毕业设计(论文)-应用VB实现机库门控制系统设计.doc
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1、沈阳航空工业学院北方科技学院毕业设计(论文)摘 要随着生活质量的提高,工作的需要,科技的发展,人类生活频率的加速,人们将越来越多的在生活中和工作中将飞机作为主要交通工具。同时飞机的仓库需求将越来越多。由于飞机的高价成本,所以飞机的仓库门也应该有非常高的要求。本设计是基于应用VB实现机库门控制系统设计,应用计算机结合PLC变频器,传感器等构成的自动控制系统实现了对机库门集中控制。实现控制简单,操作安全,系统本身具有红外报警系统,小门报警系统,变频器故障报警系统,从而对飞机的存放设置一个安全的空间。采用VB软件可以设计出功能齐全,页面优美,显示简洁的操作界面。PLC变频器的应用使大门能够缓起缓停避
2、免机械冲击。此系统不仅可以应用在大型机场,还将应用在私人机场及私人车库中,提高飞机的存储安全。质量越好,功能越全面飞机的保养也就多了一层保障,从而为飞机中的乘客多了一层安全保障。关键词:机库门;PLC;VB;变频器;传感器 AbstractWith the improved quality of life, the needs of work, the development of technology to speed up the frequency of human life, people will be more and more in life and work will be a
3、s the main means of transport aircraft. At the same time, demand for aircraft will be more and more storage. Due to the high cost of aircraft, so aircraft should also be the warehouse doors have very high requirements.The design is based on the application of VB Tocumen machine control system to ach
4、ieve the design, combined with the application of computer PLC inverter, sensors, etc. To achieve the automatic control system for centralized control of Tocumen Airport. Control is simple, safe operation, the system itself has the infrared alarm system, door alarm system, frequency converter failur
5、e alarm system, and the aircraft set up a secure storage space. VB software can be used to design full-featured, beautiful page, showing the user interface simple. Application of PLC inverter so that the door to stop relief from relief to avoid mechanical shock.The system can be applied not only in
6、large airports; the airport will also be used in the private sector and private garage to improve the safety of aircraft storage. The better the quality, function more comprehensive aircraft maintenance will be more than a layer of protection for passengers in the plane with a layer of security.Keyw
7、ords: machine Tocumen; PLC; VB; inverter; sensor目 录1 绪论11.1 自动门的发展史11.2 PLC应用优点22 系统总体设计32.1 本文设计的内容32.2 系统总体设计分析33 系统的硬件设计43.1 PLC选择43.1.1 PLC的系统结构43.1.2 PLC的基本工作原理43.1.3 PLC选择53.2 变频器选择63.2.1 变频器简介63.2.2 控制的电机及变频器自身63.2.3 变频器功率的选用73.2.4 变频器容量的确定73.2.5 主电源83.2.6 西门子MM420变频器83.3 电动机的选择103.3.1 电动机结构形
8、式的选择103.3.2 电动机类型的选择113.3.3 电动机转速的选择113.4 控制设备123.5 硬件接线图134 系统的软件设计144.1 PLC控制系统的设计144.1.1 PLC控制系统设计步骤144.1.2 流程图设计154.1.3 变频器参数设置154.1.4 PLC程序I/O接口分配164.1.5 PLC梯形图程序设计174.2 Visual Basic 语言214.2.1 Visual Basic语言编程特点214.2.2 VB封面设计224.2.3 VB界面操作234.2.4 VB界面报警显示255 控制系统通讯275.1 VB串行通信的方法275.2 PLC自由口通讯2
9、85.3 PLC与VB关联程序31结束语36致 谢37参考文献38附录 VB控制程序清单39附录 PLC控制程序清单4254 1 绪论1.1 自动门的发展史门和人类文明是孪生的,它伴随着人类文明的发展而跃动。数千年来,门一直作为人类社会活动的守护神,拒侵入者于门外,而作为人类社会活动的航道,门又承载着文明,追寻着人们向往的光辉彼岸。人类对文明的渴望是无穷尽的。从古埃及到古罗马到今天的现代社会,都可以见到门迈动的足迹。往昔,门的屏障作用是被动隔离,而通道作用仅仅是保证通行。21世纪的今天,门更加突出了安全理念,强调了有效性:有效地防范、通行、疏散,同时还突出了建筑艺术的理念,强调门与建筑以及周围
10、环境整体的协调、和谐。门大规模专业化生产始于150年前,在不断发展和完善的过程中,涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式-自动门起源在欧美,迅速发展至今天,已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。中国早在十多年前就开始引用欧洲自动门,并把它应用在酒店、机场、购物中心、银行、写字楼等大中型公共场所,为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩。自动门从理论上理解应该是门的使用观念的延伸,是人们根据需要对门的功能的提升和完善。所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门,从最基本的意义上讲,要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。因此门体本身应牢固、密封。自动
11、门的普及和应用,改变了人们的防护意识,提升了人们的安全观念。自动门除可美化出入口环境外,由于中国没有相关的自动门国家标准,导致自动门档次、质量良莠不齐。如果你没有使用过自动门,最好选择一个由专业厂生产、能提供较完善售后服务的自动门品牌(目前有很多自动门品牌是由一些贸易公司购买散件加上自己拼装而成,应尽量避免购买此类产品)。不要认为样本上全部是外国语,资料也是外国语的商品就是进口的商品,其实这样是违反国家规定的。真正的知名品牌,合法的商品不会这样做。在购买自动门时最好在授权的指定经销商处或认定销售店的商店购买(有悬挂的授权书),而且在购买时要清楚所购买设备的基本配置,防止买家克扣部件。 自动门根
12、据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等,其中平开门用的场合较少,旋转门由于昂贵而且非常庞大,一般只用于有需要的高档宾馆,自动平移门使用得最广泛,大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门。自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加雷达,当人走近自动门时,雷达感应到人的存在,给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后,再将门关闭。由于自动门在通电后可以实现无人看管,同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音,既方便又提高了建筑的档次,于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行,写字楼,酒店等办
13、公娱乐场所装修必不可少的一项配置。1.2 PLC应用优点PLC在工业自动化中现已经成了必不可少的一部分,它的应用较为广泛,因它的使用简单,稳定性好,功能比较强大,价格也比较适中,他比一般的工控系统的成本相比要低的多,编程也较为方便,它可以用于温度、逻辑、湿度、压力、比量、运算、人机等很多种控制系统中,现代工业中80%都使用PLC控制的;如果PLC学好了找份好点的工作也并不为难事。 2 系统总体设计2.1 本文设计的内容采用计算机与PLC相结合的方法,完成飞机仓库门系统操作与监控系统的设计。实现计算机对飞机仓库门系统的监控和管理。所设计的控制系统应满足下列要求:(1) 实现双扇门平移对开对关,或
14、单扇开关运动。(2) 每扇门开关运动缓起缓停。即开始低速,运行一段距离后转正常速度,接近终止位置变低速,到终止位置门停止。(3) 上位机通过界面上的控制原件控制PLC运行,PLC控制变频器进行正反运行及调速。(4) 机库门系统安全控制要求。a) 大门上有安全通行门,当门开启时大门不能运行。如果大门在运行中,通行门开启,(开启时有警示显示)大门应停止运行。小门关闭后恢复正常操作。b) 门区安全。门区两侧装有红外传感器。当人员或车辆进入门区时应限制大门操作。并有警示。c) 变频器故障时,应有警示,并限制大门操作。2.2 系统总体设计分析(1) 上位机:VB画面制作,VB监控。(2) 下位机:PLC
15、程序的编译运行机库门。(3) VB功能:控制界面及向用户提供设备运行实际状态。(4) 控制功能:实现机库门的开门、关门、停止功能。3 系统的硬件设计3.1 PLC选择3.1.1 PLC的系统结构目前PLC种类繁多,功能和指令系统也都各不相同,但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机,所以其结构和工作原理都大致相同,硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。 PLC控制系统由输入量PLC输出量组成,外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的
16、输入量,它们经PLC外部输入端子,作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。由此可见,PLC的基本结构有控制部分输入和输出组成。 3.1.2 PLC的基本工作原理 PLC采用的是循环扫描工作方式。对每个程序,CPU从第一条指令开始执行,按指令步序号做周期性的程序循环扫描,如果无跳转指令,则从则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至遇到结束符后又返回第一条指令,如此周而复始不断循环,每一个循环称为一个扫描周期。 输入刷新阶段 在输入刷新阶段,CPU扫描全部输入端口,读取其状态并写入输入状态寄存器。完成后关闭输入端口,转入程序执行阶段。 程序执行阶段 在程序执行阶段,根据用户输入的控制程序,从
17、第一条开始逐条执行,并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。 输出刷新阶段 当所有指令执行完毕后,将输出状态寄存器中的内容,依次送到输出锁存电路,并通过一定输出方式输出,驱动外部相应执行元件工作,这才形成PLC的实际输出。3.1.3 PLC选择PLC 是控制系统的核心部件,正确的选择PLC对整个控制系统技术经济性指标起着重要的作用。选型的基本原则是:所选的 PLC 应能够满足控制系统的功能需要。选型的基本内容应包括以下几个方面: PLC 结构的选择在相同功能和相同 I/O 点数的情况下,整体式 PLC 比模块式 PLC 价格低。 PLC 输出方式的选择不同的负载对 PL
18、C 的输出方式有相应的要求。继电器输出型的 PLC 可以带直流负载和交流负载;晶体管型与双向晶闸管型输出模块分别用于直流负载和交流负载。 I/O 响应时间的选择PLC 的响应时间包括输入滤波时间、输出电路的延迟和扫描周期引起的时间延迟。 联网通信的选择若 PLC 控制系统需要联入工厂自动化网络,则所选用的 PLC 需要有通信联网功能,即要求 PLC 应具有连接其它 PLC 、上位计算机及 CRT 等接口的能力。 PLC 电源的选择电源是 PLC 干扰引入的主要途径之一,因此应选择优质电源以助于提高 PLC 控制系统的可靠性。一般可选用畸变较小的稳压器或带有隔离变压器的电源,使用直流电源时要选用
19、桥式全波整流电源。 I/O 点数及 I/O 接口设备的选择 存储容量的选择PLC 程序存储器的容量通常以字或步为单位,用户程序存储器的容量可以作粗略的估算。一般情况下用户程序所需的存储器容量可按照如下经验公式计算:程序容量 =K 总输入点数 / 总输出点数对于简单的控制系统, K=6 ;若为普通系统, K=8 ;若为较复杂系统, K=10 ;若为复杂系统,则 K=12 。在选择内存容量时同样应留有裕量,一般是运行程序的 25% 。不应单纯追求大容量,在大多数情况下,满足 I/O 点数的 PLC ,内存容量也能满足。 综合以上几个方面考虑,发现西门子可编程控制器产品S7-200 CPU224比较
20、合适,它不仅功能强大而且价格也比较便宜,有22个输入点和18个输出点,另外还有其扩展模块, 足以满足此次控制系统的要求,而且还留有充足的I/O点,以备扩展功能的需要。因此在本次控制系统设计中采用了S7-200 CPU224可编程控制器。3.2 变频器选择3.2.1 变频器简介1.变频器的基本结构变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说,有时还需要一个进行转矩计
21、算的CPU以及一些相应的电路。2.变频器的分类变频器的分类方法有多种,按照主电路工作方式分类,可以分为电压型变频器和电流型变频器;按照开关方式分类,可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器;按照工作原理分类,可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;按照用途分类,可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。选用变频器的类型,按照生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩的要求,决定选用那种控制方式的变频器最合适。所谓合适是既要好用,又要经济,以满足工艺和生产的基本条件和要求。3.2.2 控制的电机及变频器自身
22、(1)电机的极数。一般电机极数以不多于极为宜,否则变频器容量就要适当加大。(2)转矩特性、临界转矩、加速转矩。在同等电机功率情况下,相对于高过载转矩模式,变频器规格可以降额选取。(3)电磁兼容性。为减少主电源干扰,使用时可在中间电路或变频器输入电路中增加电抗器,或安装前置隔离变压器。一般当电机与变频器距离超过50时,应在它们中间串入电抗器、滤波器或采用屏蔽防护电缆。3.2.3 变频器功率的选用(1)变频器功率值与电动机功率值相当时最合适,以利变频器在高的效率值下运转。(2)在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时,则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率,但应略大于电动机的功率。(3)当电动机
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