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两翼自动旋转门的设计【机+电+PLC】【7张图纸】【优秀】

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关键词：: 两翼自动旋转门设计图纸

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两翼自动旋转门的设计

78页 34000字数+说明书+7张CAD图纸【详情如下】

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吊架.dwg

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接线图.dwg

支架.dwg

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电气.dwg

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摘要

两翼自动旋转门是一种专为扩大人员流动而设计的新型旋转门，是集自动旋转门、平滑门和展台功能三者优点于一身的完美组合

本论文主要论述了两翼自动旋转门的设计过程，其主要对两翼自动旋转门的门体结构、驱动系统、传动系统、控制系统和检测安全系统做了详细的分析和设计。提出了采用铝型材和玻璃等组成门体框架，旋转翼及平滑门用扁钢固定在一起形成旋转门体，通过吊架将旋转门体同六个被动滚轮连接，使旋转翼和平滑门系统悬挂在门冠圆形轨道上；采用三相异步电动机提供动力，通过一个减速器和一对齿轮齿圈传动来驱动旋转门体在门冠圆形轨道上旋转；用可编程控制器（PLC）来负责完成控制任务，由变频器来实现门体多段转速的调节功能。使用红外线传感器检测进出旋转门的人员流动，多部接触式和非接触式传感器及光电接近开关来确保通行者的安全进出。最终,设计出了一种功能实用、安全可靠的旋转门。

关键词两翼自动旋转门，门体，可编程控制器,传感器

ABSTRACT

Two wings automatic revolving door is one kind of new revolving door which is specially for the expansion of the people’s movement,it is a perfect combination that combines automatic revolving door、smoothing door and exhibition space on the merits of the three functions .

　　　This paper discusses the design process of the two wings automatic revolving door, it include the detailed analysis and design about gate body structure、drive system、transmission system、control system and testing security system of the two wings automatic revolving door.It proposed that the door frame is composed of glass and aluminum framework,the revolving door body is made of rotary-wing and smoothing door by flat steel fixed together, is connect to six passive wheels with the hanging brackets which hang on the door crown circular orbit.The three-phase asynchronous motor drive the revolving door body to ralate on the door crown circular orbit through a reducer and gears transmission;PLC is responsible for the task of controller and the function of rotational speed is rely on the VVF. The flow of personnel passing in and out of the revolution door is checked by the infrared ray sensor, the safety of people are ensured by a number of contact and non-contact sensors and photoelectric proximity switches.On the end, have designed a kind of function practical、safety dependablely revolving door.

Key words Two wings automatic revolving door, gate body, programmable logic controller, sensor

摘要Ⅰ

ABSTRACTII

1 绪论1

　1.1 旋转门的发展况...........1

　1.2 旋转门作为出入口设计的优点...1

　1.3 旋转门的发展趋势............2

　1.4 旋转门研究的必要性......2

2 方案设计3

2.1 方案拟定3

2.1.1 两翼自动旋转门设计方案一3

2.1.2 两翼自动旋转门设计方案二4

2.2 方案选择5

2.2.1 方案比较5

2.2.2 确定方案5

3 门体结构设计6

3.1 门体的总体设计6

3.1.1 门体构成6

3.1.2 门体规格6

3.2 旋转门体部分设计7

3.2.1 确定旋转门体材料7

3.2.2 确定旋转门体相关尺寸8

3.3 曲壁设计13

3.3.1 曲壁的总体设计13

3.3.2 确定曲壁材料13

3.3.3 确定材料尺寸14

3.4 旋转门体加强连接设计15

3.4.1 加强型钢的总体设计15

3.4.2 加强型钢材料选择及尺寸计算15

3.5 华盖结构设计16

3.5.1 华盖的总体设计16

3.5.2 华盖材料选择17

3.5.3 华盖材料尺寸确定17

4 驱动系统设计19

4.1 驱动系统总体设计19

4.2 减速机的选择19

4.2.1 旋转门体的惯性力矩计算19

4.2.2 旋转门体的摩擦力矩计算22

4.2.3 选择减速机22

5 传动系统设计24

5.1 传动齿轮齿圈设计24

5.1.1 齿轮齿圈设计前述24

5.1.2 齿轮齿圈参数设计24

5.2 承重滚轮及其轨道设计28

5.2.1 选择滚轮28

5.2.2 轨道设计29

5.3 齿圈连接转盘支架的螺栓设计32

5.3.1 螺栓直径设计32

5.3.2 齿圈结构尺寸设计33

5.4 转盘支架设计34

5.5 门体吊架设计35

5.5.1 吊架处连接螺栓的直径设计35

5.5.2 吊架的尺寸设计36

6 控制系统设计37

6.1 控制系统的控制过程及其控制功能37

6.1.1 控制系统的控制过程分析37

6.1.2 控制系统的控制功能分析37

6.2 控制系统的选择37

6.3 变频器的选择38

6.3.1 变频器的容量计算38

6.3.2 指定变频器减速时间38

6.3.3 变频器的频率设定40

6.4 控制系统硬件设计41

6.4.1 PLC的机型选择41

6.4.2 PLC外接电气元件的选择42

6.4.3 输入输出口的保护及分配43

6.4.4 PLC的外部接线图45

6.5 控制系统的软件设计45

6.5.1 控制系统软件设计的要求分析45

6.5.2 PLC程序设计47

7 检测安全系统设计60

7.1 检测安全系统的总体设计60

7.2 检测系统设计60

7.2.1 检测系统的要求60

7.2.2 检测传感器的选择60

7.2.3 检测传感器的安装60

7.3 安全系统设计61

7.3.1 安全系统的要求61

7.3.2 安全传感器的选择61

7.3.3 安全接近开关的安装63

结论65

参考文献66

附录A：西门子PLC S7-200CPU226的性能参数68

附录B：PLC硬件接线图71

附录C：电气接线图72

致谢73

1.1旋转门的发展概况

　　　旋转门起源于荷兰，至今已有一百年的历史，在这段时间内，从以前意义的转门到今天的全自动旋转门，旋转门经历了一个漫长的发展历史。其种类较多，按控制方式可分为全自动旋转门、半自动旋转门和手动旋转门；按旋转翼结构方式可分为两翼旋转门、三翼旋转门和四翼旋转门；按结构材料可分为金属框架旋转门、水晶旋转门（全玻璃旋转门）和木旋转门。国外自动旋转门发展较早，其技术也较为成熟。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，有功能更强大，操作更简便等优点；检测安全系统采用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，使用各种安全检测传感器，实现防挤、防夹和防撞功能。与此同时某些厂家生产的自动旋转门还具有远程控制和液晶显示功能。

　新中国成立以来，特别是改革开放以后，旋转门也大量的出现在我国的各种公共和高档场合。但由于我国特殊的国情，使得旋转门技术起步较晚，且其发展受到一定的限制。因此，我国在自动旋转门的传动系统、控制系统和检测安全系统上离国外还有一定的差距。　

1.2旋转门作为出入口设计的优点

　　　而自动旋转门作为出入口设计，其最大的优点在于它对于人员来说，门总可以打开，可对于建筑物来说门又总是关着。同时，自动旋转门能减少公共场合人们对门体的接触，能有效的防止了细菌的传播；增强门口的抗风能力，消除了风口效应，减少了能源损耗，有效的阻挡了灰尘，噪音和废气的进入。它还有多重安全保护措施，通过安装多部接触式和非接触式传感器及独特的安全开关，确保通行者的安全。门体采用铝合金框架组装、可拆式结构，分成几个独立的部分，易于安装，运输方便。门的进出口和旋转部分都装有传感器，高灵敏度的系统保证了大门能即时开启和对速度的随时调整，保证了通过者最大程度的行走安全。

　　　两翼自动旋转门又是在传统的自动旋转门基础发展起来的。如想扩大旋转门门扇之间的距离，增加旋转门人员流量，就想到把旋转门的门扇数量减为两个，这就是两翼自动旋转门的独特之处---大的通行能力设计。同时，设计展箱和中间平滑门，其展箱具有装饰和展示功能；中间平滑门能在断电和意外情况下，能将其转停至安全疏散位置，这时平滑门打开，形成一个宽敞的疏散(紧急)通道。

2.1方案拟定

　　　两翼自动旋转门的主体结构由门体结构、驱动系统、传动系统、控制系统和检测安全系统五大部分构成，根据对这五大部分作出分析后拟定以下两个两翼旋转门的设计方案。

2.1.1 两翼自动旋转门设计方案一

　　　方案一：主要是根据传统意义的自动旋转门来进行设计，其主要是采用中轴来支撑和安装整个旋转门体，并用中轴上固定齿轮的方式来进行传动，最终使旋转门体绕着中轴旋转。其具体方案如下：

①门体结构设计

　　　门体结构分为固定部分和旋转部分的设计，均由铝型材框架和玻璃等组成。旋转门体采用中轴上安装两个旋转扇翼，旋转扇翼由一扇普通门体和一扇圆弧门体构成，这样来实现建筑屋内和屋外的任何位置的隔离。门扉一般采用高强度铝合金型材，结构简洁，精密牢固。同时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（3+3）夹胶玻璃或6mm厚钢化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夹胶玻璃或12mm厚的钢化玻璃。

②驱动系统设计

　　　由于两扇门翼距离较大且带有两扇圆弧门，使得需要的驱动力矩就较大，那么采用两台三相异步电机对称布置来完成驱动。

③传动系统设计

　　　传动系统主要是完成降速和力的传动，根据要求可采用两台异步电机输出轴分别接一台减速器，然后又通过一对齿轮啮合来把动力传递给门体的中轴，使得中轴带动固定在上面的旋转门体转动。从而实现从动力装置到执行装置动力的传递过程。

④控制系统设计

　　　控制系统采用目前小型控制中较为常用的单片机控制系统来实现，同时由变频器完成调速控制功能，再加上一些功能开关来完成两翼自动旋转门的整个控制要求。

⑤检测安全系统设计

　　　检测安全系统是关系到整个两翼旋转门能否健康安全运行的关键一步，主要采用红外线传感器来实现人流的检测，采用各种接触式和非接触式传感器以及多个接近开关来实现两翼旋转门运行过程中各个危险位置和危险情况的检测，最终实现两翼自动门的安全运行。

2.1.2 两翼自动旋转门设计方案二

　　　方案二：主要是在传统意义的自动旋转门基础上来进行改造设计的，其主要是采用圆周导轨悬挂整个旋转门体，并用悬挂门体上部转盘的方式来进行传动，最终使旋转门体绕着门冠的圆形轨道旋转。其具体方案如下：

①门体结构设计

　　　门体结构分为固定部分和旋转部分的设计，均由铝型材框架和玻璃等组成。旋转门体采用中间平滑门加两扇圆弧门构成，同时，平滑门、圆弧门和一扇普通门在旋转门体的两边构成一个旋转展台，这个展台即成了旋转扇翼，又能放置展物。这样不仅能形成一种美好的氛围，还能较为完美的实现建筑屋内和屋外的任何位置的隔离。门扉一般采用高强度铝合金型材，结构简洁，精密牢固。同时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（3+3）夹胶玻璃或6mm厚钢化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夹胶玻璃或12mm厚的钢化玻璃。

②驱动系统设计

　　　由于门体悬挂在圆形轨道上，那么受到的摩擦力矩较小；同时又使用了较大的转盘来传动，使得较小的驱动力就能产生较大的力矩。那么采用一台三相异步电机来完成驱动即可。

③传动系统设计

　　　传动系统主要是完成降速和力的传动的，根据要求可采用在异步电机输出轴接一台减速器，将转速降到一定的转速，然后又通过一对齿轮齿圈啮合来把动力传递给由齿圈形成的门体转盘上，使得转盘带动悬挂门体在圆形轨道上转动。从而实现从动力装置到执行装置动力的传递过程。

④控制系统设计

　　　控制系统采用工业控制中十分常用的可编程控制器（PLC）来实现，同时由变频器完成调速控制功能，再加上一些功能开关来完成两翼自动旋转门的整个控制要求。

⑤检测安全系统设计

　　　检测安全系统是关系到整个两翼旋转门能否健康安全运行的关键一步，主要采用红外线传感器来实现人流的检测，采用各种接触式和非接触式传感器以及多个接近开关来实现两翼旋转门运行过程中各个危险位置和危险情况的检测，最终实现两翼自动门的安全运行

2.2方案选择

2.2.1 方案比较

①从设计新颖和功能上比较

方案一的设计思路是传统意义的再次设计，没有太多新颖的结构和创新理念，同时门体的结构较其它三翼／四翼自动旋转门复杂，且外形不是太美观。因此，没有多少实际意义和市场价值。而方案二是对传动意义自动旋转门的创新设计，它能独特的展台设计使其能增加两翼自动旋转门的实用功能。同时，其独特的传动方式和高格调的外观设计使其能在多种自动旋转门中占有一席之地。

②从节能的角度比较

　　　方案一的设计由于采用中轴转动，需要两台电机才能很好的进行驱动。而方案二的设计采用门体悬挂在圆形轨道上，只需要一台同功率的电机就能很好的完成驱动。那么方案一的设计就耗能较多，则不宜采用。

③从采用的控制系统上比较

　　　方案一采用单片机控制系统虽然能很好的完成控制任务，但对设计者来说增加了很多的负担。它不仅要求进行控制系统的软件设计，还要进行较为复杂的硬件设计，其硬件包括一些芯片连接，隔离放大电路的设计。这些在方案二中就很是简单，根本不需要太多的设计，因为方案二采用的是已有的控制系统。同时，方案一的控制系统由于对用户来说体积小，结构简单，所以较为适于大批量生产。但是对我们单件或小批量生产来说设计方案一的控制系统是不值得的。

2.2.2 确定方案

　　　通过对方案一二的综合比较，考虑各自方案的利与弊。综合考虑后，我决定选择方案二进行设计。

　　　两翼自动旋转门是目前社会较为流行的一种建筑入口设计，它把传统意义上旋转的中心门轴式结构，改成为圆周导轨悬挂整个门体的设计，既扩大了人员的流动，又增加了建筑物的氛围；即保证了旋转门原有的特点，又新增加了一些附加功能。其发展趋势有可能成为一种十分盛行的新型自动旋转门。

　　　针对两翼自动旋转门的特点，利用转盘驱动悬挂门体的方式，以克服因两旋转翼距离过大引起的驱动力矩要求过大的缺点；利用高强度塑料制造齿圈，以克服传统金属材料齿圈转动惯量大的缺点；利用各种型材来制造门的零部件，以针对其零部件结构简单、精度要求不高的特点；采用可编程控制器来实现门的控制，以针对其控制功能零散的特点，能缩短开发周期，提高控制的可维修性。

　　　同时，由于经验有限，对建筑规范不熟悉，在满足建筑行业标准和建筑型材选择上存在一些不足，以待生产中加以改进。

参考文献

[1] 王寿华.建筑门窗手册[M].中国建筑工业出版社.2002

[2] 成大先.机械设计手册单行本—常用工程材料[M].化学工业出版社.2000

[3] 西北工业大学机械零件教研室编.机械设计.高等教育出版社.2001

[4] 国家机械工业局编.中国机电产品目录（14）[M].机械工业出版社.2004

[5] 扬帮文.现代新潮传感器应用手册[M].机械工业出版社.2004

[6] 王延才，王伟.变频器原理及应用[M].机械工业出版社.2005

[7] 鲁远栋.PLC机电控制系统应用设计技术[M].电子工业出版社.2006

[8] 齐占庆.机床电气控制技术第三版[M].机械工业出版社.1999

[10] 房海容，李建勇.现代机械工程综合实践教程[M].机械工业出版社.2001

[11] 洪向道主编.新编常用建筑材料手册[M].中国建筑工业出版社.2005

[12] 机械设计手册编委会编.机械设计手册（3）[M].机械工业出版社.2004

[13] 图集编绘组.门窗工程[M].中国建材工业出版社.2005

[14] 宋莉莉.两翼自动旋转门控制系统设计[C].天津职业院校联合学报第8卷第2期

[15] 汪育键，吕先竞，邓发云.信息检索与利用[M].世界图书出版公司.2003

[16] 贺光谊，唐之清.画法几何及机械制图[M].重庆大学出版社.1994

[17] 廖念钊，莫雨松，杨兴骏.互换性与技术测量[M].中国计量出版社.2000

[18] 张展.实用机械传动设计手册[M].科学出版社.1994

[19] 孙桓，陈作模.机械原理[M] .人民教育出版社.1981

[20] 徐灏.机械设计手册[M].机械工业出版社.1988

[21] 程周.PLC技术与应用[M]. 福建科学技术出版社.2003

[22] 陈琳.可编程控制器应用技术[M].化学工业出版社.2000

[23] 张万忠.电器与PLC控制技术[M].化学工业出版社.2001

[24] 耿文学.可编程序控制器应用技术手册(上) [M].科学技术文献出版社.1994

[25] 耿文学.可编程序控制器应用技术手册(下) [M].科学技术文献出版社.1994

[26] 荣大龙.工控机IPC-PLC-电器控制技术(上) [M] .东南大学出版社.2000

[27] 荣大龙.工控机IPC-PLC-电器控制技术(下) [M] .东南大学出版社.2000

[28] 曹文达.建筑装饰材料[M].北京工业大学出版社.2006

[29] JIANG Li-biao, WANG Deng-feng , NI Qiang , TAN Wei-ming.Simulation and analysis of a Truck Model＇s ride comfort based on fuzzy adaptive control theory[D]. College of Automotive Engineering, Jilin University, Changchun 130025, China; 2. Dept.of Automotive Engineering Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai 264209, China

[30] YANG Liman LI Yunhua . MULTITASK SCHEDULING IN NETWORKED CONTROL SYSTEMS WITH APPLICATION TO LARGE SCALE VEHICLE CONTROL[D].Electric Engineering, Beihang University, Beijing 100083, China

[31] XIE Jin-Song,FAN Bing-Quan, Young Sam Lee, YANG Jin. Guaranteed Cost Controler Design of Networked control Systems with State Delay[D]. Center of Research on Transports System, University of Shanghai for Science ＆ Technology, Shanghai 200093 P R. China [2]School of Electrical Engineering,Inha University, Inchon,Korea [3]College of Science, University of Shanghai for Science ＆ Technology,Shanghai 200093, P. R. China

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内容简介：: 攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要摘要两翼自动旋转门是一种专为扩大人员流动而设计的新型旋转门，是集自动旋转门、平滑门和展台功能三者优点于一身的完美组合。本论文主要论述了两翼自动旋转门的设计过程，其主要对两翼自动旋转门的门体结构、驱动系统、传动系统、控制系统和检测安全系统做了详细的分析和设计。提出了采用铝型材和玻璃等组成门体框架，旋转翼及平滑门用扁钢固定在一起形成旋转门体，通过吊架将旋转门体同六个被动滚轮连接，使旋转翼和平滑门系统悬挂在门冠圆形轨道上；采用三相异步电动机提供动力，通过一个减速器和一对齿轮齿圈传动来驱动旋转门体在门冠圆形轨道上旋转；用可编程控制器（PLC）来负责完成控制任务，由变频器来实现门体多段转速的调节功能。使用红外线传感器检测进出旋转门的人员流动，多部接触式和非接触式传感器及光电接近开关来确保通行者的安全进出。最终,设计出了一种功能实用、安全可靠的旋转门。关键词两翼自动旋转门，门体，可编程控制器,传感器攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要ABSTRACTTwo wings automatic revolving door is one kind of new revolving door which is specially for the expansion of the peoples movement,it is a perfect combination that combines automatic revolving door、smoothing door and exhibition space on the merits of the three functions . This paper discusses the design process of the two wings automatic revolving door, it include the detailed analysis and design about gate body structure、drive system、transmission system、control system and testing security system of the two wings automatic revolving door.It proposed that the door frame is composed of glass and aluminum framework,the revolving door body is made of rotary-wing and smoothing door by flat steel fixed together, is connect to six passive wheels with the hanging brackets which hang on the door crown circular orbit.The three-phase asynchronous motor drive the revolving door body to ralate on the door crown circular orbit through a reducer and gears transmission;PLC is responsible for the task of controller and the function of rotational speed is rely on the VVF. The flow of personnel passing in and out of the revolution door is checked by the infrared ray sensor, the safety of people are ensured by a number of contact and non-contact sensors and photoelectric proximity switches.On the end, have designed a kind of function practical、safety dependablely revolving door.Key words Two wings automatic revolving door, gate body, programmable logic controller, sensor攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录0目录摘摘要要.ABSTRACT.II1 绪论绪论 .11.1 旋转门的发展概况旋转门的发展概况.11.2 旋转门作为出入口设计的优点旋转门作为出入口设计的优点.11.3 旋转门的发展趋势旋转门的发展趋势.21.4 旋转门研究的必要性旋转门研究的必要性.22 方案设计方案设计 .32.1 方案拟定方案拟定 .32.1.1 两翼自动旋转门设计方案一.32.1.2 两翼自动旋转门设计方案二 .42.2 方案选择方案选择 .52.2.1 方案比较 .52.2.2 确定方案 .53 门体结构设计门体结构设计.63.1 门体的总体设计门体的总体设计 .63.1.1 门体构成 .63.1.2 门体规格 .63.2 旋转门体部分设计旋转门体部分设计 .73.2.1 确定旋转门体材料 .73.2.2 确定旋转门体相关尺寸 .83.3 曲壁设计曲壁设计 .133.3.1 曲壁的总体设计 .133.3.2 确定曲壁材料 .133.3.3 确定材料尺寸 .143.4 旋转门体旋转门体加加强连强连接接设计设计 .153.4.1 加强型钢的总体设计 .153.4.2 加强型钢材料选择及尺寸计算 .15攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录13.5 华盖结构设计华盖结构设计 .163.5.1 华盖的总体设计 .163.5.2 华盖材料选择 .173.5.3 华盖材料尺寸确定 .174 驱动系统设计驱动系统设计.194.1 驱动系驱动系统统总体设计总体设计 .194.2 减速机的选择减速机的选择 .194.2.1 旋转门体的惯性力矩计算 .194.2.2 旋转门体的摩擦力矩计算 .224.2.3 选择减速机 .225 传动系统设计传动系统设计.245.1 传动齿轮齿圈设计传动齿轮齿圈设计 .245.1.1 齿轮齿圈设计前述 .245.1.2 齿轮齿圈参数设计 .245.2 承重滚轮及其轨道设计承重滚轮及其轨道设计 .285.2.1 选择滚轮 .285.2.2 轨道设计 .295.3 齿圈连接转盘支架的螺栓设计齿圈连接转盘支架的螺栓设计 .325.3.1 螺栓直径设计 .325.3.2 齿圈结构尺寸设计 .335.4 转盘支架设计转盘支架设计 .345.5 门体吊架设计门体吊架设计 .355.5.1 吊架处连接螺栓的直径设计 .355.5.2 吊架的尺寸设计 .366 控制系统设计控制系统设计.376.1 控制系统的控制过程及其控制功能控制系统的控制过程及其控制功能 .376.1.1 控制系统的控制过程分析 .376.1.2 控制系统的控制功能分析 .376.2 控制系统的选择控制系统的选择 .376.3 变频器的选择变频器的选择 .386.3.1 变频器的容量计算 .386.3.2 指定变频器减速时间 .38攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录26.3.3 变频器的频率设定 .406.4 控制系统硬件设计控制系统硬件设计 .416.4.1 PLC 的机型选择.416.4.2 PLC 外接电气元件的选择.426.4.3 输入输出口的保护及分配 .436.4.4 PLC 的外部接线图.456.5 控制系统的软件设计控制系统的软件设计 .456.5.1 控制系统软件设计的要求分析 .456.5.2 PLC 程序设计.477 检测安全系统设计检测安全系统设计.607.1 检测安全系统的检测安全系统的总总体设计体设计 .607.2 检测系统设计检测系统设计 .607.2.1 检测系统的要求 .607.2.2 检测传感器的选择 .607.2.3 检测传感器的安装 .607.3 安全系统设计安全系统设计 .617.3.1 安全系统的要求 .617.3.2 安全传感器的选择 .617.3.3 安全接近开关的安装 .63结论结论.65参考文献参考文献.66附录附录 A：西门子：西门子 PLC S7-200CPU226 的性能参数的性能参数.68附录附录 B：PLC 硬件接线图硬件接线图.71附录附录 C：电气接线图：电气接线图.72致致谢谢.73攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论01 绪论1.1 旋转门的发展概况旋转门起源于荷兰，至今已有一百年的历史，在这段时间内，从以前意义的转门到今天的全自动旋转门，旋转门经历了一个漫长的发展历史。其种类较多，按控制方式可分为全自动旋转门、半自动旋转门和手动旋转门；按旋转翼结构方式可分为两翼旋转门、三翼旋转门和四翼旋转门；按结构材料可分为金属框架旋转门、水晶旋转门（全玻璃旋转门）和木旋转门。国外自动旋转门发展较早，其技术也较为成熟。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，有功能更强大，操作更简便等优点；检测安全系统采用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，使用各种安全检测传感器，实现防挤、防夹和防撞功能。与此同时某些厂家生产的自动旋转门还具有远程控制和液晶显示功能。新中国成立以来，特别是改革开放以后，旋转门也大量的出现在我国的各种公共和高档场合。但由于我国特殊的国情，使得旋转门技术起步较晚，且其发展受到一定的限制。因此，我国在自动旋转门的传动系统、控制系统和检测安全系统上离国外还有一定的差距。1.2 旋转门作为出入口设计的优点而自动旋转门作为出入口设计，其最大的优点在于它对于人员来说，门总可以打开，可对于建筑物来说门又总是关着。同时，自动旋转门能减少公共场合人们对门体的接触，能有效的防止了细菌的传播；增强门口的抗风能力，消除了风口效应，减少了能源损耗，有效的阻挡了灰尘，噪音和废气的进入。它还有多重安全保护措施，通过安装多部接触式和非接触式传感器及独特的安全开关，确保通行者的安全。门体采用铝合金框架组装、可拆式结构，分成几个独立的部分，易于安装，运输方便。门的进出口和旋转部分都装有传感器，高灵敏度的系统保证了大门能即时开启和对速度的随时调整，保证了通过者最大程度的行走安全。两翼自动旋转门又是在传统的自动旋转门基础发展起来的。如想扩大旋转门门扇之间的距离，增加旋转门人员流量，就想到把旋转门的门扇数量减为两个，这就是两翼自动旋转门的独特之处-大的通行能力设计。同时，设计展箱和中间平滑门，其展箱具有装饰和展示功能；中间平滑门能在断电和意外情况下，能攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论1将其转停至安全疏散位置，这时平滑门打开，形成一个宽敞的疏散(紧急)通道。1.3 旋转门的发展趋势自动旋转门虽然已出现多年，但的技术发展仍在不断完善和提高。其发展趋势主要有以下几个：独特新颖的总体设计，高度的安全可靠性设计，多种运转使用方式设计，故障即时显示功能设计，楼宇消防智能化控制设计，停电使用功能设计，大通行能力设计，精巧灵敏的遥控控制系统设计，先进的驱动控制系统设计。同时，自动旋转门还能利用先进的通信和网络技术，使自动门的维护不再受时间、地域和专业维护技术的限制，制造商可通过 internet 与设备进行实时交流，校正偏差，让自动门达到最佳运行状态。当出现异常时，可准确传回故障信息，实现远程维护，缩短维护、保养时间；采用液晶显示屏，进行可视化设计，全面显示门体转速、状态和故障等信息。1.4 旋转门研究的必要性由于国外自动旋转门发展较早，无论是驱动技术还是控制技术都较为成熟。而我国旋转门技术的发展起步较晚，其全自动旋转门技术来源于荷兰、瑞典、日本等国。到目前为止，我国的自动旋转门的技术水平离国外还有一定差距，特别是在结构设计和驱动控制系统上。我国设计的自动旋转门的安全性能低，运行噪音大，寿命短，所以，仍需设计人员的不断努力，才有希望赶超国外自动旋转门的技术水平。因此，对自动旋转门的研究是十分有必要的。随着我国国民经济持续稳定地增长，人民生活水平的不断提高，人们对生活环境的要求也越来越高。而创造美好生活环境又必定成为装饰业发展的巨大动力。在现代城市建筑物装饰装修中，人们对门的选择已由单一的功用型向个性化、品位化发展，而将高科技应用到建筑物的外观形象上，使城市建筑的入口体现出智能化也是必然的趋势。此时，两翼自动旋转门以其全新的概念，宽敞开放的门面、高格调和智能化的设计，自然成为现代化楼宇建筑的入口装饰的主流，无可质疑的必选设施。这也堪称建筑物的点睛之笔。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 方案设计02 方案设计2.1 方案拟定两翼自动旋转门的主体结构由门体结构、驱动系统、传动系统、控制系统和检测安全系统五大部分构成，根据对这五大部分作出分析后拟定以下两个两翼旋转门的设计方案。2.1.1 两翼自动旋转门设计方案一方案一：主要是根据传统意义的自动旋转门来进行设计，其主要是采用中轴来支撑和安装整个旋转门体，并用中轴上固定齿轮的方式来进行传动，最终使旋转门体绕着中轴旋转。其具体方案如下：门体结构设计门体结构分为固定部分和旋转部分的设计，均由铝型材框架和玻璃等组成。旋转门体采用中轴上安装两个旋转扇翼，旋转扇翼由一扇普通门体和一扇圆弧门体构成，这样来实现建筑屋内和屋外的任何位置的隔离。门扉一般采用高强度铝合金型材，结构简洁，精密牢固。同时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（3+3）夹胶玻璃或 6mm 厚钢化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夹胶玻璃或 12mm 厚的钢化玻璃。驱动系统设计由于两扇门翼距离较大且带有两扇圆弧门，使得需要的驱动力矩就较大，那么采用两台三相异步电机对称布置来完成驱动。传动系统设计传动系统主要是完成降速和力的传动，根据要求可采用两台异步电机输出轴分别接一台减速器，然后又通过一对齿轮啮合来把动力传递给门体的中轴，使得中轴带动固定在上面的旋转门体转动。从而实现从动力装置到执行装置动力的传递过程。控制系统设计控制系统采用目前小型控制中较为常用的单片机控制系统来实现，同时由变频器完成调速控制功能，再加上一些功能开关来完成两翼自动旋转门的整个控制要求。检测安全系统设计检测安全系统是关系到整个两翼旋转门能否健康安全运行的关键一步，主要攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 方案设计1采用红外线传感器来实现人流的检测，采用各种接触式和非接触式传感器以及多个接近开关来实现两翼旋转门运行过程中各个危险位置和危险情况的检测，最终实现两翼自动门的安全运行。2.1.2 两翼自动旋转门设计方案二方案二：主要是在传统意义的自动旋转门基础上来进行改造设计的，其主要是采用圆周导轨悬挂整个旋转门体，并用悬挂门体上部转盘的方式来进行传动，最终使旋转门体绕着门冠的圆形轨道旋转。其具体方案如下：门体结构设计门体结构分为固定部分和旋转部分的设计，均由铝型材框架和玻璃等组成。旋转门体采用中间平滑门加两扇圆弧门构成，同时，平滑门、圆弧门和一扇普通门在旋转门体的两边构成一个旋转展台，这个展台即成了旋转扇翼，又能放置展物。这样不仅能形成一种美好的氛围，还能较为完美的实现建筑屋内和屋外的任何位置的隔离。门扉一般采用高强度铝合金型材，结构简洁，精密牢固。同时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（3+3）夹胶玻璃或 6mm 厚钢化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夹胶玻璃或 12mm 厚的钢化玻璃。驱动系统设计由于门体悬挂在圆形轨道上，那么受到的摩擦力矩较小；同时又使用了较大的转盘来传动，使得较小的驱动力就能产生较大的力矩。那么采用一台三相异步电机来完成驱动即可。传动系统设计传动系统主要是完成降速和力的传动的，根据要求可采用在异步电机输出轴接一台减速器，将转速降到一定的转速，然后又通过一对齿轮齿圈啮合来把动力传递给由齿圈形成的门体转盘上，使得转盘带动悬挂门体在圆形轨道上转动。从而实现从动力装置到执行装置动力的传递过程。控制系统设计控制系统采用工业控制中十分常用的可编程控制器（PLC）来实现，同时由变频器完成调速控制功能，再加上一些功能开关来完成两翼自动旋转门的整个控制要求。检测安全系统设计检测安全系统是关系到整个两翼旋转门能否健康安全运行的关键一步，主要采用红外线传感器来实现人流的检测，采用各种接触式和非接触式传感器以及多个接近开关来实现两翼旋转门运行过程中各个危险位置和危险情况的检测，最终攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 方案设计2实现两翼自动门的安全运行。2.2 方案选择 2.2.1 方案比较从设计新颖和功能上比较方案一的设计思路是传统意义的再次设计，没有太多新颖的结构和创新理念，同时门体的结构较其它三翼四翼自动旋转门复杂，且外形不是太美观。因此，没有多少实际意义和市场价值。而方案二是对传动意义自动旋转门的创新设计，它能独特的展台设计使其能增加两翼自动旋转门的实用功能。同时，其独特的传动方式和高格调的外观设计使其能在多种自动旋转门中占有一席之地。从节能的角度比较方案一的设计由于采用中轴转动，需要两台电机才能很好的进行驱动。而方案二的设计采用门体悬挂在圆形轨道上，只需要一台同功率的电机就能很好的完成驱动。那么方案一的设计就耗能较多，则不宜采用。从采用的控制系统上比较方案一采用单片机控制系统虽然能很好的完成控制任务，但对设计者来说增加了很多的负担。它不仅要求进行控制系统的软件设计，还要进行较为复杂的硬件设计，其硬件包括一些芯片连接，隔离放大电路的设计。这些在方案二中就很是简单，根本不需要太多的设计，因为方案二采用的是已有的控制系统。同时，方案一的控制系统由于对用户来说体积小，结构简单，所以较为适于大批量生产。但是对我们单件或小批量生产来说设计方案一的控制系统是不值得的。2.2.2 确定方案通过对方案一二的综合比较，考虑各自方案的利与弊。综合考虑后，我决定选择方案二进行设计。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计03 门体结构设计3.1 门体的总体设计3.1.1 门体构成两翼自动旋转门的门体部分设计主要包括旋转门体部分设计和固定部分曲壁设计，旋转门体又包括中间旋转平滑门和旋转展箱设计。其中旋转平滑门又由四扇普通推拉门组成，在紧急或是停电的情况下打开进行人员流通，而旋转展箱又是转门的一部分，由圆弧门、平滑门和扇门构成一个展示空间，其都由铝型材框架和玻璃构成。曲壁是旋转门体部分的旋转空间，由进出门口和四块弧形框架玻璃构成。3.1.2 门体规格门体规格根据文献 1两翼旋转门门体尺寸进行设计。门体总体规格尺寸如表3.1，门体总体外形图如图 3.1：表 3.1 门体尺寸内直径门中线全阔入口宽度中间门全开阔度华盖高度门扉高度（D）mm（E）mm（C）mm（F）mm（A）mm（B）mm36003804167616405002200图 3.1 门体外形图FABDCE攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计13.2 旋转门体部分设计3.2.1 确定旋转门体材料旋转门体材料主要包括门体骨架的材料和门体玻璃材料，由于旋转门体由四扇推拉门组成和两扇旋转展箱构成，因此其构成相当于有一栋四扇的推拉门和两扇旋转的圆弧门与两扇扇门。旋转门体的框架材料门体框架材料可选用铝型材来构成骨架和安装玻璃的框架，根据相关门体标准，旋转平开门可按 90 系列的推拉门进行设计。门体骨架采用 90 系列推拉门专用铝型材，据文献 1选择如下。平滑门的材料选择如表 3.2：表 3.2 平滑门材料名称材料代号线密度（kg/m）光企L090704（图 3.2）0.966勾企L090705（图 3.3）1.033上横L090706（图 3.4）0.836下横L090707（图 3.5）1.152（左右）边框L090703（图 3.6）0.854上滑L090701（图 3.7）1.375下滑L090702（图 3.8）1.198相关铝型材的截面形状如下图：攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计2图 3.2 光企截面图图 3.3 勾企截面图图 3.4 上横截面图图 3.5 下横截面图图 3.6 边框截面图图 3.7 上滑截面图图 3.8 下滑截面图旋转扇门的材料可按中间平滑门的相关材料来做，则上横选择 L090706，下横选择 L090707，左右光企框选择 L090704。旋转圆弧门的材料可选择圆弧专用铝型材 6063，其相关截面形状及尺寸同平开门的铝型材相同。旋转门体玻璃材料门扉玻璃一般有几种选择，一是防弹玻璃，二是夹胶玻璃，三是钢化玻璃。由于门一般用于高级的宾馆，写字楼等高档场所，一般无特殊要求。由于防弹玻璃价格较为昂贵，并且无多大实际用处，而夹胶玻璃它安装的透光性不是较好，因此选择钢化玻璃是最合适的。根据参考其他相关产品的选择情况，据文献2旋转门体的平滑门玻璃可选用 6mm 的钢化透明玻璃。旋转圆弧门可选用专用的 6mm圆弧钢化玻璃。3.2.2 确定旋转门体相关尺寸确定中间平滑四扇门的尺寸攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计3根据前面的总体设计可知，旋转门的门扉高度为 2200mm，内径为 3600mm，则中间平滑门尺寸可按文献1 90 系列的尺寸高度为 2100mm，四扇门宽度为3500mm 进行设计。90 系列推拉铝合金的门体图如图 3.9。图 3.9 平滑门体图90 系列推拉铝合金的门体节点图如下：节点图 3.10 节点 1 截面图节点图 3.11 节点 2 截面图攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计4节点节点节点图 3.12 节点 3、4、5 截面图由于平滑门的整体尺寸宽为 3500，高为 2100，则根据以上节点，可以计算门的相关尺寸为。平滑门外部框架采用插接的方式，则门上下滑长度就为整个平滑门的宽度 3500mm，左右边框的长度就为平滑门的高度 2100mm。单扇门宽度为：式（3.1）(223)4350027.4 2 11 264 34915BlBBBmm 重平铝边单扇=（）式中：为平滑门的宽度，为门边框宽度；l平B边为门扇与边框的重合值，为铝合金框的宽度；B重B铝由于门体铝合金的横竖的宽度都一样，则单扇门的框架连接采用直接对接的方式，那么铝型材的上下横长度为：915mm上下横单扇光企和勾企的长度为：式（3.2）210050.831.8299.82056lHBBllmm下滑光勾上滑节上重节下重式中：为平滑门的高度，为铝合金框上滑的宽度；HB上滑为门框安装的上宽度，为门框安装的下宽度；l节上重l节下重而单扇门玻璃的长度为：式（3.3）2205650.876.22 121953llBBlmm 玻长光勾上横下横玻安式中：为光勾企的型材长，为铝合金门框上横宽度；l光勾B上横为铝合金门框下横宽度，为玻璃安装在门框的长度；B下横l玻安攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计5单扇门玻璃的宽度为：式（3.4）29156451.3 12 2824BBBBlmm光玻宽上下横勾玻重式中：为光企型材的宽度，为勾企型材的宽度；B光B勾为玻璃与光勾企的安装长度；l玻重确定旋转展台材料尺寸旋转圆弧门的弧长要能堵塞进出门口，以免旋转门转到某个位置把门内和门外连通而失去两翼旋转门的意义。那么弧形门可按下面计算：门进出口的圆心夹角，根据余弦公式有：式（3.5）222222222cos1676180018002 1800cos56BRRR 进出宽门内门内门内则式中：为转门进出口的门口宽度，为转门的内半径；B进出宽R门内由于平滑门和圆弧门直接连接，则圆弧门的半径为：式（3.6）23500228.21778RlBmm圆平铝则圆弧门型材弧长为：式（3.7）22562 3.14 17783601737lRmm 圆圆弧式中：为圆弧门半径；R圆那么圆弧门的最小弧长要为那么多，可以取其圆弧长为 1750mm。圆弧门左右型材长度，圆弧门框架采用直接对接的方式，那么左右型材可依下面计算。式（3.8）210050.876.21973lHBBmm弧左右上横下横圆弧玻璃的弧长为：攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计6 式（3.9）22175064 2 12 21646BlBlmm 圆弧弧玻宽左右横玻重式中：为左右横型材的长度；B左右横圆弧玻璃的长度为：式（3.10）21973 12 21997lllmm弧左右玻长玻重确定旋转扇门材料尺寸由于旋转扇门要与旋转圆弧门和平开门构成一个三角形柱的空间展台，展台的空间大小由平开门与扇门的夹角决定,扇门可大可小，但要保证构成空间的稳定性。扇门尺寸确定：由于扇门要保证与弧形门和平开门形成展台的稳定性,则可以选取平开门与扇门与圆弧门的连接点在距圆弧门两端面的 1/5 处。则连接点在距圆弧型材两边距离为：式（3.11）11175035055llmm圆弧接以下计算参照图 3.13，则连接处圆弧对应圆心角为：式（3.12）236021750350 2360342 3.14 1750RlR，平接平式中：为平滑门的半径，为接点处离端面的圆弧长；R平l接则对应的两直角边长度为：式（3.13）cos1750 cos341451aRmm平式（3.14）sin1750 sin34979bRmm平扇门对应门的宽度为：式（3.15）22229159791116BaBbmm扇单扇（）（1451）由于门框架采用直接对接的方式连接，则扇门对应框架型材宽度为就门的宽度 1116mm，扇门的型材长度就为门的高度 2100mm。扇门玻璃的宽度为：攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计7 式（3.16）22111664 2 12 21012BBBlmm 光玻宽扇玻重扇门玻璃的长度为：式（3.17）2210050.876.22 121997lHBBlmm 扇玻长上横下横玻安图 3.13 门体连接图3.3 曲壁设计3.3.1 曲壁的总体设计曲壁由六根工字钢来做为立柱，形成门体的支撑体，每三根构成一边曲壁圆弧。而六根工字钢竖在水泥地板里，进出口各布置 2 根，曲壁圆弧中间安装框架玻璃，然后顶部又用一圆形轨道将六根立柱固定在一起，形成一个曲壁的整体框架。曲壁由四块相同的圆弧玻璃组成，其总体设计图如图 3.14。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计8弧形玻璃立柱图 3.14 曲壁总体设计图3.3.2 确定曲壁材料曲壁立柱可选用 GB/T70-1988 的热轧工字钢型号 10 作成为立柱，其相关尺寸如下图：图 3.15 工字钢工字钢参数如表 3.3：表 3.3 工字钢参数尺寸（mm）型号hbdt10100684.57.6安装曲壁玻璃框的型材选用：曲壁上下圆弧型材选用文献 23-91GB/T3280-1992 的 2mm 的不锈钢板弯曲成型，曲壁玻璃的选用 12mm 弧形钢化玻璃。3.3.3 确定材料尺寸由于圆的内圆半径为 1800mm,门口对应的圆心角为，则两边曲壁各对应的56圆心角应为: 式（3.18）360236056 212422曲所以两边曲壁对应的弧长为：攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计9 式（3.19）221242 3.14 18003603894lRmm曲曲门内式中：为旋转门的内半径；R门内则每扇曲壁上横的弧长为: 式（3.20）438944 5=193722lblmm 间曲上横式中：为曲壁与立柱的安装预留间歇；b间下横的弧长为：=1937llmm下横上横玻璃尺寸的确定：玻璃的弧长：式（3.21）=-2b=1937-2 12=1976llmm波上横玻安玻璃的高度为：式（3.22）2hBbbb下上玻安那么： 2200 10076.2 12 22000hmm式中：为上横曲壁型框的长度，为下横曲壁型框的长度；b上b下(注以上的型材的直径为 3600mm,玻璃的直径为 3604mm)3.4 旋转门体加强连接设计3.4.1 加强型钢的总体设计由于旋转门体启动较为频繁，可能铝合金形成的框架在门体的频繁旋转过程中就显得强度不够，同时由于门体由两部分组成，一部分是平开门，一部分是形成展台的旋转部分。这两部分是靠扁钢将其固定成一个整体，这样使得中间平滑门与圆弧门和旋转扇门的连接既方便可靠。又加强了门体的整体结构强度。因此特在中间平滑门、圆弧门和旋转扇门的上部框架型材中加加强型钢。分别在圆弧门加强型钢两端的弧长处和扁钢的弧长中间分别打三个的螺栓孔，以连接门体吊架。还有就是在各门体连接的交界处钻螺栓孔，好使用螺栓固定各门体成为一个整体的旋转门体，即在转动扇门与平开门连接处，转动扇门与圆弧门连接处，转动圆弧门与平开门连接处打螺栓孔。将门体加强型钢和门体铝合金用 2mm 厚的不锈钢包饰，用铆钉将型钢与铝合金连接成一个整体，钢板既起到了连接的作用，攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计10同时又起到了装饰的效果，一举两得。3.4.2 加强型钢材料选择及尺寸计算转动圆弧门加强型钢选用：根据铝合金型材宽度为 28.2mm，可选用文献2热扎扁钢（GB/T704-1988），宽度为 28mm，厚度为 8mm 的系列扁钢，其弧长为转动圆弧门的弧长。因此扁钢弯曲为半径为 1778mm 的弧形。线密度为 1.76kg/m。其弧长为：L=1750mml圆弧平开门加强型钢选用：根据平开门的上滑铝合金宽度为 90mm，因此可选用热扁钢（GB/T704-1988）宽度为 90mm，选厚度为 8mm 的系列，线密度为 5.65Kg/m。扁钢长度为平开门整体的长度加上两边接头长度。扁钢长度：式（3.23）2=3500+2 28=3556mm Lll平接式中：为型钢与两扇圆弧门的连接长度；l接转动扇门加强型钢选用：根据扇门门框铝合金宽度为 28.2mm。选用热扎扁钢（GB/T704-1988）宽度为28mm，厚度为 6mm 的系列扁钢，线密度为（1.32kg/m）.其长度为转动扇门铝合金宽度加上两边接头长度，则扁钢长度：式（3.24）12=1116+28+90=1234mm LBll扇接接式中：为型钢与圆弧门的连接长度，为型钢与平滑门的连接长度；l接1l接2圆弧门的加强型钢连接门体吊架的螺栓孔位于型钢圆弧端的 20mm 处，中间连接吊架的螺栓孔为型钢弧中间，门体加强型钢连接用 M8 的螺栓，其孔位于门体连接的交接处。其连接结构尺寸图如图 3.16：攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计11图 3.16 门体加强连接尺寸图3.5 华盖结构设计3.5.1 华盖的总体设计华盖是用来安装驱动系统和控制系统的空间部分,其外形由钢板和包装金属材料构成一个圆柱形体。其主要用来安装转盘齿圈，圆周导轨，电机，控制装置等。华盖内采用多层布局，最下面是导轨，导轨上面安装门体转盘，转盘和齿轮减速器连接，齿轮减速器和电机用法兰盘连接安装在转盘上方，其固定在与立柱连接在一起的支撑架子上，控制装置也固定在这个架子上。这样设计布局较为合理，且节约空间，使得华盖的整体布局紧凑起来。同时，由于固定电机的架子与门体立柱连接使得固定可靠，能有效的减小了驱动装置对门体的振动。华盖吊顶不锈钢板形成顶部，用钢板构成环形把吊顶钢板和滑盖顶部钢板连接起来，环形钢板位于齿圈内径以内，用铆钉将吊顶钢板和滑盖顶部钢板连接起来。华盖的布局图如图 3.1攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计12钢板放电机齿轮方钢3方钢2方钢1放控制装置图 3.17 滑盖布局图3.5.2 华盖材料选择如上图方钢 1 是主要支撑件，它的选择关系到整个电机的固定及其连接强度，可选文献23-101 页 GB/T705-1989 的热轧方钢，方钢 2 可选 GB/T705-198920 20的热轧方钢，方钢 3 和方钢 1 方钢 2 选择一样的钢板是用来固定减速机的，20 20可选用热轧钢板 GB/T70-1988 的 5mm 厚钢板。减速机的法兰盘同钢板用螺栓连接起来。同时钢板上还要放控制装置有可编控制器和变频器。方钢和立柱采用焊接方式连接，而钢板和方钢间也用焊接的方式连接。华盖顶部用的盖钢板选用文献2的 GB/T4237-1992 的 2mm 不锈钢板，而吊顶用 2mm 的不锈钢板实现。3.5.3 华盖材料尺寸确定方刚 1 的长度为：式（3.25）12sin642 1800 sin623179lRmm内方钢 2 的长度为：式（3.26）22sin322 1800 sin311854lRmm内由于方钢 3 连接在方钢 1 和 2 的中间，那么方钢 3 的长度为：式（3.27）31113179159022llmm钢板的长度大于方钢 3 的长度即可，可取钢板一边长出方钢 3 的为 20mm,l间那么钢板长度为：式（3.28）43215902 201630lllmm 间钢板的宽度大于方钢 1 方钢 3 间的距离即可，取一边大于距离为 20mm,那么钢板的宽度为：攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 门体结构设计13 式（3.29）22212211()40221185415902 205272bllmm 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 驱动系统设计04 驱动系统设计 4.1 驱动系统总体设计整个门体的驱动由电机提供动力，电机通过一个一级齿轮减速器把速度降低后，再通过齿轮和齿圈啮合把动力传给齿圈,齿圈上固定有转盘支架,转盘支架又和吊挂轮连接,而吊挂轮上悬挂着整个门体。齿圈使得吊挂轮在曲壁圆形导轨上转动,从而带动整个悬挂门体旋转,实现从动力装置到执行装置的动力驱动过程。 4.2 减速机的选择电机选择根据启动时克服门体的惯性力矩和阻力矩来进行选择。设计时要假设门体能在要求时间内加速到门体的快速转速，这样才能很好的满足驱动要求。由于旋转门体的最大转速为 6r/min,即其角速度为：式（4.1）26/605wrad s由于传感器一般在 2m 范围内检测人的来临,当人迈进门口边时,门体要以正常速度转动，则在这个时间内门体要加速到正常速度。按照人的正常速度人能在1s 内走到门口，但由于某些其它的原因，同时为了能充分满足动力需要，可以将加速时间设为 0.5s。则角加速度为：式（4.2）22/0.5/55rad st由于电机要带动门体转动,有一个加速过程，在这个加速过程中需要克服旋转门体的惯性力矩和门体的摩擦力矩才能使其转动，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启动惯性力矩。MJ4.2.1 旋转门体的惯性力矩计算中间平滑门的转动惯量以下是各加强型材的线密度。中间平滑门的加强型钢转动惯量为：式（4.3）2313211215.65 3.55621.2.12Jr dmLkg m平滑门的上边框转动惯量为：攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 驱动系统设计1 式（4.4）2323211211.375 3.54.9.12Jr dmLkg m平滑门的下边框转动惯量为：式（4.5）2333211211.198 3.54.3.12Jr dmLkg m平滑门的左右边框转动惯量：式（4.6）2433210.854 2.1(1.751.7226 )0.54.30.274Jr dmkg m玻璃的总质量为：式（4.7）144 1.53 0.824 0.006 250096.6mvkg玻式中：为玻璃密度；框架型材的总质量为：2424mkg（0. 915 0. 836+0. 915 1. 152+2. 056 0. 966+2. 056 1. 033）式（4.8）把中间四扇推拉门当成一均匀质量体来近似估算其转动惯量，则中间四扇门的线密度为：式（4.9）1296.62434/3.5m mkg ml平那么中间四扇门的转动惯量为：式（4.10）23532112134 3.5121.5.12Jr dmLkg m转动扇门的转动惯量转动扇门的加强型钢的转动惯量为：攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 驱动系统设计2 式（4.11）2363211211.32 1.0990.15.12Jr dmLkg m转动扇门玻璃的质量为：式（4.12）31.012 1.997 0.006 250030.3mkg转动扇门框架的质量为：式（4.13）41.116 0.836 1.116 1.1522.1 0.9662.1 0.9666.3mkg同样把转动扇门当成一均匀质量体来近似估算其转动惯量，则门体在 R 向的线密度：式（4.14）34306.362.8/1.451 0.951m mkg mb那么门的转动惯量为：式（4.15）273321(1.4510.951 ) 62.846.3Jr dmkg m旋转圆弧门的转动惯量旋转圆弧门的框架质量为：式（4.16）51.75 0.836 1.75 1.1522.1 0.966 27.5mkg旋转圆弧门的玻璃质量为：式（4.17）61.646 1.997 0.006 250050mkg旋转圆弧门的加强型钢转动惯量为：式（4.18）82221.75 1.765623601.5.mJkg m1222（r +r ）（1. 775 +1. 778）旋转圆弧门的转动惯量为：式（4.19）82227.55056236038.3.mJkg m1222（r +r ）（1. 75 +1. 778）那么整个门体的转动惯量为：攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 驱动系统设计3 式（4.20）12345678922222221.14.94.32 0.54 121.22 0.1546 22 28.32 1.5305.JJJJJJJJJJkg m 总那么可以计算出旋转门体惯性阻力矩式（4.21）2305383 .5MJN M总惯4.2.2 旋转门体的摩擦力矩计算由于门体通过吊架上的滚轮与曲壁上的轨道旋转来实现门体运动的，因此，还应存在一个摩擦力矩来阻碍门体的运动，则摩擦系数应是滚动摩擦系数。由相关的资料可知滚轮与圆形轨道的摩擦系数为 f=0.005。旋转门体的总的质量为：式（4.22）5.65 3.556 1.375 3.5 1.198 3.50.854 2.1 296.624.4m 总（1. 32 1. 099+30. 3+6. 3）2+（7. 5+50+1. 75 1. 76）2=351kg由于滚轮与轨道的结合面由两个，那么，门体的摩擦阻力为：式（4.23）22sin452 0.005 351 10 sin4525FfNfGN阻摩擦阻力矩为：式（4.24）25 1.77845 .MFRN m阻阻式中：R 为圆弧门的半径4.2.3 选择减速机门体转动需要的总力矩即为：式（4.25）45383428 .MMMN m阻总惯根据机械设计中电机所需功率按下式计算: 式（4.26）()1000aaMWPKW其中式中是整个传动中的传动效率,由于从电机到门体经过了两对齿轮传a动,且齿轮传动效率 0.97，由于有齿轮减速机则经历两对轴承，其传动效率为0.98。由此可以计算出所需电机的功率：式（4.27）2242850.31000 0.970.98aPKW由于门体还应能承受一定的风阻，以及旋转门体周围毛条与曲壁门体间的摩擦阻力和门体转盘吊架的质量都没计算在内。尽管其产生的阻力较小，但由于门攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 驱动系统设计4体直径过大,则会产生较大的阻力矩。同时可能还有一些其它没有考虑的因素，因此特将计算出的功率放大一些。根据相关的计算结果可以选以下几种减速机。可选用文献4中的 G 系列全封闭出齿轮减速机配备电机功率为 0.55KW，此减速机是专为机电一体化产品而设计，是全封闭的硬齿面斜齿轮传动，有低噪音、高效率的优点，同时整体结构紧凑、重量轻、适应性强。选择时减速机传动比不宜过大，因为带动门体的转盘齿圈不能太小而使得产生的力矩过小，同时要符合立式安装要求。因此，根据这些可列出以下几个型号方案：表 4.1 减速机方案表减速机型号功率（KW）机型号减速比输出转矩（N.M）输出转速（r/min）适配电机GLF28-550-30.5528314466.7Y801-4GHF28-550-30.5528314466.7Y801-4GLF28-550-50.5528523.4280.0Y801-4GHF28-550-50.5528523.4280.0Y801-4由于两翼转门的两个扇翼相距较远，使得安装在吊架上的齿圈应有较大的直径，才利于传递力矩，即要求从减速器输出轴到齿圈的传动比应取较大一些才好，因此减速器输出轴到齿圈的转速应适中才好。由于 GLF28-550-5 的减速比适当，输出转矩和转速也相对其型号较为符合要求，同时它又是立式铸铝盒箱体，质量较轻。所以 GLF28-550-5 型是最符合要求的。所配电机相关参数如表 4.2：表 4.2 电机参数表满载时型号额定功率（KW）转速（r/min）电流（A）效率（%）功率因素堵转电流（A）额定转矩（N.M）转动惯量净重（kg）Y801-40.5514401.670.50.766.52.20.001817攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计05 传动系统设计电机通过一个一级齿轮减速器把速度降低后，依靠齿圈与支架构成的转盘来实现动力的传递。其中齿圈和转盘支架用螺栓固定在一起,转盘支架又和吊挂轮连接,整个门体靠吊架连接在滚轮上。转盘使得吊挂轮(6 个吊挂轮,一边 3 个)在曲壁圆形导轨上转动,从而带动整个悬挂门体旋转,实现从动力装置到执行装置的动力传递过程。5.1 传动齿轮齿圈设计5.1.1 齿轮齿圈设计前述减速机是通过输出轴齿轮带动门体转盘的大齿圈使得门体转动的，通过这一对齿轮齿圈的啮合将电机的动力传给门体,齿圈安装在滚轮连接的支架架上。门体最高转速为 6r/min，而减速机输出的转速为 280r/min，那么这对齿轮齿圈传动比为：式（5.1）28046.76nin减门设计两翼旋转门的使用寿命为十年，那么齿轮齿圈可按使用寿命为十二年来设计，设门每天能工作的时间为十小时，根据前面设计可知输入功率为 0.55KW，齿轮的转速为 280r/min。5.1.2 齿轮齿圈参数设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。两翼旋转门是一般日常机器，速度不高，故可选用 8 级精度（GB10095-88）。查文献3中 189 页表 10-1。小齿轮材料为 45 钢，硬度为 20HBS,大齿圈的材料选用文献23-254 页的 MC 尼龙硬度为30HBS。先设取小齿轮齿数 =20，大齿轮齿数。1z220 46.7934z 按齿面接触强度设计由设计公式进行计算，即：式（5.2）2312.32tEtdHK TZudu1）确定公式内的各计算参数a. 试选用载荷系数=1.3。tKb. 计算小齿轮传递的转矩。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计1 式（5.3）5541110.559.55 109.55 101.87 10.280PTN mmnc. 由文献3中 201 页表 10-7 选取齿宽系数=0.6。dd. 由文献3中 198 页表 10-6 查得材料的弹性系数。1256.4EZMPae. 由文献3中 207 页图 10-21d 按齿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。lim1500HMPalim2120HMPaf. 计算应力循环次数式（5.4）9116060 280 1 (2 10 365 12)1.472 10hNn jL 式（5.5）9821.472 103.152 1046.7Ng. 由文献3中 203 页图 10-19 查得接触疲劳寿命系数：，。10.85HNK21.0HNKh. 计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1，安全系数 S=1，得：式（5.6）1lim110.85 500425HNHHKMPaMPaS 式（5.7）2lim21.0 120120HNHHKMPaMPaS22）计算a. 试计算小齿轮的分度圆，代入中较小的值1tdH 式（5.8）23124312.321.3 1.877 1047.756.42.32146.712041tEtdHK TZudumm可以取整值为为 45mm1tdb. 计算圆周速度 v 式（5.9）145 2800.7/60 100060 1000td nvm sc. 计算齿宽式（5.10）0.6 4527dtbdmmd. 计算齿宽和齿高之比 b/h攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计2 模数：式（5.11）11/45/271.67ttmdzmm 齿高：式（5.12）2.252.25 1.673.76thmmm 式（5.13）/27/3.767.18b h e. 计算载荷系数根据 v=0.7m/s，8 级精度，由文献3中 192 页图 10-8 查得动载系数Kv=1.10；直齿轮，假设。由文献3图 103 查得。/100/AtK F bN mm1.2HaFaKK由文献3190 页表 10-2 查得两段的齿轮的使用系数；1AK 由文献3194 页表 10-4 查的 8 级精度、小齿轮相对支承悬挂布置时，式（5.14）2231.150.18 1 6.70.31 10HddKb（）将数据代入后得：式（5.15）2231.150.180.6 0.60.31 10271.27HK（1+6. 7）由 b/h=7.18,=1.27，查文献3195 页图 10-13 得=1.3，则HKFK故载荷系数式（5.16）1 1.10 1.2 1.271.68AVHHKK K KK f. 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得：式（5.17）331K1.684550K1.3tddmmt1g. 计算模数式（5.18）502.520dmmmz11按齿根弯曲强度设计设计计算公式：式（5.19）322FaSadFYYKTmz1）确定计算公式内的各计算参数a. 由文献3204 页图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大1300FEMPa齿轮的弯曲疲劳强度极限；2160FEMPab. 由文献3202 页图 10-18 查得弯曲疲劳寿命系数，；10.8FNK22.5FNKc. 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由下式得式（5.20）110.8 5001711.4FNFEFKMPaS1攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计3 式（5.21）222.5 1602861.4FNFEFKMPaS2d. 计算载荷系数 K 式（5.22）1 1.1 1.2 1.31.716AVHFKK K KK e. 查取齿形系数,由文献3197 页表 10-5 查得，；12.8FaY22.06FaYf. 查取应力校正系数由文献3197 页表 10-5 可查得，；11.55SaY21.97SaYg. 计算大、小齿轮的并加以比较FaSaFYY 式（5.23）112.8 1.550.0254171FaSaFYY1 对式（5.24）222.06 1.970.014189286FaSaFYY2由上式可得小齿轮的数值较大。2）设计计算式（5.25）13243222 1.716 2.522 100.02541.2 202.112FaSadFYYKTmzmm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。那么，可按弯曲强度计算得的模数 2.112 并就近圆整为标准值 m=2.5；按接触强度算得的分度圆直径作为设计。算出小齿轮齿数：式145dmm150202.5dzm（5.27）大齿轮齿数：式（5.28）2146.7 20934ziz就取 2934z 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。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计4几何尺寸计算1）计算分度圆直径式（5.29）20 2.550dzmmm11 式（5.30）934 2.52370dzmmm222）计算中心距式（5.31）50270121022ddamm123）计算齿轮宽度式（5.32）10.6 5030dbdmm由于两个齿轮为不同类型材料，所以可取。2130,35Bmm Bmm4）验算式（5.33）41122 1.87 10100950tTFNd 式（5.34）1 100920.2/100/50AtK FN mmN mmb故合适。5.2 承重滚轮及其轨道设计滚轮和轨道是承担门体重量的零件，整个门体的转动是靠滚轮在圆形轨道上旋转来实现的，同时，又使的整个门体悬挂起在圆形轨道上。由六个滚轮组成来承担整个门体重量，六个滚轮又形成转盘的一部分。轨道是由六截弧形轨道构成一个圆形轨道用螺栓固定在门体曲壁立柱上。5.2.1 选择滚轮选择滚轮主要是根据其承载能力来选择滚轮的类型。承载能力的计算整个门体的重力为：G=g=35110=3510N 式（5.35）m总假设六个滚轮均匀的承受门体重量，取载荷不均系数为 k 为 1.3。则每个轮应承受的动载荷为： C=k 式（5.36）6G C= 1.3 =761N 式（5.37）35106选择滚轮型号攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计5同样，由于一些其它原因没有考虑到，也考虑尺寸等原因和滚轮承重也要有足够的稳定性。根据以上计算载荷要求可选择易通公司生产的 W 型滚轮导向系统的 YTGW 系列导轨滚轮，这种滚轮外圈为两个 90 度 V 形组成的 W 形外表面。可单独使用内侧面或外侧面与 90 度的内 V 型或外 V 型导轨适配，也可利用内侧面与圆柱形导轨适配。滚轮采用双列角接触球轴承的内部结构设计及加厚的外圈, 使滚轮具有更高的承载能力。滚轮用优质轴承钢制造，经热处理、精密磨削加工而成，并在内部填充长寿命的高品质多用途油脂。滚轮防尘采用金属防尘盖或橡胶密封圈。其优点在于：阻力小、寿命长、应用广泛。W 系列导轨滚轮的工作表面经过精细磨削加工，粗糙度好，90 度的角度准确。滚轮的 W 形槽与内圈安装平面平行度好。工作时，滚轮与导轨之间的受力平稳，磨擦阻力小。滚轮参数参看系列产品可选择型号 YTGW2，其动载荷 COW=2.5KW，远大于761N。所以符合要求。相关参数如表 5.1。滚轮外形尺寸图如图 5.1表 5.1 滚轮尺寸参数图5.1 滚轮尺寸（mm）最大静载荷最大动载荷滚轮型号重量（g）dDBA1A2rsCW(KN)COW(KN)YTGW2389.52530.7311.112.718.240.34.92.5攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计65.2.2 轨道设计轨道应与 YGW2 配合设计，由于轨道安装在曲壁的支承立柱工字钢上，用螺栓连接在立柱上。把圆形轨道作成六截圆弧轨道。其中两节装在门体的进出口，其余四根装在门体的曲壁上。六根轨道配合成一个圆形轨道。在每一截圆弧轨道上钻两个螺纹孔以便连接轨道在立柱工字钢上。六根圆弧轨道弧长计算门口的两根的弧长：式（5.38）5622 3.14 180017592360lRmm1其中 R 为转门的内半径，即立柱角钢围绕的半径。为转门门口对应的圆心角，L1 为弧形轨道的外圆弧长。曲壁四根圆弧轨道弧长：式（5.39）6222 3.14 180019472360lRmm2其中，R 为转门的内径，即立柱角钢围绕的半径，为每扇曲壁对应的弧形l2轨道的外圆弧长，为每截曲壁圆弧轨道对应的圆心角；轨道截面尺寸设计根据滚轮的相关尺寸来设计配合轨道，滚轮轨道配合情况如图 5.2。轨道尺寸参数图如图 5.3。图 5.2 滚轮轨道配合图图 5.3 轨道参数图根据滚轮的相关参数可计算出滚轮的 V 形槽高度为：h1=(D-2A1)=(30.73-12.72)/2=2.665mm 式（5.40）根据上图，为防止滚轮的 W 形滚轮与轨道发生摩擦，则轨道 V 形凸起的高度取大于 h1，同时轨道的 V 形凸起尖端应与滚轮形成一个配合三角形槽便于润滑。取顶端宽度为 b=0.5mm。则可取：h2=h1+1=3.665mm 式（5.41）由于滚轮的宽度 B1=11.1mm，根据机械设计中导轨标准尺寸系列可取B3=12mm 的标准系列宽度。又由于滚轮的右部要安装在转盘架形钢，也要占用一定的宽度。取此预留宽度为 L=30mm，以保证转盘架的顺利转动，不至于与立柱角攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计7钢发生摩擦。则 B2=B1+L=12+30=42mm 式（5.42）轨道与立柱角钢连接螺栓直径设计采用普通螺栓连接，则螺栓的预紧力使两表面产生的摩擦大于受到的载荷。同时假设门体重量的一半全部承受在一个螺栓上计算。连接状况图如图 5.4立柱轨道图 5.4 螺栓连接图螺栓受到的压力为：F=G/2=3510/2=1755N 式（5.43）根据公式来计算0sSk FFfzi公式中：f 结合面的摩擦系数，i 为接合面的系数；为防滑系数，z 为螺栓系数；sk可根据文献3查得：f=0.3，i=0.1，=1.2，z=1。sk那么有：式（5.44）01.2 175570200.3 1 1FN 根据式设计螺栓直径04 1.3 Fd 选择螺栓材料为 Q235 选择螺栓的材料为 Q235，性能等级假设为 4.6 的螺栓。可查得材料的屈服强度极限为 240MPa，又可查得其安全系数为 S=1.5，所以螺栓材料的许用应力为材料的屈服极限除以安全系数=240/1.5=160MPa。则有：式（5.45）4 1.3 70208.53.14 160dmm按粗牙螺纹标准（GB5782-86），可选用螺纹公称直径为 d=10mm，其小径也大于 8.4mm。所以 M10 的螺栓强度是完全足够的。因此，轨道和立柱上应打有 11mm 螺栓孔，可设计出轨道的螺栓处截面形状攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计8尺寸如图 5.5 所示：图 5.5 轨道结构尺寸图图 5.6 立柱螺栓位置尺寸图由于曲壁中间布置有立柱，其余部分只有一根立柱，而门立柱用于安装轨道的表面宽度为 40mm，那么门口立柱两个螺栓孔设计中间立柱螺栓孔设计如图5.6。因此，每截轨道螺栓孔在距轨道弧形端面的 17mm 处。5.3 齿圈连接转盘支架的螺栓设计5.3.1 螺栓直径设计齿圈连接支架是依靠螺栓来实现的，所以要对螺栓组的直径进行设计。由于连接的为两种不同的材料，一种为塑料，一种为型钢。一般不采用较制孔螺栓连接，即螺栓不是受剪切和挤压作用。则只有采用普通螺栓，靠连接预紧在结合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩 T。假设赤圈只分布有一个圈螺栓，且各螺栓的预紧力程度相同，即各螺栓的预紧力均为 F0，则各螺栓联接处产生的摩擦力均相同，并假设摩擦力集中在齿圈厚度的中心假设螺栓处。为阻止接合面发生相对转动，各摩擦力应与该轴线到螺栓组对称中心 0 的连线相垂直。那么螺栓的布局图如图 5.7：图 5.7 齿圈螺栓布局图齿轮的齿根圆直径：攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计9 式（5.46）*(22)(93420.5) 2.52329fadzhc mmm先假设齿圈的齿根圆距内圈为 50mm。那么假设螺栓的分布直径为： d=2329-502+252=2274mm 式（5.47）则螺栓相对旋转中心半径 R=1137mm。由于计算出门体的最大启动转距为 M=428N.m。由于有些相关因素没有考虑，计算螺栓的转距时可将其放大两倍，可取 M=1000N.m。则设计计算过程如下：式（5.48）0sik TFfr其中：f 是接合面摩擦系数，ri是螺栓到轴线距离。n 为螺栓的个数，US为防滑系数。可查得根据文献3查的 f=0.4，ri=1137，Z=6，US=1.2 则式（5.49）01.2 10004400.4 6 1.137FN 那么螺栓危险截面的拉伸强度按下列方式计算：式（5.50）04 1.3 Fd 选择螺栓的材料为 Q235，性能等级假设为 4.6 的螺栓。可查得材料的屈服强度极限为 240MPa，又可查得其安全系数为 S=1.5，所以螺栓材料的许用应力为材料的屈服极限除以安全系数=240/1.5=160MPa 那么有：式（5.51）4 1.3 4402.23.14 160dmm则按粗牙螺纹标准 GB578286 选用螺纹公称直径为 5mm，其小径也远大于2.2mm。所以 M5 的螺栓是完全足够的。但为了能很好的保证力矩的传递将设计的螺栓布局在齿圈内的两个。5.3.2 齿圈结构尺寸设计根据以上螺栓要求，大齿圈从齿根到内圈的距离 50mm 是足够，因为装在上的螺栓较小，则齿轮的内圆直径为： d1=2329-502=2229mm 式（5.52）取螺栓 1 布置中心离内径为 30mm，那么布置螺栓的直径 1 为：l间1d2=d1+=2229+30=2259mm 式（5.53）l间1取螺栓 2 布置中心离内径螺栓 1 中心为 40mm，那么布置螺栓的直径 2 为：l间2攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计10 d3=d2+=2259+40=2299mm 式（5.54） l间2则齿圈结构图如图 5.8：齿厚30图 5.8 齿圈结构尺寸图小齿轮的结构按相关设计，其轴径为 28mm，键槽根据减速器配合尺寸进行设计。5.4 转盘支架设计转盘支架是用来安装大齿圈的，下部用来连接滚轮，起到传递力矩的作用。支架是由六个 L 形架组成，上部用螺栓连接齿轮，下部和滚轮的转轴连接在一起，六个 L 形支架分布在圆形轨道的两边（一边三个），它们和滚轮以及齿圈一起组成一个转盘。转盘支架的 L 形的两边，一边是为连接滚轮的转轴的短边扁钢，一边是为连接大齿圈的长边扁钢。两根扁钢是用焊接方式将两部分连接成直角形式。L 形支架长边的长度：式（5.55）2229L1=R-L+b =1800-30+5=660mm22d内垫式中：R 为转门内半径，为齿轮的内圆直径，为滚轮与支架连接垫片厚d内b垫度。由于 L 形长边长与齿轮连接螺栓 M5 要配合，那么可以取其螺栓孔直径为6mm。则 L 形架长边选用扁钢的宽度为 b=14mm,厚度选 8mm。（此标准为文献2热扎扁钢 GB704-1988）。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计11L 形短边尺寸设计,如短边尺寸过大，易产生较大的力矩，不利于滚轮在门体上的稳定性。则可取孔轴线离长边距离稍大于滚轮的外圈半径即可。那么长度可按下式计算：L2=D/2+=30.73/2+5=20.365 式（5.56）b垫可取 20mm。齿宽根据安装滚轮螺栓的直径决定，滚轮的旋转轴直径为 d=9.525mm，所以要在扁钢上钻 10mm 的孔径。那么扁钢的宽度值不宜取得过小。根据热扁钢（GB/T704-1988）标准系列可取扁钢标准宽度为 b=20mm,厚度选 8mm。L 形长边孔 1 中心面长度： L4= 式（5.57）301522lmm间1孔 2 离孔 1 的中心线长为： L5= 式（5.58）402022lmm间L 形短边长度：L3=L2+d/2+=20+10/2+5=30mm 式（5.59）b垫则转盘 L 形支架结构尺寸如图 5.9：图 5.9 支架结构尺寸图5.5 门体吊架设计门体吊架是连旋转接门体和滚轮的连接物，由 6 个 L 形架组成，每三个连接转门的一边连接圆弧门型钢，每个吊架一边连接滚轮的转轴，一边连接门体框架型钢。吊架是悬挂整个门体，使门体与滚轮一起悬挂在轨道上，并一起转动。 5.5.1 吊架处连接螺栓的直径设计门体由六根吊架来承受其重量，那么此处的螺栓受到的拉伸应力，如图攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计124.9。扁钢吊架图 5.10 螺栓连接图则螺栓受的轴向载荷为：F=G/6=3510/6=585N 式（5.60）根据轴向载荷的螺栓设计公式：04 Fd 式中：F 为工作拉力，d1 为螺栓直径，为材料许用应力。选择螺栓的材料为 Q235 性能等级为 46 的螺栓，可查得材料的屈服极限为240MPa，取安全系数为 S=1.5。则螺栓材料的许用应力为材料的屈服极限除以安全系数，=240/1.5=160MPa。那么有：式（5.61）4 5852.23.14 160dmm由于计算出的螺栓需要直径较小，可能无法满足其它要求，则应将其值适当放大，以保证可靠性和安全稳定性。按照粗牙普通标准（GB-5782-86）可选择直径为 8mm 的螺栓来连接，既保证连接的可靠性又能保证门体较好的安装功能。5.5.2 吊架的尺寸设计L 形钢材尺寸，此尺寸一部分与滚轮轴连接，其孔径是 10mm。长边的长度可合理设计为 130mm，短边尺寸可设计为 30-50mm，根据此尺寸可选择文献2热扎不等边角钢作为材料（GB/T9788-1988）。可选择不等边角钢为 B=140mm，b=90mm 做为制作吊架的材料。吊架螺栓尺寸位置设计：由圆弧门部分要与吊架结合，那么螺栓孔轴线的位置为：据分析，有如下等式攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 传动系统设计13 式（5.62）2BRRbbbL材平吊内轨垫式中：为轨道的宽度，为吊架连接的厚度；b轨b吊则有： 1750 1418004275L 那么可以求得：L=18mm。吊架连接滚轮的轴孔直径取 10mm，，孔轴线离端面距离取小于滚轮的半径，可取 12mm。连接门体的螺栓孔径取 9mm，则每个吊架的结构尺寸如图 4.10。图 5.11 吊架结构尺寸图攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计06 控制系统设计6.1 控制系统的控制过程及其控制功能6.1.1 控制系统的控制过程分析控制系统主要是接受来自检测安全系统传感器的相关信号和门体的相关按钮信号，然后对这些信号进行处理后对门体的运转进行控制。门体的控制主要是门体转动的启停状态控制，旋转的转速状态控制，制动状态控制，锁门状态控制以及故障自动报警控制等。由于两翼自动旋转门要实现多种转速的变化，则要实现电机转速的控制，电机转速的控制可采用变频器来实现。控制器的控制信号通过变频器来控制电机的启停和转速变化。两翼自动旋转门的控制系统必须要求有高的可靠性，控制性能高，能适应较为多变的控制要求，控制器价格不能太高。6.1.2 控制系统的控制功能分析自动启停功能:由红外传感器通知控制系统是否有移动物体接近或进入，以启动旋转门以常速（4rmin）自动旋转，或停止旋转门运行。自动定位停功能:自动停止在锁门位置和密封位置停止。防夹功能:在防夹区域内安装有接近开关和防夹传感器,当两个信号同时输入时就要让控制系统输出对应信号使门体停止旋转,防止夹伤行人.防碰功能:当人的步伐和门体的旋转速度不一致时,人就会碰撞到对应的传感器,那么控制系统就应该输出对应信号使的门体停止旋转,以免门扇打到行人或是碰伤行人。残疾人调速功能:自动转门设置有残疾人按钮，当残疾人通过时，按下该按钮，转门可以低速(2rmin)转动，待残疾人顺利通过后，转门自动恢复常速。紧急按钮:自动转门设有紧急停止按钮，遇有特殊情况发生，需要转门停止旋转时，可按下此按钮。调速功能：常速为 4rmin；慢速为 2rmin；快速为 6rmin。夜间闭锁功能:夜间我门只要插入钥匙就能使控制系统开启电子锁锁定转门，具有保安作用。6.2 控制系统的选择如果我们采用早期的将接触器、各种继电器、定时器、其它电器及其触头按一定逻辑关系连接的继电接触器控制系统。虽然它机构简单、价格便宜、便于掌握，在一定范围内能满足控制要求。但也存在着设备体积大，动作速度慢，功能少而固定，可靠性差，难于实现较复杂的控制的特点。特别是由于它是靠硬件连攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计1线构成的系统，接线复杂，当控制要求有改变时，缺乏通用性和灵活性。再者如果我们采用小型计算机来实现，虽说通用性和灵活性较前者有很大提高，但由于价格高，输入、输出电路不匹配和编程技术复杂等原因，也不适合在本设计中使用。也可考虑现在广泛应用于工业控制系统的可编程控制器（PLC）。PLC 是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有高可靠性、丰富的 I/O 接口模块、采用模块化结构、编程简单易学、安装简单、维修方便等特点。综合各种控制系统的特点，PLC 是对两翼自动旋转门控制系统实现的最佳选择。6.3 变频器的选择变频器的选择主要涉及变频器容量的选择，而变频器的容量又由很多因素决定，如电动机容量、电动机减速时间等，其中，最主要的是电动机的额定电流。6.3.1 变频器的容量计算由于变频器只驱动一台电机，而对于连续运转的变频器必须满足下列 3 项计算公式：满足负载要求输出： cosMCMKPP 式1.05 0.551.10.705 0.76KVA（6.1）满足电动机容量： 3103CMEEPKU I 式（6.2）3103 1.05 380 1.61.105KVA满足电动机电流：CMEIKI 式1.05 1.61.68A（6.3）式中：PCM是变频器的容量、PM负载要求的电动机轴输出功率、UE是电动机的额定电压、IE电动机的额定电流、是电动机的效率、电动机功率因素、Khcos电流波形补偿系。K 是电流波形补偿系数，由于变频器的输出波形不是完全的正弦，而含有高次谐波的成分，其电流应有所增加。对于 PWM 控制方式的变频器，K 的取值为 1.051.1。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计26.3.2 指定变频器减速时间降低变频器的输出功率，就可以实现电动机减速。加快变频器输出频率的降低速率，可使电动机更快地减速。当变频器对应的速度低于电动机实际转速时，电动机就进行再生制动。在这种情况下，异步电机将变成异步发电机，而负载的机械能将被转换成电能并反馈给变频器。当反馈能量过大时，变频器本身的过电保护电路将会动作并切断变频器输出，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。为避免出现上述现象，使上述能量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。当直流中间回路的电压上升到一定的电压值时，制动三极管就会导通，使直流电压通过制动电阻放电，即将电动机回馈给变频器的直流中间回路的能量，以热的形式在制动电阻消耗掉。制动电阻的选择方法：计算制动力矩 TB 式（6.4）12()()955MLBLsJJnnTTt+-=-式中：TB为动力矩、 JM为电动机的转动惯量、 JL折算至电动机轴的负载转动惯量，n1减速开始速度、 n2减速完了的速度、ts减速时间、 TL负载转矩。由于整个门体转动惯量为 311，总共的传动比为 1440/6=240，那么可以2.kg m估算出折算到电机轴上惯量为，由于中间齿轮和减速器221311 ()0.0054.240kg m的转动惯量没有折算到电机轴上，可将上值取为 0.01，减速时间为 0.5s。2.kg m设折算到电机轴上的阻力矩为 0.5N.m。那么有：式（6.5）(0.00180.01)(14400)0.59.550.53.05 .BTN m+-=-=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%的铜损转换为制动转矩。考虑到这个因素，可以先按下式初步计算制动电阻的预选值。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计3 式（6.6）212(0.2)0.10473800.1047 (3.050.2 2.2) 1440367COBBMURTTn 式中：ROB为制动电阻、UC为直流电路电压、TB为制动转矩、TM电动机额定转矩、n1为减速开始速度，n2为减速完了的速度，ts为减速时间，TL为负载转矩。计算制动电阻的平均消耗功率如前所述，电动机额定转矩的 20%制动转矩由电动机内部损失产生，所以可按下式求得电动机制动时，制动电阻上消耗的平均功率：式（6.7）31230.1047 10 (0.2)()0.1047 10 (3.050.2 2.2) 14400.4ROBMnpTTnKW 根据以上条件可选择文献6浙江盛华公司 TE280 系列变频器型号为 TE280-2007，其相关参数如表 6.1：表 6.1 变频器参数型号TE280-2007最大适用电机功率KW0.75额定容量KA1.6变频器输出额定电流A2.5输入信号模拟设定4-20mA输出信号报警输出DC28V 0.3A表 6.2 频率设定智能端子电平高低速度控制字端子 M11端子 M12速度设定单元速度设定值Hz说明0000A1150高速0101A1233.3中速1010A1316.7低速1111A1410制动前速度6.3.3 变频器的频率设定根据前面控制功能分析可知变频器要实现三种电机速度，由于快速时为攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计46r/min，而在门的传动系统设计时就以最高速设计的。那么转最高速时电机接受正常的供电频率为 50Hz；转中速时为 4r/min，那么变频器输出频率就为33.3Hz；转残疾低速时为 16.7r/min，那么变频器输出频率就为 16.7Hz。由于考虑到制动的原因，制动前应把速度减到较低的速度，可设置这个频率为 10Hz。变频器通过外部给定方式，由外部数字量给定，外部端子输入，那么电机转速可通过 TE280-3007 变频器的智能端子 M11、M22 电平高低组成的速度控制字进行设定。速度设定单元为变频器的 A11、A12、A13、A14 四个单元，其设定值（频率）见表 6.2，其中 A14 为直流制动前的频率。6.4 控制系统硬件设计6.4.1 PLC 的机型选择两翼旋转控制是开关量控制的应用系统，而且控制速度不高,在其控制中没有模拟量输入，也没有比较环节等，因此不需要 A/D 转换功能、PID 调节功能、闭环控制功能、通信联网等功能。两翼旋转门控制对 PLC 的处理速度要求不高，允许执行一条基本指令的时间不超过 0.5us；不需要采用高速响应模块。同时，旋转门的动作过程比较固定，环境条件较好，控制过程不复杂，因此可选用西门子公司的 SIMATIC S7-200 系列 PLC 机型，它是一种叠装式结构的小型 PLC。它指令丰富、功能强大、可靠性高、适应性好、结构紧凑、便于扩展、性价比高,可以尽乎完美的满足小规模控制的要求。分析控制系统的 I/O 接点数输入点有：急停开关、残疾按钮、STOP 暂停按钮、Middle 中速按钮、High高速按钮、锁钥、直流制动接近开关、防夹接近开关 1、红外线传感器 1、防撞传感器 1、防碰传感器 1、防夹传感器 1、变频过载报警输入、锁门接近开关、防夹接近开关 2、红外线传感器 2、红外线传感器 3、红外线传感器 4、防撞传感器2、防碰传感器 2、防夹传感器 2。通过对两翼旋转门控制点数的分析可知输入点数有：传感器输入 14 个，按钮开关 4 个，转换开关输入有 2 个，热继电器输入 1 个，变频器过载输入 1 个。所以，一共有 22 个输入点。输出点有：上电及报警指示灯信号、电磁锁控制继电器、速度控制（变频器职能端子 M11）、速度控制（变频器职能端子 M12）、直流制动（变频智能端子REV）、变频器复位（变频智能端子 RST）。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计5根据分析可知控制需要输出点数有：报警输出 1 个，启停控制 1 个，速度设定 2 个，直流制动输出 1 个，变频器复位输出 1 个，电磁锁控制继电器输出 1 个。综上所述总共有 7 个输出点。因此，PLC 控制输入信号共有 22 个，输出信号共有 7 个。则 PLC 所需要的I/O 端口必须大于 227，一般来说应预留 30%的点数来方便以后的改进，但如果因为预留需选择更高级的 PLC 时，这样做时不值得的，何况这个系统控制功能较为稳定。那么可以初选定西门子 S7-200 系列 CPU226 模块，此模块有 24 点输入16 点输出。容量大小估算本系统为个较为简单的控制系统，按一般经验来估算，同时根据上面对 I/O接点的分析主要有：开关量输入字节数输入为输入点数乘以 10 字，那么有：2210=220 点开关量输出字节数为输出总点数乘以 10 字，那么有：710=7 点假设需要 15 个定时器，则所需容量为定时器个数乘以 5 字，那么有： 155=75 点总计大约需要 315 个字节数容量。加上预留 30%，有 1K 的程序容量就已经足够了。而西门子 S7-200 系列 CPU226 模块有用户存储器容量位 2056 字，远大于所需存储器的容量，因此，此模块是完全符合要求的。综上几点所述，本控制系统就选择西门子 S7-200 系列 CPU226 模块作为控制系统的硬件支持来实现两翼旋转门的控制。 S7-200 系列 CPU226 硬件指标为了后面的设计，特根据资料7查的 PLC 的一些硬件指标如附录 A。6.4.2 PLC 外接电气元件的选择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。对高速（High）按钮开关，中速（Middle）按钮开关、残疾按钮开关，根据文献7193 页可选择普通按钮开关 LA 系列，选择为 LAY8（绿色），选择 Stop 停止按钮开关为 LAY8（红色）,其额定电压位 24V，额定电流为 1.1A。急停开关可选用 LW22 系万能转换开关，其额定电压为 24V,额定电流为 1.4A。热继电器的选择攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计6根据电动机的额定电流来确定其型号和规格。由于电机的额定电流为 1.6A，那么热继电器的热元件额定电流应接近或略大于电动机的额定电流。因此可以根据资料7选择 JR16B-203 热继电器，其热元件额定电流位 1.6A。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，大于电机的工作电流（I=1.6A），小于电机的堵转电流 I（I=6.5A），所以根据资料7可选择 RL1-15，熔体额定电流等级为 6。电磁锁的选择可选择欧姆龙 D4JL 电磁锁安全门开关。其锁定强度为 3000N，两个安全接点加两个监视用接点，可以有多种监视功能，钥匙插入型，保护结构 IP67。其工作电压为 24V。报警灯的选择由系统要求在电机过热和变频器过载时要报警。因此可选择声光报警灯XD8(红色)，直流 24V。输入模块的确定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4mA，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 3mA 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。从另一方面说，输入口机内电源功率一般只有几瓦，当输入口所接的传感器所需功耗较大时，需另配专用电源供电。PLC 输入模块工作电压可采用直流电压 24V，因为输入信号与 PLC 输入模块距离较近，不超过六米。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。输出模块有三种输出方式：继电器输出、双向晶闸管输出、晶体管输出。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。继电器输出价格便宜，使用电压范围广。通过电压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，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 IHz。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。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计7由于 PLC 的输出主要是控制变频器，而变频器的控制模块是直流负载，其控制较为频繁，同时又由于晶体管输出适合直流负载，那么 PLC 的输出接口就可以选择晶体管输出。电气元件列表如表 6.36.4.3 输入输出口的保护及分配输入输出口及端口的保护当传感器的输入漏电流过大时有可能引起错误的输入信号而导致 PLC 的误动作，那么就需要多输入口采取保护措施。由于红外传感器的电源电压需要 24V，PLC 的开通阀值电压为 14V，关断值电压为 5V，输入开通电流为 3mA 左右，接点处的等效电阻可约为 0.5 欧，为了防止误动作应该并联电阻。PLC 的输入电阻为：式24/36iRK（6.8）接点关断时通过电流为：I=24/(0.5+6)=3.7mA 式（6.9）等效电阻的压降为：V=0.5 3.7=1.8V。分到控制器接口的电压达到 22V，则会产生误动作，应该并联电阻使等效电阻上分到的电压大于 5V，就能确保不至于导致误动作。并联 R 后电阻为：，流过等效电阻上的电流为,要求0iiRRRRR00VIrR为好，那么有，则有,则有 1.9,那么并05I rV0240.550.5R01.9RK66RR联电阻值应该小于 3 千欧。各接近开关按上述算法可以得出其串联电阻也为小于 3 千欧。输出口为晶体管输出时，其输出为阻断状态时也有漏电流产生，为了防止这个电流对负载产生影响，需要采取一定的保护措施。连接报警指示灯和变频器的输去口采用并联 RC 电路的措施，其接点电流 1A 对应电容 10.5uF,接点电压 1V对应 0.51，连接电子锁继电器的输出口采用并联二极管的方式消除，二级管的选择按其反向电压大于电源电压，额定电流大于负载电流的原则。表 6.3 控制系统电气元件表序号符号名称型号规格1SB1Stop 停止按钮开关LAY8红色，DC24V攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计82SB2Stop 停止按钮开关LAY8红色，DC24V3SB3High 按钮开关LAY8绿色，DC24V4SB4High 按钮开关LAY8绿色，DC24V5SB5Middle 按钮开关LAY8绿色，DC24V6SB6Middle 按钮开关LAY8绿色，DC24V7SB7残疾按钮开关LAY8绿色，DC24V8SB8残疾按钮开关LAY8绿色，DC24V9SA1急停开关LW22DC24V10SA2电磁锁D4JLDC24V11FR1热继电器JR16B-2031.6A12报警指示灯XD8DC24V13FUPLC 输入回路熔断器RL1-156 级PLC 的 I/O 地址的分配输入输出地址分配如表 6.4。6.4.4 PLC 的外部接线图PLC 的外部接线图见附录 B,同时，两翼自动旋转门的电气接线图见附录 C。6.5 控制系统的软件设计6.5.1 控制系统软件设计的要求分析控制系统的软件部分主要要实现以下要求：变速功能旋转门设有低速、中速和高速 3 种旋转速度，分别对应残疾、中速（Middle）和高速（High）三个按钮进行切换，以适应残疾人通过、正常运转和紧急疏散对转速的不同要求。当按下残疾按钮后，30s 内门始终以 2rmin 的速攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计9度低速运转，此时按中速（Middle）和高速（High）无效，以确保残疾人安全通过。30s 后来人，门自动以正常速度运转。自动转停功能来人时自动启动，并以正常转速运转，15无人进出，则自动停转并封门。防夹功能当门扇运转靠近曲壁立柱时，如果行人试图从两者之间（防夹区）进入旋转门，则门立即自动停转以防夹伤行人。行人离开防夹区，门自动恢复运转。防撞功能当行人紧靠右侧立柱或遇物体碰撞右侧立柱时，则旋转门马上停转，以防止撞伤行人或撞坏物体。行人或物体离开右侧立柱，门自动恢复运转。防碰功能行人在旋转门内通行过程中，如遇门扇碰行人脚后跟，则门立即自动停转，以防止碰伤行人。行人离开门扇，门自动恢复运转。锁门功能采用电磁锁方式锁门，只要转动锁匙即可完成自动锁门工作，快捷方便。急停功能当出现紧急意外事故时，按下急停按钮，门立即停转，解除急停信号，门又自动恢复运转暂停功能（STOP 按钮）与急停功能相当，不同的是按暂停（STOP）钮后，必须用残疾、中速（Middle）和高速（High）三个按钮中的一个进行恢复。电动机过载保护功能当电动机过载时，门停转并且指示灯闪烁报警。过载消除后门自动恢复运转。表 6.4 地址分配表攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计10变频器报警输出和延时自动复位功能输入地址对应的外部设配I0.0急停开关I0.1残疾按钮I0.2STOP 暂停按钮I0.3Middle 中速按钮I0.4High 高速按钮I0.5锁钥I0.6直流制动接近开关I0.7防夹接近开关 1I1.0红外线传感器 1I1.1防撞传感器 1I1.2防碰传感器 1I1.3防夹传感器 1I1.4变频过载报警输入I1.5锁门接近开关I1.6防夹接近开关 2I1.7红外线传感器 2I2.0红外线传感器 3I2.1红外线传感器 4I2.2防撞传感器 2I2.3防碰传感器 2I2.4防夹传感器 2输出地址信号内容Q0.0上电及报警指示灯信号Q0.1电磁锁控制继电器Q0.2电动机启停（变频器智能端子 RUN）Q0.3速度控制（变频器职能端子 M11）Q0.4速度控制（变频器职能端子 M12）Q0.6直流制动（变频智能端子 REV）Q0.7变频器复位（变频智能端子 RST）攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计11当变频器过压或过流时，关闭输出，门停转并报警（指示灯闪烁），延时3s 自动复位。6.5.2 PLC 程序设计上电程序设计当电源打开时，要设置 PLC 的上电程序，由于西门子 PLC 系统有专门的特殊内部继电器 SM0.1 来对上电作出反应，用内部继电器 M0.0 来对相关信号进行中转输出，则程序设计如图 6.1。LD SM0.1= M0.0图 6.1 上电程序急停程序设计急停采用转换开关 SA1 进行外部输入，连接 PLC 的输入映响寄存器 I0.0，用内部继电器 M0.1 来对相关信号进行中转输出。程序设计如图 6.2。LD I0.0= M0.1图 6.2 急停程序梯形图保护程序设计1）过载程序设计变频器过载输出连接 PLC 输入映像寄存器 I1.4，用内部继电器 M0.2 对相关信号进行中转输出，则程序设计如图 6.3。 LD I1.4= M0.2图 6.3 过载程序梯形图2）过热程序设计由于电机常时间运行，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 的输入映像寄存器 I1.6 进行信号输入，用内部继电器 M0.3 对相关信号进行处理输出，则程序设计如下图 6.4。 LD I2.6= M0.3图 6.4 过热程序梯形图3）指示灯闪烁定时期设计攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计12当 PLC 上电后，指示灯亮输出，而当急停按下，变频器过载，电机过热时，指示灯就闪烁已示警告。设指示灯的闪烁时间为 0.5S，则需要用两个以 100ms 为基数定时器 T37 和 T38 来实现。具体程序设计如图 6.5。LDN T38TON T37, 5LD T37LD M0.1O M0.2O M0.3ALDTON T38, 5图 6.5 闪烁定时程序梯形图程序解释：当 PLC 的内部扫描信号过来时 T37 就开始记时，0.5 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 开始记时，0.5秒后 T38 常开触点断开使 T37 复位，同时常开触点 T37 复位，致使 T38 常闭触点复位，而使 T37 又开始记时，0.5 秒后又响应，周而复始。其中 T38 的作用是使 T37 循环计时 0.5 秒。4）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，并由上一个定时器 T37 来实现相关功能，用输出映像继电器 Q0.0 来实现 PLC 内部信号输出接口。则程序设计如下图 6.6。LDN M0.1AN M0.2AN M0.3O T37= Q0.0图 6.6 报警上电输出程序梯形图程序解释：当上电时，各内部继电器触点就一直闭合，只要一发生上述问题，相应的常闭内部继电器就断开，使指示灯熄灭，然后根据常开定时器触点 T37 来间隔接通 Q0.0，使输出达到指示灯的闪烁。5）变频器过载复位定时程序设计攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计13由于变频器可能出现瞬时的过载而不是长期过载，那样的话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 的接通定时器 T50 来实现。程序设计如图 6.7。LD M0.2AN T39TON T50, 30图 6.7 变频器过载复位定时程序梯形图程序解释：当过载信号来临时，常开触点 M0.2 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。6）复位输出延时程序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 0.5 秒。程序设计如图 6.8。LD Q0.7TON T39, 5图 6.8 复位输出延时程序梯形图7）复位输出信号设计用输出映像寄存器 Q0.7 对 PLC 处理的信号输出与外界连接，为了有持续信号输出应采用 Q0.7 常开触点进行自锁设置，同时当复位时间延时到了，就得断开 Q0.7 的输出。程序设计如图 6.9。LD T50O Q0.7AN T39= Q0.7图 6.9 复位输出程序梯形图程序解释：当过载延时常开触点 T50，3 秒后闭合后，就接通 Q0.7，而同时自锁，由 Q0.7 常开触点闭合和常闭触点 T39 接通，则 0.5 秒后常闭定时器 T39断开，从而使 Q0.7 停止输出。检测程序设计攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计14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。四个启动传感器分别接输入映像寄存器 I1.0、I1.7、I2.0、I2.1 用其常闭触点来实现。则程序设计如下图 6.10。图 6.10 红外线启动传感器停止输入定时程序梯形图LDN I1.0AN I1.7AN I2.0AN I2.1AN M1.1TON T40, 150程序解释：当红外线传感器检测有人时，其 I1.0、I1.7、I2.0、I2.1 断开，使定时器 T40 复位，而当无信号输入时，I1.0、I1.7、I2.0、I2.1 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 M1.1 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。安全程序设计1）防夹传感器输入程序设计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，那么同一门口的防夹传感器和接近开关用串联方式连接起来。四部传感器分别接 PLC 输入映像寄存器为 I1.3、I0.7、I1.5、I1.6。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 M1.5 对其信号中转，则程序设计如图 6.11。LD I1.3A I0.7LD I1.5攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计15A I1.6图 6.11 防夹传感器输入程序梯形图 OLD = M1.52）防碰撞传感器输入程序设计由于安装有四个防碰撞传感器，分别接入 PLC 的输入映像寄存器为I1.1、I1.2、I2.2、I2.3，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 M6.0 来实现 PLC 信号中转。传感器信号输入用并联方式实现，则程序设计如图 6.12。LD I1.1O I2.2O I1.2O I2.3= M6.0图 6.12 防碰撞传感器输入程序梯形图变速程序设计1）高、中、残疾速度输入程序设计由于高、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，以捕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令信号。三个按扭分别接入映像器为I0.1、I0.3、I0.4，用内部继电器 M1.1 来实现指令的中转。则程序设计如图6.13。LD I0.1EULD I0.3EUOLDLD I0.4图 6.13 高、中、残疾速度输入程序梯形图 EU OLD= M1.1程序解释：当任意按扭按下时，就产生一个内部继电器 M1.1 的信号，如攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计16I0.1 常开触点一闭合，在闭合瞬间的上升沿过程中，使 M1.1 输出信号。2）残疾按扭输入时定时程序设计当残疾人进入时，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设计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。则程序设计如图 6.14。LD M3.0TON T42, 300图 6.14 残疾按扭输入时定时程序梯形图3）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。残疾按扭外界输入接 PLC 输入映像器 I0.1，同时使用 M3.0 来实现指令信号中转。则程序设计如下图 6.15。LD I0.1EUO M3.0AN T42图 6.15 残疾人输入程序梯形图 = M3.0程序解释：当 I0.1 闭合时，在这个上升沿的过程中使 M3.0 产生信号输出，同时，常开触点 M3.0 闭合形成自锁，使 M3.0 一直有输出，当 30 秒定时到了以后，常开触点 T42 断开，使 M3.0 停止输出。按钮程序设计1）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 I0.2， STOP 是点动开关，应注意捕捉其按下瞬间的上升沿过程，采用内部继电器 M1.2 才实现信号的中转输出，则程序设计如下图6.16。程序解释：当 I0.2 瞬间闭合的上升沿过程中 M1.2 产生输出，同时 M1.2 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。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计17LD I0.2EUO M1.2AN M1.1图 6.16 暂停（STOP）输入程序梯形图 = M1.22）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，而不是真正的相关紧急情况发生，则应设计一个定时程序来鉴别输入信号的真伪。采用输入后等待0.3 秒后响应相关指令的方式来实现，用基数为 100ms 的接通定时 T41 来实现定时，三个信号的输入采用并联方式连接，则程序设计如图 6.17。LD M1.2O M1.5O M0.1TON T41, 3图 6.17 急停、防夹、暂停定时程序梯形图程序解释：当 M1.2、M1.5、M0.1 中的任一个触点闭合，就启动定时器 T41实现定时。制动程序设计1）直流制动输出定时程序设计当发生防夹、急停、暂停和直流制动按扭有输入的紧急情况时，就要输出制动，同时当门没有精确停位后也要采用直流制动防止门的惯性转矩使门继续转动。而直流制动是一个时间过程输出才有效应，则对其输出定时为 0.5 秒，采用基数为 100ms 的定时器 T43 来实现，三个传感器采用并联输入。则程序设计如图6.18。 LD T41O M1.3O M1.4TON T43, 5图 6.18 直流制动输出定时程序梯形图攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计18程序解释：当常开触点 T41、M1.3、M1.4 任意一个闭合时，就启动定时器，T43 来实现制动时间内的输出。2）无人来时才响应直流制动开关定时程序设计当红外线没有感应到人的时候，说明此时已确定无人进入了。再通过一个中转定时器来响应制动按扭的输入，此定时器时间设定无关紧要，只是一个中转作用，设其定时为 0.4 秒。采用基数为 100ms 的定时器 T44 来实现。同时应串联上一个确保无人时的信号输入，则与前面的一个红外线检测无人时的定时常开触点串联。这样无疑是最好的选择，则程序设计如图 6.19。 LD T40TON T44, 4图 6.19 无人来时才响应直流制动开关定时程序梯形图3）直流制动开关输入程序设计当外部直流制动按扭有输入时，同时再加上无人进出时才能确定直流制动的输出。由于外部直流制动按扭是瞬时接触开关，则应捕捉其按下时的上升沿过程，还应注意串联无人来时的中转触点，以及自锁和定时直流制动输出触点的连接。采用 PLC 内部继电器 M1.3 来实现中转指令。则程序设计如图 6.20。 LD I0.6EULD M1.3AN T43图 6.20 直流制动开关输入程序梯形图 OLD A T44= M1.3程序解释：当直流制动开关闭合瞬间，同时又没有人进出时，即 I0.6 闭合，同时常开触点 T44 也闭合，响应制动 M1.3 产生输出，此时常开触点 M1.3 闭合使其自锁。当直动时间到了时，常闭触点 T43 断开停止制动输出。锁门程序设计1）机械锁停位不准确时输入程序设计当钥匙、锁门、接近开关不符合时说明机械停位不准确。仍需要让门转动以保证下次停位准确，同时应保证此时门没有输出直流制动信号，也应注意实现自锁功能。采用 PLC 内部继电器 M7.0 来实现。则程序设计如图 6.21。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计19程序解释：当钥匙 I0.5 输入时，接近开关 I1.5 没有输入时，常闭触点 I1.5 以及常开触点 I1.5 就接通 M7.0，使其产生输出,同时使常开触点 M7.0 产生自锁,而此时有制动信号则不能自锁，常闭触点 T43 断开使 M7.0 不能产生一个长期有效信号。 LD I0.5AN I1.5LD M7.0AN T43图 6.21 机械锁停位不准确时输入程序梯形图 OLD = M7.02）门精确停位时锁门程序设计当机械锁停位不准确时,无输出时,同时接近开关又闭合的瞬时，说明门停位已准确。注意应捕捉接近开关闭合的瞬时上升沿过程，同时钥匙也在此时扭动开关，则说明此时已能上锁了，还应注意自锁的实现。采用 PLC 内部继电器 M1.4来实现准确锁门的信号输出，则程序设计如图 6.22。LDN M7.0A I1.5EUO M1.4图 6.22 门精确停位时锁门程序梯形图 A I0.5= M1.4程序的解释：当常开触点 M7.0 无输出时，同时钥匙和接近开关的常开触点又同时闭合的瞬时使 M1.4 产生锁门的信号输出，同时常开触点 M1.4 闭合产生自锁效应。速度控制和电机控制程序设计1）红外线检测有人时，残疾人时 30 秒停转，高、中转速时 15 秒停转的程序设计。当红外线检测有人时启动电机，直到无人时让电机 15 秒后停转，当变速输入时实现电机转动，同时实现残疾按扭的优先功能，而当直流制动开关启用时，要保证电机的停转，则应串联一个直流制动启用信号。同时由于各种信号的输入都有可能可能是瞬时信号，要保证电机的转动需要一个持续的信号，则还应在程序设计中设置自锁.采用 PLC 内部继电器 M1.0 来实现。则设计如图 6.23。程序解释：当红外线检测有人时，四个传感器的常开触点攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计20I1.0，I1.7，I2.0，I2.1，同时计时器 T40 复位,常闭触点 T40 任然闭合。当红外线检测无人时，即四个触点复位启动 T40 计时 15 秒后常闭触点 T40 断开，使 M1.0停止输出。当高、中速输入 M1.1 闭合时其响应过程和上面一样。只要 M1.0 一经启用，常开触点 M1.0 就闭合产生自锁效应。当残疾输入 M1.1 常开触点闭合时，M3.0 也同时启用使其有一条通路接通 M1.0。即使十五秒后，定时器的常开触点T40 断开对其接通也无影响，30 秒后常开触点 M3.0 复位断开，切断 M1.0 的信号输出。这就保证了残疾速度的优先功能，此时按变速按扭也是无效的。LD I1.0O I1.7O I2.0O I2.1O M1.1O M1.0LD T40O M3.0ALDAN M1.3= M1.0图 6.23 红外线检测有人时，残疾人时 30 秒停转，高、中转速时 15 秒停转的程序梯形图2）高速输入控制程序设计当高速按扭输入时，同时加上变速输入信号串联，实现同时输入时则使高速信号输出。由于高速输入是瞬间信号，则应捕捉住上升沿过程，同时应该注意任意信号的自锁货互锁。还应在自锁路中应串联上高速输入时间设定，以保证高速运转时间限制后恢复原状态。采用 PLC 内部继电器 M0.5 来实现信号的输出中转。则程序设计如图 6.24。LD I0.4EULD M5.0攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计21AN T40图 6.24 高速输入控制程序梯形图 OLD A M1.0 AN M3.0 AN I0.3= M5.0程序解释：当高速输入常开触点 I0.4 闭合时，再加上变速输入常开触点M1.0 闭合，才使 M5.0 启动输出信号，同时常开触点 M5.0 闭合自锁。此时如有残疾输入和中速输入时其常闭触点 M3.0，I0.3 断开使 M5.0 停止信号输出。自锁时，如果定时器常闭触点 T40 在 15 秒后断开，其保持了高速运转 15 秒。同时也实现残疾优先功能。3）电机启停控制程序设计当红外线检测有人时、门没有精确停位仍需要再转时，以及变速、残疾输入时，都应该启动电机。采用相关触点的常开触点并联实现。同时当电机过热，变频器过载，急停，锁门，门精确停位上锁，防夹暂停，发生碰撞时都应该停止电机的运行。所以采用相关信号的常闭触点的串联来实现停止电机的运行。采用PLC 的输出映像寄存器 Q0.2 来实现电机起停信号输出。则设计如下图 6.25。图 6.25 电机启停控制程序梯形图LD M1.0O M7.0AN M6.0AN M0.2AN M0.6AN M0.3AN T41AN M0.0AN Q0.1AN M1.4= Q0.2程序解释:当常开触点 M1.0，M7.0 任意一个闭合时就启用 Q0.2 让电机运转，攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计22而串联其中的常闭触点只要一个断开就停止 Q0.2 信号输出，让电机停转。4）速度控制字 1 程序设计根据前面的控制字设计，转高速时等情况使此控制字输出为 0。根据控制字要求残疾人来的此程序不输出相关信号，高速输入时此控制字也无信号输出。而当门未精确停位时，急停，STOP，防夹，无人来时此信号输出控制信号。采用输出映像寄存器 Q0.3 来实现高速控制字的输出。程序设计如图 6.26。程序解释:当残疾人输入常闭触点 M3.0，高速控制字常闭触点 M5.0 断开时，使 Q0.3 停止信号输出，即输出控制字为 0，而当 M7.0，M0.1，M1.2，M1.5 等常开触点任意一个闭合时就使 Q0.3 输出，即控制字为 1。与下面的 Q0.4 控制字组合形成相关高速控制字。LDN M3.0AN M5.0O M7.0O M0.1O M1.2O M1.5= Q0.3图 6.26 速度控制字 1 程序梯形图5）速度控制字 2 输出程序设计根据前面的控制字设计，当电机转低速及制动前的速度时，此控制字输出信号.即产生控制1信号。当有防夹、防碰撞、STOP、急停、门未精确到位时，电机都要停转，同时变频器的此控制字也输出；而红外线检测无人来时 15 秒后和残疾人来时此控制字也应有输出.使它们采用并联方式来进行信号输入。采用 PLC输出映像寄存器 Q0.4 来输出此控制信号。则程序设计如图 6.27。LD M3.0O M7.0O M0.1O T40O M1.2攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 控制系统设计23O M1.5= Q0.4图 6.27 速度控制字 2 程序梯形图程序解释;当 M3.0，M7.0，M0.1，M1.2，M1.5 和 T40 常开触点任意一个有信号输入闭合时就使 Q0.4 产生输出。输出程序设计1）制动输出程序设计当直流制动接近开关闭合，且有效时，同时在电机停转的情况下才可以输出直流制动，而在门精确停位需要锁门时和防夹、急停、防碰以及暂停的情况下都可以输出直流制动信号。采用输出映像寄存器 Q0.6 来实现信号的输出。那么程序设计如图 6.28。LD M1.3O T41O M1.4AN Q0.2AN T43= Q0.6图 6.28 制动输出程序梯形图2）锁门输出程序设计当钥匙和锁门接近开关同时有效时，且电机已经停止运转才能产生锁门信号输出，三个信号应该采用串联方式进行信号输入来控制锁门输出。采用输出映像寄存器 Q0.1 来实现。则程序设计如图 6.29。LD I0.5A I1.5O M1.4AN Q0.2 图 6.29 锁门输出程序梯形图 = Q0.1攀枝花学院本科毕业设计（论文） 7 检测安全系统设计07 检测安全系统设计7.1 检测安全系统的总体设计检测系统主要是实现开门信号，通过传感器对进出口人流进行检测，如有人想要进入旋转门，检测传感器发出启动旋转信号，使门体在人进入门口时以正常转速转动。如无人进出时，则门不启动信号，门不旋转。有两种传感器可选，一是红外线门控传感器，二是微波雷达。前者是对物体存在进行反映，不管人员移动与否，只要处于处于传感器检测范围以内，它都会输出触点信号。微波雷达是对物体的位置反映，因而反应的速度快，适合于行走速度正常人员通过场所。同时，为了保证自动旋转门的运行安全，必须配置必要的安全系统。安全系统主要围绕以下两点进行配置：一是防止夹人，活动翼与固定门体之间很容易夹人，因此要在自动旋转门出入口两侧安装防夹感应器；二是防止人与门碰撞，自动旋转门的旋转速度相对稳定，人在通过旋转门时的行走速度必须与其转速一致，否则，就很容易发生碰撞，防碰撞功能是通过类似自动反向功能来实现，自动旋转门的防碰撞功能也包括对人为推动进行反应，而人为推动是造成自动旋转门功能障碍的主要原因之一。7.2 检测系统设计7.2.1 检测系统的要求检测系统是由安装于门口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。主要是传感器的选择是否需要配置高机能传感器，在此我设计的两翼旋转门为了满足一般要求特配置四个一般性能的红外传感器来实现。7.2.2 检测传感器的选择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。传感器的相关参数如表 7.1：7.2.3 检测传感器的安装由于旋转门有进口和出口，需要同时在这两处安装启动红外线传感器，红外传感器的安装主要涉及其检测范围，安装高度在 2200mm 以上，即安装在华盖上，其安装具体位置根据实际要求来定，安装角度根据实际来进行调整。其主要根据攀枝花学院本科毕业设计（论文） 7 检测安全系统设计1人流状况来定。入人流较为密集可将其安装角度调整较大，使其能感应的距离较远为好。表 7.1 检测传感器参数型号ADS-A电源电压AC12240V 50/60HZ,DC12240V控制输出继电器接点输出 0.1A安装高度m2.02.7m输出保持时间s延迟时间为 5s停止感应时间2、7、15（通过开关选择）防护等级IP50(IEC 规格)角度调态调节角度（）7.528.57.3 安全系统设计7.3.1 安全系统的要求为防止两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后，转门也随之恢复正常运转。每扇门扉底边安装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。7.3.2 安全传感器的选择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是否也走到了防夹区域内。如果在防夹区域内，则接近开关发出信号表示，如果此时有人进入防夹区则有可能被夹。两信号同时有效时，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。当门翼靠近曲壁门柱 0.5m 时，接近开关传感器就可以发出信号。而门翼是在曲壁门攀枝花学院本科毕业设计（论文） 7 检测安全系统设计2柱的前端面，因此选择光电式 JD 系列接近传感器。选择感应距离为 0.5m 的检测前端物体的接近传感器，型号为 JD-E3L-DS50B1 传感器。其参数如表 7.2。表 7.2 JD-E3L-DS50B1 传感器参数检测方式型号直流型PNPNOJD-E3L-DS50B1检测距离/m0.5(115%)检测物体透明和不透明物体标准检测物体10cm10cm 白色垫纸电源电压DC12240V,AC100200V控制输出直流 DC12V 时最大 100mA,24V 时 300mA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。因为当人在防夹区域时，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时，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范围内。两者信号同时有效，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而定。红外线防夹传感器主要技术参数见表 7.3直流制动接近开关选用由于当电动机停转时，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，就产生信号发出制动信息，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。同时由于门框是金属的，则接近开关应能感应金属物体。根据相关自动门产品类型，可选用资料5的 5mm 感应距离的电感式接近开关。型号为 ILF5-18M-10P，常开触点，PNP 输出，三线连接。其工作电压为直流 10V 到 30V，具有保护电路：极性错接、感应、超载及短路保护。锁门接近开关的选用攀枝花学院本科毕业设计（论文） 7 检测安全系统设计3当锁门时，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和过大都会使得门体无法精确停位，致使得无法上锁。所以感应距离为适当才可。根据相关自动门产品类推，可选用 5mm 感应距离的电磁感应接近开关。可选择型号为 ILF5-18M-10P，常开触点，PNP 输出，三线连接。其工作电压为直流 10V 到 30V，具有保护电路：极性错接、感应、超载及短路保护。表 7.3

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