通用变频器和PLC在旋转门控制中的应用

通用变频器和PLC在旋转门控制中的应用

随着社会的不断发展，自动旋转门越来越多，对旋转门控制系统的控制要求也就越来邀高。例如：当无人接近旋转门时，旋转门能自动停止；当进出旋转门的人比较多时，旋转门能自动加速旋转；当按下残疾人专用按键时，旋转门能启用残疾人专用旋转速度；当行人通过旋转门不慎被夹时，旋转门能迅速制动，待行人解脱后旋转门能自动恢复正常旋转速度；旋转门的全部运行状态都送入楼宇自动监控系统；等等。因此，要求旋转门控制系统在控制上具有更高的自动化和智能化。下面通过一实例详细介绍利用通用变频器和三菱FX系列可编程逻辑控制器（PLC）实现上述要求的控制方法。

1 系统硬件设计

图1是旋转门控制系统原理结构。该系统主要由旋转门、接近传感器、可编程序控制器和变频器组成。

1.1 旋转门及接近传感器

该旋转门由4扇玻璃门相互垂直地镶嵌在同一个轴柱上构成，电机通过减速机构带动旋转门的轴柱，从而产生门的旋转运动（见图1）。

图1 旋转门控制系统结构图

为了实现系统的全部自动化和智能化，系统在旋转门圆形框架的上端，安装了4个接近传感器，其中3个面向进门的行人（见图1中的A1），一个面向出门的行人（见图1中的A2）；在门框外侧的边沿上分别安装了2套防夹传感器（见图1中的E1和E2）；在圆弧门框外侧的表面上，分别安装了暂停按键和残疾人专用换速按键（见图1中的B1、B2和C1、C2）；D1和D2是旋转门的定位或加减速起点行程开关。

1.2 FX2-32 PLC

该系统利用日本三菱公司的FX2系列PLC，作为该系统的控制指挥中心。该PLC把来自旋转门现场的检测信号、变频器的状态信号以及楼宇自动监控系统的指令，经过收集、处理后，完成对变频器的频率控制和对楼宇自动监控系统的信息反馈。当X0闭合时，启动该旋转门控制系统。

当xl闭合时，旋转门的转速不受客流量多少的控制，以固定不变的转速旋转。反馈给楼宇自动监控系统的信息状态如表1所示。

表1 旋转门运行状态表

注：表中“1”表示“ON”，“0”表示“OFF”。

1.3 变频器

由于旋转门处于公共场所，行人或物品阻碍旋转门正常旋转的现象时常发生，因此导致电动机的负载变化大、过电流现象发生频繁，所以选用通用FVR0l5E7s—7Ex型变频器。该变频器具有快速响应的电流限制功能，当负载波动相当大时，变频器不跳闸，能自动减速运行；当负载恢复正常时，变频器能自动升速到设定值。使用该变频器，电动机低速驱动能力强，起动转矩能达到额定值的150％。该变频器还具有电压自整定等一系列先进功能。变频器接线原理见图1，所有动作都由PLC控制。

2 系统软件设计

2.1 变频器的主要控制参数

经过现场调试后，变频器的主要控制参数确定如下：

当客流量比较小或Xl为“ON”时，变频器的工作频率为42 Hz（Y11为“ON”时），电机起动时间6 s，制动时间15 s；当客流量比较大时（X3、X4和X5都为“ON”时），变频器的工作频率为50Hz（Y11和Y10同时为“ON”时）；当第一次按动换速键时，变频器的工作频率变为21 Hz（Y11和Y13同时为“ON”时），当第二次按动换速键时，变频器的工作频率由其他现场状态控制；当有行人不慎被夹时，旋转门迅速制动并待行人解脱后，经过10 s的延迟，启用变频器第二“加／减速”选择，自动恢复到正常旋转速度（电机起动时间和制动时间均为25 s，实现方法是Y11和Y3同时为“ON”）。变频器主要控制端子与输出频率之间的关系如图2所示。

图2 变频器输出频率与控制端子的关系

2.2 PLC控制变频器的程序

图3是根据系统要求编制的PLC程序。在编制PLC程序时，应注意如下几点：① 在旋转门机械抱闸开始前应先让变频器脱离电网，以避免变频器受损；② 当残疾人专用速度启用时，无论在门内还是门外，第二次按动此功能按键时应使变频器恢复正常运行速度。其中“M3”为防夹传感器动作时的互锁辅助触点。

图3 PLC控制变频器的程序

2.3 旋转门运行状态诊断程序

楼宇自动监控系统除了使用摄像机获取旋转门的外部工作状态信息外，还需要使用PLC获取旋转门控制系统内部的工作状态信息。所以在编辑控制系统内部状态诊断程序时，不但要照顾到现场维护人员能利用PLC诊断故障，还照顾到楼宇自动监控系统准确、方便地使用PLC提供的诊断信息。旋转门控制系统内部状态诊断PLC程序梯形图如图4所示。

图4 旋转门运行状态诊断程序

3 结语

该旋转门设计新颖、外观大方、功能齐全、使用控制方便，是集机电于一体化的高新技术产品。为了使系统更加可靠，安装时要考虑到下雨天避免雨水进人控制系统的措施，行人所接触到的按键也一定要保证安全。同时，接近传感器的可靠性也是实现旋转门控制系统自动化和智能化关键之一