對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)行PLC自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的改進(jìn)

阮耀鋒

摘 要：目前，國(guó)內(nèi)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中依然存在不少問(wèn)題。國(guó)內(nèi)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)價(jià)格偏高、穩(wěn)定性較差，因此對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)作了定量調(diào)研，分析了現(xiàn)行控制系統(tǒng)中存在的問(wèn)題并提出了改進(jìn)方案，希望能改進(jìn)普遍存在的問(wèn)題，并為各個(gè)行業(yè)的開(kāi)發(fā)工程師及相關(guān)人員提供參考建議。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)；感應(yīng)裝置；I/O分配圖

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.121

1 PLC的選型及改進(jìn)

自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)是20世紀(jì)80年代初就已經(jīng)引進(jìn)的產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)可供選擇的PLC類(lèi)型還比較少，雖然西門(mén)子公司生產(chǎn)的CPU224有其優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也同樣突出。該控制器具有以下缺點(diǎn)：①I(mǎi)/O口少，難以進(jìn)行拓展控制；②處理指令速度慢，穩(wěn)定性略差，抗干擾能力差；③西門(mén)子逐漸降低其產(chǎn)量，價(jià)格逐漸攀升。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技水平日漸提高，現(xiàn)在PLC的類(lèi)型越漸豐富。本文從眾多PLC控制器中選取了三菱FX1S-30MR-001控制器作為PLC選型上的改進(jìn)范例。

2 驅(qū)動(dòng)與感應(yīng)裝置選型的改進(jìn)

現(xiàn)行自動(dòng)門(mén)驅(qū)動(dòng)裝置中（以西恩自動(dòng)門(mén)為例）采用了普通小功率直流電機(jī)和傳動(dòng)裝置，小功率直流電機(jī)雖然能耗低，靜音效果好，但工作壽命短也是其致命的缺點(diǎn)。根據(jù)用戶(hù)反映，現(xiàn)行自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)大部分穩(wěn)定性都較差，而損壞元器件中驅(qū)動(dòng)裝置首當(dāng)其沖，所以改進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置也是必要環(huán)節(jié)。此次取代普通小功率直流電機(jī)，本課題選取了直流無(wú)刷電機(jī)。與普通直流電機(jī)相比，直流無(wú)刷電機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)就是使用壽命長(zhǎng)、無(wú)需維護(hù)、干凈、噪聲小。

另外，現(xiàn)行自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中靈敏度不高也是一個(gè)弊病，常常會(huì)出現(xiàn)人就在門(mén)前，感應(yīng)裝置卻遲遲不感應(yīng)。鑒于紅外線感應(yīng)裝置靈敏度不高的缺點(diǎn)，本文提出使用微波感應(yīng)器裝置。微波感應(yīng)器具有非接觸探測(cè)，不受溫度、濕度、噪聲影響等優(yōu)點(diǎn)。最重要的是，微波感應(yīng)器比紅外感應(yīng)更靈敏。本課題選用的是微波自動(dòng)門(mén)感應(yīng)器TR-804。

3 自動(dòng)門(mén)控制的I/O分配圖

圖1為PLC自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)I/O分配圖。

如圖1所示，K1、K2是2個(gè)繼電器傳感器，傳感器檢測(cè)到人時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合；SQ1和SQ2是開(kāi)啟和關(guān)閉開(kāi)關(guān)，SQ3、SQ4是限位行程開(kāi)關(guān)，主要作用是使得門(mén)檢查感應(yīng)后緩慢地打開(kāi)；KM1是正轉(zhuǎn)接觸器，與接觸器KM2反向，KA3是速度繼電器。

4 自動(dòng)門(mén)控制軟件設(shè)計(jì)

4.1 工作過(guò)程分析

根據(jù)自動(dòng)門(mén)控制要求和安全需要，設(shè)計(jì)出符合工作流程且切實(shí)可行的方案。工作流程如下：①按下啟動(dòng)按鈕，傳感器一直檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到物體信號(hào)時(shí)，運(yùn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)，自動(dòng)開(kāi)門(mén)過(guò)程執(zhí)行。②全開(kāi)時(shí)，門(mén)開(kāi)限位開(kāi)關(guān)，自動(dòng)門(mén)停，8 s延時(shí)。如果傳感器再次檢測(cè)人體信號(hào)，則8 s延時(shí)。③當(dāng)8 s延遲完成后，電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)閉過(guò)程。在關(guān)閉車(chē)門(mén)的過(guò)程中，當(dāng)傳感器檢測(cè)到人體信號(hào)時(shí)，門(mén)關(guān)閉。④設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到自動(dòng)門(mén)會(huì)出現(xiàn)故障的情況，所以需要設(shè)計(jì)“手動(dòng)停止”或者“急?！卑粹o。

4.2 梯形圖的設(shè)計(jì)

梯形圖的設(shè)計(jì)是本課題最為關(guān)鍵的一個(gè)部分，其設(shè)計(jì)必須遵循以下幾個(gè)原則：①使用每個(gè)繼電器時(shí)應(yīng)知道具體的使用對(duì)象，并且需要將其固定，形成行之有效的IO口分配圖，方便以后程序員調(diào)試。②梯形圖的每一行都是從左邊開(kāi)始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點(diǎn)）。③線圈不能直接接在左邊的母線上。④在一個(gè)程序中，如果輸出線圈相同，則必須避免同時(shí)使用，因?yàn)樵谕粋€(gè)程序中一起使用會(huì)引起使用混亂，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。⑤在實(shí)際電流中沒(méi)有電流階梯，對(duì)周期性掃描原理與邏輯之間的因果關(guān)系進(jìn)行PLC分析，假設(shè)電流在階梯中流動(dòng)，梯形中的電流只有單向流動(dòng)，即從左向右流動(dòng)，電平變化只能是從上往下。⑥無(wú)論使用什么類(lèi)型的PLC，所使用的軟件（即地址）的數(shù)量必須在模型的范圍內(nèi)。

4.3 線路連接與聯(lián)機(jī)調(diào)試

根據(jù)上述電氣原理圖和接線圖進(jìn)行硬件線路連接。在聯(lián)機(jī)調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中，可根據(jù)表1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。

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〔編輯：劉曉芳〕