邢夏麗 李佳敏 溫光瑞 王康成 馬 蓉 衛(wèi)敏慧

中北大學(xué)(朔州校區(qū)) 山西 朔州 036000

0引言

現(xiàn)在社會(huì)的快速發(fā)展,使得智能控制的門(mén)成為各個(gè)領(lǐng)域必不可少的裝置,尤其是在大廈、賓館等公共場(chǎng)所普遍采用自動(dòng)門(mén)。自動(dòng)門(mén)的工作方式是通過(guò)自動(dòng)門(mén)內(nèi)外兩側(cè)的感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)感應(yīng)人的出入,當(dāng)人走進(jìn)自動(dòng)門(mén)時(shí)感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到人的存在,給控制器一個(gè)開(kāi)門(mén)信號(hào),控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置打開(kāi)門(mén)；當(dāng)人通過(guò)之后,再自動(dòng)將門(mén)關(guān)閉。這一功能使工作人員進(jìn)出方便、節(jié)約空調(diào)電能、防風(fēng)、防塵等。此外自動(dòng)門(mén)的全自動(dòng)化給大門(mén)增加了技術(shù)含量,看起開(kāi)更有涵養(yǎng)。

1 系統(tǒng)組成論述

1.1 系統(tǒng)組成原理 自動(dòng)門(mén)控制裝置由門(mén)內(nèi)光電探測(cè)開(kāi)關(guān)K1、門(mén)外光電探測(cè)開(kāi)關(guān)K2、開(kāi)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān)K3、關(guān)門(mén)到限位開(kāi)關(guān)K4、開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1(使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn))、關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2(使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn))等部件組成。光電探測(cè)開(kāi)關(guān)為有光導(dǎo)通,無(wú)光斷開(kāi)。

1.2 開(kāi)門(mén)動(dòng)作 當(dāng)有人靠近自動(dòng)門(mén)時(shí),門(mén)內(nèi)側(cè)或外側(cè)的檢測(cè)裝置動(dòng)作,將信號(hào)傳送到控制裝置,電動(dòng)機(jī)正傳,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器、皮帶或鏈條,帶動(dòng)門(mén)的開(kāi)啟,當(dāng)門(mén)碰到上限位開(kāi)關(guān)時(shí),電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng),門(mén)停止開(kāi)啟。

1.3 關(guān)門(mén)動(dòng)作 當(dāng)人離開(kāi)檢測(cè)范圍且門(mén)在上限位停留8s后,通電延時(shí)繼電器動(dòng)作,使電動(dòng)機(jī)得電反轉(zhuǎn),電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)門(mén)的關(guān)閉。當(dāng)門(mén)碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)電動(dòng)機(jī)停止,門(mén)停止關(guān)閉。

圖1.1 總體方案設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖

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),使得驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行,通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)自動(dòng)門(mén)運(yùn)行。

2 相關(guān)器件的選擇

直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)。由于采用高性能永久磁材料,無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸得以減小,可以具有更低的慣性,更快的影響轉(zhuǎn)速,更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。由于沒(méi)有轉(zhuǎn)子損耗(轉(zhuǎn)自使用永磁材料),所以無(wú)刷直流電機(jī)具有較高的效率和功率。對(duì)于同等容量輸出,交流電機(jī)需要更大功率的整流器和逆變器。由于沒(méi)有轉(zhuǎn)子發(fā)熱,無(wú)刷直流電機(jī)也無(wú)需考慮轉(zhuǎn)子冷卻問(wèn)題。交流電機(jī)由于其非線性本質(zhì),實(shí)現(xiàn)控制極為復(fù)雜。無(wú)刷直流電機(jī)把其復(fù)雜的磁場(chǎng)定向控制簡(jiǎn)化離散狀態(tài)的轉(zhuǎn)子位置控制,無(wú)需坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,調(diào)整范圍變寬,控制性能更好。

綜上所述,直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)功率密度高,噪音小,調(diào)速性能好,既具備交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),又具備直流電動(dòng)機(jī)的線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍寬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行效率高等諸多優(yōu)點(diǎn).

2.2 光電開(kāi)關(guān)(感應(yīng)器)的選擇 目前,自動(dòng)門(mén)行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)器件主要有微波感應(yīng)器,紅外線感應(yīng)器等。

根據(jù)不同的功能和性能運(yùn)用在各類(lèi)不同的場(chǎng)合的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中,感應(yīng)器是自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)的重要部分。其性能直接影響自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定,結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求,選用微波自動(dòng)門(mén)感應(yīng)器WB－3004.

2.3 選擇限位開(kāi)關(guān)的類(lèi)別 限位開(kāi)關(guān)又稱(chēng)行程開(kāi)關(guān),是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置的一種自動(dòng)控制元件。限位開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)床、起重機(jī)械以及輕工機(jī)械的行程控制。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)到某一運(yùn)動(dòng)位置時(shí),行程開(kāi)關(guān)通過(guò)機(jī)械可動(dòng)部件的動(dòng)作,將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的控制,限制它們的動(dòng)作和位置,借此對(duì)生產(chǎn)機(jī)械給以必要的保護(hù)。

在實(shí)際生產(chǎn)中,將行程開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置,當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí),行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)電路的切換。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(lèi)似。行程開(kāi)關(guān)廣泛用于各類(lèi)機(jī)床和起重機(jī)械,用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。

2.4 傳動(dòng)方式的裝置選擇 本控制系統(tǒng)所用到的傳動(dòng)裝置具體包括如下：

(1)自動(dòng)門(mén)扇形進(jìn)軌道：就像火車(chē)的鐵軌,約束門(mén)扇運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),使其按特定方向進(jìn)行。

(2)自動(dòng)門(mén)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：用于吊掛活動(dòng)門(mén)扇,同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門(mén)扇運(yùn)行。

(3)同步皮帶：用于傳輸電機(jī)所產(chǎn)動(dòng)力,牽引自動(dòng)門(mén)移動(dòng)的系統(tǒng)。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的控制程序流程圖如圖3.1所示。

圖3.1 控制程序流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī),可以滿足本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)的調(diào)速要求,即：快速啟動(dòng)→常速運(yùn)行→減速運(yùn)行→停止。

PLC控制單元增加專(zhuān)用的控制配電箱,可以屏蔽外部電磁信號(hào)的干擾,從而增加系統(tǒng)的可靠性。