工程技術論文：基于PLC的大樓自動門控制系統(tǒng)設計

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1、工程技術論文：基于PLC的大樓自動門控制系統(tǒng)設計 基于PLC的大樓自動門控制系統(tǒng)設計 摘要 隨著電子技術的發(fā)展，PLC不斷的更新，PLC控制已成為自動控制中最常見的方式之一。自動門就是自動控制應用的以典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理自動門開關控制及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡單的改變控制的方式，因此，自動門的生產(chǎn)商家很多都運用PLC來做門的控制器。目前自動門在日常生活中用越來越廣泛。PLC控制具有較高的可靠性、穩(wěn)定性、維修方便等優(yōu)點。本文以PLC作為控制部件，結(jié)合可編程控制器抗干擾能力強、運行性能高等特點，實現(xiàn)用PLC設計自動門控制，對硬件設計和軟件設計方面進行了詳細的說明。 關

2、鍵詞：自動門；PLC；控制系統(tǒng) 前言 現(xiàn)在的社會中，自動門行業(yè)已經(jīng)與日俱增，得到了廣泛的運用。由于PLC具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，較強的環(huán)境適應能力，并且具有操作方便等特點，故在自動門的控制系統(tǒng)設計方面得到廣泛使用。本文所設計自動門的工作過程是通過探測器等裝置檢測是否有人員通過，并將該信號傳遞給控制系統(tǒng)PLC，由PLC根據(jù)所收到的信號對控制裝置下達“命令”，使自動門自主實現(xiàn)相應的動作，從而使自動門達到自動開關的目的。因此，本文以PLC為基礎，檢測裝置為感應元件，電動機等裝置為動力來源，分別對自動門控制系統(tǒng)的硬件和軟件兩大部分進行設計和研究。 一、硬件組成 （一）人體感應探測器 人體感

3、應探測電路由被動紅外探頭、放大電路及電子開關電路組成，安裝在自動門兩側(cè)。當有人靠近自動門時，身體輻射出的紅外線被熱釋電紅外傳感器接收下來并將其轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)檢測放大電路放大處理后輸出給電子開關電路。電子開關信號輸入到PLC輸入繼電器中，PLC根據(jù)收到的信號，驅(qū)動步進電機將門打開。 人體感應探測器需要2個，分別用來感應門內(nèi)外的來人情況，占用PLC兩個輸入點。 （二）自動門運行位置檢測 本系統(tǒng)的關鍵是控制門的運行，為了達到更好的控制效果，PLC必須時刻知道門所處的位置從而做出相應的處理，所以在關鍵的位置上安裝位置傳感器，并把傳感器信號傳給PLC。為此設置了兩個行程開關，一個用于檢測門完全打開

4、時的位置，叫開門極限開關，一個用于檢測門完全關閉時的位置，叫關門極限開關。當門在運行過程中，接近最大位置時，限位開關的信號傳給PLC，電機停止運轉(zhuǎn)。門離限位開關較近時，電機低速運行，通過程序來控制。如何判別門離極限開關的距離呢?用一個霍爾傳感器，來檢測電機的轉(zhuǎn)速，結(jié)合限位信號來判斷門的位置。2個行程開關、1個霍爾傳感器，占用PLC 3個輸入點。 （三）門運行障礙檢測、報警 在門運行過程中，有時會遇到障礙物阻止它的運行。這時需要具體分析，如果是在開門過程中出現(xiàn)這種情況，有可能是途中障礙的阻止，或者是開門限位開關壞了，停止運行并報警;如是關門時出現(xiàn)這種情況，有可能擠到人或物了，應向相反方向運行

5、，給出報警信號。 設置一個傳感器檢測在關門過程中有無人或物體在門的中間。主動式紅外線防夾感應器由發(fā)射特定頻率的紅外線發(fā)射器與接收器組成，其紅外線頻率與自然界及人體的紅外線不同。在關門過程中當人或物阻擋時，接收器收不到光信號產(chǎn)生一個負脈沖，該脈沖作為PLC的一個中斷信號，PLC控制門體向相反方向運動。這是一個非常重要的保護功能，在防止碰人或物的同時，保護自動門電機不會因過載而燒壞。 （四）PLC的主機 PLC是控制系統(tǒng)的核心部分，本研究采用224型PLC。該機型在緊湊的外殼內(nèi)組合了微處理器、集成的電源、輸入電路和輸出電路，可擴展多種模塊，包括I/O模塊、模擬模塊、智能模塊等。CPU 224

6、自帶14點I/O輸入和10點I/O輸出，可滿足本系統(tǒng)要求。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。 二、軟件設計 （一）主程序模塊 首先進行系統(tǒng)初始化，包括表示開關門過程各階段的變量的初始化、中斷設置等，然后PLC根據(jù)輸入信號進行不同的處理。當按下停止按鈕，PLC不響應開關門請求，使電機停止工作，門靜止不動。當按下啟動按鈕，PLC開始響應開關門請求:若按下手動開門按鈕，調(diào)用開門子程序;若按下手動關門按鈕，調(diào)用關門子程序;若收到人體感應信號，先調(diào)用開門子程序，在確認沒有人的情況下，延時一段時間后，調(diào)用關門子程序。由于PLC采用掃描的工作方式，程序反復執(zhí)行。每次執(zhí)行，都檢測上述條件，滿足哪一個，轉(zhuǎn)向相應

7、的控制，所以可實現(xiàn)手動與自動控制的實時切換。主程序流程圖如圖2所示。 （二）開門子程序及關門子程序模塊 由于開門與關門聯(lián)系密切，所以把兩個模塊放在一起說明。為了對系統(tǒng)進行保護及精確定位，將開門的行程分為緩慢加速、恒速、減速3個階段，關門的行程也分為緩慢加速、恒速、減速3個階段。開關門的加減速信號由PLC根據(jù)門的位置通過PTO輸出功能來提供。 開門子程序流程圖如圖3所示。開門時，首先看一下關門極限信號是否有效，若有效，說明門是完全關閉的，對行程變量清0。因為PLC反復執(zhí)行程序，所以檢測手動開門或人體感應信號在本次有效后是否初次調(diào)用開門子程序，若是則設置PLC高速脈沖輸出參數(shù)為驅(qū)動電機作

8、準備。然后檢測電機的運行，轉(zhuǎn)一圈行程變量加一。最后檢測開門極限，關閉電機信號輸出，避免當門完全打開時，電機出現(xiàn)異動。 關門子程序流程圖如圖4所示。關門時，首先檢測手動關門或人體感應信號在本次有效后是否初次調(diào)用關門子程序，若是則設置PLC高速脈沖輸出參數(shù)，輸出電機驅(qū)動信號，電機反轉(zhuǎn)。然后檢測電機的運行，轉(zhuǎn)一圈行程變量減一。最后檢測關門極限是否有效，若有效則門已完全關閉，切斷電機信號。 三、總結(jié) 本研究將PLC應用到自動門控制系統(tǒng)中，可以充分發(fā)揮PLC高可靠性和抗干擾性特點，外部接線簡單、靈活，維修方便。采用了雙元件型熱釋電紅外傳感器檢測人體出入情況，同時采用紅外線光電感應器防止夾人(或物)的情況出現(xiàn)。傳感器靈敏可靠，不受環(huán)境因素的干擾。本系統(tǒng)已通過硬件和軟件調(diào)試，在實際中獲得了應用，具有較高的可靠性、靈活性和經(jīng)濟適用性。