三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含PLC控制仿真)

攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門構(gòu)造和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院(系):機(jī)械工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)：級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造和其自動(dòng)化三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門作為自動(dòng)門中的頂級(jí)產(chǎn)品，旋轉(zhuǎn)門給人以親切大方的感覺，該論文重要論述了三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門的設(shè)計(jì)過程，重要對(duì)門體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)做了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，提出了采用鋁合金和玻璃等構(gòu)成門體框架。驅(qū)動(dòng)部分由減速電機(jī)和齒輪箱減速機(jī)構(gòu)構(gòu)成，且安裝在門中心頂部的華蓋能。安全系統(tǒng)采用紅外線傳感器檢測(cè)進(jìn)出旋轉(zhuǎn)門的人員流動(dòng)，使用多種接觸式和非接觸式傳感器和光電靠近開關(guān)來保證通行安全。設(shè)計(jì)出了一種安全可靠實(shí)用的ThreewingsautomaticrevolvingdoorisleadingproductsinatThispapermainlydiscussesthedsystem、controlsystemandsafdoor.ItproposedthatthedoorframeiscomposedofglassandalumTransmissionsystemisfixedonthetopofshatransmition.PLCisresponsibleforthetaskofcontrollerandthefunctionofrotationalspeedisrelyontheVVF.Peoplepassinginandoftherevolvingdooriscinfraredraysensor,thesafetyofpeopleareensuredbymanycontactandnon-consensorsandphotoelectricproximityswitches.Ultimately,havedesKeywords:Revolvingdoor,Structure,System,Design I Ⅱ 11.1旋轉(zhuǎn)門的課題背景 1 1國外旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況 1國內(nèi)旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況 2 32.1方案一的設(shè)計(jì) 32.2方案二的設(shè)計(jì) 42.3方案的選擇 4 53.1門構(gòu)造材料的選用 53.2門構(gòu)造尺寸確實(shí)定 73.3中間軸的設(shè)計(jì)與軸承的選用 83.4曲壁部分設(shè)計(jì) 93.5確定各扇門的質(zhì)量 93.6華蓋的設(shè)計(jì) 4驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1軸和軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的尺寸設(shè)計(jì) 軸承的選擇與驗(yàn)算 4.3電機(jī)確實(shí)定 4.3.1各部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 4.3.2慣性力矩的計(jì)算 4.4齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 20幾何尺寸計(jì)算 215控制系統(tǒng)部分設(shè)計(jì) 225.1硬件的設(shè)計(jì) 變頻器容量選擇計(jì)算 22傳感器與安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26控制系統(tǒng)功能特 28控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制原理 295.1.5PLC控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析和地址分派設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 指令程序 6控制仿真 47 47 6.3仿真過程 48 55 60開門，又永遠(yuǎn)關(guān)門",即對(duì)于行人來說，門總可以打開，可對(duì)于建筑物來說門又國外旋轉(zhuǎn)門發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況自1923年寶盾企業(yè)在荷蘭生產(chǎn)出第一座旋轉(zhuǎn)門，旋轉(zhuǎn)門至今已經(jīng)有一百年②旋轉(zhuǎn)門在我國的市場(chǎng)前景：伴隨我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定地增長，2023年北京申奧成功和WTO的加入。從本世紀(jì)開始，我2方案確實(shí)定2.2方案二的設(shè)計(jì)①框架總成：分為固定部分和旋轉(zhuǎn)部分，均由鋁型材框架和玻璃等構(gòu)成。立柱、曲壁、門扉一般采用高強(qiáng)度鋁合金型材，構(gòu)造簡潔，精密牢固。采用中心門軸構(gòu)造安裝和驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)門體設(shè)計(jì)，每扉門三面安裝密封毛條與地面天花和曲壁緊密接觸，使門扉在任何位置均處在密閉狀態(tài)；門扉玻璃采用夾膠玻璃或6MM厚鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用夾膠玻璃，安全可靠。②驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)③控制系統(tǒng)④檢測(cè)系統(tǒng)⑤安全系統(tǒng)：與方案一設(shè)計(jì)同樣。圖2.2方案二示意圖2.3方案選擇4太大，因此這種旋轉(zhuǎn)門的直徑最大只有約4m。為了處理這一問題，工程師們將4三翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門的尺寸可以根據(jù)文獻(xiàn)7可以確定其尺寸，其詳細(xì)尺寸如下所表3.1門體尺寸旋轉(zhuǎn)門直徑E門凈高A門總高B門出入口尺寸C門外徑D圖3.1門體構(gòu)造簡圖①根據(jù)有關(guān)門體原則，可按90系列的推門進(jìn)行設(shè)計(jì)。門體骨架采用90系列推拉門專用鋁型材，根據(jù)文獻(xiàn)中可以確定門體骨架鋁型材；5②門體玻璃的選用門扉玻璃一般有幾種選擇，一是防彈玻璃，二是夾膠玻璃，三是鋼化玻璃。由于自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門一般用于高級(jí)的賓館，寫字樓等高檔場(chǎng)所，一般無特殊規(guī)定。由于防彈玻璃價(jià)格較為昂貴，并且無多大實(shí)際用處，而夾膠玻璃它安裝的透光性不是很好。因此選擇鋼化玻璃是最合適的。根據(jù)參照其他有關(guān)產(chǎn)品的選擇狀況，可3.2門構(gòu)造尺寸確實(shí)定3.3中間軸的設(shè)計(jì)與軸承的選用7軸的直徑為：D=の-2×DW-2×隙-2×1條構(gòu)造用不銹鋼焊接鋼管。用牌號(hào)OCr18Ni9制造，以熱處理狀態(tài)交貨的半徑為滿足強(qiáng)度規(guī)定。由于軸所計(jì)算的直徑為532mm,兩端車削后直徑為530mm,故選3.4曲壁部分設(shè)計(jì)8曲壁由4根75×75×10角鋼做為支撐體，每2根構(gòu)成一邊曲壁體。角鋼豎在水泥板上，進(jìn)出口各布置2根，然后頂部又用一圓周角鋼將4根角鋼固定在一起。8形成曲壁的整體框架，然后安裝鋁合金玻璃壁。曲壁由2塊相似的圓弧玻璃構(gòu)成。①材料的選用曲壁上圓弧梁選用6063專用弧形材。頂部用50×50×10的角鋼彎曲成一種圓弧，由四段構(gòu)成，便于加工。玻璃則選用8mm厚的弧形鋼化玻璃。②材料尺寸確實(shí)定由于圓的內(nèi)圓半徑為1600mm,門口對(duì)應(yīng)的圓角為48玻璃尺寸確實(shí)定曲壁立柱(75×75×10)角鋼尺寸確定：由于要保持角鋼的穩(wěn)定性，預(yù)埋在地下的角鋼尺寸為100mm。則角鋼的高度可H=2400+100+10=2510mm頂部圓周鋼材尺寸確實(shí)定：頂部周鋼材的內(nèi)直徑為3200mm,分為兩半圓角鋼用螺栓固定在立柱角鋼上，3.5確定各扇門的質(zhì)量由于轉(zhuǎn)軸中心兩端是對(duì)稱的，以一邊門體計(jì)算即可。代號(hào)為L090704的線密度為0.966代號(hào)為L090706的線密度為0.836代號(hào)為L090707的線密度為1.152每扇門框的質(zhì)量：mg=(2400-40)×2p?+1315×p?+13單扇門玻璃的質(zhì)量：m=V×P式中：m為單扇玻璃的質(zhì)量，m單扇門框的質(zhì)量。3.6華蓋的設(shè)計(jì)華蓋部分是用來安裝驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的部分，其重要由和型材框架和薄金屬版構(gòu)成一種圓柱形體。其重要安裝軸承，電機(jī)，控制裝置等。由于華蓋要用來安裝電機(jī)，電機(jī)的有一定重量。為了保證電機(jī)在工作時(shí)不發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，故選擇的鋼架構(gòu)造規(guī)定其剛度比較高。故選擇熱扎鋼板。其厚度為2毫米，直徑為3360mm的圓形，上下各一張。①華蓋底部設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)門的外徑為3360mm,由于底部要安裝軸承，必須在鋼板中間打孔。與此同步角鋼也要穿過鋼板，也必須在鋼板上加工槽。圖3.6下華蓋尺寸圖旋轉(zhuǎn)門的外徑為3360mm,由于上面的鋼板要用4.1軸和軸承設(shè)計(jì)計(jì)算軸的尺寸設(shè)計(jì)圖4.1軸的構(gòu)造圖軸承的選擇與驗(yàn)算設(shè)定工作時(shí)間為87600小時(shí)(23年×365天×24小時(shí))圓錐滾子軸承，型號(hào)為3519。其中e=0.41,Y1=1.6,Y2=2.5,YO=1.6,Cr=2390KN。當(dāng)不小于0.41時(shí)當(dāng)量動(dòng)載荷P=0.45Fr+YF?查文獻(xiàn)I31中表10-5得Y=Y?=2.5查文獻(xiàn)I?中表6-2-8～6-2-11得f=2.0,f?=1.435,fa=1.1,f?=0.9,fm=14.2軸的校核在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，由文獻(xiàn)中查取a值。對(duì)于雙列圓錐滾子軸承，由文獻(xiàn)中查得a=95mm。作簡支梁的軸的支承跨距1=2400+2×95=2590mm。圖4.2中間軸受力圖從軸的構(gòu)造圖以和彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危①水平面的受力分析②垂直面受力支反力F=F?=4550.5(4-6)③彎矩的計(jì)算④扭矩的計(jì)算按彎扭合成應(yīng)力校核的軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，只需對(duì)軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面C)的強(qiáng)度。由文獻(xiàn)I3中公式15—5和上表中的數(shù)值，并取a=0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力其中W為抗彎、抗扭截面系數(shù)，,d1為鋼管的內(nèi)徑，d為鋼管的外徑。前面已選定軸的材料為0Cr18Ni9,調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[3I中表15—1查得4.3電機(jī)確實(shí)定4.3.1各部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算假設(shè)門扇為均勻的質(zhì)量體，其在寬度方向的面密度σ可以用下式計(jì)其中R為門扇的寬度，L為門扇的長度。則門扇對(duì)中心慣量可用下式計(jì)算由平行軸定理知，門扇相對(duì)于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：=52.3(其中L?為軸的半徑)慣性力矩的計(jì)算假設(shè)門體1s內(nèi)加速到門體的迅速轉(zhuǎn)速，由于旋轉(zhuǎn)門體的最大轉(zhuǎn)速為6r/min,即角速度,由于傳感器一般工作在2m范圍內(nèi)檢測(cè)人與否來臨，當(dāng)人前進(jìn)門邊時(shí)，門體要以正常速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則在這時(shí)門體要加速到正常速度。在0.5s內(nèi)加速到此速度，則角速度由于電機(jī)要帶動(dòng)門體轉(zhuǎn)動(dòng)，有一種加速過程，有一種加速過程此過程需要克服旋轉(zhuǎn)門體的慣性力矩才能使其轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)力矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度的關(guān)系m=Ja。則也許算出旋轉(zhuǎn)門體的慣性力根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中電機(jī)所需功率按下式計(jì)算：由電動(dòng)機(jī)至轉(zhuǎn)動(dòng)軸的傳動(dòng)總效率為：取η=0.98,η?=0.97,n?=0.99,則總的傳動(dòng)效率為：則可以計(jì)算出電機(jī)的功率由于門體還應(yīng)能承受一定的風(fēng)阻，以和旋轉(zhuǎn)門體周圍無條件與曲壁門體間的摩擦阻力，盡管其產(chǎn)生的力較小，但由于門體直徑過大，則會(huì)產(chǎn)生較大的阻力矩。同步尚有某些其他沒有考慮的原因，如齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此特將計(jì)算出的功率放大某些同步門體的轉(zhuǎn)動(dòng)較低，則電機(jī)應(yīng)適應(yīng)轉(zhuǎn)速較低的，根據(jù)有關(guān)的計(jì)算成果可以選如下兩種電機(jī)。型號(hào)額定功率同步總12由于電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速較大，一般在1500r/min,通過減速器難以實(shí)現(xiàn)門體轉(zhuǎn)速6r/min,因此在選電機(jī)時(shí)可以選用帶減速器的電機(jī)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，可以選用一種JXJ系列齒輪減速三相異步電機(jī)，JXJ系列異步電機(jī)按照齒輪傳動(dòng)，可見方案2比較合適。即選用JXJ1-35-0.75擺線針輪減速器三相異表4.2電機(jī)參數(shù)表型號(hào)額定功率同步總表4.3電機(jī)尺寸表PEMDbhB4984.4齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)按傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。旋轉(zhuǎn)門為一般傳動(dòng)，速度不高，故選用7級(jí)精度(GB10095-88)。查文獻(xiàn)13中小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪的材料選用45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS,其材料硬度相差40HBS。取小齒輪齒數(shù)z?=30,大齒輪齒數(shù)z?=30×6.86=205.8,取z?=206。按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算，即①確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)試選用載荷系數(shù)K,=1.25。計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩由文獻(xiàn)13]中圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Gmmt=600MP,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σmm?=550MP。由根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N?=60n,jL?=60×41.16×1×(2×8×365×15)=2.163×1取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得②計(jì)算計(jì)算圓周速度v計(jì)算齒寬由文獻(xiàn)中表10—7取=0.6計(jì)算齒寬和齒高之比b/h計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.125m/s,7級(jí)精度，由文獻(xiàn)I3中圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.4;直齒輪，假。由文獻(xiàn)即中圖10—3查得Km=K=1.2由文獻(xiàn)I31中表10-2查得兩段的齒輪的使用系數(shù)K=1.25由文獻(xiàn)I3中表10-47級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承懸臂布置時(shí)，Kp=1.12+0.18(1+0.6φ2?)φ2?+0.23×102b將數(shù)據(jù)代入后得故載荷系數(shù)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得計(jì)算模數(shù)4.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算公式①確定計(jì)算公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σpg?=380MPa;由文獻(xiàn)3中圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.89,K?w?=0.93;計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由下式得計(jì)算載荷系數(shù)KK=K?K?KnKg=1.25×1.4×1.2×2.查取齒形系數(shù)由文獻(xiàn)13中表10-5查得Yr=2.52,Yr?=2.10;查取應(yīng)力校正系數(shù)由文獻(xiàn)I3中表10-5可查得Ya=1.625,Y?=1.9;計(jì)算大、小齒輪I并加以比較由上式可得大齒輪的數(shù)值較大。②設(shè)計(jì)計(jì)算此計(jì)算成果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m不小于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪的模數(shù)m的大小重要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.62并就近圓整為原則值m=3;按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d?=96.82mm,算出小齒輪齒數(shù)：,取=33。大齒輪齒數(shù)：z?=uz?=6.86×33=226.38取這樣的齒輪傳動(dòng)，既滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并且做到了構(gòu)造緊湊，防止揮霍。4.4.4幾何尺寸計(jì)算①計(jì)算分度圓直徑②計(jì)算中心距③計(jì)算齒輪寬度取B?=100mm,B?=104mm。④驗(yàn)算由于軸的尺寸非常大，故將齒輪改為齒圈來設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)與一般齒輪設(shè)計(jì)時(shí)5控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1硬件設(shè)計(jì)5.1.1變頻器容量選擇計(jì)算變頻器容量的選用有諸多因數(shù)決定，列如電動(dòng)機(jī)的容量，電動(dòng)機(jī)的額定電流，電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間等，其中最重要的電動(dòng)機(jī)的額定電流。表5.1電機(jī)參數(shù)表電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率(W)額定電流額定電壓效率功率原因最大轉(zhuǎn)矩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪的轉(zhuǎn)量①驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)對(duì)于持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同步滿足下列3項(xiàng)計(jì)算公式：滿足電動(dòng)機(jī)容量/kVA:P≥102√3Ul.I.電動(dòng)機(jī)額定電流/Acosθ電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)k電流波形賠償系數(shù)k是電流波形賠償系數(shù)，由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，而具有高次諧波的成分，其電流應(yīng)有所增長。對(duì)PWM控制方式的變頻器，k約為②指定變頻器的啟動(dòng)加速時(shí)間變頻器產(chǎn)品型號(hào)所列的變頻容量，一般以原則條件為準(zhǔn)，在變頻器過載能力以內(nèi)進(jìn)行加減速，在進(jìn)行急劇加速和減速時(shí)，一般運(yùn)用失速防止功能，以防止變頻器跳閘，但同步也加長了加減速時(shí)間。假如生產(chǎn)設(shè)備對(duì)加速時(shí)間有特殊規(guī)定期，必須事先核算編破器的容量與否可以滿足所規(guī)定的加速時(shí)間，如不能滿足，則要選用加大一檔的變頻器容量。在指定加速時(shí)間的狀況下，變頻器所必需的容量計(jì)算如下：ηcosφ電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)n電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速/(r/mint電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間/st,負(fù)載轉(zhuǎn)矩/(N.m1)③指定變頻器的減速時(shí)間減少變頻器的輸出頻率，就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)減速。加緊變頻器輸出頻率的減少速率，可使電動(dòng)機(jī)更快的減速。當(dāng)變頻器輸出頻率對(duì)應(yīng)的速度低于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)就進(jìn)行再生制動(dòng)。在這種運(yùn)行狀況下，異步電動(dòng)機(jī)將變成異步發(fā)電機(jī)，而負(fù)載的機(jī)械能將被轉(zhuǎn)換為電能并反饋給變頻器。當(dāng)反饋能量過大時(shí)，變頻器自身的過電壓保護(hù)電路將會(huì)動(dòng)作并切斷變頻器的輸出，使電動(dòng)機(jī)處在自由減速狀態(tài)，反而無法到達(dá)迅速減速的目的。為了防止出現(xiàn)上述現(xiàn)象，使上述能量能在直流中間回路的其他部分消耗，而不導(dǎo)致電壓升高。在電壓星變頻器中，一般都在直流中間回路的電容器兩端并聯(lián)上制動(dòng)三極管和制動(dòng)電阻。當(dāng)直流中間回路的電壓升高到一定的電壓值，制動(dòng)三極管就回導(dǎo)通，使直流電壓通過制動(dòng)電阻放電，既電動(dòng)機(jī)回饋給變頻器的直流中表5.2變頻器參數(shù)表電壓/V3相，380~440額定頻率/Hz短時(shí)間電源3相，380~440,50Hz/60Hz容許波動(dòng)電壓10%-15%,頻率5%~-5%瞬間電壓減少范圍310V以上，繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整最高頻率/Hz50~400可變?cè)O(shè)定基本頻率/Hz50~400可變?cè)O(shè)定啟動(dòng)頻率/Hz0.5~60可變?cè)O(shè)定載波頻率/Hz2~6可變?cè)O(shè)定模擬設(shè)定設(shè)定辨別率模擬設(shè)定控制制動(dòng)電壓/頻率特性電矩提高自動(dòng)：按照負(fù)載轉(zhuǎn)矩，調(diào)整至最佳手動(dòng)設(shè)定：0.1~20.0編碼設(shè)定啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩150%以上(轉(zhuǎn)矩矢量控制)100%以上可選使用時(shí)150%以上(用DBR時(shí))直流制動(dòng)外殼防護(hù)等級(jí)自冷傳感器就可以選擇這個(gè)。其性能參數(shù)見文獻(xiàn)。條內(nèi)感應(yīng)器恢復(fù)正常后，轉(zhuǎn)門也隨之恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1)防夾靠近開關(guān)的選用由于在出入口兩個(gè)防夾區(qū)域內(nèi)要安裝了防夾傳感時(shí)，則使門停轉(zhuǎn)制動(dòng)。由于人的寬度一般在0.5m如下，可設(shè)此距離為靠近感應(yīng)2)防夾傳感器的選用防夾傳感器是用來檢測(cè)人與否在防夾區(qū)域內(nèi)用的。應(yīng)輸出。其性能參數(shù)見文獻(xiàn)。4)鎖門靠近開關(guān)的選用當(dāng)鎖門時(shí)，為了讓門精確的停位在上鎖的位置，同5)防碰撞傳感器的選用防碰傳感器重要時(shí)為了防止人和門的速度不一致在門體的立柱上。選用型號(hào)ASR-001。其性能參數(shù)見文獻(xiàn)。6)靠近開關(guān)的選用而鎖門靠近開關(guān)則時(shí)為了看門翼與否靠近門的鎖門位5.1.3控制系統(tǒng)功能特點(diǎn)①變速功能旋轉(zhuǎn)門設(shè)有低速，中速，高速三種旋轉(zhuǎn)速度，分別對(duì)應(yīng)殘疾，②自動(dòng)轉(zhuǎn)停功能來人時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，并以正常轉(zhuǎn)速動(dòng)轉(zhuǎn)，15s時(shí)無人進(jìn)出，③防夾功能當(dāng)門扇運(yùn)轉(zhuǎn)靠近曲壁立柱時(shí)，假如行人試圖從兩者之間(防夾區(qū))④防撞功能行人緊靠右側(cè)立柱或碰到物體碰撞右側(cè)立柱，則旋轉(zhuǎn)門立即停⑤防碰功能行人在旋轉(zhuǎn)門內(nèi)通行過程中，如碰到門扇碰到行人腳后跟，則⑥鎖門功能采用電磁鎖方式鎖門，只要轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙既可完畢自動(dòng)鎖門工作，⑦急停功能當(dāng)出現(xiàn)緊急意外事故十，按下急停按鈕，門立即停轉(zhuǎn)，解除急⑧暫停功能(STOP鈕)與急停功能相稱，不一樣的是按STOP鈕后，必須用⑨殘疾優(yōu)先功能當(dāng)按下殘疾按鈕后，30s內(nèi)門一直以2r/min的速度低速運(yùn)⑩電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)功能當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，門停轉(zhuǎn)并且指示燈閃爍報(bào)警。過門停轉(zhuǎn)并報(bào)警(指示燈閃爍),延時(shí)3s自動(dòng)復(fù)位。電源電源開關(guān)電源電機(jī)可編程控制器血流電源VNMLLWL圖5.1控制系統(tǒng)接線圖②傳感器設(shè)置方案紅外線被動(dòng)式感應(yīng)器安裝于旋轉(zhuǎn)門的進(jìn)口和出口華蓋上，每量范圍為5mm的電感式靠近開關(guān)?？拷_關(guān)用于防夾位置區(qū)域設(shè)定，直流制動(dòng)號(hào)有23個(gè)，輸出接點(diǎn)共7個(gè)。按照預(yù)留15%-20%的接點(diǎn)數(shù)來計(jì)算，輸入接點(diǎn)至少要28個(gè)，輸出接點(diǎn)至少要10個(gè)?？傆?jì)大概需要1400個(gè)字節(jié)數(shù)容量。加上預(yù)留30%,有2K的程序容量足夠主回路電壓AC(100～240)V;擴(kuò)展一種EM223—16I/16Q--24VDC數(shù)字量輸表5.3PLC性能參數(shù)表PLC型號(hào)西門子S7-200CPU224數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量I/0點(diǎn)數(shù)14入10出存儲(chǔ)器類型基本指令執(zhí)行時(shí)間7塊色),STOP關(guān)為LA2-A紅色(十字型)。④熔斷器的選擇為了保護(hù)電路(短路保護(hù))需要有熔斷器FU,選擇的根據(jù)是熔體的額定電流I不小于線路工作電流I(I=2A),因此選擇RL1-15,熔體額定電流等級(jí)為4。⑤整流器的選擇為減少電壓的波動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)的不良影響，選擇把交流變220V,輸出電壓為直流0～24V,額定電流10A。⑥輸出模塊確實(shí)定輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換時(shí)，最大操作頻率不得超過1Hz。雙向晶閘管輸出(交流)和達(dá)林頓晶體管輸出 (直流)都屬干無觸點(diǎn)開關(guān)輸出，合用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開關(guān)資料時(shí)，在直流感性負(fù)載輸出時(shí)可選電流為1A左右的二極管，電阻約為50歐左右。本系統(tǒng)中輸出口選交流電源，電阻取65歐。表5.4輸入地址分派表急停按鈕鎖鑰防夾靠近開關(guān)1紅外線傳感器1防撞傳感器1防碰傳感器1防夾傳感器1防夾靠近開關(guān)2紅外線傳感器2紅外線傳感器3紅外線傳感器4防撞傳感器2防碰傳感器2防夾傳感器2防碰傳感器3電機(jī)過熱報(bào)警輸入表5.5輸出地址分派表上電和報(bào)警信號(hào)電磁鎖控制繼電器電動(dòng)機(jī)啟停(變頻器智能端子FWD)速度控制(變頻器職能端子X2)速度控制(變頻器職能端子X1)直流制動(dòng)(變頻智能端子REV)變頻器復(fù)位(變頻智能端子RESET)表5.6控制系統(tǒng)電氣元件表序號(hào)符號(hào)名稱型號(hào)123高速按鈕開關(guān)4高速按鈕開關(guān)5中速按鈕開關(guān)6中速按鈕開關(guān)789急停開關(guān)電磁鎖熱繼電器ao1-EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up2(S),7)西門盤使TT文E子349-5.2軟件設(shè)計(jì)1)當(dāng)電源打開時(shí)，要設(shè)置PLC的上電程序，由于西門子PLC系統(tǒng)有專門的特殊內(nèi)部繼電器SM0.1來對(duì)上電作出反應(yīng)，用內(nèi)部繼電器M0.0來對(duì)有關(guān)信號(hào)進(jìn)行中轉(zhuǎn)輸2)急停程序設(shè)計(jì)由于急停采用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1進(jìn)行外部輸入，連接PLC的輸入映響寄存器I0.0,用內(nèi)部繼電器M0.1來對(duì)有關(guān)信號(hào)進(jìn)行中轉(zhuǎn)輸出。程序設(shè)計(jì)如下；4)過熱程序設(shè)計(jì)由于電機(jī)常時(shí)間進(jìn)行，也許帶來電機(jī)過熱繼電器FR1,當(dāng)電機(jī)過熱時(shí)熱繼電器閉合通過PLC的輸入映像I2.6進(jìn)行信號(hào)輸入，5)指示燈閃爍定期期設(shè)計(jì)當(dāng)PLC上電后，指示燈亮輸出，而當(dāng)急停按下，變頻器過載，電機(jī)過熱時(shí)，指示燈就閃爍已示警告，設(shè)指示程序解釋：當(dāng)PLC的內(nèi)部掃描信號(hào)過來時(shí)T37就開始記時(shí)，0過熱、急停內(nèi)部繼電器有信號(hào)時(shí)使對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)閉合，導(dǎo)致T38開始記時(shí)，0.5秒后T38常開觸點(diǎn)斷開使T37復(fù)位，同步常開T37復(fù)位，至使T38常閉觸點(diǎn)復(fù)位，而使T37又開始記時(shí)，0.5秒后又響應(yīng)，周而復(fù)始。其中T38的作用是使T37循環(huán)計(jì)時(shí)0.5秒。6)報(bào)警上電輸出程序設(shè)計(jì)當(dāng)變頻器過載，過熱，急停按下時(shí)用對(duì)應(yīng)內(nèi)部繼電Q0.0來實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部信號(hào)輸出接口。則程序設(shè)計(jì)如下；T37來間隔接通Q0.0,使輸出到達(dá)指示燈的閃爍。7)變頻器過載復(fù)位定期程序設(shè)計(jì)由于變頻器也許出現(xiàn)瞬時(shí)的過載而不是長變頻器發(fā)生過載3秒后才對(duì)變頻器實(shí)行復(fù)位操作，這3秒的時(shí)間用來判斷變頻器程序解釋：當(dāng)過載信號(hào)來臨時(shí)，常開觸點(diǎn)M0.2閉合接通T58)復(fù)位輸出時(shí)由于變頻器的復(fù)位開關(guān)需要有一定的接觸時(shí)間才能真正接通產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，因此當(dāng)有復(fù)位信號(hào)輸出后，定期器就開始計(jì)時(shí)，用基數(shù)為的定期器T39來實(shí)現(xiàn)，定期時(shí)間為0.5秒。程序設(shè)計(jì)如下；連接，為了有持續(xù)信號(hào)輸出應(yīng)采用Q0.7常開觸點(diǎn)進(jìn)由Q0.7常開觸點(diǎn)閉合使定期器T39接通，則0.5秒后常閉定期器T39斷開，從時(shí)就一直有信號(hào)輸入，則電機(jī)就應(yīng)當(dāng)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，而當(dāng)人進(jìn)入時(shí)，電機(jī)也應(yīng)當(dāng)帶動(dòng)門轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)紅外線無信號(hào)輸入時(shí)電機(jī)仍能轉(zhuǎn)動(dòng)15秒。用基波為100ms的定期器T40復(fù)位，而當(dāng)無信號(hào)輸入時(shí)，I1.0、I1.7、I2.0、I2.1復(fù)位閉合使T40開始重新計(jì)時(shí)控制門轉(zhuǎn)動(dòng)15秒，而當(dāng)紅外線一直沒有信號(hào)輸入時(shí)，定期器一直計(jì)時(shí)直到計(jì)滿為止，而T40有關(guān)觸點(diǎn)保持持續(xù)接通狀態(tài)。用M1.1常閉觸點(diǎn)串聯(lián)其中是為了實(shí)現(xiàn)高、中變速輸入時(shí)保證電機(jī)只保持對(duì)應(yīng)狀態(tài)15秒后，門自動(dòng)恢12)防碰撞傳感器輸入程序設(shè)計(jì)由于安裝有四個(gè)防碰傳感器，分別接入PLC分別接入映像器為I0.1、I0.3、I0.4用內(nèi)部繼電器M1.1來實(shí)現(xiàn)指令的中轉(zhuǎn)。則程序解釋：當(dāng)任意按扭按下時(shí)，就產(chǎn)生一種內(nèi)部繼電器M1.1的信號(hào)，如按扭有輸入時(shí)，就啟動(dòng)定期器開始定期30秒后讓電機(jī)恢復(fù)本來的狀態(tài)。則計(jì)如15)殘疾人輸入程序設(shè)計(jì)當(dāng)外界按扭按下時(shí)，在這個(gè)上升沿的過程中產(chǎn)生開觸點(diǎn)M3.0閉合形成自鎖，使M3.0一直有輸出，當(dāng)30秒定期到了后來，常開關(guān)，應(yīng)注意捕捉其按下瞬間的上升沿過程，同步采用內(nèi)部繼電器M1.2才實(shí)現(xiàn)信程序解釋：當(dāng)I0.2瞬間閉合的上升沿過程中M1.2產(chǎn)生輸出，同步M1.2常開觸輸入信號(hào)的真?zhèn)?，采用輸入后等?.3秒后響應(yīng)有關(guān)指令則程序設(shè)計(jì)如下；程序解釋：當(dāng)M1.2、M1.5、M0.1中的任一種觸點(diǎn)閉合，就啟動(dòng)定期器T41實(shí)對(duì)其輸出定期為0.5秒，采用基數(shù)為100ms的定期器T43來實(shí)現(xiàn)，三個(gè)傳感器采程序解釋：當(dāng)常開觸點(diǎn)T41、M1.3、M119)無人來才響應(yīng)直流制動(dòng)開關(guān)定期程序設(shè)計(jì)當(dāng)紅外線沒有感應(yīng)到人的時(shí)此定期器時(shí)間設(shè)定無關(guān)緊要，只是一種中轉(zhuǎn)作用，設(shè)其21)機(jī)械鎖停位不精確時(shí)輸入程序設(shè)計(jì)當(dāng)鑰有輸出直流制動(dòng)信號(hào)，也應(yīng)注意實(shí)現(xiàn)自鎖功能。采用PLC內(nèi)部繼電器M7.0來實(shí)程序解釋：當(dāng)鑰匙I0.5輸入時(shí)，靠近開關(guān)I1.5沒有輸入時(shí)，常閉觸點(diǎn)I1.5以而此時(shí)有制動(dòng)信號(hào)則不能自鎖，常閉觸點(diǎn)T43斷開使M7.0不能產(chǎn)生一種長期有22)門精確停位時(shí)鎖門程序設(shè)計(jì)當(dāng)機(jī)械鎖停近開關(guān)又閉合的瞬時(shí)，闡明門停位已精確。注意應(yīng)捕捉的信號(hào)友好一致的瞬時(shí)程序的解釋：當(dāng)常開觸點(diǎn)M7.0無輸出時(shí)，同步鑰匙和靠近開關(guān)的常開觸點(diǎn)又同步閉合的瞬時(shí)使M1.4產(chǎn)生鎖門的信號(hào)輸出，同步常開觸點(diǎn)M1.4閉合產(chǎn)生自鎖效23)紅外線檢測(cè)有人時(shí)，殘疾人時(shí)30秒停轉(zhuǎn)，高，中轉(zhuǎn)速時(shí)15秒停轉(zhuǎn)的程序設(shè)計(jì)。當(dāng)紅外線檢測(cè)有人時(shí)啟動(dòng)電，直到無人時(shí)讓電機(jī)15秒后停轉(zhuǎn)。當(dāng)變速輸入時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同步實(shí)現(xiàn)殘疾按扭的優(yōu)先功能，而當(dāng)直流制動(dòng)開關(guān)啟用時(shí)要保證電機(jī)的停轉(zhuǎn)，因此應(yīng)串聯(lián)一種直流制動(dòng)啟用信號(hào)。同步由于多種信號(hào)的輸入均有也許是瞬時(shí)信號(hào)，要保證電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)需要一種持續(xù)的信號(hào)，則還應(yīng)在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置互鎖。采用PLC內(nèi)部繼電器M1.0來實(shí)現(xiàn)。則設(shè)計(jì)如下；點(diǎn)復(fù)位啟動(dòng)T40計(jì)時(shí)15秒后常閉觸點(diǎn)T40斷開，使M1.0停止輸出。當(dāng)高，中速輸入M1.1閉合時(shí)其響應(yīng)過程和上次同樣。只要M1.0一經(jīng)啟用，常開觸點(diǎn)M1.0有一條通路接通M1.0.雖然十五秒后，定期器的常開觸點(diǎn)T40斷開對(duì)其接通也無影響，30秒后常開觸點(diǎn)M3.0復(fù)位斷開，切斷M1.0的信號(hào)輸入。這就保證了殘24)高速速度控制程序設(shè)計(jì)當(dāng)高速按扭輸入時(shí)，同步加上變速輸入信號(hào)串輸入和中速輸入時(shí)其常閉觸點(diǎn)M3.0,I0.3斷開使M5.0停止信號(hào)輸出。自鎖時(shí)，假如定期器常閉觸點(diǎn)T4015秒后斷開，其保持了高速運(yùn)轉(zhuǎn)15秒。同步也實(shí)現(xiàn)殘25)機(jī)械鎖位置精確，直接上電磁鎖的機(jī)械開關(guān)同步有效時(shí)，且電機(jī)已經(jīng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)才能產(chǎn)生鎖門用串聯(lián)方式進(jìn)行信號(hào)輸入來控制鎖門輸出。采用輸出停止電機(jī)的運(yùn)行。采用PLC的輸出映像寄存器Q0.2來實(shí)現(xiàn)電機(jī)起停信號(hào)輸出，上紅外線檢測(cè)無人來時(shí)15秒后也讓變頻器低速程序輸出信號(hào)，還加上一種殘疾人來時(shí)低速控制字也應(yīng)有輸出.使它們采用并聯(lián)方程序解釋：當(dāng)M3.0,M7.0,M0.1,M1.2,M1.5輸入閉合時(shí)就使Q0.4產(chǎn)生輸出。28)高速時(shí)控制字程序設(shè)計(jì)根據(jù)前面的控制字設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)高速時(shí)等狀況使控制字輸出為0。根據(jù)控制字規(guī)定殘疾人來的此程序不輸程序解釋：當(dāng)殘疾人輸入常閉觸點(diǎn)M3.0,高速控制字常閉觸點(diǎn)M5.0斷開時(shí)，使Q0.3停止信號(hào)輸出，即輸出控制字為0,而當(dāng)M7.0,M0.1,M1.2,M1.5等常開觸點(diǎn)任意一種閉合時(shí)就使Q0.3輸出，即控制字為1。與上面的Q0.4控制字組合根據(jù)前面控制系統(tǒng)的功能詳細(xì)分步進(jìn)行分析，可以5.2.3指令程序編程軟件STEP7-MICRO/WIN或者離線(脫機(jī))開發(fā)顧客程序，并可在線實(shí)時(shí)監(jiān)控顧客程序的執(zhí)行狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)中所使用的是西門子STEP7-MICRO/WINVersion4.0。西門子于2023年2月正式推出S7-200新版編程軟件STEP7-Micro/WINV4.0SP5,它是目前的最新圖6.1STEP7-Micro/WIN軟件截圖基本功能：STEP7-Micro/WIN提供軟件工具協(xié)助調(diào)試和測(cè)試程序。這些特性包監(jiān)視S7-200正在執(zhí)行的顧客程序狀態(tài)，為S7-200指定運(yùn)行程序的掃描次數(shù)，強(qiáng)制變令向?qū)?；?shù)據(jù)記錄向?qū)В慌浞较驅(qū)?。支持TD200、TD200C和TD400C文本顯示界面。本設(shè)計(jì)中使用的是漢化版S7-200PLC仿真軟件(V2.0),原版為西班牙語。該仿真軟件可以仿真大量的S7-200指令(支持常用的位觸點(diǎn)指令、定期器指令、計(jì)數(shù)器指令、比較指令、邏輯運(yùn)算指令和大部分的數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等，但部分指令如次序控制指令、循環(huán)指令、高速計(jì)數(shù)器指令和通訊指令等尚無法支持。仿真程序提供了CPU狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示模擬電位器選擇TD200仿真界面模塊擴(kuò)展區(qū)品0數(shù)字信號(hào)輸入開關(guān)、兩個(gè)模擬電位器和LED輸出顯示，仿真程序同步還支持對(duì)TD-200文本顯示屏的仿真，在試驗(yàn)條件尚不具有的狀況下，完全可以