2 主要技术问题分析

2.1 开关门速度的确定

自动门系统是一种周期性运行设备，根据相

关要求，关门过程持续时间在

3s~4s，整个行程

长度设计为

1500m m，关门运行过程分为加速、

匀速、减速、低速和停止五个阶段，为保证过门
者不被夹伤，规定在整个行程中动能不能超过
10J，或者保证推力在150N以下。

直线电机速度计算还需要从旋转电机速度

同步转速公式转换过来，旋转电机同步转速：

60f

—

p r/min

则直线电机磁场运动的线速度为：

—

60 2pτ=2τf

其中：

τ—极距，取τ=14mm，

p—极对数。

直线电机运动单行程平均速度为：

1500

—

4 （mm/s）=0.375（m/s）

分配各段时间如下关门速度曲线所示，最大

速度取为

smax

=0.7m/s，则：

smax

—

2τ =

0.7

—

2×0.014=25Hz

在关门最后阶段动能降得更低，根据经验值

取频率为最大频率的一半，

=10Hz。

为保证运行过程中平均动能不超过

10J，作

如下检验计算：

—
2mv

＜

10J，取m=32kg

计算得到：

v＜0.8 m/s

实际运行频率

f＜

0.8

—

1.4

50 Hz。

根据以上计算，设计速度满足要求，运行

曲线设计如图

2所示。开门过程没有防夹等因素

的考虑，其运行过程可以分为起动加速、匀速保
持、减速和停止四个阶段，其运行速度曲线设计
如图

3所示。

2.2 位置信号反馈的检测

为了确定直线电机在何处进行加、减速以及

起动停止位置，需要对位置进行检测，根据计算
以及行程要求，电机圆筒两端适合安装起动、停
止信号行程开关，根据过门者的身体宽度和门运
行动能的大小安装加减速行程开关，其模型见
图

4。

1、2、3、4——行程开关1、2、3、4

图

4 直线电机位置检测模型

2.3 防夹保护

自动门系统是一种自动设备，对于在关门过

程中可能发生的意外必须给予考虑，做好安全防
护工作，既可以防止运行过程中夹伤行人，且可
以保护电机本身的可靠运行。自动门控制系统中
安装了光幕开关，为了防止各种原因使光幕开关
产生误动作信号，系统采用双重保护措施，还利
用了表征推力大小的堵转电流信号，堵转电流是
电机在堵转情况下一个稳定的运行参数，为了可
靠以及节省成本的要求，利用变频器输出检测到
的定子输出电流，通过松下

PLC产品选件模拟信

号，输入

/输出单元将输出电流转化成的电压信号

模拟量转换成数字量，在

PLC里面读取数字量并

与给定量作比较，若检测量大于给定量，则输出
反转信号。
2.4 控制方案

该控制系统变频器完整的主回路接线图设

计如图

5，控制回路接线如图6。图6中X

信号

输入开关为瞬时开关，

经优化后，该开关集合

了使能，起动以及正、反转功能，其中

，

在直

线电机电压上升时处于闭合状态，

COM为PLC输

入

COM端。

图

2 关门速度曲线

t/s

图

3 开门速度曲线