基于计算机技术的自动门控制装置控制系统设计——以PLC为例

邢夏丽 李佳敏 温光瑞 王康成 马 蓉 卫敏慧

中北大学(朔州校区) 山西 朔州 036000

0引言

现在社会的快速发展,使得智能控制的门成为各个领域必不可少的装置,尤其是在大厦、宾馆等公共场所普遍采用自动门。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的感应开关来感应人的出入,当人走进自动门时感应开关感应到人的存在,给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置打开门；当人通过之后,再自动将门关闭。这一功能使工作人员进出方便、节约空调电能、防风、防尘等。此外自动门的全自动化给大门增加了技术含量,看起开更有涵养。

1 系统组成论述

1.1 系统组成原理 自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1(使直流电动机正转)、关门执行机构KM2(使直流电动机反转)等部件组成。光电探测开关为有光导通,无光断开。

1.2 开门动作 当有人靠近自动门时,门内侧或外侧的检测装置动作,将信号传送到控制装置,电动机正传,电动机带动减速器、皮带或链条,带动门的开启,当门碰到上限位开关时,电动机停止转动,门停止开启。

1.3 关门动作 当人离开检测范围且门在上限位停留8s后,通电延时继电器动作,使电动机得电反转,电动机带动门的关闭。当门碰到下限位开关时电动机停止,门停止关闭。

图1.1 总体方案设计的结构图

由上图可知,当感应器件检测到人体或物体信号时将信号传给PLC,PLC根据已经采集的信号发出控制信号,使得驱动装置运行,通过传动装置带动自动门运行。

2 相关器件的选择

直流电动机的优势。由于采用高性能永久磁材料,无刷直流电动机的转子尺寸得以减小,可以具有更低的惯性,更快的影响转速,更高的转矩惯量比。由于没有转子损耗(转自使用永磁材料),所以无刷直流电机具有较高的效率和功率。对于同等容量输出,交流电机需要更大功率的整流器和逆变器。由于没有转子发热,无刷直流电机也无需考虑转子冷却问题。交流电机由于其非线性本质,实现控制极为复杂。无刷直流电机把其复杂的磁场定向控制简化离散状态的转子位置控制,无需坐标转换,调整范围变宽,控制性能更好。

综上所述,直流无刷电动机功率密度高,噪音小,调速性能好,既具备交流电动机的结构简单,运行可靠,维护方便等优点,又具备直流电动机的线性机械特性、调速范围宽、启动转矩大、运行效率高等诸多优点.

2.2 光电开关(感应器)的选择 目前,自动门行业运用的感应器件主要有微波感应器,红外线感应器等。

根据不同的功能和性能运用在各类不同的场合的自动门控制系统中,感应器是自动门系统的重要部分。其性能直接影响自动门系统的安全稳定,结合本设计的要求,选用微波自动门感应器WB－3004.

2.3 选择限位开关的类别 限位开关又称行程开关,是一种利用生产机械某些部件的碰撞来发出控制命令的主令电器。用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制元件。限位开关广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械的行程控制。当生产机械运动到某一运动位置时,行程开关通过机械可动部件的动作,将机械信号转化为电信号,以实现对生产机械的控制,限制它们的动作和位置,借此对生产机械给以必要的保护。

在实际生产中,将行程开关安装在预先安排的位置,当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时,行程开关的触点动作,实现电路的切换。因此,行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器,它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械,用以控制其行程、进行终端限位保护。

2.4 传动方式的装置选择 本控制系统所用到的传动装置具体包括如下：

(1)自动门扇形进轨道：就像火车的铁轨,约束门扇运动系统,使其按特定方向进行。

(2)自动门扇驱动系统：用于吊挂活动门扇,同时在动力牵引下带动门扇运行。

(3)同步皮带：用于传输电机所产动力,牵引自动门移动的系统。

3 控制系统设计

本设计的控制程序流程图如图3.1所示。

图3.1 控制程序流程图

4 结语

使用变频器驱动高速电机,可以满足本课题所设计的自动门系统的调速要求,即：快速启动→常速运行→减速运行→停止。

PLC控制单元增加专用的控制配电箱,可以屏蔽外部电磁信号的干扰,从而增加系统的可靠性。