基于PLC的自動快速門控制系統設計

黃愛明

摘 要：本文首先針對基于PLC的自動快速門控制系統的運行原理進行論述，并在此基礎上，分別針對其硬件與軟件組成進行了介紹，希望通過此次經驗交流，本文能夠為從事該行業的相關技術人員帶來一定有價值的參考，并且希望本篇文章，能夠起到拋磚引玉的效果。

關鍵詞：PLC；自動快速門控制系統；系統構成；運行原理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.015

0 引言

PLC即可編程控制器，它是能夠專業為工業領域進行自動化控制而出現的一種控制設備，在當前中國工業自動化領域當中，PLC的使用已經日益成熟，展現出了其諸多優點（體積較小、抗干擾能力強、可靠性強、維護簡單、使用方便等），并且伴隨著我國計算機技術和互聯網技術的不斷進步，PLC也正朝著遠程化、智能化的網絡控制方面邁進。為了能夠滿足市場環境的要求，世界范圍內的PLC生產企業都陸續推出了擁有互聯網通訊能力的PLC與周邊產品。目前自動門控制有單片機控制和PLC控制兩種方式，因為使用PLC控制的自動快速門擁有維修方便，故障發生頻率低、穩定性好等諸多優點，因此在工業領域中是使用已經十分普遍。本文著重就基于PLC的自動快速門控制系統開展硬件和軟件方面的逐一分析，并對其中的設計要點提出了自己一些不成熟的看法。

1 基于PLC的自動快速門控制系統運行原理

該系統使用PLC來成為自動快速門的控制設備，每當感應設備監測到有人接近自動快速門時，感應設備就會發出脈沖信號到PLC當中，PLC在開展判定之后便會命令電機開始運轉，并且針對電機的轉動圈數進行監測（采用編碼器來檢測和作為限位器），使得電機在達到一定的速度之后能夠減速運行。電機的運轉導致門的打開。自動快速門在打開之后憑借PLC來開展判定，處于開啟狀態，直至在通道當中沒有行人為止。若PLC判定通道上已經沒有了行人，PLC便會命令電機進行反方向運轉，在很短的時間當中，迅速關閉自動快速門。在關閉自動快速門的過程之中，如果探測設備感應到有人接近PLC 那么便會又切換到開門的形態。為了保障安全，在自動快速門關閉的過程當中，若遇見障礙物時，門便會朝著反向進行運動，這是一種極為重要的保護措施，在保障人員的生命安全的同時，自動快速門電機也不會因為超負荷運轉而被燒毀。

2 基于PLC的自動快速門控制系統硬件構成

2.1 人體感知探測器（目前市面上一般采用微波雷達感應器）

人類的體溫相對恒定，一般都是在37攝氏度左右，并且還會發出波長為10微米左右的紅外線。在自動快速門控制系統當中，其熱釋元件便是將人體所產生的輻射作為接收目標的。這種元件對于波長為10微米左右的輻射能夠十分敏感的進行感知，一旦感知到人類的接近，熱釋元件便會失去自身的電荷平衡，朝外部進行電荷的施放。后續電路憑借監測處理以后便可以產生信號。被動式紅外線探測頭，它的傳感器涵蓋有兩個反方向串聯的熱釋元件，一旦有人進入到了測定區間，人體自身所施放的紅外線熱能便會被電子元件所接受，并產生相關的電訊號。在PLC的自動快速門控制系統當中，人體感知探測的數量為2個，門內和門外各一個。它們需要占用PLC2個輸入點。

2.2 自動快速門運行位置探測

該系統的核心是對門的運行進行控制，為了可以達到更佳的效果，PLC必須要時刻了解當前門所在的地點，并對其進行有關的動作，因此在重要位置，必須要進行位置感應器的安裝（一般采用增量編碼器或絕對值編碼器），并且把信號傳輸到PLC當中，基于以上前提，自動快速門控制系統需要建立2個形成開關，分別用來檢測門處在開啟和閉合狀態時的具體位置。該硬件設備含有兩個行程開關和一個霍爾傳感器，因此會占據PLC3個輸入點。

2.3 步進電機

簡單地說，步進電機就是把電脈沖轉變成角位移的執行設備，每當步進電機接受了脈沖訊號，他便會讓步進電機朝著某一方向進行一個固定角度的轉動，步進電機的優勢便是在使用過程中有著極高的精度（精度為100%），因此在各種開環控制當中，被廣泛運用。PLC針對電機的控制一般有兩種辦法，即脈沖+方向控制或者正反方向脈沖輸入，在這里，使用的是第一種控制辦法。

2.4 門運行報警

在PLC自動快速門進行運行的過程當中，常常會遇見障礙物對其運動造成阻止的現象，這時候便需要開展針對性分析，而報警設備的監控能夠讓門在運轉的過程中對其進行有效的保護，防止電機因為超負荷運轉而被燒毀。（一般采用紅外線光電開關或氣囊開關、導電橡膠安全底邊、存在感應器等來檢測并發出信號給PLC。）

2.5 PLC主機

PLC主機是PLC門控制系統的硬件中心部分，為滿足功能要求，主機當中的硬件結構圖設計如圖1所示。該主機共有11個輸入信號控制點，涵蓋有人體感知信號2個，位置偵測3個，障礙偵測1個，以及手動開門關門按鈕信號，開啟關閉按鈕信號等共計11個。

3 基于PLC的自動快速門控制系統軟件構成

3.1 主程序板塊

首先開展系統的初始化，涵蓋有中斷設置、開門和關門過程當中各個細節變量的初始化等，之后PLC按照所輸入訊號的不同進行操作。如按下停止按鍵，PLC沒有發生關門的命令，讓電機停止運行，門不產生變化。按下開啟按鍵，PLC就開關門的命令進行回復；按下手動關門按鍵，調整使用關門子程序等，因為PLC是使用掃描的運行辦法，程序連續運行，每一次運轉，都需要針對以上條件開展檢測，符合其中任一一個條件便需要進行實時切換。其流程圖如圖2所示：

3.2 開門及關門子程序板塊

因為在PLC門自動控制系統當中，開門動作和關門動作有著緊密的關聯性，因此本文將兩個板塊進行結合分析說明。

在開門過程當中，首先檢查關門極限信號是否有效，如果檢測效果為有效，就代表此門是處于完全關閉狀態的，對形成的變量需要進行歸零處理。由于在PLC自動快速門控制系統當中，是針對一個程序進行連續多次執行的，因此檢查手動開門或者人體感知信號在該次測驗有之后需要就電子開門程序進行調用，如果是設置PLC高速脈沖輸出數據為電機的運轉進行準備，之后檢查電機的具體運轉情況，運轉一周形成變量便會增加1。之后就開門極限進行檢查，關停電機訊號的輸出，杜絕出現在自動快速門完全開啟狀態時，電機發生異常運轉的現象。

在關門過程當中，需要首先就關門或者人體感知信號在此次實驗當中是否有效使用了關門子程序進行檢查，如果是，便需要設置PLC高速脈沖輸出數據，并在此當中進行電機驅動訊號的輸入，電機開始反轉運行，并對電機的運行情況開展檢查，每運行一次，行程量便會減少1。在最后檢查關門極限是否達到效果，如果達到實際效果，則代表門已經處在了完全閉合狀態，需要在此過程之后對電機信號進行切斷。

值得注意的是，在自動快速門系統每次進行開門或者關門的過程當中，門可能會存在有不是完全閉合或者完全打開的現象，采用形成變量表對電動門當前所在的位置進行監測的過程當中，高速脈沖輸出這一功能需要按照行程變化的具體數值來對脈沖進行輸出，讓電機設備依照恒定速度、加速度或者減速度的方式進行運轉。

4 結束語

通過上文的分析可以發現，基于PLC的自動快速門控制系統，在使用的過程當中，展現出了許多其他自動快速門控制系統所不具備的優點，如維修簡便、使用方便、靈敏度高等，本文就基于PLC的自動快速門控制系統的軟件構成設計和硬件構成設計開展了逐一的分析，希望能夠給予相關工作人員帶來有價值的信息參考。

參考文獻：

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