黃愛明

摘 要：本文首先針對(duì)基于PLC的自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)的運(yùn)行原理進(jìn)行論述，并在此基礎(chǔ)上，分別針對(duì)其硬件與軟件組成進(jìn)行了介紹，希望通過(guò)此次經(jīng)驗(yàn)交流，本文能夠?yàn)閺氖略撔袠I(yè)的相關(guān)技術(shù)人員帶來(lái)一定有價(jià)值的參考，并且希望本篇文章，能夠起到拋磚引玉的效果。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)；系統(tǒng)構(gòu)成；運(yùn)行原理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.015

0 引言

PLC即可編程控制器，它是能夠?qū)I(yè)為工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行自動(dòng)化控制而出現(xiàn)的一種控制設(shè)備，在當(dāng)前中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域當(dāng)中，PLC的使用已經(jīng)日益成熟，展現(xiàn)出了其諸多優(yōu)點(diǎn)（體積較小、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單、使用方便等），并且伴隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也正朝著遠(yuǎn)程化、智能化的網(wǎng)絡(luò)控制方面邁進(jìn)。為了能夠滿足市場(chǎng)環(huán)境的要求，世界范圍內(nèi)的PLC生產(chǎn)企業(yè)都陸續(xù)推出了擁有互聯(lián)網(wǎng)通訊能力的PLC與周邊產(chǎn)品。目前自動(dòng)門控制有單片機(jī)控制和PLC控制兩種方式，因?yàn)槭褂肞LC控制的自動(dòng)快速門擁有維修方便，故障發(fā)生頻率低、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)領(lǐng)域中是使用已經(jīng)十分普遍。本文著重就基于PLC的自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)開展硬件和軟件方面的逐一分析，并對(duì)其中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)提出了自己一些不成熟的看法。

1 基于PLC的自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)運(yùn)行原理

該系統(tǒng)使用PLC來(lái)成為自動(dòng)快速門的控制設(shè)備，每當(dāng)感應(yīng)設(shè)備監(jiān)測(cè)到有人接近自動(dòng)快速門時(shí)，感應(yīng)設(shè)備就會(huì)發(fā)出脈沖信號(hào)到PLC當(dāng)中，PLC在開展判定之后便會(huì)命令電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，并且針對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)（采用編碼器來(lái)檢測(cè)和作為限位器），使得電機(jī)在達(dá)到一定的速度之后能夠減速運(yùn)行。電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致門的打開。自動(dòng)快速門在打開之后憑借PLC來(lái)開展判定，處于開啟狀態(tài)，直至在通道當(dāng)中沒(méi)有行人為止。若PLC判定通道上已經(jīng)沒(méi)有了行人，PLC便會(huì)命令電機(jī)進(jìn)行反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，在很短的時(shí)間當(dāng)中，迅速關(guān)閉自動(dòng)快速門。在關(guān)閉自動(dòng)快速門的過(guò)程之中，如果探測(cè)設(shè)備感應(yīng)到有人接近PLC 那么便會(huì)又切換到開門的形態(tài)。為了保障安全，在自動(dòng)快速門關(guān)閉的過(guò)程當(dāng)中，若遇見障礙物時(shí)，門便會(huì)朝著反向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這是一種極為重要的保護(hù)措施，在保障人員的生命安全的同時(shí)，自動(dòng)快速門電機(jī)也不會(huì)因?yàn)槌?fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而被燒毀。

2 基于PLC的自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

2.1 人體感知探測(cè)器（目前市面上一般采用微波雷達(dá)感應(yīng)器）

人類的體溫相對(duì)恒定，一般都是在37攝氏度左右，并且還會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)為10微米左右的紅外線。在自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)當(dāng)中，其熱釋元件便是將人體所產(chǎn)生的輻射作為接收目標(biāo)的。這種元件對(duì)于波長(zhǎng)為10微米左右的輻射能夠十分敏感的進(jìn)行感知，一旦感知到人類的接近，熱釋元件便會(huì)失去自身的電荷平衡，朝外部進(jìn)行電荷的施放。后續(xù)電路憑借監(jiān)測(cè)處理以后便可以產(chǎn)生信號(hào)。被動(dòng)式紅外線探測(cè)頭，它的傳感器涵蓋有兩個(gè)反方向串聯(lián)的熱釋元件，一旦有人進(jìn)入到了測(cè)定區(qū)間，人體自身所施放的紅外線熱能便會(huì)被電子元件所接受，并產(chǎn)生相關(guān)的電訊號(hào)。在PLC的自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)當(dāng)中，人體感知探測(cè)的數(shù)量為2個(gè)，門內(nèi)和門外各一個(gè)。它們需要占用PLC2個(gè)輸入點(diǎn)。

2.2 自動(dòng)快速門運(yùn)行位置探測(cè)

該系統(tǒng)的核心是對(duì)門的運(yùn)行進(jìn)行控制，為了可以達(dá)到更佳的效果，PLC必須要時(shí)刻了解當(dāng)前門所在的地點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行有關(guān)的動(dòng)作，因此在重要位置，必須要進(jìn)行位置感應(yīng)器的安裝（一般采用增量編碼器或絕對(duì)值編碼器），并且把信號(hào)傳輸?shù)絇LC當(dāng)中，基于以上前提，自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)需要建立2個(gè)形成開關(guān)，分別用來(lái)檢測(cè)門處在開啟和閉合狀態(tài)時(shí)的具體位置。該硬件設(shè)備含有兩個(gè)行程開關(guān)和一個(gè)霍爾傳感器，因此會(huì)占據(jù)PLC3個(gè)輸入點(diǎn)。

2.3 步進(jìn)電機(jī)

簡(jiǎn)單地說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)就是把電脈沖轉(zhuǎn)變成角位移的執(zhí)行設(shè)備，每當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接受了脈沖訊號(hào)，他便會(huì)讓步進(jìn)電機(jī)朝著某一方向進(jìn)行一個(gè)固定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)便是在使用過(guò)程中有著極高的精度（精度為100%），因此在各種開環(huán)控制當(dāng)中，被廣泛運(yùn)用。PLC針對(duì)電機(jī)的控制一般有兩種辦法，即脈沖+方向控制或者正反方向脈沖輸入，在這里，使用的是第一種控制辦法。

2.4 門運(yùn)行報(bào)警

在PLC自動(dòng)快速門進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，常常會(huì)遇見障礙物對(duì)其運(yùn)動(dòng)造成阻止的現(xiàn)象，這時(shí)候便需要開展針對(duì)性分析，而報(bào)警設(shè)備的監(jiān)控能夠讓門在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行有效的保護(hù)，防止電機(jī)因?yàn)槌?fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而被燒毀。（一般采用紅外線光電開關(guān)或氣囊開關(guān)、導(dǎo)電橡膠安全底邊、存在感應(yīng)器等來(lái)檢測(cè)并發(fā)出信號(hào)給PLC。）

2.5 PLC主機(jī)

PLC主機(jī)是PLC門控制系統(tǒng)的硬件中心部分，為滿足功能要求，主機(jī)當(dāng)中的硬件結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)如圖1所示。該主機(jī)共有11個(gè)輸入信號(hào)控制點(diǎn)，涵蓋有人體感知信號(hào)2個(gè)，位置偵測(cè)3個(gè)，障礙偵測(cè)1個(gè)，以及手動(dòng)開門關(guān)門按鈕信號(hào)，開啟關(guān)閉按鈕信號(hào)等共計(jì)11個(gè)。

3 基于PLC的自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)軟件構(gòu)成

3.1 主程序板塊

首先開展系統(tǒng)的初始化，涵蓋有中斷設(shè)置、開門和關(guān)門過(guò)程當(dāng)中各個(gè)細(xì)節(jié)變量的初始化等，之后PLC按照所輸入訊號(hào)的不同進(jìn)行操作。如按下停止按鍵，PLC沒(méi)有發(fā)生關(guān)門的命令，讓電機(jī)停止運(yùn)行，門不產(chǎn)生變化。按下開啟按鍵，PLC就開關(guān)門的命令進(jìn)行回復(fù)；按下手動(dòng)關(guān)門按鍵，調(diào)整使用關(guān)門子程序等，因?yàn)镻LC是使用掃描的運(yùn)行辦法，程序連續(xù)運(yùn)行，每一次運(yùn)轉(zhuǎn)，都需要針對(duì)以上條件開展檢測(cè)，符合其中任一一個(gè)條件便需要進(jìn)行實(shí)時(shí)切換。其流程圖如圖2所示：

3.2 開門及關(guān)門子程序板塊

因?yàn)樵赑LC門自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，開門動(dòng)作和關(guān)門動(dòng)作有著緊密的關(guān)聯(lián)性，因此本文將兩個(gè)板塊進(jìn)行結(jié)合分析說(shuō)明。

在開門過(guò)程當(dāng)中，首先檢查關(guān)門極限信號(hào)是否有效，如果檢測(cè)效果為有效，就代表此門是處于完全關(guān)閉狀態(tài)的，對(duì)形成的變量需要進(jìn)行歸零處理。由于在PLC自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)當(dāng)中，是針對(duì)一個(gè)程序進(jìn)行連續(xù)多次執(zhí)行的，因此檢查手動(dòng)開門或者人體感知信號(hào)在該次測(cè)驗(yàn)有之后需要就電子開門程序進(jìn)行調(diào)用，如果是設(shè)置PLC高速脈沖輸出數(shù)據(jù)為電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行準(zhǔn)備，之后檢查電機(jī)的具體運(yùn)轉(zhuǎn)情況，運(yùn)轉(zhuǎn)一周形成變量便會(huì)增加1。之后就開門極限進(jìn)行檢查，關(guān)停電機(jī)訊號(hào)的輸出，杜絕出現(xiàn)在自動(dòng)快速門完全開啟狀態(tài)時(shí)，電機(jī)發(fā)生異常運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

在關(guān)門過(guò)程當(dāng)中，需要首先就關(guān)門或者人體感知信號(hào)在此次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中是否有效使用了關(guān)門子程序進(jìn)行檢查，如果是，便需要設(shè)置PLC高速脈沖輸出數(shù)據(jù)，并在此當(dāng)中進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的輸入，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)運(yùn)行，并對(duì)電機(jī)的運(yùn)行情況開展檢查，每運(yùn)行一次，行程量便會(huì)減少1。在最后檢查關(guān)門極限是否達(dá)到效果，如果達(dá)到實(shí)際效果，則代表門已經(jīng)處在了完全閉合狀態(tài)，需要在此過(guò)程之后對(duì)電機(jī)信號(hào)進(jìn)行切斷。

值得注意的是，在自動(dòng)快速門系統(tǒng)每次進(jìn)行開門或者關(guān)門的過(guò)程當(dāng)中，門可能會(huì)存在有不是完全閉合或者完全打開的現(xiàn)象，采用形成變量表對(duì)電動(dòng)門當(dāng)前所在的位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程當(dāng)中，高速脈沖輸出這一功能需要按照行程變化的具體數(shù)值來(lái)對(duì)脈沖進(jìn)行輸出，讓電機(jī)設(shè)備依照恒定速度、加速度或者減速度的方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上文的分析可以發(fā)現(xiàn)，基于PLC的自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)，在使用的過(guò)程當(dāng)中，展現(xiàn)出了許多其他自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，如維修簡(jiǎn)便、使用方便、靈敏度高等，本文就基于PLC的自動(dòng)快速門控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成設(shè)計(jì)和硬件構(gòu)成設(shè)計(jì)開展了逐一的分析，希望能夠給予相關(guān)工作人員帶來(lái)有價(jià)值的信息參考。

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