自動門控制系統的設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 原理四個方面的內容。通過對PLC的了解，掌握其基本功能，將其運用到自動門控制系統中去。第三章 自動門的執行機構的設計本章主要是在上一章的基礎上對自動門的執行機構進行設計，執行機構主要分為有穩壓電源設計、直流無刷電動機的應用這兩大部分，同時能夠通過這個設計對穩壓電源的設計及無刷直流電動機有更深的了解。 穩壓電源設計隨著自動門的不斷發展，被越來越多的應用于各建筑物，廣泛的應用也使其安全變的越來越重要。對電源的影響因素是多方面的，其中主要干擾，來自噪聲的影響。因此，為了提高自動門的運行穩定性，穩定的電壓和較小的波紋是重點考慮的問題。較為普遍的穩壓裝置是變壓器，因為它價格實惠，但有一定的弱點，對于電源的穩壓性能并不是很強。因此我們需要設計穩壓電源并根據無刷直流電機供電要求選擇合理的電路參數，同時需要合理設計交流濾波器以減少電磁干擾。由于自動門工作時間長、安全性要求高，因此從電網電源開始，就應用了過流、過熱保護以盡量避免意外發生。保護電路有多種形式，下面是一種保護電路的框圖（）。圖31 保護電路框圖過壓保護采用壓敏電阻和瞬變電壓抑制器，以防止雷擊等意外事故產生的瞬間高壓。交流EMI濾波器主要是用來抑制共模、共差干擾。如圖（）所示，它主要包括兩個輸入端、兩個輸出端和一個接地端，電路包括共模扼流圈、濾波電容、共模濾波電容。圖32 交流EMI濾波器自動門的整流電路主要是把交變的交流電轉換成穩定的直流電，使電源適合各種驅動裝置（如無刷直流電機）的使用。全橋是由4只整流二極管按橋式全波整流電路的形式連接并封裝為一體構成的。、1A、2A、3A、5A、10A、20A等多種規格，耐壓值（最高反向電壓有）25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多種規格。下圖（）是其電路圖形符號與內部電路。圖33 電路圖形符號與內部電路 無刷直流電機的應用目前自動門中的動力部分主要有無刷直流電機、交流變頻電機及步進電機的使用。今以無刷直流電機為例來介紹自動門系統中執行機構的設計。下圖是電機的主電路圖（）：圖34 主電路圖無刷直流電機需要控制器來進行控制，MC33035無刷直流電機控制器采用雙極性模擬工藝制造，可在任何惡劣的工業環境條件下保證高品質和高穩定性。該控制器內含可用于正確整流時序的轉子位置譯碼器，以及可對傳感器的溫度進行補償的參考電平，同時它還具有一個頻率可編程的鋸齒波振蕩器、一個誤差信號放大器、一個脈沖調制器比較器、三個集電極開路頂端驅動輸出和三個非常適用于驅動功率場效應管（MOSFET）的大電流圖騰柱式底部輸出器。此外，MC33035還有欠鎖定功能，同時帶有可選時間延遲鎖存關斷模式的逐周限流特性以及內部運行使能等。自動門控制要求。物體靠近門時傳感器獲得信號傳給控制器，控制器根據當前所在位置決定門的動作。有三種情況：①門處于關閉狀態，控制器應驅動執行電機以最佳速度曲線打開門。②門處于半開狀態，控制器應根據門當前所在位置，以適當的速度驅動執行電機開門。③門處于開啟狀態，控制器使門保持開啟狀態。無物體靠近門時：如果門處于開啟狀態，延時適當的時間后以最佳速度曲線關閉門：如果門處于關閉狀態，維持相應的開、關門速度曲線如圖一所示。關門時：OA段為加速段，AB段為穩速運行段，BC段為減速停止（門關到位）段。開門時：CB段為加速段，BA段為穩速運行段，OA段為減速停止（門開到位）段。根據自動門控制要求，系統原理框圖如下圖（）所示。開門門磁：檢測門的最大開啟位置，門開后驅動電機停止工作，并防止開門過量而損壞系統部件。閉門門磁：檢測門的關閉位置，門關后驅動電機停止工作。驅動器：擴大驅動功率以驅動150w的無刷直流電機。工作指示燈：（a）有電源指示燈；（b）正常、故障指示燈。超過預期時間門不到位即是故障狀態。圖35 系統原理框圖 本章小結本章主要是對自動門控制系統的執行機構進行設計。主要設計的分為穩壓電源和無刷直流電機的應用兩大部分。通過這個設計能更多的了解穩壓電路特點結構等方面，也對無刷直流電機有了很多認識，最重要的是能夠掌握其在自動門控制系統中的應用。第四章 自動門的硬件設計自動門的硬件根據不同的類型各有不同，此以平移型感應門為例子介紹它的硬件，主要有：自動感應門主控制器，自動感應探測器，自動感應門動力馬達，自動感應門門扇行進軌道，門扇吊具走輪系統，同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶），自動感應門下部導向系統：是門扇下部的導向與定位裝置，防止門扇在運行時出現前后門體擺動。圖41 硬件組成框圖 自動感應門的基本工作原理首先，平移式自動感應門由以下部件組成：（1）主控器：它是自動感應門的指揮中心，通過內部編有指令程序的大規模集成塊，發出相應指令，指揮馬達或電鎖類系統工作；同時人們通過主控器調節門扇開啟速度、開啟幅度等參數。（2）感應探測器：負責采集外部信號，如同人的眼睛，當有移動物體進入它的 工作范圍時，它就給主控器一個脈沖信號。（3）無刷直流電動機：提供開門與關門的主動力，控制自動感應門的速度。（4）自動感應門扇行進軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統，使其按特定的方向行進。（5）門扇吊具走輪系統：用于吊掛活動門扇，同時在動力的牽引下帶動門扇運行。（6）同步皮帶：用于傳輸馬達所產動力，牽引自動感應門扇吊具走輪系統。（7）下部導向系統：是自動感應門門扇下部的導向與定位裝置，防止門扇在運行時出現門體擺動。自動感應門門扇完成一次開門與關門，其工作流程如下：感應探測器探測到有人進入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達，同時監控馬達轉數，以便通知馬達在一定時候加力和進入慢行運行。馬達得到一定運行電流后做出正向運行，將動力傳給同步皮帶，再由同步帶將動力傳給吊具系統使自動感應門門扇開啟；自動感應門門扇開啟后由控制器做出判斷，若需關閉自動感應門，通知馬達做相反運動，關閉自動感應門。 限位開關的工作原理行程開關又稱為限位開關，用于控制機械設備的行程及保護。在實際生產中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝有生產的機械部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的觸點動作，實現電路的切換。因此，行程開關是一種根據運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。 光電開關的工作原理它是光電接近開關的簡稱，是利用被測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通所要接通的電路，從而檢測物體的有無。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可檢測。光電開關將輸入電流在發射器上轉化為光信號射出，接受器再根據接受到的光線強弱或有無目標物體進行探測。 無刷直流電動機的工作原理是將交流電源整流后變成直流，再由逆變器轉換成頻率可調的交流電，但是，注意此處逆變是工作在直流斬波方式。它是由同步電動機和驅動器組成，是典型的機電一體化產品。同步電動機的定子繞組多做成對成星型接法，同三相異步電動機十分相似。而轉子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉子的極性，在電動機內裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產生連續轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調整轉速；提供保護和顯示等等。由于無刷直流電動機的勵磁來源于永磁體，所以不像異步電動機那樣需要從電網吸取勵磁電流；由于轉子中無交變磁通，其轉子上既無銅損耗又無鐵損耗，所以效率