工程技術(shù)論文：基于PLC的大樓自動門控制系統(tǒng)設(shè)計

工程技術(shù)論文：基于PLC的大樓自動門控制系統(tǒng)設(shè)計基于PLC的大樓自動門控制系統(tǒng)設(shè)計摘要隨著電子技術(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(guān)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(shè)計自動門控制，對硬件設(shè)計和軟件設(shè)計方面進行了詳細的說明。關(guān)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(shè)計方面得到廣泛使用。本文所設(shè)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(guān)的目的。因此，本文以PLC為基礎(chǔ)，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(shè)計和研究。一、硬件組成（一）人體感應探測器人體感應探測電路由被動紅外探頭、放大電路及電子開關(guān)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(guān)電路。電子開關(guān)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(guān)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(guān)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(shè)置了兩個行程開關(guān)，一個用于檢測門完全打開時的位置，叫開門極限開關(guān)，一個用于檢測門完全關(guān)閉時的位置，叫關(guān)門極限開關(guān)。當門在運行過程中，接近最大位置時，限位開關(guān)的信號傳給PLC，電機停止運轉(zhuǎn)。門離限位開關(guān)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(guān)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(guān)、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(guān)壞了，停止運行并報警;如是關(guān)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，給出報警信號。設(shè)置一個傳感器檢測在關(guān)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(guān)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(shè)計（一）主程序模塊首先進行系統(tǒng)初始化，包括表示開關(guān)門過程各階段的變量的初始化、中斷設(shè)置等，然后PLC根據(jù)輸入信號進行不同的處理。當按下停止按鈕，PLC不響應開關(guān)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(guān)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(guān)門按鈕，調(diào)用關(guān)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(guān)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(guān)門子程序模塊由于開門與關(guān)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(guān)門的行程也分為緩慢加速、恒速、減速3個階段。開關(guān)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(guān)門極限信號是否有效，若有效，說明門是完全關(guān)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(shè)置PLC高速脈沖輸出參數(shù)為驅(qū)動電機作準備。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(guān)閉電機信號輸出，避免當門完全打開時，電機出現(xiàn)異動。關(guān)門子程序流程圖如圖4所示。關(guān)門時，首先檢測手動關(guān)門或人體感應信號在本次有效后是否初次調(diào)用關(guān)門子程序，若是則設(shè)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(guān)門極限是否有效，若有效則門已完全關(guān)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。