毕业设计基于PLC变频器控制的两翼自动旋转门设计.docx

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毕业设计基于PLC变频器控制的两翼自动旋转门设计

毕业论文（设计）

基于PLC变频器控制的两翼自动旋转门设计

摘要

在现代化工业生产和经济生活中，随着电力电子技术、计算机技术和现代控制理论的发展，变频技术已广泛应用于各个领域，并且日新月异。

变频调速由于其调速范围广、调速平滑、运行可靠、节能效果显著、易于实现自动控制等优点，已成为交流电机调速的新潮流。

本文介绍了—种基于基于PLC变频器控制的两翼自动旋转门设计。

用触摸屏实现人机界面运转模式的选择,用PLC实现多任务的切换控制，用变频器实现调速控制，达到控制要求及节能目的。

采用变频调速控制系统取代传统控制系统后的节能效果显著。

在我国电力供需紧张的情况下，推广应用变频调速技术，对缓和供电紧张局面，促进国民经济的发展具有重要的意义。

关键词：

PLC；变频器；触摸屏

ABSTRACT

Inthemodernizationofindustrialproductionandeconomiclife,withthepowerelectronicstechnology,computertechnologyandthedevelopmentofmoderncontroltheory,frequencyconversiontechnologyhasbeenwidelyusedinvariousfields,andwitheachpassingday.Frequencybecauseofitsspeedrange,speedsmooth,reliableoperation,theeffectofsignificantenergy-saving,easy-to-achieveautomaticcontrol,etc.,hasbecomeanewtrendofACmotorspeedcontrol.Thispaperintroduces-PLCbasedoninverter-basedcontroldesignwingsautomaticrevolvingdoor.TouchPanelwithimplementationofhuman-machineinterfaceoperationmodeselection,andachievemulti-taskingPLCswitchcontrol,speedcontrolwithfrequencyconverterimplementationtoachievethepurposeofcontrolandenergysaving.Frequencycontrolsystemusedtoreplaceconventionalenergy-savingcontrolsystemaftertheresultsareobvious.China'stightpowersupplyanddemand,promotetheuseofFrequencyControlTechnology,theelectricitysupplytoeasetensionsandpromotenationaleconomicdevelopmentisofgreatsignificance.

Keywords:

PLC;inverters;touchpanel

目录

1.引言1

2.两翼自动旋门的概述及功能1

3.旋转门的硬件选择1

3.1　PLC的选择及扩展1

3.2　PLC的I/O分配1

3.3变频器工作原理3

3.4　触摸屏GT01的功能概要3

4.控制程序设计4

4.1触摸屏设计及操作说明4

4.2梯形图控制程序设计5

5.旋转门的维护与维修6

5.1常见故障及处理6

5.2变频器异常发生及处理6

6．总结8

参考文献9

附录10

谢辞16

1.引言

近年来，随着国民经济建设的蓬勃发展，城市高楼大厦也犹如雨后春笋纷纷拔地而起。

面对如此众多高楼大厦的兴建，作为必不可少的配套设施门的选择及设计，已越来越引起人们的重视，而自动旋转门因其功能齐全、外观大方广泛适用于酒店、宾馆、银行、高级写字楼等场所,因为设计的好坏，不仅关系到门的使用性能，而且还直接影响到人们的安全，因此研究自动旋转门的控制及安全措施意义重大。

2.两翼自动旋门的概述及功能

自动旋转门以其方便、安全、节能等优点受到人们的喜爱，成为现代化建设中不可缺少的一部分。

自动旋转门采用无极变速控制，具有启动力矩大，缓起缓停，防夹慢速，智能停位，运行噪音小，运行平稳，摩擦小，磨损小，使用寿命长，有效防止锁门后被推动现象的发生，提高门的安全性能。

充分发挥皮带和齿轮减速的优点，并有效抑制其缺点。

旋转门采用双电机驱动，驱动更可靠。

平移门采用先进的直流无刷电机与蜗轮、蜗杆减速器一体化合成，效率高，力矩大，寿命长。

先制动后驱动的设计使制动性更佳。

模块化设计，结构合理，维修方便。

具有紧急停位；安全防夹/防撞；残疾优先方式；照明控制；感应智能速度可调；三种自动停位；火警应急；设置密码控制；禁止出入锁门方式。

3.旋转门的硬件选择

3.1　PLC的选择及扩展

PLC机型的选择的基本原则[5]是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比最优化的机型。

在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的PLC[6]；其他情况则最好选用模块式结构的PLC。

在此根据门的控制要求选择选择小型PLC松下FP0C14RS即可，由于主机I/O口不够用，可以扩展一个FP0-E8RS来增加4个输入和4个输出端口。

I/O分配和扩展[3]方法是固定的，扩展单元的I/O口的分配是由安装的位置来决定的，当增加一个扩展单元时，的分配就能够自动完成设置。

3.2　PLC的I/O分配

（1）各输入点工作方式：

X0:

外部感应器信号输入端，标示为“探头”。

此端有信号时，旋转门停止待机状态将以正常主速度运行，但在残疾速度时无效。

每次正常感应旋转门会转动两圈后，恢复到停止待机状态。

X1：

触发防夹、防撞停止功能。

标示为“对射防夹”。

当此端有信号输入时，旋转门停止，直至信号消失后，旋转门恢复正常速度运行。

门里、门外有效防止在运转过程中，由于转速太快或人太多而碰撞到人。

X2:

触发防夹、防撞反转功能。

标示为“胶皮防夹”。

当防夹防撞感应器有信号输入时，旋转门在运行状态中，将停止正转并少许反转。

待信号消失，旋转门恢复正转；若信号不消失，则旋转门始终停止不动，直至信号消失。

X3：

转体位置防夹、防撞功能。

标示为“转体防夹”，。

当此端的信号在旋转门出入口不能容纳此人进出时有效，其余运行时段无效。

X4：

冒头位置防夹、为防撞预警功能（此端X1有效时人不会受伤，X2防撞反转功能有效时，人可能会受伤）。

标示为“冒头防夹”，。

当此端的信号在旋转门出入口不能容纳此人进出时有效，旋转门在运行状态中，将停止正转并少许反转，待信号消失，旋转门恢复正转；若信号不消失，则旋转门始终停止不动，直至信号消失。

X5：

急停功能。

标示为“急停”。

适用于自锁型开关。

当两翼门以旋转门状态运行时，出现紧急情况闭合此开关，门立即停止。

断开此开关旋转门将以停止前状态继续运转。

X6:

残疾功能。

标示为“残疾”。

实用于点动型开关。

当残疾人及老年人到旋转门前触发此按钮时，旋转门将以设定的“残疾”专用速度运行二圈后，自动寻位停止，待机下一次再运行时恢复为原来的运行状态。

X7:

夏季定位信号。

标示为“夏季定位”。

适用于接近开关。

旋转门以夏季停位模式运行时，当位置开关检测到信号传送给PLC，两圈后PLC发出停止信号，门自动停止在夏季停位位置。

X20：

冬季定位信号。

标示为“冬季定位”。

适用于旋转门以冬季停位模式运行时，当位置开关检测到信号传送给PLC，两圈后PLC发出停止信号，门自动停止在冬季停位位置。

X21:

平开门及消防通道定位信号。

标示为“平开位”。

此端用于平开门与旋转门的运行选择切换。

适用于接近开关，当选择自由平开及消防能道模式时，旋转门将以低速度运行至平开位时停止，此时，平移门靠外部感应器的信号自动打开与关闭；

标示“地”，此端为信号、电源的公共端。

标为“+24V”，此端为正电源24V直流，可提供传感器、PLC工作用电。

（2）各输出点工作方式：

Y0：

开车信号。

Y1:

倒车信号。

Y2:

低速旋转信号。

Y3:

高速旋转信号。

Y4：

自由平开开信号。

Y5：

消防通道信号。

也可称为“火警信号”。

Y20：

抱闸信号输出端。

在紧急停位（防夹、防撞感应器接通）或锁门时，此开关闭合，电机被锁住，不能转动，只有取消此信号，门才能继续旋转。

Y21：

照明信号。

Y22：

主接触器线圈。

接通变频器电源的接触器。

在旋转运行模式与自由平开模式时自动接通与断开，以节约用电。

有输入信号时，PLC的X输入端相应指示灯被点亮。

有输入信号时，PLC的Y输出端的相应指示灯被点亮。

3.3变频器工作原理

变频技术是一种将一种电源频率变换成另一种电源频率的技术，它是在电力技术，交流调速控制理论和计算机技术基础上发展起来的，是应交流异步电动机无极调速和节能需求诞生的。

人们根据变频技术创造用于交流异步电动机的电气设备称为变频器[13]。

工作原理是：

交流电动机转速公式为：

n=60f（1－s）/p　　　　　　　　　　　　　　　　（2-1）

式中：

n—电机转速（r/min）；

f—供电电源频率（HZ）；

s—转差率，一般为0.02；

p—电机极对数

因此，交流电动机有三种基本调速方式：

①改变极对数；②调节转差率；③改变供电电源频率f。

当水泵电机选定后，p和s都为定值，也就是说电机转速的大与电源的频率高低成正比，频率越高，转速越高；反之，转速越低。

通常所说的变频调速就是通过改变供电电源频率f，对交流电动机进行调速，电动机转速泵随之调速。

变频调速控制系统有着诸多的优点，变频调整系统是通过改变电动机电源频率实现调整，多级转速切换电机转速将在加速时间或减速时间内完成。

因此，即使电机在反向最高速突然切换到正最高速时，电机也会在减速时间内将转速降至0，再在加速时间内将转速慢慢提起，不会对电动机及外围设备产生冲击，变频器的加、减速时间可以分别在0-66秒任意设定。

变频调整控制系统以其体积小，通用性强，动态响应快，工作频率高，保护性能完善，可靠性好，使用方便等。

变频器[9]参数调节：

第一加速时间P01-01.0（秒），第一减速时间P02-01.5（秒），第二加速时间P39-01.0（秒），第二减速时间P40-01.0（秒），第二速频率P32-20Hz，第三速频率P33-30Hz选择运行方式P08-4，频率设定信号P09-1，上限频率P54-50.0Hz，载波频率P64-12KHz。

3.4　触摸屏GT01的功能概要

可根据不同情况显示赤、橙、绿三种颜色，在128点X64点的液晶画面上，可自由显示各种各样的信息或者图表以及指示灯、PLC的内部数据和图表等。

而且，能够根据设备的状况，对绿/橙/红3种颜色的背光灯进行切换，使设务状况一目了然。

4.控制程序设计

4.1触摸屏设计及操作说明

（1）触摸屏[8]初始显示画面为（图1）。

（2）点击/进入系统/出现第二个画面（图2）。

图1画面1　　　图2　画面2

（3）在此界面输入设置密码。

点击顺序为/输入密码/用户密码/确定/,如果密码正确,系统进入第三个画面。

（图3）否