基于PLC控制器的自动旋转门系统的设计(控制系统部分.docx

三翼自动旋转门控制系统设计1、硬件设计1.1变频器容量选择计算变频器容量的选用有很多因数决定，列如电动机的容量，电动机的额定电流, 电动机加速时间等，其中最主要的电动机的额定电流表5. 1电机参数表电动机型号额定功率(W)额定 电流(A)额定电压(V)效率(%)功率因素最大转矩 额定转矩电机转动惯量(kg.m2)E轮的转动惯Y881-45501.51380730.762.20.00180.6① 驱动一台电动机对于连续运转的变频器必须同时满足下列3项计算公式:满足负载输出/kVA： Pm > 式(1.1)〃cos&> 1.1x550"（0.85x0.76） >0.94满足电动机容量/kVA： Pim > 丄 式（L 2）>10_3xV3x380xl.5i> 0.94满足电动机电流/A： Icm > kle 式（1.3）>1.1x1.51> 1.66式中：磕为变频器的容量/kVAPm负载要求的电动机轴输出功率/kw/电动机额定电压/v厶电动机额定电流/A〃电动机效率、cos&电动机功率因数、 k电流波形补偿系数k是电流波形补偿系数，由于变频器的输出波形并不是完全的正弦波，血含 有高次谐波的成分，其电流应有所增加。

对PWM控制方式的变频器，k约为 1.05-1.Io② 指定变频器的启动加速时间变频器产品型号所列的变频容量，一般以标准条件为准，在变频器过载能力 以内进行加减速，在进行急剧加速和减速时，一般利用失速防止功能，以避免变 频器跳闸，但同时也加长了加减速时间如果生产设备对加速时间有特殊要求时，必须事先核实编破器的容量是否能 够满足所要求的加速时间，如不能满足,则要选用加大一档的变频器容量在指定加速吋间的情况下，变频器所必需的容量计算如下：937〃cos0>l.lxGD2n式（1・4）225.4(937x0.73x0.76)+1440x0.62(375x3)>0.94式中： Pm为变频器的容量/kVAk电流补偿系数，对PWM控制方式的变频器,k约为1.05〜1」7电动机效率I] cos（/）电动机功率因数 n电动机额定转速/（r/min）GD2电动机轴上的飞轮力矩/（M『）tA电动机加速时间/s・负载转矩/（N.nr]）③ 指定变频器的减速吋间降低变频器的输出频率，就可以实现电动机减速加快变频器输出频率的 降低速率，可使电动机更快的减速当变频器输出频率对应的速度低于电动机的 实际转速吋，电动机就进行再生制动。

在这种运行状况下，异步电动机将变成杲 步发电机，而负载的机械能将被转换为电能并反馈给变频器当反馈能量过大吋, 变频器本身的过电压保护电路将会动作并切断变频器的输出，使电动机处于口由 减速状态，反而无法达到快速减速的H的为了避免出现上述现象，使上述能量能在直流中间回路的其他部分消耗，而 不造成电压升高在电压星变频器中，一般都在直流中间回路的电容器两端并联 上制动三极管和制动电阻肖直流中间回路的电压升高到一定的电压值，制动三 极管就回导通，使直流电床通过制动电阻放电，既电动机回馈给变频器的直流中间111路的能量，以热能的形式在制动电阻上消耗掉 制动电阻的选择方法：1)计算制动力矩Tb/N.m(丿加+丿/)(3 —斤2)9.55r式(1.5)(0.0018 + 0.051)(1440-1) 厂= 2.2(9.55x1)= 5.7式中： 7；动力矩IN.m-xJm电动机转动惯Wkgjn2丿/折算至电动机轴的负载转动惯量/kgjn2nx减速开始速度/(r.min-1)勺减速完了速度/(r.min-1).•减速吋间/s石负载转矩INjnx2) 计算制动电阻他的阻值在进行再生制动吋，即使不加放电的制动电阻，电动机内部也将有20%的铜损被转换为制动力矩。

考虑这个因数，可以按下式初步计算制动电阻的预选值U 2R)b = ' 式(1.6)°b 0」047(3 - 0.27；Jq W -0.1047(5.76-0.2x 2.2) x 1440=720.11式中：心制动电阻/直流电路电压/V对200V级变频器，Uc =380V对400V级变频器，Ue =760V7；制动转矩/(N.『)Tm电动机额定转矩/(N.m-1)q减速开始速度/(r.in[)上式中，如果(％-0.27；)<0,则没必要加制动电阻放电电路由制动三极管和制动电阻串联而成，因此，制动三极管本身允许通 过电流厶就是放电电路的最大允许值所以制动电阻的最小值7?斷=4"由上可见，制动电阻他的阻值应由Rmin < Rh < Rib来决定有的变频器生产 厂家在产品H录中给出制动电阻最小值的参考值，可供用户在选择制动电阻时 参考3) 计算制动电阻平均消耗的功率卩丽畑如前所述，电动机额定转距的20%制动转距由电动机内部损失产生，所以可 以按下式求得电动机制动吋，制动电阻上消耗的平均功率：厶0.1047 X10一3 (7； - ().27； )(」) 式(1.7)n2= 0.1047x10-3 (5.76-0.2 x 2.2) xl 440=0.802由于三翼自动旋转门是恒转矩负载，故变频器选用通用型的。

又因为三翼旋 转门的转速不允许超过额定值，电机不会过载因而可以选用通用的变频器，只 要所选用的变频器满足一般环境下使用即可根据以上的计算的数据，选用佳灵 JP6C-T9-0.75该变频器的参数如下；表1.2变频器参数表变频器型号JP6C-T79-0. 75适配电动机功率/kW0. 75额 定 电 流定容#/kVA2.0电压/V3 相,380^440额定频率/Hz50/60额定电流/A2.5额定过载短时间额定电流的150%lmin电 源相数，电压，频率3 相,380~440, 50Hz/60Hz允许波动电压10%〜-15%,频率5%"-5%瞬问电压降低范囤310V以上，继续运转所需电源容量/k"1.2输 出 功 率调整最高频率/Hz50~400可变设定基本频率/Hz50~400可变设定启动频率/Hz0. 5〜60可变设定载波频率/Hz2~6可变设定精度模拟设定设定分辨率模拟设定控 制电压/频率特性用基本频率可变设定320〜440V电矩提升自动:按照负载转矩，调整至最佳 手动设定:0.「20. 0编码设定启动转矩150%以上(转矩矢景控制)制动制动转矩100%以上可选使用时150%以上(用DBR时)直流制动可设定制动开关开始频率，吋问等外壳防护等级1P40冷却方式白冷质量/kg2.41.2传感器与安全系统的设计① 检测传感器的选用检测系统是由安装于门口上面的四个传感器来实现的，其主要功能是感知人 的进出从而发出开门信号。

红外传感器的选择主要考虑检测范围和输出形式及其 特点ADS-A型门传感器是较好的选择它的检测范围可调，安装高度在门的设 计高度范围内，其输出形式为继电器接点，可以直接和控制器相连那么此检测 传感器就可以选择这个其性能参数见文献皿② 安全系统设计为防止三翼旋转门在工作过程中因某些原因而发生伤人的事故出现，那么就 需要配置一定的安全系统主要采用以下方式红外线防夹安全感应器防止门扇 与曲壁柱之间夹伤行人，为人在门扇与曲壁立柱安全距离内时，感应器与接近开 关信号同吋生效，门扇应马上停止防撞胶条安装于入口右侧门立柱上，胶条内 装有内藏式感应器，如遇物体碰撞或受压，门扇马上停止转动，防止夹伤行人， 胶条内感应器恢复正常后，转门也随之恢复正常运转每扇门扉底边装有全开宽 内藏式感应器，如碰到物体或受压，门扇马上停止转动，防止门扇打倒行人，胶 条内感应器恢复正常后，转门也随之恢复正常运转此外，还采用了4只测量范 围为5mm的电感式接近开关接近开关用于防夹位置区域设定、直流制动封门 及锁门定位1） 防夹接近开关的选用由于在出入口两个防夹区域内要安装了防夹传感 器而防夹感应器是用来感应人是否处于防夹区域内，而不知道是否门扇已经靠 近防夹区域内，所以仅靠防夹传感器是无法鉴别人是否即将受夹或正在受夹。

则 需要一个接近开关来判断门翼也走到了防夹区域内如果在防夹区域内，则接近 感应器发出信号表示，如果此吋有人进入防夹区则有可能被夹两信号同吋有效 吋，则使门停转制动由于人的宽度一般在0.5m以下，可设此距离为接近感应 器感应距离为门翼靠近曲壁门柱0.5m吋，接近开关传感器就可以发出信号 因此选择光电式BR系列接近传感器，其型号为BPR100-DDT传感器其性能参数 见文献购2） 防夹传感器的选用 防夹传感器是用来检测人是否在防夹区域内用的应 采用红外线传感器检测，其检测方式是竖直的因此半人在防夹区域吋，传感器 只有通过竖直检测才不会误判假如传感器不是竖直的，而是发散的，如人正常 经过转门区吋，防夹传感器就有可能检测到人的存在，而此时门翼又有可能正好 在防夹接近传感器范围内两者信号同吋有效，使门体无故停转，而造成不必要 的麻烦因此可以选择红外垂直防夹传感器红外线防夹传感器安装在门的进出 口的两个防夹区域内，即进出口的右边立柱旁的华盖上，其具体位置根据调节血 定基于以上条件，可以选用型号为BX15M-TFR其性能参数见文献曲3） 直流制动接近开关选用由于为电动机停转时，门要停在指定的位置，而 门停转时，电机要先停转而门体有一定惯性而使得门无法停在指定的位置上。

这 时我们就需要接近开关，当门靠近门停位置时，就产生信号发岀制动信息，使门 体在这个位置接近开关的感应距离过大，会使门制动后停在指定位置的前边 感应位置过小，由于接近开关也有一个响应时间，则使门停超过门应停的位置 根据相关自动门产品类型,可选用CR系列电容圆柱型接近开关为8mni的型号,PNP 输出其性能参数见文献曲4） 锁门接近开关的选用为锁门时，为了让门精确的停位在上锁的位置，同 样需要一接近开关提前感应锁门位置的临近，发出锁门信号使门体精确停在这个 位置便于我们上电磁锁和机械锁，而无需人再来推门体使其准确停位接近开关 的感应距离过小都到不了门体的精确停位，血使得无法上锁所以感应距离为适 半才可根据相关H动门产品类推，可选用5価感应距离高周波振动角柱型接近 开关可选择型号为PS12-4DN,常开触点，P\P输出，三线连接其性能参 数见文献曲5） 防碰撞传感器的选用 防碰传感器主要时为了防止人和门的速度不一致 时，旋转门翼打到行人；血防撞传感器则是为了防止人因不小心撞在门体的立柱 上，血引起旋转门体旋转过来撞伤行人其采用接触式传感器防夹安全带来实现, 它是以向其施加垂直压力致使触带内的导电体互相接触，这导致电阻和电流改变 而产生开关信号的。

防碰传感器安装在两扇旋转门翼的底部，血防撞传感器安装 在门体的立柱上选用型号ASR-OOE其性能参数见文献血6） 接近开关的选用而锁门接近开关则时为了看门翼是否靠近门的锁门位 置，因此应该安装在门安装电子锁的位置附近选用型号ASR-002o其性能参数 见文献问1・3控制系统功能特点① 变速功能旋转门设有低速，中速，高速三种旋转速度，分别对应残疾，middle 和high三个按钮进行切换，以适应残疾人通过。