基于plc的商店自动门的设计_毕业设计(编辑修改稿)

基于plc的商店自动门的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。 设计自动门系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个 自动门系统设计的核心工作。 自动门技术参数的确定 自动平移门安装和调试的关键是提高精度，即导轨的平直度和水平度，门体地两个吊挂点所形成的直线与导轨的平行度和垂直度，最大限度地减少门体的静态侧摆。 在自动门投入使用后，尤其是初期，应经常调节门体，修正运行产生的误差。 要严格限制门体重量，不能超过自动门的额定负重。 通常在三个月最多一年内要对自动门进行全面的清理和调整。 公共场所的自动平移门因为使用频率非常频繁，而任何自动门的使用频率和使用寿命都有限。 例如机场、大型超市和医院外门的人员流量每天可达到成千上万 人次，或者在特定时间段里集中通过大量人员，在这种情况下，要使用自动门就必须进行综合考虑。 例如增加门的数量，加大门扇宽度，增加关门延迟时间等。 具体参数如表 21 所示。 表 21 自动门具体参数 单扇开启宽度 (mm) 1250(最宽 ) 单扇门的最大承重 (kg) 1 120kg 高度 (mm) 2500mm 最快开 /关门速度 (cm/s) 60cm/s 减速开 /关门速度 (cm/s) 20cm/s 开启保持时间 (s) 15s(程序中可调 ) 可编程控制器电源 220V AC， 5060Hz 驱动器电源 380V AC， 50Hz 驱动器输出额定功率 120W 自动门的控制要求 当有人由内到外或由外到内通过感应探测器检测开关 SBl 或 SB2 时，开门执行机构 KMl、 KM2 动作，电动机正转，当门到达开门减速开关 SB3 位置时，电机开始减速，门到达开门限位开关 SB4 位置时，电机停止运行。 自动门在开门位置停留 8 秒后，自动进入关门过程，关门执行机构 KMKM4 被起动，电动机反转，当门移动到关门减速开关 SB5 位置时，电机开始减速，门移动到关门限位开关 SB6 位置时，电机停止运行。 在关门过程中，当有 人员由外到内或由内到外通过感应探测器检测开关 SBl 或 SB2 时，门立即停止且停止 秒后，自动进入开门程序。 在门打开后的 8 秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过感应探测器检测开关 SBl 或 SB2 时，必须重新开始等待 8 秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。 当有人站在门口不进入时，感应探测器检测开关 SBl 或 SB2 就会一直检测到信号，定时器处于循环定时状态。 自动门控制装置由门外感应探测器检测开关 SBl、门内感应探测器检测开关 SB开门减速开关 SB开门到限位开关 SB关门减速开关 SB关门到限位开关 SB开门执行机构 KMl/KM2(使直流电动机正转 )、关门执行机构 KM3/KM4(使直流电动机反转 )等部件组成。 考虑到自动控制门在出现故障时的维修方便，所以增加了手动开门 K手动关门 K2. 第三章 自动门硬件系统的设计 控制系统结构设计 本设计运用 PLC 控制变频器来调节交流电机运转来实现自动门运转的控制方式。 采用变频器电路，结构简单，控制方便，可靠性高，交流电机具有效率高、维护成本低的特点。 交流电机驱动系统与直流电机驱动系统相比具有效率高、结构简单、维护方便、易于冷却和寿命长等 优点，并且系统调速范围宽，而且能实现低速恒转矩、高速横功率运转等特性。 随着变频技术的发展，交流电机控制的成本得以降低，为交流驱动系统在自动门中的大量运用提供了条件。 控制系统结构图如图 31 所示： 图 31 控制系统结构图 驱动装置的选择 自动门的驱动器是自动门能否良好工作的保障，本设计中是运用变频器来自动调节电机的速度，以达到驱动自动门的目的。 这种方法具有稳定性好，维修方便，连接简单，成本较低，是在目前的自动门行业的主流控制方式。 根据本设计所设计的自动门的要求应选用绝缘电阻、绝缘介电强度、接地装置、过电压保护等符合国际安全标准规定的，具有噪声低、过载能力强的特点，在结合了安全、稳定的考虑，本设计的自动门控制系统的驱动装置选用步进电机。 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。 当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个同定的角度 (称为“步距角” )，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。 可以通过控制 脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达 到调速的目的。 步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差 (精度为 100％ )的特点，广泛应用于各种开环控制。 PLC对电机的控制有两种方式：一种是脉冲 +方向控制；一种是正反向脉冲输出。 这里采用第 1种方法。 PLC的高速脉冲输出 (FrO)提供一个指定脉冲数目的方波输出 (占空比为50％ )。 在加速和减速时输出脉冲的频率 (或周期 )线性变化，而在恒定频率段部分保持不变。 一旦产生完指定数目的脉冲， PTO输出变为低电平，直到装载一个新的指定值时才产生脉冲。 PTO输出占用一个 PLC输出点，用于控制门体的位移和速 度，由另一个输出点的信号控制门体运动的方向。 这两个信号送给步进电机驱动器去驱动电机，以带动门体完成相应的运动。 变频器的选择 变频器原理 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 我们现在使用的变频器主要采用交 直 交方式 (VVVF 变频或矢量控制变频 )，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。 变频器的 电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制 4 个部分组成。 整流部分为三相桥式不可控整流器， 逆变部分为 IGBT 三相桥式逆变器，且输出为 PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 变频器是输出频率可改变的交流电力拖动设备。 变频器调速的主要工作原理是将供给电机定子的三相交流工频电经大功率整流元件整流，变成直流，再将直流电用正弦波脉宽调节技术逆变为频率可调、幅度也随之改变的三相交流电，以此为电源再供给电机使用。 变频器的选型 根据自动门的需要，变频器选型时要确定以下几点 ： 变频器与负载的匹配问题 ； 电压匹配：变频器的额定电压与负载的额定电压相符。 本设计所用的电机的额定电压为 380V，故在选择变频器时要符合电机的额定电压；电流匹配：变频器的额 定电流与电机的额定电流相符，以最大电流确定变频器电流和过载能力； 在本设计所使用的三相交流电机的最大启动电流为，故所用的变频器的最大电流应大于电机的最大启动电流； 转矩匹配：这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生，本设计所使用的最初启动转矩为 ，所以，在选型中要考虑。 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。 因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。 综合以上因 素，本设计变频器采用日本三菱公司生产的 FR540 变频器 作为控制电机转速的控制器。 三菱 FR540 变频器具有以下优点： 接线简单，可运用 PLC 的继电器输出接到变频器的控制输入端来控制变频的正反转和频率。 安装灵活，可以根据实际需要，把控制装置安装到任何位置，进行远距离操作。 频率设置简单，并且具有三速设定功能，可以满足本设计自动门系统的控制要求，且操作方便，只需轻轻转动外接电位器的旋钮，就可以进行频率设置。 探测器的选择 目前自动门行业的运用的感应开关主要有触摸感应开关，微波感应开关，红外感应器， 接近感应开关等，根据不同的功能和性能运用在各类不同场合的自动门控制系统中，是自动门系统的关键部位，其性能直接影响自动门系统的安全及稳定，如在高档酒店、写字楼，可以选择高灵敏度的感应器；在人行道边上的银行、商店等经常有人路过的地方，选择窄区域的感应器。 根据本设计的需要选用人体感应探测器。 人体都有恒定的体温，一般在 37176。 ，发出波长为 10微米左右的红外线。 热释电元件探头是以探测人体辐射为目标的，对波长为 10微米左右的红外辐射非常敏感，在接收到人体红外辐射时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能 产生信号。 被动式红外探头，其传感器包含两个反向相串联的热释电元件，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的用，使其产生热释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 一旦人进入探 测区域内，人体红外辐射被热释电元件接收，由于两片热释电元件接收到的热量不同，。