【文章內(nèi)容簡介】 （5） 分解控制任務(wù)。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、接口條件等詳細羅列出來。（6） 硬件系統(tǒng)設(shè)計。主要包括PLC及外圍線路的設(shè)計、電氣線路的設(shè)計、安全電路的設(shè)計以及抗干擾措施的設(shè)計等。（7） 安全電路、保護功能設(shè)計。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的機電冗余設(shè)置保護功能，防止不安全操作。（8） 軟件設(shè)計。列出程序流程圖，使用梯形圖設(shè)計程序，這是整個自動門系統(tǒng)設(shè)計的核心工作。（9） 系統(tǒng)調(diào)試。將程序下載至PLC進行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。（10） 文檔編制。系統(tǒng)完成后要及時整理技術(shù)材料并存檔，需要編制的文檔有系統(tǒng)設(shè)計方案、原器件清單、軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成、系統(tǒng)使用說明書。 系統(tǒng)基本原理框圖平滑自動門系統(tǒng)基本工作原理為門內(nèi)外感應(yīng)探測器將門內(nèi)外進出檢測信號傳送給PLC，PLC將控制信號通知給變頻器和驅(qū)動電機，變頻器負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)驅(qū)動電機的運行速度，使其平穩(wěn)運行；驅(qū)動電機經(jīng)過傳動裝置控制門的開合，以便人進出。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行人工控制。另外，還設(shè)置了安全傳感器，在進出時遇到故障立刻啟動保護功能。蜂鳴器在門開合時發(fā)出提示音。故障指示功能在自動門運行遇到故障時提示管理人員。基本原理框圖見圖32。圖32 平滑自動門控制系統(tǒng)基本原理框圖 自動門功能設(shè)定一個實用性強、適用范圍廣泛、運行可靠的商業(yè)平滑自動門控制系統(tǒng)，應(yīng)該具備多種工作模式以供選擇，以便在不同時段、不同情況下合理控制。另外，還應(yīng)該具備保護功能，保證行人通行順暢、運行安全。 工作模式分析（1） 自動模式在人流量不大時，使用自動模式，自動門打開保持時間為10s，自由出入。（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。在上下班高峰期，使用高峰模式，手動打開自動門，以便人員出入，減少自動門時開時閉造成的損傷。（3） 禁出模式在特殊情況下，關(guān)閉門內(nèi)感應(yīng)探測器，限制內(nèi)部人員出去。需要開門時，可以使用手動開門。（4） 禁入模式在特殊場合特殊時段，限制外人進入，可以關(guān)閉門外感應(yīng)探測器，需要開門時使用手動開門。（5） 夜間值班模式在夜間，為保證財產(chǎn)安全，使用夜間值班模式，關(guān)閉門內(nèi)外感應(yīng)探測器，禁止出入，需要時可使用手動控制自動門開關(guān)。（6） 緊急停止模式在自動門打開或關(guān)閉時，遇到緊急情況，需要停止自動門運轉(zhuǎn)，此時使用緊急停止模式關(guān)閉所有檢測裝置和電機運行。 保護功能分析（1）防夾行人功能在檢測到無人通過時，關(guān)閉自動門，若此時突然有人出入，為防止夾傷行人，需要立刻停止關(guān)門進程，并即可開啟開門進程。使用安全檢測傳感器提供防夾行人功能。（2）電機過載保護功能因特殊情況產(chǎn)生負(fù)載過大等，導(dǎo)致電機電流過大，為避免損傷電機，此時需切斷電機電源，進行電機過載保護。（3）電源缺相保護使用三相交流異步電動機做驅(qū)時，必須避免電動機缺相運行。在電動機側(cè)需要增加電流檢測裝置，時刻監(jiān)測電源情況。出現(xiàn)缺相時立刻切斷電源，停止運轉(zhuǎn)。（4）異常復(fù)位功能在某些情況下，外界的環(huán)境等因素，可能造成程序運行紊亂，導(dǎo)致自動門失控，此時需要使用復(fù)位保護功能，使PLC進入復(fù)位狀態(tài)，重新啟動使用。（5） 自動門扇防磨損保護長時間的開合，自動門扇底部長時間與地面摩擦，造成不可恢復(fù)性損傷，為減少硬性損傷，需要在底部鋪設(shè)軟質(zhì)地材料，如棉布。（6） 釋放功能當(dāng)自動門夾人時，電機堵轉(zhuǎn)，電流迅速上升。對電流進行檢測，可以判斷是否夾人，從而時自動門開門。第4章 自動門硬件系統(tǒng)設(shè)計 主控制器 可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，是工業(yè)控制的核心部分。PLC是按照集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進行工作的。PLC的主要特點為：抗干擾能力強、可靠性高，控制系統(tǒng)機構(gòu)接單、通用性強，編程方便、易于使用，功能強大、成本低，設(shè)計、施工、調(diào)試周期短，維護方便等。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能：邏輯處理功能；數(shù)據(jù)運算功能；準(zhǔn)確定時功能；高速計數(shù)功能；中斷處理功能；程序與數(shù)據(jù)存儲功能；聯(lián)網(wǎng)通信功能；自檢測、自診斷功能。 在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，選擇一個合適的PLC是很重要的。選擇時應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 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、實施特性強和強大的通信能力。其主要組成包括：CPU模塊、擴展模塊、功能模塊、通信模塊、HMI人機界面模塊。 西門子S7200系列包括有五種不統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置的品種，即CPU22CPU22CPU22CPU224XP和CPU226，每個品種里又分出兩種類型：一種是DC24V供電/晶體管輸出；一種是AC220V供電/繼電器輸出，所以一共有10種CPU模塊。 本次設(shè)計使用S7200系列CPU224PLC，集成了14輸入/10輸出，因其特有的優(yōu)勢，是使用最多的S7200產(chǎn)品。圖411 西門子S7200 CPU224 PLC實物圖 圖412 CPU224 CN端子連接圖 電機電氣控制子系統(tǒng)電機是自動門系統(tǒng)的主要驅(qū)動裝置，合適的電機對系統(tǒng)設(shè)計至關(guān)重要。電機主要分為直流電機、交流電機。其中交流又分為交流異步電機和同步電機。對于自動門拖動單元，針對不同的自動門則選擇不同的電機及拖動調(diào)速控制方式。大部分的平滑自動門用直流電機來拖動，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來拖動。直流電機拖動的控制技術(shù)已經(jīng)很成熟，直流拖動具有較運行效率高、調(diào)速性能好、良好的啟動制動性能的優(yōu)點。直流拖動使用的電機有有刷電機和直流無刷電機。但是直流電機由于使用直流電源，其實用范圍受到限制。交流電機是用于實現(xiàn)機械能和交流電能相互