基于plc控制的小区自动道闸系统设计

摘要：本论文设计用可编成控制器和变频器控制的自动道闸控制系统为基础，并采取用两个感应探测器（分别安装在道闸内和道闸外）和数个开关及传感器作为该系统的输入设备，靠变频器用来对道闸的开关速度进行调整，并且分析了该控制系统的工作原理和系统硬件组成，分析了自动道闸运行位置检测、人体感应探测、运行障碍检测等控制电路的工作过程，PLC的选择、变频器的选型、I/O点的确定以及自动道闸的运行过程等各方面也作出了详细的说明。关键词：自动道闸；可控制程序设计器；梯形图；变频控制

1.引言随着科技发展，PLC也一代一代不断的替换，PLC控制已成为当今的主流。其中一个最典型的例子就是自动道闸，早期的自动控制系统主要是使用逻辑控制的方法，通过继电器完成工作，但是因为继电器控制系统存在安装起来较为繁琐、占用空间大、运行起来不稳定、同时不易维修等缺点，容易造成在使用过程中的系统发生紊乱、电路线路出现故障、花费的维修成本也非常高、闭合不全甚至会导致人员伤亡等事故。自动系统及其应用应运而生，其工作原理是感应器件将检测相关信号并传送到系统控制中枢（PLC），然后系统控制中枢对传输进来的信号进行处理，继而发出相应的指令，控制驱动装置运行，最后通过传动装置实现对道闸的自动化操作。

2.PLC简介

按个人的意思可以顺便编写程序的控制器就是PLC。归根到底来说，PLC还是一个控制器，只不过综合了微电子技术、电脑技术、通讯技术在内而变成了一种高端的工业控制装置，最初的目的就是用来取代原来的继电器，是一个不仅能完成执行逻辑、记时、计数等控制功能，而且拥有较强灵活性的控制系统。可编程控制器具有比较强快速扫描和处理能力、系统性能好、功能多样化、编程结构简单等优点，是现在自动化工业生产的重要控制系统之一。因此逐渐在自动道闸中占据了越来越重要的地位。

3.自动道闸控制系统总体方案设计

从自动道闸的功能需求、控制要求、系统组成、机械传动等方面系统介绍了自动道闸控制系统方案设计应考虑的问题及解决办法。

3.1自动道闸的功能需求分析

本设计是应用在商场入口的自动道闸，需要高安全性和高可靠性。

（1）控制开关道闸需要自动控制和手动控制兼备

（2）系统必须具有紧急停止功能

3.2自动道闸的控制任务及要求

（1）当有人靠近道闸时，系统感应到信号后，电动机正转开道闸，但开道闸位置到达限位开关时，停止继续开道闸。

（2）当道闸处于开道闸状态持续8秒后，电动机反转，开始转入关道闸状态，但关道闸位置到达限位开关时，停止继续关道闸。

（3）当道闸处于关道闸过程中，且有人靠近道闸时，系统感应到信号后，会马上停止继续关道闸操作，重新进入步骤（1）中。

（4）当道闸在完全开的状态下，且未进入关道闸时，当有人靠近道闸时，系统感应到信号后，计时器必须重新进行8s计时，8s后再进入关道闸过程。

（5）应有具有防止道闸同时进行开、关道闸的互锁等保护装置。

3.3自动道闸控制系统构成

（1）主控制器：控制中枢，可以编写程序，控制器按照规定的顺序读取，发出预定的指令；并且程序可以按人的想法随意修改。

（2）感应探测器：采集自动道闸两侧产生的信号，当有目标接近自动道闸时，就会将信号传送给主控制器。

（3）交流马达：自动道闸的动力供应装置。

（4）道闸扇行运轨道：控制自动道闸的走向。

（5）道闸扇吊具走轮系统：控制道闸扇的运动方向和距离大小。

（6）同步皮带（有的厂家使用三角皮带）：起传输动力的作用，将动力传递给道闸扇。

（7）下部导向系统：起固定作用。

3.4自动道闸的机械传动机系统设计

（1）传动系统包括安装板、轨道、道闸机、皮带、吊挂件等。

（2）采用插入式组件简化安装操作。

（3）采用功率大、可调节的64V直流驱动电机。

（4）选择水平双导轨结构，保证道闸扇稳定性；配备双侧密封毛刷，防止灰尘的累积，维修简单。

（5）选择强度高、耐磨性好、具有一定减震能力的尼龙滑轮。

（6）采用齿形皮带，可以提高其与传动齿轮的吻合度，延长使用寿命。

4.自动道闸硬件系统设计

4.1驱动系统

本文设计的自动道闸运转的控制方式由变频器电路和交流电机来实现，前者的结构简单、操作方便、可靠性能好，后者的使用效率更高、维修成本更低。与直流电机驱动系统相比较，交流电机系统的工作效率更高、结构更加简单、维修操作更加方便、使用寿命更加持久，不仅如此，交流电机系统可调节的范围更大，能够实现低速恒转矩或者高速恒功率的运转模式。

4.2驱动器

驱动器的平稳运行决定了工作道闸的良好运作，本文通过变频器来调节驱动器的电机工作速度，作为目前自动道闸控制的主流技术，该技术的稳定性能良好、维修过程方便、安装步骤简单、花费成本较低等。

4.3变频器

1.变频器与负载的匹配问题

变频器与负载的匹配体现在三个方面，即电压匹配、电流匹配和转矩匹配。也就是说，变频器的额定电压、额定电流、工作转矩要与负载的额定电压、额定电流、启动转矩相符。由于本文选择的电机的额定电压为380V，最大启动电流为0.37A，启动转矩为1.4N/m，所以变频器的额定电压应当为380V，最大电流大于0.37A，工作转矩大于1.4N/m。

2.由于高速运行中的电机的电抗小，高次谐波增加，导致在工作过程中输出电流增大，所以对变频器容量的选择要稍稍高出普通电机。

综上所述，本文选择了日本三菱公司生产的FR-540变频器。该变频器的优点如下：

(1)操作简单，可以很轻松的实现频率的正反转和大小的变化。

(2)安装灵活，可以自由的选择控制装置的安装地点。

(3)频率设置简单，可以选择三个不同的频率，基本满足设计要求。

4.4感应开关

目前，市场上的感应开关的分类较多，可以根据感应原理的不同分为触摸感应、微波感应、红外感应、接近感应等类型，不同类型的感应开关适用于不同的使用环境中。本文选择的感应开关为人体感应探测器，分别安装在道闸的内外两侧用来感应来人情况，分别占据PLC的两个输入点。

4.5限位开关

自动道闸系统的主要目的是控制道闸的运动，为了能够更好地控制道闸的运动，必须在关键部位加装位置传感器，能够实时传递位置信号，使得PLC能够时刻准确地知道道闸在哪里。因此，必须安装两个行程开关，分别为开道闸极限开关和关道闸极限开关，前者用来检测道闸是否完全打开，后者用来检测道闸是否完全关闭。

4.6温度传感器

在自动道闸的使用过程中，道闸并不是一直处于开启，然后关闭的状态，还会存在开道闸过程中由于开道闸限位开关损坏，道闸停止运行或者关道闸过程中遇到人或物通过道闸时，道闸向相反方向运行的情况发生，这都会导致警报的产生。当发生后者的情况时，应该在自动道闸的系统中安装一个传感器，用来检测在关道闸的过程中是否有人或者物经过，当有人或者物经过时，自动道闸应该立即向相反方向的方向运行，即道闸立即被打开。由于道闸可能会一直处于开关的转变状态，导致电机需要频繁转动，因此，需要在电机上安装一个温度传感器，用来检测电机的温度，防止电机过热损坏芯片，亦可提前报警保护电机。

4.7控制系统

自动道闸系统的设计还要考虑到具体的工艺特点、控制要求，控制的目的和范围，需要的操作和动作等，并根据这些前提条件，估算出所需要的输入输出点数，内存的容量大小，PLC所具备的功能以及所需要的外部设备特性等，这些都需要选择合适的控制系统。

综上所述，本文最终选择了日本三菱公司生产的FX2-32MR小型PLC作为整个系统的控制核心。

5.程序设计

程序设计如图1所示，以达到本文所需要满足的控制要求和安全要求。

本文设计的程序会被反复的执行，当各部分的执行条件满足时，各个部分就会执行相应的命令，如果条件不满足就不会执行。

结论：

本设计基于PLC的基础上，实现了对自动道闸的控制和设计。在整个设计过程中，使用PLC作为其控制系统，可靠性能得到了显著提高，可干扰性能也得到了显著增强，同时，操作安装过程简单方便，使用的传感器灵敏度高，性能良好，在整个设计中发挥了重要作用。

参考文献

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[6]张万忠.PLC应用及维修技术[M].北京:化学工业出版社,2020:7-22.

梯控的安装注意事项，怎么远程管理？门禁控制器使用方法软件安全

门禁控制器的安装和使用需要注意哪些问题？门禁控制器的远程管理如何实现？如何防止门禁控制器的非法入侵？门禁控制器的数据备份和恢复应该如何操作？

在安装梯控系统和门禁控制器时，需要关注多个方面以确保设备的安全和稳定运行。首先，要确认梯控读卡器设备的安装位置和门禁线路的连接是否正确，这可以确保设备的正常运行和安全性。其次，遵循电梯门禁设备的操作说明和门禁施工注意事项是非常必要的，这可以避免因错误的操作导致设备损坏或安全问题。

此外，定期对梯控门禁设备进行维护和保养能够延长设备的使用寿命和保持良好的工作状态。在维护保养过程中，需要注意IC卡电梯设备的二维码门禁电源和人脸识别门禁信号线是否安全可靠，这可以确保设备在需要时能够正常工作。

同时，不要随意拆卸或更改门禁控制器或梯控主板设备的重要部件，这可以避免设备损坏或安全问题。确保梯控一卡通、门禁一卡通设备在运行中不会受到外界干扰或影响也是非常重要的，这可以确保设备的安全和稳定性。

对于门禁主板或梯控控制器的APP、小程序或微信公众服务号远程管理或机器人联动，可以通过以下方式实现。首先，通过互联网或局域网（私人化部署服务器）连接设备，使用HTTP或HTTPS进行数据交互及采集，这可以确保设备之间的数据传输安全可靠。其次，手机APP远程控制、微信小程序二维码乘梯开门等操作可以方便地对设备进行远程控制和管理，提高使用效率和管理效率。同时，云端B/S梯控平台门禁软件或c/s本地端智能一卡通软件进行远程管理可以实现设备的集中管理和监控，方便管理人员对设备进行管理和维护。最后，通过机器人（AGV）指令下发给门禁主板、梯控控制器、通道闸机PLC则可开门、乘梯、开闸等操作可以实现自动化控制和管理，提高设备的运行效率和安全性。

为了防止电梯梯控、门禁控制器的非法入侵，可以采取以下措施。首先，使用加强密码保护和加密通信协议可以增加非法入侵的难度，提高设备的安全性。其次，安装防火墙和入侵检测系统可以及时发现并阻止非法入侵行为，保护设备和数据的安全性。定期更新梯控系统和门禁软件补丁可以修复已知的安全漏洞，提高设备的安全性和稳定性。禁止未经授权的访问和操作可以防止未经授权的用户对设备进行非法操作，保护设备和数据的安全性。最后，使用安全认证和授权机制可以确保只有经过授权的用户才能访问和使用设备，增加非法入侵的难度，提高设备的安全性。

在安装梯控和使用门禁控制器时，需要注意以下问题：

1. 确认梯控读卡器设备的安装位置和门禁线路的连接是否正确；

2. 遵循电梯门禁设备的操作说明和门禁施工注意事项；

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