旋轉門畢業(yè)設計論文含多張CAD圖

word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯旋轉門設計1緒論1.1旋轉門的課題背景自動旋轉門是樓宇設備中的光機電一體化技術產(chǎn)品，它給人以親切大方的感覺，同時營造出奢華的氣氛，其全新的概念，寬敞的開放門面和高格調的設計，堪稱建筑物的點睛之筆，立足于建筑時代大潮的最前端。大廈在需要持續(xù)不斷的人流出入的同時，又要保持建筑物內良好的空氣循環(huán)及環(huán)境的優(yōu)美，這是建筑師所遇到的一大難題，而旋轉門為大廈提供了理想的解決方案，它可有效地防風、防塵和隔音，從而改善了大廈入口附近的環(huán)境。旋轉門的最大優(yōu)點在于它"永遠開門，又永遠關門"，即對于行人來說，門總可以打開，可對于建筑物來說門又總是關著。自動旋轉門由于其永遠開啟的同時又永遠關閉的特點，使其動態(tài)密封效果較好。因此，自動旋轉門在功能方面具有獨特的發(fā)展。自動旋轉門的最大優(yōu)點在于它“永遠開門，又永遠關門”，即對于人員來說，門總可以打開，可對于建筑物來說門又總是關著。因此，自動旋轉門在保安功能方面具有獨到的發(fā)展，但在人員流量方面自動旋轉門卻沒有優(yōu)勢，因為門的轉速是固定的，每個門翼之間可容納的人員也是有限的。每種自動旋轉門都有標定的人員流量數(shù)值。自動旋轉門由于其永遠開啟的同時又永遠關閉的特點，使其動態(tài)密封效果在經(jīng)常使用的條件下相對于其他自動門要好。由于自動旋轉門的人流量有限，通常在自動旋轉門兩側另設自動或手動平開門，一方面增加通行能力，另一方面當自動旋轉門出現(xiàn)故障時，不影響人的通過。但在靜態(tài)密封效果方面，自動旋轉門遠不如其他自動門，因為其門體運動方式?jīng)Q定著只能使用毛條密封。1.2國內外旋轉門發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外旋轉門發(fā)展現(xiàn)狀自1903年寶盾公司在荷蘭生產(chǎn)出第一座旋轉門，旋轉門至今已有一百年的歷史，發(fā)展到今天，旋轉門已具有可靠的安全系統(tǒng)和先進的驅動技術，其智能化高格調的設計為現(xiàn)代化樓宇建筑的確入口提供了完美的選擇。國外著名廠家有：荷蘭的B00NEDAM瑞典的BESAM德國的多瑪、蓋澤日本的納博克、寺岡等。由于國外自動旋轉門發(fā)展較早，其技術也較為成熟。自動旋轉門的傳動系統(tǒng)技術具有節(jié)能、低噪聲、傳動平穩(wěn)、壽命長、性能可靠等優(yōu)點；控制系統(tǒng)采用數(shù)字化設計的系統(tǒng)作為控制中樞，有功能更強大，操作更簡便等優(yōu)點；檢測安全系統(tǒng)采用先進的紅外與微波感應技術，用于感知物體的移動，操縱門體的動行，使用各種安全檢測傳感器，實現(xiàn)防擠、防夾和防撞功能。與此同時某些廠家生產(chǎn)的自動旋轉門還具有遠程控制和液晶顯示。利用當前先進的通信和網(wǎng)絡技術，使自動門的維護不再受時間、地域和專業(yè)維護技術的限制，制造商可通過internet與設備進行實時交流，校正偏差，讓自動門達到最佳運行狀態(tài)。當出現(xiàn)異常時，可準確傳回故障信息，實現(xiàn)遠程維護，縮短維護、保養(yǎng)時間；采用液晶顯示屏，進行可視化設計，全面顯示門體轉速、狀態(tài)和故障等信息。2.2國內旋轉門發(fā)展現(xiàn)狀①我國旋轉門技術的發(fā)展：我國的全自動旋轉門技術來源于荷蘭、瑞典、日本等國。90年代后期旋轉門開始在我國建筑領域中得到迅速推廣和廣泛的使用。旋轉門的廠家：國內專業(yè)廠家：北京有凱必盛、寶盾、青木、智輝、巨方圓、信步等。外省市有上?？涤V州盛維、沈陽金海、青島帝盟等。②旋轉門在我國的市場前景：隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定地增長，2008年北京申奧成功和WTO的加入。從本世紀開始，我國進入了全面建設小康社會的新階段，創(chuàng)造美好生活環(huán)境是裝飾業(yè)發(fā)展的巨大推動力?，F(xiàn)代城市建筑物裝飾裝修中，將高科技應用到建筑物的外觀形象上，使城市建筑的入口體現(xiàn)出智能化。對門的選擇由單一的功用型向個性化、品位化發(fā)展，旋轉門以其全新的概念，寬敞開放的門面和高格調的設計，自然成為當代的建筑裝飾的主流，無可質疑的必選設施。堪稱建筑物的點睛之筆。但是國家對自動門產(chǎn)品質量、安全性、節(jié)能性、噪音、施工質量、售后服務還沒有統(tǒng)一的標準，所有國內建筑業(yè)院校都沒有相關的專業(yè)或課程，也沒有權威的咨詢機構，自動門市場的管理尚處于無序狀態(tài)。隨著國內建筑業(yè)的發(fā)展，這一狀況一定會有所改變。??！所有下載了本文的注意：本論文附有齒圈、支架、吊架、軸、套筒、上下華蓋，角鋼等零件圖，接線圖、程序圖以及裝配圖等共30多張CAD圖紙，凡下載了本文的讀者請留下你的聯(lián)系方式（郵箱），我把圖紙發(fā)給他，純免費的。最后，希望此文能夠幫到你！2方案的確定旋轉門主要設計是從門體,傳動系統(tǒng),控制系統(tǒng)，檢測系統(tǒng),安全系統(tǒng)等幾個方面進行考慮。從上面幾個方面具體分析可以設計兩種方案。2.1方案一的設計①框架總成：分為固定部分和旋轉部分，均由鋁型材框架和玻璃等組成。立柱、曲壁、門扉一般采用高強度鋁合金型材，結構簡潔，精密牢固。圓周導軌懸掛整個旋轉門體及其驅動設計，每扉門三面安裝密封毛條與地面天花及曲壁緊密接觸，使門扉在任何位置均處于密閉狀態(tài);門扉玻璃采用（3+3）夾膠玻璃或6mm厚鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夾膠玻璃，安全可靠。②傳動系統(tǒng)：由二個三相交流電機提供動力，用減速器帶動旋轉轉盤驅動。③控制系統(tǒng)：由單片機、變頻器、功能開關組成。由可編程控制器PLC、變頻器、功能開關組成。④檢測系統(tǒng)：由紅外傳感器實現(xiàn)有無人自動檢測，自動對電機啟停進行操作。⑤安全系統(tǒng)：主要有接觸和非接觸安全感應器。旋轉門入口立柱均裝有安全膠條，防止行人夾傷，自動門入口右側立柱膠條內裝有內藏式防夾感應器，如受擠壓門扉即馬上停止運轉。膠條恢復正常，門扉則自動轉動;每扇門扉底邊膠條內裝有內藏式防碰感應器，碰到物體或行人門扉立即停止運轉。膠條恢復正常，門扉則自動轉動。2.2方案二的設計①框架總成：分為固定部分和旋轉部分，均由鋁型材框架和玻璃等組成。立柱、曲壁、門扉一般采用高強度鋁合金型材，結構簡潔，精密牢固。采用中心門軸結構安裝和驅動旋轉門體設計，每扉門三面安裝密封毛條與地面天花及曲壁緊密接觸，使門扉在任何位置均處于密閉狀態(tài);門扉玻璃采用（3+3）夾膠玻璃或6MM厚鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夾膠玻璃，安全可靠。②驅動系統(tǒng)：由一個三相交流電機提供動力，用減速器帶動中心門軸驅動。③控制系統(tǒng)：由可編程控制器PLC、變頻器、功能開關組成。④檢測系統(tǒng)：由紅外傳感器實現(xiàn)有無人自動檢測，自動對電機啟停進行操作。⑤安全系統(tǒng)：主要有接觸和非接觸安全感應器。旋轉門入口立柱均裝有安全膠條，防止行人夾傷，自動門入口右側立柱膠條內裝有內藏式防夾感應器，如受擠壓門扉即馬上停止運轉。膠條恢復正常，門扉則自動轉動;每扇門扉底邊膠條內裝有內藏式防碰感應器，碰到物體或行人門扉立即停止運轉。膠條恢復正常，門扉則自動轉動。2.3方案選擇三翼旋轉門采用方案二這種結構，即中心門軸通過軸承機構垂直安裝于地面，三個呈發(fā)散式固定在中心門軸上，各門扇之間的角度相等。中心門軸的上方安裝電動機及其他電氣控制部件，再配以感應裝置和安全裝置，就成為一個完整的自動旋轉門。但是，這種旋轉門門翼與中心軸的固定方式?jīng)Q定了門扇寬度不能太大，所以這種旋轉門的直徑最大只有約4m。為了解決這一問題，工程師們將中心門軸設計成了門扇固定在大鋼管上面，相對減小了門扇寬度，增加了電機對門中心的旋轉作用力矩，使這種旋轉門的最大直徑擴大到6m。這種結構是穩(wěn)定性，使用的可靠性很高，使用壽命長?？紤]到旋轉門在停止時一定耍密封，所以三翼旋轉門的每個分隔可以容納更多的人，可是門的凈開口寬度較小。而方案一由于采用兩個電機驅動也給驅動系統(tǒng)帶來了許多麻煩，同時也不利于節(jié)能。在控制系統(tǒng)上，由于單片機的程序設計和接口設計較為繁雜，只利于大批量生產(chǎn)，不適于單件設計。綜合兩種方案進行比較，可以看出第二種方案在具體設計中更具有實用性，完善性。故選擇第二種方案。word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯33門結構的設計三翼自動旋轉門的尺寸可以根據(jù)[7]文獻可以確定其尺寸，其具體尺寸如下所示；表3.1門體尺寸門旋轉直徑3200mm門凈高A2400mm門總高B2710mm門出入口尺寸C1430mm門外徑D3360mm單扇門半徑DW1315mm圖3.1門體結構簡圖3.1門結構材料的選用門體主要包括門體骨架的材料和門體玻璃。①根據(jù)相關門體標準,可按90系列的推門進行設計。門體骨架采用90系列推拉門專用鋁型材，根據(jù)[7]文獻中可以確定門體骨架鋁型材；三翼旋轉門門扇三翼旋轉門門扇左邊框選代號L090704右邊框選代號L090704上橫選代號L090706下橫選代號L090707圖3.2L090706型鋁型材圖3.3L090707型鋁型材3.4曲壁部分設計曲壁由4根757510角鋼做為支撐體，每2根構成一邊曲壁體。角鋼豎在水泥板上，進出口各布置2根，然后頂部又用一圓形角鋼將4根角鋼固定在一起。形成曲壁的整體框架，然后安裝鋁合金玻璃壁。曲壁由2塊相同的圓弧玻璃組成。①材料的選用曲壁上圓弧梁選用6063專用弧形材。頂部用505010的角鋼彎曲成一個圓弧，由四段構成，便于加工。玻璃的選用8mm彎鋼化玻璃。②材料尺寸的確定由于圓的內圓半徑為1600mm,門口對應的圓角為48360482則兩邊曲壁各對應的圓心角應： 132式(3.6) 曲 2132216003.14所以兩邊曲壁對應的弧長：L360式(3.7)曲 21934.24mm玻璃尺寸的確定1322(160020)3.14425玻璃的弧長：L 3602 式(3.8)玻 2986.2mm玻璃的高度：h240076.250.82122297mm式(3.9)曲壁立柱（757510）角鋼尺寸確定：由于要保持角鋼的穩(wěn)定性，預埋在地下的角鋼尺寸為100mm。則角鋼的高度可估算為：H2400100102710mm式(3.10)角頂部圓周鋼材尺寸的確定：頂部周鋼材的內直徑為3200mm,分為兩半圓角鋼用螺栓固定在立柱角鋼上,則圓周角鋼內圓弧長為：Ld3.14320010048mm式(3.11)全式中：d為旋轉門的旋轉直徑。10048則每段內圓弧長：L5024mm式(3.12) 半 23.5華蓋的設計華蓋部分是用來安裝驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的部分，其主要由和型材框架和薄金屬版構成一個圓柱形體。其主要安裝軸承，電機，控制裝置等。由于華蓋要用來安裝電機，電機的有一定重量。為了保證電機在工作時不發(fā)生振動現(xiàn)象，故選擇的鋼架結構要求其剛度比較高。故選擇熱扎鋼板。其厚度為22毫米，直徑為3360mm的圓形，上下各一張。①華蓋底部設計旋轉門的外徑為3360mm，由于底部要安裝軸承，必須在鋼板中間打孔。與此同時角鋼也要穿過鋼板，也必須在鋼板上加工槽。圖3.6下華蓋尺寸圖②上華蓋的設計旋轉門的外徑為3360mm，由于上面的鋼板要用來安裝電機，故必須在其上面打孔。同時為了保證鋼板用足夠的強度來支撐電機的重量，則必須在鋼板上打鋼架。鋼架與鋼板焊接在一起。由于電機的重量不大，故用一般方鋼。其具體尺寸如下圖所示：圖3.7上華蓋尺寸圖4驅動系統(tǒng)設計4.1軸和軸承設計計算4.1.1軸的尺寸設計由于軸承還沒有缺定出來，但是軸的直徑已知。并且旋轉軸在徑向受力不大主要受到徑向力的作用，故可以選擇圓錐滾子軸承。根據(jù)文獻[5]中預選雙列圓錐=(2×1.1×11.435×0.9)×9101.2式(4.4)=12557.8N軸承Cr=2390000N>12557.8N，故合適。4.2軸的校核在確定軸承的支點位置時，由文獻[5]中查取a值。對于雙列圓錐滾子軸承，由文獻[5]中查得95amm。作簡支梁的軸的支承跨距2400+295=2590lmm。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯圖4.2中間軸受力圖從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出軸的受力情況：①水平面的受力分析 支反力FF 850.6式(4.5) NV1 NV2②垂直面受力 支反力F F 3487.3式(4.6) NH1 NH2③彎矩的計算MFL2850.62.59=2203.1N.m式(4.7)z NH1④扭矩的計算T=225.4N.m式(4.8)按彎扭合成應力校核的軸的強度進行校核時，只需對軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。由文獻[3]中公式15—5及上表中的數(shù)值，并取a0.6，軸的計算應力M2aT2ca W220310020.62254002=式(4.9)5260.15303(1()4)530=4.68MPad其中W為抗彎、抗扭截面系數(shù)，W0.1d3(14),1，d1為鋼管的內徑，dd為鋼管的外徑。前面已選定軸的材料為0Cr18Ni9，調質處理，由文獻[3]中表15—1查得160MPa。因此ca1，故安全。4.3電機的確定4.3.1確定各扇門的質量由于轉軸中心兩端是對稱的，以一邊門體計算即可。鋁型材密度：代號為L090704的線密度為0.966代號為L090706的線密度為0.836代號為L090707的線密度為1.152每扇門框的質量：m(240040)213151315 鋁 1 2 3=2.36020.966+1.1350.836+1.1351.152式(4.10)=8.053kg式中：，，分別為各鋁型材的密度。 1 2 3單扇門玻璃的質量：mv 鋁 玻=2.24701.2110.006250040.82kg式(4.11)式中：v為玻璃的體積，為玻璃的密度。玻單扇門的質量：mmm式(4.12) 玻 鋁=40.82+8.053=49kg式中：m為單扇玻璃的質量，m單扇門框的質量。 玻 鋁4.3.2各部分轉動慣量的計算假設門扇為均勻的質量體,其在寬度方向的面密度可以用下式計m算,其中R為門扇的寬度，L為門扇的長度。RL則門扇對中心慣量可用下式計算Jr2dmLr2dr22rr2drmR2式(4.13) 1 0 12由平行軸定理知，門扇相對于軸的轉動慣量為： mR2 R J m(L) 12 12491.3152491.0455式(4.14)12=56.6（其中L1為軸的半徑）4.3.3慣性力矩的計算假設門體1s內加速到門體的快速轉速，由于旋轉門體的最大轉速為6r/min，26即角速度wrad/s，由于傳感器一般工作在2m范圍內檢測人是否來60 5臨，當人邁進門邊時，門體要以正常速度轉動，則在這時門體要加速到正常速度。2在0.5s內加速到此速度,則角速度rad/s，由于電機要帶動門體轉動，有5一個加速過程，有一個加速過程此過程需要克服旋轉門體的慣性力矩才能使其轉動，根據(jù)力矩轉動慣量和角速度的關系mJ。則可能算出旋轉門體的慣性力矩為：2m3J356.6213.3N/m式(4.15)慣 54.3.4電機的確定根據(jù)機械設計中電機所需功率按下式計算：MWPKW式(4.16)1000由電動機至轉動軸的傳動總效率為：433式(4.17) 1 2式中,,分別為滾子軸承，齒輪，聯(lián)軸器的傳動效率。 1 2 3取0.98，0.97，0.99，則總的傳動效率為： 1 2 30.9840.9730.99式(4.18)=0.83則可以計算出電機的功率213.3P0.26KW式(4.19)10000.83由于門體還應能承受一定的風阻，以及旋轉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，則會產(chǎn)生較大的阻力矩。同時還有一些其他沒有考慮的因素，如齒輪的轉動慣量，因此特將計算出的功率放大一些同時門體的轉動較底，則電機應適應轉速較底的，根據(jù)相關的計算結果可以選以下兩種電機。表4.1電機參數(shù)表方案 型號 額定功轉矩 同步滿載 總傳齒輪傳減速器 率 (N.m)轉速轉速 動比 (KW) r/min) 動比1 JCJ71-0.55 0.55 23.5 1500 1440 240 21.8 112 JXJ1-35-0.370.37 82.0 1500 1440 240 6.9 35由于電機輸出的轉速較大，一般在1500r/min，通過減速器難以實現(xiàn)門體轉速6r/min，因此在選電機時可以選用帶減速器的電機來實現(xiàn)要求。根據(jù)相關要求，可以選用一個JXJ系列齒輪減速三相異步電機，JXJ系列異步電機按照TB1T6442-92標準設計制造,廣泛用于輕工,紡織，建筑機械行業(yè)。JXJ系列異步電動機是直接輸出低轉速，大轉距，且有轉速型譜寬，運轉平衡，噪聲低，高效節(jié)能，體積小，重量輕，規(guī)格多，選用方便等特點。由于計算出所需電機功率為0.26KW,加上一些忽略因素，應該選擇電機功率4.4.2按齒面接觸強度設計由設計公式進行計算，即KTu1Z2d2.323td? ?E式(4.20)t uH①確定公式內的各計算參數(shù)試選用載荷系數(shù)K=1.25。計T8.7104N.mm式(4.21)由文獻[3]中表10-7選取齒寬系=1。d由文獻[3]中表10-6查得材料的彈性系數(shù)Z189.8MP。由文獻[3]中圖10-21d按齒面硬度查小齒輪接觸疲勞強度極限600MP，大齒輪的接觸疲勞強度極限550MP。Hlim1 a Hlim2 a由根據(jù)應力循環(huán)次數(shù)N60njL6041.161(2836515)1.803108式(4.22)1 h1.803108N2.63107式(4.23)6.86由文獻[3]中圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)：K 0.90，K 0.96。 HN1 HN2計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1％，安全系數(shù)S=1，得K[]HN1Hlim10.90600MPa540MPa式(4.24) H1 SK[]HN2Hlim20.96550MPa528MPa式(4.25) H2 S②計算試計算小齒輪的分度圓d，代入[]中較小的值 1t HKTu1Z2d1t2.323td?u?HE2.3231.258.741047.86189.82式(4.26) 1 6.8652857.85mm計算圓周速度vdn57.8541.16 v t10.125m/s式(4.27) 601000 601000word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯計算齒寬由文獻[3]中表10—7取=0.6b?d157.557.85mm式(4.28)計算齒寬齒之比b/hd 57.85模數(shù)：m1t1.93mm式(4.29)tz 301齒高：h2.25m2.251.934.3425mm式(4.30)tb57.85 13.322式(4.31)h4.3425計算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.125m/s，7級精度，由文獻[3]中圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.4；KF直齒輪，假設At10N/mm。由文獻[3]中圖10—3查得KK1.2 b Ha Fa由文獻[3]中表10-2查得兩段的齒輪的使用系數(shù)K1.25，由文獻[3]中表10-47級精度、小齒輪相對支承懸布置時，K1.120.18(10.62)20.23103b式(4.32) H d d將數(shù)據(jù)代入后得K1.40.18(16.7)10.2310352.852.79式(4.33)H由b/h=13.322,K=2.79，查文獻[3]中圖10-13得K=2.65 H F故載荷系數(shù)KKKKK 1.251.41.22.795.859式(4.34)AV HH按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 K 5.859dd357.85396.82mm式(4.35) 1 1tKt 1.25計算模數(shù)d96.82m13.23mm式(4.36) z 3014.4.3按齒根彎曲強度設計設計計算公式2KTY?Ym3dz2?FaFSa式(4.37）①確定計算公式內的各計算參數(shù)由文獻[3]中圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限500MPa；大齒FE1輪的彎曲疲勞強度極限380MPa；FE2 由文獻[3]中圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K 0.89，K 0.93； FN1 FN2計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由下式得KFN1?FE10.89500317.86MPa式(4.38) F1 S 1.4KFN2?FE20.93380252.43MPa式(4.39) F2 S 1.4計算載荷系數(shù)KKKKKK1.251.41.22.655.565式(4.40) AV HF查取齒形系數(shù)由文獻[3]中表10-5查得Y2.52，Y2.10； Fa1 Fa2查取應力校正系數(shù)由文獻[3]中表10-5可查得Y1.625，Y1.9； Sa1 Sa2Y?Y計算大、小齒輪的FaSa并加以比較F Y?Y 2.521.625 Fa1 Sa10.012883式(4.41)317.86F1 Y?Y 2.101.9Fa2Sa2252.430.01581式(4.42)F2由上式可得大齒輪的數(shù)值較大。②設計計算2KTY?Ym3z21?FaFSad25.5658.71043 0.01581式(4.43)13022.572mm此計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪的模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關，可取有彎曲強度算得的模數(shù)2.62并就近圓整為標準值m=3；按接觸強度算得的分度圓直徑d96.82d96.82mm，算出小齒輪齒數(shù)：z32.27，取z=33。大齒輪齒數(shù)：1m 3 1zuz6.8633226.38取z2261 2這樣的齒輪傳動，既滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足齒根彎曲疲勞強度，而且做到了結構緊湊，避免浪費。4.4幾何尺寸計算①計算分度圓直徑dz?m33399mm式(4.44) 1 1dz?m2263678mm式(4.45) 2 2②計算中心距dd(99678)a12388.5mm式(4.46) 2 2③計算齒輪寬度b?d19999mm式(4.47)d 1取B100mm,B104mm。 2 1④驗算2T28.7104F11757.6N式(4.48)td 991KF11757.6At 22.2N/mm100N/mm，合適。式(4.49)b 99由于軸的尺寸非常大，故將齒輪改為齒圈其設計。其設計與一般齒輪設計時完全一樣的。5控制系統(tǒng)設計5.1硬件設計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（%）功率因素最大轉矩額定轉矩電機轉動慣量2(.)kgm飛輪的轉動慣量Y881-45501.51380730.762.20.00180.6①驅動一臺電動機對于連續(xù)運轉的變頻器必須同時滿足下列3項計算公式：kP滿足負載輸出/kVA：Pm式(5.1)cmcos1.1550(0.850.76)0.94滿足電動機容量/kVA：P1033UI式(5.2)cmee10333801.510.94滿足電動機電流/A：IkI式（5.3) cm e1.11.51 1.66式中：P為變頻器的容量/kVA負載要求的電動機軸輸出功率/kwmU電動機額定電壓/veI電動機額定電流/A電動機效率cos電動機功率因數(shù)k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： kT GD2nPl式(5.4)cm937cos375tA 225.4 0.621.11440 (9370.730.76) (3753)0.94式中：P為變頻器的容量/kVA電流補償系數(shù),對PWM控制方式的變頻器,k約為1.05~1.1電動機效率cos電動機功率因數(shù)n電動機額定轉速/(r/min)GD2電動機軸上的飛輪力矩/(N.m2)t電動機加速時間/s負載轉矩/(N.m1)③指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的速度低于電動機的實際轉速時，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T/N.mb(JJ)(nn)Tml12T式(5.5)b9.55tls(0.00180.051)(14401)2.2 (9.551) 5.7式中：T動力矩/N.m1bJ電動機轉動慣量/kg.m2mJ折算至電動機軸的負載轉動慣量/kg.m2ln減速開始速度/(r.min1)1n減速完了速度/(r.min1)2t減速時間/ssT負載轉矩/N.m12)計R的阻值在進行再生制動，即使不加放電的制動電阻，電動機內部也將有20%的銅損被轉換為制動力矩?？紤]這個因數(shù)，可以按下式初步計算制動電阻的預選值。U2R c 式(5.6)ob0.1047(T0.2T)n b m 176020.1047(5.760.22.2)1440720.11式中：R制動電阻obU直流電路電壓/Vc對200V級變頻器,U=380Vc對400V級變頻器,U=760VcT制動轉矩/(N.m1)bT電動機額定轉矩/(N.m1)mn減速開始速度/(r.m1)上式，如果(T0.2T)0，則沒必要加制動電阻。放電電路由制動極管制動電阻串聯(lián)而成，因此，制動三極管本身允許通過電流I就是放電電路的最大允許值。所以制動電阻的最小值RU/I。由R的阻值應由RRR來決定。的生產(chǎn) b min b ob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P/kW如前所述，電動機額定轉距的2%制動轉距由電動機內部損失產(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：nP0.1047103(T0.2T)(1)式(5.7) R0 b mn2=0.1047103(5.76-0.22.2)1440=0.802由于三翼自動旋轉門是恒轉矩負載，故變頻器選用通用型的。又因為三翼旋轉門的轉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)表變頻器型號變頻器型號JP6C-T79-0.75適配電動機功率/kW0.75額定容量/kVA2.0額額定電流電壓/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%~-15%,10頻率%~-5%5瞬間電壓降低范圍310V以上,繼續(xù)運轉所需電源容量/kVA1.2輸出功率調整最高頻率/Hz50~400可變設定基本頻率/Hz50~400可變設定啟動頻率/Hz0.5~60可變設定載波頻率/Hz2~6可變設定精度模擬設定設定分辨率模擬設定控制電壓/頻率特性用基本頻率可變設定320~440V電矩提升自動:按照負載轉矩,調整至最佳手動設定:0.1~20.0編碼設定啟動轉矩150%以上(轉矩矢量控制)制動制動轉矩100%以上可選使用時150%以上(用DBR時)直流制動可設定制動開關開始頻率,時間等外殼防護等級IP40冷卻方式自冷質量/kg2.45.1.2傳感器與安全系統(tǒng)的設計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，安裝高度在門的設計高度范圍內，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)設計為防止三翼旋轉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時，感應器與接近開關信號同時生效,門扇應馬上停止。防撞膠條安裝于入口右側門立柱上，膠條內裝有內藏式感應器，如遇物體碰撞或受壓，門扇馬上停止轉動，防止夾傷行人，膠條內感應器恢復正常后，轉門也隨之恢復正常運轉。每扇門扉底邊裝有全開寬內藏式感應器，如碰到物體或受壓，門扇馬上停止轉動，防止門扇打倒行人，膠條內感應器恢復正常后，轉門也隨之恢復正常運轉。此外，還采用了4只測量范圍為5mm的電感式接近開關。接近開關用于防夾位置區(qū)域設定、直流制動封門及鎖門定位。1)防夾接近開關的選用由于在出入口兩個防夾區(qū)域內要安裝了防夾傳感器。而防夾感應器是用來感應人是否處于防夾區(qū)域內，而不知道是否門扇已經(jīng)靠近防夾區(qū)域內，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來判斷門翼也走到了防夾區(qū)域內。如果在防夾區(qū)域內，則接近感應器發(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，則使門停轉制動。由于人的寬度一般在0.5m以下，可設此距離為接近感應器感應距離。當門翼靠近曲壁門柱0.5m時，接近開關傳感器就可以發(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)域內用的。應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。兩者信號同時有效，使門體無故停轉，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，即進出口的右邊立柱旁的華蓋上，其具體位置根據(jù)調節(jié)而定。基于以上條件,可以選用型號為BX15M-TFR。其性能參數(shù)見文獻[16]。3)直流制動接近開關選用由于當電動機停轉時，門要停在指定的位置，而門停轉時，電機要先停轉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，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。接近開關的感應距離過大，會使門制動后停在指定位置的前邊。感應位置過小，由于接近開關也有一個響應時間，則使門停超過門應停的位置。根據(jù)相關自動門產(chǎn)品類型，可選用CR系列電容圓柱型接近開關為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提前感應鎖門位置的臨近，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。接近開關的感應距離過小都到不了門體的精確停位，而使得無法上鎖。所以感應距離為適當才可。根據(jù)相關自動門產(chǎn)品類推，可選用5mm感應距離高周波振動角柱型接近開關?？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]。word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯門停轉并報警門停轉并報警(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傳感器設置方案紅外線被動式感應器安裝于旋轉門的進口和出口華蓋上，每處各安裝兩個紅外傳感器，感應行人進入門體，門扇馬上以正常的速度旋轉。紅外線防夾安全感應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，感應器與接近開關信號同時生效，門扇馬上停止。防撞膠條安裝于入口右側門立柱上，膠條內裝有內藏式感應器，如遇物體碰撞或受壓，門扇馬上停止轉動，防止夾傷行人。膠條內感應器恢復正常以后，轉門也隨之恢復正常運轉。沒扇門扉底邊裝有全開內藏式感應器，如碰到物體或受壓，門扇馬上停止轉動，防止門扇打倒行人。膠條內感應器恢復正常后，轉門也隨之運轉。此外，還采用了四只測量范圍為5mm的電感式接近開關。接近開關用于防夾位置區(qū)域設定，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計①節(jié)點分析及機型的選擇通過對旋轉門控制要求的分析，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：開關量輸入字節(jié)數(shù)：30×15=450開關量輸出字節(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外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。在此系列PLC中設置了高數(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的應用領域。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。故本系統(tǒng)選用直流輸出方式。表5.3PLC性能參數(shù)表性性能指標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開關的選擇本控制系統(tǒng)為PLC控制，各種開關的容量要求不高，普通的開關足已，主要考慮輸入?yún)?shù)要求。對急停、STOP、middle、high、殘疾開關，選擇普通按鈕開關LA系。Middl、high、殘疾、開關為LA2，急停開關為LA2（紅色），STOP關為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I大于線路工作電流I（I=2A），所以選擇RL1-15，熔體額定R電流等級為4。word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯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虼耍x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是將PLC內部低電平的控制信號，轉換為外部所需電平的輸出信號，以驅動外部負載。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，且響應速度較慢，適用于動作不頻繁的交直流負載。當驅動感性負載時，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動時，應增加中間放大環(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備時,為了防止電路關斷時刻產(chǎn)生高電壓對輸入輸出口造成破壞,應在感性元件兩端加接保護元件。對于直流電源,應并接續(xù)流二極管,對于交流電路應并接阻容電路。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輸入地址對應的外部設配I0.0急停按鈕I0.1殘疾按鈕I0.2STOP開關I0.3Middle開關I0.4High高速按鈕I0.5鎖鑰I0.6直流制動接近開關I0.7防夾接近開關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I1.6防夾接近開關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輸出地址信號內容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)電氣元件表序號序號符號名稱型號規(guī)格1SB1停止按鈕開關LAY8紅色，DC24V2SB2停止按鈕開關LAY8紅色，DC24V3SB3高速按鈕開關LAY8綠色，DC24V4SB4高速按鈕開關LAY8綠色，DC24V5SB5中速按鈕開關LAY8綠色，DC24V6SB6中速按鈕開關LAY8綠色，DC24V7SB7殘疾按鈕開關LAY8綠色，DC24V8SB8殘疾按鈕開關LAY8綠色，DC24V9SA1急停開關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word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯word文檔可自由復制編輯圖5.2PLC接線圖5.2軟件設計PLC5.2.1控制系統(tǒng)程序設計1)當電源打開時，要設置PLC的上電程序，由于西門子PLC系統(tǒng)有專門的特殊內部繼電器SM0.1來對上電作出反應，用內部繼電器M0.0來對相關信號進行中轉輸出，則程序設計如下；2)急停程序設計由于急停采用轉換開關SA1進行外部輸入，連接PLC的輸入映響寄存器I0.0，用內部繼電器M0.1來對相關信號進行中轉輸出。程序設計如下；3)過載程序設計由于變頻器過載輸出連接PLC輸入映像器I1.4，用內部繼電器M0.2對相關信號進行中轉輸出，則程序設計如下；4)過熱程序設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，用內部繼電器用內部繼電器M0.3對相關信號進行處理輸出，則程序設計如下；5)指示燈閃爍定時期設計當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，設指示燈的閃爍時間為S0.5，則需要用兩個以100MS為基數(shù)定時器T37和T38來實現(xiàn)。具體程序設計如下；程序解釋：當PLC的內部掃描信號過來時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、急停內部繼電器有信號時使相應觸點閉合，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，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計當變頻器過載，過熱，急停按下時用相應內部繼電器常開觸點進行設計，并上一個定時器T37來實現(xiàn)相關功能，用輸出映像繼電器Q0.0來實現(xiàn)PLC內部信號輸出接口。則程序設計如下；程序解釋：當上電時，常開內部繼電器觸點SM0.1就一直閉合，只要一發(fā)生上述問題，相應的常開內部繼電器就斷開，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。因此，我們設置變頻器發(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。程序設計如下；9)復位輸出信號設計。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)信號輸出應采用Q0.7常開觸點進行自鎖設置，同時當復位時間延時到了斷開其Q0.7的輸出。程序設計如下；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，則電機就應該開始轉動，而當人進入時，電機也應該帶動門轉動，設紅外線無信號輸入時電機仍能轉動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)出內部信號指令，用內部繼電器M1.5對其信號中轉，程序設計如下；12)防碰撞傳感器輸入程序設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的內部繼電器發(fā)出信號指令，用內部繼電器M6.0來實現(xiàn)PLC信號中轉。傳感器信號輸入用并聯(lián)方式實現(xiàn)，則程序設計如下；13)高、中、殘疾速度輸入程序設計由高、中、殘疾速度輸入采用的是點動開關，則在程序輸入時應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用內部繼電器M1.1來實現(xiàn)指令的中轉。則程序設計如下；程序解釋：當任意按扭按下時，就產(chǎn)生一個內部繼電器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計由殘疾人進入時，門轉動較慢，且經(jīng)過門的時間較長，所以在程序設計時應注意殘疾人經(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)殘疾人輸入程序設計當外界按扭按下時，在這個上升沿的過程中產(chǎn)生PLC內部繼電器輸出，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，則應設計自鎖程序。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。則程序設計如下；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）輸入程序設計STOP按扭是實現(xiàn)臨時的停轉功能，當STOP按下后，必須用高、中、殘疾按扭才能恢復門翼的轉動。所以，程序設計中應串聯(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，的過程，也應有自鎖設計。STOP按扭接輸入映像器I0.2，同時STOP是按扭開關，應注意捕捉其按下瞬間的上升沿過程，同時采用內部繼電器M1.2才實現(xiàn)信號的中轉輸出，則程序設計如下；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，而不是真正的相關緊急情況發(fā)生，則應設計一個定時程序來鑒別輸入信號的真?zhèn)危捎幂斎牒蟮却?.3秒后響應相關指令的方式來實現(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T41實現(xiàn)定時。18)直流制動輸出定時程序設計當發(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矩使門繼續(xù)轉動。而直流制動是一個時間過程輸出才有效應，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)無人來才響應直流制動開關定時程序設計當紅外線沒有感應到人的時候，說明此時已確定無人進入了。再通過一個中轉定時器來響應制動按扭的輸入，此定時器時間設定無關緊要，只是一個中轉作用，設其定時為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，則程序設計如下；20)直流制動開關輸入程序設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，則應捕捉其按下時的上升沿過程，同時應注意串聯(lián)無人來時的中轉觸點，以及自鎖和定時直流制動輸出觸點的連接。采用PLC內部繼電器M1.3來實現(xiàn)中轉指令。則程序設計如下；程序解釋：當直流制動開關閉合瞬間，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計當鑰匙、鎖門、接近開關不符合時說明機械停位不準確。任需要讓門轉動以保證下次停位準確，同時應保證此時門沒有輸出直流制動信號，也應注意實現(xiàn)自鎖功能。采用PLC內部繼電器M7.0來實現(xiàn)。則程序設計如下；程序解釋：當鑰匙I0.5輸入時，接近開關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計當機械鎖停位不準確時，無輸出時,同時接近開關又閉合的瞬時，說明門停位已準確。注意應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，則說明此時已能上鎖了，還應注意自鎖的實現(xiàn)。采用PLC內部繼電器M1.4來實現(xiàn)準確鎖門的信號輸出，則程序設計如下；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的常開觸點又同時閉合的瞬時使時閉合的瞬時使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。23)紅外線檢測有人時，殘疾人時30秒停轉，高，中轉速時15秒停轉的程序設計。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。當變速輸入時實現(xiàn)電機轉動，同時實現(xiàn)殘疾按扭的優(yōu)先功能，而當直流制動開關啟用時要保證電機的停轉，所以應串聯(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，要保證電機的轉動需要一個持續(xù)的信號，則還應在程序設計中設置互鎖。采用PLC內部繼電器M1.0來實現(xiàn)。則設計如下；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。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，則應捕捉住上升沿過程，同時應該注意任意信號的自鎖貨互鎖。同時在自鎖路中應串聯(lián)上高速輸入時間設定，入時間設定，以保證高速運轉時間限制后恢復原狀態(tài)。采用PLC內部繼電器M0.5來實現(xiàn)信號的輸出中轉。則程序設計如下；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計當鑰匙和鎖門接近開關同時有效時,且電機已經(jīng)停止運轉才能產(chǎn)生鎖門信號輸出.三個信號應該采用串聯(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)。則程序設計如下；26)電機起?？刂瞥绦蛟O計當紅外線檢測有人時，和門沒有精確停位任需要再轉時以及變速，殘疾輸入時都應啟動電機。采用相關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)生碰撞時都應該停止電機的運行。所以采用相關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，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。27)低速時控制程序設計根據(jù)前面的控制字設計，當電機轉低速時及制動前的速度時，此程序輸出信號。即產(chǎn)生控制’1’信號。當有防夾，防碰撞，STOP，急停，門未精確到位時，電機都要停轉，同時變頻器的低速控制字也輸出，再加急停，門未精確到位時，電機都要停轉，同時變頻器的低速控制字也輸出，再加上紅外線檢測無人來時15秒后也讓變頻器低速程序輸出信號，還加上一個殘疾人來時低速控制字也應有輸出.使它們采用并聯(lián)方式來進行信號輸入，采用PLC輸出映像寄存器Q0.4來輸出低速時的控制信號.則程序設計如下；程序解釋：當M3.0，M7.0，M0.1，M1.2，M1.5和T40常開觸點任意一個有信號輸入閉合時就使Q0.4產(chǎn)生輸出。28)高速時控制字程序設計根據(jù)前面的控制字設計，轉高速時等情況使控制字輸出為0。根據(jù)控制字要求殘疾人來的此程序不輸出相關信號，高速輸入的此程序也無信號輸出。當門未精確停位時，急停，STOP，防夾，無人來時此信號輸出控制信號。采用輸出映像寄存器Q0.3來實現(xiàn)高速控制字的輸出。程序解釋：當殘疾人輸入常閉觸點M3.0，高速控制字常閉觸點M5.0斷開時，使Q0.3停止信號輸出，即輸出控制字為0，而當M7.0，M0.1，M1.2，M1.5等常開觸點任意一個閉合時就使Q0.3輸出，即控制字為1。與上面的Q0.4控制字組合形成相關高速控制字。5.2.2PLC梯形圖根據(jù)前面控制系統(tǒng)的功能具體分步進行分析，可以設計總體梯形圖?？傮w體型圖見零件圖中的PLC梯形圖。5.2.3指令程序根據(jù)總體梯形圖，可以寫出指令程序。指令程序表見附錄A結論通過設計任務的分析與國內外相關課題的調研,提出較為合理的設計方案,完成了設計任務.主要進行了以下幾個方面的設計：word文檔可自由復制