基于fr-s540通用变频器的两翼旋转门控制系统设计

沈阳工程学院毕业设计（论文）基于FR-S540通用变频器的两翼自动旋转门控制系统设计PAGEIV35-摘要两翼自动旋转门作为自动门中的顶级产品，旋转门给人以亲切大方的感觉，同时营造出奢华的气氛，堪称建筑物的点睛之笔。该论文主要论述了两翼自动旋转门的设计过程，主要论述两翼旋转门的控制系统的设计，通过变频器来调节门体速度，并分析了该控制系统的工作原理及系统的硬件组成，分析了人体感应探测、两翼旋转门运行位置检测、门运行障碍检测等控制电路的工作过程，对PLC的选型、变频器的选型、I/O点的确定及两翼旋转门的动作过程等方面进行了详细阐述。结合PLC的运行特点，对控制系统的工作流程作了合理的优化。在此基础上，给出了控制系统软件设计的外部端子接线图及PLC控制梯形图等。本设计介绍应用可编程控制器取代传统的继电器、接触器控制系统，实现两翼旋转门控制的过程。关键词:两翼自动旋转门，可编程控制器，变频器

AbstractTwowingsautomaticrevolvingdoorisleadingproducts,therevolvingdoorgivingothersawarmfeelinggenerous,butalsocreateanatmosphereofluxury,isthepunchlinebuildings.Thispapermainlydiscussesthedesignprocessoftwowingsautomaticrevolvingdoor,thedesignfocusesontherevolvingdoorcontrolsystem,throughtheinvertertoadjustspeedofthedoorbody,andanalyzestheworkingprincipleandsystemofthecontrolsystemhardwarecomposition,analysisofthehumaninductionprobe,revolvingdooroperationpositiondetection,detectionofdooroperationobstaclesworkprocesscontrolcircuit,selectionofPLC,transducerselection,I\/Opointdeterminationandrevolvingdoormovementprocessinaspectsofthedetail.AccordingtotheoperatingcharacteristicsofPLC,thecontrolsystemwerereasonableworkflowoptimization.Onthisbasis,functionflowchartoftheprogram,externalcontrolterminalwiringdiagramandPLCladderdiagramisgiven.Thisdesignintroducestheapplicationofprogrammablecontrollertoreplacethetraditionalrelay,contactorcontrolsystem,therealizationprocessofrevolvingdoorcontrol.Keywords:twowingsautomaticrevolvingdoor,programmablecontroller,inverter

目录摘要 IAbstract II1引言 -1-1.1研究的背景和意义 -1-1.3两翼旋转门技术发展方向 -2-1.4两翼旋转门研究的必要性 -3-2两翼旋转门控制系统总体方案设计 -4-2.1两翼旋转门系统的基本结构 -4-2.2两翼旋转门控制要求 -5-2.3两翼旋转门控制方案的确定 -6-3自动门硬件系统的设计 -7-3.1PLC的简要介绍 -7-3.2PLC的选型 -8-3.3PLC的I/O点分配 -9-3.4电动机的选型 -9-3.5变频器容量选择 -9-3.6两翼旋转门控制系统原理简述 -10-4变频器的参数设定及功能选择 -11-4.1变频调速的基本原理 -11-4.2三菱FR-540变频器的面板 -11-4.2三菱变频器FR-540端口介绍和连线方法 -13-4.3功能（参数）介绍 -15-5系统软件部分设计 -17-5.1两翼旋转门的功能需求分析 -17-5.2变频器输出频率与控制端子关系曲线 -18-5.3PLC控制系统程序 -19-5.4旋转门运行状态诊断程序 -20-结论 -22-致谢 -23-参考文献 -24-附录 -25-A1.1两翼旋转门控制系统原理图 -25-A1.2PLC控制变频器的程序 -26-A1.3旋转门运行状态诊断程序 -3234-1引言1.1研究的背景和意义21世纪的今天，门更加突出了安全理念，强调了有效性：有效地防范、通行、疏散，同时还突出了建筑艺术的理念，强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。自动门大规模专业化生产始于150年前，在不断发展和完善的过程中，涌现出大批独具规模的专业制造商。门的高级形式--自动门起源在欧美，迅速发展至今天，已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。大中型公共场所，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩。自动门从理论上理解应该是门的使用观念的延伸，是人们根据需要对门的功能的提升和完善。所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始。作为建筑物一部分的门，从最基本的意义上讲，要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。因此门体本身应牢固、密封。由于中国没有相关的自动门国家标准，导致自动门档次、质量良莠不齐。如果你没有使用过自动门，最好选择一个由专业厂生产、能提供较完善售后服务的自动门品牌（目前有很多自动门品牌是由一些贸易公司购买散件加上自己拼装而成，应尽量避免购买此类产品）。不要认为样本上全部是外国语，资料也是外国语的商品就是进口的商品，其实这样是违反国家规定的。真正的知名品牌，合法的商品不会这样做。在购买自动门时最好在授权的指定经销商处或认定销售店的商店购买（有悬挂的授权书），而且在购买时要清楚所购买设备的基本配置，防止买家克扣部件。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为两翼旋转门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中平开门用的场合较少，旋转门由于昂贵而且非常宠大，一般只用于有需要的高档宾馆，两翼旋转门使用得最广泛，大家一般所说的自动门、感应门就是指两翼旋转门。自动门的普及和应用，改变了人们的防护意识，提升了人们的安全观念。自动门除可美化出入口环境外，由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，既方便又提高了建筑的档次，于是迅速在国内外的建筑市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行，写字楼，酒店等办公娱乐场所装修必不可少的一项配置。两翼旋转门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加感应探测器，当人走近自动门时，感应探测器感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。自动门的控制方法有很多，从控制器的不同来分，有传统的继电器控制，即通过按钮和复杂的接线安装；智能控制器控制，即通过运用现代自动化设备来控制，它具有稳定性高，安全等优点，因此被很多生产厂商所运用。由于继电器逻辑控制的自动门系统因存在许多缺陷而逐步被智能控制器控制的自动门所淘汰。在智能控制器的选择上，自动门的主控器有微电脑控制器控制和可编程控制器（PLC）控制，微电脑控制主要有体积小、安装方便等特点，目前有许多厂家采用此种方式生产自动门，PLC控制的特点是稳定性高维护方便，目前许多大型的商场的自动门都是由这种方式来控制。1.2国内外两翼旋转门的发展状况在国外，进入90年代以来，自动化技术发展很快，技术已经很成熟，并取得了惊人的成就，自动化技术是自动门的重要部分。在现在人们生活中自动门可以节约空间能源、降低噪音、防尘、防风，同时可以使出入口显得很庄重高档，因此应用非常广泛。随着我国经济的飞速发展，自动门在人们的生活中的运用越来越广泛，自动门适合于宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商店等公共场所。但在国内，自动门的自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统设计中，稳定、节能、环保、安全及人性化是需要首先考虑的因素。我国的自动门状况有如下几点：(1)厂家多，规模小。5～6年来几年来，自动门在国内得到了快速的发展。据不完全统计，目前国内大大小小生产自动门的厂家已有50多家，但普遍生产规模小，自主研发能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。(2)专业化分工趋势显现。早期的生产厂家，一般是自主研发和生产，顶多委托代加工部分零部件。近两年来，出现了专门生产主要部件的厂家，如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家，这一趋势使生产的门槛降低，进入的厂家进一步增多，导致竞争更加激烈。(3)高、低档次的市场分明。进口产品借助质量和品牌优势，占据了高端市场，目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能，但生产工艺略嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，主要集中在低端市场。(4)产品同质化和市场特点导致利润微薄。产品同质化严重，加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品，所以价格因素占的比重较大，加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。同时，由于价格过低，也使产品的持续改进和发展受到限制。1.3两翼旋转门技术发展方向由于目前没有相关的技术标准，各厂家的产品都按照自己的企业标准进行生产，对各项技术指标的要求和测量方法都不尽相同，如提升力等参数，差别较大，在市场上造成了较大的混乱，给用户选择带来不便，也不利于行业的发展。因此，有必要制定自动门的技术标准，明确规定的主要技术指标以及测试方法等，引导市场有序竞争，促进行业发展。在建筑金属结构协会和门业标委会的大力推动下，《自动门》标准编制工作已经展开，目前有许继施普雷特机电设备有限公司、深圳固威特科技有限公司、沈阳未来科技发展有限公司、福建漳州市麒麟电子有限公司和上海昌顺电子信息技术有限公司等5家单位参与了此标准的编制工作。2005年4月2日，在北京召开了编制组成立会和首次工作会议。经过编制组两个多月的工作，现该标准的初稿已经形成，拟于近期召开编制组第二次工作会议，对初稿进行讨论和修改。经过多年发展，自动门行业呈现以下发展趋势：1智能化，多功能：今后的还将进一步提高智能化程度，如自动检测开关门行程位置，自动适应门体阻力的变化，以始终保持较高的遇障保护灵敏度等。还将增加一些新的功能，如和住宅安防系统配合使用等。2免维护：采取多种措施，减少使用过程中的维护工作。3多样化：将会有各种各样不同外观和功能的产品，满足用户的不同需要。4高安全性：随着用户安全意识的提高，安全性将是用户非常注重的一项指标，也将是一项基本要求。1.4两翼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。

2两翼旋转门控制系统总体方案设计2.1两翼旋转门系统的基本结构两翼旋转门系统机构由以下几部分组成1.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[2]。立柱、曲壁、门扉一般采用高强度铝合金型材，结构简洁，精密牢固。采用中心门轴结构安装和驱动旋转门体设计，每扇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（4+4）夹胶玻璃，安全可靠。门体结构简图如图2.1所示。图2.1门体结构简图2.驱动系统：由两个三相交流电机提供动力，用减速器带动中心门轴驱动。3.控制系统：由可编程控制器PLC、变频器、功能开关组成。4.检测系统：由红外传感器实现有无人自动检测，自动对电机启停进行操作。5.安全系统：主要有接触和非接触安全感应器。旋转门入口立柱均装有安全胶条，防止行人夹伤，自动门入口右侧立柱胶条内装有内藏式防夹感应器，如受挤压门扉即马上停止运转。胶条恢复正常，门扉则自动转动;每扇门扉底边胶条内装有内藏式防碰感应器，碰到物体或行人门扉立即停止运转。胶条恢复正常，门扉则自动转动。2.2两翼旋转门控制要求以PLC为中控电脑，将来自旋转门现场的检测信号、变频器的状态信号及触摸屏的控制指令，经过收集、处理后，完成对变频器的频率控制和对触摸屏的信息反馈。当接到控制命令或客流量较小时，变频器工作频率为42Hz，上升时间为6s，下降时间为15s；当客流量较大时，变频器工作频率为50Hz；当第一次按动换速键时，变频器工作频率变为21Hz；当第二次按动换速键时，变频器恢复正常运行速度；当有行人不慎被夹时，旋转门迅速制动并待行人解脱后，经过10s的延迟，启用变频器第二“加/减速”选择，自动恢复到正常旋转速度（上升时间和下降时间均为25s）。2.3两翼旋转门控制方案的确定由于本设计是利用可编程控制器（PLC）、变频器传感器等构成两翼自动旋转门的控制系统。根据控制原理和设计要求确定了系统的结构框图如图2.2所示。红外传感红外传感防夹传感定位信号调速按钮西门子s7-200变频器过在信号状态指示灯M3~图2.2控制原理框图红外传感器作用是检测是否有行人通行；红外防夹传感器和防夹接近开关用来检测是否有人被夹；定位接近开关用来检测门翼是否停在定位位置；防碰撞传感器用来检测是否有人被碰或被撞；主控芯片用来判断传感器传来的各种信号并经过判断做出相应控制动作；变频器接收控制信号对电动机进行调速。另外还有运行状态指示灯和过载报警等等。旋转门控制系统实现了对门的自动启停、自动定位、速度调节、残疾人优先等功能。

3自动门硬件系统的设计3.1PLC的简要介绍PLC的定义：可编程控制器（ProgrammableController）简称PC，但个人计算机（PersonalComputer）也简称PC。为了区别，人们仍习惯称可编程控制器为可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicalController）。国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）于1987年颁布了可编程控制器的标准及其定义：可编程控制器是一种专门为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。可编程控制器及其有关的外围设备都应该按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。可编程控制器60年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能[17]。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青昧，因而在冶金、化工、交通、电力等诸多领域获得广泛的应用，与机器人、CAD/CAM一起，被被为现代工业控制的三大支柱。可编程控制器正成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。3.2PLC的选型通过分析可知，所需的控制的电气元器件有按钮开关和指示灯等。具体如表3-1所示。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。本系统是个简单控制系统，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/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。在常用的PLC产品中SIMATIC-S7-200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SIMATIC-S7-200型PLC，参数见表3-1。由PLC型号主回路电压AC（100～240）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。表3.1PLC性能参数表性能指标S7-200-CPU226程序存储容量4096B数据存储容量2560BI/O点数128位指令类型149种指令基本指令执行时间0.37us~1.8us扩展I/O模块数量7块记时/记数区256记时器/记数器3.3PLC的I/O点分配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。当输入端口连接电感类设备时,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51~120欧,电容可以取0.1~0.47uF。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输入端电压分析，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。3.4电动机的选型本设计自动旋转门采用三相异步电机。异步电机广泛用于轻工,纺织，建筑机械行业。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。由于使用旋转门为两翼类型，所以使用两个电动机分别为0.375kw,选择YVP90L-4电动机两个。3.5变频器容量选择变频器容量的选用有很多因数决定，例如电动机的容量，电动机的额定电流，电动机加速时间等，其中最主要的电动机的额定电流。3.6两翼旋转门控制系统原理简述本系统主要由旋转门、接近传感器，可编程序控制器和变频器组成。本设计中，旋转门由两扇玻璃门相互成1800夹角，镶嵌在同一根轴柱上构成。电机通过减速机构带动旋转门的轴柱，从而产生旋转门的旋转运动。为实现系统的全部自动化和智能化，本控制系统设计过程中，在旋转门的圆形框架上端，安装了四个接近传感器。通过传感器的检测范围，和得到信号的传感器的数量，自动检测客流量的大小，反应给可变程序控制器，结合变频器，从而实现自动的智能的控制旋转门的转速。在门框外的边沿上，分别安装了两套防夹传感器，当门扇运转靠近曲壁立柱时，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时门自动恢复运转。在圆弧门框外侧的表面上，分别安装了暂停按键、急停按键和残疾人专用换速按键。当按下残疾按钮后，30s内门始终以2r／min的速度低速运转，此时按正常或高速钮无效，以确保残疾人安全通过。30s后来人，门自动以正常速度运转。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。暂停按键与急停功能相当，不同的是按STOP钮后，必须用残疾、正常或高速三个按钮中的一个进行恢复。在门扇上端安装了两个定位行程开关。所有的检测信号和按键装置通过信息反馈，使门的旋转速度要达到换速的目的，只有当门扇通过这两个定位行程开关中的一个时，通过反馈信息，最总达到换速的目的。两翼旋转门控制系统原理图见附录A1.14变频器的参数设定及功能选择4.1变频调速的基本原理变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。4.2三菱FR-540变频器的面板三菱FR-540变频器的控制面板见图4.1。其各部介绍如下：数字显示器。在编程时，左两位数字表示功能码，右两位数字表示相应的数据码。在运行时，它显示设定的频率、电流、电压等，也可以代码的形式显示故障的原因。单位指示器。显示左则数字监视器的物理量单位。LCD亮度控制拨盘。用于调整显示数据的亮度，便于读数。图形显示器。频率和输出电流可以图形显示，也可以显示主输入／输出信号的ON／OFF状态、在编程设定模式，相应的信息以图形和文字显示，便于功能选择和设定。编程键。正常模式或编程设定模式的选择键。处于编程设定模式时，键上的灯亮。移位键SHIFT。当编程键处于正常模式时，在RUN／STOP状态，可选择物理单位显示。编程键处于编程模式时，可用来连续选择功能码组。设定键SET。通过该键可读写每个功能的数据。当在图形显示器上设定数据时，图形显示器显示的数据也可写入。复位键RESET。编程键处于正常模式时，该键使不正常的STOP状态复位。编程键处于编程设定模式时，此键能使数据改写模式转到功能选择模式。

运行键RUN。此键用于启动操作。运行时，键上的灯亮，当变频器采用端子操作时，此键不起作用。停止键STOP。用于停止操作。如变频器为外部信号操作时，按此键，电动机自由停车。图4.1三菱FR-540变频器的控制面板4.2三菱变频器FR-540端口介绍和连线方法三菱变频器FR-540标准接线如图4.2所示：图4.2FR-540标准接线和端子规格三菱变频器FR-540端子规格如表4.1所示：表4.1FR-540端子规格4.3功能（参数）介绍三菱变频器FR-540功能参数如表4.2所示：表4.2所示FR-540功能参数根据设计要求可以把变频器参数设定如表4.3表4.3变频器参数设定功能码名称设定范围出厂值设定值4高速0～120Hz50Hz50Hz5中速0～120Hz30Hz42Hz6低速0～120Hz10Hz21Hz7加速时间10～999S0.1S7.1S8减速时间10～999S0.1S17.8S44加速时间20～999S0.1S29.8S45减速时间20～999S0.1S29.8S63第二加减速启动0～10，14，16，------3

5系统软件部分设计5.1两翼旋转门的功能需求分析旋转门控制系统的设计是以两翼旋转门为模型，以PLC为主控制器，外加传感器和变频器等组成的自动旋转门控制系统。通过各种类型的传感器将控制信号（如：调速按钮、防夹、放撞、防碰、急停等）检测并经处理传递到PLC中，根据设计要求的安全控制措施以及条件的优先级来判断并发出相应的控制信号，最后由传动装置完成动作。本设计的主要特点是设计充分考虑人的需求，使旋转门更加智能化和人性化。本设计预计实现的主要功能有：1.旋转速度可调。旋转门设有低速、中速、和高速3种旋转速度，通过残疾人、正常、高速三个按钮进行切换，以适应残疾人通过、正常运转和紧急疏散时对转速的不同要求。2.当接到控制命令或客流量较小时，变频器工作频率为42Hz，上升时间为6s，下降时间为15s。3.当客流量较大时，变频器工作频率为50Hz；当第一次按动换速键时，变频器工作频率变为21Hz。4.当第二次按动换速键时，变频器恢复正常运行速度；当有行人不慎被夹时，旋转门迅速制动并待行人解脱后，经过10s的延迟，启用变频器第二“加/减速”选择，自动恢复到正常旋转速度（上升时间和下降时间均为25s）。5.防夹功能。当门扇运转靠近曲壁立柱时，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时门自动恢复运转。6.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。7.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、正常或高速三个按钮中的一个进行恢复。8.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，此时按正常或高速钮无效，以确保残疾人安全通过。30s后来人，门自动以正常速度运转。9.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。10.变频器报警输出和延时自动复位功能。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。5.2变频器输出频率与控制端子关系曲线根据控制要求和变频器控制方法的特点画出变频器输出频率和控制端子的关系如图5.1所示。图5.1变频器输出频率和控制端子的关系5.3PLC控制系统程序在编辑PLC程序是，应注意以下几点：其一，在旋转门机械抱闸开始前应当先让变频器脱离电网，以避免变频器受损；其二，每种状态的优先级，防夹信号最优先，之后是换速按钮，最后是有无人的判断。PLC端口连接如表5.1所示：表5.1PLC端口连接PLC输入端口功能连接PLC输出端口功能连接I0.0楼宇自动监控系统Q0.0220V电源I0.1楼宇自动监控系统Q0.1机械抱闸系统I0.2进门防夹传感器Q0.3第二加减速I0.3门外防夹传感器Q0.4楼宇自动监控系统I0.4门外防夹传感器Q0.5楼宇自动监控系统I0.5门外防夹传感器Q0.6楼宇自动监控系统I0.6定位行程开关Q0.7楼宇自动监控系统I0.7出门防夹传感器Q1.0复位I1.0门内接近传感器Q1.1低速I1.1门内暂停按键Q1.2高速I1.2门内换速按键Q1.3中速I1.3门外换速按键I1.4门外急停按键I1.5定位行程开关I1.6传感器电源I1.7传感器电源下表为部分中间继电器作用如表5.2：表5.2部分中间继电器作用中间继电器名称作用中间继电器名称作用M2.0楼宇控制系统的状态M3.6被夹标志M2.1接传感电源M3.2复位标志PLC控制变频器的程序见附录A1.2。5.4旋转门运行状态诊断程序楼宇自动监控系统处理使用摄像机获取旋转门外部工作状态信息外，还需要使用PLC获取旋转门控制系统内部的工作状态信息，所以在编辑控制系统内部状态诊断程序时，不但要照顾奥现场维护人员能利用PLC诊断故障，还照顾到楼宇自动监控程序能准确，方便地使用PLC提供诊断信息。旋转门控制系统内部状态诊断PLC程序梯形图如下图所示，诊断信息如表5.3：表5.3旋转门运行状态诊断信息PLC部分输出端子诊断信息PLC部分输出端子诊断信息Q0.7Q0.6Q0.5Q0.4Q0.7Q0.6Q0.5Q0.40000控制系统没工作1000旋转门急停（出门人被夹）0001将有人进门1001旋转门急停（进门人被夹）0010将有人出门1010旋转门停转（按键B1动作）0011进出都有人1011旋转门停转（按键B2动作）0100有多人进入1100旋转门停转（变频器故障）0101旋转门低速运行（按键C1动作）1101旋转门停转（电动机故障）0110旋转门低速运行（按键C2动作）1110旋转门停转（没有人进出）0111旋转门高速运行下表为部分中间继电器作用如表5.4：表5.4部分中间继电器作用中间继电器功能M0.0有人进门M0.1高速M0.2低速(C1没复位)M0.3低速（C2没复位）M0.4有多人进门M0.5急停（进门被夹）M0.6急停（进门被夹）M0.7停转（B1没复位）M1.0停转（B2没复位）M1.1停转变频器故障M1.2停转电动机故障M1.3无人进出旋转门运行状态诊断程序见附录A1.3。

结论本设计利用可编程控制器（PLC）和变频器等设计了针对两翼自动旋转门的控制系统。设计中根据控制原理和设计要求确定了系统的设计方案，给出了结构框图、电气原理图。针对每个环节进行具体设计，对主控芯片、变频器、传感器等进行参数选择，给出传感器的连接电路和信号分析。系统通过主控芯片与各种传感器（防夹、防撞传感器，红外线感应传感器，接近开关传感器）的连接，对控制信号进行检测和分析，并利用变频器调节电机实现对旋转门的控制。自动旋转门控制系统实现了对门的自动启停、自动定位、速度调节、安全智能和夜间闭锁等功能。另外针对不同人群的需要采取相应措施（如残疾人按钮）使整个系统显得更加人性化。本设计实现了任务书中对系统所提的要求，能够保证旋转门安全、稳定、高效的运行。同时，根据课题的特点，结合自己的实际情况，能够尝试对其他的功能进行相应的设计和完善，使得本课题在实际需求上功能更加的丰富，更加的满足现代生活的需要。而且通过这次设计使我学会如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜困难，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑