基于PLC的自動門控制系統(tǒng)設計

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摘要：PLC憑借其高穩(wěn)定性與對環(huán)境較強的適應能力，使得其在自動門控制裝置領(lǐng)域中應用日益廣泛。本文圍繞自動門控制系統(tǒng)的設計展開探究。首先對PLC系統(tǒng)的概念作簡要的介紹，再探討其硬件及軟件的設計過程，以供參考。

關(guān)鍵詞：PLC；自動門控制系統(tǒng)；設計

前言

利用PLC控制自動門具有較高的可靠性和穩(wěn)定性、便于維修等優(yōu)點。進行自動門的PLC控制系統(tǒng)設計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動門行業(yè)乃至整個自動化行業(yè)的應用，具有很好的發(fā)展前景。

1.PLC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。它以微處理器為核心，集自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)為一體，它通過運行儲存在其內(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，進而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負載的控制。

2.自動門控制系統(tǒng)的整體方案

2.1設計流程

（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、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈等。

（3）根據(jù)I/O點數(shù)選擇合適的PLC類型。

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

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

（6）將程序輸入PLC進行軟件測試，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軟硬件設計和現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(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

本設計面向商場入口的應用，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，本課題所設計的自動門應由以下功能：

2.2.1開門和關(guān)門控制應有手動和自動方式

為了便于維護，自動門應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)。當轉(zhuǎn)換開關(guān)撥向自動位置時，手動開門失效，由感應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。本課題所設計的自動門控制系統(tǒng)采用PLC為控制中心來控制傳動機構(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)電機正保護開關(guān)。先確定電機與門扇軌道組成的系統(tǒng)，要實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)—開門，電機反轉(zhuǎn)—關(guān)門。

首先按下啟動按鈕，當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。若此時感應器重新檢測到有人體信號時，則在重新進行8秒延時。

當8秒的延時完畢后，電動機反轉(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，當感應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)動裝置運行，通過傳動裝置帶動自動門的運行。

3.硬件設計

3.1可編程控制器的選型

在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。因此工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估計輸入輸出點數(shù)、所需存儲器的容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(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，此電機噪音極小、調(diào)速性能好，即具備交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，又具備直流電動機線性機械特性、調(diào)速范圍寬、啟動轉(zhuǎn)矩大、運行效率高等諸多優(yōu)點。

3.3感應器件的選型

目前自動門行業(yè)運用的感應器件主要有微波感應器、紅外感應器等。微波感應器，又稱微波雷達，對物體的移動進行反應，因而反應速度快，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計自動門的人員檢測上運用微波雷達傳感器為自動門感應器。

4.軟件工作過程的設計分析

根據(jù)本設計和安全要求，所設計的程序按照下列流程運行，已達到本系統(tǒng)的最佳設計要求和完成系統(tǒng)的最終設計，主要的工作流程如下：

首先按下啟動按鈕，當傳感器檢測到能有人體信號時，電動機正傳，帶動自動門執(zhí)行開門過程。

當門完全打開之后，使開門限位開關(guān)打開，此時自動門停止，進行8秒延時。若此時感應器重新檢測到有人體信號時，則在重新進行8秒延時

當8秒的延時完畢后，電動機反轉(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。

考慮到自動門若出現(xiàn)故障時，使用自動控制系統(tǒng)有所不適，于是設置手動開門和手動關(guān)門。

5.總結(jié)語

本設計基本上達到了設計目的，利用PLC實現(xiàn)自動門的控制系統(tǒng)。通過對PLC概念的介紹，再進行合理的軟硬件設計，提高了自動門的可靠運行。改善了自動門的舒適感，并節(jié)約了電能。給人們帶來了極大的方便。用可編程控制器對自動門進行控制的同時實施實時故障監(jiān)測，準確可靠，實時性好，便于維修。

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