最新基于plc控制的平滑自動門電氣控制系統(tǒng)設(shè)計李宏鵬廖曦文-預(yù)覽頁
【正文】 層次的建筑相匹配，競相采用自動門，促進(jìn)了自動門的迅速發(fā)扎。二十年代后期，美國的超級市場的開放，自動門開始被使用，受此影響，世界第一自動門品牌多瑪在1945年開發(fā)出油壓式、空氣式自動門，新建大樓的正門也開始使用了。 自動門分類自動門可根據(jù)不同特點進(jìn)行分類?！?（2） 感應(yīng)探測器：負(fù)責(zé)采集外部信號，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動的物體進(jìn)入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號； （3） 動力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動力，控制門扇加速與減速運行?！?（7） 下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。（1）自動啟閉，使用方便。門扇運行中根據(jù)設(shè)定值，速度快慢可自行變換。開啟和關(guān)閉快速，大大提高了通行效率。自動門可以自動調(diào)節(jié)開門的寬度，在冬夏兩季開門寬度可以調(diào)節(jié)到更小些，這樣可以節(jié)省暖氣和冷氣費用。（6）設(shè)備可靠，可保證連續(xù)運行吳故障。萬一出現(xiàn)故障，自動門維修簡單，進(jìn)行簡單的調(diào)整就可設(shè)定準(zhǔn)確的開啟和關(guān)閉動作。使用變頻器控制驅(qū)動電機(jī)，從而調(diào)節(jié)運轉(zhuǎn)速度。頻率的改變有安裝在自動門頂部的多個限位開關(guān)控制，分別控制中速、慢速、停止。（3） 選擇I/O設(shè)備。把一個完整系統(tǒng)的控制任務(wù)和過程分解成獨立或相對獨立的幾個部分，把各部分操作的功能描述、邏輯關(guān)系、接口條件等詳細(xì)羅列出來。為防止突發(fā)的或不可預(yù)知的安全問題，引起故障，導(dǎo)致人身財產(chǎn)損失，必須考慮采用獨立于PLC的機(jī)電冗余設(shè)置保護(hù)功能，防止不安全操作。將程序下載至PLC進(jìn)行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。還設(shè)置模式轉(zhuǎn)換開關(guān)以便在不同時段和遇到故障時進(jìn)行人工控制?；驹砜驁D見圖32。（2） 手動模式選擇手動模式時，可以通過控制點動開關(guān)，控制門開合幅度，以便特殊情況下使用。（4） 禁入模式在特殊場合特殊時段，限制外人進(jìn)入，可以關(guān)閉門外感應(yīng)探測器，需要開門時使用手動開門。使用安全檢測傳感器提供防夾行人功能。出現(xiàn)缺相時立刻切斷電源，停止運轉(zhuǎn)。對電流進(jìn)行檢測，可以判斷是否夾人，從而時自動門開門。PLC的主要特點為：抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)接單、通用性強(qiáng)，編程方便、易于使用，功能強(qiáng)大、成本低，設(shè)計、施工、調(diào)試周期短，維護(hù)方便等。 根據(jù)以上選擇時的標(biāo)準(zhǔn)，在自動門控制系統(tǒng)中選擇西門子公司生產(chǎn)的S7200PLC，它的主要特點是：較高的可靠性、豐富的指令集、豐富的內(nèi)置集成功能、實施特性強(qiáng)和強(qiáng)大的通信能力。圖411 西門子S7200 CPU224 PLC實物圖 圖412 CPU224 CN端子連接圖 電機(jī)電氣控制子系統(tǒng)電機(jī)是自動門系統(tǒng)的主要驅(qū)動裝置，合適的電機(jī)對系統(tǒng)設(shè)計至關(guān)重要。大部分的平滑自動門用直流電機(jī)來拖動，二絕大部分的自動旋轉(zhuǎn)門則是使用三相交流異步電動機(jī)來拖動。交流電機(jī)是用于實現(xiàn)機(jī)械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械。本次自動門控制系統(tǒng)設(shè)計選用普通三相交流異步電機(jī)。變頻器通常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。 控制器按設(shè)定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅(qū)動交流電動機(jī)。根據(jù)直流電路的濾波方式分：電壓型變頻器、電流型變頻器。 變頻器的主要功能有：頻率給定功能，升速、降速、制動控制，控制更能，保護(hù)功能。（2）種類選擇目前市場上主要有三種：通用型、高性能、專用型變頻器。圖431實物圖 圖432與電機(jī)連接圖圖433輸入、輸出分布圖444 基本參數(shù) 在平滑自動門控制系統(tǒng)中采用變壓變頻（VVVF）控制，三檔速度控制：高速啟動50HZ，中速運行30HZ，慢速運行10HZ。傳感器檢測具有準(zhǔn)確、靈敏、耐久的特點，因而在自動門中得到廣泛的應(yīng)用。這種傳感器的特點是檢測范圍清晰，信號準(zhǔn)確，工作穩(wěn)定，但耐久性受墊子壽命影響稍差。 有源紅外傳感器能發(fā)射出不可見紅外光束。 無源紅外傳感器為熱感應(yīng)傳感器，其基本原理是利用溫差光電阻效應(yīng)。 聲波傳感器有超聲波、雷達(dá)和微波等幾種型式，他們能發(fā)射超聲波或微波型號。電眼是利用人或物進(jìn)入檢測區(qū)遮擋住光線，使接收器無法接收到光線，通過光線變化進(jìn)行檢測并發(fā)出信號，主要用于平滑自動門兩活動門扇間用于防夾安全保護(hù)傳感器。考慮到微波傳感器受風(fēng)力影響較大，強(qiáng)風(fēng)時傳感器精度大打折扣，決定使用熱釋電紅外傳感器。門扇上裝有兩個門吊件，一個門吊件只安裝門滑輪，另一個門吊件上除安裝門滑輪外還要通過連接件裝有皮帶夾，皮帶夾與同步帶相連接，門扇的運行靠同步帶上的皮帶夾帶動。限位開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。要注意的是BG3在安裝時一定要距離自動門裝置最內(nèi)側(cè)一定距離，因電機(jī)停止通電時有慣性作用，還會使門扇前進(jìn)一段時間，留有距離以免門扇碰撞損壞。 圖46 門限開關(guān)安裝示意圖及限位開關(guān)實物圖 行人防夾保護(hù)功能設(shè)計為防止在關(guān)門過程中有人進(jìn)出時被門夾住，在兩扇門中間安裝對射式紅外光柵。其為用戶提供了便捷的工作環(huán)境，豐富的編程向?qū)?，提高了軟件的易用性；同時還有一些工具性的功能，還可以用軟件設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運行監(jiān)控。這將在以后條件允許的情況下進(jìn)一步進(jìn)行。在當(dāng)今的控制行業(yè)，單片機(jī)、DSP、ARM等占有者各自不同的地位，但是高速發(fā)展的工業(yè)控制讓PLC找到了用武之地，PLC的強(qiáng)大適用范圍無可替代，這也讓我對以后自我發(fā)展方向有了新的考慮。再一次的學(xué)習(xí)了以前的專業(yè)知識，也通過上網(wǎng)、看書學(xué)到了其他實用性知識，受益匪淺。在之后的設(shè)計過程中，合理的分工更是關(guān)鍵。為了高效的進(jìn)行，我們都嚴(yán)格按照計劃執(zhí)行。但是，人就存在著很多不足之處。最后，軟件設(shè)計沒有真正的實現(xiàn)仿真調(diào)試，因為缺乏成品，難免存在不足之處。感謝班上其他同學(xué)在我們遇到問題時給予的無私幫助，給我們提供了很多有價值的看法。安裝》，李鴻勛主編、陳一飛副主編，中國水利水電出版社，2009[3]《SIMATICS7200可編程序控制器系統(tǒng)手冊》，seimens公司編，[4]《 s7200CN可編程控制器用戶手冊》，第六屆s7200CN系列應(yīng)用競賽[5] 《變頻器調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用》，李良仁主編，電子工業(yè)出版社，2004年[6] 《三菱FR500系列變頻器基礎(chǔ)》，三菱電機(jī)自動化有限公司編，2000年[7]《三菱變頻調(diào)速器FRE500使用手冊》，三菱電機(jī)自動化有限公司編[8]《基于PLC 的全自動門系統(tǒng)控制設(shè)計》林若波， 廖興展， 陳旭文，順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，附錄 31
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