PLC在自动门控制中的应用(精)

PLC在自动门控制中的应用
摘要:随着科学技术的不断发展，自动门在人们的日常生活中得到了广泛的应用，同时对其性能和安全性等方面的要求也越来越高。

本文介绍了西门子S7-226系列PLC和三菱E700系列变频器在自动门控制中的应用，分析了自动门的工作过程，设计了相应的梯形图文件，实现了自动门由开启、等待、关闭的全过程。

关键词:可编程控制器光电开关限位开关自动门
在大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼，自动门已经是随处可见。

自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的大门增添了不少高贵典雅的气息。

早期的自动门系统采用继电器逻辑控制，故障率高，可靠性差，维修困难，已被逐渐淘汰，PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高维修方便等优点，因而得到广泛的应用。

一、系统结构
1、自动门控制装置的硬件组成
自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门限位开关SQ1、关门到位限位开关SQ2、减速限位开关SQ3、三菱E700系列变频器和西门子S7-226系列PLC等部件组成。

2、功能器件的基本工作原理
(1)自动门感应门机的基本工作原理
首先，平移式自动感应门机组由以下部件组成：
1）主控制器：它是自动感应门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规模集成块，发出相应指令，指挥马达或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。

2）感应探测器：负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当有移动的物体进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号。

3）动力马达：提供开门与关门的主动力，控制自动感应门门扇加速与减速运行。

4）自动感应门扇行进轨道：就像火车的铁轨，约束门扇的吊具走轮系统，使其按特定方向行进。

5）门扇吊具走轮系统：用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。

6）同步皮带：用于传输马达所产动力，牵引自动感应门扇吊具走轮系统。

7）下部导向系统：是自动感应门门扇下部的导向与定位装置，防止门扇在运行时出现前后门体摆动。

当自动感应门门扇要完成一次开门与关门，其工作流程如下：感应探测器探测到有人进入时，将脉冲信号传给主控器，主控器识别后通知马达运行，同时监控马达转数，以便通知马达在一定时候加力和进入慢行运行。

马达得到一定运行电流
后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系应门，通知马达作反向运动，关闭感应门机使自动感应门扇开启；自动感应门扇开启后由控制器做出判断。

(2)行程开关(限位开关)的工作原理
在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。

因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。

行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。

在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。

(3)光电开关工作原理
工作原理光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。

物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。

光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

二、控制要求
进入开门过程，电机以40HZ的频率正转,门移到限位开关SQ3时,电
第 1 页共 8 页行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。

1、当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2是，
机频率减为20HZ,当门移到关门限位开关SQ1,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，进入关门过程，电机以40HZ的频率反转，门移到限位开关SQ3时，电机频率减为20HZ,当门移动到关门限位开关SQ2，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。

5、当自动门的自动控制部分出现故障时,按下自动与手动切换开关SB5,通过手动开门开关SB3和手动关门开关SB4能使自动门系统正常工作。

6、自动门的开门和关门过程不能同时动作。

三、I/O分配表
根据控制要求给出I/O分配表，如表1所示。

表1 I/O口分配表
四、P LC与变频器控制输出输入接线图
根据控制要求及I/O分配表，画出PLC硬件接线图，如图1所示。

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图1 PLC硬件接线图
五、变频器参数表
根据控制要求列出变频器参数,如表2所示。

表2 参数设定
六、程序流程图
根据控制要求画出程序流程图，如图2所示。

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图2 程序流程图
七、PLC控制梯形图
根据控制要求设计PLC梯形图如图3所示。

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图3 PLC梯形图
控制过程分析如下：第 5 页共 8 页
1、首先按下启动按钮使i0.6闭合，使中间继电器M0.0线圈得电,M0.0常开触点闭合,若外检测开关或内检测开关有信号时i0.0或i0.1闭合,Q0.0线圈通电，有原理分析可知光电检测开关的触发方式是脉冲触发所以需要自锁。

当Q0.0线圈通
电时Q0.0的常开触点闭合，Q0.2线圈得电，此时电动机以40Hz正转带动自动门扇移动，执行开门过程。

2、当门移动碰到限位开关i0.4闭合,中间继电器M0.1线圈得电,常开触点闭合,常闭触点打开,则Q0.2线圈失电,Q0.3线圈得电,电动机的正转频率减为20Hz。

3、当门扇完全打开时，使开门限位开关i0.2打开，Q0.0线圈断电，电动机停止转动。

4、当门扇停止移动时，由于开门限位开关的常闭变成常开故使常开闭合。

进行8秒的延时，若此时外检测开关或内检测开关i0.1或i0.0有信号，则使T0重新延时。

5、当8秒的延时完毕后T0线圈通电，关门限位开关关闭，所以使Q0.1通电并自锁，Q0.1的常开触点闭合,电动机以40Hz反转执行关门过程。

6、当门移动碰到限位开关i0.4闭合,中间继电器M0.1线圈得电,常开触点闭合,常闭触点打开,则Q0.2线圈失电,Q0.3线圈得电,电动机的反转频率减为20Hz。

当门扇完全闭合时，使开门限位开关i0.3打开，Q0.1线圈断电，电动机停止转动。

7、在关门过程中，若外检测开关或内检测开关i0.1,i0.0有信号又使Q0.0通电，由于在关门过程中Q0.0常闭，此时打开并中断关门过程，转向开门过程。

８、自动门若出现故障时，使用自动控制系统有所不适，按下自动与手动切换开关使i1.1闭合，中间继电器M0.4线圈得电自锁，则M0.4常开触点闭合,此时按下手动开门开关使i0.7得电闭合，Q0.0得电，电机正转，执行开门过程，按下手动关门开关使i1.0闭合，Q0.0线圈失电，Q0.1得电，电动机反转，执行关门过程。

八、结束语
今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在
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世界各地发挥着越来越大的作用。

计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用的重要组成部分，会在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

自动门工程在整个建筑投资中的比例虽然很小，但在建筑的日常使用和管理中却占有很重要的地位，是建筑智能化水平的重要指标。

这篇论文中给出了控制流程图和控制梯形图，根据程序流程图很容易编写梯形图。

为了解决门夹人的安全问题，在门中安装了光电传感器，在程序设计中也考虑了安全问题。

由于PLC的高度可靠性和复杂的逻辑表达能力，该系统在现场工作稳定而且可靠，深受用户的好评。

为了使系统更加可靠，安装时要考虑到下雨天避免雨水进人控制系统的措施，行人所接触到的按键也一定要保证安全。

九、参考文献
1、《可编程序控制器原理及应用》孙平高等教育出版社 2003年
2、《电气控制与PLC原理及应用》李道霖电子工业出版社 2005年
3、《S7-200可编程序控制器手册》西门子公司
4、《PLC应用技术》徐铁中国劳动社会保障出版社 2007年
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