基于西门子S7-200PLC及V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3编程软件自动车库门的设计
摘要
随着自动化技术的不断发展，PLC（可编程控制器）由于其体积小，功能强，使用方便，可靠性高，编程简单等优点而被广泛应用于自动控制领域。 本文选用西门子S7-200系列PLC（CPU 214）和松下VFO变频器（BFV00072D），采用理论分析的方法完成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专用仿真软件完成了系统的软件开发和仿真。 仿真结果表明，本次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，达到了预期的要求，可应用于各种地下停车场
关键词：PLC，变频器，变频调速
Abstract
With the continuous development of automation technology, PLC (Programmable Logic Controller) has been widely used in the field of automatic control due to its advantages of small size, high functionality, ease of use, high reliability, and simple programming. This article selects Siemens S7-200 series PLC (CPU 214) and Panasonic VFO inverter (BFV00072D), uses the method of theoretical analysis to complete the control system hardware design, and with the help of V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 programming software and Siemens S7-200 series PLC-specific simulation software completes the system's software development and simulation. The simulation results show that the automatic garage door control system designed this time has the functions of quick start, variable speed operation, fault alarm, emergency brake, etc. It has reached the expected requirements and can be applied to various underground parking lots.
Keywords: PLC, Frequency Converter, Inverter-Driven
1引言
近年来，随着自动化技术的快速发展，自动化产品市场迎来前所未有的繁荣，各种智能化，新兴自动化产品不断融入人们的学习，生产和工作中。丰富的自动化产品进一步推动了自动化行业的进步，并使控制系统在自动化控制中的地位更为重要。因此，随着产业水平的不断提高，对控制系统进行更精细控制和智能化的需求不断增加。因此，带有电芯的控制系统的结构变得越来越复杂。如果继续使用电气控制，整个控制系统不仅会显得过大，而且还会增加部件数量并增加布线难度，从而大大降低系统的可控性。因此，PLC应运而生。
PLC是一种可编程逻辑控制器，是一种新型的工业自动化控制装置。由于其体积小，功能强，使用方便，可靠性高，编程简单等优点，得到了广泛的应用。它已被广泛应用，如机械制造，电力电子，轻工，机电一体化，工业自动化等[7]。
随着新技术的应用，人们的生活正在发生剧烈变化，车库门等公共设施也开始加速发展。车库门的专业化和大规模生产几乎与汽车的这一过程同步。在随后的发展过程中，随着生产技术的不断进步和发展，市场自身特点不断涌现。 ，不同风格和规模的生产制造商。自那时起，自动化技术的发展催生了车库门的最终形式 - 自动车库门，起源于欧洲和美国。迄今为止，这一发展在全世界都取得了丰硕成果，逐渐形成了多种类型，制造精良，性能卓越，齐全的全自动车库门系列。
对于自动车库门的原理，社会感知已经趋于一致，也就是说，它们之前和之后都有一个感应装置。通过感应信号，驱动装置（电机）由核心控制器控制，实现门的开关。目的。自动车库门能够自动完成规定的动作，能够脱离人的操作，从而节省了一定的人力和其他特性，并得到了广泛的应用。
自诞生之日起，自动车库门以其高效率，便捷的工作方式等得到社会的认可和推广。如今，除了安全和便利之外，人们对自动车库门的要求也越来越高。 ，也引入了整体和谐的概念，即使自动车库门和建筑物本身也与周围环境相一致，在感知美学，大方，和谐等方面。
近年来，在中国市场上出现了各种类型的自动车库门及相关产品。但与国外产品相比，外观设计和产品质量仍存在较大差距。因此，也有巨大的发展空间。
虽然自动车库门已经经历了多年的开发和更新迭代，但自动车库门的外观应该已经大大改善。但实质上，它仍然是门的意义的延伸。外表只是人的本质。一个额外的项目外。因此，外观的改变并没有改变它作为门的基本功能。因此，对自动车库门的研究应从车门的基本功能出发，即作为整个车门的一部分，应该满足隔离和交通并行的两个要求。隔离，即隔离车库内外的环境，使两者不会相互干扰;访问，就是使车库内外顺利完成车辆的通行。因此，在工艺要求中，车库门应具有气密性和坚固性。
此外，由于自动车库门自动启闭的特点，以及防风，低噪等特点，在各大中型停车场，商场，酒店地下停车场迅速普及。高档住宅地下车库标准选项。因此，基于基本功能，人们的要求越来越高
该设计基于对功能要求的分析和当前市场情况的调查。 针对市场上现有自动车库门的缺点，如故障报警，门落下时，车辆只能等待，用PLC，变频，磁性传感器等模块，打算设计一个自动车库门 控制系统应用于地下公共停车场，使其具有市场主流，能自动开启和关闭车门的主要功能，并具有关闭延时，急停，故障报警等辅助功能，并优化精度。 主要包括自动车库门控制系统的功能需求分析与设计方案选择，硬件选型与设计，PLC程序设计，系统修改与调试。
2控制系统的功能需求分析与控制方案选择
本章首先分析控制系统的功能要求，并结合所需的功能给出一些设计选项。 在最优先的原则基础上，采用安全，便宜和经济的原则进行比较。 通过分析，在后续设计中获得并实施最合适的设计解决方案。
2.1 自动车库门的功能需求
1）当车辆通过地磁传感器通过外部（或内部）时，此时开门器移动，电机开始正转。当门到达限位开关时，电机停止，门停止;
2）开门结束时车库门延迟了8秒。此时，如果没有车辆通过地磁传感器，车库门将自动进入关门过程。此时，闭合执行器移动，电机开始反转。当门到达关门限位开关时，电机停止并且门停止;
3）在关闭过程中，如果车辆通过地磁传感器，立即停止关闭并进入开门过程;
4）车门打开后8秒内，当车辆通过地磁传感器外（或内）通过时，车门在延迟8秒后再次关闭，以确保车辆在此期间能够通过。
5）考虑到当车库门失效或发生事故时，必须停止自动门的操作。此时，如果电源开关关闭，电机将被制动并立即停止，以便于维护或救援工作。
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
为了在设计中实现车库门的准确打开，需要准确的控制信号。在目前的自动车库门行业中，控制信号的产生是通过各种类型的传感器开关实现的。控制信号的类型包括压敏信号，微波信号，红外信号和地磁信号。对于自动车库门控制系统，主要的控制信号来源于三类控制信号：微波信号，红外信号和地磁信号。
三种信号的原理是不同的。微波信号使用多普勒效应。使用非接触式方法，物体的位置通过物体反射微波来移动，然后生成相应的信号;红外信号利用物体的热量从外部不断消散，通过热源位置的变化产生相应的信号;地磁信号采用地磁感应原理，即对于磁性物体（金属体），无论是否在移动，都会在一定范围内。在地球自身的磁场内存在明显的干扰，这是磁干扰，通常，铁磁物体会产生扭曲和地球自身磁力线的扭曲，从而产生相应的信号。
对于这三种控制信号来说，微波信号和红外信号在判断运动物体方面存在严重缺陷。即，无论移动体是否是车辆，它们都产生控制信号，这是对象精确打开的设计要求。与此相反，地磁信号是由金属体对地磁的干扰产生的相应信号产生的，因此它与车库或停车场一致，并且车辆出入境的用途也很多。
通过以上分析，本设计将选择地磁信号作为控制系统的控制信号。
目录
摘要 I
Abstract II
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 3
2.1 自动车库门的功能需求 3
2.2 控制方案选择 3
2.3 控制系统结构及其原理 5
2.4 本章小结 6
第3章 自动车库门控制系统硬件设计 7
3.1 可编程控制器（PLC） 7
3.2 驱动电路 9
3.3 变频器的选型 10
3.4 感应开关的选型 14
3.5 主电路图 14
3.6 本章小结 15
第4章 PLC程序设计 17
4.1 梯形图及编程环境概述 17
4.2 程序设计 18
4.2.3 PLC梯形图 19
4.3 本章小结 24
第5章 系统仿真调试 25
5.1 仿真环境 25
5.2 仿真步骤及现象 25
5.3 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 9
参考文献
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