自动门系统（精选十篇）

云宝吧时间：2025-06-26

自动门系统（精选十篇）

自动门系统篇1

(1) 基于PLC+驱动电机的自动门控制系统。

(2) 利用控制芯片如单片机、ARM、DSP和FPGA等控制电机的自动门控制系统。

基于PLC的自动门控制系统具有高可靠性和稳定性, 但构成车载总线系统尚需要另设电路和总线管理处理器;基于微处理器门控制系统, 大都需要CAN等专门的控制电路。此外, 自动门的防挤压功能的实现一般有两种途径:

(1) 在门上安装传感器。

(2) 检测电机的电枢电流。由于轻轨自动门的特殊结构, 不允许在门体上安装任何类型的传感器, 否则将破坏自动门的整体结构, 不能保证门在闭合时高度的气密性。

针对轻轨电车这样复杂的自动门控制系统本文基于STM32F107VCT6设计了具有双CAN备份总线的门控制器, 由于直流无刷电机保留了直流电机良好的机械特性以及控制简单的特点, 且本身具有运

行噪音小, 无火花, 寿命长的性能, 所以驱动电机选择用直流无刷电机。在轻轨自动门防挤压功能的实现过程中, 没有采用传感器, 而是通过采样电机电枢电流的方式来实现防挤压功能的。

1 系统控制原理

自动门的运行是通过驱动直流无刷电机来完成的, 因此对车门运行方式的控制实质是对直流无刷电机的控制。系统采用STM32F107作为控制芯片, 利用ZKS008N驱动系统对电机的转速进行控制。自动门运行过程中, 以步进脉冲模式控制电机的运行, 通过计算脉冲数来检测车门的位置并反馈到芯片中, 系统通过PID算法的调节, 使自动门稳定运行。控制器通过监测电机的电枢电流来实现自动门的防挤压功能。轻轨自动门控制系统主要由STM32芯片及其外围电路、电机驱动电路、供电模块等组成。自动门控制系统的结构如图1所示。

2 控制系统设计

2.1 STM32F107VCT6控制芯片

STM32F107是意法公司推出的基于ARMv7架构的Cortex™-M3内核的微控制器, 内部拥有256K的Flash存储器, 可工作在最高72MHz的频率;STM32采用2.0-3.6V的电源设计。芯片内有2路bx CAN总线通道, 分别是CAN1和CAN2。芯片内的GPIO端口具有多种复用功能, 在使用bx CAN功能之前, 须对总线端口进行配置。芯片内有一个16位带有死区和紧急停车的定时器TIM3, 通过其4个通道输出4种不同占空比的PWM信号, 从而实现对电机的控制。

2.2 供电电路

自动门控制系统的电源由电车内24V电源经滤波后提供。由于控制芯片的额定电压是3.3V, 电机的驱动电压是24V, USB的工作电压是5V, 所以必须设计24V转5V, 5V转3.3V的电压转换电路。24V转5V的电源转换电路如图2所示。

2.3 电机驱动电路

为了降低设计难度, 提高产品的可靠性, 采用ZKS008N-10A-24V驱动系统作为电机驱动器, 实现对三相直流无刷电机转速的控制。驱动器具有过流/过载/过热/保护、上电/故障指示、速度和故障输出等功能。ZKS008N驱动器的控制信号有六个:CLK+、CLK-、DIR+、DIR-、ENA+和ENA-信号。CLK+和CLK-用于给定脉冲频率, DIR+和DIR-用于方向控制, ENA+和ENA-用于启停控制。

3 车门柔性控制

直流无刷电机在一个具有恒定磁通密度分布的磁极下, 保证电枢绕组中通入的电流总量恒定, 以产生恒定的转矩, 且转矩只与电枢电流的大小有关。通过改变电枢电流来改变转矩。

设传动效率为1, 则电机轴上力矩平衡方程为:

其中:Mq电机 (驱动) 力矩;MH:传动摩擦力矩等;MJ:传动系统全部 (等效) 惯量在系统加速运动时形成的负载力矩。若MH=0, 则Mq=MJ, 即电机力矩全部用于加速惯性负载。此时,

其中, JA:电动机惯量 (含减速器折合至电机轴的惯量) ;JH:负载惯量;i:传动比 (i>1) ;ε:负载轴加速度。由Mq=MJ可知:

若JA和JH为已知常量, 则随i增大 (5) 式右侧第一项增大、第二项减小, 所以Mq=f (i) 有极点。令, 得

iopt即为使惯量匹配的最佳传动比。在iopt下, 负载以一定加速度运动时, 所呈现的惯性负载力矩MJ最小, 或说需要的电机驱动力矩Mq最小。 (4) 式可变为

这说明在iopt下, 折合至电机轴的等效负载惯量等于电机惯量。电机驱动本身惯量和负载惯量所消耗的力矩相等。以上所述, 是在已知JA和JH时求iopt, 以使系统以同样的加速度ε运动时, 所需电机驱动力矩最小, 或者驱动力矩不变时, 系统加速度ε最大。

利用软启动技术, 使电机在初始阶段获得0.15Vmax的初速度。自动门在整个运动过程中的速度是不同的, 门开始运动时, 要求电机启动力矩大, 所以电机要以较低的初速度启动, 然后加速至最大。门运动至将要结束时, 为避免机械冲击, 在车门运行至全行程85%的位置时开始减速, 到全行程95%的位置时保持低速直至门完全闭合。

开、关门过程中, 把电机运动过程分成四个阶段:加速、高速匀速、减速、低速匀速。电机首先从0.15Vmax开始加速, 直至最高速度Vmax, 运动一段距离后, 开始减速, 最后以低速匀速 (0.15Vmax) 运动到终点。假设门的宽度为L, 我们设定加速和减速距离均为5cm, 高速匀速距离为 (L-12) cm, 低速保持距离为2cm。控制系统中, 采用余弦函数曲线近似拟合自动门的速度曲线, 其数学表达式为:

式中L1+L2=L3, V表示门速, x表示相对开关门起始位置的位移脉冲, Vmax表示恒速段的速度, 也是开关门的最大速度。自动门的运行曲线如图3所示。

控制系统以门速曲线为依据, 计算开门、关门时不同位置处的给定速度, 进而设置不同的脉冲周期。为减少计算量, 事先将各个速度对应的相关数据写入EPROM某段位置中, 系统程序只需以查表的方式, 就可以读出它们。开门子程序流程如图4所示。

4 自动门防夹功能的实现

自动门在关门过程中, 如果遇到障碍物, 电机的速度就会降低, 驱动电流会增大, 本控制器就是利用这点来判别门是否受到阻挡。由于机械摩擦力的不同, 防夹电流的阈值通过两种方式确定:

(1) 根据电机的运行参数进行设置。

(2) 门在运行过程中检测到的最大电流。

比较两种方式得到的电流阈值, 选择其中较大的作为最终的防夹电流阈值。系统每200ms读取一次电机电流值, 每400ms计算最近5次读取的电流平均值。

由于电机在刚启动启动力矩较大, 电流可能大于设置的防夹阈值, 所以电机在刚启动的一段位移内不进行电流比较。通过比较电流的平均值和防夹阈值, 判断电机是否发生堵转。当连续5次电流的平均值都大于防夹阈值时, 说明检测到障碍物, 应该执行开门的动作。自动门防挤压程序流程如图7所示。

5 实验仿真

本控制系统选用上海硅力公司67BLGM3A139型的三相直流无刷电机。门的总行程L为650mm, 电机旋转一圈的进程为5mm, 需要12个脉冲, 让电机以较低转速运行, 测得轻轨电车自动门开门或关门全程的必要脉冲数是2205个。电机的最高运行速度为3500r/min, 最低运行速度为350r/min。自动门的开关门时间为3s。加速阶段的位移L1为50mm, 对应的脉冲数为120;减速阶段的位移L3为50mm, 对应的脉冲数为120;低速匀速阶段的位移L4为20mm, 对应的脉冲数为48;高速匀速阶段的距离L2为L|L1|L3|L4, 即为530mm, 对应的脉冲数为1917。经三次函数拟合过的门速曲线如图6所示, 曲线data 1为车门的门速曲线, 曲线cubic为三次函数曲线。实验中的装置如图7所示。

此外, 实验中测试防夹功能时, 因为堵转电流太大, 所夹物体不能为刚性物体。在现场调试时, 自动门能按照门速曲线正常开关门;当遇到障碍物时, 门的防夹功能运行。

6 结束语

本文所设计的自动门控制系统, 利用了ARM控制器STM32F107和步进脉冲的控制方式实现对轻轨自动门的控制。通过软件和硬件测试, 证明系统能够安全可靠地运行。系统有较好的扩展性, 可以根据不同使用环境、控制精度等要求进行设置。

参考文献

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[2]孙康岭, 杨兆伟, 张晔.基于PLC的自动门控制系统的设计[J].机电工程, 2010 (11) :123-126.

[3]杨开宇, 高印寒, 刘长英, 马喜来.轨道车辆电动自动门控制系统开发[J].现代电子技术, 2008, 31 (9) :187-188.

[4]裴亚男, 高彦丽, 孟艳花.基于FPGA的自动门控制系统设计[J].电子技术应用, 2006, 32 (7) :86-89.

[5]袁文山, 郝忠孝, 赵建娇.基于EDA技术 (FPGA) 的自动门控制系统设计[J].微计算机信息, 2009 (11) :55-56.

[6]李阳, 娄建安, 李川涛, 余建华.直流无刷电机容错控制系统设计与实现[J].计算机测量与控制, 2013 (12) .

[7]曹超.高档自动门控制系统的设计与实现[D].天津:天津大学, 2004:69.

[8]林笑君.基于Cortex-M3的嵌人式WEB服务器监控系统的设计与实现[D].太原:太原理工大学, 2013:93.

[9]胡洪波, 梁书剑, 郑振华, 王铁军, 杨华.STM32F107VCT6平台下的bxCAN总线技术研究[J].单片机与嵌入式系统应用, 2012, 12 (9) :39-41.

自动升降路障系统篇2

全自动联网遥控升降地柱凝聚了自动化世界内的先进技术和经验，它将当代电子技术和传统的液压机械结构相结合，已成为当前安保业有力武器。安装简单、操作方便。自动升降地柱升状态为一个高出路面400~600mm(可预定)的钢柱体，降下状态与地面平齐。其具有很强的抗冲击和撞击能力，广泛应用在一些重要场所如政府、学校、军事特区、机场、码头、步行街、高档小区等道路车辆管制区域，并防止突发事件的冲击。

同时我们上饶市亿升.滨江花园的高档别墅区应该建设一个相对安全的环境，别墅区域西大门无大铁门（高层区域有大铁门），仅采用车辆道闸安全出入口控制系统，道闸系统在当今缺乏安全感是无法满足高档别墅业主需要，致命的弱点就是无法阻拦强行通行车辆，而往往案件发生就是车辆起大大的辅助作用。随着智能化完善发展，上海北京等地方性自发或协会呼吁建议安装路障系统。

紧急状态的解决方案：

在紧急状态时，利用特定的钥匙和特殊的遥控器件或同步道闸系统，可以十分简便地人工操作把地柱下降到地面或直升拦截车辆。

高可靠性：

自动升降地柱系统采用整体液压系统，即液压驱动器安装在柱体内。每个自动升降地柱设备都是一个独立单元。和地面控制器只需通过4×1.5m电线连接，对自动升降地柱设备安装和维护都十分方便简单，自动升降地柱单元和控制器之间距离无要求，并能保证多台自动升降地柱同步运行。

2功能全面、适应性强：

自动升降地柱系统在确保人流畅通的前提下，有效控制车辆的进出。由于它隐敝在地下，保护了原环境；确保控制区域的车辆管理；运行时可通过蜂鸣器或灯提示；对恐怖活动具有威慑作用。

易安装和维护：按提供尺寸挖基础坑洞，放下安装支架筒和布一根4×1.5m电线，如带灯和状态指示需加布一根4×0.5mRVV电线，牢固后，将升降柱体轻轻套入安装支架筒中，然后用一个装有固定镙钉的法兰将其紧固即可。2

技术参数：

型号 UICA 电源(Vac)230 ± 10% 50HZ

功率（W）330 最大压力（MPA）2.2 升降柱 220 宽度（mm）55 升降柱速度（s）2.5 ～ 4 升降柱高度（mm）500-700 被坏力（J）60000（70T）工作频率（次/小时）240180 工作温度（℃）-40 ～ +70 驱动装置双向一体液压保护等级 IP67 重量（kg）20

造价：

路障机2.2万/台，北大门进出需4台，共8.8万辅材及安装500元/台，共0.2万元质保一年

总合计9万人民币

基于单片机实现自动门控制系统篇3

【关键词】单片机自动门控制系统

单片机的出现历史并不长，但它的的发展却是迅速的。在我们的生活环境中，各种各样与单片机相结合而诞生的产物数不胜数，家电领域、办公自动化领域、商业营销领域、工业自动化领域、汽车电子与航空航天电子系统等，都充斥着单片机的应用。而我则就其应用进行研究设计，将单片机与门结合物形成自动门系统。通过对传感器、单片器及其芯片、以及电机的学习研究，我精心撰写了应用单片机实现红外线控制自动门系统的设计。此设计着重阐述了以单片机为主体，步进电机和传感器为核心的控制系统。

自动门可以理解成门的概念的延伸，有了门体结构构成，再加上开门信号，就可以配置成一套简单的自动门系统了。自动门的系统配置是指根据使用要求而配备的，与自动门控制器相连的外围辅助控制装置，如开门信号源、门禁系统、安全装置、集中控制等。必须根据建筑物的使用特点。通过人员的组成，楼宇自控的系统要求等合理配备辅助控制装置。自动门是指：将人接近门的动作识别为开门信号，通过驱动系统将自动门打开，当人离开后一段时间再将门自动关闭，并且对自动门开启和关闭实现控制的应用系统。

一、自动门控制系统硬件与软件设计

本系统主要由AT89C52单片机及其外围电路、门行程检测电路、红外检测电路、步进电机控制电路、故障检测电路、控制方式切换电路、故障显示电路等七部分组成。首先由单片机循环检测红外检测电路和门行程检测电路输出信号，根据检测到的信号产生步进电机控制信号，驱动电动机带动门运行，而且当系统检测到控制方式发生改变时，系统就会进入到相应的控制方式。如自动门在关门过程中遇到人阻拦或其他障碍物突然出现时，自动门就会无条件朝相反方向重新打开，如果系统出现了故障，控制系统就会进入故障处理程序。

图1电路原理图

本文软件设计主要包括主程序处理和中断处理两个大的部分：主程序主要是完成I/O口的功能，实现定时器的初始化及对完成中断输入的设定，然后延时一段时间使得传感器进入稳定工作的状态，等待定时器的中断；对于中断处理则根据具体现实情况的需要执行相应的子程序。根据该设计要实现完成的功能，将设计过程大致分为感应信号采集，感应信号处理，感应信号控制和感应信号响应四个部分。

红外线自动门控制系统首先通过红外线传感器检测移动物体与门的距离，然后将检测的结果通过ADC0809数模转换芯片进行转换；再通过单片机传出自动门开或关的动作控制信号，通过驱动电路驱动步进电机的正反转，再由传动电路带动自动门的开关，并通过LCD显示屏显示欢迎信息以及客人离开时的送客信息，并且自动门还可以通过按键控制开关。在自动门开启过程中首先对状态检测，根据所检测到的信号判断自动门上次停机所处位置。根据检测结果确定门此刻应运行方式，如检测出门是半开状态，门直接转入加速开门的过程。如检测出门是全开状态，门转入延时开门过程。如检测出门是全关状态，那么在检测到有人出人时，门会缓慢打开，之后加速运行，接着减速运行，最后电机停止运转，门由于惯性缓慢关闭。

二、调试分析

考虑到自动门的灵活性，注意自动门下的滑轮的直径须与需要控制的大门重量相匹配，且其尺寸和重量都要符合有关技术规范，大门的结构必须适合于自动控制。确保大门在滑动过程中不会发生倾斜。确保大门活动平稳、准确，在平行移动过程中不出现任何不正常尖叫的摩擦现象。务必使地面条件稳固，避免固定门基座的膨胀螺丝发生摇晃。执行命令前，需认真检查上方导轨和行程限位的机械挡块是否安装到位。

安装自动门完成以后，对门控系统及与其相连的扩展部件特别是各种安全装置，要进行认真细致的功能实现测试。注意要熟悉器械正确操作和使用传动马达的方法。

如果由于门控系统发生意外故障，而必须由人工去手动移动大门时，还要使用下列释放装置：将一枚硬币打开防护门；取出厂方提供的钥匙，插入到释放系然后顺时针旋转，直到碰上机械档块停止；手工打开或关闭大门。人工手动将大门推回到关闭位置；逆时针旋转钥匙，然后释放钥匙；拔去释放钥匙，关闭防护门；移动大门直至碰上释放网格。

三、结论

通过搜集目前红自动门控制系统的相关资料，了解国内外自动门控制系统的相关制作方法，并通过设计方案的比较，针对设计任务提出了可行方案。在设计方案中，结合单片机的功能特点及其控制特性，利用简便的单片机C-51语言和其内部时钟，以单片机作为检测和控制的核心。根据设计方案，详细地阐述了单片机的控制原理、传感器使用方法、PCB板的制作，设计了相应的硬件电路和系统软件，制作了电路原理样机并进行调试。结果表明，所设计的电路和软件能完成基本的测试功能。

参考文献：

[1]何希才.传感器及其应用实例[M].机械工业出版社.2003.

[2]沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].北京.电子工业出版社.2005.

[3]陈玉宏.向凤红自动控制原理[M].重庆：重庆大学出版社.2003.

[4]张俊谟.单片机中级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社.2006.

PLC自动门的控制装置系统篇4

在营业厅自动门正上方里外各安装一个光电探测开关, 当有人欲进入时, 光电探测开关检测出有人要进入或出去, 从而产生输出信号。PLC获取到该输入信号, 启动电机, 将门打开。当门打开到一定程度后, 碰到限位开关, 限位开关动作, 产生输出信号, 自动门停止动作。等待一时间段后, 自动门自动合上。在闭合过程中, 如光电探测开关检测有人要进入或出去时, 自动门停止闭合, 并立刻打开。为了保障门的安全性, 设置关门限位开关, 从而保障在自动门闭合即将结束时, 不会发生两扇门相撞的情况。

2 自动感应门机的基本工作原理

2.1 平移式自动感应门机组由以下部件组成

2.1.1 主控制器

它是自动感应门的指挥中心, 通过内部编有指令程序的大规模集成块, 发出相应指令, 指挥马达或电锁类系统工作;同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。

2.1.2 感应探测器

负责采集外部信号, 如同人们的眼睛, 当有移动的物体进入它的工作范围时, 它就给主控制器一个脉冲信号;

2.1.3 动力马达

提供开门与关门的主动力, 控制自动感应门门扇加速与减速运行。

2.1.4 自动感应门扇行进轨道

就象火车的铁轨, 约束门扇的吊具走轮系统, 使其按特定方向行进。

2.1.5 门扇吊具走轮系统

用于吊挂活动门扇, 同时在动力牵引下带动门扇运行。

2.1.6 同步皮带 (有的厂家使用三角皮带)

用于传输马达所产动力, 牵引自动感应门扇吊具走轮系统。

2.1.7 下部导向系统

是自动感应门门扇下部的导向与定位装置, 防止门扇在运行时出现前后门体摆动。

2.2 行程开关 (限位开关) 的工作原理

行程开关又称限位开关, 用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中, 将行程开关安装在预先安排的位置, 当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时, 行程开关的触点动作, 实现电路的切换。因此, 行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器, 它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械, 用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中, 还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位, 轿厢的上、下限位保护。

2.3 光电开关工作原理

反射式光电开关的工作原理由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后, 由发光管GL辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时, 被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号, 再经放大器放大和同步选通整形, 然后用数字积分或RC积分方式排除干扰, 最后经延时 (或不延时) 触发驱动器输出光电开关控制信号。

光电开关一般都具有良好的回差特性, 因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态, 从而可使其保持在稳定工作区。同时, 自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区, 以随时监视光电开关的工作。

3 系统功能分析

自动门控制装置的硬件组成:自动门控制装置由门内光电探测开关、门外光电探测开关、开门到位限位开关、关门到限位开关、开门执行机构电动机正转、关门执行机构电动机反转、指示灯等部件组成。

控制要求:

(1) 当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时, 开门执行机构动作, 电动机正转, 到达开门限位开关位置时, 电机停止运行。

(2) 自动门在开门位置停留8秒后, 自动进入关门过程, 关门执行机构起动, 电动机反转, 当门移动到关门限位开关位置时, 电机停止运行。

4 总体设计方案

选用三菱FX2N-16MR型PLC为控制核心, 以正泰CJX2-1210型接触器为驱动的电气控制线路, 实现一台三相异步电动机进行正反转, 正转为开门, 反转为关门。用两个行程开关实现正转、反转停止。当自动门碰到开门行程开关使其闭合, 电动机就进入等待8S的状态, 然后在门打开后的8秒等待时间内, 若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关时, 必须重新开始等待8秒后, 再自动进入关门过程, 以保证人员安全通过。在关门过程中, 当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关时, 应立即停止关门, 并自动进入开门程序。

参考文献

[1]张桂香.电气控制与PLC应用[M].北京:化学工业出版社, 2004.

[2]王淑英.电气控制与PLC控制技术[M].北京:机械工业出版社, 2005.

自动门系统篇5

1.整个安装过程不需要你参与，像Windows98全自动安装一样。

2.自动将Windows2000的分区格式为NTFS。

3.自动将Windows2000安装到当前活动分区C盘。

二、有关准备

1.要有一张Windows2000启动安装光盘，具体制作见Windows2000启动光盘制作。

2.你的主板BIOS支持从光驱启动。

3.制作全自动安装控制文件winnt.sif。

4.一张空白软盘。

5.对当前活动分区C盘(可以是多C盘，不一定非要第一硬盘的第一分区，可以是第二分区，但该分区必须被激活)的重要数据做备份，因为安装时会自动格式化C盘，把Windows2000装在C盘。

三、winnt.sif制作过程：

1.用记事本打开winnt.sif，内容如下：

[Unattended]

UnattendMode=FullUnattended

emSkipEula=Yes

emPreinstall=Yes

TargetPath=WINNT

FileSystem=ConvertNTFS

Repartition=Yes

ExtendOemPartition=1

[Data]

UnattendedInstall=Yes

MSDosInitiated=No

AutoPartition=1

[GuiUnattended]

AdminPassword=YourPassword

EMSkipRegional=1

TimeZone=20

emSkipWelcome=1

[UserData]

FullName=“Information Technology - TSS”

rgName=“University of Houston”

ComputerName=TheTest

ProductID=“VBBJQ-34YFD-W8QQX-P3WFD-XTHXJ”

[Display]

BitsPerPel=16

Xresolution=800

YResolution=600

Vrefresh=72

[Identification]

JoinWorkgroup = UH_IT

[Networking]

InstallDefaultComponents=Yes

2.在[UserDate]段，如果你的Windows2000启动光盘的序列号不是ProductID=“VBBJQ-34YFD-W8QQX-P3WFD-XTHXJ”，那就作修改，

其他三行，视自己情况修改。

3.把AdminPassword=YourPassword中的YourPassword改为你要采用的管理员密码。

4.把上述修改后的winnt.sif拷至一张空白的软盘中。

5.修改主板的启动顺序为：CDROM C A

6.将带有winnt.sif文件的软盘放入软驱，将可引导Windows2000的光盘放入光驱，开机从光盘启动。

7.当带有“Windows2000 Setup”的蓝色安装屏幕出现时，计算机会自动读一下软驱上的文件，装入winnt.sif进行全自动安装。

8.你可以到外面逛一圈，过40分钟后回来，发现你的系统Windows2000已经装好了。

自动门系统篇6

关键词：焦炉；自动测温；自动火落判断；自动加热系统

0 引言

国际焦化公司焦炉加热控制基本上以人工操作为主，实施的“焦炉自动测温、自动火落判断与加热系统”技术改造，有利于推进焦化技术的进步，从而提高焦炭的质量，稳定炉温，实现能耗的降低，最终有利于提高企业资源的有效利用，提升企业在市场中的竞争力。

1 焦炉煤气加热控制的弊端分析

采用焦炉煤气加热，整个流程中，操作人员需要每隔四个小时就用便携式红外测温仪表测量第7以及第21火道的鼻梁砖温度，接着还要按照火炉的温度进行不断的调整煤气的流量以及分烟道的吸力，这些操作大多是通过人工操作来实现的。相关的优化焦炉系统一般没有使用或者属于半停用状态，主要原因有以下几个方面：①影响焦炉加热的因素有很多，其受到工艺参数、操作程度和系统稳定性等方面的因素影响，有一些控制系统没有对焦炉的工艺参数进行合理设置，致使操作过程中难以操作，相关的测量参数也比较多，难以保证系统的正常运行。②存在着一些企业并没有结合企业的实际生产需要和焦炉的生产特点来开发系统，直接引进国外的先进系统，又缺少相关的专业技术人员，一旦存在着控制系统无法满足煤质、结焦时间等变化，将会严重的影响炼焦的正常生产。③也存在着部分系统建立过多的数学模型，不过其预测的结果和企业的实际生产情况有很大的差别，脱离了生产实际，从而导致其产生的控制效果大大降低。④在仪器仪表检测特点和工艺等方面缺乏充分的考虑，从而导致系统检测的偏差及不稳定性。

2 焦炉自动测温、火落判断以及加热的意义

一个良好的焦炉自动控制系统有利于提高焦炭的质量，有利于企业节能减排目标的实现，在降低能耗的同时还可以延长炉体的使用寿命，并且在保护社会环境方面也有着重要的作用，所以，焦炉自动加热、自动测温和自动火落判断在推进焦化技术进步，实现资源高效利用，建设国内第一流的焦化企业都是非常有必要的。

3 焦炉自动测温、自动火落判断、自动加热的方案

3.1 控制系统条件。要实现焦炉优化加热控制，大约需要增加120个热电偶信号和80个标准的4-20mADC的信号，2个交换机开关信号，目前本厂使用的DCS控制柜内部没有多余的模块，需要增加一个DCS控制柜，这样就基本上满足了相关的硬件要求，通过这种新的控制柜来和原有的DCS控制柜系统进行网络通讯。

3.1.1 粗煤气温度测量条件。不同的国家在粗煤气温度测量上基本相同，通常可以分为两大类，第一是在桥管地方插入热电偶，但安装在桥管位置环境条件比较好。第二种是在上升管的地方插入热电偶。但本厂的桥管位置没有相应的安装孔，而且桥管为铸铁件，在高温下开孔、巩丝都非常困难，只能在上升管根部开安装孔。

3.1.2 自动化控制系统相对完善。所在企业的焦炉煤气流量和分烟道吸力基本上实现了系统的自动化控制，这为后期工作的开展奠定了坚实的基础，需要不断的加强对自动化控制系统的优化和完善，从而更好的为企业生产服务。

3.1.3 完整的工艺数据。生产大账表对焦炉过程中的整个三班数据进行了完整的记录，在建立统计数学模型方面提供了有效的数据，这些基本数据主要有火道温度、不同时间的煤气流量、废气含氧、分烟道吸力和废气温度等。

3.2 火道温度的全自动在线连续测量系统实施方案。全自动在线连续测量系统有光纤、光学镜头、光电转换（仪表）等三个部分。

3.3 粗煤气温度测量。粗煤气为高温可燃气体，通常温度在500℃-700℃左右，不过在异常情况下，也会超过1300℃，可选择K型热电偶。

3.4 控制方案的实施。采用前-反馈相结合的方式。

按照火落时间、焦饼中心温度、煤质和配煤情况明确合适的火道温度；按照火道温度——对加热煤气流量进行自动调整；按照加热煤气流量——对分烟道吸力进行自动调整。

3.5 建立火道温度模型。通过对三班测温数据和全自动测温做相应的对比、统计分析和检验，排除人为的误差，建立相应的测温代表火道温度和全炉平均温度的关系模型。

3.6 建立分烟道吸力模型。对煤气流量、烟气残氧量、分烟道吸力、空气参数等数据进行一个月的采集，做相关的对比分析和检验，找出影响吸力的主要参数，建立分烟道吸力模型。

3.7 火落时间（炼焦指数）指导修正（或自动修正）标准火道温度。根据对焦炭质量的分析，确定在一定配煤条件下最佳的火落时间，并以此为控制标准。若实际的全炉平均火落时间高于最佳的火落时间，则提高标准温度；若实际的全炉平均火落时间低于最佳的火落时间，则降低标准温度。

3.8 高温/低温炭化室、问题炭化室和边炉的监控。通过将粗煤气的温度变化情况录入到数据库中，这样有利于相关的操作人员实时的查询历史数据，从而分析异常炉号的时候就更为方便，按照不同炭化室所对应的炼焦指数和工艺参数来建立炼焦指数和异常炉号，从而实现异常炉号的自动预测。

4 实施后预期达到的最终目标

4.1 实现焦炉立火道温度的直接测量。减少三班测温次数，降低工人劳动强度。

4.2 实现焦炉加热过程的全自动控制。通过数学模型的计算，计算机控制系统可直接调整加熱煤气流量和分烟道吸力，温度的波动可大幅度减小。

4.3 自动生成火落时间（炼焦指数）模型。通过安装在上升管根部的热电偶实时检测粗煤气温度的变化，准确判断火落时间，并自动生成炼焦指数，并建立炼焦指数/火落时间与焦炭成熟度之间的关系模型。

4.4 建立标准火道温度模型、适度降低标准温度。根据生产工艺状况的调整或变化，指导或自动调整标准温度；根据配煤水分的变化及时调整标准温度；根据焦饼成熟度（炼焦指数）修正标准温度。

4.5 节约煤气2%-4%，焦炉的吨焦能耗达到国内一流水平。

4.6 实时监测全炉各炭化室的工作状态

在对炼焦指数检测的同时，了解各个炭化室的加强情况，对相关的温度进行判断并且声称操作指导界面，从而有利于相关的工艺人员来调整炉号的供热量。

5 结束语

自动门控制系统驱动装置结构设计篇7

关键词：自动门控制系统,驱动装置结构设计,测功机

0 引言

自动门是能够完成自动开、合的门扇。在人或车辆接近或是离开的时候,门扇的识别控制系统会将信号传递到控制单元,再通过驱动装置将门开启或关闭,并对开启和关闭的过程实现控制。

自动门的工作方式是通过自动门内、外两侧的感应开关感应人或车辆的出入。当人或车辆接近自动门时,感应开关感应到人或车辆的存在,给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置将门开启。当人或车辆通过之后,再将门关闭。

自动门具有通行方便快捷、使用安全、外形时尚美观等优点。随着我国经济的飞速发展,自动门在人们生活中的运用越来越广泛。企业、厂房、小区等出入口,宾馆、酒店、银行、写字楼、医院、商场等都适合使用自动门。自动门将在物联网的科技时代发挥重要作用。

本文通过设计实例,对自动门控制系统中的驱动装置结构设计进行阐述和分析,以期为同类设计提供参考。

1 自动门控制系统驱动装置结构

自动门控制系统驱动装置结构主要包括一体密封电动减速机、离合器、限位器以及系统控制主板。下面对结构中的一体密封电动减速机的设计和计算进行阐述和分析。

2 一体密封电动减速机的设计

一体密封电动减速机设计包括电机、蜗杆、蜗轮和减速箱体设计。

2.1 电机设计

电机为驱动装置提供初始动力。根据设计要求中的门体重量、门体运行速度来确定电机转速和电机输出功率。

电机采用四级交流电机,电机转速n1=1400r/min,电机输出功率Ne=370W,电机输出扭矩T1=9550Ne/n1=9550×0.37/1400=2.52N.m。

电机为交流电机,所以要求加装过热保护器,使驱动装置具有过热保护功能。电机设计参数和功能要求确定后,参考类似电机外形尺寸,设计电机尺寸,然后绘制电机零件图。电机零件图如图一所示。

2.2 蜗杆、蜗轮设计

电机为驱动装置提供初始动力,通过蜗杆、蜗轮减速增大扭矩,使驱动装置输出符合开、关门要求的速度和力量。

ZA型蜗杆副设计简便,加工和检测比较容易,根据驱动装置输出力量大小,确定蜗杆副模数m=2.5。

自动门要求关门后,在离合器没有开启的情况下,人力不能推动门体将自动门打开。所以驱动装置要求有自锁功能,即蜗杆副设计要求自锁,所以蜗杆副设计采用单头蜗杆。根据自动门的门体运行速度和电机转速,确定蜗轮齿数Z2 一般为30 齿,根据实际情况蜗轮齿数可以做调整。

(1)蜗杆、蜗轮中心距确定

蜗轮分度圆d2=mz2=2.5×30=75mm;

初定中心距a=54mm;

蜗杆分度圆d1=2a-d2=2×54-75=33mm;

螺旋升角 γ=arctg(mz1/d1)=arctg(2.5/33)=4·19’56”。

螺旋升角影响驱动装置的传动效率和自锁性能。为保证驱动装置自锁可靠,同时传动效率不能太低,调整中心距a=55mm。

蜗杆分度圆d1=2a-d2=2×55-75=35mm;

螺旋升角 γ=arctg(mz1/d1)=arctg(2.5、35)=4·5’8”;

中心距确定a=55mm。

(2)蜗杆参数计算

蜗杆分度圆d1=2a-d2=2×55-75=35mm;

蜗杆齿顶圆da1=d1+2ha*m=35+2 ×1 ×2.5=40mm(齿顶隙系数ha* 取1);

蜗杆齿根圆df1=d1-2m (ha*+c*)=35-2x2.5-1.2=29mm(取顶隙系数c*=0.2);

螺旋升角前面已经确定了。

蜗杆齿宽b1≥(11+0.06z2)m= (11+0.06×30)×2.5=32mm,取b1=38mm;

蜗杆轴向齿厚sx1=0.5px=0.5mπ=0.5x2.5π=3.927mm;

蜗杆法向齿厚sn1=sx1cosγ=3.927×cos4·5’8”=3.917mm。

(3)蜗轮参数计算

蜗轮分度圆d2=mz2=2.5×30=75mm;

蜗轮喉圆da2=d2+2m (ha*+x2)=75+2×2.5×1=80mm;

蜗轮齿根圆df2=d2-2m (ha*-x2+c*)=75-2×2.5×(1+0.2)=69mm;

蜗轮齿顶圆de2≤da2+2m=80+2×2.5=85mm,取de2=83mm;

蜗轮齿宽b2 ≤0.75da1=0.75 ×40=30mm,取b2=26mm;

蜗轮齿顶圆弧半径Ra2=(d1/2)-m=(35/2)-2.5=15mm;

蜗轮齿根圆弧半径Rf2= (da1/2)+c*m=(40/2)+0.2×2.5=20.5mm;

蜗轮分度圆齿厚s2=(0.5π+2×2tgax)=0.5πm=0.5πx2.5=3.927mm。

蜗杆、蜗轮设计参数确定后,绘制蜗杆、蜗轮零件图,如图二、图三所示。

2.3 减速箱体设计

减速箱体上装配有电机、蜗杆、蜗轮、离合器、限位器及系统控制主板。根据确定的蜗杆、蜗轮中心距尺寸(此为减速箱体设计的关键尺寸),以及箱体上要求装配其他部件,设计和绘制减速箱体零件图。部分减速箱体零件图如图四所示。

3 自动门控制系统驱动装置输出参数计算

3.1 驱动装置输出转速n2

蜗杆、蜗轮传动比i=30,所以n2=n1/i=1400/30=46r/min。

3.2 驱动装置输出扭矩T2

驱动装置传动效率 η=η1η2η3,蜗杆、蜗轮传动效率经过计算后可知 η1 =0.64,搅油效率取η2=0.94, 滚动轴承效率取 η3=0.99,故η=η1η2η3=0.64×0.94×0.99≈0.60;T2=T1iη=2.52×0.60×30=45N.m。

驱动装置的输出转速和输出扭矩直接决定自动门的运行速度和门体的大小。

4 测功机测试设计完成的驱动装置样机

在220V50HZ额定电压下,测功机对驱动装置样机进行测试。测试完成后,记录的数据如表一所示。

从测试数据可以看出,转速在42r/min时,符合计算所得的输出扭矩。也就是在负载扭矩达到45N.m时,实际输出转速会比计算输出转速46r/min略低。

5 结束语

该自动门控制系统驱动装置设计完成后,目前已经投入生产并在市场大量销售且市场反馈非常好:经济耐用,一百五十米以内都能遥控到,能够通过计算机网络连接,自动化程度高。

参考文献

[1]李鸿勋.自动门工程---设计·加工·安装[M].北京:水利水电出版社,2009.

[2]徐灏.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2000.

[3]崔国泰.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社,1995.

[4]郁明山.现代机械传动手册[M].北京:北京高等教育出版社,1996.

[5]黄锡恺,郑文纬.机械原理[M].北京:人民教育出版社,1989.

自动门系统篇8

中国民航AFTN电报网是通过传递转发AFNT和SITA格式报文,为民用航空空中交通管理部门(以下简称空管部门)、航空公司、机场等各民航部门和企业提供航班计划、航班动态、航行通告、气象情报、旅客值机、配载平衡、货运等民航业务相关信息传输服务的网络。广州自动转报系统是中国民航AFTN电报网其中一个核心节点,负责整个中南地区的AFTN和SITA报文转发。广州前置系统和自动化系统是广州空管部门最重要的电报用户系统之一,需与广州自动转报系统互连,广州自动转报系统安装在航管楼,前置和自动化系统安装在区管,互连存在两个问题,一是前置和自动化系统采用不同协议的接口,二是航管楼和区管距离十几公里,如采用传统的连接方式,主用传输路由中断启用备用传输路由时,两地之间电报业务会中断极易超过15分钟,中断时间过长会对民航运行造成较大影响。本文从三方面对相关技术进行研究,一是对自动转报系统报文转发方式进行研究,介绍如何应用自动转报系统信道对接功能,解决不同协议接口的前置和自动化系统之间互连问题;二是对广州自动转报系统硬件结构、模块之间双网通信机制、CISCO的rapid-pvst技术、OSN光传输交换网的二纤单向通道保护环技术进行研究,并通过这些技术的综合应用,优化广州转报系统和区管前置、自动化系统之间的连接,从而将两地传输网络倒换对电报业务影响的中断时长从15分钟以上变为没有影响;三是对广州自动转报系统和自动化系统之间的X.25/TCP桥接进行研究,对常见问题进行分析,并提供运维保障建议。

1 民航自动转报系统相关背景介绍

航空固定电信网(Aeronautical fixed telecommunication network,简称AFTN)是一个遵循国际民航公约的附件10《航空电信》AFTN规范标准,由各航空固定电路组成的一个全球性的网络,为航空固定电台之间提供电报和数字数据交换,为各航空相关部门提供电报和数字数据信息传输交换服务。中国民航自动转报网(即中国民航AFTN电报网)符合国际民航对AFTN电路、通信中心的技术要求,并且与国际AFTN网相连接,也属于全球AFTN网络的一部分。

国际航空电信公司(Societe International De Telecommunications,以下简称SITA)是一个合资性的国际组织,主要承担国际性航空公司的通信服务和信息服务。SITA经营全球最大规模的专有电信网(国际SITA网),该网络由超过400条中、高速线路连接的210个通信中心组成,以供加入SITA组织的航空公司和机场等企业接收和发送有关订座、旅客值机、行李查询、货运、航班计划和动态的电报。

中国民航AFTN网同时支持AFNT和SITA格式报文的传递转发,中国民航AFTN网和全球AFTN网以及国际SITA网有相连接口互通。

AFTN格式电报示例如图1:

SITA格式电报示例如图2:

民航自动转报系统是进行AFTN与SITA电报自动交换的计算机处理系统,采用存储/转发方式,无须人工干预,完全由计算机处理,可以自动地将AFTN/SITA电报转发至一个或多个目的地。

2 广州自动转报系统信道对接功能的应用

广州自动转报系统采用北京航管科技有限公司DMHS-H型号转报机,电报转发方式有普通路由转发和信道对接等多种转发方式。

2.1 普通路由转发方式

自动转报系统路由表中定义好普通地址的转出信道,转报系统受到电报后,识别电报中的收电地址,按路由表的定义从相应的信道转发出去,这是最常用的转发方式,通常电报都按普通路由转发。如图3:

2.2 信道对接转发方式

转报系统的信道配置中有一个路由方式功能选项,决定该信道收到报文后是选择正常路由转发,还是直接转入指定信道。如果信道A的信道配置中路由方式设定为正常路由,则该信道A收到的电报按路由表转发,如果路由方式设定为指定信道(假如为信道1),则该信道A收到的电报不按路由表转发,任何收电地址的报都直接转发到指定信道1。如图4:

2.2.1 信道对接转发方式的应用

利用信道对接,可以用于解决不同协议接口的广州前置系统和自动化系统之间的连接问题。广州转报和自动化系统之间的电报需经过前置系统进行预处理,按照电报流转的顺序,要求广州转报、前置、自动化之间的逻辑连接图如图5:

但广州前置系统的接口为异步ASYNC协议,自动化系统的接口为同步X.25协议,前置和自动化系统无法直接相连,而广州转报系统可以提供异步ASYNC协议和同步X.25协议的接口,故可按如下方式进行实际物理连接,如图6:

广州转报通过信道FIX(X.25接口)和自动化系统相连,广州转报通过信道FIZ(异步接口)、FIY(异步接口)和前置系统连接,FIY信道配置的路由方式指向FIX信道,FIX信道配置的路由方式指向FIY信道,即把FIY和FIX进行信道对接,则正向电报流程为:广州转报把各地发给广州自动化系统的电报从FIZ发给前置,前置处理后从FIY发到转报机,转报机通过信道对接从FIX发给自动化系统,反向电报流程同理推导,即利用信道对信道转发方式在信道FIY和FIX之间进行信道对接,可以实现转报—前置—自动化系统的电报流转逻辑顺序不变,解决了不同协议接口的前置和自动化系统之间的互连问题。

2.2.2 信道对接方式的运维保障

以上采用信道对接方式时,需注意应同时采用如下配套的运维保障方法:

一是需注意信道的告警地址设置。通常情况下每个信道需设置一个告警地址,并把信道告警地址路由指向该信道,以使转报系统对该信道的告警公电能从该信道发给用户,但采用上述互连方式时,不能把广州转报系统FIZ、FIY的信道告警地址路由指向本信道,因为假如FIZ告警地址路由指向FIZ信道,转报系统发给FIZ信道的公电的流程为:公电从FIZ进前置—从FIY发到转报机—从FIX进自动化系统,这样转报系统本应该发给前置的电报最后流转到自动化系统。同理假如FIY告警地址路由指向FIY信道,则转报系统发给FIY信道的公电的流程为:公电从FIY进前置—从FIZ进转报系统—再从FIY进前置,从而造成公电在转报机和前置之间不停循环。为避免上述情况,解决方法是将FIZ、FIY、FIX信道的告警地址路由指向其他信道,比如指向到转报系统错情工作站信道,由转报系统设备保障人员在错情工作站上处理这三条信道的公电。以上连接方式不影响前置、自动化系统发给转报系统的公电,其中前置系统发出的公电从FIZ发到转报系统,自动化系统发出的公电经FIX、FIY、前置、FIZ后到达转报系统。

二是需注意调报,因为信道FIX和FIY没有配置电报路由,从转报前台给FIX和FIY调报时,不能采用按普通路由方式发送调报,需采用强制入队列方式发送调报,调报不走路由直接从信道发出。

2.2.3 旁路功能的应急模式的应用

采用以上连接方式,可以很方便地启用旁路功能来绕开前置,实现转报系统和自动化系统报文直接互传,可以作为前置系统故障时的应急手段,如图7:

启用旁路功能的具体步骤如下:

(1)转报机前台工作站上通过多队列配置功能,将FIX信道加入到FIZ所属的多队列中。

(2)转报前台工作站上通过信道配置功能,将FIX信道的路由方式从FIY修改为正常。

3 转报系统和前置及自动化系统的连接优化

3.1 传统连接方法存在的问题

广州转报系统在航管楼,前置和自动化系统位置在区管,两地距离十多公里,传统的连接方法是用传输设备在航管楼和区管之间提供两条异步通道和一条X.25通道给转报和前置、自动化设备连接,这种方法的缺点是传输网只能提供单通道类型的三条通道,即使用另一张传输网提供另外三条通道做备份通道,也只能是冷备通道,当主用通道有问题,两地设备保障人员需进行判断确认后再进行主备通道手动切换,一般情况下设备保障人员从发现问题到判断分析和进行手动切换恢复业务极易超过15分钟,这样转报和前置以及自动化之间的业务就会中断15分钟以上,因广州转报和前置、自动化之间电报传输非常重要,中断时间过长会造化很大影响,故以下讲述如何利用相关技术综合应用对广州转报、前置、自动化系统的连接进行优化,以缩短传输路由倒换对两地电报业务的中断时长影响。

3.2 广州转报系统硬件结构和双网机制

3.2.1 广州转报系统硬件结构

广州转报系统采用北京航管科技DMHS-H转报系统,其硬件结构如图8:

服务器:转报系统的核心功能设备,主备两台,负责报文交换和存储等核心功能。

智能集中器:承担转报系统服务器主机的异步电报前端处理设备,通过以太网和转报主机连接,将异步用户输入的电报集中后发给DMHS系统主机,DMHS主机处理后要发给异步用户的电报通过集中器发送到智能程控异步单元。广州共6台集中器,每两台一组互为主备负责48路异步电报的处理。

智能程控异步单元:实现TCP/UDP数据包至V.24异步串口数据之间封装/解封,用于转报系统与异步用户和传输设备互连,每台支持16路异步用户,广州共支持144路异步用户。

智能程控同步单元、智能程控类ULINE单元:利用X.25(或FR)/TCP桥接功能,实现TCP数据包至X.25(或FR)的V.24同步串口数据之间封装/解封,用于转报系统与X.25(FR)协议用户和传输设备互连。

3.2.2 广州转报系统双网机制

DMHS系统采用双网结构,所有设备均接入2个独立的、不同网段(LAN1和LAN2)的TCP/IP网络,当某一个网段出现问题时,不会影响系统整体运行,不影响系统正常通信。各设备之间主走哪张网收发数据各自随机而定并非统一。

转报系统异步电报通信机制如图9:

智能程控异步单元与智能集中器之间通过UDP(异步单元发给集中器用组播,集中器发给异步单元用单播)进行电报数据收发,智能集中器与服务器主机之间以TCP连接进行电报数据收发。异步单元、集中器、服务器之间的数据同时在LAN1和LAN2两张网上同时传输,由服务器、智能集中器主机上的相关进程决定从哪张网收发数据,如果某张网传输中断,进程会立刻通过另一张网收发数据,期间切换时长为秒级,用户感受不到业务有影响。

转报系统通过智能程控类ULINE单元连接自动化系统。

转报系统类ULINE单元通信机制如图10:

服务器主机DMHS_ACC进程控制智能程控类ULINE主机X.25端口为UP,类ULINE备机X.25端口为DOWN,每台类ULINE单元上分别配置4条X.25端口至服务器主备机LAN1和LAN2网口的桥接指令,自动化系统接入后,智能程控类ULINE主机X.25端口为UP可以接收到自动化系统发来的X.25呼叫请求,将通过轮询方式以30秒的间隔依次执行这4条指令向服务器主备机共4个网口发起TCP建链呼叫,并和服务器主机其中一个网口建立TCP连接,当该连接中断时,会再次依次执行指令,直到再和服务器主机其中一个网口建立连接,故单个网络中断造成的业务中断时长最长为1分半钟。

3.3 广州转报、前置、自动化系统之间连接优化

3.3.1 转报系统双网延伸到区管

从转报系统双网机制的分析结果可以看出,双网机制可以将其中一张网中断对异步业务的影响缩短到秒级,对X.25业务的影响缩短到1分半钟,远优于传统连接方式,故优化思路是首先把转报系统的双网延伸到区管,如图11:

具体实施方法:区管增加转报交换机3和4,分别和航管楼转报系统交换机1和2相连,利用VLAN技术,交换机1和3与主干网相连的端口设置为TRUNK模式,其余端口设置为ACCES模式并且统一加入VLAN2,交换机2和4与SDH网相连的端口设置为TRUNK模式,其余端口设置为ACCES模式并且统一加入VLAN3,交换机1、3和2、4之间不级联,以确保双网完全独立。将智能程控异步单元1和2、类ULINE单元1和2迁移到区管,异步单元1和2隶属于不同组的智能集中器,以便异步单元或同组智能集中器故障时能够通过把业务端口改配到另外一个异步单元来恢复业务。

按上述方式实施优化后,转报交换机1、3和主干网实际连接拓扑图如图12:

其中主干网是由航管楼、区管、旧机场共6台CISCO CS45系列交换机组成,CS45之间通过光纤相连组成环形网络结构,通过VLAN为用户提供独立互连通道。这种方式运行一段时间后,发现当发生如下几种情况时都会影响到转报交换机1、3之间的连接:

航管楼至区管光纤中断时,因主干网采用PVST技术构建三地环网,倒换时间需50秒。

主干网定期维护时需依次重启交换机。

接入1和接入2线缆连接不良。

转报和自动化系统之间X.25/TCP连接如果刚好走在LAN1,以上几种情况都会导致航管楼和区管之间转报X.25/TCP连接中断,从而触发X.25/TCP连接切换到LAN2,切换过程中,转报和自动化系统之间的电报业务会有不超过一分半钟的中断。故以下再次对转报交换机1、3之间的连接进行优化,可采用以下几种方式:

优化方法一:把主干网的生成树丛PVST模式改造为ra p id-p v st快速生成树,并专门针对转报接入业务端口开启快速转发功能。具体步骤是将主干网生成树模式改为ra p id-p v st,将主干网与转报交换机相连的端口改为s pa nn in g-tr ee p o rt fa st。测试结果:当主干网内部发生因光纤或运维的链路切换时,可在1秒左右的时间内完成切换,转报至类ULINE单元之间的TCP连接不会感知到主干网的切换过程,转报和自动化系统之间业务不会中断,但假如主干网交换机重启或接入1或2线缆接触不良,转报交换机1、3之间的连接仍会中断。

优化方法二:主干网和转报交换机都启用rapidp v s t快速生成树,主干网和转报交换机增加连接线缆,如图13:

具体步骤如下:

(1)转报交换机1、3使用2路网线以trunk端口接入主干网的不同设备。

(2)主干网在航管楼和区管之间提供两条不同的vlan通道给转报交换机1、3互连,并确保在转报交换机上,通过CDP检查从接入1口只能发现对端转报交换机的接入1口,从接入2口只能发现对端转报交换机的接入2口。

(3)主干网内部开启快速生成树rapid-pvst,与转报交换机相连的端口也启用快速转发spanning-tree portfast。

(4)转报交换机1、3开启快速生成树rapid-pvst,除了trunk端口以外,所有业务端口均开启快速转发spanning-tree portfast。

(5)随意中断和恢复主干网内的互连光纤,链路切换在1秒内完成,转报业务无任何中断。

(6)随意中断转报交换机至主干网的接入1和接入2网线,链路切换在1秒内完成,转报业务无任何中断。

(7)分别关闭并开启主干网中航管楼1、2或区管1、2设备,注意每次只关闭和开启单台设备,转报业务无任何中断。

相比方式一,方式二具有更全面的保障性能,单条网线、光纤、单个主干网交换机故障都不会影响转报业务。

优化方式三:通过OSN网络为转报和智能程控类ULINE之间提供以太网二层透传通道,OSN网络是光交换传输网络,采用环形网络结构,应用二纤单向通道保护环技术,传输光纤中断时OSN业务倒换时间小于15ms,倒换时转报和自动化系统之间的X.25/TCP连接不会中断,转报业务不会中断。相比方式一,方式三保护倒换速度更快,光交换传输网络定期维护时不用重启节点,只需进行节点主控板主备倒换,不影响业务。

通过以上任何一种优化,航管楼至区管之间的传输网络倒换对广州转报和前置及自动化系统的电报业务造成的中断时长,从15分钟以上变为没有影响,目前广州采用方式三。

4 广州转报和自动化系统X.25/TCP连接运维保障

广州转报和自动化系统的连接非常重要,以下对其通信机制进行分析,对常见故障进行介绍,并提供运维保障建议。

广州转报和自动化系统连接图如图14:

4.1 其通信机制

转报服务器和智能程控类ULINE之间通过TCP连接,转报类ULINE单元和自动化系统UNLINE接口设备之间通过X.25连接。

DMHS_ACC进程负责转报和自动化系统之间连接和报文收发,转报服务器主机上运行DMHS_ACC进程,在LAN1和LAN2网口的TCP端口9000上启动server,用于接收智能程控类ULINE单元主机发送的TCP连接呼叫,转报服务器备机DMHS_ACC进程不启动。

智能程控类ULINE单元负责X.25/TCP桥接,LAN1和LAN2口分别接入转报LAN1网和LAN2网,X.25口与自动化系统ULINE通过X型线缆相连。X型线缆两端之间的针脚连接是根据V.24针脚定义、DTC/DCE、时钟关系定制,同端两个接头的针脚为相互并线。两台智能程控ULINE单元加电后X.25端口初始状态为DOWN。

服务器主机DMHS_ACC进程控制智能程控类ULINE主机X.25端口为UP,类ULINE备机X.25端口保持为DOWN,每台类ULINE单元上分别配置4条X.25端口至服务器主备机LAN1和LAN2网口的桥接指令,自动化系统接入后,智能程控类ULINE主机X.25端口为UP可以接收到自动化系统发来的X.25呼叫请求,将通过轮询方式每隔30秒依次执行这4条指令向服务器主备机共4个网口发起TCP建链呼叫,并和服务器主机其中一个网口建立TCP连接,当该连接中断时,会再次依次执行指令,直到再和服务器主机其中一个网口建立连接,故网络切换造成的业务中断时长最长为1分半钟。

4.2 故障分析和运维保障方法

转报和自动化之间连接是否正常,依赖于转报服务器和智能程控类ULINE之间TCP连接,以及转报类ULINE单元和自动化系统UNLINE接口设备之间的X.25连接,以下提供分析方法。

4.2.1 TCP连接分析

转报服务器和智能程控类ULINE之间通过TCP连接,可以通过TCP相关指令分析。

假设轮询后智能程控类ULINE主机LAN1口(192.168.11.103)和转报服务器主机LAN1口(192.168.11.1)建链,可通过如下方式判断转报服务器和智能程控类ULINE之间TCP连接是否正常:

(注:为节省篇幅,以下所有指令执行结果都只摘取关键信息)

北京航管科技DMHS-H转报机采用SCO UNIX或LINUX操作系统,转报服务器主机上执行netstat–np tcp,建链正常应显示如下TCP连接:

如果未显示该TCP连接,原因如下:

(1)转报服务器上DMHS_ACC进程异常,可通过DMHS_MNG管理工具进行检查和处理。

(2)转报服务器至智能程控类ULINE之间网络连接异常,可通过PING指令进一步检查。

4.2.2 X.25连接分析

转报类ULINE单元和自动化系统UNLINE接口设备之间通过X.25连接。X.25分层结构如图15:

其物理层采用25针EIA的RS232协议或V.24协议,数据链路层采用HDLC的子集平衡型链路访问规程LAPB协议,分组层采用X.25协议。

智能程控类ULINE上LAN1口(F0/0口)和X.25口(S1/0)以及X.25/TCP桥接配置如下:

智能程控类ULINE上执行show X25 VC,建链正常应显示如下X.25连接:

S1/0口的物理层、数据链路层、分组层,任何一个层面不正常都会影响X.25连接,可分别从三个层面进行检查分析。

4.2.2. 1 物理层分析

智能程控类ULINE上执行show int s1/0指令,正常应显示如下:

其中serial1/0 is administratively up表示S1/0端口已开启,DOWN表示端口关闭。S1/0物理层为DTE,其中DSR和CTS为对方设备提供的控制信号,正常应为UP,如DOWN表示对方设备异常或双方线缆连接异常或双方端口协议或参数不一致。这几个因素都会导致物理层异常。

4.2.2. 2 数据链路层分析

智能程控类ULINE上执行show int s1/0指令,正常应显示如下:

其中line protocol is up和LAPB DCE,state CONNECTED表示数据链路层lapb协议连接正常。异常时如下:

通过DEBUG指令可查看到端口数据链路层不停在发送SABM申请建链,如下:

导致lapb异常有两个因素,一是物理层异常,二是双方数据链路层没有同时采用lapb协议或协议参数不一致。

4.2.2. 3 分组层分析

智能程控类ULINE上执行show X25 VC,建链正常应显示如下X.25连接:

表示S1/0口上007004000002的X.25地址和远端建立了一条SVC连接。

通过DEBUG指令可以看到分组层收到的“呼叫请求”分组和响应发送的“呼叫接受”分组,如下:

或者通过DEBUG指令可以看到建链后的分组层数据处于传输状态,如下:

如果通过DEBUG看到能收到自动化系统不停发来的“呼叫请求”分组,但X.25不能建链,如下:

原因是转报服务器和智能程控类ULINE之间TCP连接异常,具体原因可以参考5.2.1。或者是双方X.25分组层参数配置不一致。

如果通过DEBUG看未收到“呼叫请求”分组,原因是物理层或数据链路层异常,或者是自动化系统相关进程或设备异常。

5 结语

本文通过相关技术的应用,优化了广州转报系统和区管前置及自动化系统之间的连接,解决了不同协议接口的前置系统和自动化系统之间的互连问题,将传输网络倒换对两地电报业务影响的中断时长从15分钟变为没有影响,并对广州转报和自动化系统之间的X.25/TCP连接提供运维保障建议。

参考文献

[1]通信工程从书-分组交换工程(ISBN7-115-04910-6/TN.614).

[2]DMHS-H航空电报和信息交换系统应用软件使用手册V9.0.1.

[3]DMHS-H超级终端软件使用手册(V1.0.4).

[4]DMHS-H航空电报和信息交换系统应用软件结构、硬件结构.

跳汰选煤自动排料系统工艺自动控制篇9

1 跳汰机自动排料系统的控制

在跳汰周期及风水制度都已确定的条件下, 为使筛上原煤跳跃前进的速度和幅度稳定在最佳值, 筛板重物床层的厚度要保持稳定。床层过厚, 影响跳动幅度和物料分层效果, 同时提高了分选密度, 使较重物料上浮到轻物料中, 降低了轻物料的质量, 床层过薄, 会降低分选密度, 使轻物料下沉, 随重产物排出, 导致资源损失。所以, 跳汰选煤, 稳定床层厚度是提高分选效果的重要环节, 而床层厚度的稳定可通过合理的排料实现。在床层厚度增加时, 提高排料速度, 增大排料量, 可使床层厚度降低;在床层变薄时, 能减小排料速度, 降低排料量, 使床层厚度增加。跳汰机自动排料系统, 由床层厚度检测传感器、调节器、执行机构、被控对象等部分组成。控制原理是:床层传感器检测跳汰床层厚度, 并把床层厚度转换成电信号, 与床层各段厚度给定值进行比较, 再把给定值与实际床层信号的差值送入调节器, 调节器按偏差大小, 输出一定功率的电信号。执行机构按调节器的输出电信号驱动电动机或闸板调节排料量, 实现排料自动控制, 稳定床层厚度。

2 跳汰机的排料装置

排料装置是把跳汰机筛板上根据密度分好层次的物料及时准确而连续排出机构。为保证物料分选稳定, 产品及时排出, 结构适宜、工作可靠的排料装置对跳汰机非常重要。跳汰机的排料和分层同时进行。各段已分层的轻产物, 依靠水流的运输作用, 随水流越过溢流堰排出。各段的矸石或中煤则有筛上排料和透筛排料等方式。块煤或不分级入选物料的重产物以筛上排料为主;末煤跳汰机重产物要以透筛排料为主, 或两者并重;煤泥跳汰机重产物全部采用透筛排料。

2.1 轻产物溢流堰排料装置

一些跳汰机在矸石段和中煤段的末端设有溢流堰, 它的作用是使筛上重产物排放装置保持一定床层厚度, 保持适宜的分选条件, 并使已分层的轻产物随溢流顺利排出, 跳汰机的溢流堰有高堰式、低堰式和无堰式不同的结构。

因装设了高堰式溢流堰, 煤水流经过溢流堰时可能激烈扰动, 使已分好层的物料出现混乱, 造成上层轻物料不能平稳地进入下一段, 需重新分层, 降低了分选效果和处理能力。为解决高堰式溢流堰存在的问题, 新型的跳汰机一般采用无堰式溢流堰的结构, 为使矸石不进入中煤段, 把中煤段的筛板比矸石段提高150mm~200mm, 保持一定厚度的矸石层, 以此限制矸石向前运动, 并在两段间设有能提高的闸板, 调节矸石段的床层厚度。这种无堰式溢流堰结构限制了矸石的移动, 对水流运动的状态无太大影响。无堰式溢流堰结构不但阻挡了矸石层向下一段的跨越, 还保持了上层轻产物向下一段的平稳转移, 有利于分选过程, 无堰式溢流堰结构易导致跑煤。低堰式溢流堰结构介于前两者之间, 这种结构保持着溢流堰, 而把它的高度降低, 所以, 对床层运动状态影响较小, 筛上重产物排料装置设在滋流堰的下面, 使跑煤减少。因溢流堰较低, 在溢流堰前面设有能提高的闸板, 来调节床层的厚度。国产机型个别采用高堰式, 堰内设有风门控制排料;大部分采用低堰式或无堰式。

2.2 重产物筛上排料装置

排料装置的结构形式对自动排料系统的结构和性能影响较大。采用的重产物筛上自动排料装置形式繁多, 排料装置有闸板式和叶轮式, 前者包括直闸板、扇形闸板和弧形闸板。后者是连续式自动排料装置, 在排料口的筛板下面有叶轮, 它由电动机带动。按重产物层的厚度, 通过自动控制机构, 调节叶轮的旋转速度, 从而控制重产物的排放速度, 实现自动控制排料目的。排料口上还装有垂直闸门, 以调节排料口大小, 控制重产物排放高度。叶轮排料机构的排料连续性好, 能实现无级连续排矸, 与无级调速系统配合能得到较大的调速范围, 方便排料的连续自动控制。但叶轮排料机构结构复杂, 维修困难, 可能导致卡矸等事故;同时, 床层容易发生瞬时塌陷, 矸石质量难以确保。

直动闸板排料机构是使用较多的排料机构, 通过控制排料口闸板的高度改变排料量, 排料机构结构简单, 通常用在末煤跳汰机。对跳汰粒度较大的跳汰机, 不宜采用此方式, 由于在粒度较大而排料量又较小时, 采用直动闸板可能影响排料的连续性。闸板开度小时, 可能导致大粒度物料堵塞排料口现象;开度大时, 排料量可能突然增多, 导致带煤损失。直动闸板应由风动执行器或液动执行器驱动。排料执行机构由闸板和风门组成, 排料动力是低压风, 在每次跳汰周期的进气期, 水流将闸板后边堆积的重物料推入排料道一部分, 由闸板的开启度控制重物料堆积的多少, 由风门的开启度控制水流冲击力的大小, 闸板和风门共同控制排料量。

2.3 透筛排料

透筛排料是床层中分选出的重产物透过粗粒物料层和筛板排入跳汰机下部机体内的过程。在不分级煤和块煤分选的跳汰机中, 细小的重产物是透过矸石层或中煤层及筛板落入机体内的, 这一过程与跳汰分选同时进行。在分选末煤的跳汰机中, 细小的重产物颗粒是透过它自身的重产物层和铺设的人工床层及筛板进入跳汰机机体内。

要使全部重矿粒均可透筛排料, 筛孔尺寸不可小于给料中最大矿粒尺寸, 这也可能使太多的不应排出的矿粒从筛面漏掉, 影响稳定分层。为控制透筛排料, 应使全部需透筛排出的高密度矿粒都能排出, 也应避免低密度矿粒混入其中, 通常用人工在筛面上铺设一层密度稍大于重产物密度、粒度较粗的物料层, 即人工床层。它在上升水流作用下受到松散作用, 在水流下降时又恢复紧密。透筛作用主要发生在人工床层已紧密的下降水流作用时期, 而这时因人工床层的密度和粒度均较大, 总是处在靠近筛板的底层, 它起排料闸门的作用, 可较好控制重产物的透排速度和质量。分选末煤用人工床层透筛排料, 或筛上排料与人工床层排料相结合;块煤和不分级煤不需铺设人工床层, 细粒重产物的透筛随跳汰过程自然进行。

摘要：本文主要阐述了跳汰机自动排料系统的控制, 跳汰机的轻产物溢流堰排料装置、重产物筛上排料装置和透筛排料等问题。

关键词：跳汰选煤,排料装置,工艺,自动控制

参考文献

[1]张军等.跳汰控制技术现状及发展趋势.选煤技术, 2006.

[2]李百亮等.跳汰选煤技术研究现状及其发展趋势.煤炭加工与综合利用, 2007.

[3]陶香娟.微机自动排料在永田27m^2跳汰机上的应用.煤质技术, 2005.

[4]杨志萍.云冈选煤厂跳汰机低压风放空阀技术改造.科技信息, 2011.

自动门系统篇10

随着社会的飞速发展, 自动门逐渐进入日常生活, 自动门控制系统也逐渐向大型化、复杂化和智能化的方向发展, 成为宾馆、超市、银行等现代建筑所必备, 是建筑智能化水平的重要指标之一。传统自动门控制系统多采用MCS-51单片机, 由于运算速度慢、功耗大等缺点, 使得产品成本较高。使用的AVR单片机, 采用精简指令集的新型单片机, 具有速度快、功耗低、抗干扰能力强等优点, 并且集成了PWM和AD转换, 使得系统硬件结构简单、可靠性高。

1 系统组成

本系统主要由单片机及其外围电路、红外检测电路、门行程检测电路、直流电机控制电路、故障检测电路、显示电路等组成。正常运行时, 单片机循环检测红外传感器的信号以及控制面板的状态, 据此产生直流电机控制信号, 经过功率驱动放大后送给电机, 并通过机械直线运动单元驱动门体。光电编码器检测门体的运动方向和速度并反馈给单片机, 形成闭环控制, 有效的控制门体的运动精度。通过控制面板, 用户可以调整门体的运动速度等运动参数, LCD显示当前控制系统工作模式。如果在关门过程中遇到人或其他障碍物时门无条件朝相反方向打开, 当系统出现故障, 进入故障处理程序。自动门控制系统的硬件组成如图1所示。

2 控制系统硬件设计

2.1 AVR单片机简介

AVR单片机ATmega8采用先进的RISC结构, 具有高速度、低功耗、片内资源丰富、电源抗干扰能力强等特点。ATmega8具有32个通用工作寄存器及丰富的指令集;带有硬件乘法器;它有三通道的PWM输出和6路10位ADC;还带有8K的FLASH和1K的SRAM, 一个SPI 串行端口, 以及五种可以通过软件进行选择的省电模式。

2.2 红外检测电路

红外检测电路主要由热释电红外传感器和检测放大电路组成, 核心元件是热释电红外传感器, 它能以非接触形式检测人体辐射出的红外线能量变化, 并将此变化转化为电压信号输出。由于敏感元件的输出电压极微弱且其阻抗很高, 故在传感器内部设有场效应管及偏置厚膜电阻, 从而构成信号放大及阻抗变换电路, 一般热释电红外传感器自身的接收灵敏度较低, 检测距离仅2m左右。为了提高检测灵敏度及频率响应速度, 在传感器前配用了菲涅尔透镜, 可使有效检测距离达12m左右。热释电红外传感器主要安装在自动门两侧, 当有人靠近自动门时, 身体辐射出的7～13μm红外线经菲涅耳透镜后, 被热释电红外传感器接收下来, 并将其转换成信号, 经检测放大电路内部放大等处理后输出给ATmega8单片机。

2.3 直流电机驱动电路

驱动器采用专业H桥组件LMD18200, 它是美国国家半导体公司 (NS) 生产的用于电机驱动的功率集成芯片, 内部集成4个DMOS构成一个H桥, 具备完善的逻辑控制电路和芯片保护电路, 工作电压高达55 V, 峰值输出电流高达6 A, 连续输出电流达3 A, 输入TTL/CMOS电平兼容, 本系统采用单极性的驱动方式。单片机输出的电机控制信号主要有3个:电机使能信号、电机运动方向信号、电机速度控制信号。为了保证系统的稳定可靠, 单片机的PWM输出采用高速光耦HCPL4504接到LMD18200上, 它控制着电机转速的大小;单片机通过低速光耦TLP521-2接到LMD18200控制电机的方向和电机绕组短路刹车。驱动电路如图2所示。

安装在电机的光电编码器输出两路正交信号反馈给单片机, 单片机从中解析出电机运转的速度和方向信息, 完成电机的闭环控制。当光电编码器的轴转动时, 光电编码器的2个脉冲输出端口A、B两根线都产生脉冲输出, A、B两相脉冲相差90°相位角, 如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转, 否则为反转。B线用于测量脉冲个数, B线与A线配合可以测量出转动方向。根据编码器的工作原理设计出光电编码器硬件接口电路如图3所示。

2.4 门行程检测电路

门行程检测电路通过检测门行程开关的闭合情况来发送不同的信号, 使电机改变转速, 进而控制门运行的速度以提高运作效率。为了保护门不受到损害和保证门运行效率, 在门行程检测电路中设置了四个行程开关。它们分别代表开门极限、行程极限a、行程极限b、关门极限。正常开门过程中, 电机运动都分成四个阶段:加速、高速匀速、减速、低速保持, 门的关闭过程则与上述过程相反。电机首先加速直至最高速度, 维持一段距离, 就开始减速, 最后以超低速运动到终点, 以尽量减少门对门框或对另一扇门的撞击。门运行到极限位置时, 限位开关动作, 单片机根据接收到响应的信号, 改变电机运行速度。相应的开门速度曲线如图4所示。

在开门和关门的过程中, 系统通过光电编码器, 一直监视电机的速度和位移。如果电机的速度远小于期望的速度, 认为撞到了障碍物或人, 就会立即使门停下, 执行倒转运动。然后, 门以慢速再次开门, 如果没有障碍物, 门一直运动到开门终点, 就转为正常的操作;如果在同一位置再次遇到障碍物, 系统复位。关门过程中的倒转与开门时倒转类似。

3 软件设计

本系统的软件设计面向硬件, 整个系统软件主要由自动门主程序、开门和关门子程序、故障处理程序和中断服务程序组成。

3.1 主程序设计

系统上电后首先进行初始化, 调用用户设置的参数;检测总电源直流电压是否达到额定值, 电源稳定后, 设置系统的中断向量, 而后校准门的运行情况。单片机访问传感器、控制面板、电机速度和方向等接口信号。主程序流程图如图5所示。

3.2 门运行程序设计

整个电机运动分成四个阶段:加速、高速匀速、减速和低速保持, 在开门信号或遇障时对应有倒转程序。通过控制面板可以进行复位, 修改系统的操作模式、各项运动参数, 方便用户使用。门体的运动方向、速度和位置, 通过光电编码器来实现。门运行程序流程如图6所示。

4 结束语

利用AVR单片机集成了PWM和AD转换电路, 并且速度快、功耗低、抗干扰能力强的优点, 设计了自动门控制系统, 通过软件和硬件测试, 证明系统能够安全可靠地运行。系统有较好的扩展性, 可以根据不同使用环境、控制精度等要求进行设置。

摘要：介绍了以AVR单片机为控制核心, 热释电红外传感器检测人流, 单片机通过驱动电路控制直流无刷电动机, 光电编码器检测电机转速和转向, 并结合显示电路、故障检测电路的自动门控制系统。硬件电路简单, 软件功能完善, 整个系统性能可靠、灵敏度高。

关键词：自动门,控制系统,单片机

参考文献

[1]于洋, 葛斌, 苏晓鹭.基于单片机技术的自动门智能控制系统[J].计算机系统应用, 2008 (4) :15-18.