工程技术论文：基于PLC的大楼自动门控制系统设计

工程技术论文：基于PLC的大楼自动门控制系统设计基于PLC的大楼自动门控制系统设计摘要随着电子技术的发展，PLC不断的更新，PLC控制已成为自动控制中最常见的方式之一。自动门就是自动控制应用的以典型例子，由于可编程控制器具有很好的处理自动门开关控制及良好的稳定性，而且可以很简单的改变控制的方式，因此，自动门的生产商家很多都运用PLC来做门的控制器。目前自动门在日常生活中用越来越广泛。PLC控制具有较高的可靠性、稳定性、维修方便等优点。本文以PLC作为控制部件，结合可编程控制器抗干扰能力强、运行性能高等特点，实现用PLC设计自动门控制，对硬件设计和软件设计方面进行了详细的说明。关键词：自动门；PLC；控制系统前言现在的社会中，自动门行业已经与日俱增，得到了广泛的运用。由于PLC具有较高的稳定性和可靠性，较强的环境适应能力，并且具有操作方便等特点，故在自动门的控制系统设计方面得到广泛使用。本文所设计自动门的工作过程是通过探测器等装置检测是否有人员通过，并将该信号传递给控制系统PLC，由PLC根据所收到的信号对控制装置下达“命令”，使自动门自主实现相应的动作，从而使自动门达到自动开关的目的。因此，本文以PLC为基础，检测装置为感应元件，电动机等装置为动力来源，分别对自动门控制系统的硬件和软件两大部分进行设计和研究。一、硬件组成（一）人体感应探测器人体感应探测电路由被动红外探头、放大电路及电子开关电路组成，安装在自动门两侧。当有人靠近自动门时，身体辐射出的红外线被热释电红外传感器接收下来并将其转换成信号，经检测放大电路放大处理后输出给电子开关电路。电子开关信号输入到PLC输入继电器中，PLC根据收到的信号，驱动步进电机将门打开。人体感应探测器需要2个，分别用来感应门内外的来人情况，占用PLC两个输入点。（二）自动门运行位置检测本系统的关键是控制门的运行，为了达到更好的控制效果，PLC必须时刻知道门所处的位置从而做出相应的处理，所以在关键的位置上安装位置传感器，并把传感器信号传给PLC。为此设置了两个行程开关，一个用于检测门完全打开时的位置，叫开门极限开关，一个用于检测门完全关闭时的位置，叫关门极限开关。当门在运行过程中，接近最大位置时，限位开关的信号传给PLC，电机停止运转。门离限位开关较近时，电机低速运行，通过程序来控制。如何判别门离极限开关的距离呢?用一个霍尔传感器，来检测电机的转速，结合限位信号来判断门的位置。2个行程开关、1个霍尔传感器，占用PLC 3个输入点。（三）门运行障碍检测、报警在门运行过程中，有时会遇到障碍物阻止它的运行。这时需要具体分析，如果是在开门过程中出现这种情况，有可能是途中障碍的阻止，或者是开门限位开关坏了，停止运行并报警;如是关门时出现这种情况，有可能挤到人或物了，应向相反方向运行，给出报警信号。设置一个传感器检测在关门过程中有无人或物体在门的中间。主动式红外线防夹感应器由发射特定频率的红外线发射器与接收器组成，其红外线频率与自然界及人体的红外线不同。在关门过程中当人或物阻挡时，接收器收不到光信号产生一个负脉冲，该脉冲作为PLC的一个中断信号，PLC控制门体向相反方向运动。这是一个非常重要的保护功能，在防止碰人或物的同时，保护自动门电机不会因过载而烧坏。（四）PLC的主机PLC是控制系统的核心部分，本研究采用224型PLC。该机型在紧凑的外壳内组合了微处理器、集成的电源、输入电路和输出电路，可扩展多种模块，包括I/O模块、模拟模块、智能模块等。CPU 224自带14点I/O输入和10点I/O输出，可满足本系统要求。硬件结构框图如图1所示。二、软件设计（一）主程序模块首先进行系统初始化，包括表示开关门过程各阶段的变量的初始化、中断设置等，然后PLC根据输入信号进行不同的处理。当按下停止按钮，PLC不响应开关门请求，使电机停止工作，门静止不动。当按下启动按钮，PLC开始响应开关门请求:若按下手动开门按钮，调用开门子程序;若按下手动关门按钮，调用关门子程序;若收到人体感应信号，先调用开门子程序，在确认没有人的情况下，延时一段时间后，调用关门子程序。由于PLC采用扫描的工作方式，程序反复执行。每次执行，都检测上述条件，满足哪一个，转向相应的控制，所以可实现手动与自动控制的实时切换。主程序流程图如图2所示。（二）开门子程序及关门子程序模块由于开门与关门联系密切，所以把两个模块放在一起说明。为了对系统进行保护及精确定位，将开门的行程分为缓慢加速、恒速、减速3个阶段，关门的行程也分为缓慢加速、恒速、减速3个阶段。开关门的加减速信号由PLC根据门的位置通过PTO输出功能来提供。开门子程序流程图如图3所示。开门时，首先看一下关门极限信号是否有效，若有效，说明门是完全关闭的，对行程变量清0。因为PLC反复执行程序，所以检测手动开门或人体感应信号在本次有效后是否初次调用开门子程序，若是则设置PLC高速脉冲输出参数为驱动电机作准备。然后检测电机的运行，转一圈行程变量加一。最后检测开门极限，关闭电机信号输出，避免当门完全打开时，电机出现异动。关门子程序流程图如图4所示。关门时，首先检测手动关门或人体感应信号在本次有效后是否初次调用关门子程序，若是则设置PLC高速脉冲输出参数，输出电机驱动信号，电机反转。然后检测电机的运行，转一圈行程变量减一。最后检测关门极限是否有效，若有效则门已完全关闭，切断电机信号。三、总结本研究将PLC应用到自动门控制系统中，可以充分发挥PLC高可靠性和抗干扰性特点，外部接线简单、灵活，维修方便。采用了双元件型热释电红外传感器检测人体出入情况，同时采用红外线光电感应器防止夹人(或物)的情况出现。传感器灵敏可靠，不受环境因素的干扰。本系统已通过硬件和软件调试，在实际中获得了应用，具有较高的可靠性、灵活性和经济适用性。