基于PLC的车库门自动控制设计

基于PLC的车库门自动控制设计【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】：智能车库门；PLC；无线遥控开关；感应器件；驱动装置目录引言....................................................................1一、智能车库门控制要求..................................................2二、智能车库门外部设备的选用............................................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................................................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.............................................11（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.................................................15总结...................................................................16参考文献...............................................................17谢辞...................................................................18附录II/O接线电路示意图...............................................19附录II控制系统主电路连接示意图........................................20附录III梯形图程序.....................................................211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（ProgrammableLogicController），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。2一、智能车库门控制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KM2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X2=1，从而继电器KM1线圈得电，车库门开始打开，同时车库外的灯Y6(白天不会亮)亮，蜂鸣器Y7工作。2．当车库门打开的其上升极限X1处，KM1线圈失电，车库门停止上升，车库内的灯Y5亮，灯Y6在5秒后熄灭，蜂鸣器立即Y7停止工作。3．按下无线遥控开关上的关门键，产生输入信号X3=1，从而继电器KM2线圈得电，车库门开始关闭，同时灯Y5在5秒后熄灭，灯立即Y6(白天不会亮)打开。4．当车库门关闭到其下降极限X0处，KM2线圈失电，车库门停止下降，灯Y6在2分钟后自动熄灭。图1-1车库门动作示意图3二、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4最大负载：7A编码类型：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TTMOTOR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、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）5图2-2GMP56-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)6图2-3光控开关接线示意图4．安装注意事项：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）蜂鸣器的选择1．作用：提供语音提示，凸显智能车库门的人性化，由PLC直接控制为力提高生活质量，要求当车库门打开时喇叭会发出“车库门正在打开请稍等，驾车请注意安全，切勿酒驾！”的语音提示。所以本设计选用智能语音提示喇叭——常州安全语音提示喇叭开发有限公司的626.802型喇叭。2．产品特点：功能扩展能力强，采用模块化电路设计，触发接口扩展性强，语音扩展能力强，采用先进的可编程语音集成电路，支持语音定制及多段扩展，电路稳定可靠，系统电路按照工业级标准进行设计，输出功率大，性能稳定可靠，具有过载保护，输出功率大。采用成熟稳定的推挽功率放大输出，效率高，功率大，语音音质好，优质语音芯片，低失真放大，优质铝膜扬声器使得该系统功率充足，音质圆润，坚固耐用，防水能力强，全封闭结构，优质ABS工程塑料外壳，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：IR-QCDZ-103-24工作电压：24V工作电流：0.3A额定功率：10W最大功率：25W工作模式：白天/关闭/夜间(前单元)工作温度：-20～70℃频率响应：500－8KHz灵敏度：120dB±5dB阻抗：8Ω颜色：黑色7尺寸：100×100×100mm重量：0.3kg（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。3．其主要技术参数如下：直流电压：24V额定电流：2.5