软件和西门子S7-200系列PLC专用模拟仿真软件完成了系统的软件开发和模拟仿真。仿真结果表明，此次所设计的自动车库门控制系统具有快速启动，变速运行，故障报警，紧急制动等功能，达到了预期要求，可适用于各种地下停车场。关键词：PLC，变频器，变频调速IIIAbstractWith the continuous development of the automatic control technology, PLC (Programmable Logic Controller) is widely used in automatic control for its features like tiny size, powerful functions, convenient use, high reliability, flexibility to program, etc. The hardware design of the control system was accomplished by using a series of SIEMENS S7200 PLC（CPU 214） and PANASONIC VFO Frequency Converter（BFV00072D）, with methods of theoretical analysis. The software development and simulation were accomplished by utilizing V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 programming software and simulating software that were technical for the series of SIEMENS S7200 PLC. The simulation result showed that the auto garage control system has a great number of functions like fast boot, variable-speed operation, fault alarm and emergency brake and others and all of these have achieved the prospected demands of the auto garage control system thus it can be used for all kinds underground parking lots. Keywords: PLC, Frequency Converter, Inverter-Driven32第1章 引言近些年，随着自动化技术的蓬勃发展，自动化产品市场迎来了空前的繁荣局面，各种智能、新兴的自动化产品不断融入到人们的学习、生产和工作当中。而自动化产品的丰富，又进一步推动了自动化行业的向前发展，也使得控制系统在自动化控制中的地位显得尤为重要。于是，随着工业水平的不断提高，控制的精细化及智能化的要求也不断提高，因此，以电气为核心的控制系统的结构就显得愈发之复杂。如继续使用电气控制，不但使得整个控制系统显得过于庞大，而且会使得元器件的数量急剧增加，加大接线的难度，进而使得系统的可控性大大下降。于是，PLC（Programmable Logic Controller）应运而生。PLC（Programmable Logic Controller），即为可编程序逻辑控制器，是新诞生的一种全新模式的工业自动化的控制装置。PLC以其体积小、功能强、使用便利、可靠性强、易于编程等等一系列之特点，得到了广泛之应用，例如，机械制造、电力电子、轻工、机电一体化、工业自动化等等【7】。随着新技术的应用，人们的生活也在发生着急剧的变化，在公共设施方面，例如车库门也开始了加速的发展进程。车库门的专业化、规模化生产几乎与汽车的此进程同步，在此后的发展之中，随着其生产技术的不断进步以及发展，市场上也如雨后春笋般的涌现出了大量的具有自身特点的，风格各异且具有规模的生产制造商。之后，自动化技术的发展催生了车库门的终极形式自动车库门，它源自于欧美，发展至今已经在世界各地开花结果，并逐渐形成了具有多种种类，制造精致，性能优异的完整的自动车库门的家族。对于自动车库门的原理，社会上的认知已经趋同，即在们的前后各有一个感应装置，通过感应到的信号，通过核心的控制器来控制驱动装置（电机），从而达到开关门的目的。而自动车库门也以其能够脱离人的操作而自动完成规定动作，从而节省了一定的人力以及其他之特点，得到了广泛之应用。而自动车库门自诞生之日起，便以其高效的工作效率，便捷的工作方式等特点得到了社会的认可和推广，而时至今日，人们对自动车库门的要求上，除了安全和便捷，还引入了整体及和谐的概念，即使得自动车库门与建筑本身还有自身周围的环境达到一致，在观感上具有美观、大方、和谐等特点。近些年来在国内，各种自动车库门以及相关产品也如雨后春笋般出现在市场上，然而相较于国外产品来说，无论是在外观设计和产品质量上来说都还存在着较大的差距，因此也存在着巨大的发展空间。I尽管自动车库门经过多年的发展与更新迭代，在外观上自动车库门应经有了大幅度的改进，然而究其本质，它仍然还是门这个意义的一个延伸物，外观只是人们在它本质之外的一个附加品。因此，外观的改变并不能改变它作为门的基本功能。所以对于自动车库门的研究要从对于门的基本功能上入手，即作为整体一部分的门，应该并行地满足隔离和通行两个要求。隔离，也就是隔离车库（尤指各类地下车库）内部与外的环境，使二者相互不干扰；通行，便是使得车库内部与外部能够顺利的完成车辆的进出。因此，在工艺要求上就要使得车库门具有密闭、牢固等特点。而且由于自动车库门具有的自动开关的特点，同时又兼具防风尘、低噪音等特点，使其在各种大中型停车场、商场、酒店地下停车场迅速普及开来，也逐渐成为了一些中高档小区地下车库的标配选择。因此在基础的功能之上，人们对其运行的安全性、稳定性、快速性以及使用寿命也有了越来越高的要求。本设计正是基于功能需求的分析以及对市场现状的调查，针对市场上现存的自动车库门存在的缺点，如无法故障报警，当门体下降时，进出车辆只能等待等，利用PLC、变频器、地磁感应器等模块，拟设计一个应用于地下公共停车场的自动车库门控制系统，使其具有市场上主流的能够自动开关门的主要功能，并且具有关门延时、紧急停止、故障报警等辅助功能，并在准确性上做出优化。主要包含自动车库门控制系统的功能需求分析与设计方案选择、硬件选择与设计（继电器接触器电路）、PLC程序设计（梯形图）、系统的修改与调试等过程。第2章 控制系统的功能需求分析与控制方案选择本章从控制系统的功能需求分析入手，结合所需实现的功能，给出若干个设计方案，在可行性为最高优先级的基础上，结合以安全性、便宜性、经济性等原则，通过对比与分析，得出最合适的设计方案，并在之后进行的设计之中得以实现。2.1 自动车库门的功能需求1）当有车辆由外部（或内部）通过地磁感应器，此时，开门执行器动作，电机开始正转，当门体达到开门终止限位开关时，电机停止运行，门体停止；2）车库门在开门终止位置延时8s，这时如果没有车辆通过地磁感应器，则车库门自动进入关门过程。此时，关门执行器动作，电机开始反转，当门体达到关门终止限位开关时，电机停止运行，门体停止；3）在关门过程中，如果有车辆通过地磁感应器，则立即停止关门并进入开门过程；4）在开门后的8s内，当有车辆由外部（或内部）通过地磁感应器，则在重新延时8s后，方可再次进入关门过程，以确保期间车辆能够正常通过。5）考虑到当车库门发生故障或出现意外时，需紧急停止自动门的运行，此时，断开电源开关，电机将被抱闸，立即停止，方便工作人员进行维护或援救。2.2 控制方案选择根据上述对功能需求的分析可以得出，该自动车库门控制系统的设计要点在于控制信号的类型、电机转速的控制、控制器的选择以及门体的选择几个方面。2.2.1 控制信号产生方式选择在设计中要实现对车库门的准确的开启，就需要有准确的控制信号，在当前的自动车库门行业中控制信号的产生的方式是通过各类的感应开关。控制信号的类型有压感信号，微波信号，红外信号，地磁信号等等。对于自动车库门控制系统而言，主要的控制信号则来源于微波信号，红外信号，地磁信号这三类控制信号。三类信号的原理不同，微波信号利用的是多普勒效应，利用非接触的方式，通过物体对微波的反射来判断物体的位置的移动，进而产生相应的信号；红外信号利用的是物体在不断的对外发散的热量，通过对热源体位置的变化，产生相应的信号；地磁信号则是利用地磁感应原理，也就是对于一个磁性物体（金属体），无论其运动与否，都会在一个范围之内对地球自身的磁场产生明显地扰动，这就是磁干扰，通常来说，铁磁性的物体都会对地球自身的磁力线产生扭曲和畸变，这样会产生相应的信号。对于这三类控制信号，微波信号和红外信号对于移动物体的判断存在着严重的缺陷，即无论移动的物体是否是车辆，二者都会产生控制信号，这与本课题的设计要求准确的开启相违背，而地磁信号则是有金属体对地磁的扰动来产生相应的信号，因此符合车库或停车场，有众多车辆进出的这一应用环境。通过上述的分析，本设计将选择地磁信号作为本控制系统的控制信号。2.2.2 电机转速控制为了确保整个自动门系统的准确性和快速性，