基于PLC的自動平移門設計

陶佳

摘 要：該文介紹了一種基于PLC的自動平移門設計，從功能需求和技術參數出發，經過合理地優化控制系統工作流程，在確保安全的前提下，提出通過PLC和變頻器控制三相交流變頻電機來實現對自動門的平移控制，對系統的硬件設計和軟件設計進行了說明。經過仿真和現場調試，該系統硬件簡單、軟件設計合理，具有良好的實用性和可靠性，能滿足設計要求。

關鍵詞：PLC 變頻器 自動門

中圖分類號：TU22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0055-04

自動門的使用在人們的生活當中越來越廣泛，其中自動平移門運用的最多，平時我們所說的平移門、感應門一般就是指自動平移門。基于繼電器邏輯控制的自動門安裝及維護都比較復雜[1]，目前已很少使用，而該文介紹的基于PLC控制的自動門系統采用兩開控制，具有結構簡單、系統穩定、抗干擾能力強、維護方便、能耗低等特點，能滿足各種技術和經濟要求。

1 系統方案設計

該設計采用可編程控制器（PLC）和控制變頻器來調節交流電機運轉來實現自動門運轉的控制方式，通過傳感器采集外部信號并給PLC一個脈沖信號，以PLC作為控制中心，負責電機和電鎖類系統工作，并控制門扇開啟速度和開啟幅度等參數，運行過程中，通過行程開關判斷自動門所在位置，發出信號控制自動門行進速度。這種控制電路結構簡單、方便，可靠性高，可以在確保自動門穩定性的前提下滿足其基本要求。

控制系統結構圖如圖1所示。

2 系統硬件設計

在對該系統的設計中，首先考慮了自動平移門多用于公共場合，為保證安全性[2]，門體玻璃材質使用鋼化玻璃，然后考慮其具體參數，如門體高度、單扇門開啟寬度、最快開門速度、常速關門速度、減速關門速度等，并確定開啟保持時間可調。

該設計中的具體參數如表1所示。

由于公共場所人流量大，為了保證安全性需求，在該系統中配備了防夾人光柵、后備電源等輔助裝置。

2.1 機械傳動機構

傳動機構采用導軌、滑輪及傳動皮帶作為自動門的基本傳動部件，每一個活動扇由4個滑輪來懸掛、驅動，從而避免啟動、剎車過程中前后輪的壓力不均，在水平和垂直兩個方向減少了活動扇的擺動和震動，這樣就能大幅度降低運行噪聲。

設計中采用了水平雙導軌設計，使活動扇重心處于雙層水平導軌的兩個支撐點之間，形成雙層“正懸掛”。導軌朝下的開口兩側配以毛刷形成密封，有效避免積塵造成的磨損影響。這種結構不僅有效地緩解了動態“側擺”的弊病，同時也在一定程度上解決了活動扇“掉扇”等安全問題，而且大大減少了滑輪的動態磨損，這種設計不僅能有效解決導軌、傳動及電氣組件的安裝固定等關鍵問題，而且能保證系統的動態穩定性及安全。

2.2 硬件選型

（1）驅動裝置：自動門的電機選擇主要考慮絕緣電阻、絕緣介電強度、接地裝置、過電壓保護等符合國際安全標準的規定，基于以上因素，最終該設計中采用了符合以上要求的電梯自動門專用三相交流變頻電機，型號為SBP90-60型，它具有噪聲低、過載能力強等優點，額定電壓為三相交流220 V，采用Y型接法，可通過改變輸入三相交流電的頻率來改變電機的轉速。

（2）可編程控制器（PLC）的選型：該設計中采用西門子S7-200（cpu226）系列小型PLC來實現整個自動系統的控制，西門子S7-200系列PLC是SIEMENS公司推出的一種小型PLC，它結構緊湊、擴展性良好、指令功能強大，具備良好的性價比[3]，可以滿足該設計的要求。

（3）變頻器：考慮到該設計中電壓、電流和容量匹配的需要，采用了松下VF0系列單相200 V級變頻器，由于其0.2 kW容量級別的型號不帶制動回路和制動電阻，所以該設計最終選取了0.4 kW容量級別帶制動回路的BFV00042G（0.4 kW/2.4 A）型號變頻器。

考慮自動門系統具有如下速度要求。

高速啟動（行程開關1）→中速運行（行程開關2）→低速運行（行程開關2）→停止（限位下限開關）。

根據開門或者關門的距離和時間要求，算出加速、中速和減速線的線速度，并計算出相應電機轉子的轉速，根據轉速公式：n=60f/p（1-s），再計算出相應的設定頻率值，最后參照變頻器的設置手冊進行設定，按設計要求設定好變頻器三速控制的頻率。

（4）自動感應開關的選擇：在自動門的人員檢測上運用OD—001型微波感應器及OD—003型安全傳感器來防止夾人，自動門的速度信號采集上運用了ED—130U型非埋入型接近傳感器。

2.3 系統接線

自動門采用AC220V電壓供電，分別給PLC、變頻器和線圈及24 V電源開關供電，并提供接地保護，系統供電電源如圖2所示。

PLC端子連接如圖3所示。

2.4 I/O分配

PLC的I/O分配如表2所示。

3 軟件設計

根據自動門的控制和安全要求，PLC控制程序有自動和手動兩種方式，并設有異常停止控制，自動門控制流程圖如圖4所示。

4 結語

該文利用PLC與變頻器控制三相交流變頻電機來控制自動門，實現了通過手動和自動兩種方式，完成對自動門的開關控制。在軟件設計中使動作步序互鎖，確保系統防止發生誤操作，保證了自動門的安全運行。通過多次的軟件仿真和現場調試，實現了設計要求，自動門系統運轉正常，速度控制平滑流暢，自動平移門控制系統可保持可靠穩定的長期運行。

參考文獻

[1] 司慧玲.基于PLC的自動門控制系統的設計[J].電子測試，2013（24）：47-48.

[2] 張蕾.基于PLC與MCGS自動門監控系統設計[J].自動化技術與應用，2017（2）：37-40.

[3] 阮友德.電氣控制與PLC教程[M].人民郵電出版社，2006.