1、专科毕业设计（论文）资料题 目 名 称： 自动车库门控制系统设计学 院（部）： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩： 摘 要随着汽车产业的发展，人们对车库的需求量日益增长。车 库 门 产 品 是 在 我 国 建筑 市 场 发 展 过 程 中 到 迅 速 发 展 。 我 国 车 库 门 业 的 现 状 是 ： 80 年 代 初 我 国 与 世界 各 国 的 交 流 渐 渐 多 了 起 来 ， 当 时 的 工 业 产 品 展 览 会 上 就 有 瑞 典 的 车 库 门 而 且是 上 滑 道 车 库 门 ， 那 时 ， 有 超 前 意 识 的 企 业 开
2、始 研 制 车 库 门， 当 然 在 20 世纪80 年代更多的还是卷帘门的市场 占 了 80%，尽管卷帘门的噪音高达 60-80 分贝，但是 卷 帘 门 产 品 从 结 构 上 已 经 用 上 了 弹 簧 钢 带 。 车 库 门 不 是 说 结 构 繁 杂 就 是 好 产 品 ，只 要 我 们 的 设 计 理 念 是 先 进 的 ， 发 展 方 向 当 然 是 以 简 便 、 耐 用 为 根 本 原 则 。这 好 比 照 相 机 发 展 到 一 定 程 度 就 有 了 很 普 及 的 傻 瓜 和 数 码 照 相 机 。 但 是 产 品 的 品质 不 是 落 后 而 是 向 更 先 进 和 更
3、 趋 于 人 性 的 智 能 、 安 全 、 耐 用 的 方 向 发 展 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。本文主要阐述了车库自动门的设计思想与程序编制, 应用 PLC 作为现场控制器，对现场设备进行信号采集与控制。控制的说明、系统流程图、外部接线图、梯形图必要的文字说明介绍了以 PLC 为应用的车库自动门的系统软件设计。根据管理及控制功能需求，充分研究了相关系统组件的工作原理及性能指标，据此进行系统功能设计及硬件选型。此系统对车库的管理有很大的帮助、
4、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。关键词：可编程控制器 S7-200 自动车监库控制系统；车库 ；监控系统I目 录摘 要 .IABSTRACT .II目 录 III第 1 章 绪论 .11.1 车库门研究现状 .11.2 车库门研究意义1第 2 章 停车场控制系统硬件设计 .22.1 可编程控制器 PLC 的选型 .22.2 电动机的选型 62.2.1 直流电动机的优势82.3 汽车车库自动门电气控制系统的平面图及控制要求.92.4 自动车库门控制要求 .102.4.1 控制程序的编制，并画出硬件接线图 11第 3 章 停车场控制系统软件设计 133.1 设计功能
5、顺序 133.1.1 I/O 口及定时器/计数器说明 .14结 论 16参考文献 .17致 谢 17附 录一车库门控制系统梯形图 19附 录二 车库门控制系统指令表. 20湖南工业大学本科毕业设计（论文）0第 1 章 绪论1.1 车库门研究现状车库的发展，应该说从第一辆汽车诞生以来就随之产生。公安部交通管理局的统计显示，截至 2006 年底，我国汽车保有量为 2421 万辆，与 2005 年相比，增长 279 万辆，增长率为 13%。在汽车快速增加的同时， “停车难”的问题越来越严重的凸显出来。以上海市为例，截止 2006 年底，上海市己拥有机动车辆 150 万辆，其中汽车 80万辆。而目前全
6、市各类停车场停车位加起来约为 49 万个。而这种情况也挡不住上海市机动车辆以每年 7 万辆的数量迅猛增长。据预测，到 2012 年机动车拥有量将达到 200多万辆。停车泊位的现状及发展速度远远不能适应客观发展的需求。而对于快速发展的中国各个城市，停车难也随着城市经济的快速发展和汽车数量的激增接踵而来。资料显示，全国 36 个大中城市停车位满足率不足 20%，也就是说，目前我国城市每 5 辆机动车辆只有 1 个停车位。国内家用汽车拥有量的迅速增加，使城市道路交通变得十分拥挤，各大城市高峰时塞车已经成为天天可见的一道景观。家用汽车的停放也逐渐成为一个社会问题。我国大城市中由于停车位少，而土地越来越
7、紧缺的情况下，停车位价格十分昂贵，为解决城市停车难的问题，家用车库是必然出路。我国家用车库发展虽经历了近几十年的发展，但仍处于初级的停车功能，是最原始的使用阶段，它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。为此对家用车库设计方案优化具有重大的现实意义和潜在的市场经济效益。1.2 车库门研究意义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
8、能真正满足正常的停放，公交需求更很大。因此车辆停放依旧是市民最关注的问题。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（Programmable Logic Controller），其特点是：具备逻辑控制、定时、湖南工业大学本科毕业设计（论文）1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
9、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。第 2 章停车场控制系统硬件设计2.1 可编程控制器 PLC 的选型 一、PLC 功能特点及选型 PLC目前主要的品牌有：美 国 AB
10、， 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 。目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1、开关量的逻辑控制这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。2、模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必
11、须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。3、运动控制PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可湖南工业大学本科毕业设计（论文）2驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4、过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制
12、计算机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块。PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5、数据处理现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无
13、人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6、通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。由于S7-200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，所以本设计中采用西门子公司的S7-200型PLC。二、S7-200简介1.概述S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各
14、种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。2S7-200优点S7-200 系 列 出 色 表 现 在 以 下 几 个 方 面 ： a 极 高 的 可 靠 性 。 b 极 丰 富 的 指 令 集 。 c 易 于 掌 握 。 湖南工业大学本科毕业设计（论文）3d 便 捷 的 操 作 。 e 丰 富 的 内 置 集 成 功 能 。 f 实 时 特 性 。 g 强 劲 的 通 讯 能 力 。 h 丰 富 的 扩 展 模 块 。3.S7-200适 用 范 围S7-200 系 列 在 集
15、 散 自 动 化 系 统 中 充 分 发 挥 其 强 大 功 能 。 使 用 范 围 可 覆 盖 从 替 代继 电 器 的 简 单 控 制 到 更 复 杂 的 自 动 化 控 制 。 应 用 领 域 极 为 广 泛 ， 覆 盖 所 有 与 自 动 检测 ， 自 动 化 控 制 有 关 的 工 业 及 民 用 领 域 ， 包 括 各 种 机 床 、 机 械 、 电 力 设 施 、 民 用 设施 、 环 境 保 护 设 备 等 等 。 如 ： 冲 压 机 床 ， 磨 床 ， 印 刷 机 械 ， 橡 胶 化 工 机 械 ， 中 央 空调 ， 电 梯 控 制 ， 运 动 系 统 。 - S7-200
16、系 列 PLC 可 提 供 4 个 不 同 的 基 本 型 号 的8 种 CPU 供 选 择 。4.CPU单 元 设 计集 成 的 24V 负 载 电 源 ： 可 直 接 连 接 到 传 感 器 和 变 送 器 （ 执 行 器 ） ， CPU 221， 222 具 有 180mA 输 出 ， CPU 224， CPU 224XP， CPU 226 分 别 输 出280， 400mA。 可 用 作 负 载 电 源 。 a.不 同 的 设 备 类 型 CPU 221226 各 有 2 种 类 型 CPU， 具 有 不 同 的 电 源 电 压 和 控 制 电 压 。 b.本 机 数 字 量 输 入
17、/输 出 点 CPU 221 具 有 6 个 输 入 点 和 4 个 输 出 点 ， CPU 222 具 有 8 个 输 入 点 和 6 个输 出 点 ， CPU 224 具 有 14 个 输 入 点 和 10 个 输 出 点 ， CPU 224XP 具 有 14 个 输 入 点和 10 个 输 出 点 ， CPU 226 具 有 24 个 输 入 点 和 16 个 输 出 点 。 c.本 机 模 拟 量 输 入 /输 出 点 CPU 224XP 具 有 2 个 输 入 点 ， 1 个 输 出 点 。 d.中 断 输 入 。 允 许 以 极 快 的 速 度 对 过 程 信 号 的 上 升 沿
18、作 出 响 应 。 e.高 速 计 数 器 CPU 221/222 4 个 高 速 计 数 器 （ 30KHz） ， 可 编 程 并 具 有 复 位 输 入 ， 2 个 独 立 的 输 入 端 可 同时 作 加 、 减 计 数 ， 可 连 接 两 个 相 位 差 为 90的 A/B 相 增 量 编 码 器 。 CPU224/224XP/226 6 个 高 速 计 数 器 （ 30KHz） ， 具 有 CPU221/222 相 同 的 功 能 。 CPU 222/224/224XP/226 可 方 便 地 用 数 字 量 和 模 拟 量 扩 展 模 块 进 行 扩 展 。 可 使 用 仿 真 器
19、 （ 选 件 ） 对 本 机输 入 信 号 进 行 仿 真 ， 用 于 调 试 用 户 程 序 ， 本 设 计 选 用 CPU224。湖南工业大学本科毕业设计（论文）45.模 拟 电 位 器CPU221/222 1 个 CPU224/224XP/226 2 个 CPU221/222/224/224XP/226 6.脉 冲 输 出2 路 高 频 率 脉 冲 输 出 （ 最 大 20KHz） ， 用 于 控 制 步 进 电 机 或 伺 服 电 机 实 现 定 位 任务 。 7.实 时 时 钟例 如 为 信 息 加 注 时 间 标 记 ， 记 录 机 器 运 行 时 间 或 对 过 程 进 行 时
20、间 控 制 。 EEPROM 存 储 器 模 块 （ 选 件 ） 可 作 为 修 改 与 拷 贝 程 序 的 快 速 工 具 （ 无 需 编 程 器 ） ， 并 可 进 行 辅 助 软 件 归 档 工作 。 8.电 池 模 块用 于 长 时 间 数 据 后 备 。 用 户 数 据 （ 如 标 志 位 状 态 ， 数 据 块 ， 定 时 器 ， 计 数 器 ）可 通 过 内 部 的 超 级 电 容 存 贮 大 约 5 天 。 选 用 电 池 模 块 能 延 长 存 贮 时 间 到 200 天（ 10 年 寿 命 ） 。 电 池 模 块 插 在 存 储 器 模 块 的 卡 槽 中 。 9.编 程
21、： CPU 221/222/224/224XP/226STEP 7-Micro/WIN32 V3.1 编 程 软 件 可 以 对 所 有 的 CPU 221/222/224/224XP/226 功 能 进 行 编 程 。 同 时 也 可 以 使 用 STEP 7-Micro/WIN16 V2.1 软 件 包 ， 但 是 它 只 支 持 对 S7-21x 同 样 具 有 的 功 能 进 行 编 程 。 STEP 7-Micro/DOS 不 能 对 CPU 221/222/224/224XP/226 编 程 。 如 果 使 用PG/PC 的 串 口 编 程 ， 则 需 要 使 用 PC/PPI 电
22、 缆 。 如 果 使 用 STEP 7-Micro/WIN32 V3.1 编 程 软 件 ， 则 也 可 以 通 过 SIMATIC CP 5511 或 CP 5611 编 程 。 在 这 种 情 况 下 ， 通 讯 速 率 可 高 达 187.5kbit/s。 可 以 利 用 PC/PPI 电 缆 和 自 由 口 通 讯 功 能 把 S7-200 CPU 连 接 到 许 多 和 RS-232 标 准 兼 容 的 设 备 。 10.有 两 种 不 同 型 号 的 PC/PPI 电 缆 ：带 有 RS-232 口 的 隔 离 型 PC/PPI 电 缆 ， 用 5 个 DIP 开 关 设 置 波
23、特 率 和 其 它 配置 项 .湖南工业大学本科毕业设计（论文）5带 有 RS-232 口 的 非 隔 离 型 PC/PPI 电 缆 ， 用 4 个 DIP 开 关 设 置 波 特 率 。 有关 非 隔 离 型 PC/PPI 电 缆 的 技 术 规 范 ， 请 参 阅 S7-200 可 编 程 控 制 器 系 统 手 册 。 当 数 据 从 RS-232 传 送 到 RS-485 口 时 ， PC/PPI 电 缆 是 发 送 模 式 。 当 数 据 从RS-485 传 送 到 RS-232 口 时 ， PC/PPI 电 缆 是 接 收 模 式 。 当 检 测 到 RS-232 的 发 送线 有
24、 字 符 时 ， 电 缆 立 即 从 接 收 模 式 转 换 到 发 送 模 式 。 当 RS-232 发 送 线 处 于 闲 置 的时 间 超 过 电 缆 切 换 时 间 时 ， 电 缆 又 切 换 到 接 收 模 式 。 这 个 时 间 与 电 缆 上 的 DIP 开关 设 定 的 波 特 率 选 择 有 关 。11.各 型 号 优 点 CPU 221 本 机 集 成 6 输 入 /4 输 出 共 10 个 数 字 量 I/O 点 。 无 I/O 扩 展 能 力 。 6K 字 节 程序 和 数 据 存 储 空 间 。 4 个 独 立 的 30kHz 高 速 计 数 器 ， 2 路 独 立
25、的 20kHz 高 速 脉 冲 输出 。 1 个 RS485 通 讯 /编 程 口 ， 具 有 PPI 通 讯 协 议 、 MPI 通 讯 协 议 和 自 由 方 式 通 讯能 力 。 非 常 适 合 于 小 点 数 控 制 的 微 型 控 制 器 。 CPU 222 本 机 集 成 8 输 入 /6 输 出 共 14 个 数 字 量 I/O 点 。 可 连 接 2 个 扩 展 模 块 。 6K 字节 程 序 和 数 据 存 储 空 间 。 4 个 独 立 的 30kHz 高 速 计 数 器 ， 2 路 独 立 的 20kHz 高 速 脉冲 输 出 。 1 个 RS485 通 讯 /编 程 口
26、 ， 具 有 PPI 通 讯 协 议 、 MPI 通 讯 协 议 和 自 由 方 式通 讯 能 力 。 非 常 适 合 于 小 点 数 控 制 的 微 型 控 制 器 。 CPU 224 本 机 集 成 14 输 入 /10 输 出 共 24 个 数 字 量 I/O 点 。 可 连 接 7 个 扩 展 模 块 ， 最大 扩 展 至 168 路 数 字 量 I/O 点 或 35 路 模 拟 量 I/O 点 。 13K 字 节 程 序 和 数 据 存 储 空间 。 6 个 独 立 的 30kHz 高 速 计 数 器 ， 2 路 独 立 的 20kHz 高 速 脉 冲 输 出 ， 具 有 PID控
27、制 器 。 1 个 RS485 通 讯 /编 程 口 ， 具 有 PPI 通 讯 协 议 、 MPI 通 讯 协 议 和 自 由 方 式通 讯 能 力 。 I/O 端 子 排 可 很 容 易 地 整 体 拆 卸 。 是 具 有 较 强 控 制 能 力 的 控 制 器 。 CPU 224XP 本 机 集 成 14输 入 /10输 出 共 24个 数 字 量 I/O点 ， 2输 入 /1输 出 共 3个 模 拟 量I/O点 ， 可 连 接 7个 扩 展 模 块 ， 最 大 扩 展 值 至 168路 数 字 量 I/O点 或 38路 模 拟 量 I/O点 。 20K字 节 程 序 和 数 据 存 储
28、 空 间 ， 6个 独 立 的 高 速 计 数 器 （ 100KHz） ， 2个 100KHz的 高 速 脉 冲 输 出 ， 2个 RS485通 讯 /编 程 口 ， 具 有 PPI通 讯 协 议 、 MPI通 讯 协 议 和 自 由方 式 通 讯 能 力 。 本 机 还 新 增 多 种 功 能 ， 如 内 置 模 拟 量 I/O,位 控 特 性 ， 自 整 定 PID功 能 ， 线 性 斜 坡 脉 冲 指 令 ， 诊 断 LED， 数 据 记 录 及 配 方 功 能 等 。 是 具 有 模 拟 量 I/O和 强 大 控 制 能 力 的 新 型 CPU。CPU 226本 机 集 成 24输 入
29、 /16输 出 共 40个 数 字 量 I/O 点 。 可 连 接 7个 扩 展 模 块 ， 最 大 扩 展至 248路 数 字 量 I/O 点 或 35路 模 拟 量 I/O 点 。 13K字 节 程 序 和 数 据 存 储 空 间 。 6个独 立 的 30kHz高 速 计 数 器 ， 2路 独 立 的 20kHz高 速 脉 冲 输 出 ， 具 有 PID控 制 器 。 2个湖南工业大学本科毕业设计（论文）6RS485通 讯 /编 程 口 ， 具 有 PPI通 讯 协 议 、 MPI通 讯 协 议 和 自 由 方 式 通 讯 能 力 。 I/O端 子 排 可 很 容 易 地 整 体 拆 卸
30、。 用 于 较 高 要 求 的 控 制 系 统 ， 具 有 更 多 的 输 入 /输 出 点 ，更 强 的 模 块 扩 展 能 力 ， 更 快 的 运 行 速 度 和 功 能 更 强 的 内 部 集 成 特 殊 功 能 。 可 完 全 适应 于 一 些 复 杂 的 中 小 型 控 制 系 统 。2.2电动机的选型并励或他励直流电动机与交流异步电动机相比，虽然结构复杂，价格高，维修也不方便，但是在调速性能上有其独特的优点。因为鼠笼式电动机在一般情况下是不能调速的，更不能无级调速，因此，对调速要求高的设备，均采用直流电动机。这是因为直流电动机能无级调速，机械传动机构比较简单。由直流电动机的转速公式
31、：n=（U-IaRa）/KE可知，Ra、 和 U 中的任意一个值，都可使转速改变，改变电枢电路中外电阻的方法也可进行调速。但其缺点是耗电多，电机机械特性软，调速范围小，且只能进行有级调速，故这种方法目前已较少采用。现常用的对直流电动机调速的方法有调磁法和调压法。（1）调磁法即改变磁通量 。当保持电源电压 U 为额定值时，调节 Rf，改变励磁电流 If 以改变磁通量，如图 13 所示。由于n=U/KE-Ra/KTKET可知磁通 减少时，n0 升高，转速降n 增大，但后者与 2 成反比，所以磁通愈小，机械特性曲线愈陡，但仍具有一定硬度，如图 14 所示。在一定负载下， 愈小，则 n 愈高。由于电动
32、机在额状态运行时，它的磁路已接近饱和，所以通常都是减小磁通（n） ，将转速往上调（nnn） 。调速的过程是：当电压 U 保持恒定时，减小磁通 。由于机械惯性，转速产立即发生变化，于是反电动势 E=KEn 就减小，Ia 随之增加。由于 Ia 增加的影响超过 减小的影响，所以转矩 T=KTIa 也就增加。如果阻转矩 Tc 未变，则 TTc 转速 n 上升。随着 n 的升高，反电动势 E增大，Ia 和 T 也着减小，直到 T=Tc 时为止。但这时转速已比原来升高了。湖南工业大学本科毕业设计（论文）7必须指出，若电动机在额定状态下运行，则电枢电流 Ia 为额定值，如果调速时负载转矩仍旧保持不变（为额定
33、值） ，由于 T=KTIa，故减小磁通量 后 Ia 必然超过额定值，因此调速后负载转矩必须减小。这种调速方法适用于转矩与转速成反比而输出功率基本不变（恒功率调速）的场合。这种调速方法有 3 个优点：（1）调速平滑，可无级调速；（2）调速经济，控制方便；（3）机械特性较硬，稳定性较好。这种调速方法的局限是转速只能升高，即调速后的转速要超过额定转速。因为电机不允许超速太多，因此限制了它的调速范围。在实际工作中，这种方法常作为电压调速的一种补充手段。（2）调压法即改变电压 U。当保持他励电动机的励磁电流 If 为额定值时，降低电枢电压 U，则由n=U/KT-Ra/KEKT2T可见，n0 变低了，但n
34、 未改变。因此改变 U 可得出一组平行的机械特性曲线。在一定负载下，U 愈低，则 n 愈低。由于改变电枢电压只能向小于电动机额定电压的方向改变，所以转速将下调(nn)。调速的过程是：当磁通 保持不变时，减小电压 U 由于转速不立即发生变化，反电动势 E 便暂不变化，于是电流 Ia 减小，转矩 T 也减小。如果阻转矩 Tc 未变，则 TTc，转速 n 下降。随着 n 的降低，反电动势 E减小，Ia 和 T 增大，直到 T=Tc 时为止。但这时转速已比原来降低了。由于调速时磁通不变，如在一定的额定电流下调速，则电动机的输出转矩便是一定的（恒转矩调速） 。这种调速方法有下列优点：（1）机械特性较硬，
35、并且电压降低后硬度不变，稳定性较好；（2）调速幅度大；（3）可均匀调节电枢电压；得到平滑的无级调速。这种调速方法的缺点是调压需用专门的设备，投资较高。近年来由于采用了可控硅整流电源对电动机进行调压和调速，使这种方法得到了广泛湖南工业大学本科毕业设计（论文）8应用。印刷设备中直流电动机的调速多采用这种方法。2.2.1 直流电动机的优势因为直流电动机在调方面很简单，相对于异步电动机来说又有以下的优势：（1） 由于采用高性能永磁材料，无刷直流电机的转子尺寸得以减小，可以具有较低的惯性、更快的响应速度、更高的转矩惯量比。 （2） 由于没用转子损耗（转子使用永磁材料） ，也无需定子励磁电流分量（应用新理
36、论） ，所以无刷直流电机具有较高的效率和功率密度。对于同等容量输出，交流异步电机需要更大功率的整流器和逆变器。 （3） 由于没有转子发热，无刷直流电机也无需考虑转子冷却问题。 （4） 交流异步电机由于其非线性本质，实现控制极为复杂。无刷直流电机把其复杂的磁场定向控制简化为离散状态的转子位置控制，无需坐标变换，调速范围更宽，控制性能更好。 综上所述，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。所以在本课题设计中选用了无刷直流电动机。 2.3汽车车库自动门电气控制系统的平面图及控制要求汽车
37、车库自动门电气控制系统控制的平面图如图 2.2 所示。图 2.2说明：超声波传感器：红色区域为超声波的感应范围，当小车进入到这个范围，超声波湖南工业大学本科毕业设计（论文）9开关被触发，常闭变常开，常开变常闭。它的初始状态是上面为常闭触点，下面为常开触点。光电传感器：当有物体穿过开关，并遮住了光束，那么开关的状态常闭变常开，常开变常闭。它的初始状态是上面为常闭触点，下面为常开触点。门下限开关：当门下降，碰到它时，门下限开关会有动作，那么开关的状态常闭变常开，常开变常闭。由于现在门是关闭的，因此它的初始状态是上面为常开触点，下面为常闭触点。门上限开关：当门上升时，碰到它时，门上限开关会有动作，那
38、么开关的状态常闭变常开，常开变常闭。它的初始状态是上面为常闭触点，下面为常开触点。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）。2.4 自动车库门控制要求 PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。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 KM2 使电机关门。在库门的上方装设一个超声波探测开关 S01，超声波开关发射超声波。1）按下启动按扭，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，从而产生输出电信号（S01=ON），由该信号启动接触器 KM1，电机 M 正转使卷帘上升开
39、门，当到达开门限位开关位置时，电机停止运行。2）如果此时车不想停入车库，需要离开，车离开超声波发射范围，5 秒后，车库门自动关闭。如果此时车又想开进车库，再次进入超声波发射范围，车库门停止关闭，进行开门动作。3）当车开到车库门下时，在库门的下方装设一套光电传感器 S02，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，光电传感器S02 便检测到这一物体，产生电脉冲，在延时定时器 3 秒后，由该信号启动接触器KM2，使电机 M 反转，从而使卷帘开始下降关门，当门移动到关门限位开关时，电机停止运行
40、。4）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外进入超声波发射范围时，则立即停止关门，并自动进入开门程序。5）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问题，增加手动开门和关门开关。 湖南工业大学本科毕业设计（论文）102.4.1 控制程序的编制，并画出硬件接线图1 主接线路如下图 2.3 所示图 2.3 车库自动门主电路电路图2 PLC 硬件连接线路如下图 2.4 所示：湖南工业大学本科毕业设计（论文）11图 2.4。湖南工业大学本科毕业设计（论文）12第 3 章停车场控制系统软件设计3.1 设计功能顺序如下图 3.1 所示 图 3.11、车开进车库： 1） 、运行项目，按下启动
41、按钮 SB5；按键盘的向上方向键，控制小车前进；当小车进入超声波区域时，车库门开启，到达上限位停止开门。2） 、车继续前进，当车穿过光电传感器，开进车库时，定时器开始计时，3s 后，开始关门，到达关门下限位时停止关门。湖南工业大学本科毕业设计（论文）132、车开出车库顺序图如 3.2：图 3.21） 、按下手动开门按钮后，车库门开启，到达上限位时，停止开门。2） 、车开出车库时，穿过关电开关和超声波区域，最后离开超声波区域，此时门自动关闭，无需手动去关门。3.1.1 I/O 口及定时器/计数器说明I/O 口及定时器/计数器说明表类别 元件 端子号 作用B1 I0.0 超声波传感器B2 I0.1
42、 光电传感器SB1 I0.2 开门上限开关输入SB2 I0.3 关门下限开关湖南工业大学本科毕业设计（论文）14SB3 I0.4 启动/停止开关SB3 I0.5 手动开门开关SB4 I0.6 声控开关KM1 Q0.0 电机正转接触器KM2 Q0.1 电机反转接触器输出 HL Q0.2 照明灯定时器说明：类别器件号 设定值 作用T37 10 秒 声控开关启动后，10 秒照明灯关闭定时器 T38 3S 车触光电开关后，3 秒后关自动门控制过程：按下启动开关I0.4，当车进入超声波范围时电动机正转卷帘门打开，同时照明灯打开。当电动机正转碰到上限位开关I0.2时，电动机停止转动卷帘门停止打开。汽车开始
43、驶进车库。全部进入后，光电传感器I0.1关门，电动机反转卷帘门开始关闭。当到达下限位开关I0.3时，电动机停止转动，卷帘门关闭完成。最后有一个声音信号I0.6声控开关促使照明灯打开，计时器开始计时，10秒后照明灯自动关闭。如此循环。湖南工业大学本科毕业设计（论文）15结 论拿到这个课题时，我第一次读过去，脑袋里留下了大概的设计要求。就是电动机正反转控制自动门的打开与关闭，还有就是限位开关控制自动门电动机的到位停止。这是汽车进出库必须的要求。还有就是室照明灯的要求。这些都是一些简单的控制，看一下就可以想象出来车进出的情况。但是到了真正编写程序的时候，发现并不是那么的容易。车库门电子锁打开，如果光
44、线差的话照明灯也打开。然后车进入库内，门自动关闭。到了这一环节，我一开始是考虑用两个压力传感器库外库内各一个，当车入库时，碰到外面的传感器时自动门不动作，而碰到室内的压力传感器时门就会关闭，车出库时反之。可是，当我在编程序的时候，发现并不是那么简单，编着编着发现我自己就被绕进去了。后来没办法去求助了一下同学，研究了好长时间，发现我们能力有限，虽然很简单，但是却很饶人。于是我就回来继续思考，我想到了另一个方案，就是在自动门的下面放一个压力传感器，然后用一个定时器，30秒左右的时间，当汽车走到车库门口时，碰到压力传感器，然后计时器开始工作，30秒后接收到信号，门开始自动关闭。并且简化了程序，避免了
45、两个传感器交叉使用时会产生的混乱。但是，我又发现另一个问题，如果车行道门口突然停住了，定时器五秒后门开始关闭，这样的话就出现了一个致命的错误，而且上网查了一下压力传感器的价格，发现他不是太便宜，用在家用车库中不切实际。结果发现不可行。后来，经过老师的指导，用超声波和光电开关控制自动门的关闭，结果发现可行，并且能达到要求的控制要求。湖南工业大学本科毕业设计（论文）16参考文献1 袁庆龙，候文义Ni-P 合金镀层组织形貌及显微硬度研究 太原理工大学学报，2001，32(1)：51-53. 2 刘国钧，王连成图书馆史研究 北京：高等教育出版社，1979：15-18，31 3 孙品一高校学报编辑工作现
46、代化特征 中国高等学校自然科学学报研究会科技编辑学论文集(2)北京：北京师范大学出版社，1998：10-22 4 张和生地质力学系统理论 太原：太原理工大学，19985 冯西桥核反应堆压力容器的 LBB 分析.北京：清华大学核能技术设计研究院，19976 姜锡洲一种温热外敷药制备方案 中国专利：881056078，1983-08-12 7 GB/T 161591996，汉语拼音正词法基本规则S 北京：中国标准出版社，19968 谢希德创造学习的思路人民日报，1998-12-25(10)9 王明亮中国学术期刊标准化数据库系统工程的EB/OL i. http:/ 10-2.html,1998-08
47、-16/1998-10-04致 谢在此设计完成之际，我要衷心感谢三年来一直真心爱护我，热情帮助我的老师和同学们。在这个设计中我既感到了很多的不足，也学到了很多的知识。最后，谨向所有曾经关心和帮助我的老师和同学表示感谢。向审阅本设计的各位老师表示深深地谢意。祝愿母校飞黄腾达！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。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。在此，我非常感谢在毕业设计期间给与我帮助的人们。我首先
48、向指导老师刘颖慧老师表达诚挚的谢意，她严谨的治学态度，广博的理论知识，丰富的工作经验，务实的工作态度，使我受益匪浅。我不仅从她的身上学到了许多的学习方法，还学会了很湖南工业大学本科毕业设计（论文）17多做人的道理，这将是我终身受益。在整个设计过程中，茅老师提出来宝贵的意见和建议，指导我如何准备材料，整理文章以及写设计过程中提出了许多解决方案，才使我的毕业设计获得全面改进，顺利完成。本设计中依然存在着许多问题，系统中的许多功能和作用，都因资源有限以及个人能力有限而未能得到进一步地改进与完善，但由以上这个简单的例子我们依旧可以看出,运用 PLC 设计车库管理系统非常方便。无论是从设计思路还是设计过
49、程都十分清晰,使得人们运用起来得心应手,并且调试管理简单明了。PLC 无论在工业生产上还是在民用商用设计上都显示出很大的发展潜力,将会的未来的日子里继续发挥作用。我也将在未来的日子里努力钻研，希望能够发掘自己的潜力，提高设计水平。最后，感谢老师们三年以来不辞辛劳地悉心教导，特别是本次毕业设计的指导老师-刘颖慧老师，在此期间给您添了许多麻烦，再次感谢您对我们付出，望今后工作顺利，身体健康！学生签名：孔严辉日 期：湖南工业大学本科毕业设计（论文）18附 录 一车库门控制系统梯形图湖南工业大学本科毕业设计（论文）19附 录 二车库门控制系统指令表网络 1LD I0.4O M0.0= M0.0网络 2LD I0
