【正文】 規(guī)定的，具有噪音低、過(guò)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，并且轉(zhuǎn)速不高于 500r/min 的電機(jī)，在結(jié)合安全、穩(wěn)定的考慮，本課題所設(shè) 計(jì)的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置選用天津安全電機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 YSM100/11 W、 S的 3 相 380V 交流電機(jī)。變頻器的額定電流與應(yīng)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(guò)載能力。在變頻器驅(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的電機(jī)類型。 三菱 FR540 變頻器具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）接線簡(jiǎn)單，可運(yùn)用 PLC 的繼電器輸出接到變頻器的控制輸入端來(lái)控制變頻的正反轉(zhuǎn)和頻率。 (3) 頻率設(shè)置簡(jiǎn)單，并且具有三速設(shè)定功能，可以滿足自動(dòng)門控制要求，且操作簡(jiǎn)單，只需要轉(zhuǎn)動(dòng)外接電位器的旋鈕，就可以進(jìn)行頻率設(shè)置。 結(jié)合本課題的實(shí)際需要在設(shè)計(jì)的自動(dòng)門的人員檢測(cè)上運(yùn)用了 上海 晶園微電子公司生產(chǎn)的 WB3001 微波感應(yīng)器，又稱微波雷達(dá)，對(duì)物體的位移進(jìn)行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過(guò)的場(chǎng)所，它的特點(diǎn)是幾乎不受周圍環(huán)境影響。 I/O 設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈等。 I/O 點(diǎn)，分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。 PLC 進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。 自動(dòng)門的功能需求分析 本設(shè)計(jì)面向商場(chǎng)入口的應(yīng)用，需要有安全性和可靠性。手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)門方式由手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)控制。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)撥向自動(dòng)位置時(shí)，手動(dòng)開(kāi)門失效，由感應(yīng)器檢測(cè)到有人 接近門口且門未打開(kāi)或者檢測(cè)到已無(wú)人接近門且門未關(guān)閉， PLC 動(dòng)作輸出信號(hào)給變頻器來(lái)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)門或者關(guān)門。PLC 控制和執(zhí)行元件構(gòu)成是自動(dòng)門控制系統(tǒng)的兩個(gè)重要組成。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(lái)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而控制門的開(kāi)和關(guān)實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)化控 13 制。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制首先要具備一下功能部件：微波檢測(cè)開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)，超載要實(shí)現(xiàn)電機(jī)正保護(hù)開(kāi)關(guān)。 首先按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)傳感器檢測(cè)到能有人體通過(guò)信號(hào)時(shí)，開(kāi)關(guān)上有電流通過(guò)，（光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)是脈沖觸發(fā)需對(duì)其自鎖）所以線圈上有電流通過(guò)，電動(dòng)機(jī)正傳，帶動(dòng)自動(dòng)門執(zhí)行開(kāi)門過(guò)程。 若此時(shí)感應(yīng)器重新檢測(cè)到有人體信號(hào)時(shí)，則在重新進(jìn)行 8 秒延時(shí)。 在關(guān)門過(guò)程中，傳感器重新檢測(cè)到人體信號(hào)時(shí)，此時(shí)中斷關(guān)門轉(zhuǎn)向開(kāi)門過(guò)程。 自動(dòng)門技術(shù)參數(shù) 表 31自動(dòng)門技術(shù)參數(shù) 單扇門的最大承重（ kg） 1x120kg 單扇開(kāi)啟最大寬度（ mm） 1250mm 高度（ mm） 2500mm 開(kāi) /關(guān)門速度（ cm/s） 開(kāi)啟保持時(shí)間（ s） 8S 可編程控制器（ PLC）電源 220V AC,5060Hz 驅(qū)動(dòng)器電源 380V AC,50Hz 驅(qū)動(dòng) 器輸出額定功率 120W 自動(dòng)門具體構(gòu)成 自動(dòng)門系統(tǒng)的具體組成如下圖： 14 圖 31 自動(dòng)門系統(tǒng)組成 由上圖可知，當(dāng)感應(yīng)器件檢測(cè)到人體或物體信號(hào)時(shí)將信號(hào)傳給 PLC,PLC 根據(jù)已經(jīng)采集的信號(hào)發(fā)出控制信號(hào)，是驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行，通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)自動(dòng)門的運(yùn)行。因?yàn)槭蠡\式電動(dòng)機(jī) 在一般情況下是不能調(diào)速的，更不能無(wú)級(jí)調(diào)速，因此對(duì)調(diào)速要求高的設(shè)備，均采用直流電動(dòng)機(jī)。 在額定狀態(tài)下，電樞紐電流 Ia 為額定值，如果調(diào)速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩依舊保持不變，故調(diào)速后負(fù)載必須減小。 這種調(diào)速方法有 3 個(gè)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速平滑，可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；調(diào)速經(jīng)濟(jì)，控制方便；機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。 直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì) 因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)在調(diào)速方面很簡(jiǎn)單，相對(duì)于異步電動(dòng) 機(jī)有以下的優(yōu)勢(shì)： （ 1）由于采用高性能永磁材料，無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸得以減小，可以具有較低的慣性、更快的響應(yīng)速度、更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。對(duì)于同等容量輸出，交流異步電機(jī)需要更大功率的整流器和逆變器。 綜上所述，直流無(wú)刷電機(jī)具有更大的功率密度、更高的效率和更好的控制性能，如將節(jié)能因素、省卻變頻器以及產(chǎn)能提高因素考慮在內(nèi)，使用者的綜合成本下降很大，所以在本課題中選用無(wú)刷直流 電動(dòng)機(jī)。 （ 2）所有的組件都為插入式元件，使得安裝很簡(jiǎn)便。 （ 4）導(dǎo)軌：水平雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，形成正懸掛，解決了側(cè)擺的問(wèn)題，從而確保了門扇的穩(wěn)定性。 （ 5）滑輪：采用特殊的尼龍滑輪，強(qiáng)度高，耐磨性好，同時(shí)還有一定的減震效果。皮帶底部采用尼龍加強(qiáng)，減少了齒距變形，提高了使用壽命。 行程開(kāi)關(guān) (限位開(kāi)關(guān) )的工作原理 行程開(kāi)關(guān)又稱限位開(kāi)關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。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似。在電梯的控制電路中，還利用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制開(kāi)關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。 自動(dòng)門控制系統(tǒng) I/O 地址分配 I/O 分配表示編寫 PLC 程序首先要做的前提條件，也是現(xiàn)場(chǎng)接線和調(diào)試的重要依據(jù)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)， II/O 地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)控制柜及 PLC 的外圍接線來(lái)說(shuō)，只有 I/O 地址確定下來(lái)，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖來(lái)安裝控制柜。 18 5 自動(dòng)門控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) PLC 梯形圖概述 梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來(lái)的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應(yīng)用。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。 自動(dòng)門工作流程如下： （ 1）按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān) K1 或K2 時(shí)，開(kāi)門執(zhí)行機(jī)構(gòu) KM1 動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開(kāi)門限位開(kāi)關(guān) K3 位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 （ 3）在關(guān)門過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān) K2或 K1 時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門程序。 （ 5） 考慮到自動(dòng)門若出現(xiàn)故障時(shí)，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于是設(shè)置 19 手動(dòng)開(kāi)門和手動(dòng)關(guān)門。 圖 51 自動(dòng)門工作流程圖 自動(dòng)門控制系統(tǒng)原理圖 圖 52 自動(dòng)門控制系統(tǒng)主電路圖 20 圖 53 繼電器接觸器控制圖 圖 54 自動(dòng)門控制系統(tǒng)外圍接線圖 工作過(guò)程的分析 根據(jù)本 課題的控制要求和安全要求，所設(shè)計(jì)的程序按照下圖所示的流程運(yùn)行，已達(dá)到本系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)要求和完成系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)，工作流程如下： 21 首先按下啟動(dòng)按鈕，當(dāng)傳感器檢測(cè)到能有人體信號(hào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)正傳，帶動(dòng)自動(dòng)門執(zhí)行開(kāi)門過(guò)程。 若此時(shí)感應(yīng)器重新檢測(cè)到有人體信號(hào)時(shí)，則在重新進(jìn)行 8 秒延時(shí) 當(dāng) 8 秒的延時(shí)完畢后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過(guò)程。 考慮到自動(dòng)門若出現(xiàn)故障時(shí)，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)有所不適，于 是設(shè)置手動(dòng)開(kāi)門和手動(dòng)關(guān)門。由于開(kāi)門限位開(kāi)關(guān) 是常閉的，所以 線圈得電，由原理分析可知光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)的觸發(fā)方式是脈沖觸發(fā)，所以需要自鎖。 22 （ 2） .當(dāng)門扇完全打開(kāi)時(shí)，使開(kāi)門限位開(kāi)關(guān) 打開(kāi)， 線圈失電。 （ 3） .當(dāng)門扇停止移動(dòng)時(shí)，由于開(kāi)門限位開(kāi)關(guān)的常閉變成斷開(kāi)，故使常開(kāi)變閉合。 （ 4） .當(dāng) 8 秒的延時(shí)完畢后 T0 線圈通電，關(guān)門限位開(kāi)關(guān)閉合，所以使 得電并自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過(guò)程。 （ 6） .在此控制過(guò)程中，為了保證其安全性設(shè)置過(guò)載保護(hù)和緊急停車。 23 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目的 ，利用 PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的控制系統(tǒng)。 改善了 自動(dòng)門 的舒適感，并節(jié)約了電能。 用可編程控制器對(duì) 自動(dòng)門 進(jìn)行控制的同時(shí)實(shí)施實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確可靠，實(shí)時(shí)性好，便于維修 。 由于實(shí)際條件的限制，仿真效果不太理想這也是不足之處。對(duì)于自動(dòng)門硬件，也知道了一些周邊技術(shù)，擴(kuò)充了知識(shí)面，增強(qiáng)對(duì)工藝的理解。 通過(guò)這次設(shè)計(jì) ,我把所學(xué)的各種知識(shí)都聯(lián)系起來(lái) ,把理論和實(shí)際聯(lián)系了起來(lái) ,既鞏固了舊知識(shí) ,有學(xué)到了新知識(shí) ,開(kāi)闊了視野 ,拓寬了思路 ,培養(yǎng)了自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力 ,我要 把我的畢業(yè)設(shè)計(jì)作為我在學(xué)習(xí)的最后一個(gè)歷程畫一個(gè)自己滿意的句號(hào)。 從課題選擇到具體的寫作過(guò)程，論 文初稿與定稿無(wú)不凝聚著老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間， 他們 為我提供了種種指導(dǎo)和一些建議， 他們 一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)，沒(méi)有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 我還要感謝同組的各位同學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見(jiàn)，每次遇到困難時(shí)，總能從你們 那 得到 支持， 在 你們身上我學(xué)到了互助的精神 .一個(gè)人的力量是有限的 ,可是集體的力量是無(wú)窮的 ,好比一滴水 ,不能形成波濤洶