MOTEC智能伺服驱动器自动感应门（上）

电动感应门简介

当有移动物体靠近门时，门便自动开启及关闭，我们称这种门为自动感应门。目前已广泛应用于办公楼、厂房、超市、机场等场所。自动感应门的种类很多，在此仅以平移型感应自动门机为例介绍自动感应门机的部件组成：

（1）主控制器：控制器是自动门的指挥中心，通过采集外部来的信号，启动内部程序来控制电机工作。同时还可以通过主控器的参数设置门扇开启速度、开启幅度等。

（2）感应探测器：主要分为两种：微波感应器和红外感应器。感应探测器负责采集外部信号，当有移动物体进入其工作范围时，感应探测器便给主控制器发送相应的指令。

（3）电机：提供开门与关门的主动力，控制门扇的加速与减速运行。

（4）门扇行进轨道：约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定的方向行进。

（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。

（6）同步皮带：用于传输电机的动力，牵引门扇吊具走轮系统。

（7）下部导向系统：是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。

（8）自动感应门内装有感应门机：控制自动门进行打开、关闭的一系列组件的合称，也叫自动门机组或感应门机组。感应门机的组件一般包括：马达、控制器、吊轮、皮带、导轨。

MOTEC自动门解决方案采用MOTEC自主研发的智能伺服驱动器完成对系统的控制和驱动。系统整体结构如下图：

（1）驱动和控制系统：MOTEC智能伺服驱动器、MOTEC上位机软件；

（2）探测器：红外传感器或微波雷达传感器、红外对射电眼；

（3）MOTEC直流伺服电机、MOTEC减速机；

（4）门体、门框、感应门机组；

（5）手动按钮（急停、模式选择等）；

（6) 系统供电电源；

（7）上位机用于系统的调试、编程和试车，同时也可以用于系统的远程维护。

MOTEC直流智能伺服驱动器集成了8个数字量输入口、3个数字量输出口、1个模拟量输入口，这些输入口可以编程定义为不同的传感器输入和功能。

运动模式选择输入口：

（1）共两个输入口，用于选择4个控制模式；

（2）INPUT1#、INPUT2#；

（3）4个控制模式分别是：

A.门机处于关闭状态，此时不接收任何开门或关门命令(如果门机不处于关闭状态，则将门机关闭)；

B.门机处于打开状态，此时不接收任何开门或关门命令(如果门机不处于打开状态，则将门机关闭)；

C.可接收双向雷达输入，此时门机可双向通行；

D.可接收单向雷达输入，此时门机只能单向通行(控制其通行方向可由其他方式实现)；

红外对射输入口：

（1）共两个输入口，用于连接2个红外对射传感器的输入；

（2）INPUT3#、INPUT4#；

（3）当红外对射输入口有效时，立即停止关门动作，并将门慢速打开；

雷达输入口：

（1）共两个输入口，用于连接2个雷达传感器的输入；

（2）INPUT5#、INPUT6#；

（3）雷达的输入作为门机启动开门的信号；

（4）当任意一个雷达信号有效时，相应的开门指令有效；

急停输入口：

（1）用于连接门机的急停输入，若急停开关有效，则门机停止动作并处于自由状态；

（2）INPUT7#；

（3）如果不接这个输入，这门机没有手动急停功能，其他功能正常；

抱闸输出口：

（1）用于控制门机的抱闸；

（2）OUTPUT1#；

故障指示输出口：

（1）用于指示门机驱动器工作状态，如正常、过载等；

（2）OUTPUT2#；

（3）如果不连接，驱动器其他功能也可正常工作；

闸机的正常动作流程包括：

（1）门机初始化过程

主要目的是检测门机的两个位置：开门位置、关门位置；

动作过程如下：

闸机处于自由状态->打开电源->闸机以较慢的速度向关门方向运动->运动到不能再往前运动为止->停止运动->记住当前位置为关门位置 ->门机向相反 (开门) 方向运动->运动到不能运动为止->停止运动->记住当前位置为开门位置 ->门机以正常关门速度运动到关门的位置->初始化过程完毕；

（2）门机开门动作

正常流程：接收到雷达信号有效开门指令->判断当前状态正常->开门->开门动作执行完毕；

异常流程：接收到雷达信号有效开门指令->判断当前状态正常->开门->卡住(过载报警)->停留N秒->开门(慢速)->开门->开门动作执行完毕(如果连续执行3次不能将门机打开，则门机释放，报警)；

（3）门机关门动作

正常流程：门机开门动作执行完毕->等待M秒->执行关门指令->判断当前状态正常->关门->关门动作执行完毕；

异常流程：门机开门动作执行完毕->等待M秒->执行关门指令->判断当前状态正常->关门->卡住(过载报警)->停留N秒->开门(慢速)->停留M秒->关门(慢速)->关门动作执行完毕(如果连续执行3次不能将门机关闭，则门机释放，报警)；

（4）紧急停车有效

紧急停车输入有效时，门机停止响应所有控制信号，并释放电机的使能，此时门机处于自由状态。

下图给出了整个闸机控制逻辑中门机状态的切换，此控制逻辑全部由MOTEC智能驱动器内置PLC功能编程实现。由于不同的用户对门机的功能和状态切换会有微小的调整，用户可以参考MOTEC提供的PLC程序，编写适合自己的应用逻辑程序。

MOTEC 智能伺服驱动器内置S曲线和T曲线轨迹规划功能。在自动感应门的应用中，由于要在门机运动过程中修改最大运动速度，因此使用了T曲线轨迹规划运动模式。如果用户无需在运动过程中修改门机的运动速度，则可以使用S曲线轨迹规划模式。

在T曲线连续运动模式下，驱动器中的轨迹规划控制器会根据当前的运动速度和尚未完成的运动距离对速度曲线做实时的规划，做到速度没有突变的连续运动，使得开关门的过程更加柔和，从而减小对系统的冲击。而当新设定的电机目的地位置和当前电机的运动方向正好相反时，电机会立即进行减速，当电机的速度小于或等于所设定的反转速度时，电机停转并进入反向运动。本方案开关门过程采用连续T曲线轨迹规划功能，现以关门过程为例，运动曲线如下图5和图6所示：

说明：

T0-T1: 加速阶段，加速度为A1，T0时刻为开门位置P0；

T1-T2: 匀速阶段，速度为V2；

T2-T3: 减速阶段，加速度为A2，T3时刻为设定位置P1；

T3-T4: 匀速阶段，速度为V1（此时门机已经快关到位，需要以较慢的速度运动至门机全关闭）；

T4-T5: 减速阶段，加速度为A3，T5时刻为关门位置P2；

关门过程：门机由开门位置先以一个较快的速度V2运动到预先设置的位置P1，再以较慢的速度V1运动到关门位置P2。采用两段轨迹规划，匀速速度、加减速阶段的加速度均可独立设置，从而使得开关门的过程更加柔和。

（1）限位保护

为了确保电机运动在安全的行程范围之内，MOTEC 伺服驱动器提供了限位功能，分别有软件限位和硬件限位功能。软件限位定义了电机能够运动的位置范围，而硬件限位则由限位开关来限制电机的运动范围。

（2）电流保护

MOTEC智能伺服驱动器的电流保护模式采用I²t保护模式，在驱动器的运行过程中，处理器会以1kHz为更新频率，不断更新和比较I²t设定值和I²t实际值。当I²t实际值大于I²t设定值时，启动电流保护机制。根据设定的保护模式不同，会启动“释放保护模式”或“限制保护模式”。在驱动器的上位机软件监视窗口下，可以看到I²t功能的保护状态，状态显示表示I²t实际值占I²t设定值的百分比，当达到100%时，启动I²t保护。

（3）温度保护

MOTEC低压智能伺服驱动器的电流保护模式除了I²t保护模式之外，还采用了温度保护模式。在驱动器中装有温度传感器，实时的监测驱动器中功率模块的温度，对驱动器进行温度保护。在驱动器的运行过程中，处理器会以1KHz为更新频率，不断更新和比较实际的温度值和设定的温度值。当实际的温度值达到设定的报警温度值时，启动温度保护机制，根据设定保护模式的不同，启动“释放保护模式”或“限制保护模式”。

（4）最高速度限制保护

最高速度限制保护功能是在任何模式下都起作用的，只要电机的转速超过最高速度限制，电机即会报警并释放使能。

（5）急停保护

MOTEC智能伺服驱动器的急停功能可以通过软件触发，也可以通过输入口触发。通过输入口触发急停的前提是将其中一个输入口定义为急停功能，无论是位置控制还是速度控制，需要电机停止运动时，MOTEC 智能伺服驱动器提供两种停止运动控制模式，即停止运动和急停。而急停又可以分为减速急停、紧急制动以及急停电机释放。

（1）立即停止

无论当前电机的运动速度是多少，驱动器收到急停命令后电机立即停止运动。当电机运动速度较高时，请慎重使用这种方式。因为电机转速较高时，让电机立即停止，电机的动能需要在极短的时间内释放，此时母线电压会急剧升高。如果放电电阻功率不足以满足短时放电的要求，将会造成驱动器或电机的损坏。同时这种急停方式也会对机械系统造成巨大的冲击，导致系统运行不稳定。

（2）减速停止

电机以设定的减速度减速运动，直到电机停止运动。

（3）电机释放

当触发急停命令时，电机释放，系统按惯性运动至停止运动。

在进行PLC编程时，客户可以根据实际情况选择需要的停止方式，从而使系统更加灵活多变，以适应各种不同场合的需求。