机电一体化产品自动旋转门系统分析三菱PLC

1、摘要1.掌握S7-200系列可编程控制器硬件电路的设计方法。2.熟练使用S7-200系列可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。3.掌握S7-200系列可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。4.通过PLC构成三相直流异步电动机的正反转控制电路5.通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。关键词:可编程控制器、三相异步电机、梯形图、等等。目录引言11 三翼自动门的简介11.1 大型三翼自动旋转门结构简述11.2大型三翼自动旋转门驱动装置结构设计21.3三翼自动

2、旋转门滑环结构及采用的材料31.3.1 三翼自动旋转门滑环结构31.3.2 三翼自动旋转滑环采用的材料31.3.3大型三翼自动旋转门闭门器的结构31.4工作状态41.5三翼自动门的工作原理61.5.1自动门的尺寸结构61.5.2门结构的材料门71.5.3控制要求101.6传感器与安全系统的设计151.6.1检测传感器的选用151.6.2安全系统设计151.6.3控制系统功能特点171.6.4 控制系统驱动控制原理181.6.5 PLC系统控制分析及地址分配设计18结论35参考文献37机电一体化产品自动旋转门系统分析引言 随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控

3、制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。1969年，出现了可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。目前，可编程控制器PLC主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、

4、智能化、大容量化、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制机系统、分布式控制系统DCS(Distributed Control System)、现场总线控制系统FCS(Field bus Control System)，这将使PLC的功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用范围更广。在超级市场、公共建筑、银行、医院等入口，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已逐渐被淘汰。PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。由于直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机超载能力较强，热动和制动转矩较大，所以执行机构使用直流电

5、动机。本论文主要是对门的自动旋转控制而论。自动门控制装置系统由检测元件红外传感器、继电器、可编程序控制器（PLC）、电动机组成。它主要是利用热释电人体红外传感器检测，有无人到门口的信号，再把检测到的信号送入可编程序控制器（PLC）中，由可编程序控制器来对信号的处理，处理的最后结果用继电器输出，从而达到控制电动机的转动。1 三翼自动门的简介1.1 大型三翼自动旋转门结构简述三翼旋转门由三大部件组成，即：固定框架、中心轴组件和旋转组件。下面将详细介绍各个组件。 固定框架。固定框架由上支撑组件及立柱、上、下码头和固定吊板组成。上支撑组件又由帽头、多个梁架、多个支撑板和托架用螺钉、螺母链接而成。立柱和

6、上、下码头时固定框架的基础。曲壁玻璃也安装在上、下码头和立柱之间。吊顶板安装在固定框架上。 旋转组件。旋转组件由闭门器、展箱、旋转吊顶和门组件组成。旋转组件用于门的开启和关闭。 中心轴组件。中心轴组件是自动旋转门的驱动系统，是在电控系统控制下启动和关闭自动门的驱动机构。它由减速电机和驱动机构组成。 因为三翼自动旋转门和四翼自动旋转门机械结构的设计思想史相同的，主要结构组成也是相同的，只是门组件个数不同，展箱的形状不同，因此对三翼自动旋转门不作详细介绍，只详细讨论四翼自动旋转门的结构。 1.2大型三翼自动旋转门驱动装置结构设计三翼旋转门的驱动装置可以采用多种方案，一般可采用如下几种驱动方案： 减

7、速电机直接驱动的方案。监督电机与从动齿轮传动机构驱动方案。减速电机与从动皮带传动机构驱动方案。减速电机与从动链轮传动机构驱动方案。减速电机直接驱动方案的主要优点是结构简单，简化了从动传动机构零件的加工安装程序。但其主要问题是：在大型三/四翼旋转门中由于其功率相对较大，旋转门正常运转较低，这种减速电机的速度比过大，减速电机重量较大、尺寸较大、价格升高，同时安装使用不方便，一般不采用此方案。 减速电机与从动齿轮传动机构驱动方案的优点是可减少减速电机的速比，齿轮传动平稳、噪音小。但其主要问题是：齿轮传动对齿轮中心距要求较高、安装要求高、加工经费脚链轮高、中心距不宜太大，否则齿轮直径加大、造价升高。对

8、于要求速比不严格的旋转门不是特别合适。 关于减速电机与从动皮带传动驱动方面，由于皮带传动适宜布置在高速机、不适宜布置在低速级，而且皮带传动尺寸大、传动比不准确，不适合用在旋转门的驱动装置中。 最后采用了减速电机与从动链轮传动的驱动装置，它可以满足帽头要求较低的旋转门。减速电机的安装位置灵活，链轮传动可满足转速较准确、不丢转、中心距变化范围较大，并且有一定的过载能力，刚好适于低速级传动。 1.3三翼自动旋转门滑环结构及采用的材料1.3.1 三翼自动旋转门滑环结构三翼旋转门的传感器信号是通过滑环传送到控制箱、滑环有随自动旋转门旋转部件一起旋转的旋转部件和固定部件组成。 旋转部件包括：绝缘上盖、绝缘

9、内环、绝缘下盖、绝缘环滑环铜环、套管和螺钉。 三翼旋转门的滑环共可传送8个信号，共8篇滑环铜环、每两篇铜环间加一片绝缘环来绝缘。铜环又有3个绝缘内环和绝缘上盖及绝缘下盖夹持。导线通过绝缘内环和绝缘上盖仲的槽穿出，导线焊到滑环铜环上，最后绝缘上盖、绝缘内环和绝缘下盖用螺钉固定在一起，螺钉外加套管绝缘。旋转部件装在旋转轴上、最后用螺钉固定。 滑环的固定部件包括：电刷组件、轴、固定环河螺钉。两个固定环游四个套管和螺钉连接成整体，两组电刷组件卡砸两个套管上、每组电刷组件有八个黄铜做的簧片，每个簧片上焊有紫铜做的触点。靠簧片的弹性使紫铜的触点与旋转组的滑环铜环紧密接触，这样会减少电阻，使传感器的电流能传

10、输到控制箱。固定不见的固定环通过两个螺栓与旋转门固定框架固定。 1.3.2 三翼自动旋转滑环采用的材料滑环所用的材料一种是绝缘材料，另一种是导电材料。由于电流信号电压不是很高，因此对绝缘材料电阻率要求也不是很高。滑环的绝缘零件采用的是环氧酚醛玻璃布，实际上采用尼龙66或PVC硬塑料也似可以的；导电材料应采用紫铜和黄铜材料，采用既耐磨又导电良好的材料。 1.3.3大型三翼自动旋转门闭门器的结构闭门器主要的零部件如下：轴承、轴、连接轴、凸轮盘、固定销、地板、夹板、弹簧、圆柱、螺杆和离合器。 门扇与连接轴用螺钉连接在一起，连接轴装在轴承的内孔，共两个轴承，轴承外径装在离合器磁轭内，连接轴上部装在凸轮

11、盘的内孔中，连接轴与凸轮盘用键连接，凸轮盘与离合器的链接件相连，这样链接轴就和离合器的衔铁相连，因此门扇与衔铁就链接到一起。离合器的磁轭固定在地板上，地板固定在展箱的十字框架（对于四翼旋转门）或Y字框架（对于三翼旋转门）和连接柱上。凸轮盘由四片夹板夹持，凸轮盘由两个半圆弧的槽，凸轮盘每个半圆弧处有两片夹板，两夹板中间位置装有轴和轴承，两夹板一端卡在固定销上，固定销固定在底板的凸台上，两夹板的另一端固定在圆柱上，而圆柱中点又垂直于圆柱中心线的空，螺杆穿过孔，靠弹簧和螺母将凸轮盘两边的两对夹板压紧凸轮盘。靠这种弹簧压力可保证在离合器脱开时门扇仍能与展箱同步旋转。当正常运行时离合器闭合，门扇靠离合器

12、和展箱一同旋转。 当断电时离合器磁轭与衔铁靠压簧分离，门扇和凸轮盘相对于展箱旋转需要的角度。此时凸轮盘与轴承接触面从凸轮盘半圆弧面砖到最大的凸轮盘外缘面，两边穿在螺杆上的弹簧被压缩，这可使门扇停在需要的角度上。 1.4工作状态当我们按下电源开关的时候，自动旋转门就会不停的旋转，它的旋转方式可以分为顺时针和逆时针旋转，正如上图所示。当我们人进入的时候，也会随着门的转动放下进入其内部；我们人要跟随旋转门的速度，不可太快和太慢，如果太慢就会被后面的一扇门给追住、有可能会受伤。如果人的速度过快，超过了门的旋转速度，就会被前面的一扇门给挡住，这时候我们可以轻微的向前推一下门，一遍顺利的通过。如果我们需要

13、节约用电，还可以另外的设置一个系统，就是红外线感应系统，当有人通过的时候就旋转，没有人通过的时候就停止。三翼自动旋转门示意图三翼旋转门主控制器：它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。 感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号；动力马达：提供自动门旋转的主动力，控制门扇加速与减速运行。三翼旋转门门扇行进轨道：就象火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。门扇吊具走轮系统:用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带

14、动门扇运行。同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：用于传输马达所产动力，牵引门扇吊具走轮系统。旋转门的下部导向系统：是门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。当门扇要完成一次旋转，自动门其工作流程如下：感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器判断后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。马达得到一定运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开启；门扇开启后由控制器作出判断。1.5三翼自动门的工作原理1.5.1自动门的尺寸结构门旋转直径3200mm门净高 A2400mm门总高 B2710mm门出入口

15、尺寸 C1430mm门外径D3360mm单扇门半径DW1315mm图1.5-11.5.2门结构的材料门体主要包括门体骨架的材料和门体玻璃。根据相关门体标准,可按90系列的推门进行设计。门体骨架采用90系列推拉门专用铝型材，可以确定门体骨架铝型材；三翼旋转门门扇 左边框 选代号 L090704右边框 选代号 L090704上横 选代号 L090706 下横 选代号 L090707图1.5-2门体玻璃的选用 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。由于自动旋转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

16、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，可以选6mm的钢化透明玻璃。 二维图1.5.3控制要求原理图当人靠近自动门时，设置于门内外侧的检测装置（垫开关、红外线开关、光线开关等）将其检测出来，之后，信号送到控制装置。控制装置接到该信号后驱动马达向门的开启方向马达的旋转带动减速器、皮带轮、皮带或链条，使门向开启方向运动。当门接近门挡通过开启制动位置时，制动力作用于马达。梯形图I/O输入输出分配表1 PLC输入地址分配表序号输入信号说明1X000门内光电探测开关K12X001门外光电探测开关K23X002开门到位限位开关K34X003关门到位限位开关K4表2

17、 PLC输出地址分配表序号输出信号说明1Y000开门执行机构KM1（使直流电动机正转）2Y001关门执行机构KM2（使直流电动机反转）单片机控制图BISSOOO1的CPU及其线路图单片机接口单片机原理如下：红外自动门控制系统的硬件组成如图1-1所示。本系统主要由MC68HCIIK4单片机及其外围电路、门行程检测电路、步进电机控制电路、故障检测显示电路、控制方式切换电路等七部分组成。单片机循环检测红外检测电路和门行程检测电路输出信号，据此产生步进电机控制信号，电动机带动门运行，系统检测到控制方式发生改变时，系统进入相应的控制方式。如门在关门过程中遇到人活其他故障物时门无条件朝相反方向打开，当系统

18、出现故障，进入故障处理程序。图1-1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-T9-0.75。该变频器的参数如下；变频器参数表变频器型号JP6C-T79-0.75适配电动机功率/kW 0.75额定电流额定 电量/kVA2.0电压/V3相,380440额定频率/Hz50/60额定电流/A2.5额定过载短时间额定电流的150%1min 电 源相数,电压,频率3相,380440,50Hz/60Hz允许波动电压10%-15%,频率

19、5%-5%瞬间电压降低范围310V以上,继续运转所需电源容量/kVA1.2 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/Hz0.560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320440V电矩提升自动:按照负载转矩,调整至最佳手动设定:0.120.0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/kg2.41.6传感器与安全系统的设计1.6.1检测传感器的选

20、用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。其性能参数见文献16。1.6.2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，当人在门扇与曲壁立柱安全距离内时，感应器与接近开关信号同时生效,门扇应马上停止。防撞胶条安装于

21、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。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

22、近开关来判断门翼也走到了防夹区域内。如果在防夹区域内，则接近感应器发出信号表示，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。因此选择光电式 BR系列接近传感器,其型号为BPR100-DDT传感器。其性能参数见文献16。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。因此当人在防夹区域时，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

23、可能检测到人的存在，而此时门翼又有可能正好在防夹接近传感器范围内。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。基于以上条件,可以选用型号为BX15M-TFR。其性能参数见文献16。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。

24、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。根据相关自动门产品类型，可选用CR系列电容圆柱型接近开关为8mm的型号,PNP输出。其性能参数见文献16。锁门接近开关的选用 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都到不了门体的精确停位，而使得无法上锁。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感应距离高周波振动角柱型接近开关。可选择型号为PS12-4DN，常开触点，PNP输出，三线连接。其性能参数

25、见文献16。防碰撞传感器的选用 防碰传感器主要时为了防止人和门的速度不一致时，旋转门翼打到行人；而防撞传感器则是为了防止人因不小心撞在门体的立柱上，而引起旋转门体旋转过来撞伤行人。其采用接触式传感器防夹安全带来实现，它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而产生开关信号的。防碰传感器安装在两扇旋转门翼的底部，而防撞传感器安装在门体的立柱上。选用型号ASR-001。其性能参数见文献16。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。1.6.3控制系统功能特点变速功

26、能 旋转门设有低速，中速，高速三种旋转速度，分别对应残疾，middle和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。自动转停功能 来人时自动启动，并以正常转速动转，15s时无人进出，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 行人紧靠右侧立柱或遇到物体碰撞右侧立柱,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,自动门恢复运转。防碰功能 行人在旋转门内通行过程中，如遇到门扇碰到行人脚后跟，则门立即停转，以防止碰伤行

27、人。行人离开门扇，门自动恢复旋转。锁门功能 采用电磁锁方式锁门，只要转动钥匙既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十，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钮) 与急停功能相当，不同的是按STOP钮后，必须用残疾，middle和high三个按钮中的一个进行恢复。残疾优先功能 当按下残疾按钮后，30s内门始终以2r/min的速度低速运转，此时按middle和high钮无效，以确保残疾人安全通过。30s后来人，门自动以正常速度运转。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。变频器报警输出和延时

28、自动复位功能 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。漏电保护。1.6.4 控制系统驱动控制原理电气控制系统接线方案传感器设置方案 红外线被动式感应器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，

29、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。1.6.5 PLC系统控制分析及地址分配设计节点分析及机型的选择 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，输入接点至少要30个，输出接点至少要10个。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I/O接点的分析主要有：开关量输入字节数：30×15=450开关量输出字节数：10×8=80系统推断定时器

30、/计数器字节数：8×1=8总计大约需要538个字节数容量。加上预留30%，有1K的程序容量足够了。由以上可得，同时兼顾经济性原则。 PLC产品中OMRON系列可编程控制器是当今国内外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。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。本系统选择了COM1-CPU11-E型PLC。由PLC型号主回路电压AC（100240）V；输入端参数为电压DC24V，电流5/7mA；继电器输出端电压AC150V，DC30V以内。故本系统选用直流输出方式。表6-5 PLC性能参数表性能指标COM1-CPU11-

31、E程序存储容量3.2KB数据存储容量1KBI/O电数128位指令类型117种指令基本指令执行时间0.5us1.5us扩展I/O模块数量7块记时/记数区512记时器/记数器开关的选择 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、STOP、middle、high、残疾开关，选择普通按钮开关LA系。Middl、high、残疾、开关为LA2，急停开关为LA2（红色），STOP关为LA2-A红色（十字型）。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

32、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。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。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I（I=2A），所以选择RL1-15，熔体额定电流等级为4。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-10/24型整流器，它的输入电压

33、为交流220V，输出电压为直流024V，额定电流10A。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、达林顿晶体管输出。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

34、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

35、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0.10.47uF。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

36、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。 表6-5输入地址分配表输入地址对应的外部设配I0.0急停按钮I0.1残疾按钮I0.2STOP开关I0.3Middle开关I0.4High高速按钮I0.5锁钥表6-5 输出地址分配表输出地址信号内容Q0.0上电及报警信号Q0.1电磁锁控制继电器Q0.2电动机启停（变频器智能端子FWD）Q0.3速度控制（变频器职能端子X2）Q0.4速度控制（变频器职能端子X1）Q0.5Q0.6直流制动（变频智能端子REV）Q0.7变频器复位（变频智能端子RESET） 表6-5控制系统电气元件表序号符号名称型号规格1SB1停止按

37、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，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 图6-5 PLC接线图1.7软件设计1.7.1 PLC控制系统程序设计当电

38、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，则程序设计如下；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。程序设计如下； 过载程序设计 由于变频器过载输出连接PLC输入映像器I1.4，用内部继电器M0.2对相关信号进行中转输出，则程序设计如下；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I2.6进行信号输入，用内部继电

39、器M0.3对相关信号进行处理输出，则程序设计如下； 指示灯闪烁定时期设计 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。具体程序设计如下； 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T37复位，至使T38常闭触点复位，而使T37又开始记时，

40、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。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Q0.0来实现PLC内部信号输出接口。则程序设计如下；程序解释：当上电时，常开内部继电器触点SM0.1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Q0.0，使输出达到指示灯的闪烁。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

41、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。程序设计如下；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。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0.5秒。程序设计如下；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，

42、同时当复位时间延时到了断开其Q0.7的输出。程序设计如下；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常开触点闭合使定时器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I1.0、I1.7、I2.0、I2.1用其常闭触点来实现。则程序设计如下；程序解释：当红外线传感器检测有人

43、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。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

44、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，程序设计如下；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，则程序设计如下；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

45、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。则程序设计如下；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I0.1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。1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。则计如下；残疾人输入程序设计 当外界按扭按下时，在这个上

46、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；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。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。

47、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，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M1.2才实现信号的中转输出，则程序设计如下；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。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，采用基数为100ms的接通定时T41来实现定时，同时三个

48、信号的输入采用并联方式连接，则程序设计如下；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。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。则程序设计如下；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。无人来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

49、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无人时的信号输入，则前面的一个红外线检测无人时的定时常开触点串联。其中，无疑是最好的选择，则程序设计如下；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，同时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。则程序设计如下；程序解释：当直流制动开

50、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，同时常开触点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。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。任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。则程序设计如下；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

51、闭触点T43断开使M7.0不能产生一个长期有效信号。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。 注意应捕捉的信号和谐一致的瞬时上升沿过程，同时钥匙也此时扭动开关，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，则程序设计如下；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。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，直到无人时让电机

52、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，所以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互锁。采用PLC内部继电器M1.0来实现。则设计如下；程序解释：当红外线检测有人时,四个传感器的常开触点I1.0，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次一样。只要M1.0一经启用，常

53、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的信号输入。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。高速速度控制程序设计 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。同时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

54、如下；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，则在使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T4015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。机械锁位置准确，直接上电磁锁的机械输出程序设计 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。则程序设计如下；电机起停控制程序设计 当红外线检测有人时，和门没有精确停

55、位任需要再转时以及变速，残疾输入时都应启动电机。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；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，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。低速时控制程序设计 根据前面的控制字设计，当电机转低速时及制动前的速度时，此程序输出信号。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，同时变频器的低速控制字也输出，再加上