畢業(yè)設(shè)計(jì)———自動(dòng)門電氣控制電路設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-26 14:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 用提供了條件?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖31所示： 圖31控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇自動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)器是自動(dòng)門能否良好工作的保障，本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用變頻器來自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，以達(dá)到驅(qū)動(dòng)自動(dòng)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(dòng)門行業(yè)的主流控制方式。根據(jù)本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門的要求應(yīng)選用絕緣電阻、絕緣介電強(qiáng)度、接地裝置、過電壓保護(hù)等符合國際安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，具有噪聲低、過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在結(jié)合了安全、穩(wěn)定的考慮，本設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置選用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)同定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差(精度為100％)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。PLC對電機(jī)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的高速脈沖輸出提供一個(gè)指定脈沖數(shù)目的方波輸出(占空比為50％)。在加速和減速時(shí)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(gè)新的指定值時(shí)才產(chǎn)生脈沖。PTO輸出占用一個(gè)PLC輸出點(diǎn)，用于控制門體的位移和速度，由另一個(gè)輸出點(diǎn)的信號(hào)控制門體運(yùn)動(dòng)的方向。這兩個(gè)信號(hào)送給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器去驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以帶動(dòng)門體完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。 變頻器的選擇 變頻器原理變頻器是利用電力半導(dǎo)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(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。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(gè)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(chǔ)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(dòng)設(shè)備。變頻器調(diào)速的主要工作原理是將供給電機(jī)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(shù)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(jī)使用。 變頻器的選型根據(jù)自動(dòng)門的需要，變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)：1. 變頻器與負(fù)載的匹配問題(1) 電壓匹配：變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。本設(shè)計(jì)所用的電機(jī)的額定電壓為380V，故在選擇變頻器時(shí)要符合電機(jī)的額定電壓。(2) 電流匹配：變頻器的額定電流與電機(jī)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(yīng)大于電機(jī)的最大啟動(dòng)電流。(3) 轉(zhuǎn)矩匹配：這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生，所以，在選型中要考慮。2. 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。綜合以上因素，本設(shè)計(jì)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(jī)轉(zhuǎn)速的控制器。三菱FR540變頻器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 接線簡單，可運(yùn)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(zhuǎn)和頻率。(2) 安裝靈活，可以根據(jù)實(shí)際需要，把控制裝置安裝到任何位置，進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。(3) 頻率設(shè)置簡單，并且具有三速設(shè)定功能，可以滿足本設(shè)計(jì)自動(dòng)門系統(tǒng)的控制要求，且操作方便，只需輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)外接電位器的旋鈕，就可以進(jìn)行頻率設(shè)置。 探測器的選擇目前自動(dòng)門行業(yè)的運(yùn)用的感應(yīng)開關(guān)主要有觸摸感應(yīng)開關(guān)，微波感應(yīng)開關(guān)，紅外感應(yīng)器，接近感應(yīng)開關(guān)等，根據(jù)不同的功能和性能運(yùn)用在各類不同場合的自動(dòng)門控制系統(tǒng)中，是自動(dòng)門系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其性能直接影響自動(dòng)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(yīng)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(yīng)器。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要選用人體感應(yīng)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(biāo)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(shí)就會(huì)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(hào)。被動(dòng)式紅外探頭，其傳感器包含兩個(gè)反向相串聯(lián)的熱釋電元件，環(huán)境背景輻射對兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的用，使其產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號(hào)輸出。一旦人進(jìn)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(yīng)的信號(hào)。人體感應(yīng)探測電路由被動(dòng)紅外探頭、放大電路及電子開關(guān)電路組成，安裝在自動(dòng)門兩側(cè)。當(dāng)有人靠近自動(dòng)門時(shí)，身體輻射出的紅外線被熱釋電紅外傳感器接收下來并將其轉(zhuǎn)換成信號(hào)，經(jīng)檢測放大電路放大處理后輸出給電子開關(guān)電路。電子開關(guān)信號(hào)輸入到PLC輸入繼電器中，PLC根據(jù)收到的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)將門打開。人體感應(yīng)探測器需要2個(gè)，分別用來感應(yīng)門內(nèi)外的來人情況，占用PLC兩個(gè)輸入點(diǎn)。 自動(dòng)門運(yùn)行位置檢測本系統(tǒng)的關(guān)鍵是控制門的運(yùn)行，為了達(dá)到更好的控制效果，PLC必須時(shí)刻知道門所處的位置從而做出相應(yīng)的處理，所以在關(guān)鍵的位置上安裝位置傳感器，并把傳感器信號(hào)傳給PLC。為此設(shè)置了兩個(gè)行程開關(guān)，一個(gè)用于檢測門完全打開時(shí)的位置，叫開門極限開關(guān)，一個(gè)用于檢測門完全關(guān)閉時(shí)的位置，叫關(guān)門極限開關(guān)。當(dāng)門在運(yùn)行過程中，接近最大位置時(shí)，限位開關(guān)的信號(hào)傳給PLC，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。門離限位開關(guān)較近時(shí)，電機(jī)低速運(yùn)行，通過程序來控制。2個(gè)行程開關(guān)，占用PLC3個(gè)輸入點(diǎn)。 門運(yùn)行障礙檢測、報(bào)警在門運(yùn)行過程中，有時(shí)會(huì)遇到障礙物阻止它的運(yùn)行。這時(shí)需要具體分析，如果是在開門過程中出現(xiàn)這種情況，有可能是途中障礙的阻止，或者是開門限位開關(guān)壞了，停止運(yùn)行并報(bào)警；如是關(guān)門時(shí)出現(xiàn)這種情況，有可能擠到人或物了，應(yīng)向相反方向運(yùn)行，給出報(bào)警信號(hào)。設(shè)置一個(gè)傳感器檢測在關(guān)門過程中有無人或物體在門的中間。主動(dòng)式紅外線防夾感應(yīng)器由發(fā)射特定頻率的紅外線發(fā)射器與接收器組成，其紅外線頻率與自然界及人體的紅外線不同。在關(guān)門過程中當(dāng)人或物阻擋時(shí)，接收器收不到光信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)
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