机电093班许晓明动车门自动开闭设计Word格式.docx
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3研究方法………………………………………………………………………………3
3.1Fluid-SIM概述……………………………………………………………………3
3.2Fluid-SIM仿真试验………………………………………………………………3
4实验研究…………………………………………………………………………5
4.1控制方法……………………………………………………………5
4.1.1常规控制…………………………………………………………………54.1.2自动控制…………………………………………………………………6
4.2实验步骤…………………………………………………………………………7
5总结………………………………………………………………………………………7参考文献…………………………………………………………………………………8
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动车门自动开闭设计
机电与汽车分院机电09-3班许晓明
指导教师：
周志宏
摘要：
高速动车车门，是采用气压传动来控制车门的运动。
本项目对车门开闭控制进行实验研究。
通过仿真实验，研究车门的运动原理，并掌握其控制方式。
动车门是动车中比较重要的控制环节，通常采用智能型、模块化结构，涵盖了气压基本回路和综合设计等多个技术领域，是机电一体化技术的集成。
气动传动是利用压缩空气作为传递动力的工作介质，与机械、电气、PLC控制器等部分综合构成控制系统，使气动执行元件按工艺要求，通过节流阀控制气缸运动的速度，从而达到系统所需要的速度。
关键词：
动车门自动开闭控制
1引言
动车门是动车控制系统中的重要部件，普遍采用气压传动来控制车门的开闭运动。
通过软件设计和仿真实验，研究车门的运动原理，掌握其控制方式。
车门控制是动车上比较重要的控制环节，通常采用智能型、模块化结构，涵盖了气压基本回路、气压传动和综合设计等多个技术领域，是机电一体化技术的集成。
和谐号动车组如图1.1所示。
图1.1和谐号动车组
2研究意义
气动技术是近年来发展最快的技术。
随着时代的发展，液气仿真技术在回路设计、系统分析和功能测试中发挥越来越大的作用。
FluidSIM-H/P技术是机、电、液、气和控制技术发展的卓越成果。
本课题研究的是如何运用气压传动系统中的气动元件，控制气缸运动速度和往返运行，从而控制车门开闭。
气缸运行的快，车门拉动快：
气缸运行的慢，车门拉动慢。
车门到达极限位后，自动停止，以免造成车门与火车其他部分碰撞或者脱离导轨，从而导致车门打不开等故障。
高速动车如图2.1所示。
图2.1高速动车
2
3研究方法
3.1Fluid-SIM概述
FluidSIM-H/P是用于液压与气动自动化系统的仿真软件，运行于MicrosoftWindows操作系统之上。
对基于继电器的自动化控制系统更具有较强的控制、仿真和测试功能。
该软件将CAD功能与仿真功能融合一起，几乎可以百分之百地仿真出真实实验的结果。
FluidSIM-H/P为用户提供了良好的操作平台、标准化元器件库、回路编辑器、设计工具箱、多媒体教学资料、数据测试与仿真功能等。
FluidSIM-H/P把液气回路创建、CAD绘图、测试分析和仿真运行等项目都集中到一个操作窗口，整个窗口界面就像是一个实验平台。
创建回路所需的元器件、电气控制所需的电工电子器件和逻辑控制器件均可直接从窗口中选取，灵活地搭建各种液气回路和电控回路，并可进行参数设置和修改。
3.2Fluid-SIM仿真试验
对于已有的或设计完成的回路图可按下列步骤打开并仿真运行：
1）在“文件”菜单下，执行“浏览”命令，弹出包含现有回路图的浏览窗口，如图3.1浏览窗口显示现有回路图的目录，该目录按字母顺序排列。
当前目录名显在浏览窗口的标题栏上，FluidSIM-P/H软件中回路图文件的扩展名为“.ct”。
图3.1Fluidsiim软件浏览窗口
回路图也可以通过文件选择对话框打开。
在“文件”菜单下，执行“打开”命令，就弹出文件选择对话框，在其中双击相应文件名就可以打开回路图。
通过上述两种方法，都可将回路图打开，并显示在新窗口中，如图3.2所示。
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图3.2气压回路图显示窗口
2）在“执行”菜单下，执行“启动”命令，或按下功能键F9，FluidSIM-H/P软件切换到仿真模式时，启动回路图仿真，如图3.3所示。
当处于仿真模式时，鼠标时针形状变为手形，在仿真期间，FluidSIM-H/P软件首先计算所有的电气参数，接着建立气压回路模型。
基于所建模型，就可计算气压回路中压力和流量分布。
图3.3气压回路仿真运行显示窗口
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3）文件”菜单下，选择“新建”命令，可以打开一个新窗口，并新建空白绘图区域，如图3.4所示。
只能在编辑模式下新建或修改回路图，编辑模式由鼠标指针来指示。
每个新建绘图区域都自动含有一个文件名，该文件名显示在新窗口标题栏上，可按该文件名进行文件保存。
通过元件库右边的滚动条，可以浏览元件库中的各种元件，并可用鼠标从元件库中将元件“拖动”和“放置”到绘图区域中。
图3.4气压回路编辑窗口
采用这种方法，可以从元件库中“拖动”每个元件，并将其放到绘图区域中的设计位置上，按同样的方法，也可以重新布置绘图区域中的所有元件。
4实验研究
4.1控制方法
4.1.1常规控制
动作流程：
按下启动按钮，使电磁阀线圈Y1通电，活塞杆右移并保持。
活塞杆挡块压下行程开关AL，使电磁阀Y0线圈通电。
活塞杆退回并压下A0，又使Y1通电，活塞杆连续循环往复运动。
5
动作原理：
1）按下SB1，继电器线圈K通电，继电器K形成自保，电磁铁线圈Y1通电，活塞前进。
2）当活塞杆一离开A0时，电磁铁线圈Y1随即断电，但由于双电控二位五通电磁阀具有记忆能力，活塞杆继续前进。
3）当活塞杆前进，挡块压下AL时，电磁阀线圈Y0通电，活塞退回。
当活塞杆后退压下A0时，电磁铁线圈Y1再次通电，第二个循环开始。
4）按下停止按钮SB2，活塞杆往复循立即停止。
二位五通电磁阀驱动单气缸自动循环往复运动回路，如图4.1所示；
电气控制如图4.2所示。
图4.1单缸自动连续往复回路图4.2电气控制回路
4.1.2自动控制
1）控制要求
（1）按下启动按钮I0.0，M0.0得电自保，并接通O0.0，电磁阀线圈Y1通电，活塞杆前进。
（2）活塞杆在原点压下I.02（行程开关A0），当活塞杆一离开A0时，电磁铁线圈Y1随即断电，但由于双电控二位五通电磁阀具有记忆能力，活塞杆继续前进。
（3）当活塞杆挡块压下I0.3（行程开关AL）时，Q0.1通电，线圈Y0通电，电磁阀复位，活塞杆退回。
（4）当活塞杆后退压下I0.2时，A0闭合，电磁铁线圈Y1再次通电，第二个循环开始。
6
（5）按下停止按钮I0.1，活塞杆往复循环立即停止。
2）端子分配表
表4.1PLC输入输出端子分配表
PLC地址
功能说明
输入
I0.0
启动按钮SB1，控制活塞杆伸出。
I0.1
行程开关AL，控制活塞杆缩回。
I0.2
行程开关A0，控制活塞杆伸出。
输出
Q0.0
两位五通电磁阀左线圈Y1，活塞杆伸出。
Q0.1
两位五通电磁阀右线圈Y0，活塞杆缩回。
3）元器件
表4.2元器件一览表
序号
名称
型号
规格
数量
备注
1
气源
WY5.2-B
1.3-1.5Mpa
静音式空压机
双作用气缸
MA-20/100-S
0.05-0.85Mpa
单出杆
3
单向节流阀
ASC200-8
0.05-0.95Mpa
4
两位五通换向阀
4V220-08
双电控
4.2实验步骤
1）按照图4.1和图4.2选择实验元件：
单杆双作用缸、单向节流阀、行程开关、两位五通双电磁换向阀、三联件、连接软管。
接好气管，检查气源。
2）连接PLC电路，将程序输入到计算机，再下载到PLC/PCU。
3）确认电路连接正确无误，再把三联件的调压旋钮放松，开空压机。
4）待空压机工作正常后，再次调节三联件的调压旋钮，使回路中的压力保持0.4Mpa为宜。
5总结
动车门传动是以压缩空气为工作介质进行能量转换和动力传递的，它具有传送能量大、布局容易、结构紧凑、换向方便、转动平稳均匀、容易完成复杂动作等优点，因而广泛应用于运输领域。
气压传动系统工作时，空气压缩机先把电动机传来的机械能转变为气体的压力能，压缩空气在被送入气缸后，通过气缸把压缩空气体的压力能在转变成机械能，这一过程是依靠气体的压力能来传递的。
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气压传动的基本原理已经比较成熟，但由于控制硬件的缺乏，限制了这门技术的更广泛应用。
其中，气压元件的微型化、复杂回路的设计与安装等都成为阻碍气压传动发展的关键问题。
参考文献
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高等教育出版社．2006.5．
[2]姜佩东主编．液压与气动技术[M]．北京：
高等教育出版社．2007.5．
[3]许福玲主编．液压与气压传动[M]．北京：
机械工业出版社．2007.8．
[4]左建民主编．液压与气压传动[M]．北京：
机械工业出版社．2006.6．
[5]朱梅主编．液压与气动技术[M]．北京：
西安电子科技大学出版社．2007.4．
[6]黄涛勋主编．液气压传动[M]．北京：
机械工业出版社．2007.4．
[7]苏沛群主编．液压与气压传动[M]．成都：
电子科技大学出版社．2008.8．
[8]胡海清、陈爱民主编.气压鱼液压传动北京：
北京理工大学出版社.2008.
[9]朱梅、朱光力主编.液压与启动技术（第二版）.北京：
西安电子科技大学出版社．2009
8
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