基于PLC的自動快速門控制系統(tǒng)設計

黃愛明

摘 要：本文首先針對基于PLC的自動快速門控制系統(tǒng)的運行原理進行論述，并在此基礎(chǔ)上，分別針對其硬件與軟件組成進行了介紹，希望通過此次經(jīng)驗交流，本文能夠為從事該行業(yè)的相關(guān)技術(shù)人員帶來一定有價值的參考，并且希望本篇文章，能夠起到拋磚引玉的效果。

關(guān)鍵詞：PLC；自動快速門控制系統(tǒng)；系統(tǒng)構(gòu)成；運行原理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.015

0 引言

PLC即可編程控制器，它是能夠?qū)I(yè)為工業(yè)領(lǐng)域進行自動化控制而出現(xiàn)的一種控制設備，在當前中國工業(yè)自動化領(lǐng)域當中，PLC的使用已經(jīng)日益成熟，展現(xiàn)出了其諸多優(yōu)點（體積較小、抗干擾能力強、可靠性強、維護簡單、使用方便等），并且伴隨著我國計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進步，PLC也正朝著遠程化、智能化的網(wǎng)絡控制方面邁進。為了能夠滿足市場環(huán)境的要求，世界范圍內(nèi)的PLC生產(chǎn)企業(yè)都陸續(xù)推出了擁有互聯(lián)網(wǎng)通訊能力的PLC與周邊產(chǎn)品。目前自動門控制有單片機控制和PLC控制兩種方式，因為使用PLC控制的自動快速門擁有維修方便，故障發(fā)生頻率低、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點，因此在工業(yè)領(lǐng)域中是使用已經(jīng)十分普遍。本文著重就基于PLC的自動快速門控制系統(tǒng)開展硬件和軟件方面的逐一分析，并對其中的設計要點提出了自己一些不成熟的看法。

1 基于PLC的自動快速門控制系統(tǒng)運行原理

該系統(tǒng)使用PLC來成為自動快速門的控制設備，每當感應設備監(jiān)測到有人接近自動快速門時，感應設備就會發(fā)出脈沖信號到PLC當中，PLC在開展判定之后便會命令電機開始運轉(zhuǎn)，并且針對電機的轉(zhuǎn)動圈數(shù)進行監(jiān)測（采用編碼器來檢測和作為限位器），使得電機在達到一定的速度之后能夠減速運行。電機的運轉(zhuǎn)導致門的打開。自動快速門在打開之后憑借PLC來開展判定，處于開啟狀態(tài)，直至在通道當中沒有行人為止。若PLC判定通道上已經(jīng)沒有了行人，PLC便會命令電機進行反方向運轉(zhuǎn)，在很短的時間當中，迅速關(guān)閉自動快速門。在關(guān)閉自動快速門的過程之中，如果探測設備感應到有人接近PLC 那么便會又切換到開門的形態(tài)。為了保障安全，在自動快速門關(guān)閉的過程當中，若遇見障礙物時，門便會朝著反向進行運動，這是一種極為重要的保護措施，在保障人員的生命安全的同時，自動快速門電機也不會因為超負荷運轉(zhuǎn)而被燒毀。

2 基于PLC的自動快速門控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

2.1 人體感知探測器（目前市面上一般采用微波雷達感應器）

人類的體溫相對恒定，一般都是在37攝氏度左右，并且還會發(fā)出波長為10微米左右的紅外線。在自動快速門控制系統(tǒng)當中，其熱釋元件便是將人體所產(chǎn)生的輻射作為接收目標的。這種元件對于波長為10微米左右的輻射能夠十分敏感的進行感知，一旦感知到人類的接近，熱釋元件便會失去自身的電荷平衡，朝外部進行電荷的施放。后續(xù)電路憑借監(jiān)測處理以后便可以產(chǎn)生信號。被動式紅外線探測頭，它的傳感器涵蓋有兩個反方向串聯(lián)的熱釋元件，一旦有人進入到了測定區(qū)間，人體自身所施放的紅外線熱能便會被電子元件所接受，并產(chǎn)生相關(guān)的電訊號。在PLC的自動快速門控制系統(tǒng)當中，人體感知探測的數(shù)量為2個，門內(nèi)和門外各一個。它們需要占用PLC2個輸入點。

2.2 自動快速門運行位置探測

該系統(tǒng)的核心是對門的運行進行控制，為了可以達到更佳的效果，PLC必須要時刻了解當前門所在的地點，并對其進行有關(guān)的動作，因此在重要位置，必須要進行位置感應器的安裝（一般采用增量編碼器或絕對值編碼器），并且把信號傳輸?shù)絇LC當中，基于以上前提，自動快速門控制系統(tǒng)需要建立2個形成開關(guān)，分別用來檢測門處在開啟和閉合狀態(tài)時的具體位置。該硬件設備含有兩個行程開關(guān)和一個霍爾傳感器，因此會占據(jù)PLC3個輸入點。

2.3 步進電機

簡單地說，步進電機就是把電脈沖轉(zhuǎn)變成角位移的執(zhí)行設備，每當步進電機接受了脈沖訊號，他便會讓步進電機朝著某一方向進行一個固定角度的轉(zhuǎn)動，步進電機的優(yōu)勢便是在使用過程中有著極高的精度（精度為100%），因此在各種開環(huán)控制當中，被廣泛運用。PLC針對電機的控制一般有兩種辦法，即脈沖+方向控制或者正反方向脈沖輸入，在這里，使用的是第一種控制辦法。

2.4 門運行報警

在PLC自動快速門進行運行的過程當中，常常會遇見障礙物對其運動造成阻止的現(xiàn)象，這時候便需要開展針對性分析，而報警設備的監(jiān)控能夠讓門在運轉(zhuǎn)的過程中對其進行有效的保護，防止電機因為超負荷運轉(zhuǎn)而被燒毀。（一般采用紅外線光電開關(guān)或氣囊開關(guān)、導電橡膠安全底邊、存在感應器等來檢測并發(fā)出信號給PLC。）

2.5 PLC主機

PLC主機是PLC門控制系統(tǒng)的硬件中心部分，為滿足功能要求，主機當中的硬件結(jié)構(gòu)圖設計如圖1所示。該主機共有11個輸入信號控制點，涵蓋有人體感知信號2個，位置偵測3個，障礙偵測1個，以及手動開門關(guān)門按鈕信號，開啟關(guān)閉按鈕信號等共計11個。

3 基于PLC的自動快速門控制系統(tǒng)軟件構(gòu)成

3.1 主程序板塊

首先開展系統(tǒng)的初始化，涵蓋有中斷設置、開門和關(guān)門過程當中各個細節(jié)變量的初始化等，之后PLC按照所輸入訊號的不同進行操作。如按下停止按鍵，PLC沒有發(fā)生關(guān)門的命令，讓電機停止運行，門不產(chǎn)生變化。按下開啟按鍵，PLC就開關(guān)門的命令進行回復；按下手動關(guān)門按鍵，調(diào)整使用關(guān)門子程序等，因為PLC是使用掃描的運行辦法，程序連續(xù)運行，每一次運轉(zhuǎn)，都需要針對以上條件開展檢測，符合其中任一一個條件便需要進行實時切換。其流程圖如圖2所示：

3.2 開門及關(guān)門子程序板塊

因為在PLC門自動控制系統(tǒng)當中，開門動作和關(guān)門動作有著緊密的關(guān)聯(lián)性，因此本文將兩個板塊進行結(jié)合分析說明。

在開門過程當中，首先檢查關(guān)門極限信號是否有效，如果檢測效果為有效，就代表此門是處于完全關(guān)閉狀態(tài)的，對形成的變量需要進行歸零處理。由于在PLC自動快速門控制系統(tǒng)當中，是針對一個程序進行連續(xù)多次執(zhí)行的，因此檢查手動開門或者人體感知信號在該次測驗有之后需要就電子開門程序進行調(diào)用，如果是設置PLC高速脈沖輸出數(shù)據(jù)為電機的運轉(zhuǎn)進行準備，之后檢查電機的具體運轉(zhuǎn)情況，運轉(zhuǎn)一周形成變量便會增加1。之后就開門極限進行檢查，關(guān)停電機訊號的輸出，杜絕出現(xiàn)在自動快速門完全開啟狀態(tài)時，電機發(fā)生異常運轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

在關(guān)門過程當中，需要首先就關(guān)門或者人體感知信號在此次實驗當中是否有效使用了關(guān)門子程序進行檢查，如果是，便需要設置PLC高速脈沖輸出數(shù)據(jù)，并在此當中進行電機驅(qū)動訊號的輸入，電機開始反轉(zhuǎn)運行，并對電機的運行情況開展檢查，每運行一次，行程量便會減少1。在最后檢查關(guān)門極限是否達到效果，如果達到實際效果，則代表門已經(jīng)處在了完全閉合狀態(tài)，需要在此過程之后對電機信號進行切斷。

值得注意的是，在自動快速門系統(tǒng)每次進行開門或者關(guān)門的過程當中，門可能會存在有不是完全閉合或者完全打開的現(xiàn)象，采用形成變量表對電動門當前所在的位置進行監(jiān)測的過程當中，高速脈沖輸出這一功能需要按照行程變化的具體數(shù)值來對脈沖進行輸出，讓電機設備依照恒定速度、加速度或者減速度的方式進行運轉(zhuǎn)。

4 結(jié)束語

通過上文的分析可以發(fā)現(xiàn)，基于PLC的自動快速門控制系統(tǒng)，在使用的過程當中，展現(xiàn)出了許多其他自動快速門控制系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點，如維修簡便、使用方便、靈敏度高等，本文就基于PLC的自動快速門控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成設計和硬件構(gòu)成設計開展了逐一的分析，希望能夠給予相關(guān)工作人員帶來有價值的信息參考。

參考文獻：

[1]郭瓊.基于PLC的小區(qū)公共車庫自動快速門控制系統(tǒng)的設計[J]. 赤峰學院學報（科學教育版），2011（12）：38-40.

[2]付斌，王連發(fā)，鄧志祥，黃海峰.基于PLC和變頻器的感應自動快速門控制系統(tǒng)[J].電工技術(shù)，2015（06）：39-40+49.