自动门控制装置[1]

自动门控制装置

[摘要]：该自动门控制装置是利用热释电人体红外传感器检测信息，再用可编程序控制器（PLC）控制电动机的正反转。从而达到控制门的开、关。又介绍了三相异步电动机广泛应用，它具有结构简单、价格低廉、运行可靠和效率较高等特点。

[关键词] 热释电人体红外传感器 PLC控制程序电动机

一：引言

自动门控制装置采用热电释人体红外线传感器、PLC控制程序、电动机及相关设备构成的装置，它广泛用于生活中[1]。

可编程序控制器（PLC, Programmable Logic Controller）是采用微电脑技术制造的自动控制设备。他以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、记忆和算术运算等功能。PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展[2]。主要用的电动机是三相异步电动机，它现今得到了广泛的应用，具有结构简单、价格低廉、运行可靠和效率较高等特点[3]。

随着PLC技术的发展，其功能越来越多，集成度越来越高，网络功能越来越强，PLC与上位PC机联网形成的PLC及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中，PLC集三电与一体，具有良好的控制精度和高可靠性，使得PLC成为现代工业自动化的支柱[4]。PLC的生产厂家和型号、种类繁多，不同型号自成体系有不同的程序语言和使用方法，本文拟就用日本立石公司生产的OMRON C20p型PLC，设计几个PLC在三相异步电机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考，也可作

为工业电机的自动控制电路。

PLC最主要的编程语言是梯形图。常用的图形符号是梯形图符号，类似于电器原理图的符号，较易为电器工作人员所接受，此外还有逻辑符号、流程图符号等。有的PLC也可使用高级语言，如BASTC，C语言等，其实只要有相应的编译软件，什么语言都可以使用。PLC并不是一个一成不变的产品，它是采用计算机的设计思想而开发生产出来，经过几十年的发展，各个生产厂商在竞争的同时不断的完善、优化，使其更贴近自动化的发展，更适应自动化的现场要求[5]。

本控制装置中用到的是红外传感器，红外技术是在最近几十年中发展起来的一门新技术。它已在科技、国防和工农业生产等领域获得了广泛的应用。红外线是一种不可见光，物理本质是热辐射。一个只热物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射出来的。物体温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射能量就越强[6]。

红外传感器一般由光学系统、探测器、信号调理电路等组成[7]。主要用到的红外探测器是光子探测器。它利用入射红外辐射的光子流与探测器材料中电子的相互作用，改变电子的能量状态，引起各种电学现象。称为光子效应[8]。光子探测器的主要特点是灵敏度高，响应速度快，具有较高的响应频率[9]。

各种类型的电机制造厂遍布全国各地，生产面貌迅速改观。对电机的新理论、新结构、新材料、新工艺、新运行方式和测试方法所进行的大量实验研究工作获得了可靠的成果[10]。

三相异步电动机又称为三相感应电动机，它在工农业生产中应用非常广泛。例如，中小型轧钢设备、矿山机械、机床和农副产品加工机械等大部分均采用三相异步电动机来拖动[11]。根据统计，在电网的总动力负载中，异步电机约占85%，随着电气化、自动化技术的发展，它在工农业生产和人民生活中的重要性也日益显

著[12]。三相异步电动机之所以能广泛应用，因为它具有结构简单、价格低廉、运行可靠和效率较高等特点。

该装置主要研究的基本内容为以下几小点：

1、首先选择合适的光电检测器检测有无人的到来；

2、然后选择适当的PLC型号；

3、再把光电检测器检测的信号传给PLC；

4、最后由PLC控制电动机的正反转。

由以上几点从而达到对自动门的控制。

二：自动门控制装置的组成

三：自动门控制装置的工作原理

1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。

2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。

3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。

4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。

四：自动门控制装置的总体设计

本电路安装与宾馆、银行等大门的顶部，有人进、出门时，门自动打开，控制电路原理图见图（a）所示。

在此电路中使用一套图（b）电路板，当有人进、出大门，既PY1检测到人体时，电路板P点输出一高点平，V1饱和，PLC被触发，于是就执行PLC中的程序。再将继电器的输出来带动电动机正、反转，从而控制门的自动开、关。

图(a)控制原理图

五：自动门控制装置的单元电路设计

1．热释电人体红外线传感器

热释电人体红外线传感器是上世纪80年代末期出现的一种新型传感器件。现在，已得到越来越广泛的应用。目前，市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的SD02、PH5324，德国产的LH1954、LH1958，美国HAMAMATSU公司产P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。虽然它们的型号不一样，但其结构、外型和电参数大致相同，大部分可以彼此互换使用。

热释电人体红外线传感器由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。P2288的敏感单元的制造材料由LiTaO3 制成[13]。热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度所发生的变化，而温度的变化导致电信号的产生。环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向外输出信号；而传感器的低频响应（一般为0.1~10Hz）和对特定波长红外线（一般为5~15um）的响应决定了传感器只对外界的红外线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感，而这种变化对人体而言就是移动。所以，传感器对人体的移动或运动敏感，