【文章內(nèi)容簡介】 ) 設計自動門系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設計出周密完整的梯形圖程序，這是整個自動門系統(tǒng)設計的核心工作。 自動門技術參數(shù)的確定自動平移門安裝和調(diào)試的關鍵是提高精度，即導軌的平直度和水平度，門體地兩個吊掛點所形成的直線與導軌的平行度和垂直度，最大限度地減少門體的靜態(tài)側擺。在自動門投入使用后，尤其是初期，應經(jīng)常調(diào)節(jié)門體，修正運行產(chǎn)生的誤差。要嚴格限制門體重量，不能超過自動門的額定負重。通常在三個月最多一年內(nèi)要對自動門進行全面的清理和調(diào)整。公共場所的自動平移門因為使用頻率非常頻繁，而任何自動門的使用頻率和使用壽命都有限。例如機場、大型超市和醫(yī)院外門的人員流量每天可達到成千上萬人次，或者在特定時間段里集中通過大量人員，在這種情況下，要使用自動門就必須進行綜合考慮。例如增加門的數(shù)量，加大門扇寬度，增加關門延遲時間等。具體參數(shù)如表21所示。表21 自動門具體參數(shù)單扇開啟寬度(mm)1250(最寬)單扇門的最大承重(kg)1120kg高度(mm)2500mm最快開/關門速度(cm/s)60cm/s減速開/關門速度(cm/s)20cm/s開啟保持時間(s)15s(程序中可調(diào))可編程控制器電源220V AC，5060Hz驅動器電源380V AC，50Hz驅動器輸出額定功率120W 自動門的控制要求(1) 當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過感應探測器檢測開關SBl或SB2時，開門執(zhí)行機構KMl、KM2動作，電動機正轉，當門到達開門減速開關SB3位置時，電機開始減速，門到達開門限位開關SB4位置時，電機停止運行。(2) 自動門在開門位置停留8秒后，自動進入關門過程，關門執(zhí)行機構KMKM4被起動，電動機反轉，當門移動到關門減速開關SB5位置時，電機開始減速，門移動到關門限位開關SB6位置時，電機停止運行。(3) 在關門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過感應探測器檢測開關SBl或SB2時，自動進入開門程序。(4) 在門打開后的8秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過感應探測器檢測開關SBl或SB2時，必須重新開始等待8秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。(5) 當有人站在門口不進入時，感應探測器檢測開關SBl或SB2就會一直檢測到信號，定時器處于循環(huán)定時狀態(tài)。自動門控制裝置由門外感應探測器檢測開關SBl、門內(nèi)感應探測器檢測開關SB開門減速開關SB開門到限位開關SB關門減速開關SB關門到限位開關SB開門執(zhí)行機構KMl/KM2(使直流電動機正轉)、關門執(zhí)行機構KM3/KM4(使直流電動機反轉)等部件組成?？紤]到自動控制門在出現(xiàn)故障時的維修方便，所以增加了手動開門K手動關門K2. 自動門硬件系統(tǒng)的設計 控制系統(tǒng)結構設計本設計運用PLC控制變頻器來調(diào)節(jié)交流電機運轉來實現(xiàn)自動門運轉的控制方式。采用變頻器電路，結構簡單，控制方便，可靠性高，交流電機具有效率高、維護成本低的特點。交流電機驅動系統(tǒng)與直流電機驅動系統(tǒng)相比具有效率高、結構簡單、維護方便、易于冷卻和壽命長等優(yōu)點，并且系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，而且能實現(xiàn)低速恒轉矩、高速橫功率運轉等特性。隨著變頻技術的發(fā)展，交流電機控制的成本得以降低，為交流驅動系統(tǒng)在自動門中的大量運用提供了條件?？刂葡到y(tǒng)結構圖如圖31所示： 圖31控制系統(tǒng)結構圖 驅動裝置的選擇自動門的驅動器是自動門能否良好工作的保障，本設計中是運用變頻器來自動調(diào)節(jié)電機的速度，以達到驅動自動門的目的。這種方法具有穩(wěn)定性好，維修方便，連接簡單，成本較低，是在目前的自動門行業(yè)的主流控制方式。根據(jù)本設計所設計的自動門的要求應選用絕緣電阻、絕緣介電強度、接地裝置、過電壓保護等符合國際安全標準規(guī)定的，具有噪聲低、過載能力強的特點，在結合了安全、穩(wěn)定的考慮，本設計的自動門控制系統(tǒng)的驅動裝置選用步進電機。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個同定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100％)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。PLC對電機的控制有兩種方式：一種是脈沖+方向控制；一種是正反向脈沖輸出。這里采用第1種方法。PLC的高速脈沖輸出(FrO)提供一個指定脈沖數(shù)目的方波輸出(占空比為50％)。在加速和減速時輸出脈沖的頻率(或周期)線性變化，而在恒定頻率段部分保持不變。一旦產(chǎn)生完指定數(shù)目的脈沖，PTO輸出變?yōu)榈碗娖?，直到裝載一個新的指定值時才產(chǎn)生脈沖。PTO輸出占用一個PLC輸出點，用于控制門體的位移和速度，由另一個輸出點的信號控制門體運動的方向。這兩個信號送給步進電機驅動器去驅動電機，以帶動門體完成相應的運動。 變頻器的選擇 變頻器原理變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻)，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。變頻器是輸出頻率可改變的交流電力拖動設備。變頻器調(diào)速的主要工作原理是將供給電機定子的三相交流工頻電經(jīng)大功率整流元件整流，變成直流，再將直流電用正弦波脈寬調(diào)節(jié)技術逆變?yōu)轭l率可調(diào)、幅度也隨之改變的三相交流電，以此為電源再供給電機使用。 變頻器的選型根據(jù)自動門的需要，變頻器選型時要確定以下幾點：1. 變頻器與負載的匹配問題(1) 電壓匹配：變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。本設計所用的電機的額定電壓為380V，故在選擇變頻器時要符合電機的額定電壓。(2) 電流匹配：變頻器的額定電流與電機的額定電流相符，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。，故所用的變頻器的最大電流應大于電機的最大啟動電流。(3) 轉矩匹配：這種情況在恒轉矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生，所以，在選型中要考慮。2. 在使用變頻器驅動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。綜合以上因素，本設計變頻器采用日本三菱公司生產(chǎn)的FR540變頻器作為控制電機轉速的控制器。三菱FR540變頻器具有以下優(yōu)點：(1) 接線簡單，可運用PLC的繼電器輸出接到變頻器的控制輸入端來控制變頻的正反轉和頻率。(2) 安裝靈活，可以根據(jù)實際需要，把控制裝置安裝到任何位置，進行遠距離操作。(3) 頻率設置簡單，并且具有三速設定功能，可以滿足本設計自動門系統(tǒng)的控制要求，且操作方便，只需輕輕轉動外接電位器的旋鈕，就可以進行頻率設置。 探測器的選擇目前自動門行業(yè)的運用的感應開關主要有觸摸感應開關，微波感應開關，紅外感應器，接近感應開關等，根據(jù)不同的功能和性能運用在各類不同場合的自動門控制系統(tǒng)中，是自動門系統(tǒng)的關鍵部位，其性能直接影響自動門系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定，如在高檔酒店、寫字樓，可以選擇高靈敏度的感應器；在人行道邊上的銀行、商店等經(jīng)常有人路過的地方，選擇窄區(qū)域的感應器。根據(jù)本設計的需要選用人體感應探測器。人體都有恒定的體溫，一般在37176。，發(fā)出波長為10微米左右的紅外線。熱釋電元件探頭是以探測人體輻射為目標的，對波長為10微米左右的紅外輻射非常敏感，在接收到人體紅外輻射時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生信號。被動式紅外探頭，其傳感器包含兩個反向相串聯(lián)的熱釋電元件，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的用，使其產(chǎn)生熱釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出。一旦人進入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射被熱釋電元件接收，由于兩片熱釋電元件接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，因而產(chǎn)生相應的信號。人體感應探測電路由被動紅外探頭、放大電路及電子開關電路組成，安裝在自動門兩側。當有人靠近自動門時，身體輻射出的紅外線被熱釋電紅外傳感器