结论本自动门要求结构简单,文护方便,因此控制系统设计采用PLC。
2.3 控制系统总体设计
图2.5 总体方案控制框图
如图2.5所示,本系统采用PLC作为自动门的主控制器,当热释电红外探测器探测到有人接近时,将脉冲信号传给PLC,PLC判断后通知电机正向运行,带动门体开启。自动门开启后由PLC作出判断,保持打开状态,直到门通道上已无任何人为止,此时PLC通知电机作反向运动,在短时间内自动关闭门体。在关门的过程中,如果探测到又有人接近时,PLC自动切换到开门状态。
当门体运动方向上遇到障碍物或人时,由无填料封闭管式熔断器与刀开关组成的熔断器式刀开关打开,门体会自动向相反方向运动,防止碰到人或物,保护自动门电机不会因过载而烧坏。
3 自动门所用元器件的选择
3.1 主控制器的选择
单片机:是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。硬件特性:集成度高;系统结构简单,使用方便,实现模块化;可靠性高;处理功能强,速度快;低电压,低功耗,便于生产便携式产品;控制功能强。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。
可编程控制器(PLC):是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下的应用而设计。它采用可编程序的存储器,存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的面向用户的指令,并能通过数字或模拟输入输出模块,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩成其功能的原则设计。特点:通用性强、灵活性好、接线简单;功能强、功能的扩展能力强;可靠性高、抗干扰能力强;定时准确,定时范围宽;编程和接线可同步进行。PLC的应用领域:它不仅可以代替传统的继电器控制系统,使硬件“软”化,加上它具有运算、计数、定时、通信和联网等功能,还可用于输入和输出点较多、控制要求较复杂的工业场合,比如开关逻辑和顺序控制,过程控制,运动控制,多级控制网络系统等应用类型。
现场可编程门阵列(FPGA):它是在可编程阵列逻辑PAL、门阵列逻辑GAL、可编程逻辑器件PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路ASIC领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA的基本特点:采用FPGA设计ASIC电路,用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片;FPGA可做其他全定制或半定制ASIC电路的中试样片;FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚;FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一;FPGA采用高速CHMOS工艺,功耗低,可以与CMOS、TTL电平兼容。FPGA主要应用于电路设计、产品设计、与传统计算机技术结合的系统级应用。
本自动门控制系统需要的开关逻辑和顺序控制以及运动控制等要求,所以选用可编程控制器PLC作为主控制器。
3.2 驱动电机的选择
方案一:采用无刷直流电机驱动
直流无刷电机, 即有交流电动机的结构简单、运行可靠、文护方便等特点, 又有直流电机运行效率高、调剂性能好等特性,而且由于不受机械换向的限制, 易于做到大容量、高转速, 在汽车、机器人、办公自动化以及工业现场都有广泛的应用前景。
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