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因此针对自动旋转门系统的设计就显得更具有实际意义，不仅可以提高旋转门的智能化程度，更能促进旋转门的技术更新和产品的应用。
1.2自动旋转门的国内外发展现状
1.2.1国外自动旋转门发展现状
自1903年宝盾公司在荷兰生产出第一座旋转门[1]，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B00NEDAM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。
利用当前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。
1.2.2国内自动旋转门发展现状
我国旋转门技术的发展：
我国的全自动旋转门技术来源于荷兰、瑞典、日本等国。
90年代后期旋转门开始在我国建筑领域中得到迅速推广和广泛的使用。
旋转门的厂家：
国内专业厂家：
北京有凯必盛、宝盾、青木、智辉、巨方圆、信步等。
外省市有上海康育、广州盛维、沈阳金海、青岛帝盟等。
旋转门在我国的市场前景：
随着我国国民经济持续稳定地增长，2008年北京申奥成功和WTO的加入。
从本世纪开始，我国进入了全面建设小康社会的新阶段，创造美好生活环境是装饰业发展的巨大推动力。
现代城市建筑物装饰装修中，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。
对门的选择由单一的功用型向个性化、品位化发展，旋转门以其全新的概念，宽敞开放的门面和高格调的设计，自然成为当代的建筑装饰的主流，无可质疑的必选设施。
堪称建筑物的点睛之笔。
但是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。
1.2.3自动旋转门的发展趋势
经过多年发展，旋转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，安全性将成为非常重要的一项指标，也是一项基本要求。
1.3主要设计内容
旋转门控制系统的设计是以三翼旋转门为模型，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。
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.自动起停功能。
检测到来人时自动启动，并以正常转速运转，15s无人进出，则自动停转并封门。
3.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。
4.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。
5.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。
6.锁门功能。
采用电磁锁方式锁门，只要转动钥匙即可完成自动锁门工作，快捷方便。
7.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。
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。
本设计自动旋转门采用的电机是JXJ1-35-0.75摆线针轮减速器三相异步电机。
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。
具体参数见表1-1。
表1-1电机参数表
型号
额定功率
（KW）
转矩
（N.m）
同步
转速
（r/min）
满载
转速（r/min）
总传
动比
齿轮传动比
减速器
JXJ1-35-0.37
0.37
67.9
1500
1440
240
6.9
35
第2章设计方案的确定
2.1自动旋转门系统的基本结构
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，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：
由一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旋转门控制方案的分析
旋转门主要设计是从门体,传动系统,控制系统，检测系统,安全系统等几个方面进行考虑[3]。
从上面几个方面具体分析有两种设计方案可供选择：
1.方案一
（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。
圆周导轨悬挂整个旋转门体及其驱动设计，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，安全可靠。
（2）传动系统：
由二个三相交流电机提供动力，用减速器带动旋转转盘驱动。
（3）控制系统：
由单片机、变频器、功能开关组成。
（4）检测系统：
（5）安全系统：
胶条恢复正常，门扉则自动转动[15]。
2.方案二
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）驱动系统：
三翼旋转门采用方案二这种结构，即中心门轴通过轴承机构垂直安装于地面，三个呈发散式固定在中心门轴上，各门扇之间的角度相等。
中心门轴的上方安装电动机及其他电气控制部件，再配以感应装置和安全装置，就成为一个完整的自动旋转门。
在控制系统上，由于单片机的程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。
故选择第二种方案。
2.3旋转门控制方案的确定
通过分析可知本设计是利用可编程控制器（PLC）、变频器传感器等构成三翼自动旋转门的控制系统[4]。
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。
图2-2控制原理框图
第3章主控芯片选择及辅助电路设计
3.1主控芯片的选型
3.1.1PLC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[5]。
可编程控制器是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[16]。
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，被称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[18]。
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。
3.1.2PLC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3-2。
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[6]。
表3-1控制系统电气元件表
序号
符号
名称
规格
1
SB1
停止按钮开关
LAY8
DC24V
2
SB2
3
SB3
高速按钮开关
4
SB4
5
SB5
中速按钮开关
6
SB6
7
SB7
残疾按钮开关
8
SB8
9
SA1
急停开关
LW22
10
SA2
电磁锁
D4JL
11
FR1
热继电器
JR-20
1.6A
12
LAMP
报警指示灯
XD8
13
常速指示灯
14
高速指示灯
15
低速指示灯
16
BELL
过载报警铃
NFM1/22L
AC150V~220V
表3-2PLC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
2560B
I/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
3.1.3PLC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。
根据实现功能和设计要求，对PLC的I/O点进行分配。
输入点分配表见表3-3输出点分配表见表3-4。
详细接线图如图3-1所示。
表3-3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
I0.2
停止按钮
I0.3
常速按钮
I0.4
升级会员 