【正文】 但是我的能力有限，對于老師的一些好的指導與建議也沒有能深刻體會。 但是，大多數自動門都不采用此種技術，說明其存在著一定的確定，例如，氣壓傳動受負載的影響較大。再次，利用 PLC 技術來實現自動門的開閉，利用 PLC 控制二位四通電磁閥換向達到控制氣動系統(tǒng)的目的，從而實現門的自動開閉，具體過程如 下 ： 當光電傳感器感應到信號時，將信號傳給 PLC，通過 PLC控制二位四通電磁閥換向，從而使氣缸伸出，推動齒條平行移動，再由齒條帶動齒輪轉動。 (5)查看運動分析結果 Mechanism 的結果查看主要是通過使用圖形顯示測量結果 和結果回放 的方式完成的。確定電動機類型后， 在 “ 輪廓 ” 欄中定義運動的類型為 “ 速度 ” ，建立施加轉速的伺服電機。定義齒條與齒輪副過程如下： 選擇 “ 插入 ” /“ 齒 輪副 ” 命令，或單擊 按鈕彈出 “ 齒輪副定義 ” 對話框；在 21 “ 名稱 ” 欄輸入名稱或接受內定名 稱 ； 接著 從 “ 類型 ” 列表中選取默認的 “ 齒輪與齒條 ” 類型齒輪副； 在 “ 小齒輪 ” 欄中單擊 按鈕 選取旋轉運動軸，此運動軸為帶動門轉動的軸。單擊主菜單欄 中 “ 插入 ” 選項的 下拉菜單中的 “ 元件 ”命令，然 后 在系統(tǒng)彈出的 “ 元件 ” 菜單中選 擇 “ 裝配 ” 選項 ；或者直接點擊右側 19 插入元件按鈕 ，即可依次選擇要裝配的各元件； (a) 門 (b) 門框 (c) 齒輪 (d) 軸承 (e) 支座 (f) 軸 圖 7 門的主要部件圖 (3)調入插入的零件。 其中 門的實際高度為 m2 ，寬為 1m ，厚為 ，為了便于觀察門的 運動，建模時門的高度 ，寬為 ，厚為 。 光 電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。 3)在關門過程中，若有人員通過自動門時，光電傳感器 SE1 檢測到信號時，門立即停止關閉，并處在開啟狀態(tài)從而使人安全通過自動門。 15 自動門的開閉流程如圖 3 所示 。根據系統(tǒng)的 I/O 點數要求，選擇 FP0 系列 PLC 的 C32 型主機。 (2)程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 PLC 的特點 PLC 工作的 可靠性能高，抗干擾能力強 ，它 采用隔離、濾波、屏蔽、聯鎖等措施 ，這些措施 提高 PLC 的可靠性；采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結構，以適應工作現場的惡劣環(huán)境，已集成電路為基本元件，內部處理不依賴機械觸電，以保證高可靠性。其后日本、原聯邦德國等相繼引入，使其迅速發(fā)展起來。 SMC(中國 )公司生產的節(jié)流閥和氣缸是配套使用的，因此根據氣缸的型號便可以選出節(jié)流閥的型號。安裝形式可分為：普通型、腳座型、法蘭型、耳環(huán)型、耳軸型。 氣缸的材料的許用拉應力通常取下來數據； 鑄鐵 150HT 和 200HT ，10 MPa30][ ?? ； 235Q 鋼管， MPa60][ ?? ； 45 鋼管， MPa120][ ?? ； 鑄造鋁合金203ZL ， MPa30][ ?? 。 一般情況下進氣口直徑 。 齒輪的齒數為 40?Z ；模 數為 3?m ；則由此可以計算出分度圓的直徑為mm120??? zmd ；又易知齒輪轉動 ?90 便可以實現自動門的完全開閉 ， 自動門與固定支座間的摩擦力為 ： Nmgf ????? ? 令齒輪的傳動力為 F ，則根據理論力學中有關力矩的知識可得出 50060 ??? fF 從而求得 NF 708? ；那么氣缸的推動力至少應為 N708 ，考慮到氣缸運功過程中的誤差的存在，取 NF 750? ； 取氣源的供氣壓力為 MPap ? ；根據公式（ 4— 1）可知氣缸的直徑應滿足 7504 ????D；所求的 D 值，一般要提高 %20 再圓整到系列標準值。自動門的材質為玻璃，門的高為 m2 ；寬為 m1 ；厚為 ；每扇 8 門的重量為 kg17 。 2)緩沖氣缸 氣缸一端或兩端帶有緩沖裝置，以防止和減少活塞運動到端點時對氣缸缸蓋的沖擊。 氣缸的 選擇 氣缸是氣動系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一。但我們同時也應注意到氣壓傳動的不足： 氣壓傳動受負載的影響較大，所以在設計中，應該特別注意。主要包括包括分水濾氣器、油霧器、消聲器以及各種管路附件等。它先將機械能轉換成壓力能，然后通過各種元件組成的控制回路來實現能量的調控，最終再將壓力能 轉換成機械能，使執(zhí)行機構實現預定的運動。 通過 電磁換向閥 換向控制氣缸的運動 ，從而控制門的開閉。 自動門的控制要 求 (1)當有人通過自動門時，光電傳感器檢測到信號并將信號傳給 PLC，通過PLC 控制電磁換向閥換向，氣缸的活塞伸出，從而推動門的開啟。因此，本設計中不再采用電動機控制，而是采用氣壓傳動系統(tǒng)來控制自動門的開閉。競爭導致多廠家一味地降低價格，導致生產自動門的利潤微薄。 本課題所研究的自動門控制系統(tǒng)，主要通過 PLC 作為控制基礎，加上對光電傳感器，以及氣壓傳動的應用，從而實現了門的 “ 自動 ” 功能。 自動門就是能通 過感應自動開閉的門 ： 其將人或其他物體接近門的動作識別為開門信號的控制單元，并通過驅動系統(tǒng)將門開啟，在人或其他物體離開后再將門自動關閉，并對開啟和關閉的過程實現自動控制的系統(tǒng)。通過對自動門功能、結構 進行分析，確定了自動門氣動控制系統(tǒng)原理圖、編制了 PLC 控制程序，實現了自動門的工作過程。而感應部分，采用光電傳感器， 實現人或物體進出時的信號轉換裝置。 (3)競爭壓力日益增加，競爭有來自國際和國內兩個方面，尤其是進口產品借助質量和品牌優(yōu)勢，占據了高端市場，雖然目前國內廠家的產品基本上也都具備了比較完善的功能，但生產工藝略嫌粗糙，質量水平參差不齊，整體檔次較低，主要集中在低端市場。 (4)安全性能高：隨著用戶安全意識的不斷提高，安全性將成為生產商和用戶都非常注重的一項指標，這也將是一項基本要求 [1] 。 自動門自動開閉氣動系統(tǒng)功能分析 (1)自動控制方式 當光電傳感器檢測到有人或其他物體接近門口且門未打開或者檢測到已無人接近門口且門未關閉時， PLC 輸出信號控制氣缸活塞伸出或者保持活塞伸出狀態(tài)，從而使門處在開啟狀態(tài)。 氣動系統(tǒng)的設計方案 根據自動門自動開閉系統(tǒng)的組成、功能和控制要求，設計自動門氣動系統(tǒng)原理圖，如圖 1 所示 。 自動門的結構簡圖如圖 2 所示。 (3)控制元件又是用來控制壓縮空氣流的壓力、流量和流動方向等，以便使執(zhí)行機構完成預定運動規(guī)律的元件。 但是氣壓傳動也有自身6 的不足，空氣的可壓縮性較大，氣動裝置的動作穩(wěn)定性和連續(xù)性較差，當外載發(fā)生變化時，對工作速度的影響比較大；氣壓傳動裝置工作時沒有潤滑液，所以采用氣壓傳動時一般都需要加油霧器裝置潤滑，傳動系統(tǒng)的噪聲較大，因此往往需要在系統(tǒng)中設置消聲裝置。 設計中選擇的氣動元件都來自于 SMC(中國 )有限公司生產 的 標準 氣動元 件 。 2)雙作用氣缸 雙作用氣缸的往返運動全靠壓縮空氣來完成。 本次設計 中需要使用氣缸活塞的往返運動來 控制門的自動開閉，由于氣壓傳動受負載的影響較大，為了實現門的平穩(wěn)開啟，所選用的氣缸需要 帶有 緩沖裝置 。 (1)氣缸的直徑 D 氣缸的直徑也就是氣缸的內徑，可根據外負載 F 的大小來確定，當氣源提供氣壓為 p 時，氣缸的內徑 D 為 pFD ?4? （ 4— 1） 所求的 D 值，一般要提高 %20 再圓整到系列標準值。d 的確定可根據空氣流經排氣口的速度 ][v 來計算，一般取 smv /25~10][ ? ，因而 。 氣缸的結構尺寸設計 氣缸筒的的主要作用是提供壓縮空氣的儲存與膨脹空間及對活塞實現導向，從而通過活塞將壓力能轉化為機械能。 (1)氣缸系列的選擇 SMC 氣缸的部分系列如表 5 所示 。 表 7 活塞的接頭形式 肘接頭 I 型單肘節(jié)頭 Y 型雙肘節(jié)頭 浮動接頭 標準型 法蘭型 腳座型 浮動接頭可避免工件與活塞軸向偏心的問題，故選用浮動接頭的法蘭型。它采用可編程序的存儲器，用來在內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過 數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。 據有關數據統(tǒng)計顯示， 1987 年世界 PLC 的銷售額為 25 億美元，此后每年以 13 20%左右的速度遞增。 (1)輸入刷新階段 在輸入刷新階段， CPU 掃描全部輸入端口，讀取其狀 態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。 其特點如下： (1)超小型尺寸，具有世界上最小的安裝面積，寬 25mm高 90mm長 60mm； (2)輕松擴展，擴展單元可直接連接到控制單元上、不需任何電纜； (3)從 I/O 10 點到最大 I/O 128 點的選擇空間； (4)擁有廣泛的應用領域。 (3)在關門過程中，當有人員通過自動門時，光電傳感器 SE1 檢測到信號時，門立即停止關閉，并處在開啟狀態(tài)從而使人安全通過自動門。 (2)梯形圖程序 根據 自動門的 控制要求 以及自動門的開閉流程圖 3， 編寫 控制系統(tǒng)的 PLC程序 梯形圖，如圖 4 所示 。所以它由敏感元器件（感知元件）和轉換器件兩部分組成 。 繪制 PLC 的硬件接線圖，如圖 6 所示。 對自動門 的主要部件進行裝配的 大致過程如下所示。 (1)連接設置 完成自動門的 元 件裝配后，接下來是進入機構（ Mechanism）環(huán)境進行連接設置，主要是對連接位置的設定、裝配的檢測及建立快照，其中連接位置可以再組件下完成，也可在機構下重新設置。 在 Mechanism 中伺 服電機包括運動軸伺服電機和幾何伺服電機， 運動軸伺服電動機用于建立某一方向上的明確定義的運動。進行運動分析時不需要考慮力和質量，因此，不必為機構指定質量屬性。 7 設計 總結 設計完成了自動門開閉氣動 系統(tǒng) 理論 設計和仿真 要求。 本次設計中改 變了以往大多數自動門用電機控制的模式， 不再采用電動機控制，而是采用氣壓傳動系統(tǒng)來控制自動門的開閉， 簡化了自動門的控制過程， 使自動門的設計成本降低了 。在 畢業(yè)設計期間，我除了學到許多專業(yè)知識外，還從導師身上學到對工作高度負責的精神和一絲不茍的 求知 態(tài)度。 25