基于PLC的车库自动门控制系统的设计

基于PLC的车库自动门控制系统的设计

摘要：由于PLC所有的控制功能都是以程序的形式来体现的，因此PLC的应用已早期的开关逻辑到现在工业的各个领域，它既可用于开关量控制，又可以用于模拟量控制，既可用于单机控制，又可用于组成多级控制系统。本文主要分析PLC控制系统设计的一般步骤和内容，并针对公共车库自动门控制系统进行设计。

关键词：PLC 车库自动门

PLC系统和继电器系统类似，也是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成。输入部分收集并保存被控制部分实际运行的数据。逻辑部分处理输人部分所取得的信息，并判断那些功能需做出相应的输出反应。输出部分控制正在被控的各装置中，哪几个设备需要实时操作处理。PLC采用大规模集成电路构成的微处理器和存储器来组成逻辑部分。尽管逻辑部分的作用与继电器控制系统类似，但是其组成、工作原理和运行方式是完全不同的[1]。本文以下主要分析基于PLC的小区公共车库自动门控制系统的设计。

1公共车库自动自动门控制概述

1.1自动门控制装置

自动门控制装置由门内红外探测开关GDl、门外红外探测开关GD2、开门限位开关SQ1、关门限位开关SQ2、开门执行机构KMl（控制电动机正转）、关门执行机构KM2（控制电动机反转）等部件组成。要求：

①当有人由内到外出门或由外到内进门时，电动机正转，门自动打开，开门到位时，限位开关SQ1发出信号，电动机自动停止运行。

②自动门在开门位置停留5s后，自动进入关门程序。电动机反转，门自动关闭，关门到位时，限位开关SQ2发出信号，电动机停止运行。

③在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过大门时，必须立即停止关门动作，并自动进入开门程序。

④在门打开后的5s等待时间内，若又有人员由外至内或由内至外通过大门时，系统必须重新等待5s后，再进入关门过程，以保证人员安全通过。

1.2小区公共车库自动门控制要求

当汽车到达车库门前，超声波开关接收到车来的信号，开门上升；当升到顶点碰到上限开关，门停止上升；当汽车驶入车库后，光电开关发出信号。门电动机反转，门下降；当下降碰到下限开关后，门电动机停止[2]。

（1）小区车库门栏采用双向车道设计，以保证小区高峰时刻车辆的通过量和秩序。

（2）车辆到达或离开，检测采用光电开关，当车辆在到达检测位停留3s以上时，卷帘门自动升起到位，当车辆通过离开检测位且到达检测位没有别的车辆时，卷帘门降下，若有则保持升起状态直到到达检测位没有别的车辆时延时lOs 后再降下。

（3）设置车库管理人员操作的运行状态急停，强制升起和强制降下功能，此功能不受到达和离开检测位的控制。

（4）升起时有升起到位检测，降下时有降下到位检测，利用行程开关实现，一旦卷帘门到达位置，动作电机停止工作。

（5）若卷帘门开始升起或降下后15s，仍没有达到检测位置，则切断电机电源，发车警报告知管理人员检修。

2程序设计

首先，考虑需要入库的车辆到达检测位并保持3s的情况，并且要考虑到干扰因素，比如有人从检测位前走过的情况。

以入库到达检测为例。当车辆到达检测位时，光电开关动作，其上升沿时先将计数器DO清零（第一行程序），导通期间通过DO的自加1实现按秒计数（第三行程序），DO等于3也就是完成3s计时。下面再考虑干扰的情况，即有人从检测位走过，此时，光电开关闭合上升沿完成DO清零。由于人路过一条检测带的时间是十分有限的，除非在检测点逗留，否则是不会超过3s的，因而DO无法完成3s计时，根据人的走动速度不同，DO的值可能为1或2，假如此时又有一人走过检测位，入库门也不会打开。因为程序中设计了光电开关闭合上升沿计数器清零，这就避免了由于干扰的累计发生而引起的误动作[3]。

合理地利用上升沿，是进行程序设计的一大重要法宝。若编写两段实现数据寄存器按秒自加功能的小程序，一个使用上升沿，一个不使用，则两个寄存器中的数据是不同的。使用上升沿自加的寄存器中的数据是正确的，另外一个是错误的。因为在接点的闭合时间内，PLC可以完成多个扫描周期，也就是说不使用上升沿的自加寄存器每次自加的不是1，而是100，200或者300，这个数字的大小取决于程序的长度，即PLC完成一次全部程序的扫描的时间。当门关闭到底碰到下限位行程开关SQ2时，SQ2闭合，输入继电器I0.5常闭触点断开，输出继电器Q0.2断开，关门接触器KM2断开，大门停止运动。当按下停用大门控制系统按钮SB2，输入继电器I0.1常闭触点断开，内部辅助继电器M1.0断开，其常开触点均断开，从而阻止输出继电器Q0.1和Q0.2的接通，因此大门不会运动[4]。

同样以入库门动作为例，根据前面的需求分析，可知有强制入库门上升和检

测位保持3s（有车辆在检测位）两个条件使库门上升，则在输入侧将这两个条件并联，同时加上自锁。据需求分析可知另外还有入库门升起到位检测，入库门急停和前面强调过多次的入库门下降（互锁），以上三个条件的触发都是用于断开主通路的，因而采用常闭接点。

3运行调试

（1）将自己编写的程序或将所给的参考程序输入计算机中。

（2）编译程序并将程序下载到PLC中。

（3）将PLC运行模式选择开关打到RUN位置，或者用鼠标单击工具条中的RUN按钮，使PLC进入运行方式。

（4）按下系统启动按钮SBl，观察电动机的状态是否正常。然后当小车到达仓库门15时，超声波开关PHl用按钮开关来模拟，观察电动机运行状态是否为正向运转即表示门打开。

（5）当碰下SQl时，表示门打开到顶部位置，观察电动机的运行状态，JtLN，寸电动机应停止运行。

（6）当车子进入仓库后，光电开关PH2会动作，在此用按钮开关来模拟。此时应该进行关门的操作，观察电动机的运行状态是否为反方向运行。

（7）当碰下SQ2时，表示门已经关上，观察电动机的运行状态是否停止。

参考文献：

[1]史宜巧，孙业明，景绍学主编. PLC技术及应用项目教程[M]. 机械工业出版社，2009.01.

[2]霍彩萍. PLC应用技术（三菱）[M]. 中国劳动社会保障出版社，2008

[3]贫哲荣，石帅军. 流行PLC实用程序及设计[M].西安电子科技大学出版社，2006

[4]常辉主编. 可编程序控制器技术与应用（西门子系列）实验与实训[M]. 电子工业出版社，2009.01.