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西游之焚天:基于PLC自动控制门装置设计

时间: 2018-12-06阅读:

摘要:可编程控制器(PLC)因具有很好的稳定性、改变控制简单及强大的数字处理功能,所以在自动门开关控制应用中获得广泛的使用。该文基于PLC设计了动感应门的自动控制门系统,利用PLC设计软硬件电路及控制程序,满足了感应自动门的快捷、控制简单的要求,具有自动开关门及安全防夹人功能、主要来满足人流密集场所对自动门的要求。

关键词:可编程控制器(PLC),感应功能,高效

中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2018)04-0202-02

自动感应门依据其功能可以分为:自动平移感应门、自动平开感应门、自动旋转门等,由于使用功能單一,目前,平开门比较少用,而旋转门由于造价昂贵,并且占地面积大,多在高档场所使用,所以,综上可知自动平移感应门是目前人们主要使用的设备。

本文设计的是车库门口的自动控制卷帘感应门,采用主电机拖动卷帘运动。电机正转运行时,通过接触器S B 1开启卷帘门,电机反转时,利用接触器S B 2关门。 通过超声波探测器的开关S A 1检测人(车)是否进入到超声波感应区域内,从而产生感应输出信号(S01=ON),并利用其启动中间接触器C1,使电机M正转,完成开门功能。利用光电感应开关S02,完成否有物体穿过的检测功能。当行车或者行人通过时,感应光束使光电开关S02动作,产生电脉冲信号,从而启动中间接触器C2,启动电机M反向启动,完成关门功能。同时利用行程开关K1和K2来实现电机的停止功能。

1 系统总体方案设计

1.1 系统硬件配置及组成原理

自动门控制系统包含PLC控制和动作执行元件构成。采用自动和手动电动控制方式,此种控制方式为目前大多自动门控制方式,本课题所设计的自动门控制系统采用PLC为控制中心来控制传动机构从而控制门的开和关实现门的自动控制。当有车进入超声波范围后,卷帘门自动上升(电动机正转),直到达到上限位后关闭电动机正转系统,门下有光电感应装置,当车辆到达门下,挡住红外线时,启动卷帘门下降开关(电动机反转),但是卷帘门此时并不下降,而是检测到车辆开出超声波范围后,才正式开启下降,直到达到下限位才关闭电动机反转系统。为了防止特殊情况出现,也可手动使卷帘门上升和下降,在下降过程中防止夹到车辆,可以手动使门上升,知道上限位;门没有下降时,可以手动使门下降,直到你想停的位置,若到达下线位自动关闭。

自动控制门系统是由主控制器(PLC)(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,指挥整个系统工作,通过控制电机的正反转和停止,开实现自动门的开门和关门)、感应探测器(超声波感应、光电感应)(负责采集外部信号,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)、电动机(提供开门和关门的主动力)、开门执行机构(卷帘门)。该系统设计框图如下图1所示:

图1 自动控制门装置系统图

1.2 系统变量定义及分配表

按照原理分析易知:该PLC控制系统需要7个输入,两个输出。由于该控制系统控制规模不大,控制程序比较简单,充分考虑到控制规模、内存大小、功能要求并结合经济、安全、高校等因素,再加上课上所学,我们在最终选择西门子系列的控制模块。

根据西门子S7-200的模块及I/O接口组成确定该控制系统的I/O口的分配及地址编码,如表1所示。

1.3 系统接线图设计

根据I/O口的分配及地址编码表及S7-200的特点做出该PLC控制系统的I/O口外部接线图,如图2所示。

由外部接线图可以看出,I0.0与I0.5为按钮开关,I0.3与I0.4为限位开关,I0.1与I0.2为信号开关,I0.6与I0.7为手动开关,通电后将会跟随程序进行控制;输出接灯模拟电动机正反转,接通电源,可执行输出控制。

1.4 系统可靠性设计

由于是自动控制门,非人工看守,自然可能出现意外事情,系统中就加了手动控制装置,当卷帘门下降过程中夹到人或车,就要手动紧急让卷帘门上升,若要紧急让门关闭就手动开关让门下降。

门上升下降到一定位置就要关闭电动机,就设计了限位开关,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。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。

2 控制系统设计

根据自动门的工作原理,为了实现预定的功能,并防止意外发生,我们设计了一下流程图来概述整个过程,如图3所示。

存在整体的启动和停止按钮,当打开启动按钮后,超声波进行扫描,当有信号到达,就驱动卷帘门上升(电动机正转),直到达到上限位电动机停转,光电感应信号检测,给下降一个触发,但并不影响电动机转动,直到超声波检测不到信号时,启动卷帘门 下降(电动机反转),直到达到下限位电动机停转。为防止出现故障,设立了手动开关门装置,可以跳过信号检测装置,防止出现意外。

控制梯形图设计:

检测到车辆压线,形成自锁,直到车辆或者人走过光电感应,走出超声波范围,触动电动机反转,直到到达下限位,电动机停转。

手动使电动机反转,没有自锁,跳过正转机械、电气互锁,直接驱动帘卷门下降,若手一直触碰开关,卷帘门持续下降到到达下限位,电动机停转,门关好;当不再要求卷帘门下降时可松手,卷帘门再次上升,直到触碰到限位开关,电动机停转,帘卷门保持在最高位。

3 系统调试及结果分析

首先在PLC试验台上连接好本试验中要用到的输入/输出接口,然后连接计算机与PLC设备之间的通讯线,连接好之后各自都接通电源。接着在计算机中打开编程软件,输入该自动售货机的相关梯形图,然后进行保存、综合、编译、9调试、修改等过程确定无误后,下载至PLC中,最后进行硬件调试,在PLC的操作台上进行,一边调试一边观察试验台,看是否可以按我们事先预计的效果运行。

现象一:按下按钮SB1,当拨上开关SA1,指示灯L1点亮;

现象二:一定时间摁下按钮SB2,指示L1灯熄灭;

现象三:拨上开关SA2,一段时间后拨下开关SA2,一段时间后拨下开关

SA1,指示灯L2点亮;

现象四:一定时间摁下按钮SB5,指示L2灯熄灭;

现象五:按下按钮SB3,指示灯L1点亮;

现象六:按下按钮SB4,指示灯L2点亮。

4 总结

本文基于PLC的可编程逻辑控制理论,设计了车库自动感应门的软硬件设计。不仅理论上解决了自动感应门的可行性,同时利用模拟调试完成了设计所需功能,基本上可以运用与实际,但在实际应用中,需要更多的是考慮该系统与其它系统的综合集成能力,需要通过在实际的工作中发现问题并及时改进。本系统目前还未实现智能化,需要更多的先进的技术,最终实现智能化的需求。

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