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1、工程技術(shù)論文：基于PLC的大樓自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于PLC的大樓自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，PLC不斷的更新，PLC控制已成為自動(dòng)控制中最常見(jiàn)的方式之一。自動(dòng)門(mén)就是自動(dòng)控制應(yīng)用的以典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理自動(dòng)門(mén)開(kāi)關(guān)控制及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡(jiǎn)單的改變控制的方式，因此，自動(dòng)門(mén)的生產(chǎn)商家很多都運(yùn)用PLC來(lái)做門(mén)的控制器。目前自動(dòng)門(mén)在日常生活中用越來(lái)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(diǎn)。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(qiáng)、運(yùn)行性能高等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)用PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)門(mén)控制，對(duì)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。
關(guān)
2、鍵詞：自動(dòng)門(mén)；PLC；控制系統(tǒng)
前言
現(xiàn)在的社會(huì)中，自動(dòng)門(mén)行業(yè)已經(jīng)與日俱增，得到了廣泛的運(yùn)用。由于PLC具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，并且具有操作方便等特點(diǎn)，故在自動(dòng)門(mén)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面得到廣泛使用。本文所設(shè)計(jì)自動(dòng)門(mén)的工作過(guò)程是通過(guò)探測(cè)器等裝置檢測(cè)是否有人員通過(guò)，并將該信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)PLC，由PLC根據(jù)所收到的信號(hào)對(duì)控制裝置下達(dá)“命令”，使自動(dòng)門(mén)自主實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作，從而使自動(dòng)門(mén)達(dá)到自動(dòng)開(kāi)關(guān)的目的。因此，本文以PLC為基礎(chǔ)，檢測(cè)裝置為感應(yīng)元件，電動(dòng)機(jī)等裝置為動(dòng)力來(lái)源，分別對(duì)自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的硬件和軟件兩大部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。
一、硬件組成
（一）人體感應(yīng)探測(cè)器
人體感
3、應(yīng)探測(cè)電路由被動(dòng)紅外探頭、放大電路及電子開(kāi)關(guān)電路組成，安裝在自動(dòng)門(mén)兩側(cè)。當(dāng)有人靠近自動(dòng)門(mén)時(shí)，身體輻射出的紅外線被熱釋電紅外傳感器接收下來(lái)并將其轉(zhuǎn)換成信號(hào)，經(jīng)檢測(cè)放大電路放大處理后輸出給電子開(kāi)關(guān)電路。電子開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入到PLC輸入繼電器中，PLC根據(jù)收到的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)將門(mén)打開(kāi)。
人體感應(yīng)探測(cè)器需要2個(gè)，分別用來(lái)感應(yīng)門(mén)內(nèi)外的來(lái)人情況，占用PLC兩個(gè)輸入點(diǎn)。
（二）自動(dòng)門(mén)運(yùn)行位置檢測(cè)
本系統(tǒng)的關(guān)鍵是控制門(mén)的運(yùn)行，為了達(dá)到更好的控制效果，PLC必須時(shí)刻知道門(mén)所處的位置從而做出相應(yīng)的處理，所以在關(guān)鍵的位置上安裝位置傳感器，并把傳感器信號(hào)傳給PLC。為此設(shè)置了兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)，一個(gè)用于檢測(cè)門(mén)完全打開(kāi)
4、時(shí)的位置，叫開(kāi)門(mén)極限開(kāi)關(guān)，一個(gè)用于檢測(cè)門(mén)完全關(guān)閉時(shí)的位置，叫關(guān)門(mén)極限開(kāi)關(guān)。當(dāng)門(mén)在運(yùn)行過(guò)程中，接近最大位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)傳給PLC，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。門(mén)離限位開(kāi)關(guān)較近時(shí)，電機(jī)低速運(yùn)行，通過(guò)程序來(lái)控制。如何判別門(mén)離極限開(kāi)關(guān)的距離呢?用一個(gè)霍爾傳感器，來(lái)檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，結(jié)合限位信號(hào)來(lái)判斷門(mén)的位置。2個(gè)行程開(kāi)關(guān)、1個(gè)霍爾傳感器，占用PLC 3個(gè)輸入點(diǎn)。
（三）門(mén)運(yùn)行障礙檢測(cè)、報(bào)警
在門(mén)運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到障礙物阻止它的運(yùn)行。這時(shí)需要具體分析，如果是在開(kāi)門(mén)過(guò)程中出現(xiàn)這種情況，有可能是途中障礙的阻止，或者是開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)壞了，停止運(yùn)行并報(bào)警;如是關(guān)門(mén)時(shí)出現(xiàn)這種情況，有可能擠到人或物了，應(yīng)向相反方向運(yùn)行
5、，給出報(bào)警信號(hào)。
設(shè)置一個(gè)傳感器檢測(cè)在關(guān)門(mén)過(guò)程中有無(wú)人或物體在門(mén)的中間。主動(dòng)式紅外線防夾感應(yīng)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(guān)門(mén)過(guò)程中當(dāng)人或物阻擋時(shí)，接收器收不到光信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，該脈沖作為PLC的一個(gè)中斷信號(hào)，PLC控制門(mén)體向相反方向運(yùn)動(dòng)。這是一個(gè)非常重要的保護(hù)功能，在防止碰人或物的同時(shí)，保護(hù)自動(dòng)門(mén)電機(jī)不會(huì)因過(guò)載而燒壞。
（四）PLC的主機(jī)
PLC是控制系統(tǒng)的核心部分，本研究采用224型PLC。該機(jī)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(kuò)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(diǎn)I/O輸入和10點(diǎn)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(shè)計(jì)
（一）主程序模塊
首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，包括表示開(kāi)關(guān)門(mén)過(guò)程各階段的變量的初始化、中斷設(shè)置等，然后PLC根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行不同的處理。當(dāng)按下停止按鈕，PLC不響應(yīng)開(kāi)關(guān)門(mén)請(qǐng)求，使電機(jī)停止工作，門(mén)靜止不動(dòng)。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，PLC開(kāi)始響應(yīng)開(kāi)關(guān)門(mén)請(qǐng)求:若按下手動(dòng)開(kāi)門(mén)按鈕，調(diào)用開(kāi)門(mén)子程序;若按下手動(dòng)關(guān)門(mén)按鈕，調(diào)用關(guān)門(mén)子程序;若收到人體感應(yīng)信號(hào)，先調(diào)用開(kāi)門(mén)子程序，在確認(rèn)沒(méi)有人的情況下，延時(shí)一段時(shí)間后，調(diào)用關(guān)門(mén)子程序。由于PLC采用掃描的工作方式，程序反復(fù)執(zhí)行。每次執(zhí)行，都檢測(cè)上述條件，滿足哪一個(gè)，轉(zhuǎn)向相應(yīng)
7、的控制，所以可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)控制的實(shí)時(shí)切換。主程序流程圖如圖2所示。
（二）開(kāi)門(mén)子程序及關(guān)門(mén)子程序模塊
由于開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)聯(lián)系密切，所以把兩個(gè)模塊放在一起說(shuō)明。為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)及精確定位，將開(kāi)門(mén)的行程分為緩慢加速、恒速、減速3個(gè)階段，關(guān)門(mén)的行程也分為緩慢加速、恒速、減速3個(gè)階段。開(kāi)關(guān)門(mén)的加減速信號(hào)由PLC根據(jù)門(mén)的位置通過(guò)PTO輸出功能來(lái)提供。
開(kāi)門(mén)子程序流程圖如圖3所示。開(kāi)門(mén)時(shí)，首先看一下關(guān)門(mén)極限信號(hào)是否有效，若有效，說(shuō)明門(mén)是完全關(guān)閉的，對(duì)行程變量清0。因?yàn)镻LC反復(fù)執(zhí)行程序，所以檢測(cè)手動(dòng)開(kāi)門(mén)或人體感應(yīng)信號(hào)在本次有效后是否初次調(diào)用開(kāi)門(mén)子程序，若是則設(shè)置PLC高速脈沖輸出參數(shù)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)作
8、準(zhǔn)備。然后檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行，轉(zhuǎn)一圈行程變量加一。最后檢測(cè)開(kāi)門(mén)極限，關(guān)閉電機(jī)信號(hào)輸出，避免當(dāng)門(mén)完全打開(kāi)時(shí)，電機(jī)出現(xiàn)異動(dòng)。
關(guān)門(mén)子程序流程圖如圖4所示。關(guān)門(mén)時(shí)，首先檢測(cè)手動(dòng)關(guān)門(mén)或人體感應(yīng)信號(hào)在本次有效后是否初次調(diào)用關(guān)門(mén)子程序，若是則設(shè)置PLC高速脈沖輸出參數(shù)，輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。然后檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行，轉(zhuǎn)一圈行程變量減一。最后檢測(cè)關(guān)門(mén)極限是否有效，若有效則門(mén)已完全關(guān)閉，切斷電機(jī)信號(hào)。
三、總結(jié)
本研究將PLC應(yīng)用到自動(dòng)門(mén)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(diǎn)，外部接線簡(jiǎn)單、靈活，維修方便。采用了雙元件型熱釋電紅外傳感器檢測(cè)人體出入情況，同時(shí)采用紅外線光電感應(yīng)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(guò)硬件和軟件調(diào)試，在實(shí)際中獲得了應(yīng)用，具有較高的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)適用性。
工程技術(shù)論文：基于PLC的大樓自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
