基于PLC的自動門控制系統設計

劉彩文

摘要：由于PLC的高穩定性和對環境較強的適應能力，使得PLC在自動門控制裝置中的應用日益廣泛。本文圍繞自動門控制系統展開研究。首先對PLC系統作了簡要介紹，再探討其硬件及軟件的設計過程，以供參考。

關鍵詞：PLC；自門控制系統；設計

前言

PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式和開關量的邏輯控制的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。下文圍繞基于PLC的自動門控制系統設計進行研究。

1.PLC概述

1.1概念

可編程控制器，英文Programmable Controller，簡稱PLC，PLC是用于工業現場的電控制器，它源于繼電器控制技術，但基于電子計算機。它以微處理器為核心，集自動化技術、計算機技術、通信技術為一體，它通過運行儲存在其內存中的程序，把經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對負載的控制。

1.2 PLC的基本結構及原理

目前PLC種類繁多，功能和指令系統也都個不相同但都一微處理器為核心用微工業控制的專用計算機，所以其結構和工作原理都大至相同，硬件結構與微機相似，主要包括中央處理單元CPU存儲器RAM和ROM，輸入輸出接口電路、電源、I/O擴展接口、外部識別接口等。其內部也是采用總線結構來進行數據和指令的傳輸。

LC控制系統由輸入量-PLC-輸出量組成，外部的各種開關信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸入量，他們經PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對外圍設備進行各種控制。由此可見，PLC的基本結構有控制部分輸入和輸出組成。

2.自動門控制系統的整體方案

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。根據自動門控制系統的功能要求，確定系統所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、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I/O點數選擇合適的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）設計自動門系統的梯形圖程序，根據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，使系統程序更加完善。

（7）自動門系統的整體調試，在PLC軟硬件設計和現場施工完成后，就可以進行整個系統的聯機調試，調試種發現的問題要逐一排除，直至調試成功。

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換開關來控制。當轉換開關撥向手動位置時，門可以手動調節開或者關。當轉換開關撥向自動位置時，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閉，PLC動作輸出信號給變頻器來控制電機的正轉或者反轉來實現開門或者關門。

2.2.2緊急停止

當自動門出現夾人現象時，可閉合緊急停止開關，自動門自動進入開門過程。PLC控制和執行元件構成是自動門控制系統的兩個重要組成。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采用PLC為控制中心來控制傳動機構從而控制門的開和關實現門的自動化控制。

2.2.3自動門的控制要求

要實現自動控制首先要具備一下功能部件：微波檢測開關，限位開關，超載要實現電機正保護開關。先確定電機與門扇軌道組成的系統，要實現電機正轉—開門，電機反轉—關門。

首先按下啟動按鈕，當傳感器檢測到能有人體通過信號時，開關上有電流通過，（光電檢測開關是脈沖觸發需對其自鎖）所以線圈上有電流通過，電動機正傳，帶動自動門執行開門過程。

門完全打開之后，使開門限位開關由閉合到斷開，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，電動機反轉執行關門過程。在關門過程中，傳感器重新檢測到人體信號時，此時中斷關門轉向開門過程。

2.3自動門具體構成

自動門系統的具體組成如下圖：

圖1自動門系統組成

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根據已經采集的信號發出控制信號，是驅動裝置運行，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。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，然后根據控制要求，估計輸入輸出點數、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。

3.2驅動裝置的選型

自動門的驅動器是自動門能否良好工作的保障。結合安全穩定的考慮，在本設計中選用天津某公司生產的型號為YSM100/112、W、S的3相380V交流電機，此電機噪音極小、調速性能好，即具備交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等優點，又具備直流電動機線性機械特性、調速范圍寬、啟動轉矩大、運行效率高等諸多優點。

3.3感應器件的選型

目前自動門行業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.總結語

運用PLC控制自動門具有較高的可靠性、穩定性，維修方便等優點。由此看來，進行自動門的PLC控制系統設計，可以推動自動門行業的發展，擴大PLC在自動門行業乃至整個自動化行業的應用，具有很好的發展前景。

參考文獻：

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