【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 原理四個(gè)方面的內(nèi)容。通過(guò)對(duì)PLC的了解，掌握其基本功能，將其運(yùn)用到自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中去。第三章 自動(dòng)門(mén)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本章主要是在上一章的基礎(chǔ)上對(duì)自動(dòng)門(mén)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要分為有穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)、直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用這兩大部分，同時(shí)能夠通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)及無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)有更深的了解。 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)隨著自動(dòng)門(mén)的不斷發(fā)展，被越來(lái)越多的應(yīng)用于各建筑物，廣泛的應(yīng)用也使其安全變的越來(lái)越重要。對(duì)電源的影響因素是多方面的，其中主要干擾，來(lái)自噪聲的影響。因此，為了提高自動(dòng)門(mén)的運(yùn)行穩(wěn)定性，穩(wěn)定的電壓和較小的波紋是重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。較為普遍的穩(wěn)壓裝置是變壓器，因?yàn)樗鼉r(jià)格實(shí)惠，但有一定的弱點(diǎn)，對(duì)于電源的穩(wěn)壓性能并不是很強(qiáng)。因此我們需要設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源并根據(jù)無(wú)刷直流電機(jī)供電要求選擇合理的電路參數(shù)，同時(shí)需要合理設(shè)計(jì)交流濾波器以減少電磁干擾。由于自動(dòng)門(mén)工作時(shí)間長(zhǎng)、安全性要求高，因此從電網(wǎng)電源開(kāi)始，就應(yīng)用了過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)以盡量避免意外發(fā)生。保護(hù)電路有多種形式，下面是一種保護(hù)電路的框圖（）。圖31 保護(hù)電路框圖過(guò)壓保護(hù)采用壓敏電阻和瞬變電壓抑制器，以防止雷擊等意外事故產(chǎn)生的瞬間高壓。交流EMI濾波器主要是用來(lái)抑制共模、共差干擾。如圖（）所示，它主要包括兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端和一個(gè)接地端，電路包括共模扼流圈、濾波電容、共模濾波電容。圖32 交流EMI濾波器自動(dòng)門(mén)的整流電路主要是把交變的交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電，使電源適合各種驅(qū)動(dòng)裝置（如無(wú)刷直流電機(jī)）的使用。全橋是由4只整流二極管按橋式全波整流電路的形式連接并封裝為一體構(gòu)成的。、1A、2A、3A、5A、10A、20A等多種規(guī)格，耐壓值（最高反向電壓有）25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多種規(guī)格。下圖（）是其電路圖形符號(hào)與內(nèi)部電路。圖33 電路圖形符號(hào)與內(nèi)部電路 無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用目前自動(dòng)門(mén)中的動(dòng)力部分主要有無(wú)刷直流電機(jī)、交流變頻電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)的使用。今以無(wú)刷直流電機(jī)為例來(lái)介紹自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。下圖是電機(jī)的主電路圖（）：圖34 主電路圖無(wú)刷直流電機(jī)需要控制器來(lái)進(jìn)行控制，MC33035無(wú)刷直流電機(jī)控制器采用雙極性模擬工藝制造，可在任何惡劣的工業(yè)環(huán)境條件下保證高品質(zhì)和高穩(wěn)定性。該控制器內(nèi)含可用于正確整流時(shí)序的轉(zhuǎn)子位置譯碼器，以及可對(duì)傳感器的溫度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膮⒖茧娖剑瑫r(shí)它還具有一個(gè)頻率可編程的鋸齒波振蕩器、一個(gè)誤差信號(hào)放大器、一個(gè)脈沖調(diào)制器比較器、三個(gè)集電極開(kāi)路頂端驅(qū)動(dòng)輸出和三個(gè)非常適用于驅(qū)動(dòng)功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）的大電流圖騰柱式底部輸出器。此外，MC33035還有欠鎖定功能，同時(shí)帶有可選時(shí)間延遲鎖存關(guān)斷模式的逐周限流特性以及內(nèi)部運(yùn)行使能等。自動(dòng)門(mén)控制要求。物體靠近門(mén)時(shí)傳感器獲得信號(hào)傳給控制器，控制器根據(jù)當(dāng)前所在位置決定門(mén)的動(dòng)作。有三種情況：①門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，控制器應(yīng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)以最佳速度曲線打開(kāi)門(mén)。②門(mén)處于半開(kāi)狀態(tài)，控制器應(yīng)根據(jù)門(mén)當(dāng)前所在位置，以適當(dāng)?shù)乃俣闰?qū)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)開(kāi)門(mén)。③門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，控制器使門(mén)保持開(kāi)啟狀態(tài)。無(wú)物體靠近門(mén)時(shí)：如果門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，延時(shí)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后以最佳速度曲線關(guān)閉門(mén)：如果門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，維持相應(yīng)的開(kāi)、關(guān)門(mén)速度曲線如圖一所示。關(guān)門(mén)時(shí)：OA段為加速段，AB段為穩(wěn)速運(yùn)行段，BC段為減速停止（門(mén)關(guān)到位）段。開(kāi)門(mén)時(shí)：CB段為加速段，BA段為穩(wěn)速運(yùn)行段，OA段為減速停止（門(mén)開(kāi)到位）段。根據(jù)自動(dòng)門(mén)控制要求，系統(tǒng)原理框圖如下圖（）所示。開(kāi)門(mén)門(mén)磁：檢測(cè)門(mén)的最大開(kāi)啟位置，門(mén)開(kāi)后驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作，并防止開(kāi)門(mén)過(guò)量而損壞系統(tǒng)部件。閉門(mén)門(mén)磁：檢測(cè)門(mén)的關(guān)閉位置，門(mén)關(guān)后驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作。驅(qū)動(dòng)器：擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)功率以驅(qū)動(dòng)150w的無(wú)刷直流電機(jī)。工作指示燈：（a）有電源指示燈；（b）正常、故障指示燈。超過(guò)預(yù)期時(shí)間門(mén)不到位即是故障狀態(tài)。圖35 系統(tǒng)原理框圖 本章小結(jié)本章主要是對(duì)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)的分為穩(wěn)壓電源和無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用兩大部分。通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)能更多的了解穩(wěn)壓電路特點(diǎn)結(jié)構(gòu)等方面，也對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)有了很多認(rèn)識(shí)，最重要的是能夠掌握其在自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。第四章 自動(dòng)門(mén)的硬件設(shè)計(jì)自動(dòng)門(mén)的硬件根據(jù)不同的類(lèi)型各有不同，此以平移型感應(yīng)門(mén)為例子介紹它的硬件，主要有：自動(dòng)感應(yīng)門(mén)主控制器，自動(dòng)感應(yīng)探測(cè)器，自動(dòng)感應(yīng)門(mén)動(dòng)力馬達(dá)，自動(dòng)感應(yīng)門(mén)門(mén)扇行進(jìn)軌道，門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng)，同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶），自動(dòng)感應(yīng)門(mén)下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門(mén)扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門(mén)扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門(mén)體擺動(dòng)。圖41 硬件組成框圖 自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的基本工作原理首先，平移式自動(dòng)感應(yīng)門(mén)由以下部件組成：（1）主控器：它是自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的指揮中心，通過(guò)內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類(lèi)系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過(guò)主控器調(diào)節(jié)門(mén)扇開(kāi)啟速度、開(kāi)啟幅度等參數(shù)。（2）感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)物體進(jìn)入它的 工作范圍時(shí)，它就給主控器一個(gè)脈沖信號(hào)。（3）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)：提供開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)的主動(dòng)力，控制自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的速度。（4）自動(dòng)感應(yīng)門(mén)扇行進(jìn)軌道：就像火車(chē)的鐵軌，約束門(mén)扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定的方向行進(jìn)。（5）門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動(dòng)門(mén)扇，同時(shí)在動(dòng)力的牽引下帶動(dòng)門(mén)扇運(yùn)行。（6）同步皮帶：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引自動(dòng)感應(yīng)門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng)。（7）下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是自動(dòng)感應(yīng)門(mén)門(mén)扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門(mén)扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)門(mén)體擺動(dòng)。自動(dòng)感應(yīng)門(mén)門(mén)扇完成一次開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)，其工作流程如下：感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做出正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步皮帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使自動(dòng)感應(yīng)門(mén)門(mén)扇開(kāi)啟；自動(dòng)感應(yīng)門(mén)門(mén)扇開(kāi)啟后由控制器做出判斷，若需關(guān)閉自動(dòng)感應(yīng)門(mén)，通知馬達(dá)做相反運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉自動(dòng)感應(yīng)門(mén)。 限位開(kāi)關(guān)的工作原理行程開(kāi)關(guān)又稱(chēng)為限位開(kāi)關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝有生產(chǎn)的機(jī)械部件上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開(kāi)關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類(lèi)似。 光電開(kāi)關(guān)的工作原理它是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是利用被測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通所要接通的電路，從而檢測(cè)物體的有無(wú)。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)化為光信號(hào)射出，接受器再根據(jù)接受到的光線強(qiáng)弱或有無(wú)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理是將交流電源整流后變成直流，再由逆變器轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電，但是，注意此處逆變是工作在直流斬波方式。它是由同步電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器組成，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成對(duì)成星型接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。而轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁來(lái)源于永磁體，所以不像異步電動(dòng)機(jī)那樣需要從電網(wǎng)吸取勵(lì)磁電流；由于轉(zhuǎn)子中無(wú)交變磁通，其轉(zhuǎn)子上既無(wú)銅損耗又無(wú)鐵損耗，所以效率