對國內現行PLC自動門控制系統的改進

阮耀鋒

摘 要：目前，國內自動門控制系統中依然存在不少問題。國內自動門控制系統價格偏高、穩定性較差，因此對國內現行的自動門控制系統作了定量調研，分析了現行控制系統中存在的問題并提出了改進方案，希望能改進普遍存在的問題，并為各個行業的開發工程師及相關人員提供參考建議。

關鍵詞：PLC；自動門控制系統；感應裝置；I/O分配圖

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.121

1 PLC的選型及改進

自動門控制系統是20世紀80年代初就已經引進的產品，當時可供選擇的PLC類型還比較少，雖然西門子公司生產的CPU224有其優點，但其缺點也同樣突出。該控制器具有以下缺點：①I/O口少，難以進行拓展控制；②處理指令速度慢，穩定性略差，抗干擾能力差；③西門子逐漸降低其產量，價格逐漸攀升。

隨著國民經濟的發展，科技水平日漸提高，現在PLC的類型越漸豐富。本文從眾多PLC控制器中選取了三菱FX1S-30MR-001控制器作為PLC選型上的改進范例。

2 驅動與感應裝置選型的改進

現行自動門驅動裝置中（以西恩自動門為例）采用了普通小功率直流電機和傳動裝置，小功率直流電機雖然能耗低，靜音效果好，但工作壽命短也是其致命的缺點。根據用戶反映，現行自動門系統大部分穩定性都較差，而損壞元器件中驅動裝置首當其沖，所以改進驅動裝置也是必要環節。此次取代普通小功率直流電機，本課題選取了直流無刷電機。與普通直流電機相比，直流無刷電機最突出的優點就是使用壽命長、無需維護、干凈、噪聲小。

另外，現行自動門控制系統中靈敏度不高也是一個弊病，常常會出現人就在門前，感應裝置卻遲遲不感應。鑒于紅外線感應裝置靈敏度不高的缺點，本文提出使用微波感應器裝置。微波感應器具有非接觸探測，不受溫度、濕度、噪聲影響等優點。最重要的是，微波感應器比紅外感應更靈敏。本課題選用的是微波自動門感應器TR-804。

3 自動門控制的I/O分配圖

圖1為PLC自動門控制系統I/O分配圖。

如圖1所示，K1、K2是2個繼電器傳感器，傳感器檢測到人時會自動閉合；SQ1和SQ2是開啟和關閉開關，SQ3、SQ4是限位行程開關，主要作用是使得門檢查感應后緩慢地打開；KM1是正轉接觸器，與接觸器KM2反向，KA3是速度繼電器。

4 自動門控制軟件設計

4.1 工作過程分析

根據自動門控制要求和安全需要，設計出符合工作流程且切實可行的方案。工作流程如下：①按下啟動按鈕，傳感器一直檢測信號。當傳感器檢測到物體信號時，運行驅動電機，自動開門過程執行。②全開時，門開限位開關，自動門停，8 s延時。如果傳感器再次檢測人體信號，則8 s延時。③當8 s延遲完成后，電機反轉關閉過程。在關閉車門的過程中，當傳感器檢測到人體信號時，門關閉。④設計過程中，考慮到自動門會出現故障的情況，所以需要設計“手動停止”或者“急停”按鈕。

4.2 梯形圖的設計

梯形圖的設計是本課題最為關鍵的一個部分，其設計必須遵循以下幾個原則：①使用每個繼電器時應知道具體的使用對象，并且需要將其固定，形成行之有效的IO口分配圖，方便以后程序員調試。②梯形圖的每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點）。③線圈不能直接接在左邊的母線上。④在一個程序中，如果輸出線圈相同，則必須避免同時使用，因為在同一個程序中一起使用會引起使用混亂，嚴重情況下會導致安全事故的發生。⑤在實際電流中沒有電流階梯，對周期性掃描原理與邏輯之間的因果關系進行PLC分析，假設電流在階梯中流動，梯形中的電流只有單向流動，即從左向右流動，電平變化只能是從上往下。⑥無論使用什么類型的PLC，所使用的軟件（即地址）的數量必須在模型的范圍內。

4.3 線路連接與聯機調試

根據上述電氣原理圖和接線圖進行硬件線路連接。在聯機調試的過程當中，可根據表1進行實驗檢測。

參考文獻

[1]陳雅萍.電工技能與實訓——項目式教學[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]蔡杏山.PLC、變頻器與觸摸屏技術[M].北京：化學工業出版社，2015.

[3]李鳳閣，佟為明.電氣控制與可編程控制器應用技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

〔編輯：劉曉芳〕