通用變頻器和PLC在旋轉門控制中的應用

隨著社會的不斷發展，自動旋轉門越來越多，對旋轉門控制系統的控制要求也就越來邀高。例如：當無人接近旋轉門時，旋轉門能自動停止；當進出旋轉門的人比較多時，旋轉門能自動加速旋轉；當按下殘疾人專用按鍵時，旋轉門能啟用殘疾人專用旋轉速度；當行人通過旋轉門不慎被夾時，旋轉門能迅速制動，待行人解脫后旋轉門能自動恢復正常旋轉速度；旋轉門的全部運行狀態都送入樓宇自動監控系統；等等。因此，要求旋轉門控制系統在控制上具有更高的自動化和智能化。下面通過一實例詳細介紹利用通用變頻器和三菱FX系列可編程邏輯控制器（PLC）實現上述要求的控制方法。

1 系統硬件設計

圖1是旋轉門控制系統原理結構。該系統主要由旋轉門、接近傳感器、可編程序控制器和變頻器組成。

1.1 旋轉門及接近傳感器

該旋轉門由4扇玻璃門相互垂直地鑲嵌在同一個軸柱上構成，電機通過減速機構帶動旋轉門的軸柱，從而產生門的旋轉運動（見圖1）。

圖1 旋轉門控制系統結構圖

為了實現系統的全部自動化和智能化，系統在旋轉門圓形框架的上端，安裝了4個接近傳感器，其中3個面向進門的行人（見圖1中的A1），一個面向出門的行人（見圖1中的A2）；在門框外側的邊沿上分別安裝了2套防夾傳感器（見圖1中的E1和E2）；在圓弧門框外側的表面上，分別安裝了暫停按鍵和殘疾人專用換速按鍵（見圖1中的B1、B2和C1、C2）；D1和D2是旋轉門的定位或加減速起點行程開關。

1.2 FX2-32 PLC

該系統利用日本三菱公司的FX2系列PLC，作為該系統的控制指揮中心。該PLC把來自旋轉門現場的檢測信號、變頻器的狀態信號以及樓宇自動監控系統的指令，經過收集、處理后，完成對變頻器的頻率控制和對樓宇自動監控系統的信息反饋。當X0閉合時，啟動該旋轉門控制系統。

當xl閉合時，旋轉門的轉速不受客流量多少的控制，以固定不變的轉速旋轉。反饋給樓宇自動監控系統的信息狀態如表1所示。

表1 旋轉門運行狀態表

注：表中“1”表示“ON”，“0”表示“OFF”。

1.3 變頻器

由于旋轉門處于公共場所，行人或物品阻礙旋轉門正常旋轉的現象時常發生，因此導致電動機的負載變化大、過電流現象發生頻繁，所以選用通用FVR0l5E7s—7Ex型變頻器。該變頻器具有快速響應的電流限制功能，當負載波動相當大時，變頻器不跳閘，能自動減速運行；當負載恢復正常時，變頻器能自動升速到設定值。使用該變頻器，電動機低速驅動能力強，起動轉矩能達到額定值的150％。該變頻器還具有電壓自整定等一系列先進功能。變頻器接線原理見圖1，所有動作都由PLC控制。

2 系統軟件設計

2.1 變頻器的主要控制參數

經過現場調試后，變頻器的主要控制參數確定如下：

當客流量比較小或Xl為“ON”時，變頻器的工作頻率為42 Hz（Y11為“ON”時），電機起動時間6 s，制動時間15 s；當客流量比較大時（X3、X4和X5都為“ON”時），變頻器的工作頻率為50Hz（Y11和Y10同時為“ON”時）；當第一次按動換速鍵時，變頻器的工作頻率變為21 Hz（Y11和Y13同時為“ON”時），當第二次按動換速鍵時，變頻器的工作頻率由其他現場狀態控制；當有行人不慎被夾時，旋轉門迅速制動并待行人解脫后，經過10 s的延遲，啟用變頻器第二“加／減速”選擇，自動恢復到正常旋轉速度（電機起動時間和制動時間均為25 s，實現方法是Y11和Y3同時為“ON”）。變頻器主要控制端子與輸出頻率之間的關系如圖2所示。

圖2 變頻器輸出頻率與控制端子的關系

2.2 PLC控制變頻器的程序

圖3是根據系統要求編制的PLC程序。在編制PLC程序時，應注意如下幾點：① 在旋轉門機械抱閘開始前應先讓變頻器脫離電網，以避免變頻器受損；② 當殘疾人專用速度啟用時，無論在門內還是門外，第二次按動此功能按鍵時應使變頻器恢復正常運行速度。其中“M3”為防夾傳感器動作時的互鎖輔助觸點。

圖3 PLC控制變頻器的程序

2.3 旋轉門運行狀態診斷程序

樓宇自動監控系統除了使用攝像機獲取旋轉門的外部工作狀態信息外，還需要使用PLC獲取旋轉門控制系統內部的工作狀態信息。所以在編輯控制系統內部狀態診斷程序時，不但要照顧到現場維護人員能利用PLC診斷故障，還照顧到樓宇自動監控系統準確、方便地使用PLC提供的診斷信息。旋轉門控制系統內部狀態診斷PLC程序梯形圖如圖4所示。

圖4 旋轉門運行狀態診斷程序

3 結語

該旋轉門設計新穎、外觀大方、功能齊全、使用控制方便，是集機電于一體化的高新技術產品。為了使系統更加可靠，安裝時要考慮到下雨天避免雨水進人控制系統的措施，行人所接觸到的按鍵也一定要保證安全。同時，接近傳感器的可靠性也是實現旋轉門控制系統自動化和智能化關鍵之一