【文章內容簡介】 電機，在結合了安全、穩(wěn)定的考慮本課題所設計的自動控制系統(tǒng)的驅動裝置選用天津安全電機有限公司生產的型號為YSM100/11W、S的3相380V交流電機，電機如圖33所示。圖33 YSM100/11W、S交流電機 變頻器的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節(jié)技術逆變?yōu)轭l率可調、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）電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。本次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。，△，本設計中采用Y形接法，所用的變頻器的最大電流應大于電機的Y形接法的最大起動電流。（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，在選型中要考慮。，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，本課題變頻器采用日本三菱公司生產的FR－500系列中的FR540變頻器（如圖34所示）作為控制電機轉速的控制器。圖34 三菱FR540變頻器三菱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，可以滿足本課題自動門系統(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。 變頻器的參數(shù)設定本課題所設計的自動門系統(tǒng)具有如下速度要求：自動門要求快速啟動→（限位）常速運行→（限位）慢速運行→停止, 構成了如圖35的開門和關門曲線。根據(jù)轉速公式：n=60f/p(1s)其中f表示電流的頻率，p表示電機的極對數(shù)，s表示電機的轉差率，n表示轉子的實際轉速，計算出變頻器的設定頻率。根據(jù)公式和電機參數(shù)p=6，額定轉速為400 r/min，算出電機的轉差率S=，馬達皮帶輪與門上的皮帶輪外徑、：1：,：1。,加速開門或者關門的距離為30cm，速度為3600 cm /min，此時要求轉子的轉速為204r/min。，時間為2s,速度為1950cm/min。,速度為1200cm/s。根據(jù)以上速度要求設置變頻器，變頻器的頻率具體設定方式見表31，根據(jù)以下設定方式按課題要求設定好變頻器三速控制的頻率。圖35 開門和關門曲線表31 變頻器設定名 稱設定范圍最小設定單位設定值上限頻率(Pr1)0～120Hz50Hz下限頻率(Pr2)0～120Hz3速設定（高速）(Pr4)0～120Hz3速設定（中速）(Pr5)0～120Hz3速設定（低速）(Pr6)0～120Hz加速時間(Pr7)0～999s減速時間(Pr8)0～999s操作模式選擇(Pr79)0～4,7,812 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，微波感應器，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、商店等經常有人路過的地方，選擇窄區(qū)域的感應器。目前自動門行業(yè)運用的感應器件主要有微波感應器、紅外感應器等。微波感應器，又稱微波雷達，對物體的移動進行反應，因而反應速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，微波感應器是以微波多普勒原理為基礎，平面型天線昨感應系統(tǒng)，以微處理器作控制。整機關鍵元器件均為進口器件，方案設計選擇器件均確保了產品可靠性。 微波感應器的特點： 、接收。其探測方式具體如下優(yōu)點： （1）非接觸探測。 （2）不受溫度、濕度、噪音。 紅外感應器，是對物體的存在進行反應，不管人員是否移動，只要處于感應器的掃描范圍內，它都會反應，另外，紅外感應器的反應速度比微波感應器慢。 根據(jù)不同的功能和性能運用在各類不同場合的自動控制系統(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、商店等經常有人路過的地方，選擇窄區(qū)域的感應器。 結合本課題的實際需要在設計自動門的人員檢測上運用上海順安達門業(yè)裝飾有限公司的微波自動門感應器WB3004，其規(guī)格如下： 表32自動門感應器WB3004 型號 WB3004 供電電壓 AC/DC 12V~AC/DC 24V 工作頻率范圍 50HZ`60HZ 感應探頭工作頻率 (~) 工作指示方式 LED 感應時間/延時時間 REAL TIME/ 感應范圍 (W)(D) 靜態(tài)功耗 200mW12V 工作功耗 550mW12V 探頭可調節(jié)角度 40~160 工作溫度范圍 25~ +60 相對濕度 095% 4 功能器件的基本工作原理 自動感應門機的基本工作原理及流程： 自動門機的基本組成大體上相同，有了以上構成，再加上開門信號，就可以配置成一套簡單的自動門系統(tǒng)了。 自動門的系統(tǒng)配置是指根據(jù)使用要求而配備的，與自動門控制器相連的外圍輔助控制裝置，如開門信號源、門禁系統(tǒng)、安全裝置、集中控制等。必須根據(jù)建筑物的使用特點。通過人員的組成，樓宇自控的系統(tǒng)要求等合理配備輔助控制裝置。 自動門的開門信號是觸點信號，微波雷達和紅外傳感器是常用的兩種信號源： 微波雷達是對物體的位移反應，因而反應速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所，它的特點是一旦在門附近的人員不想出門而靜止不動后，雷達便不再反應，自動門就會關閉，對門機有一定的保護作用； 紅外傳感器對物體存在進行反應，不管人員移動與否，只要處于傳感器的掃描范圍內，它都會反應即傳出觸點信號。缺點是紅外傳感器的反應速度較慢，適用于有行動遲緩的人員出入的場所。另外，如果自動門接受觸點信號時間過長，控制器會認為信號輸入系統(tǒng)出現(xiàn)障礙。而且自動平移門如果保持開啟時間過長，也會對電氣部件產生損害。由于微波雷達和紅外傳感器并不了解接近自動門的人是否真要進門，所以有些場合更愿意使用按鍵開關。按鍵開關可以是一個觸點式的按鈕，更方便的是所謂肘觸開關。肘觸開關很耐用，特別是它可以用胳膊肘來操作。避免了手的接觸。 　　還有腳踏開關，功能一樣，但對防水的要求較高，而且腳踏的力量很大，容易使腳踏開關失效。還有一種帶觸點開關的拉手，當拉手被推(或在反方向拉)到位時，向門機提供觸點信號?，F(xiàn)在的樓宇自控有時會提出特殊的要求，例如使用電話的某一分線控制開門。要達到這個要求，只要保證信號是無源的觸點信號即可。有些情況下，人們會提出天線遙控的要求。用一個無線接受器與自動門進行觸點式連接，再配一個無線發(fā)射器，就可以達到要求。不過，現(xiàn)在的無線電波源太多，容易導致偶然開門是一個麻煩的問題。定時器可以自動控制門的狀態(tài)，其原理是將時鐘與特定的開關電路相連，可預設定時間將自動門處于自動開啟或鎖門狀態(tài)。 （1）主控制器：它是自動感應門的指揮中心，通過內部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應指令，指揮馬達或電鎖類系統(tǒng)工作；同時人們通過主控器調節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。 （2）感應探測器：負責采集外部信號，如同人們的眼睛，當有移動的物體進入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號； （3）動力馬達：提供開門與關門的主動力，控制自動感應門門扇加速與減速運行。 （4）自動感應門扇行進軌道：就象火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進。 （5）門扇吊具走輪系統(tǒng):用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運行。（6）同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達所產動力，牽引自動感應門扇吊具走輪系統(tǒng)。（7）下部導向系統(tǒng)：是自動感應門門扇下部的導向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。 當自動感應門門扇要完成一次開門與關門，其工作流程如下： 感應探測器探測到有人進入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達運行，同時監(jiān)控馬達轉數(shù)，以便通知馬達在一定時候加力和進入慢行運行。馬達得到一定運行電流后做正向運行，將動力傳給同步帶，再由同步帶將動力傳給吊具系統(tǒng)使自動感應門扇開啟；自動感應門扇開啟后由控制器作出判斷，如需關自動感應門，通知馬達作反向運動，關閉自動感應門.通過PLC控制系統(tǒng)作為中央處理器，來宏觀整體調控自動門中各硬件設施協(xié)調工作，來完成自動打開和關閉大門。目前一些廠家PIE供應商都提供可直接控制步進電機運動的定位控制單元，可直接控制步進電機，通過編程完成單軸，兩軸插補運動。直線運動系統(tǒng)設計師習慣上自行設計包括軸承、滾珠絲杠副、