基于PLC的自動門設(shè)計

張宇飛 張艷玲 / 山東協(xié)和學院

基于PLC的自動門設(shè)計

張宇飛 張艷玲 / 山東協(xié)和學院

隨著計算機、網(wǎng)絡、通信技術(shù)的發(fā)展各種方便生活的自動控制系統(tǒng)逐步進入了人們的生活。自動門是隨著人們對條件的不斷追求、科技的不斷發(fā)展應而生的高科技產(chǎn)品。本文選用較為穩(wěn)定，高可靠性，維護較為便利的PLC設(shè)計自動門控制的系統(tǒng)，而且對PLC進行了選型,使用PLC的外部硬件電路和滿足此控制系統(tǒng)梯形圖,克服了傳統(tǒng)繼電器邏輯控制上的不足。

自動門；PLC；PLC控制系統(tǒng)

引言

自動門性能的優(yōu)劣主要由控制裝置性能決定，之前自動門的控制系統(tǒng)利用繼電器邏輯控制，即通過按鈕和復雜的接線安裝來控制。利用PLC來控制的自動門，能夠促進自動門行業(yè)成長也增加了PLC在自動門以及在整個自動化領(lǐng)域應用與進步[1]。文中設(shè)計方案簡單、實用、以PLC作為自動控制系統(tǒng)，具有很多其它控制系統(tǒng)所沒有的優(yōu)點，可靠性高，耐用等,所以是一個較為經(jīng)濟適用的產(chǎn)品。

1.自動門簡介

自動門產(chǎn)生在二十世紀三十至四十年代，二十世紀五十年代以后，自動門的使用逐漸普及并且迅速發(fā)展 。它在我國起步較晚，初期重點采用外國生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備進行創(chuàng)造，現(xiàn)在在國內(nèi)已經(jīng)有了足夠的技術(shù)力量、生產(chǎn)能力創(chuàng)造屬于自己的自動門。八十年代自動門迅速的發(fā)展，而且逐歩成為一個單獨行業(yè)[2]。

2.自動門的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

隨著如今技術(shù)水平不斷進步，自動門存在我們?nèi)粘Ｖ谐霈F(xiàn)逐漸普遍，自動門主要在于酒吧、超市、市場、學校等。但在國內(nèi)，自動門的自主研發(fā)尚處在初級階段。在自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計中，穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保、安全及人性化是需要首先考慮的問題[3]。

3.本課題的研究背景和意義

本課題的自動門設(shè)計運用PLC做控制器能大大提高自動門的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，對于整個自動門行業(yè)是一次技術(shù)革新，提高了自動門的使用率。因此，進行自動門的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，可以推動自動門行業(yè)的發(fā)展。隨著自動門的不斷發(fā)展和在人們生活中的普及，也同時增強了人們的防護意識和安全意識[4]。

4.自動門控制系統(tǒng)的整體方案

4.1 設(shè)計流程

（1）仔細分析了解自動門控制要求以及控制部件。

（2）鎖定I/O系統(tǒng)、依據(jù)自動門系統(tǒng)功能的需求，選擇系統(tǒng)需要的輸入輸出設(shè)備。

（3）根據(jù)I/O點數(shù)選擇合適的PLC類型。

（4）分配I/O點，調(diào)配PLC的輸入或輸出點，編輯輸入輸出的分配表/輸入輸出的端子接線圖。

（5）編輯自動門系統(tǒng)的梯形圖程序，依據(jù)工作的需求創(chuàng)造出合理的梯形圖程序，成為全部自動門控制系統(tǒng)創(chuàng)造的主要任務。

（6）將程序輸入到PLC實行軟件的調(diào)試，查找出問題，讓系統(tǒng)的程序成熟。

（7）自動門的系統(tǒng)整體調(diào)試，使PLC軟件硬件創(chuàng)造以及現(xiàn)場實施以后，能夠?qū)崿F(xiàn)整體聯(lián)機進行調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)缺點要及時處理，直到調(diào)試結(jié)束[5]。

圖1 自動門具體構(gòu)成

由圖1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)采集的自動門狀態(tài)信號做出判斷進而發(fā)出控制信號，使驅(qū)動裝置帶動自動門的運行。

4.2 自動門的控制要求

自動門有以下功能：

4.2.1 開門和關(guān)門的控制要有手動和自動形式.

4.2.2 緊急停止。

（1）當有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過光電檢測開關(guān)時，開關(guān)上有電流通過，開門執(zhí)行機構(gòu)動作，電動機正轉(zhuǎn)，帶動制動們執(zhí)行開門過程。到達開門限位開關(guān)位置時，電機停止運行。

（2）自動門在開門位置停留八秒后，自動進入關(guān)門過程，關(guān)門執(zhí)行機構(gòu)被起動，電動機反轉(zhuǎn)，當門移動到關(guān)門限位開關(guān)位置時，電機停止運行。

（3）在關(guān)門過程中，當有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過光電檢測開關(guān)時，應立即停止關(guān)門，并自動進入開門程序，重新進行八秒延遲。

（4）在門打開后的八秒等待時間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過光電檢測開關(guān)時，必須重新開始等待八秒后，再自動進入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。

4.3 過程分析

（1）先按下啟動開關(guān)讓I0.7關(guān)閉，假如外檢測開關(guān)感應到有人靠近時使其轉(zhuǎn)換成信號讓I0.1或I0.2關(guān)閉。因為開門的限位開關(guān)I0.3是經(jīng)常關(guān)閉的狀態(tài)，因此Q0.0線圈得到電，經(jīng)過分析原理得出光電的檢測開關(guān)是脈沖觸發(fā)，因此要求自鎖。讓Q0.0線圈通電時使Q0.0關(guān)閉，因此電動機正傳連帶自動門扇平移，實現(xiàn)開門過程。

（2）當門扇全部打開時，讓開門限位開關(guān)I0.3打開，使Q0.0線圈失電，電動機暫停運作。

（3）在門扇移動時，因為開門限位開關(guān)的常閉成為常開，因此讓常開變成為閉合。這時實施8秒延時，假如在這時外檢測開關(guān)I0.1/內(nèi)檢測開關(guān)I0.2感應到人體的信號，那么再重新延時8秒鐘。

（4）在8秒的延時完成后，線圈開始通電使關(guān)門限位開關(guān)閉合，因此讓Q0.1得到電并且自動上鎖，電機反方向轉(zhuǎn)動從而實行關(guān)門的過程。

（5）關(guān)門過程中，假如外檢測開關(guān)I0.1/內(nèi)檢測開關(guān)I0.2存在信號讓Q0.0通電，所以在關(guān)門的過程中Q0.0是常閉，在這時打開并中斷關(guān)門的過程，進而轉(zhuǎn)化為開門的過程。

（6）這個控制過程中，為保證安全性設(shè)置了過載保護以及緊急停車。

（7）自動門若出現(xiàn)故障時，利用自動控制系統(tǒng)不便，防止產(chǎn)生不便和故障，從而設(shè)置了手動開門和手動關(guān)門

5.S7-200PLC 自動門控制系統(tǒng)的仿真

5.1 仿真過程

（1）編輯程序，選擇CPU型號CPU224，導出編寫的程序進行保存（保存在容易找出的位置）。

（2）打開模擬仿真軟件，輸入SU 6596，選擇CPU224的型號進行確認。

（3）點擊下載，只選擇邏輯塊并進行確認，彈出的對話框選擇導出的文件。

（4）打開后會顯示一塊語句表，一塊梯形圖，然后進行模擬。

（5）CPU運行指示燈變綠運行，點擊虛擬的CPU下面的輸入點端子對應的指示燈會變綠。

5.2 過程中存在的問題

（1）保存的地點沒有在意，導出時出現(xiàn)找不到的問題。

（2）下載以后選擇了所有模塊，導致無法顯示。

（3）打開導出文件以后不顯示，采用點AWLKOP啟動按鈕得以解決。

[1]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術(shù)[M].北京:航空航天大學出版社,2013:23-35.

[2]催堅.西門子工業(yè)網(wǎng)絡通信指南[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005:41-70.

[3]張運剛,宋小春.從入門到精通—西門子工業(yè)網(wǎng)絡通信實踐[M].北京:北京人民郵電出版社,2007:72-83.

[4]劉敏.可編程控制器技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001:73-80.

[5]湯自春.PLC原理及應用技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2006:77-90.