基于PLC控制器的三翼自動旋轉(zhuǎn)門設(shè)計(控制系統(tǒng)部分)

三翼自動旋轉(zhuǎn)門控制系統(tǒng)設(shè)計5.1硬件設(shè)計5.1.1變頻器容量選擇計算變頻器容量的選用有很多因數(shù)決定，列如電動機的容量，電動機的額定電流，電動機加速時間等，其中最主要的電動機的額定電流。表5.1電機參數(shù)表電動機型號額定功率（W）額定電流（A）額定電壓（V）效率（%）功率因素電機轉(zhuǎn)動慣量飛輪的轉(zhuǎn)動慣量Y881-45501.51380730.762.20.00180.6①驅(qū)動一臺電動機對于連續(xù)運轉(zhuǎn)的變頻器必須同時滿足下列3項計算公式：滿足負載輸出/kVA：式(5.1)滿足電動機容量/kVA：式(5.2)滿足電動機電流/A：式（5.3)式中：為變頻器的容量/kVA負載要求的電動機軸輸出功率/kw電動機額定電壓/v電動機額定電流/A電動機效率電動機功率因數(shù)電流波形補償系數(shù)k是電流波形補償系數(shù)，由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，而含有高次諧波的成分，其電流應(yīng)有所增加。對PWM控制方式的變頻器，k約為1.05~1.1。②指定變頻器的啟動加速時間變頻器產(chǎn)品型號所列的變頻容量，一般以標準條件為準，在變頻器過載能力以內(nèi)進行加減速，在進行急劇加速和減速時，一般利用失速防止功能，以避免變頻器跳閘，但同時也加長了加減速時間。如果生產(chǎn)設(shè)備對加速時間有特殊要求時，必須事先核實編破器的容量是否能夠滿足所要求的加速時間，如不能滿足,則要選用加大一檔的變頻器容量。在指定加速時間的情況下，變頻器所必需的容量計算如下：式(5.4)式中：為變頻器的容量/kVAEMBEDEquation.DSMT4電流補償系數(shù),對PWM控制方式的變頻器,k約為1.05~1.1EMBEDEquation.DSMT4電動機效率EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4電動機功率因數(shù)EMBEDEquation.DSMT4電動機額定轉(zhuǎn)速/(r/min) 電動機軸上的飛輪力矩/()電動機加速時間/s負載轉(zhuǎn)矩/()③指定變頻器的減速時間降低變頻器的輸出頻率，就可以實現(xiàn)電動機減速。加快變頻器輸出頻率的降低速率，可使電動機更快的減速。當變頻器輸出頻率對應(yīng)的速度低于電動機的實際轉(zhuǎn)速時，電動機就進行再生制動。在這種運行狀況下，異步電動機將變成異步發(fā)電機，而負載的機械能將被轉(zhuǎn)換為電能并反饋給變頻器。當反饋能量過大時，變頻器本身的過電壓保護電路將會動作并切斷變頻器的輸出，使電動機處于自由減速狀態(tài)，反而無法達到快速減速的目的。為了避免出現(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，而不造成電壓升高。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)上制動三極管和制動電阻。當直流中間回路的電壓升高到一定的電壓值，制動三極管就回導通，使直流電壓通過制動電阻放電，既電動機回饋給變頻器的直流中間回路的能量，以熱能的形式在制動電阻上消耗掉。制動電阻的選擇方法：1)計算制動力矩式(5.5)式中：動力矩/電動機轉(zhuǎn)動慣量/折算至電動機軸的負載轉(zhuǎn)動慣量/減速開始速度/()減速完了速度/()減速時間/s負載轉(zhuǎn)矩/2)計算制動電阻的阻值在進行再生制動時，即使不加放電的制動電阻，電動機內(nèi)部也將有20%的銅損被轉(zhuǎn)換為制動力矩。考慮這個因數(shù)，可以按下式初步計算制動電阻的預選值。式(5.6)式中：制動電阻直流電路電壓/V對200V級變頻器,=380V對400V級變頻器,=760V制動轉(zhuǎn)矩/()電動機額定轉(zhuǎn)矩/()減速開始速度/()上式中，如果，則沒必要加制動電阻。放電電路由制動三極管和制動電阻串聯(lián)而成，因此，制動三極管本身允許通過電流就是放電電路的最大允許值。所以制動電阻的最小值。由上可見，制動電阻的阻值應(yīng)由來決定。有的變頻器生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品目錄中。給出制動電阻最小值的參考值，可供用戶在選擇制動電阻時參考。3)計算制動電阻平均消耗的功率/kW如前所述，電動機額定轉(zhuǎn)距的20%制動轉(zhuǎn)距由電動機內(nèi)部損失產(chǎn)生，所以可以按下式求得電動機制動時，制動電阻上消耗的平均功率：式(5.7)=(5.76-0.22.2)1440=0.802由于三翼自動旋轉(zhuǎn)門是恒轉(zhuǎn)矩負載，故變頻器選用通用型的。又因為三翼旋轉(zhuǎn)門的轉(zhuǎn)速不允許超過額定值，電機不會過載。因而可以選用通用的變頻器，只要所選用的變頻器滿足一般環(huán)境下使用即可。根據(jù)以上的計算的數(shù)據(jù)，選用佳靈JP6C-T9-0.75。該變頻器的參數(shù)如下；表5.2變頻器參數(shù)表變頻器型號JP6C-T79-0.75適配電動機功率/kW0.75額定電流額定容量/kVA2.0電壓/V3相,380~440額定頻率/Hz50/60額定電流/A2.5額定過載短時間額定電流的150%1min電源相數(shù),電壓,頻率3相,380~440,50Hz/60Hz允許波動電壓10%~-15%,頻率5%~-5%瞬間電壓降低范圍310V以上,繼續(xù)運轉(zhuǎn)所需電源容量/kVA1.2輸出功率調(diào)整最高頻率/Hz50~400可變設(shè)定基本頻率/Hz50~400可變設(shè)定啟動頻率/Hz0.5~60可變設(shè)定載波頻率/Hz2~6可變設(shè)定精度模擬設(shè)定設(shè)定分辨率模擬設(shè)定控制電壓/頻率特性用基本頻率可變設(shè)定320~440V電矩提升自動:按照負載轉(zhuǎn)矩,調(diào)整至最佳手動設(shè)定:0.1~20.0編碼設(shè)定啟動轉(zhuǎn)矩150%以上(轉(zhuǎn)矩矢量控制)制動制動轉(zhuǎn)矩100%以上可選使用時150%以上(用DBR時)直流制動可設(shè)定制動開關(guān)開始頻率,時間等外殼防護等級IP40冷卻方式自冷質(zhì)量/kg傳感器與安全系統(tǒng)的設(shè)計①檢測傳感器的選用檢測系統(tǒng)是由安裝于門口上面的四個傳感器來實現(xiàn)的，其主要功能是感知人的進出從而發(fā)出開門信號。紅外傳感器的選擇主要考慮檢測范圍和輸出形式及其特點。ADS-A型門傳感器是較好的選擇。它的檢測范圍可調(diào)，安裝高度在門的設(shè)計高度范圍內(nèi)，其輸出形式為繼電器接點，可以直接和控制器相連。那么此檢測傳感器就可以選擇這個。其性能參數(shù)見文獻[16]。②安全系統(tǒng)設(shè)計為防止三翼旋轉(zhuǎn)門在工作過程中因某些原因而發(fā)生傷人的事故出現(xiàn)，那么就需要配置一定的安全系統(tǒng)。主要采用以下方式。紅外線防夾安全感應(yīng)器防止門扇與曲壁柱之間夾傷行人，當人在門扇與曲壁立柱安全距離內(nèi)時，感應(yīng)器與接近開關(guān)信號同時生效,門扇應(yīng)馬上停止。防撞膠條安裝于入口右側(cè)門立柱上，膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式感應(yīng)器，如遇物體碰撞或受壓，門扇馬上停止轉(zhuǎn)動，防止夾傷行人，膠條內(nèi)感應(yīng)器恢復正常后，轉(zhuǎn)門也隨之恢復正常運轉(zhuǎn)。每扇門扉底邊裝有全開寬內(nèi)藏式感應(yīng)器，如碰到物體或受壓，門扇馬上停止轉(zhuǎn)動，防止門扇打倒行人，膠條內(nèi)感應(yīng)器恢復正常后，轉(zhuǎn)門也隨之恢復正常運轉(zhuǎn)。此外，還采用了4只測量范圍為5mm的電感式接近開關(guān)。接近開關(guān)用于防夾位置區(qū)域設(shè)定、直流制動封門及鎖門定位。1)防夾接近開關(guān)的選用由于在出入口兩個防夾區(qū)域內(nèi)要安裝了防夾傳感器。而防夾感應(yīng)器是用來感應(yīng)人是否處于防夾區(qū)域內(nèi)，而不知道是否門扇已經(jīng)靠近防夾區(qū)域內(nèi)，所以僅靠防夾傳感器是無法鑒別人是否即將受夾或正在受夾。則需要一個接近開關(guān)來判斷門翼也走到了防夾區(qū)域內(nèi)。如果在防夾區(qū)域內(nèi)，則接近感應(yīng)器發(fā)出信號表示，如果此時有人進入防夾區(qū)則有可能被夾。兩信號同時有效時，則使門停轉(zhuǎn)制動。由于人的寬度一般在0.5m以下，可設(shè)此距離為接近感應(yīng)器感應(yīng)距離。當門翼靠近曲壁門柱0.5m時，接近開關(guān)傳感器就可以發(fā)出信號。因此選擇光電式BR系列接近傳感器,其型號為BPR100-DDT傳感器。其性能參數(shù)見文獻[16]。2)防夾傳感器的選用防夾傳感器是用來檢測人是否在防夾區(qū)域內(nèi)用的。應(yīng)采用紅外線傳感器檢測，其檢測方式是豎直的。因此當人在防夾區(qū)域時，傳感器只有通過豎直檢測才不會誤判。假如傳感器不是豎直的，而是發(fā)散的，如人正常經(jīng)過轉(zhuǎn)門區(qū)時，防夾傳感器就有可能檢測到人的存在，而此時門翼又有可能正好在防夾接近傳感器范圍內(nèi)。兩者信號同時有效，使門體無故停轉(zhuǎn)，而造成不必要的麻煩。因此可以選擇紅外垂直防夾傳感器。紅外線防夾傳感器安裝在門的進出口的兩個防夾區(qū)域內(nèi)，即進出口的右邊立柱旁的華蓋上，其具體位置根據(jù)調(diào)節(jié)而定?；谝陨蠗l件,可以選用型號為BX15M-TFR。其性能參數(shù)見文獻[16]。3)直流制動接近開關(guān)選用由于當電動機停轉(zhuǎn)時，門要停在指定的位置，而門停轉(zhuǎn)時，電機要先停轉(zhuǎn)而門體有一定慣性而使得門無法停在指定的位置上。這時我們就需要接近開關(guān)，當門靠近門停位置時，就產(chǎn)生信號發(fā)出制動信息，使門體在這個位置。接近開關(guān)的感應(yīng)距離過大，會使門制動后停在指定位置的前邊。感應(yīng)位置過小，由于接近開關(guān)也有一個響應(yīng)時間，則使門停超過門應(yīng)停的位置。根據(jù)相關(guān)自動門產(chǎn)品類型，可選用CR系列電容圓柱型接近開關(guān)為8mm的型號,PNP輸出。其性能參數(shù)見文獻[16]。4)鎖門接近開關(guān)的選用當鎖門時，為了讓門精確的停位在上鎖的位置，同樣需要一接近開關(guān)提前感應(yīng)鎖門位置的臨近，發(fā)出鎖門信號使門體精確停在這個位置便于我們上電磁鎖和機械鎖，而無需人再來推門體使其準確停位。接近開關(guān)的感應(yīng)距離過小都到不了門體的精確停位，而使得無法上鎖。所以感應(yīng)距離為適當才可。根據(jù)相關(guān)自動門產(chǎn)品類推，可選用5mm感應(yīng)距離高周波振動角柱型接近開關(guān)?？蛇x擇型號為PS12-4DN，常開觸點，PNP輸出，三線連接。其性能參數(shù)見文獻[16]。5)防碰撞傳感器的選用防碰傳感器主要時為了防止人和門的速度不一致時，旋轉(zhuǎn)門翼打到行人；而防撞傳感器則是為了防止人因不小心撞在門體的立柱上，而引起旋轉(zhuǎn)門體旋轉(zhuǎn)過來撞傷行人。其采用接觸式傳感器防夾安全帶來實現(xiàn)，它是以向其施加垂直壓力致使觸帶內(nèi)的導電體互相接觸，這導致電阻和電流改變而產(chǎn)生開關(guān)信號的。防碰傳感器安裝在兩扇旋轉(zhuǎn)門翼的底部，而防撞傳感器安裝在門體的立柱上。選用型號ASR-001。其性能參數(shù)見文獻[16]。6)接近開關(guān)的選用而鎖門接近開關(guān)則時為了看門翼是否靠近門的鎖門位置，因此應(yīng)該安裝在門安裝電子鎖的位置附近。選用型號ASR-002。其性能參數(shù)見文獻[16]。5.1.3控制系統(tǒng)功能特點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，分別對應(yīng)殘疾，middle和high三個按鈕進行切換，以適應(yīng)殘疾人通過,正常運轉(zhuǎn)和緊急疏散對轉(zhuǎn)速的不同要求。②自動轉(zhuǎn)停功能來人時自動啟動，并以正常轉(zhuǎn)速動轉(zhuǎn)，15s時無人進出，則自動停轉(zhuǎn)并封門。③防夾功能當門扇運轉(zhuǎn)靠近曲壁立柱時，如果行人試圖從兩者之間(防夾區(qū))進入旋轉(zhuǎn)門，則門立即自動停轉(zhuǎn)以防夾傷行人。行人離開防夾區(qū)，門自動恢復運轉(zhuǎn)。④防撞功能行人緊靠右側(cè)立柱或遇到物體碰撞右側(cè)立柱,則旋轉(zhuǎn)門馬上停轉(zhuǎn)，以防止撞傷行人或撞壞物體，行人或物體離開右側(cè)立柱,自動門恢復運轉(zhuǎn)。⑤防碰功能行人在旋轉(zhuǎn)門內(nèi)通行過程中，如遇到門扇碰到行人腳后跟，則門立即停轉(zhuǎn)，以防止碰傷行人。行人離開門扇，門自動恢復旋轉(zhuǎn)。⑥鎖門功能采用電磁鎖方式鎖門，只要轉(zhuǎn)動鑰匙既可完成自動鎖門工作，快捷方便。⑦急停功能當出現(xiàn)緊急意外事故十，按下急停按鈕，門立即停轉(zhuǎn)，解除急停信號，門又自動恢復運轉(zhuǎn)。⑧暫停功能(STOP鈕)與急停功能相當，不同的是按STOP鈕后，必須用殘疾，middle和high三個按鈕中的一個進行恢復。⑨殘疾優(yōu)先功能當按下殘疾按鈕后，30s內(nèi)門始終以2r/min的速度低速運轉(zhuǎn)，此時按middle和high鈕無效，以確保殘疾人安全通過。30s后來人，門自動以正常速度運轉(zhuǎn)。⑩電動機過載保護功能當電動機過載時，門停轉(zhuǎn)并且指示燈閃爍報警。過載消除后門自動恢復運轉(zhuǎn)。變頻器報警輸出和延時自動復位功能當變頻器過壓或過流時，關(guān)閉輸出，門停轉(zhuǎn)并報警(指示燈閃爍)，延時3s自動復位。漏電保護。5.1.4控制系統(tǒng)驅(qū)動控制原理①電氣控制系統(tǒng)接線方案圖5.1控制系統(tǒng)接線圖②傳感器設(shè)置方案紅外線被動式感應(yīng)器安裝于旋轉(zhuǎn)門的進口和出口華蓋上，每處各安裝兩個紅外傳感器，感應(yīng)行人進入門體，門扇馬上以正常的速度旋轉(zhuǎn)。紅外線防夾安全感應(yīng)器防止門扇與曲壁柱之間夾傷行人。當門扇接近曲壁立柱時，感應(yīng)器與接近開關(guān)信號同時生效，門扇馬上停止。防撞膠條安裝于入口右側(cè)門立柱上，膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式感應(yīng)器，如遇物體碰撞或受壓，門扇馬上停止轉(zhuǎn)動，防止夾傷行人。膠條內(nèi)感應(yīng)器恢復正常以后，轉(zhuǎn)門也隨之恢復正常運轉(zhuǎn)。沒扇門扉底邊裝有全開內(nèi)藏式感應(yīng)器，如碰到物體或受壓，門扇馬上停止轉(zhuǎn)動，防止門扇打倒行人。膠條內(nèi)感應(yīng)器恢復正常后，轉(zhuǎn)門也隨之運轉(zhuǎn)。此外，還采用了四只測量范圍為5mm的電感式接近開關(guān)。接近開關(guān)用于防夾位置區(qū)域設(shè)定，直流制動封門及鎖門定位。5.1.5PLC系統(tǒng)控制分析及地址分配設(shè)計①節(jié)點分析及機型的選擇通過對旋轉(zhuǎn)門控制要求的分析，PLC控制輸入信號有22個，輸出接點共8個。按照預留15%-20%的接點數(shù)來計算，輸入接點至少要30個，輸出接點至少要10個。本系統(tǒng)為個簡單控制系統(tǒng)，按一般經(jīng)驗來估算，同時由上段對I/O接點的分析主要有：開關(guān)量輸入字節(jié)數(shù)：30×15=450開關(guān)量輸出字節(jié)數(shù)：10×8=80系統(tǒng)推斷定時器/計數(shù)器字節(jié)數(shù)：8×1=8總計大約需要538個字節(jié)數(shù)容量。加上預留30%，有1K的程序容量足夠了。由以上可得，同時兼顧經(jīng)濟性原則。PLC產(chǎn)品中OMRON系列可編程控制器是當今國內(nèi)外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。在此系列PLC中設(shè)置了高數(shù)計數(shù)器，對來自特定的輸入繼電器的高頻脈沖進行中斷處理，擴大了PLC的應(yīng)用領(lǐng)域。本系統(tǒng)選擇了COM1-CPU11-E型PLC。由PLC型號主回路電壓AC（100～240）V；輸入端參數(shù)為電壓DC24V，電流5/7mA；繼電器輸出端電壓AC150V，DC30V以內(nèi)。故本系統(tǒng)選用直流輸出方式。表5.3PLC性能參數(shù)表性能指標COM1-CPU11-E程序存儲容量3.2KB數(shù)據(jù)存儲容量1KBI/O電數(shù)128位指令類型117種指令基本指令執(zhí)行時間0.5us~1.5us擴展I/O模塊數(shù)量7塊記時/記數(shù)區(qū)512記時器/記數(shù)器②開關(guān)的選擇本控制系統(tǒng)為PLC控制，各種開關(guān)的容量要求不高，普通的開關(guān)足已，主要考慮輸入?yún)?shù)要求。對急停、STOP、middle、high、殘疾開關(guān)，選擇普通按鈕開關(guān)LA系。Middl、high、殘疾、開關(guān)為LA2，急停開關(guān)為LA2（紅色），STOP關(guān)為LA2-A紅色（十字型）。③電源的選擇PLC自帶的輸入口電源一般為直流24V。輸入口每一點的電流定額一般為7mA,這個電流是輸入口短接時產(chǎn)生的最大電流(端口本身純存在阻抗)。當輸入口上接有一定阻抗的負載時,其流過的電流就要減少,PLC輸入口信號傳遞所需的最小電流一般為2mA左右,這樣就規(guī)定了輸入口接人的最大阻抗。為了保障最小有效電流,輸入口所接器件的總阻抗要小于2000歐。從另一方面說,輸入口機內(nèi)電源功率一般只有幾瓦,當輸入口所接的傳感器所需功耗較大時,需另配專用電源供電。④熔斷器的選擇為了保護電路（短路保護）需要有熔斷器FU,選擇的依據(jù)是熔體的額定電流IR大于線路工作電流I（I=2A），所以選擇RL1-15，熔體額定電流等級為4。⑤整流器的選擇為降低電壓的波動對控制系統(tǒng)的不良影響，選擇把交流變?yōu)榈蛪褐绷鞴╇姟Ｒ虼?，選擇型號為ZBA-10/24型整流器，它的輸入電壓為交流220V，輸出電壓為直流0～24V，額定電流10A。⑥輸出模塊的確定輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號，轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號，以驅(qū)動外部負載。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、雙向晶閘管輸出、達林頓晶體管輸出。這幾種輸出形式均有各自的特點，用戶可根據(jù)系統(tǒng)的要求加以確定。繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣。通電壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，且有隔離作用。但繼電器有舢點；壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動作不頻繁的交直流負載。當驅(qū)動感性負載時，最大操作頻率不得超過1Hz。雙向晶閘管輸出（交流）和達林頓晶體管輸出（直流）都屬干無觸點開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。感性負載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高的反向電壓，必須采取抑制措施。另外，這兩種形式的輸出均不具備明確的輸出開關(guān)斷點，因此對于有此要求的使用場合會受到限制。因此采用晶體管輸出輸出電流的選擇，模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值。如果負載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動時，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負載、熱敏電阻負載，考慮到接通時右沖擊電流，要留有足夠的裕量。允許同時接通的輸出點數(shù)，在選用輸出模塊時，不但要看一個輸出點的驅(qū)動能力，還要看整個輸出模塊的滿負載能力。即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流⑦輸入輸出口及端口的保護及分配PLC輸入口電壓定額一般為接有直流24V有一些輸入口是不接電源輸出口的電壓定額常接工頻低壓交流電源和直流電源。當輸入口端連接電感類設(shè)備時,為了防止電路關(guān)斷時刻產(chǎn)生高電壓對輸入輸出口造成破壞,應(yīng)在感性元件兩端加接保護元件。對于直流電源,應(yīng)并接續(xù)流二極管,對于交流電路應(yīng)并接阻容電路。阻容電路中電阻可取51~120歐,電容可以取0.1~0.47uF。電容的額定電壓應(yīng)大于電源的峰值電源,續(xù)流二極管可以選1A的管子,其額定電壓應(yīng)大于電源電壓的3倍。對PLC輸入端電阻分析，自帶電阻為3k歐,對于DC24V的電流為標準電流，對輸入口保護不需做特別處理。輸出為直流感性負載時，需在負載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管或齊納二極管加以抑制。查有關(guān)資料時，在直流感性負載輸出時可選電流為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輸入地址分配表輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)配I0.0急停按鈕I0.1殘疾按鈕I0.2STOP開關(guān)I0.3Middle開關(guān)I0.4High高速按鈕I0.5鎖鑰I0.6直流制動接近開關(guān)I0.7防夾接近開關(guān)1I1.0紅外線傳感器1I1.1防撞傳感器1I1.2防碰傳感器1I1.3防夾傳感器1I1.4變頻過載報警輸入I1.5鎖門接近開關(guān)I1.6防夾接近開關(guān)2I1.7紅外線傳感器2I2.O紅外線傳感器3I2.1紅外線傳感器4I2.2防撞傳感器2I2.3防碰傳感器2I2.4防夾傳感器2I2.5防碰傳感器3表5.5輸出地址分配表輸出地址信號內(nèi)容Q0.0上電及報警信號Q0.1電磁鎖控制繼電器Q0.2電動機啟停（變頻器智能端子FWD）Q0.3速度控制（變頻器職能端子X2）Q0.4速度控制（變頻器職能端子X1）Q0.5Q0.6直流制動（變頻智能端子REV）Q0.7變頻器復位（變頻智能端子RESET）表5.6控制系統(tǒng)電氣元件表序號符號名稱型號規(guī)格1SB1停止按鈕開關(guān)LAY8紅色，DC24V2SB2停止按鈕開關(guān)LAY8紅色，DC24V3SB3高速按鈕開關(guān)LAY8綠色，DC24V4SB4高速按鈕開關(guān)LAY8綠色，DC24V5SB5中速按鈕開關(guān)LAY8綠色，DC24V6SB6中速按鈕開關(guān)LAY8綠色，DC24V7SB7殘疾按鈕開關(guān)LAY8綠色，DC24V8SB8殘疾按鈕開關(guān)LAY8綠色，DC24V9SA1急停開關(guān)LW22DC24V10SA2電磁鎖D4JLDC24V11FR1熱繼電器JR16B-20／31.6A12報警指示燈XD8DC24V13FUPLC輸入回路熔斷器RL1-156級圖5.2PLC接線圖5.2軟件設(shè)計5.2.1PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計1)當電源打開時，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來對上電作出反應(yīng)，用內(nèi)部繼電器M0.0來對相關(guān)信號進行中轉(zhuǎn)輸出，則程序設(shè)計如下；2)急停程序設(shè)計由于急停采用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1進行外部輸入，連接PLC的輸入映響寄存器I0.0，用內(nèi)部繼電器M0.1來對相關(guān)信號進行中轉(zhuǎn)輸出。程序設(shè)計如下；3)過載程序設(shè)計由于變頻器過載輸出連接PLC輸入映像器I1.4，用內(nèi)部繼電器M0.2對相關(guān)信號進行中轉(zhuǎn)輸出，則程序設(shè)計如下；4)過熱程序設(shè)計由于電機常時間進行，可能帶來電機過熱，所以在電機上連接熱繼電器FR1，當電機過熱時熱繼電器閉合通過PLC的輸入映像I2.6進行信號輸入，用內(nèi)部繼電器M0.3對相關(guān)信號進行處理輸出，則程序設(shè)計如下；5)指示燈閃爍定時期設(shè)計當PLC上電后，指示燈亮輸出，而當急停按下，變頻器過載，電機過熱時，指示燈就閃爍已示警告，設(shè)指示燈的閃爍時間為0.5S，則需要用兩個以100MS為基數(shù)定時器T37和T38來實現(xiàn)。具體程序設(shè)計如下；程序解釋：當PLC的內(nèi)部掃描信號過來時T37就開始記時，0.5秒后T37的常開觸頭閉合，只要T38常開觸頭不斷開使T37復位，則T37常開一直閉合。當過載、過熱、急停內(nèi)部繼電器有信號時使相應(yīng)觸點閉合，導致T38開始記時，0.5秒后T38常開觸點斷開使T37復位，同時常開T37復位，至使T38常閉觸點復位，而使T37又開始記時，0.5秒后又響應(yīng)，周而復始。其中T38的作用是使T37循環(huán)計時0.5秒。6)報警上電輸出程序設(shè)計當變頻器過載，過熱，急停按下時用相應(yīng)內(nèi)部繼電器常開觸點進行設(shè)計，并上一個定時器T37來實現(xiàn)相關(guān)功能，用輸出映像繼電器Q0.0來實現(xiàn)PLC內(nèi)部信號輸出接口。則程序設(shè)計如下；程序解釋：當上電時，常開內(nèi)部繼電器觸點SM0.1就一直閉合，只要一發(fā)生上述問題，相應(yīng)的常開內(nèi)部繼電器就斷開，使指示燈熄滅，然后根據(jù)常開定時器觸點T37來間隔接通Q0.0，使輸出達到指示燈的閃爍。7)變頻器過載復位定時程序設(shè)計由于變頻器可能出現(xiàn)瞬時的過載而不是長期過載，那樣的我們就不用使變頻器復位，防止導致錯誤反應(yīng)。因此，我們設(shè)置變頻器發(fā)生過載3秒后才對變頻器實行復位操作，這3秒的時間用來判斷變頻器是真的過載還是假的過載。這里采用基波為100ms的接通定時器T50來實現(xiàn)。程序設(shè)計如下；程序解釋：當過載信號來臨時，常開觸點M0.2閉合接通T50，其中T39常閉觸點是復位輸出信號定時器，用來對T50進行復位操作。8)復位輸出時由于變頻器的復位開關(guān)需要有一定的接觸時間才能真正接通產(chǎn)生復位信號，因此當有復位信號輸出后，定時器就開始計時，用基數(shù)為100ms的定時器T39來實現(xiàn)，定時時間為0.5秒。程序設(shè)計如下；9)復位輸出信號設(shè)計。用輸出映像寄存器Q0.7對PLC處理的信號輸出與外界連接，為了有持續(xù)信號輸出應(yīng)采用Q0.7常開觸點進行自鎖設(shè)置，同時當復位時間延時到了斷開其Q0.7的輸出。程序設(shè)計如下；程序解釋：當過載延時常開觸點T50，3秒后閉合后，就接通Q0.7，而同時自鎖，由Q0.7常開觸點閉合使定時器T39接通，則0.5秒后常閉定時器T39斷開，從而使Q0.7停止輸出10)紅外線啟動傳感器停止輸入定時程序設(shè)計由于紅外線傳感器檢測有人時就一直有信號輸入，則電機就應(yīng)該開始轉(zhuǎn)動，而當人進入時，電機也應(yīng)該帶動門轉(zhuǎn)動，設(shè)紅外線無信號輸入時電機仍能轉(zhuǎn)動15秒。 用基波為100ms的定時器T40來實現(xiàn)定時。而四個啟動傳感器分別接輸入映像寄存器I1.0、I1.7、I2.0、I2.1用其常閉觸點來實現(xiàn)。則程序設(shè)計如下；程序解釋：當紅外線傳感器檢測有人時，其I1.0、I1.7、I2.0、I2.1斷開，使定時器T40復位，而當無信號輸入時，I1.0、I1.7、I2.0、I2.1復位閉合使T40開始重新計時控制門轉(zhuǎn)動15秒，而當紅外線一直沒有信號輸入時，定時器一直計時直到計滿為止，而T40相關(guān)觸點保持持續(xù)接通狀態(tài)。用M1.1常閉觸點串聯(lián)其中是為了實現(xiàn)高、中變速輸入時保證電機只保持相應(yīng)狀態(tài)15秒后，門自動恢復原狀態(tài)或停止。11)防夾傳感器輸入程序設(shè)計由于要判斷是否已有夾人現(xiàn)象發(fā)生，則需要用防夾傳感器來判斷是否已碰到人，又需要一部接近開關(guān)來判斷門翼是否處于防夾區(qū)域，當兩個信號都有輸入時，則說明已有夾人現(xiàn)象發(fā)生，則同一門口的防夾傳感器的接近開關(guān)用串聯(lián)方式連接起來。四部傳感器分別接PLC輸入映像寄存器為I1.3、I0.7、I1.5、I1.6。采用門口防夾傳感器并聯(lián)輸入，只要有一個門口的防夾傳感器有信號輸入時就使PLC發(fā)出內(nèi)部信號指令，用內(nèi)部繼電器M1.5對其信號中轉(zhuǎn)，程序設(shè)計如下；12)防碰撞傳感器輸入程序設(shè)計由于安裝有四個防碰傳感器，分別接入PLC的輸入映像寄存器為I1.1、I1.2、I2.2、I2.3，當有一個防碰傳感器發(fā)出信號時就使PLC的內(nèi)部繼電器發(fā)出信號指令，用內(nèi)部繼電器M6.0來實現(xiàn)PLC信號中轉(zhuǎn)。傳感器信號輸入用并聯(lián)方式實現(xiàn)，則程序設(shè)計如下；13)高、中、殘疾速度輸入程序設(shè)計由高、中、殘疾速度輸入采用的是點動開關(guān)，則在程序輸入時應(yīng)加入串入微分平操作指令，以鋪捉點動閉合的上升沿過程，三個按扭并聯(lián)進行信號輸入，有一個信號時就產(chǎn)生一個指令信號。三個按扭分別接入映像器為I0.1、I0.3、I0.4用內(nèi)部繼電器M1.1來實現(xiàn)指令的中轉(zhuǎn)。則程序設(shè)計如下；程序解釋：當任意按扭按下時，就產(chǎn)生一個內(nèi)部繼電器M1.1的信號，如I0.1常開觸點一閉合，在閉合瞬間的上升沿過程中，使M1.1輸出信號。14)殘疾按扭輸入時定時程序設(shè)計由殘疾人進入時，門轉(zhuǎn)動較慢，且經(jīng)過門的時間較長，所以在程序設(shè)計時應(yīng)注意殘疾人經(jīng)過時的專門定時程序。當殘疾人按扭有輸入時，就啟動定時器開始定時30秒后讓電機恢復原來的狀態(tài)。則計如下；15)殘疾人輸入程序設(shè)計當外界按扭按下時，在這個上升沿的過程中產(chǎn)生PLC內(nèi)部繼電器輸出，當殘疾輸入定時30秒到了后就自動斷開其輸出。由于輸出是一個較長的過程，則應(yīng)設(shè)計自鎖程序。殘疾按扭外界輸入接PLC輸入映像器I0.1，同時使用M3.0來實現(xiàn)指令信號中轉(zhuǎn)。則程序設(shè)計如下；程序解釋：當I0.1閉合時，在這個上升沿的過程中使M3.0產(chǎn)生信號輸出同時常開觸點M3.0閉合形成自鎖，使M3.0一直有輸出，當30秒定時到了以后，常開觸點T42斷開，使M3.0停止輸出。16)暫停（STOP）輸入程序設(shè)計STOP按扭是實現(xiàn)臨時的停轉(zhuǎn)功能，當STOP按下后，必須用高、中、殘疾按扭才能恢復門翼的轉(zhuǎn)動。所以，程序設(shè)計中應(yīng)串聯(lián)一個變速輸入時的常閉觸點以方便恢復正常狀態(tài)。同時由于暫停輸出是一個較長的過程，也應(yīng)有自鎖設(shè)計。STOP按扭接輸入映像器I0.2，同時STOP是按扭開關(guān)，應(yīng)注意捕捉其按下瞬間的上升沿過程，同時采用內(nèi)部繼電器M1.2才實現(xiàn)信號的中轉(zhuǎn)輸出，則程序設(shè)計如下；程序解釋：當I0.2瞬間閉合的上升沿過程中M1.2產(chǎn)生輸出，同時M1.2常開觸點閉合產(chǎn)生自鎖，直到變速常閉觸點斷開時，使STOP輸出停止。17)急停、防夾、暫停定時程序設(shè)計為了防止急停、防夾、暫停時受到偶然因素產(chǎn)生輸出，而不是真正的相關(guān)緊急情況發(fā)生，則應(yīng)設(shè)計一個定時程序來鑒別輸入信號的真?zhèn)?，采用輸入后等?.3秒后響應(yīng)相關(guān)指令的方式來實現(xiàn)，采用基數(shù)為100ms的接通定時T41來實現(xiàn)定時，同時三個信號的輸入采用并聯(lián)方式連接，則程序設(shè)計如下；程序解釋：當M1.2、M1.5、M0.1中的任一個觸點閉合，就啟動定時器T 41實現(xiàn)定時。18)直流制動輸出定時程序設(shè)計當發(fā)生防夾、急停、暫停和直流制動按扭有輸入的緊急情況時，就要輸出制動，同時當門沒有精確停位后也要采用直流制動防止門的慣性轉(zhuǎn)矩使門繼續(xù)轉(zhuǎn)動。而直流制動是一個時間過程輸出才有效應(yīng)，則對其輸出定時為0.5秒，采用基數(shù)為100ms的定時器T43來實現(xiàn)，三個傳感器采用并聯(lián)輸入。則程序設(shè)計如下；程序解釋：當常開觸點T41、M1.3、M1.4任意一個閉合時，就啟動定時器。19)無人來才響應(yīng)直流制動開關(guān)定時程序設(shè)計當紅外線沒有感應(yīng)到人的時候，說明此時已確定無人進入了。再通過一個中轉(zhuǎn)定時器來響應(yīng)制動按扭的輸入，此定時器時間設(shè)定無關(guān)緊要，只是一個中轉(zhuǎn)作用，設(shè)其定時為0.4秒。采用基數(shù)為100ms的定時器T44來實現(xiàn)。同時應(yīng)串聯(lián)上一個確無人時的信號輸入，則前面的一個紅外線檢測無人時的定時常開觸點串聯(lián)。其中，無疑是最好的選擇，則程序設(shè)計如下；20)直流制動開關(guān)輸入程序設(shè)計當外部直流制動按扭有輸入時，同時再加上無人進出時才能確定直流制動的輸出。由于外部直流制動按扭是瞬時接觸開關(guān)，則應(yīng)捕捉其按下時的上升沿過程，同時應(yīng)注意串聯(lián)無人來時的中轉(zhuǎn)觸點，以及自鎖和定時直流制動輸出觸點的連接。采用PLC內(nèi)部繼電器M1.3來實現(xiàn)中轉(zhuǎn)指令。則程序設(shè)計如下；程序解釋：當直流制動開關(guān)閉合瞬間，同時又沒有人進出時，即I0.6閉合，同時常開觸點T44也閉合，響應(yīng)制動M1.3產(chǎn)生輸出，同時常開觸點M1.3閉合使其自鎖。當直動時間到了時，常閉觸點T43斷開停止制動輸出。21)機械鎖停位不準確時輸入程序設(shè)計當鑰匙、鎖門、接近開關(guān)不符合時說明機械停位不準確。任需要讓門轉(zhuǎn)動以保證下次停位準確，同時應(yīng)保證此時門沒有輸出直流制動信號，也應(yīng)注意實現(xiàn)自鎖功能。采用PLC內(nèi)部繼電器M7.0來實現(xiàn)。則程序設(shè)計如下；程序解釋：當鑰匙I0.5輸入時，接近開關(guān)I1.5沒有輸入時，常閉觸點I1.5以及常開觸點I1.5就接通M7.0，使其產(chǎn)生輸出,同時使常開觸點M7.0產(chǎn)生自鎖，而此時有制動信號則不能自鎖，常閉觸點T43斷開使M7.0不能產(chǎn)生一個長期有效信號。22)門精確停位時鎖門程序設(shè)計當機械鎖停位不準確時，無輸出時,同時接近開關(guān)又閉合的瞬時，說明門停位已準確。注意應(yīng)捕捉的信號和諧一致的瞬時上升沿過程，同時鑰匙也此時扭動開關(guān)，則說明此時已能上鎖了，還應(yīng)注意自鎖的實現(xiàn)。采用PLC內(nèi)部繼電器M1.4來實現(xiàn)準確鎖門的信號輸出，則程序設(shè)計如下；程序的解釋：當常開觸點M7.0無輸出時，同時鑰匙和接近開關(guān)的常開觸點又同時閉合的瞬時使M1.4產(chǎn)生鎖門的信號輸出，同時常開觸點M1.4閉合產(chǎn)生自鎖效應(yīng)。23)紅外線檢測有人時，殘疾人時30秒停轉(zhuǎn)，高，中轉(zhuǎn)速時15秒停轉(zhuǎn)的程序設(shè)計。當紅外線檢測有人時啟動電，直到無人時讓電機15秒后停轉(zhuǎn)。當變速輸入時實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)動，同時實現(xiàn)殘疾按扭的優(yōu)先功能，而當直流制動開關(guān)啟用時要保證電機的停轉(zhuǎn)，所以應(yīng)串聯(lián)一個直流制動啟用信號。同時由于各種信號的輸入都有可能是瞬時信號，要保證電機的轉(zhuǎn)動需要一個持續(xù)的信號，則還應(yīng)在程序設(shè)計中設(shè)置互鎖。采用PLC內(nèi)部繼電器M1.0來實現(xiàn)。則設(shè)計如下；程序解釋：當紅外線檢測有人時,四個傳感器的常開觸點I1.0，I1.7，I2.0，I2.1，同時計時器T40復位，常閉觸點T40任然閉合。當紅外線檢測無人時，即四個觸點復位啟動T40計時15秒后常閉觸點T40斷開，使M1.0停止輸出。當高，中速輸入M1.1閉合時其響應(yīng)過程和上次一樣。只要M1.0一經(jīng)啟用，常開觸點M1.0就閉合產(chǎn)生自鎖效應(yīng)。當殘疾輸入M1.1常開觸點閉合時，M3.0也同時啟用使其有一條通路接通M1.0.即使十五秒后，定時器的常開觸點T40斷開對其接通也無影響，30秒后常開觸點M3.0復位斷開，切斷M1.0的信號輸入。這就保證了殘疾速度的優(yōu)先功能，此時按變速按扭也是無效的。24)高速速度控制程序設(shè)計當高速按扭輸入時，同時加上變速輸入信號串聯(lián)，實現(xiàn)同時輸入時則使高速信號輸出。由于高速輸入是瞬間信號，則應(yīng)捕捉住上升沿過程，同時應(yīng)該注意任意信號的自鎖貨互鎖。同時在自鎖路中應(yīng)串聯(lián)上高速輸入時間設(shè)定，以保證高速運轉(zhuǎn)時間限制后恢復原狀態(tài)。采用PLC內(nèi)部繼電器M0.5來實現(xiàn)信號的輸出中轉(zhuǎn)。則程序設(shè)計如下；程序解釋：當高速輸入常開觸點I0.4閉合時，再加上變速輸入常開觸點M1.0閉合，則在使M5.0啟動輸出信號，同時常開觸點M5.0閉合自鎖。此時如有殘疾輸入和中速輸入時其常閉觸點M3.0，I0.3斷開使M5.0停止信號輸出。自鎖時，如果定時器常閉觸點T4015秒后斷開，其保持了高速運轉(zhuǎn)15秒。同時也實現(xiàn)殘疾優(yōu)先功能。25)機械鎖位置準確，直接上電磁鎖的機械輸出程序設(shè)計當鑰匙和鎖門接近開關(guān)同時有效時,且電機已經(jīng)停止運轉(zhuǎn)才能產(chǎn)生鎖門信號輸出.三個信號應(yīng)該采用串聯(lián)方式進行信號輸入來控制鎖門輸出。采用輸出映像寄存器Q0.1來實現(xiàn)。則程序設(shè)計如下；26)電機起?？刂瞥绦蛟O(shè)計當紅外線檢測有人時，和門沒有精確停位任需要再轉(zhuǎn)時以及變速，殘疾輸入時都應(yīng)啟動電機。采用相關(guān)觸點的常開觸點并聯(lián)實現(xiàn)。同時當電機過熱，變頻器過載，急停，鎖門，門精確停位上鎖，防夾暫停，發(fā)生碰撞時都應(yīng)該停止電機的運行。所以采用相關(guān)信號的常閉觸點的串聯(lián)來實現(xiàn)停止電機的運行。采用PLC的輸出映像寄存器Q0.2來實現(xiàn)電機起停信號輸出，則設(shè)計如下；程序解釋：當常開觸點M1.0，M7.0任意一個閉合時就啟用Q0.2讓電機運轉(zhuǎn)，而串聯(lián)其中的常閉觸點只要一個斷開就停止Q0.2信號輸出，讓電機停轉(zhuǎn)