门控制系统中,是自动门系统的关键部位,其性能直接影响自动门系统的安全及稳定,如在高档酒店、写字楼,可以选择高灵敏度的感应器;在人行道边上的银行、商店等经常有人路过的地方,选择窄区域的感应器。根据本设计的需要选用人体感应探测器。
人体都有恒定的体温,一般在37°,发出波长为10微米左右的红外线。热释电元件探头是以探测人体辐射为目标的,对波长为10微米左右的红外辐射非常敏感,在接收到人体红外辐射时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生信号。被动式红外探头,其传感器包含两个反向相串联的热释电元件,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的用,使其产生热释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。一旦人进入探测区域内,人体红外辐射被热释电元件接收,由于两片热释电元件接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,因而产生相应的信号。
人体感应探测电路由被动红外探头、放大电路及电子开关电路组成,安装在自动门两侧。当有人靠近自动门时,身体辐射出的红外线被热释电红外传感器接收下来并将其转换成信号,经检测放大电路放大处理后输出给电子开关电路。电子开关信号输入到PLC输入继电器中,PLC根据收到的信号,驱动电机将门打开。
人体感应探测器需要2个,分别用来感应门内外的来人情况,占用PLC两个输入点。
4.2 行程开关的选择
本系统的关键是控制门的运行,为了达到更好的控制效果,PLC必须时刻知道门所处的位置从而做出相应的处理,所以在关键的位置上安装位置传感器,并把传感器信号传给PLC。为此设置了两个行程开关,一个用于检测门完全打开时的位置,叫开门极限开关,一个用于检测门完全关闭时的位置,叫关门极限开关。当门在运行过程中,接近最大位置时,限位开关的信号传给PLC,电机停止运转。门离限位开关较近时,电机低速运行,通过程序来控制。4个行程开关,占用PLC的4个输入点。
限位开关又称行程开关,是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控
16
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器件。
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分的动作,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。
4.3 PLC机型的选择
(1) PLC的类型
PLC按结构分为整体型和模块型两类,按应用环境分为现场安装和控制室安装两类:按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发,通常可按控制功能或输入输出点数选型。
整体型PLC的I/O点数固定,因此用户选择的余地较小,用于小型控制系统;模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡,因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数,功能扩展方便灵活,一般用于大中型控制系统。
(2) 经济性的考虑
选择PLC时,应考虑性能价格比。考虑经济性时,应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素,进行比较和兼顾,最终选出较满意的产品。
输入输出点数对价格有直接影响。当点数增加到某一数值后,相应的存储器容量相应增加,因此,点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑,使整个控制系统有较合理的性能价格比。本设计所设计的自动门属于小型控制系统,结合经济性的考虑,因此选择整体型PLC。
综合以上因素,本设计采用日本三菱公司生产的FX2N-32MR小型PLC来实现整个自动系统的控制,如图3.7所示。
17
图4.2 FX2N可编程控制器(PLC)
三菱FX2N-32MR具有如下优点:最大范围地包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块,它可以为自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
三菱FX2N-32MR具有突出的寄存器容量:三菱FX2N-32MR包括8K步内置RAM寄存器,用一个寄存器盒可扩充到16K步RAM或EEPROM。 丰富的元件资源:3072点辅助继电器、256点计时器、235点计数器和8000点数据寄存器、实时时钟、使用标准型号实时时钟满足时间灵敏度应用要求。
4.4 直流电动机的选型
并励或他励直流电动机与交流异步电动机相比,虽然结构复杂,价格高,维修也不方便,但是在调速性能上有其独特的优点。因为鼠笼式电动机在一般情况下是不能调速的,更不能无级调速,因此,对调速要求高的设备,均采用直流电动机。这是因为直流电动机能无级调速,机械传动机构比较简单。
现常用的对他励直流电动机调速的方法有改变励磁调速和电枢回路串电阻调速。同时第二种电枢回路串电阻还可以用于限制启动电流,避免直流电机直接启动的启动电流过大,因此本设计采用第二种方案电枢回路串电阻调速。这种调速方法的缺点是调压需用专门的电位器,投资较高。但是电枢回路串电阻降低了电机的效率。
综上所述,直流电机具有更大的功率密度(铁芯利用率高)、更高的效率和
18
更好的控制性能,如将节能因素、省却变频器以及产能提高因素考虑在内,使用者的综合成本下降很大。所以在本课题设计中选用了亚坦电机公司的BL-5605 型额定电压48V功率250W的直流电动机。
5 软件设计
5.1 程序主流程图
19
开始手动Y门完全打开N自动还是手动?自动是否有人?YN位于开门限位处?Y计时8SN开门按钮按下?N关门按钮按下?Y门完全关闭断开KM3低速启动闭合KM2正转低速开门断开KM3低速启动到达高速段?闭合KM2反转低速关门Y闭合KM3高速开门N到达高速段?Y闭合KM3高速关门到达低速段?Y断开KM3低速运行N到达低速段?Y断开KM3低速运行到达开门限位?Y电机停止N到达关门限位?Y电机停止NNN结束
20