基于計算機技術的自動門控制裝置控制系統設計
——以PLC為例

邢夏麗 李佳敏 溫光瑞 王康成 馬 蓉 衛敏慧

中北大學(朔州校區) 山西 朔州 036000

0引言

現在社會的快速發展,使得智能控制的門成為各個領域必不可少的裝置,尤其是在大廈、賓館等公共場所普遍采用自動門。自動門的工作方式是通過自動門內外兩側的感應開關來感應人的出入,當人走進自動門時感應開關感應到人的存在,給控制器一個開門信號,控制器通過驅動裝置打開門；當人通過之后,再自動將門關閉。這一功能使工作人員進出方便、節約空調電能、防風、防塵等。此外自動門的全自動化給大門增加了技術含量,看起開更有涵養。

1 系統組成論述

1.1 系統組成原理 自動門控制裝置由門內光電探測開關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到限位開關K4、開門執行機構KM1(使直流電動機正轉)、關門執行機構KM2(使直流電動機反轉)等部件組成。光電探測開關為有光導通,無光斷開。

1.2 開門動作 當有人靠近自動門時,門內側或外側的檢測裝置動作,將信號傳送到控制裝置,電動機正傳,電動機帶動減速器、皮帶或鏈條,帶動門的開啟,當門碰到上限位開關時,電動機停止轉動,門停止開啟。

1.3 關門動作 當人離開檢測范圍且門在上限位停留8s后,通電延時繼電器動作,使電動機得電反轉,電動機帶動門的關閉。當門碰到下限位開關時電動機停止,門停止關閉。

圖1.1 總體方案設計的結構圖

由上圖可知,當感應器件檢測到人體或物體信號時將信號傳給PLC,PLC根據已經采集的信號發出控制信號,使得驅動裝置運行,通過傳動裝置帶動自動門運行。

2 相關器件的選擇

直流電動機的優勢。由于采用高性能永久磁材料,無刷直流電動機的轉子尺寸得以減小,可以具有更低的慣性,更快的影響轉速,更高的轉矩慣量比。由于沒有轉子損耗(轉自使用永磁材料),所以無刷直流電機具有較高的效率和功率。對于同等容量輸出,交流電機需要更大功率的整流器和逆變器。由于沒有轉子發熱,無刷直流電機也無需考慮轉子冷卻問題。交流電機由于其非線性本質,實現控制極為復雜。無刷直流電機把其復雜的磁場定向控制簡化離散狀態的轉子位置控制,無需坐標轉換,調整范圍變寬,控制性能更好。

綜上所述,直流無刷電動機功率密度高,噪音小,調速性能好,既具備交流電動機的結構簡單,運行可靠,維護方便等優點,又具備直流電動機的線性機械特性、調速范圍寬、啟動轉矩大、運行效率高等諸多優點.

2.2 光電開關(感應器)的選擇 目前,自動門行業運用的感應器件主要有微波感應器,紅外線感應器等。

根據不同的功能和性能運用在各類不同的場合的自動門控制系統中,感應器是自動門系統的重要部分。其性能直接影響自動門系統的安全穩定,結合本設計的要求,選用微波自動門感應器WB－3004.

2.3 選擇限位開關的類別 限位開關又稱行程開關,是一種利用生產機械某些部件的碰撞來發出控制命令的主令電器。用于控制生產機械的運動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制元件。限位開關廣泛應用于各類機床、起重機械以及輕工機械的行程控制。當生產機械運動到某一運動位置時,行程開關通過機械可動部件的動作,將機械信號轉化為電信號,以實現對生產機械的控制,限制它們的動作和位置,借此對生產機械給以必要的保護。

在實際生產中,將行程開關安裝在預先安排的位置,當裝于生產機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時,行程開關的觸點動作,實現電路的切換。因此,行程開關是一種根據運動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。行程開關廣泛用于各類機床和起重機械,用以控制其行程、進行終端限位保護。

2.4 傳動方式的裝置選擇 本控制系統所用到的傳動裝置具體包括如下：

(1)自動門扇形進軌道：就像火車的鐵軌,約束門扇運動系統,使其按特定方向進行。

(2)自動門扇驅動系統：用于吊掛活動門扇,同時在動力牽引下帶動門扇運行。

(3)同步皮帶：用于傳輸電機所產動力,牽引自動門移動的系統。

3 控制系統設計

本設計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 結語

使用變頻器驅動高速電機,可以滿足本課題所設計的自動門系統的調速要求,即：快速啟動→常速運行→減速運行→停止。

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