PLC控制的自动门系统设计+流程图+梯形图(3)
PLC作为自动门的主控制器。当感应探测器探测到有人接近时,将脉冲信号传给PLC,PLC判断后通知电机运行,同时监控电机转数,以便通知电机在一定时候加速和进入慢行运行,电机正向运行带动门体开启。门体开启后由PLC作出判断,保持打开状态,直到门通道上已无任何人为止。如门通道上已无任何人,PLC通知电机作反向运动,在短时间内自动关闭门体。在关门过程中,如果探测到又有人接近时,PLC自动切换到开门状态。
2 平滑自动门的需求分析和总体设计
2.1 平滑自动门的需求分析
本方案设计的自动门是一种平滑自动门，如图2.1所示，采用高性能的自动门主控制器，高效率直流电机，不发热无噪音。
自动门必须实现的要求：①有人接近时门应自动打开；②门打开后，应保持开状态，直到门的通道上已无任何人为止；③如门的通道上已无任何人，门必需在很短的时间内自动关闭。
根据需求分析可以得出：
（1）自动门的主控制器必须从功能强大的单片机、可编程控制器（PLC）、现场可编程门阵列（FPGA）当中选择。
（2）必要的探测传感器来探测有无人靠近自动门。
（3）必要的位置传感器来感知自动门的运行位置。
（4）通过必要的电机驱动电路来实现电机的正反转从而控制自动门的开启和关闭。
（5）门运行过程中，必需的传感器对遇到障碍物时的自动门运行障碍进行检测和报警，起到电路保护功能。
图2.1 银行用平滑自动门
2.2 控制方案选择
目前的自动门控制主要有单片机控制、芯片控制、可编程控制器（PLC）等来进行控制。
（1）由MC68HC11K4单片机及其外围电路、红外检测电路、门行程检测电路、步进电机控制电路、故障检测电路、故障显示电路、控制方式切换电路等七部分组成的红外自动门控制系统的硬件组成如图2.2所示。
图2.2 红外自动门控制系统的硬件组成框图
单片机循环检测红外检测电路和门行程检测电路输出信号, 据此产生步进电机控制信号, 电动机带动门运行, 当系统检测到控制方式发生改变时,系统进人相应的控制方式。如门在关门过程中遇到人或其他障碍物时门无条件朝相反方向打开, 当系统出现故障时, 进入故障处理程序。
（2）直流无刷电机控制系统包括电源模块、控制模块、驱动模块、功率模块、检测模块以及通信模块等, 总体结构框图如图2.3所示。
图2.3 无刷直流电机控制系统结构图
控制模块采用AVR系列单片机Mega16作为主控制器, 主要完成PWM调速功能、转子位置识别并输出换向功能、智能启动功能以及速度检测等功能。
（3）采用PLC作为自动门的主控制器。当感应探测器探测到有人接近时,将脉冲信号传给PLC,PLC判断后通知电机运行,同时监控电机转数,以便通知电机在一定时候加速和进入慢行运行,电机正向运行带动门体开启。门体开启后由PLC作出判断,保持打开状态,直到门通道上已无任何人为止。如门通道上已无任何人,PLC通知电机作反向运动,在短时间内自动关闭门体。在关门过程中,如果探测到又有人接近时,PLC自动切换到开门状态。控制框图如图2.4所示。
图2.4 PLC控制原理图
为安全起见,在关门过程中,当门体运动方向上遇到障碍物或人时,门体会自动向相反方向运动。这是一个非常重要的安全保护功能,在防止碰人或物的同时,保护自动门电机不会因过载而烧坏。
在电机主电路中,加入断路器及热继电器,当发生短路及过载时自动切断电源。在以PLC为主的控制系统中,PLC接收人体感应探测器信号检测有没有人想进出门,由接收门位置传感器信号及电机转速信号判断门的位置,接收红外线防夹感应器信号判断运动方向是否遇到障碍物。根据收到的信号不同, PLC通过运行程序产生相应的输出控制门的开关;若发现运行异常,则进入故障处理程序,输出报警信息。