1. 研究目的与意义
一、选题背景与意义
近年来，随着我国城市化建设的发展，城市交通需求量日益增大，私家车的拥有日益增多，而停车却没有实现全面的正常停放，因此车库的需求量举证，所以车辆的停放是市民最关注的问题之一。在超市、公共建筑、私家住宅经常使用车库门控制，但大部分都是人工操作的。智能车库门实用性强，使用便捷，管理方便，是科技飞速发展的成果。因而智能车库门控制系统的研制和开发，可以更好地改善人们的生活，使人们的生活更加便捷，同时也加快科技的发展。在我国，智能车库门的发展还在初期，智能车库门的研究可以推动我国智能车库门的发展，为社会人工智能化贡献一份力量。
2. 课题关键问题和重难点
二、课题关键问题及难点
在这智能车库门设计中，最关键的问题是我们需要什么样的控制装置，这控制装置可以给我们带来什么样的功能。这就带来了这次设计的难点。
1、由于是智能车库门控制装置，那么不可或缺的就是传感器。由于智能车库门的功能较多，需要用到较多的传感器，这就给本次设计带来了传感器使用的难点。不同的传感器由于性能不同、采集信号不同、对环境的要求不同给这次系统设计带来了较大的麻烦。
3. 国内外研究现状（文献综述）
三、文献综述（或调研报告)
1、在《翻板式遥控车库门系统的研究》中介绍了，翻板式遥控车库门系统是采用无线电信号控制，通过翻转提升方式开启的新型自动车库门系统。本文在对市场上现行车库门进行调查和研究的基础上，提出了一些针对遥控车库门作动和控制方式的改进方案，并进行了设计方法的研究。本文对遥控车库门的工作方式进行了分析和比较：对翻板式遥控车库门提升连杆机构的设计方法，进行了深入细致的研究：对遥控装置进行了研究，对遥控的工作原理及涉及控制安全的关于遥控信号编码解码的问题，进行了细致的分析和介绍：设计并验证了控制电路逻辑功能的实现方法，阐述了电路的抗干扰措施：特别设计了停电处理机构，运用纯机械机构，实现电动和手动的方便切换，完成用户对门操作的各种要求，使系统应对特殊情况的能力得到加强。翻板式遥控车库门得以正确翻转提升的关键是提升连杆机构的设计。传统的设计方法费时费力，且不便于重复设计，参数不便于修改。为此，作者综合运用MATLAB及ADAMS软件，研究出一套用于设计该连杆机构，直观、方便、可重复、便于修改的设计方法，该方法能实现连杆机构尺寸大小及位置的确定，结合虚拟样机技术，能实现提升机构运动学和动力学的仿真分析，并在此基础上进行优化设计。虚拟模型模拟运算的效果十分良好。本文对其它辅助功能也作了相应的研究和探讨。
2、在《现代家居设计与家居智能系统的应用研究》中写道，人的一生大部分时间都在室内度过从家居、办公室到旅店，营造一个舒适的人居环境，是人类孜孜以求的梦想。从远古时代的筑巢而居，到今天用钢筋水泥构建的摩天大厦，建筑的发展留下了人类文明演进的脚步。然而，对于今天的建筑来说，钢筋水泥只是它的外表，智能化技术将塑造它的神经，赋予它人性化的灵魂。现在，家居设计的内涵被赋予了更新的意义网络、信息技术的融合发展给这个行业带来了巨大的变化，以信息为纽带实现人、家电设备以及社会的融通，是人们对舒适、方便生活方式的追求，也是社会发展的必然。家庭是社会的细胞，只有家庭实现信息化，才可能真正实现社会的信息化，才可能建立一个名副其实的信息社会。实现家庭的信息化，建立完善的智能家居系统则是必由之路。智能家居将各种信息设备和住宅设备通过网络联系起来，并保持这些设备于住宅装饰设计的协调，从而构筑成舒适安全的信息化居住空间，满足人们在家中生活、工作、娱乐和交流的需要，并提供了安全防护、社区管理等手段。本论文通过对现代家居设计的发展状况和趋势的分析，引出智能家居系统在现代家居设计中的新地位，并详细解剖家居智能系统对现代家居设计产生的影响，将家居智能化系统的开发与现代家居的装饰设计结合起来，总结出家居智能系统在现代家居设计中的应用原则和手法，希望为室内设计的新发展新动向提供一个有实际应用价值的理论指导和参考。
4. 研究方案
四、方案(设计方案、研制方案、研究方案)论证 1、方案设计 1.1功能需求分析 目前自动门及其自动化行业最稳定的控制装置是PLC，它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。运用PLC控制自动门具有较高的可靠性、维修方便等优点。由此看来，进行车库自动门的PLC控制系统设计，可以推动自动门行业的发展，扩大PLC在自动门行业乃至整个自动化行业的应用，具有一定的经济和理论研究价值。 1.2自动门的结构 主控制器：它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令、指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控制器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。 无线遥控器：负责给主控制器一个脉冲信号； 动力马达：提供开门与关门的主动力，控制门扇加速与减速运行。 门扇行运轨道：就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向进行。 门扇吊具走轮系统：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。 同步皮带：用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮系统。 下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。 模拟实际车库：使用泡沫板搭建车库模型，软纸（不易损坏）充当卷帘门。 1.3控制方案 当车到达车库门口时，用无限遥控打开车库库门，电动机正传卷帘门打开。碰到上限位开关时，电动机停止转动。当汽车进入到车库里时，按下遥控器上的关门按钮，电动机反转关闭卷帘门。碰到下限位开关，电动机停止反转库门关闭。 图4系统总体框图 2、硬件设计 2.1控制器 方案一：本设计中采用西门子公司的S7-200型PLC，其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。 方案二：本设计中也可以采用MCS-51单片机，单片机是在一块集成电路芯片上集成有CPU、程序存储器、数据存储器、输入/输出接口电路、定时/计数器、中断控制器、模/数转换器、数/模转换器、调制解调器等部件。单板机是把微型计算机的整个功能体系电路（CPU、ROM、RAM、输入/输出接口电路以及其他辅助电路）全部组装在一块印制电路板上，再用印制电路将各个功能芯片连接起来，其可靠性较差。 智能车库属于智能家居的一部分，人们对其可靠性要求极高，所以选择s7-200作为本设计的控制器，选择方案一。 2.2驱动装置的选型 方案一：本设计中采用步进电机，步进电机相对普通电机来说，他可以实现开环控制，即通过驱动器信号输入端输入的脉冲数量和频率实现步进电机的角度和速度控制，无需反馈信号。步进电机不适合使用在长时间同方向运转的情况，容易烧坏产品，反之短距离频繁动作较佳。 方案二：本设计中也可以采用直流电机，直流电机是以电机电压为控制变量，以位置或速度为命令变量。采用连续移动的控制方式。直流电机需要反馈控制系统，他会以间接方式控制电机位置。适用于对位置要求比较不高的场合。 自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障，自动门在使用过程中短距离频繁动作，所以在智能车库门设计中使用步进电机较好，选择方案一。 2.3限位开关 保护环节我采用限位开关，限位开关又称行程开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令的主令电器。用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。 2.4无线遥控器 驾驶员通过操作无线遥控器上的按钮给主控制器信号，从而控制电机的正反转。遥控器要具备较强的抗干扰能力，确保其在恶劣天气可以正常使用。 3、软件设计 3.1控制方案 按下电子锁开关I0.0，电动机正转卷帘门打开。当电动机正转碰到上限位开关I0.1时，电动机停止转动卷帘门停止打开。汽车开始驶进车库。全部进入后，按下电子锁I0.3关门，电动机反转卷帘门开始关闭。当到达下限位开关I0.2时，电动机停止转动，卷帘门关闭完成。如此循环运行。 3.2I/O分配表 表1输入输出分配表
3.3PLC外部接线图 图5PLC外部接线图 3.4程序流程图 图6控制流程图 |
5. 工作计划
五、工作计划
第一周领会课题含义，查阅相关文献，理解相关资料，并跟导师商量方案的计划。
第二周在理解相关资料基础上，提出完成本课题的初步方案，并利用网络查阅相关资料。
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