基于PLC的自动平移门设计

陶佳

摘 要：该文介绍了一种基于PLC的自动平移门设计，从功能需求和技术参数出发，经过合理地优化控制系统工作流程，在确保安全的前提下，提出通过PLC和变频器控制三相交流变频电机来实现对自动门的平移控制，对系统的硬件设计和软件设计进行了说明。经过仿真和现场调试，该系统硬件简单、软件设计合理，具有良好的实用性和可靠性，能满足设计要求。

关键词：PLC 变频器 自动门

中图分类号：TU22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（a）-0055-04

自动门的使用在人们的生活当中越来越广泛，其中自动平移门运用的最多，平时我们所说的平移门、感应门一般就是指自动平移门。基于继电器逻辑控制的自动门安装及维护都比较复杂[1]，目前已很少使用，而该文介绍的基于PLC控制的自动门系统采用两开控制，具有结构简单、系统稳定、抗干扰能力强、维护方便、能耗低等特点，能满足各种技术和经济要求。

1 系统方案设计

该设计采用可编程控制器（PLC）和控制变频器来调节交流电机运转来实现自动门运转的控制方式，通过传感器采集外部信号并给PLC一个脉冲信号，以PLC作为控制中心，负责电机和电锁类系统工作，并控制门扇开启速度和开启幅度等参数，运行过程中，通过行程开关判断自动门所在位置，发出信号控制自动门行进速度。这种控制电路结构简单、方便，可靠性高，可以在确保自动门稳定性的前提下满足其基本要求。

控制系统结构图如图1所示。

2 系统硬件设计

在对该系统的设计中，首先考虑了自动平移门多用于公共场合，为保证安全性[2]，门体玻璃材质使用钢化玻璃，然后考虑其具体参数，如门体高度、单扇门开启宽度、最快开门速度、常速关门速度、减速关门速度等，并确定开启保持时间可调。

该设计中的具体参数如表1所示。

由于公共场所人流量大，为了保证安全性需求，在该系统中配备了防夹人光栅、后备电源等辅助装置。

2.1 机械传动机构

传动机构采用导轨、滑轮及传动皮带作为自动门的基本传动部件，每一个活动扇由4个滑轮来悬挂、驱动，从而避免启动、刹车过程中前后轮的压力不均，在水平和垂直两个方向减少了活动扇的摆动和震动，这样就能大幅度降低运行噪声。

设计中采用了水平双导轨设计，使活动扇重心处于双层水平导轨的两个支撑点之间，形成双层“正悬挂”。导轨朝下的开口两侧配以毛刷形成密封，有效避免积尘造成的磨损影响。这种结构不仅有效地缓解了动态“侧摆”的弊病，同时也在一定程度上解决了活动扇“掉扇”等安全问题，而且大大减少了滑轮的动态磨损，这种设计不仅能有效解决导轨、传动及电气组件的安装固定等关键问题，而且能保证系统的动态稳定性及安全。

2.2 硬件选型

（1）驱动装置：自动门的电机选择主要考虑绝缘电阻、绝缘介电强度、接地装置、过电压保护等符合国际安全标准的规定，基于以上因素，最终该设计中采用了符合以上要求的电梯自动门专用三相交流变频电机，型号为SBP90-60型，它具有噪声低、过载能力强等优点，额定电压为三相交流220 V，采用Y型接法，可通过改变输入三相交流电的频率来改变电机的转速。

（2）可编程控制器（PLC）的选型：该设计中采用西门子S7-200（cpu226）系列小型PLC来实现整个自动系统的控制，西门子S7-200系列PLC是SIEMENS公司推出的一种小型PLC，它结构紧凑、扩展性良好、指令功能强大，具备良好的性价比[3]，可以满足该设计的要求。

（3）变频器：考虑到该设计中电压、电流和容量匹配的需要，采用了松下VF0系列单相200 V级变频器，由于其0.2 kW容量级别的型号不带制动回路和制动电阻，所以该设计最终选取了0.4 kW容量级别带制动回路的BFV00042G（0.4 kW/2.4 A）型号变频器。

考虑自动门系统具有如下速度要求。

高速启动（行程开关1）→中速运行（行程开关2）→低速运行（行程开关2）→停止（限位下限开关）。

根据开门或者关门的距离和时间要求，算出加速、中速和减速线的线速度，并计算出相应电机转子的转速，根据转速公式：n=60f/p（1-s），再计算出相应的设定频率值，最后参照变频器的设置手册进行设定，按设计要求设定好变频器三速控制的频率。

（4）自动感应开关的选择：在自动门的人员检测上运用OD—001型微波感应器及OD—003型安全传感器来防止夹人，自动门的速度信号采集上运用了ED—130U型非埋入型接近传感器。

2.3 系统接线

自动门采用AC220V电压供电，分别给PLC、变频器和线圈及24 V電源开关供电，并提供接地保护，系统供电电源如图2所示。

PLC端子连接如图3所示。

2.4 I/O分配

PLC的I/O分配如表2所示。

3 软件设计

根据自动门的控制和安全要求，PLC控制程序有自动和手动两种方式，并设有异常停止控制，自动门控制流程图如图4所示。

4 结语

该文利用PLC与变频器控制三相交流变频电机来控制自动门，实现了通过手动和自动两种方式，完成对自动门的开关控制。在软件设计中使动作步序互锁，确保系统防止发生误操作，保证了自动门的安全运行。通过多次的软件仿真和现场调试，实现了设计要求，自动门系统运转正常，速度控制平滑流畅，自动平移门控制系统可保持可靠稳定的长期运行。

参考文献

[1] 司慧玲.基于PLC的自动门控制系统的设计[J].电子测试，2013（24）：47-48.

[2] 张蕾.基于PLC与MCGS自动门监控系统设计[J].自动化技术与应用，2017（2）：37-40.

[3] 阮友德.电气控制与PLC教程[M].人民邮电出版社，2006.