【導(dǎo)讀】隨著生活水平的不斷提高和科技的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)自動(dòng)門廣泛應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化中，不僅美觀實(shí)用，還為人們的生活帶來(lái)方便。因此，要保證自動(dòng)門安全有效的工作，針。對(duì)控制要求設(shè)計(jì)合理的旋轉(zhuǎn)門控制系統(tǒng)就很有實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。設(shè)計(jì)中根據(jù)控制原理和設(shè)計(jì)要求確定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，給出了結(jié)構(gòu)框圖、電。針對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，對(duì)主控芯片、變頻器、傳感器等進(jìn)行參數(shù)選。擇，給出傳感器的連接電路和信號(hào)分析。系統(tǒng)通過(guò)主控芯片與各種傳感器（防夾、防。析，并利用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)門的控制。另外針對(duì)不同人群的需要采取相應(yīng)措施使整個(gè)系統(tǒng)顯

　　

【正文】 K A 1 1D Z 4 6 圖 45 防夾紅外傳感器電路圖 TX05D 為反射式紅外光電開(kāi)關(guān)，通電后，它會(huì)向外發(fā)射載頻為40kHz 的紅外調(diào)制光。 TX05D 的工作電壓為 5～ 12V，當(dāng)通電電壓為 12V 時(shí)，其紅外監(jiān) 測(cè)距離在 左右。當(dāng)有人闖入其紅外監(jiān)視區(qū)內(nèi)時(shí)，人體會(huì)反射部分紅外光信號(hào)到 TX05D 的光電接收管，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換及 TX05D 內(nèi)的放大器放大、調(diào)解、信號(hào)處理及整形后，在其輸出端輸出高電平信號(hào)。該信號(hào)經(jīng) R1 使 VT 導(dǎo)通，繼電器通電、吸合，其觸點(diǎn)接通。 TX05D 是國(guó)產(chǎn)反射式紅外光電開(kāi)關(guān)，是紅外發(fā)、收一體化紅外傳感模塊器件，外部只有三根引線，安裝、使用方便，在紅外檢測(cè)、自動(dòng)防范、自動(dòng)或半自動(dòng)控制中得到一定應(yīng)用。 TX05D 的主要性能參數(shù)如下： TX05D 采用直流電壓， DDV =5~12V；工作電流為 5~ 15mA；紅外監(jiān)測(cè)距離小于 120cm，其距離在一定程度上與所加的電源高低有關(guān)。 接近開(kāi)關(guān)傳感器 本設(shè)計(jì)中應(yīng)用的接近開(kāi)關(guān)傳感器共四個(gè)：防夾接近開(kāi)關(guān)（出入口右側(cè)立柱各 1 個(gè) )、直流制動(dòng)接近開(kāi)關(guān) 1 個(gè)、鎖門接近開(kāi)關(guān) 1 個(gè)。 ：由于在出入口兩個(gè)防夾區(qū)域內(nèi)要安裝了防夾傳感器。而防夾感應(yīng)器是用來(lái)感應(yīng)人是否處于防夾區(qū)域內(nèi)，而不知道是否門扇已經(jīng)靠近防夾區(qū)域內(nèi)，所以僅靠防夾傳感器是無(wú)法鑒別 26 人是否即將受夾或正在受夾。則需要一個(gè)接近開(kāi)關(guān)來(lái)判斷門翼也走到了防夾區(qū)域內(nèi)。如果在防夾區(qū)域內(nèi)，則接近 感應(yīng)器發(fā)出信號(hào)表示，如果此時(shí)有人進(jìn)入防夾區(qū)則有可能被夾。兩信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，則使門停轉(zhuǎn)制動(dòng)。由于人的寬度一般在 以下，可設(shè)此距離為接近感應(yīng)器感應(yīng)距離。當(dāng)門翼靠近曲壁門柱 時(shí)，接近開(kāi)關(guān)傳感器就可以發(fā)出信號(hào)。 ： 由于當(dāng)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，門要停在指定的位置，而門停轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)要先停轉(zhuǎn)而門體有一定慣性而使得門無(wú)法停在指定的位置上。這時(shí)我們就需要接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)門靠近門停位置時(shí)，就產(chǎn)生信號(hào)發(fā)出制動(dòng)信息，使門體在這個(gè)位置。接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)距離過(guò)大，會(huì)使門制動(dòng)后停在指定位置的前邊。感應(yīng)位置過(guò)小，由于接 近開(kāi)關(guān)也有一個(gè)響應(yīng)時(shí)間，則使門停超過(guò)門應(yīng)停的位置。 ：當(dāng)鎖門時(shí)，為了讓門精確的停位在上鎖的位置，同樣需要一接近開(kāi)關(guān)提前感應(yīng)鎖門位置的臨近，發(fā)出鎖門信號(hào)使門體精確停在這個(gè)位置便于我們上電磁鎖和機(jī)械鎖，而無(wú)需人再來(lái)推門體使其準(zhǔn)確停位。接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)距離過(guò)小都到不了門體的精確停位，而使得無(wú)法上鎖。所以感應(yīng)距離為適當(dāng)才可。 詳細(xì)電路圖見(jiàn)圖 46。 N1N2C 2 21 n6. 8 nC 2 3C 2 622 nRx22 KR 2 6 R 2 76. 8 KR 2 82. 2 MR 2 910 0 k R 3 012 KC 250. 47 uC 2 40. 01 u12 V555S = 5 m mR 3 110 03678421 5 1 2V+ 12 VKA121N 4 14 8D Z 4 6 圖 46 電感式接近開(kāi)關(guān)電路圖 圖 46 為本設(shè)計(jì)中用到的電感式接近開(kāi)關(guān)。該電路為負(fù)電源供電，電壓為 12V，電路由振蕩器施密特觸發(fā)器由穩(wěn)壓管組成的穩(wěn)壓 27 器輸出晶體三極管和電源濾波器組成 , 接近開(kāi)關(guān)。 以 555 為核心組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。 555 的觸發(fā)端 2 腳通過(guò)大電阻 2R 接地，處于等待觸發(fā)狀態(tài)。當(dāng)人體接近或靠近金屬板電極時(shí)，由于感應(yīng)信號(hào)， 555 被觸發(fā)，輸出一單穩(wěn)脈沖。 2C 用于抗干擾濾波，XR 是集成電路上的電阻，用于調(diào)節(jié)工作距離， N1 和 N2 為帶有鐵心的線圈， S 是工作距離。電路工作電流最大 250mA，工作頻率最大 5k ZH 。本設(shè)計(jì)中用到的接近開(kāi)關(guān)型號(hào)為 L8 交直流開(kāi)關(guān)型。 防碰撞傳感器 防碰撞傳感器：防碰傳感器主要時(shí)為了防止人和門的速度不一致時(shí)，旋轉(zhuǎn)門翼打到行人；而防撞傳感器則是為了防止人因不小心撞在門體的立柱上，而引起旋轉(zhuǎn)門體旋轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)撞傷行人。其采用接觸式傳感器防夾安全帶來(lái)實(shí)現(xiàn)，它是以向其施加垂直壓力致使觸帶內(nèi)的導(dǎo)電體互相接觸，這導(dǎo)致電阻和電流改變而產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)的。防碰傳感器安裝在兩扇旋轉(zhuǎn)門翼的底部，而防撞傳感器安裝在門體的立柱上。 電路圖 如 圖 47 所示。 T R I G2 Q 3R4CVolt5T H R6D I S7VCC8GND1N E 5 55R 1 91 MC 1 40. 01 u FC 1 510 0 uFC 1 60. 01 u FT P 1 ～ T P 5+ KA5 ～ KA9＋ 121N 4 14 8D Z 4 6 圖 47 防碰撞傳感器電路圖 圖 47 就是本設(shè)計(jì)中用到的防碰防撞壓力傳感器的電路圖，該 28 電路圖中， NE555 時(shí)基集成電路以單穩(wěn)態(tài)方式工作， TP 1~ TP5 是金屬觸摸片，數(shù)量可根據(jù)需要設(shè)置。接通電源后，由于 N E555 的②腳無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入，電路處于復(fù)位狀態(tài)， NE555 的③腳輸出為低電平，整個(gè)裝置不工作。 一旦有人觸及金屬片 TP 1~ TP5 中的任何一片時(shí)，由于人體感應(yīng)電勢(shì)給 N E555 的②腳輸入了一個(gè)負(fù)脈沖，使 N E555 的工作狀態(tài)翻轉(zhuǎn)， N E555 的③腳由原來(lái)的低電平跳變?yōu)楦唠娖剑瑥亩|發(fā)繼電器線圈，引起 PLC 產(chǎn)生動(dòng)作。 TP1~ TPn 可用銅片或鋁片，接到任 何需要維護(hù)的部位。具體使用時(shí)，可安裝于入口右側(cè)門立柱內(nèi)和每扇門扉底邊處，這樣就可以防止旋轉(zhuǎn)門運(yùn)行過(guò)程中夾傷行人，也可以防止門扇打到行人。 29 第 5 章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) 模擬輸入輸出點(diǎn)信號(hào) 由于設(shè)計(jì)中很多按鈕的功能是重復(fù)的（如調(diào)速按鈕等），因此以下只選其一來(lái)說(shuō)明。 具體內(nèi)容見(jiàn)表 5表 5表 53。 表 51 程序中使用的 端口 及功能 表 端口 功能 端口 功能 程序初始化脈沖 高速轉(zhuǎn)速邏輯控制 PLC 上電啟動(dòng)，斷開(kāi) 電機(jī) 防碰防撞傳感 器邏輯控 制 急停按鈕邏輯控制 設(shè)定制動(dòng)前速度邏輯控制 變頻器過(guò)載報(bào)警信號(hào) T37 PLC 報(bào)警指示燈邏輯 控制 變頻器過(guò)熱報(bào)警信號(hào) T38 PLC 報(bào)警指示燈邏輯 控制 紅外線傳感器檢測(cè)邏輯控制 T39 變頻器自動(dòng)復(fù)位邏輯控制 電機(jī)啟停邏輯控制 T40 電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停轉(zhuǎn)邏輯控制 STOP 按鈕邏輯控制 T41 STOP/防夾功能邏輯控制 直流制動(dòng)脈沖 T42 殘疾人通過(guò)時(shí)間邏輯控制 制動(dòng)鎖門邏輯控制 T43 接近開(kāi) 關(guān)制動(dòng)邏輯控制 防夾制動(dòng)邏輯控制 T44 無(wú)人進(jìn)出時(shí)等待時(shí)間設(shè)定 殘疾人轉(zhuǎn)速邏輯控制 T50 變頻器過(guò)載過(guò)熱延時(shí)自動(dòng)復(fù)位時(shí)間設(shè)定 30 表 52 模擬輸入點(diǎn)信號(hào) 輸入點(diǎn) 信號(hào)內(nèi)容 輸入點(diǎn) 信號(hào)內(nèi)容 急停 紅外感應(yīng)器 1 殘疾開(kāi)關(guān) 防撞傳感器 1 STOP 開(kāi)關(guān) 防碰傳感器 1 Middle 開(kāi)關(guān) 防夾傳感器 1 High 開(kāi)關(guān) 變頻器報(bào)警輸出 鎖匙 鎖門接近開(kāi)關(guān) 直流制動(dòng)接近開(kāi)關(guān) 防夾接近開(kāi)關(guān) 1 表 53 模擬輸出點(diǎn)信號(hào) 輸出點(diǎn) 信號(hào)內(nèi)容 輸出點(diǎn) 上電及報(bào)警指示燈 電磁鎖控制繼電器 電動(dòng)機(jī)啟停 （變頻器智能端子 1） 速度控制 （變頻器智能端子 3） 速度控制 （變頻器智能端子 4） 直流制動(dòng) （變頻器智能端子 5） 變頻器復(fù)位 （變頻器智能端子 6） 過(guò)載報(bào)警 31 控制程序流程圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序流程圖如圖 51 所示 ,語(yǔ)句表程序見(jiàn)附錄。 常 速 運(yùn) 行是 否 有 故 障開(kāi) 始是 否 有 行 人是 否夾 人 碰 人 撞 人是 否 鎖 門制 動(dòng) 前 速 度高 速 按 鈕 殘 疾 人 按 鈕急 停 按 鈕低 速 3 0 S 后恢 復(fù) 正 常高 速 運(yùn) 轉(zhuǎn)停 止 按 鈕門 制 動(dòng)門 停 轉(zhuǎn)結(jié) 束YNNYNYYN 圖 51 程序設(shè)計(jì)流程圖 32 程序控制過(guò)程分析 當(dāng)電源打開(kāi)時(shí) ， 要設(shè)置 P LC 的上電程序，由于西門子 P LC 系統(tǒng)有專門的特殊內(nèi)部繼電器 來(lái)對(duì)上電作出反應(yīng)，用內(nèi)部繼電器 來(lái)對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行中轉(zhuǎn)輸出，則程序設(shè)計(jì)如下 : ( )S M 0 . 1M 0 . 0 由于急停采用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) S B1 進(jìn)行外部輸入，連接 P LC 的輸入映響寄存器 ，用內(nèi)部繼電器 來(lái)對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行中轉(zhuǎn)輸出。程序設(shè)計(jì)如下 : ( )I 0 . 0M 0 . 1 、過(guò)熱 程序設(shè)計(jì) 由于變頻器過(guò)載輸出連接 P LC 輸入映像器 ，用內(nèi)部繼電器 對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行中轉(zhuǎn)輸出 ； 由于電機(jī)常時(shí)間進(jìn)行，可能帶來(lái)電機(jī)過(guò)熱，所以在電機(jī)上連接熱繼電器 JR20，當(dāng)電機(jī)過(guò)熱時(shí)熱繼電器閉合通過(guò) P LC 的輸入映像 進(jìn)行信號(hào)輸入，用內(nèi)部繼電器 對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行處理輸出，則程序設(shè)計(jì)如下 : ( )I 1 .4M 0 .2 ( )I 2 .6M 0 .3 33 ( )M 0 .1M 0 .2 M 0 .3Q 0 .0T 3 7 程序設(shè)計(jì) 過(guò)載過(guò)熱指示燈閃爍需要脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)， 當(dāng) P LC 上電后，指示燈亮輸出，而當(dāng)急停按下，變頻器過(guò)載，電機(jī)過(guò)熱時(shí)，指示燈就閃爍已示警告，設(shè)指示燈的閃爍時(shí)間為 ，則需要用兩個(gè)以 100MS為基數(shù)定時(shí)器 T37 和 T38 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 具體程序?yàn)椋? T 3 8INP T 1 0 0 m sT O NT 3 7+ 5T 3 8INP T1 0 0 m sT O NT 3 7+ 5M 0 .1M 0 .2M 0 .3 程序解釋：當(dāng) P LC 的內(nèi)部掃描信號(hào)過(guò)來(lái)時(shí) T37 就開(kāi)始記時(shí)， 秒后 T37 的常開(kāi)觸頭閉合，只要 T38 常開(kāi)觸頭不斷開(kāi)使 T37 復(fù)位，則 T37 常開(kāi)一直閉合。當(dāng)過(guò)載、過(guò)熱、急停內(nèi)部繼電器有信號(hào)時(shí)使相應(yīng)觸點(diǎn)閉合，導(dǎo)致 T38 開(kāi)始記時(shí)， 秒后 T38 常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)使T37 復(fù)位，同時(shí)常開(kāi) T37 復(fù)位，至使 T38 常閉觸點(diǎn)復(fù)位，而使 T37又開(kāi)始記時(shí)， 秒后又響應(yīng)，周而復(fù)始。其中 T38 的作用是使 T37循環(huán)計(jì)時(shí) 秒。 由于變頻器可能出現(xiàn)瞬時(shí)的過(guò)載而不是長(zhǎng)期過(guò)載，那樣就不用使變頻器復(fù)位，防止導(dǎo)致錯(cuò)誤反應(yīng)。因此，我們?cè)O(shè)置變頻器發(fā)生過(guò)載 3 秒后才對(duì)變 頻器實(shí)行復(fù)位操作，這 3 秒的時(shí)間用來(lái)判斷變頻器是真的過(guò)載還是假的過(guò)載。這里采用基波為 100ms 的接通定時(shí)器T50 來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)過(guò)載信號(hào)來(lái)臨時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn) 閉合接通 T50，其中 T39 常閉觸點(diǎn)是復(fù)位輸出信號(hào)定時(shí)器，用來(lái)對(duì) T50 進(jìn)行復(fù)位操作。 34 T 5 0INP T1 0 0 m sT O NT 3 9+ 3 0M 0 .2 用輸出映像寄存器 對(duì) PLC 處理的信號(hào)輸出與外界連接，為了有持續(xù)信號(hào)輸出應(yīng)采用 常開(kāi)觸點(diǎn)進(jìn)行自鎖設(shè)置，同時(shí)當(dāng)復(fù)位時(shí)間延時(shí)到了斷開(kāi)其 的輸出。程序設(shè)計(jì)如下 ： ( )T 5 0 T 3 9Q 0 .7Q 0 .7 程序解釋：當(dāng)過(guò)載延時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn) T50， 3 秒后閉合后，就接通，而同時(shí)自鎖，由 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合使定時(shí)器 T39 接通，則 秒后常閉定時(shí)器 T39 斷開(kāi)，從而使 停止輸出 。 由于變頻器的復(fù)位開(kāi)關(guān)需要有一定的接觸時(shí)間才能真正接通產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，因此當(dāng)有復(fù)位信號(hào)輸出后，定時(shí)器就開(kāi)始計(jì)時(shí)，用基數(shù)為 100ms 的定時(shí)器 T39 來(lái)實(shí)現(xiàn)，定時(shí)時(shí)間為 秒。程序設(shè)計(jì)如下； T 3 9INP T1 0 0 m sT O N+ 5Q 0 .7 設(shè)計(jì)。 紅外線檢測(cè)有人時(shí)，殘疾人時(shí) 30 秒停轉(zhuǎn) 、 高 、 中轉(zhuǎn)速時(shí) 15 秒停轉(zhuǎn)的程序設(shè)計(jì)。當(dāng)紅外線檢測(cè)有人時(shí)啟動(dòng)電，直到無(wú)人時(shí)讓電機(jī)15 秒后停轉(zhuǎn)。當(dāng)變速輸入時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)殘疾按扭的優(yōu)先功能，而當(dāng)直流制動(dòng)開(kāi)關(guān)啟用時(shí)要保證電機(jī)的停轉(zhuǎn)，所以應(yīng)串聯(lián)一個(gè)直流制動(dòng)啟用信號(hào)。同時(shí)由于各種信號(hào)的輸入都有可能是瞬時(shí)信號(hào)，要保證電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)需要一個(gè)持續(xù)的信號(hào)，則還應(yīng)在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置互鎖。采用 PLC 內(nèi)部繼電器 來(lái)實(shí)現(xiàn)。則設(shè)計(jì)如下 ： 35 ( )T 4 0I 1 .0M 1 .0M 3 .0M 1 .3M 1 .0M 1 .1I 2 .0I 2 .1I 1 .7 程序解釋：當(dāng)紅外線檢測(cè)有人時(shí) ,四個(gè)傳感器的常開(kāi)觸點(diǎn) ， ， ，同時(shí)計(jì)時(shí)器 T40 復(fù)位，常閉觸點(diǎn) T40 任然閉合。當(dāng)紅外線檢測(cè)無(wú)人時(shí)，即四個(gè)觸點(diǎn)復(fù)位啟動(dòng) T40 計(jì)時(shí) 15 秒后常閉觸點(diǎn) T40 斷開(kāi)，使 停止輸出。當(dāng)高，中速輸入 閉合時(shí)其