(毕业论文)智能旋转门毕业论文（可编辑）

1、 本科生毕业论文设计题 目 智能自动旋转门设计 姓 名 学 院 机电与车辆工程学院 专 业机械设计制造及其自动化专业 班 级 学 号 指导教师 职称 讲师 7>2013年5月25日安徽科技学院教务处制 目 录论文摘要及关键词3 1章 绪论32章 整体方案的确定621 总体设计的分析622 门体结构设计7221门结构材料的选用7222门结构尺寸的确定823中间轴的设计与轴承的选用9231中间轴的设计9232轴承的选用924华盖的设计10241华盖底部设计10242华盖顶部的设计1125曲壁部分设计11251材料的选用12252材料尺寸的确定123章 驱动系统设计1331轴和轴承设计计算13

2、311轴的尺寸设计13312轴承选择及其验算1332校核轴承1433确定电机15331确定单扇门的质量15332计算各个部分转动惯量15333 惯性力矩的计算16334电机选型1634齿轮的设计18341选定精度等级齿轮类型材料及齿数18342按齿面接触强度设计齿轮18343按齿根弯曲强度设计20344几何尺寸计算214章 控制系统设计2341硬件设计23411变频器容量计算及选择23412传感器与安全系统的设计27413 PLC系统控制分析及地址分配设计29414控制系统元件表29242 PLC编程及其解释32参考文献44结论45附录及附件46智能自动旋转门设计 摘要该设计主要采取从总体着手

3、分部分进行设计的方法对智能自动旋转门中的三翼自动旋转门的门体驱动部分控制部分分别进行设计其中门体设计过程中查找大量的资料并在论文后期做出门体装配总图见附件1对于驱动部分进行大量的理论计算和校核控制部分主要做出PLC梯形图合成图见附件3PLC接线图见附件2关键词轴承 齿轮 梯形图 传感器 PLC1章 绪论自1903年宝盾公司在荷兰生产出第一座旋转门旋转门至今已有一百年的历史发展到今天旋转门已具有可靠的安全系统和先进的驱动技术其智能化高格调的设计为现代化楼宇建筑的确入口提供了完美的选择国外著名厂家有荷兰的B00N EDAM瑞典的BESAM德国的多玛盖泽日本的纳博克寺冈等由于国外自动旋转门发展较早其

4、技术也较为成熟自动旋转门的传动系统技术具有节能低噪声传动平稳寿命长性能可靠等优点控制系统采用数字化设计的系统作为控制中枢功能更强大操作更简便检测系统先进的红外与微波感应技术用于感知物体的移动操纵门体的动行远程控制液晶显示国家对自动门产品质量安全性节能性噪音施工质量售后服务还没有统一的标准所有国内建筑业院校都没有相关的专业或课程也没有权威的咨询机构自动门市场的管理尚处于无序状态随着国内建筑业的发展这一状况一定会有所改变任何出入口都可以使用自动门目前使用最多的是建筑物的大门一般都是出入大厅与外部的交接处由于门厅空间充裕所以在门型的选择上不受限制更多的是从设计美观和功能等方面考虑平移门旋转门弧形门甚

5、至平开门都可以从外观上无疑旋转门是最具气势的不过从通行和安全的角度来看旋转门并不是个好的解决方案但旋转门任何状态下都能保持例外空间完全分隔这一个特点最适合北方地区保温的要求因此在北方地区几乎是所有建筑物主出入口的不二选择是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置它采用可以编制程序的存储器用来在其内部存储执行逻辑运算顺序运算计时计数和算术运算等操作的指令并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体易于扩展其功能的原则而设计框架总成分为固定部分和旋转部分均由铝型材框架和玻璃等组成立柱曲壁门扉一般采用高强度

6、铝合金型材结构简洁精密牢固每扉门三面安装密封毛条与地面天花及曲壁紧密接触使门扉在任何位置均处于密闭状态门扉玻璃采用33夹胶玻璃或6MM厚钢化玻璃曲壁玻璃一般采用44夹胶玻璃安全可靠控制系统由可编程控制器PLC变频器功能开关组成4m为了解决这一问题工程师们将中心门轴设计成了门扇固定在大钢管上面相对减小了门扇宽度增加了电机对门中心的旋转作用力矩使这种旋转门的最大直径扩大到6m这种结构的稳定性和可靠性很高使用寿命长考虑到旋转门在停止时一定耍密封所以三翼旋转门的每个分隔可以容纳更多的人可是门的净开口宽度较小而方案一由于采用两个电机驱动也给驱动系统带来了许多麻烦同时也不利于节能在控制系统上由于单片机的程

7、序设计和接口设计较为繁杂只利于大批量生产不适于单件设计综合两种方案进行比较可以看出第二种方案在具体设计中更具有实用性完善性22 门体结构设计可以根据可以确定三翼自动旋转门的尺寸其具体尺寸如下所示表21 门体尺寸门旋转直径3180mm门净高h2400mm门总高H2700mm出入口尺寸W1400mm门外径D3340mm单扇门半径R1310mm 图21 门体结构简图221门结构材料的选用 门体主要包括门体骨架的材料和门体玻璃门体骨架材料 据相关门体标准 90系列的推门进行设计可以作为该门体材料对于采用90系列推拉门专用铝型材门体骨架的情况可根据确定各部分门体骨架铝型结果如下 L090706型铝型材

8、L090707型铝型材 图22 图23 L090704型铝型材图24 其中上横选代号L090706下横选代号L090707边框选代号L0907042门体玻璃材料 门扉玻璃一般有几种选择防弹玻璃夹胶玻璃钢化玻璃由于防弹玻璃价格较为昂贵而夹胶玻璃的透光性不太好因此选择钢化玻璃是最合适的参考其他相关产品的选择情况可以选6mm厚的钢化透明玻璃 222门结构尺寸的确定根据总体设计三翼旋转门的结构尺寸可参照中90系列进行设计尺寸高度为2400mm一扇门宽度为1310mm根据以上节点可以计算单扇门的相关尺寸边框的高度为 21 2400-225 2350mm式中为门扇边框高度尺寸h为门净高度上横和下横的宽度为

9、 22 1310mm式中R为门扇宽度玻璃的实际高度为 23 式中 为玻璃外显示尺寸玻璃上下门边尺寸实际宽度为 24 1315-264212 1211mm 式中为门扇上边框安装玻璃的宽度为玻璃边框实际尺寸 23中间轴的设计与轴承的选用 231中间轴的设计 轴的直径 25 3180-21310-23-216 522mm式中为门体旋转直径为门扇边框安装胶条与曲壁之间的间隙为扇门边框安装胶条的宽度轴是用来安装轴承齿轮门扇的并且在轴向受到力不大因此选不锈钢来焊接钢管用牌号0Cr18Ni9制造以热处理状态交货的半径为524mm壁厚为8mm定尺长度为3000mm中间轴在安装轴承的两端要车削1mm并且达到52

10、2mm尺寸精度为普通级232轴承的选用 要想使轴承得到稳妥的固定必须使用轴承座之后要用两个轴承所以轴承座也要用两个上下各一对于轴承座其内径为轴承的外径其厚度必须满足强度要求因为轴所计算的直径为522mm两端车削后直径为520mm故选用双列圆锥滚子轴承根据 GBT-22-1995 选型号为35000型代号为3519530 安装在轴上的轴承主要受轴向力并且轴承受到的轴向力比较大故需在门安装地面设计一个凹型台用以防止轴产生向下的滑动以及安装时防止其他杂质进入轴衬内 图25 下轴承座24华盖的设计 华盖部分是用来安装驱动系统和控制系统的部分其主要由和型材框架和薄金属版构成一个圆柱形体其主要安装轴承电机

11、控制装置等 由于华盖要用来安装电机电机的有一定重量故选择热扎钢板其厚度为2毫米直径为3340mm的圆形上下各一张241华盖底部设计旋转门的外径为3340mm由于底部要安装轴承必须在钢板中间打孔与此同时角钢也要穿过钢板也必须在钢板上加工槽图26下华盖尺寸图242华盖顶部的设计旋转门的外径为3340mm由于上面的钢板要用来安装电机故必须在其上面打孔同时为了保证钢板用足够的强度来支撑电机的重量则必须在钢板上打钢架钢架与钢板焊接在一起由于电机的重量不大故用一般方钢其具体尺寸如下图所示 图27 上华盖尺寸图25曲壁部分设计 曲壁由4根角钢做为支撑体每2根构成一边曲壁体角钢竖在水泥板上进出口各布置2根然后

12、顶部又用一圆形角钢将4根角钢固定在一起形成曲壁的整体框架然后安装铝合金玻璃壁曲壁由2块相同的圆弧玻璃组成251材料的选用曲壁上圆弧梁选用6063专用弧形材顶部用的角钢弯曲成一个圆弧由四段构成便于加工玻璃的选用8mm弯钢化玻璃252材料尺寸的确定 由于圆的内圆半径为1590mm门口对应的圆角为 则两边曲壁各对应的圆心角应 26 所以两边曲壁对应的弧长 27 玻璃尺寸的确定 玻璃的弧长 28 玻璃的高度 29 曲壁立柱角钢尺寸确定 由于要保持角钢的稳定性预埋在地下的角钢尺寸为100mm则角钢的高度可估算为 210 顶部圆周钢材尺寸的确定顶部周钢材的内直径为3180mm分为两半圆角钢用螺栓固定在立柱

13、角钢上则圆周角钢内圆弧长为 211 式中d为旋转门的旋转直径 则每段内圆弧长 212 3章 驱动系统设计31轴和轴承设计计算311轴的尺寸设计 但是轴的直径已经计算出来并且旋转轴主要受到径向力的作用所受的径向力不大查阅相关资料后根据资料选择圆锥滚子轴承根据文献5中预选双列圆锥滚子轴承型号为3519其宽度为190 mm齿轮与轴承必须留出一定的距离这个距离通常为30mm轴的质量计算W 002491 D-S S其中W为钢管的线密度kgmD为钢管的外径mmS为钢管的壁厚mm M WL L为钢管的长度 31 29848kg 312轴承选择及其验算 径向力 Fr 8506N轴向力Fa Mg 2984844

14、9 10 32 49448N设定工作时间为70080小时 8年365天24小时 由中间轴两端按轴承的地方车削后d 530mm由文献5中表6-2-80预选双列圆锥滚子轴承型号为3519其中e 041Y1 16Y2 25Y0 16Cr 2390KN当 58得到的值大于041当量动载荷 Pr 045Fr YFa 045×850625×49448 33 127448N查文献3中表10-5得Y Y2 25查文献5中表6-2-86-2-11得fh 20fn 1435fd 11fT 09fm 1根据式C fh ×fd× ×fT ×Pe 2×

15、;11××09 ×127448 34 175852N所选轴承可承受的Cr为2300000N远大于上值符合条件32校核轴承在确定轴承的支点位置时由文献5中查取值对于双列圆锥滚子轴承由文献5中查得作简支梁的轴的支承跨距根据轴的基本计算可以作出如下轴的弯矩图和扭矩图 图31 中轴受力分析图分析轴的结构图弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面为此要计算出轴的受力情况垂直面支反力 35 水平面支反力 36 弯矩的计算 37 扭矩的计算 T 2254 38 对弯扭合成应力的轴的强度校核时只需要对轴上承受最大弯矩和扭矩的截面C的强度由文献3中公式15-5及上表中的数值并取轴

16、的计算应力 39 468MPa其中d1为钢管的内径d为钢管的外径 轴的材料已选定0Cr18Ni9并做调质处理由文献3中表15-1查得 所以轴的设计合理33确定电机331确定单扇门的质量三个门是呈圆形阵列分布的计算其中一个门的质量便可 代号为L090706的线密度为0836代号为L090704的线密度为0966代号为L090707的线密度为1152由此每扇门框的质量其中分别对应三种铝型材的密度单扇门玻璃的质量 311 其中为玻璃的密度为玻璃的体积得到单扇门质量 312 40827164 48kg式中为单扇玻璃的质量单扇门框的质量332计算各个部分转动惯量如果门扇是一个均匀的质量体那么其宽度方向的

17、面密度可用下式计算 313 其中R为门扇的宽度L为门扇的长度门扇对中心惯量可用下式计算 314 根据平行轴定理门扇相对于轴的转动惯量为 315 571 其中为轴的半径333 惯性力矩的计算假设门体1s内加速到门体的快速转速由于旋转门体的最大转速为6rmin即角速度由于传感器一般工作在2m范围内检测人是否来临当人迈进门边时门体要以正常速度转动则在这时门体要加速到正常速度在05s内加速到此速度则角速度由于电机要带动门体转动有一个加速过程有一个加速过程此过程需要克服旋转门体的惯性力矩才能使其转动根据力矩转动惯量和角速度的关系则可能算出旋转门体的惯性力矩为 316 334电机选型根据机械设计中电机所需

18、功率按下式计算 317 由电动机至转动轴的传动总效率为 318 式中分别为滚子轴承齿轮联轴器的传动效率取则总的传动效率为 319 078则可以计算出电机的功率 320 考虑到实际使用自动门时会有风阻等阻力或摩擦力须将电动机的功率选大一点根据上面的计算结果可选以下两种电机表31 电机参数表方案型号额定功率 KW 转矩 Nm 同步 满载转速 转速rmin 总传 齿轮传 减速器 动比动比 1JCJ71-05505523515001440240218112JXJ1-35-037037820150014402406935由于电机输出的转速较大一般在1500rmin通过减速器难以实现门体转速6rmin因此

19、在选电机时可以选用带减速器的电机来实现要求根据相关要求可以选用一个JXJ系列齿轮减速三相异步电机JXJ系列异步电机按照TB1T6442-92标准设计制造广泛用于轻工纺织建筑机械行业JXJ系列异步电动机是直接输出低转速大转距且有转速型谱宽运转平衡噪声低高效节能体积小重量轻规格多选用方便等特点 由于计算出所需电机功率为026KW加上一些忽略因素应该选择电机功率在026KW上的电动机才行综合考虑电动机和传动装置的尺寸重量价格和齿轮传动可见方案2比较合适即选用JXJ1-35-075摆线针轮减速器三相异步电机表32 电机参数表型号额定功率 KW 转矩 Nm 同步满载转速 转速rmin 总传 齿轮传 减速

20、器 动比动比 JXJ1-35-037037679150014402406935 图33 电机尺寸图表33 电机尺寸表PEMn-dD2D3D4DbhB491294-122902602304583157634齿轮的设计341选定精度等级齿轮类型材料及齿数按传动方案选用直齿圆柱齿轮传动查文献3选大齿轮材料45钢调质硬度为240HBS小齿轮材料为40Cr调质硬度为280HBS取小齿轮齿数 28大齿轮齿数 取 193旋转门为一般传动速度不高故选用7级精度GB10095-88342按齿面接触强度设计齿轮由设计公式进行计算 321 试选载荷系数 120计算齿轮传递的转矩 322 由文献3中图10-21d按齿

21、面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限由表10-6选取材料的弹性系数由表10-7查得齿宽系数 1那么应力循环次数 323 324 由文献3中图10-19查得接触疲劳寿命系数由此计算接触疲劳许用应力取安全系数S 1失效概率为1那么 325 326 试计算小齿轮的分度圆代入中较小的值 327 计算圆周速度v 328 计算齿宽由文献3中表107取 06 329 计算齿宽和齿高之比bh模数 330 齿高 331 332 计算载荷系数根据v 0125ms7级精度由文献3中图10-8查得动载系数Kv 14直齿轮假设由文献3中图103查得由文献3中表10-2查得两段的齿轮的使用系数由文献

22、3中表10-47级精度小齿轮相对支承悬臂布置时 333 将数据代入后得 334 由bh 13322 279查文献3中图10-13得 265 故载荷系数 335 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径由式可得 336 计算模数 337 343按齿根弯曲强度设计设计计算公式 338 由文献3中图10-20c查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限小齿轮的弯曲疲劳强度极限 由文献3中图10-18查得弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S 15由下式得 339 340 计算载荷系数K 341 查取齿形系数由文献3中表10-5查得查取应力校正系数由文献3中表10-5可查得计算大小齿轮的并加以比较

23、342 343 可见大齿轮的数值较大最终计算和设计 344 此计算结果由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数由于齿轮的模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关可取有弯曲强度算得的模数256并就近圆整为标准值m 3按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数取 33大齿轮齿数取这样的齿轮传动既满足齿面接触疲劳强度又满足齿根弯曲疲劳强度而且做到了结构紧凑避免浪费344几何尺寸计算分度圆直径 345 346 中心距 347 齿轮宽度 348 取有此进行验算如下 349 350 故所选型号的齿轮合适4章 控制系统设计41硬件设

24、计411变频器容量计算及选择电动机的容量电动机的额定电流电动机加速时间等因素是变频器容量的选用几大要素电动机的额定电流是最主要的一个因素 表41 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效率功率因素电机转动惯量 飞轮的转动惯量Y881-455015138073076220001806 1 满足驱动电动机的条件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 41 满足电动机容量kVA 42 满足电动机电流A 43 式中 电流波形补偿系数 电动机额定电压v 电动机额定电流A 为变频器的容量kVA 负载要求的电动机轴输出功率kw 电动机效率电动机功率因数对PWM控制

25、方式的变频器k约为10511k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而含有高次谐波的成分其电流应有所增加 2 指定变频器的减速时间 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时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异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时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自由减速状态反而无法达到快速减速的目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

26、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当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压通过制动电阻放电既电动机回馈给变频器的直流中间回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 45 式中 动力矩电动机转动惯量折算至电动机轴的负载转动惯量减速开始速度 减速完了速度 减速时间s负载转矩2 计算制动电阻的阻值 在进行再生制动时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 46 式中 制动电阻直流电路电压V 对200V级变频器 380V 对400V级变频器 760V制

27、动转矩 电动机额定转矩 减速开始速度 上式中如果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就是放电电路的最大允许值所以制动电阻的最小值由上可见制动电阻的阻值应由来决定有的变频器生产厂家在产品目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kW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时制动电阻上消耗的平均功率 47 576-0222 1440 0802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

28、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-T9-075该变频器的参数如下3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时间的情况下变频器所必需的容量计算如下 48 式中 为变频器的容量kVA 电流补偿系数对PWM控制方式的变频器k约为10511电动机效率电动机功率因数电动机额定转速 r

29、min 电动机轴上的飞轮力矩 电动机加速时间s 负载转矩 表42 变频器参数表变频器型号JP6C-T79-075适配电动机功率kW 075额定电流额定容量kVA20电压V3相380440额定频率Hz5060额定电流A25额定过载短时间额定电流的1501min 电 源相数电压频率3相38044050Hz60Hz允许波动电压10-15频率5-5瞬间电压降低范围310V以上继续运转所需电源容量kVA12 输出功率调整最高频率Hz50400可变设定 基本频率Hz50400可变设定启动频率Hz0560可变设定载波频率Hz26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3204

30、40V电矩提升自动按照负载转矩调整至最佳手动设定01200编码设定启动转矩150以上 转矩矢量控制 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时间等外壳防护等级IP40 冷却方式自冷质量kg24412传感器与安全系统的设计 1 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当门扇曲壁立柱时感应器与接近开关信号同时生效门扇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

31、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 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防夹安全带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红外垂直防夹可选择型号为PS12-4DN常开触点PNP输出三线连接其性能参数见文献166 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-002其性能参数见文献16 2 传感器设置方案 红外线被动式感应器

32、安装于旋转门的进口和出口华盖上每处各安装两个红外传感器感应行人进入门体门扇马上以正常的速度旋转红外线防夹安全感应器防止门扇与曲壁柱之间夹伤行人当门扇接近曲壁立柱时感应器与接近开关信号同时生效门扇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以后转门也随之恢复正常运转没扇门扉底边装有全开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运转此外还采用了四只测量范围为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 3 传感器选型ADS-A型门传感器是较

33、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考虑的主要是检测范围和输出形式及其特点413 PLC系统控制分析及地址分配设计 1 计算节点并选择机型 本系统为个简单控制系统按一般经验来估算同时由上段对IO接点的分析主要有 开关量输入字节数30×15 45开关量输出字节数10×8 80系统推断定时器计数器字节数8×1 8通过对旋转门控制要求的分析PLC控制输入信号有22个输出接点共8个按照预留15-20的接点数来计算输

34、入接点至少要30个输出接点至少要10个总计大约需要538个字节数容量加上预留301K的容量足以应付由上面的分析兼顾经济性 OMRON系列PLC产品非常适用在此系列PLC中设置了高数计数器对来自特定的输入继电器的高频脉冲进行中断处理扩大了PLC的应用领域COM1-CPU11-E型PLC最终选择作为本系统的核心处理器由PLC型号主回路电压AC100240V继电器输出端电压AC150VDC30V以内输入端参数为电压DC24V电流57mA该系统选择直流输出表43 PLC性能参数表性能指标COM1-CPU11-E程序存储容量32KB数据存储容量1KBIO电数128位指令类型117种指令基本指令执行时间0

35、5us15us扩展IO模块数量7块记时记数区512记时器记数器 2 熔断器的选择 为了保护电路短路保护需要有熔断器FU选择的依据是熔体的额定电流IR大于线路工作电流II 2A所以选择RL1-15熔体额定电流等级为4 3 整流器的选择 为降低电压的波动对控制系统的不良影响选择把交流变为低压直流供电因此选择型号为ZBA-1024型整流器它的输入电压为交流220V输出电压为直流024V额定电流10A 4 输出模块的确定 输出模块的任务是将PLC内部低电平的控制信号转换为外部所需电平的输出信号以驱动外部负载这几种输出形式均有各自的特点用户可根据系统的要求加以确定通电压降小承受瞬时过电压和过电流的能力较

36、强且有隔离作用但继电器有舢点寿命较短且响应速度较慢适用于动作不频繁的交直流负载当驱动感性负载时最大操作频率不得超过1Hz双向晶闸管输出交流和达林顿晶体管输出直流都属干无触点开关输出适用于通断频繁的感性负载感性负载在断开瞬间会产生较高的反向电压必须采取抑制措施另外这两种形式的输出均不具备明确的输出开关断点因此对于有此要求的使用场合会受到限制因此采用晶体管输出输出电流的选择模块的输出电流必须大于负载电流的额定值如果负载电流较大输出模块不能直接驱动时应增加中间放大环节对于电容性负载热敏电阻负载考虑到接通时右冲击电流要留有足够的裕量允许同时接通的输出点数在选用输出模块时不但要看一个输出点的驱动能力还要

37、看整个输出模块的满负载能力即输出模块同时接通点数的总电流值不得超过模块规定的最大允许电流5输入输出口及端口的保护及分配 PLC输入口电压定额一般为接有直流24V有一些输入口是不接电源输出口的电压定额常接工频低压交流电源和直流电源当输入口端连接电感类设备时为了防止电路关断时刻产生高电压对输入输出口造成破坏应在感性元件两端加接保护元件对于直流电源应并接续流二极管对于交流电路应并接阻容电路阻容电路中电阻可取51120欧电容可以取01047uF电容的额定电压应大于电源的峰值电源续流二极管可以选1A的管子其额定电压应大于电源电压的3倍对PLC输入端电阻分析自带电阻为3k欧对于DC24V的电流为标准电流对

38、输入口保护不需做特别处理输出为直流感性负载时需在负载两端并联续流二极管或齐纳二极管加以抑制查有关资料时在直流感性负载输出时可选电流为1A左右的二极管电阻约为50欧左右本系统中输出口选交流电源电阻取65欧 6开关的选择 本控制系统为PLC控制各种开关的容量要求不高普通的开关足已主要考虑输入参数要求对急停STOPmiddlehigh残疾开关选择普通按钮开关LA系Middlhigh残疾开关为LA2急停开关为LA2红色STOP关为LA2-A红色十字型7电源的选择 PLC自带的输入口电源一般为直流24V输入口每一点的电流定额一般为7mA这个电流是输入口短接时产生的最大电流 端口本身纯存在阻抗 当输入口上

39、接有一定阻抗的负载时其流过的电流就要减少PLC输入口信号传递所需的最小电流一般为2mA左右这样就规定了输入口接人的最大阻抗为了保障最小有效电流输入口所接器件的总阻抗要小于2000欧414控制系统原件表PLC通常情况下控制系统电器元件表如下所示PLC的接线图见附件1表46 控制系统电气元件表 序号符号名称型号规格1SB1停止按钮开关LAY8红色DC24V2SB2停止按钮开关LAY8红色DC24V3SB3高速按钮开关LAY8绿色DC24V4SB4高速按钮开关LAY8绿色DC24V5SB5中速按钮开关LAY8绿色DC24V6SB6中速按钮开关LAY8绿色DC24V7SB7残疾按钮开关LAY8绿色DC

40、24V8SB8残疾按钮开关LAY8绿色DC24V9SA1急停开关LW22DC24V10SA2电磁锁D4JLDC24V11FR1热继电器JR16B-20316A12报警指示灯XD8DC24V13FUPLC输入回路熔断器RL1-156级42 PLC编程及其解释1当打开电源时要设置PLC的上电程序由西门子PLC系统专用的特殊内部继电器SM01对上电作出反应用内部继电器M00来对相关信号进行中转输出翻译为程序2指示灯闪烁定时设计 给PLC上电指示灯亮当急停按下变频器过载电机过热时指示灯警告闪烁设指示灯的闪烁时间为05S则需要用两个以100MS为基数定时器T37和T38来实现翻译为如下程序具体作如下解释

41、当PLC的内部扫描信号过来时T37就开始记时05秒后T37的常开触头闭合只要T38常开触头不断开使T37复位则T37常开一直闭合当过载过热急停内部继电器有信号时使相应触点闭合导致T38开始计时间05秒后T38常开触点断开使T37复位同时常开T37复位至使T38常闭触点复位而使T37又开始记时05秒后又响应周而复始其中T38的作用是使T37循环计时05秒3变频器过载复位定时程序设计 由于变频器可能出现瞬时的过载而不是长期过载那样的我们就不用使变频器复位防止导致错误反应因此我们设置变频器发生过载3秒后才对变频器实行复位操作这3秒的时间用来判断变频器是真的过载还是假的过载这里采用基波为100ms的接

42、通定时器T50来实现翻译为如下程序具体作如下解释当过载信号来临时常开触点M02闭合接通T50其中T39常闭触点是复位输出信号定时器用来对T50进行复位操作3急停程序设计 由于急停采用转换开关SA1进行外部输入连接PLC的输入映响寄存器I00用内部继电器M01来对相关信号进行中转输出翻译为程序 4过热程序设计 由于电机常时间进行可能带来电机过热所以在电机上连接热继电器FR1当电机过热时热继电器闭合通过PLC的输入映像I26进行信号输入用内部继电器M03对相关信号进行处理输出翻译为如下程序5过载程序设计 由于变频器过载输出连接PLC输入映像器I14用内部继电器M02对相关信号进行中转输出翻译为如下

43、程序6报警上电输出程序设计 当变频器过载过热急停按下时用相应内部继电器常开触点进行设计并上一个定时器T37来实现相关功能用输出映像继电器Q00来实现PLC内部信号输出接口翻译为如下程序具体作如下解释当上电时常开内部继电器触点SM01就一直闭合只要一发生上述问题相应的常开内部继电器就断开使指示灯熄灭然后根据常开定时器触点T37来间隔接通Q00使输出达到指示灯的闪烁7复位输出时 由于变频器的复位开关需要有一定的接触时间才能真正接通产生复位信号因此当有复位信号输出后定时器就开始计时用基数为100ms的定时器T39来实现定时时间为05秒翻译为如下程序8复位输出信号设计用输出映像寄存器Q07对PLC处理

44、的信号输出与外界连接为了有持续信号输出应采用Q07常开触点进行自锁设置同时当复位时间延时到了断开其Q07的输出翻译为如下程序具体作如下解释当过载延时常开触点T503秒后闭合后就接通Q07而同时自锁由Q07常开触点闭合使定时器T39接通则05秒后常闭定时器T39断开从而使Q07停止输出9红外线启动传感器停止输入定时程序设计 由于红外线传感器检测有人时就一直有信号输入则电机就应该开始转动而当人进入时电机也应该带动门转动设红外线无信号输入时电机仍能转动15秒用基波为100ms的定时器T40来实现定时而四个启动传感器分别接输入映像寄存器I10I17I20I21用其常闭触点来实现翻译为如下程序具体作如下

45、解释当红外线传感器检测有人时其I10I17I20I21断开使定时器T40复位而当无信号输入时I10I17I20I21复位闭合使T40开始重新计时控制门转动15秒而当红外线一直没有信号输入时定时器一直计时直到计满为止而T40相关触点保持持续接通状态用M11常闭触点串联其中是为了实现高中变速输入时保证电机只保持相应状态15秒后门自动恢复原状态或停止10防夹传感器输入程序设计 由于要判断是否已有夹人现象发生则需要用防夹传感器来判断是否已碰到人又需要一部接近开关来判断门翼是否处于防夹区域当两个信号都有输入时则说明已有夹人现象发生则同一门口的防夹传感器的接近开关用串联方式连接起来四部传感器分别接PLC输

46、入映像寄存器为I13I07I15I16采用门口防夹传感器并联输入只要有一个门口的防夹传感器有信号输入时就使PLC发出内部信号指令用内部继电器M15对其信号中转翻译为如下程序11防碰撞传感器输入程序设计 由于安装有四个防碰传感器分别接入PLC的输入映像寄存器为I11I12I22I23当有一个防碰传感器发出信号时就使PLC的内部继电器发出信号指令用内部继电器M60来实现PLC信号中转传感器信号输入用并联方式实现翻译为如下程序12高中残疾速度输入程序设计 由高中残疾速度输入采用的是点动开关则在程序输入时应加入串入微分平操作指令以铺捉点动闭合的上升沿过程三个按扭并联进行信号输入有一个信号时就产生一个指

47、令信号三个按扭分别接入映像器为I01I03I04用内部继电器M11来实现指令的中转翻译为如下程序具体作如下解释当任意按扭按下时就产生一个内部继电器M11的信号如I01常开触点一闭合在闭合瞬间的上升沿过程中使M11输出信号14残疾按扭输入时定时程序设计 由残疾人进入时门转动较慢且经过门的时间较长所以在程序设计时应注意残疾人经过时的专门定时程序当残疾人按扭有输入时就启动定时器开始定时30秒后让电机恢复原来的状态翻译为如下程序13残疾人输入程序设计 当外界按扭按下时在这个上升沿的过程中产生PLC内部继电器输出当残疾输入定时30秒到了后就自动断开其输出由于输出是一个较长的过程则应设计自锁程序残疾按扭外

48、界输入接PLC输入映像器I01同时使用M30来实现指令信号中转翻译为如下程序具体作如下解释当I01闭合时在这个上升沿的过程中使M30产生信号输出同时常开触点M30闭合形成自锁使M30一直有输出当30秒定时到了以后常开触点T42断开使M30停止输出14暂停STOP输入程序设计 STOP按扭是实现临时的停转功能当STOP按下后必须用高中残疾按扭才能恢复门翼的转动所以程序设计中应串联一个变速输入时的常闭触点以方便恢复正常状态同时由于暂停输出是一个较长的过程也应有自锁设计STOP按扭接输入映像器I02同时STOP是按扭开关应注意捕捉其按下瞬间的上升沿过程同时采用内部继电器M12才实现信号的中转输出翻译为如下程序具体作如下解释当I02瞬间闭合的上升沿过程中M12产生输出同时M12常开触点闭合产生自锁直到变速常闭触点断开时使STOP输出停止15急停防夹暂停定时程序设计 为了防止急停防夹暂停时受到偶然因素产生输出