【正文】 第 I 頁 自動(dòng)門控制裝置 摘 要 自動(dòng)門性能優(yōu)劣主要取決于它的控制裝置，早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝繁瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點(diǎn)已逐漸被淘汰。目前他在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕化工等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。由此看來，進(jìn)行自動(dòng)門的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)自動(dòng)門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大 PLC 在自動(dòng)門行業(yè)乃至整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究價(jià)值。但是自動(dòng)自動(dòng)門市一種頗具技術(shù)含量的產(chǎn)品。尤為優(yōu)越的是不論旋轉(zhuǎn)到任何角度，它始終將室內(nèi)和室外隔離開來。在人們追求美的同時(shí)，卻忽略自動(dòng)自動(dòng)門的安全問題，多次出現(xiàn)傷人事件。 早期的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，造成安裝煩瑣、體積大、不穩(wěn)定、不易維修等缺點(diǎn)，已經(jīng)被逐漸的淘汰，所以我想設(shè)計(jì)基于 PLC 技術(shù)的自動(dòng)自動(dòng)門。它采用可以編程的存儲(chǔ)器用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì) 時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過數(shù)字式或模擬式和開關(guān)量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 本課題自動(dòng)門設(shè)計(jì)運(yùn)用 PLC作為控制器，能大大提高自動(dòng)門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。 設(shè)計(jì)目的 在國外，進(jìn)入新世紀(jì)以來，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)相對(duì)成熟，并獲得了驚人的成就。同時(shí)可以使入口顯得莊重、高檔。自動(dòng)門、智能門控的主要產(chǎn)品品牌均來自于：美國、德國、韓國、日本等 煙臺(tái)南山學(xué)院電氣控制與 PLC課程設(shè)計(jì) 第 2 頁 國家和地區(qū)的著名電器制造商制造。 在國內(nèi)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。但在國內(nèi)，自動(dòng)門自主研發(fā)尚處于初級(jí)階段。 自動(dòng)門的控制方式有許多種，比如從控制器的不同上來分，有傳統(tǒng)的繼電器控制，就是通過按鈕和復(fù)雜的連線安裝來控制；另一種就是智能控制器控制，就是通過運(yùn)用現(xiàn)代化的自動(dòng)化設(shè)備來控制，它具有穩(wěn)定性高，安全等優(yōu)點(diǎn)。由于繼電器邏輯控制的自控自動(dòng)門系統(tǒng)存在很多的缺陷而慢慢的被智能化的控制器所取代。微電腦控制的優(yōu)點(diǎn)是體積小，安裝方便等。 煙臺(tái)南山學(xué)院電氣控制與 PLC課程設(shè)計(jì) 第 3 頁 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 自動(dòng)門的控制要求 （ 1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測(cè)開關(guān) K1 或 K2 時(shí)，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1 動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān) K3 位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測(cè)開關(guān) K2 或 K1 時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。 自動(dòng)門控制系統(tǒng)構(gòu)成 自動(dòng)門控制系統(tǒng)包含 PLC 控制和動(dòng)作執(zhí)行元件構(gòu)成。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用 PLC 為控制中心來控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控制。 自動(dòng)門的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)門針對(duì)人流較多的商場(chǎng)，應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，所以在本課題的自動(dòng)門機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中考慮了以下幾個(gè)方面： （ 1）自動(dòng)門的傳動(dòng)主要包括安裝版，軌道，門機(jī)，皮帶，吊掛件等。 （ 3）電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用 64V 直流電動(dòng)機(jī)，功率大，可調(diào)性強(qiáng)。并配以雙側(cè)密封毛刷，形成密封式導(dǎo)軌，避免積塵對(duì)導(dǎo)軌及 滑輪的磨損，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)方便的特點(diǎn)。 （ 6）皮帶：采用齒形皮帶，齒形皮帶的截面為曲線設(shè)計(jì)，增加了齒形的高度，提高了皮帶與傳動(dòng)齒輪的吻合度，從而提高了使用壽命。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。 （ 1）輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，在增加 10%到 20%的可擴(kuò)展。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 (2)存儲(chǔ)器容量的選擇 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能 提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器的容量。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)，能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來代替，存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的形式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 10 到 15 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16 位為一個(gè)字），另外再按次數(shù)的 25%考慮余量。 (3)控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等性能的選擇。 ① 控制功能 PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需要的控制功能，提高PLC 的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。 編程方式： CPU 和編程器有各自的 CPU，主機(jī) CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。 五種標(biāo)準(zhǔn)化變成語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語言表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語言。 ③ 診斷功能 PLC 的診斷功能爆孔硬件和軟鍵的診斷。通過軟件對(duì) PLC 內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟鍵對(duì) PLC 的 CPU 玉 外部輸入輸出等部件信息叫喚功能進(jìn)行診斷是外診斷。 (4)機(jī)型的選擇 ① PLC 的類型 PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊兩類型型，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。整體型 PLC 的 I/0 點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 PLC 提供多種 I/0 卡件或插卡，因此用戶 可較合理的選擇和配置系統(tǒng)控制的 I/0 點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出比較滿意的產(chǎn)品。點(diǎn)當(dāng)數(shù)增加到一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì) PLC 選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門屬于小型 控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選用整體型 PLC。響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間，輸出濾波時(shí)間和掃描周期。 綜合以上因素，本課題的設(shè)計(jì)日本三菱公司生產(chǎn)的 FX1S 小型 PLC 來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。在本設(shè)計(jì)中是運(yùn)用直流無刷 電機(jī)。是應(yīng)用于 “輕、小、薄、安靜、精密、可靠 ”等場(chǎng)合的最佳選擇本設(shè)計(jì)選用的是亞坦電機(jī)控制有限公司生產(chǎn)的 45BLDC 系列直流無刷電機(jī)，電機(jī)直徑 φ45，額定轉(zhuǎn)數(shù) 4000 轉(zhuǎn)，額定扭矩 ，功率 15W～ 100W。 感應(yīng)器件的選型 目前自動(dòng)門行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)器件主要有微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器等。整機(jī)關(guān)鍵元器件均為進(jìn)口器件，方案設(shè)計(jì)選擇器件均確保了產(chǎn)品可靠性。其探測(cè)方式具體如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）非接觸探測(cè)。 紅外感應(yīng)器，是對(duì)物體的存在進(jìn)行反應(yīng)，不管人員是否移動(dòng)，只要處于感應(yīng)器的掃描范圍內(nèi)，它都會(huì)反應(yīng)，另外，紅外感應(yīng)器的反應(yīng)速度比微波 感應(yīng)器慢。 結(jié)合本課題的實(shí)際需要在設(shè)計(jì)自動(dòng)門的人員檢測(cè)上運(yùn)用上海順安達(dá)門業(yè)裝飾有限公司的微波自動(dòng)門感應(yīng)器 WB3004，其規(guī)格如下： 表 1 感應(yīng)器 WB3004規(guī)格表 型號(hào) WB3004 供電電壓 AC/DC12VAC/DC24V 工作頻率范圍 50Hz60Hz 感應(yīng)探頭工作頻率 () 工作指示方式 LED 感應(yīng)時(shí)間 /延時(shí)時(shí)間 REALTIME/ 感應(yīng)范圍 (W)*(D) 靜態(tài)功耗