基于PLC的自動門控制系統(tǒng)設(shè)計

劉彩文

摘要：由于PLC的高穩(wěn)定性和對環(huán)境較強(qiáng)的適應(yīng)能力，使得PLC在自動門控制裝置中的應(yīng)用日益廣泛。本文圍繞自動門控制系統(tǒng)展開研究。首先對PLC系統(tǒng)作了簡要介紹，再探討其硬件及軟件的設(shè)計過程，以供參考。

關(guān)鍵詞：PLC；自門控制系統(tǒng)；設(shè)計

前言

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式和開關(guān)量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。下文圍繞基于PLC的自動門控制系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行研究。

1.PLC概述

1.1概念

可編程控制器，英文Programmable Controller，簡稱PLC，PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器，它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機(jī)。它以微處理器為核心，集自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體，它通過運(yùn)行儲存在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負(fù)載的控制。

1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理

目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都個不相同但都一微處理器為核心用微工業(yè)控制的專用計算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大至相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似，主要包括中央處理單元CPU存儲器RAM和ROM，輸入輸出接口電路、電源、I/O擴(kuò)展接口、外部識別接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。

LC控制系統(tǒng)由輸入量-PLC-輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸入量，他們經(jīng)PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見，PLC的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。

2.自動門控制系統(tǒng)的整體方案

2.1設(shè)計流程

（1）深入了解和分析自動門的控制要求和控制部件。

（2）確定I/O設(shè)備。根據(jù)自動門控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈等。

（3）根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。

（4）分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。

（5）設(shè)計自動門系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計出周密完整的梯形圖程序，這是整個自動門系統(tǒng)設(shè)計的核心工作。

（6）將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。

（7）自動門系統(tǒng)的整體調(diào)試，在PLC軟硬件設(shè)計和現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試種發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。

2.2自動門的功能需求分析

本設(shè)計面向商場入口的應(yīng)用，需要有安全性和可靠性。根據(jù)商場中對自動門的具體要求，本課題所設(shè)計的自動門應(yīng)由以下功能：

2.2.1開門和關(guān)門控制應(yīng)有手動和自動方式

為了便于維護(hù)，自動門應(yīng)具有手動和自動方式。手動和自動開門方式由手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向手動位置時，門可以手動調(diào)節(jié)開或者關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向自動位置時，手動開門失效，由感應(yīng)器檢測到有人接近門口且門未打開或者檢測到已無人接近門且門未關(guān)閉，PLC動作輸出信號給變頻器來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)開門或者關(guān)門。

2.2.2緊急停止

當(dāng)自動門出現(xiàn)夾人現(xiàn)象時，可閉合緊急停止開關(guān)，自動門自動進(jìn)入開門過程。PLC控制和執(zhí)行元件構(gòu)成是自動門控制系統(tǒng)的兩個重要組成。采用自動和手動控制方式，此種控制模式為自動門的主要控制方式。本課題所設(shè)計的自動門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來控制傳動機(jī)構(gòu)從而控制門的開和關(guān)實現(xiàn)門的自動化控制。

2.2.3自動門的控制要求

要實現(xiàn)自動控制首先要具備一下功能部件：微波檢測開關(guān)，限位開關(guān)，超載要實現(xiàn)電機(jī)正保護(hù)開關(guān)。先確定電機(jī)與門扇軌道組成的系統(tǒng)，要實現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)—開門，電機(jī)反轉(zhuǎn)—關(guān)門。

首先按下啟動按鈕，當(dāng)傳感器檢測到能有人體通過信號時，開關(guān)上有電流通過，（光電檢測開關(guān)是脈沖觸發(fā)需對其自鎖）所以線圈上有電流通過，電動機(jī)正傳，帶動自動門執(zhí)行開門過程。

門完全打開之后，使開門限位開關(guān)由閉合到斷開，此時自動門停止，延時8秒。若此時感應(yīng)器重新檢測到有人體信號時，則在重新進(jìn)行8秒延時。

當(dāng)8秒的延時完畢后，電動機(jī)反轉(zhuǎn)執(zhí)行關(guān)門過程。在關(guān)門過程中，傳感器重新檢測到人體信號時，此時中斷關(guān)門轉(zhuǎn)向開門過程。

2.3自動門具體構(gòu)成

自動門系統(tǒng)的具體組成如下圖：

圖1自動門系統(tǒng)組成

由上圖可知，當(dāng)感應(yīng)器件檢測到人體或物體信號時將信號傳給PLC，PLC根據(jù)已經(jīng)采集的信號發(fā)出控制信號，是驅(qū)動裝置運(yùn)行，通過傳動裝置帶動自動門的運(yùn)行。

3.硬件設(shè)計

3.1可編程控制器的選型

在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估計輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器的容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

3.2驅(qū)動裝置的選型

自動門的驅(qū)動器是自動門能否良好工作的保障。結(jié)合安全穩(wěn)定的考慮，在本設(shè)計中選用天津某公司生產(chǎn)的型號為YSM100/112、W、S的3相380V交流電機(jī)，此電機(jī)噪音極小、調(diào)速性能好，即具備交流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動機(jī)線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。

3.3感應(yīng)器件的選型

目前自動門行業(yè)運(yùn)用的感應(yīng)器件主要有微波感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器等。微波感應(yīng)器，又稱微波雷達(dá)，對物體的移動進(jìn)行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度快，適用于行走速度正常的人員通過的場所。結(jié)合本課題的實際需要在設(shè)計自動門的人員檢測上運(yùn)用微波雷達(dá)傳感器為自動門感應(yīng)器。

4.總結(jié)語

運(yùn)用PLC控制自動門具有較高的可靠性、穩(wěn)定性，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。由此看來，進(jìn)行自動門的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大PLC在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應(yīng)用，具有很好的發(fā)展前景。

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