基于PLC的地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：隨著城市軌道交通的普及范圍變廣和應(yīng)用頻率的不斷提高，軌道交通的使用安全也受到了當(dāng)前人們的廣泛關(guān)注。地鐵屏蔽門的出現(xiàn)不僅是來保證乘客的安全，而且還有節(jié)能、減少地鐵運(yùn)行帶來的活塞風(fēng)和噪音的作用。在本文的屏蔽門控制系統(tǒng)中，主要通過GXworks進(jìn)行梯形圖的編寫，組態(tài)王進(jìn)行畫面仿真。該系統(tǒng)采用了PLC來進(jìn)行主控制，控制屏蔽門上的兩個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，來達(dá)成屏蔽門的開啟和關(guān)閉；設(shè)置了相關(guān)的紅外傳感器來預(yù)防各種突發(fā)情況；設(shè)置的多個(gè)限位開關(guān)實(shí)時(shí)檢測屏蔽門是否完成開門動(dòng)作和關(guān)門動(dòng)作；設(shè)置了相關(guān)的緊急停止功能和對(duì)每一扇門的單獨(dú)控制，方便應(yīng)對(duì)各種不同的特殊情況。這樣，就能夠創(chuàng)造出一個(gè)安全、能讓乘客感受到舒適的乘車環(huán)境。關(guān)鍵詞：地鐵屏蔽門；PLC；限位開關(guān)；紅外傳感器目錄7581前言 前言我國龐大的人口數(shù)量帶來了人口紅利，也帶來了許多問題，最為明顯的就是交通出行問題。為了緩解這方面的壓力，我國不僅大力發(fā)展基建，還大力發(fā)展公共交通。當(dāng)大部分人都選擇了公共交通為出行方式，就可以有效的降低交通堵塞情況，因此我國選擇在公共交通上大力投入，特別是與時(shí)俱進(jìn)大力發(fā)展公共軌道交通。而且城市軌道交通通常采用電力來做為能源，比較環(huán)保。但是開放式的地鐵站臺(tái)不僅比較危險(xiǎn)，容易出現(xiàn)事故的地方，主要是集中在站臺(tái)與軌道之間。并且開放空間下，能量的損耗和需要的人力物力都是成倍增加的。因此，選擇在地鐵站臺(tái)邊沿建設(shè)全高或者半高的屏蔽門，既不會(huì)占用太多空間，也能在最大程度上將站臺(tái)和列車運(yùn)行空間進(jìn)行隔離。這樣一來，不僅增加了車站的節(jié)能性和舒適感，還最大限度的保證了乘客的候車安全。所以地鐵屏蔽門系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為了當(dāng)前軌道交通發(fā)展的主要論題之一。地鐵屏蔽門主要是通過限位開關(guān)和電機(jī)來達(dá)到可控的連續(xù)屏障，屏蔽門將軌道和乘客的等地鐵的地方進(jìn)行了分隔。形成了相對(duì)舒適、節(jié)能和安全的候車環(huán)境。地鐵屏蔽門是地鐵運(yùn)行系統(tǒng)中的重要組成部分，整個(gè)地鐵屏蔽門系統(tǒng)是通過PLC可編程控制器來控制電機(jī)，以此實(shí)現(xiàn)開門、關(guān)門的動(dòng)作，通過限位開關(guān)來檢查是否完成開關(guān)門動(dòng)作，是一套較為復(fù)雜的分布式參數(shù)控制系統(tǒng)，由于其控制的活動(dòng)門數(shù)量較多，且開關(guān)門動(dòng)作較頻繁，所以對(duì)控制系統(tǒng)的要求也比較高[1]。我們建立的屏蔽門采取依托著站臺(tái)邊緣的方案，這樣占用的空間最少。主要通過可編程控制器PLC來控制各種光電開關(guān)、限位開關(guān)等開關(guān)量接點(diǎn)，使屏蔽門能夠在電機(jī)的帶動(dòng)下完成執(zhí)行開關(guān)門的操作；通過紅外傳感器來檢測是否有障礙阻礙屏蔽門關(guān)閉，以此來預(yù)防出現(xiàn)屏蔽門夾人的情況發(fā)生；安裝了指示燈和蜂鳴器用來指示在打開或關(guān)閉屏蔽門時(shí)是否存在故障；通過相關(guān)的編程設(shè)置了能在緊急狀態(tài)下使用的緊急按鈕，為屏蔽門出現(xiàn)異常時(shí)提供了相關(guān)保障措施。還設(shè)立了相關(guān)的監(jiān)視系統(tǒng)，能將各個(gè)屏蔽門的運(yùn)行信息發(fā)送到相關(guān)的監(jiān)控點(diǎn)，用于人機(jī)交流、軟件升級(jí)、門參數(shù)修改和數(shù)據(jù)記錄等[2]。通過上述方法來實(shí)現(xiàn)保障乘客安全和降低能量損耗的目的。

1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.1屏蔽門的整體結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，這是屏蔽門的整體結(jié)構(gòu)。屏蔽門由左右兩個(gè)活動(dòng)門構(gòu)成，每一扇活動(dòng)門都有一臺(tái)電機(jī)來控制左右滑動(dòng)，這樣就能達(dá)成開門和關(guān)門的動(dòng)作。并且每一扇單獨(dú)的活動(dòng)門都有左右兩個(gè)限位開關(guān)來確保屏蔽門開關(guān)到位。通過上方的指示燈以及蜂鳴器來判斷屏蔽門的總體工作狀態(tài)。圖1.1屏蔽門結(jié)構(gòu)圖1.2屏蔽門的工作原理屏蔽門上的每個(gè)活動(dòng)門上都配有一個(gè)單獨(dú)的電機(jī)，通過控制活動(dòng)門上電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)就可以來控制屏蔽門的左右移動(dòng)，由圖1.1可知，當(dāng)M1電機(jī)正轉(zhuǎn)和M2電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，此時(shí)左邊活動(dòng)門向左滑動(dòng)，右邊活動(dòng)門向右滑動(dòng)，屏蔽門完成開門動(dòng)作；同理可得，當(dāng)M1電機(jī)反轉(zhuǎn)和M2電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，此時(shí)左邊活動(dòng)門向右滑動(dòng)，右邊活動(dòng)門向左滑動(dòng)，屏蔽門完成關(guān)門動(dòng)作，這樣也就達(dá)到了屏蔽門的開啟和關(guān)閉的要求。同時(shí)屏蔽門進(jìn)行開關(guān)門時(shí)也有其他功能運(yùn)行：當(dāng)屏蔽門執(zhí)行關(guān)門動(dòng)作時(shí)，障礙檢測模塊得電，當(dāng)發(fā)現(xiàn)障礙物時(shí)，立刻停止關(guān)門動(dòng)作并重新執(zhí)行開門動(dòng)作，蜂鳴器報(bào)警和指示燈閃紅燈。為了方便對(duì)單獨(dú)一扇屏蔽門進(jìn)行操作，設(shè)置了每一扇屏蔽門對(duì)應(yīng)的手動(dòng)停止按鈕，只能對(duì)相應(yīng)的屏蔽門進(jìn)行開門和關(guān)門的操作。1.3屏蔽門控制系統(tǒng)的研究方法通常來說，屏蔽門系統(tǒng)需要針對(duì)不同的情況，所以屏蔽門也需要根據(jù)不同的情況，設(shè)置不同的應(yīng)對(duì)方式。通過屏蔽門系統(tǒng)的設(shè)置要求，三種運(yùn)行方式按優(yōu)先級(jí)從高到低分別是：緊急停止模式、單獨(dú)控制模式、正常運(yùn)行模式[1]。1.3.1緊急停止模式將緊急停止模式設(shè)為第一優(yōu)先級(jí)，是因?yàn)楫?dāng)突發(fā)情況發(fā)生的時(shí)候，要求在最短時(shí)間內(nèi)，切除PLC對(duì)所有屏蔽門的控制，以防止事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。例如發(fā)生了列車員在列車未能開門時(shí)就按下開門按鈕；或者當(dāng)屏蔽門關(guān)門時(shí)，傳感器檢測到障礙，觸發(fā)了障礙物檢測模塊，警報(bào)器發(fā)出警報(bào)進(jìn)行提醒。這時(shí)候就可以通過預(yù)先設(shè)置的緊急按鈕，立即停止屏蔽門系統(tǒng)的開關(guān)門動(dòng)作以及切斷所有信號(hào)連接，防止進(jìn)一步造成乘客的人身和財(cái)產(chǎn)安全。按下緊急運(yùn)行停止模式之后，此時(shí)所有屏蔽門只能進(jìn)行手動(dòng)操作，電機(jī)和限位開關(guān)全都無效，重新啟動(dòng)需要將緊急停止模式關(guān)閉。1.3.2單獨(dú)控制模式將手動(dòng)操作的方式設(shè)為第二優(yōu)先級(jí)。每一扇屏蔽門都有對(duì)應(yīng)的按鈕開關(guān)，這個(gè)按鈕只能控制對(duì)應(yīng)的屏蔽門。當(dāng)某一扇屏蔽門出現(xiàn)故障或者其他突發(fā)情況，單獨(dú)控制按鈕可以切斷這扇屏蔽門的所有功能，只能通過工作人員來手動(dòng)操作該屏蔽門。這樣，就不會(huì)因?yàn)閱为?dú)一扇屏蔽門的特殊原因，影響到所有的屏蔽門的正常開啟和關(guān)閉。1.3.3正常運(yùn)行模式正常情況下，地鐵進(jìn)入站臺(tái)并?？康轿?，屏蔽門與站臺(tái)屏蔽門對(duì)齊或是在安全范圍內(nèi)，此時(shí)地鐵的列車員通過開門按鈕來啟動(dòng)開門的流程，主控單元接受到相關(guān)信號(hào)后，發(fā)出輸出信號(hào)，對(duì)應(yīng)的控制器都進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)作。三相電機(jī)根據(jù)程序設(shè)定進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，蜂鳴器和指示燈都在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中進(jìn)行警報(bào)和閃爍，通過警報(bào)聲和指示燈的閃爍就能了解屏蔽門當(dāng)前工作情況。當(dāng)各活動(dòng)門會(huì)碰到相應(yīng)位置上的限位開關(guān)，警報(bào)聲停止，指示燈亮綠燈，此時(shí)則代表屏蔽門開門動(dòng)作完成。當(dāng)列車準(zhǔn)備關(guān)門時(shí)，此時(shí)地鐵的列車員通過關(guān)門按鈕來啟動(dòng)關(guān)門的流程，整體流程類似開門流程，主控單元接受到相關(guān)信號(hào)后，發(fā)出輸出信號(hào)，對(duì)應(yīng)的控制器都進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)作。三相電機(jī)根據(jù)程序設(shè)定進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，蜂鳴器和指示燈都在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中進(jìn)行警報(bào)和閃爍，通過警報(bào)聲和指示燈的閃爍就能了解屏蔽門的工作情況。當(dāng)各活動(dòng)門會(huì)碰到相應(yīng)位置上的限位開關(guān)，警報(bào)聲停止，指示燈亮綠燈，此時(shí)則代表屏蔽門關(guān)門動(dòng)作完成。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)該屏蔽門控制系統(tǒng)以可編程控制器，即PLC為主要控制設(shè)備。接受按鈕傳遞的輸入信號(hào)，通過編程設(shè)定來控制電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，這樣就可以控制屏蔽門開門或者關(guān)門。在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，蜂鳴器和警報(bào)燈都會(huì)有對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。指示燈主要通過視覺方面，通過綠燈閃爍或者紅燈閃爍來分別表示開門動(dòng)作或關(guān)門動(dòng)作的不同狀態(tài)；蜂鳴器主要是通過聽覺方面提醒開門動(dòng)作或關(guān)門動(dòng)作。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如圖2.1所示。圖2.1整體設(shè)計(jì)圖2.2限位開關(guān)限位開關(guān)，又稱行程開關(guān)或位置開關(guān)，是較為常見的小電流主令電器，經(jīng)常使用來做為閉合或斷開控制電路[3]。在地鐵屏蔽門系統(tǒng)中，限位開關(guān)分別安裝在屏蔽門上各個(gè)活動(dòng)門的兩側(cè)和中間，兩側(cè)的限位開關(guān)為活動(dòng)門開門動(dòng)作的完成點(diǎn)，即為單個(gè)活動(dòng)門左右移動(dòng)的最大位移,當(dāng)兩邊的限位開關(guān)同時(shí)觸碰，即完成開門動(dòng)作；中間的限位開關(guān)為活動(dòng)門關(guān)門動(dòng)作的完成點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)活動(dòng)門同時(shí)觸碰到中間的限位開關(guān)，即完成關(guān)門動(dòng)作。當(dāng)兩側(cè)或者中間的限位開關(guān)沒有被同時(shí)觸碰到，都視為開門或者關(guān)門動(dòng)作正在進(jìn)行中或者未完成，會(huì)觸發(fā)蜂鳴器警報(bào)和對(duì)應(yīng)的指示燈。2.3障礙檢測模塊在該屏蔽門系統(tǒng)中，采用的是用紅外傳感器來發(fā)射紅外光幕，通過這種方法來對(duì)屏蔽門之間是否存在障礙物進(jìn)行檢測。障礙檢測模塊的工作原理是：紅外傳感器的發(fā)射器發(fā)送信號(hào)，再由紅外傳感器的接收器接受回饋信號(hào)，并將接收器接收到的檢測信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，從而構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)的檢測回路。當(dāng)回路沒有發(fā)生信號(hào)被切斷的情況，則證明屏蔽門之間并沒有障礙阻擋關(guān)門；假設(shè)該回路發(fā)生斷路或者其他情況時(shí)，則表明屏蔽門的兩個(gè)活動(dòng)門之間有東西阻礙關(guān)門，此時(shí)會(huì)進(jìn)行報(bào)警，重新執(zhí)行開門動(dòng)作。2.4紅外傳感器的工作原理紅外光幕的掃描形式有兩種，如圖2.2的直線掃描形式和圖2.3的交叉掃描形式。直線掃描模式，如圖2.2所示。當(dāng)該模式下的紅外發(fā)射端直接發(fā)射信號(hào)給平行的接受端，就得到了一個(gè)閉環(huán)的信號(hào)，此時(shí)的紅外光幕就構(gòu)成了平行的探測光幕?？墒?，平行光束間的間距也構(gòu)成了掃描盲區(qū)。為了清除掉盲區(qū)，我們選擇將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光束調(diào)整成發(fā)散狀態(tài)，一個(gè)紅外發(fā)射器所發(fā)射的紅外光束會(huì)被多個(gè)紅外接收器所接受。如圖2.3所示，這樣，平行的探測光幕下存在的盲區(qū)也會(huì)被納入掃描范圍。即是圖2.3的交叉掃描光幕，交叉掃描光幕對(duì)于控制系統(tǒng)，可以更好的進(jìn)行障礙掃描，以便控制系統(tǒng)無誤的執(zhí)行障礙檢測功能[4]。圖2.2平行直線掃描模式圖2.3交叉掃描模式2.5三相異步電機(jī)在該屏蔽門控制系統(tǒng)中，選擇采用三相異步電機(jī)來控制各個(gè)活動(dòng)門的開啟和關(guān)閉。因?yàn)槠帘伍T需要長時(shí)間工作以及需要快速響應(yīng)，而三相異步電動(dòng)機(jī)有著結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用和運(yùn)行效率較高的特點(diǎn)。并且只需要通過改變電機(jī)的相序就能來改變它的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，也符合系統(tǒng)要求的通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制活動(dòng)門的開關(guān)。為了防止出現(xiàn)電機(jī)短路，當(dāng)相序轉(zhuǎn)變時(shí)，不能使它的兩個(gè)線圈同時(shí)得電，所以在該電路中采取互鎖的方式來有效的防范兩個(gè)線圈同時(shí)得電。由于采用了互鎖，所以避免了電機(jī)在換相時(shí)短路而造成了事故，有效的保護(hù)了電機(jī)，還提高了屏蔽門的安全性和可靠性。2.6警報(bào)模塊在該屏蔽門控制系統(tǒng)中，選擇了指示燈和蜂鳴器兩個(gè)方面的警報(bào)裝置。指示燈是為了幫助乘客和工作人員了解屏蔽門當(dāng)前所處在的工作狀態(tài)而設(shè)置的。當(dāng)指示燈紅燈閃爍時(shí)，則說明屏蔽門尚未打開完全或者尚未關(guān)閉完全。當(dāng)指示燈綠燈常亮?xí)r，則表示屏蔽門已經(jīng)打開完全。選擇蜂鳴器來做為聽覺方面的警報(bào)，一方面，現(xiàn)在是信息發(fā)達(dá)的時(shí)代，人們在地鐵列車上，很多時(shí)間都是作為“低頭族”，一直在玩手機(jī)。有時(shí)候指示燈的情況不能立馬發(fā)現(xiàn)。此時(shí)蜂鳴器作為第二道防線，能夠特別直接的警示人們，也更容易引起人們的注意。如：屏蔽門之間有障礙、屏蔽門不能正常的完全開關(guān)，此時(shí)因?yàn)檎系K檢測模塊持續(xù)運(yùn)作，蜂鳴器長時(shí)間接通，此時(shí)可以提醒車站工作人員排除相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。2.7屏蔽門控制系統(tǒng)的PLC接線圖電氣原理圖如圖2.4所示。其中SB為按鈕，KM為線圈，且各個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)形成互鎖。X為開關(guān)門限位開關(guān)信號(hào)的輸入地址和避障檢測信號(hào)的輸入地址，Y10-Y17的信號(hào)輸出到指示燈，Y16-Y17的信號(hào)輸出到蜂鳴器。圖2.4屏蔽門控制系統(tǒng)PLC接線圖

3軟件設(shè)計(jì)3.1屏蔽門控制系統(tǒng)工作流程圖屏蔽門控制系統(tǒng)工作流程圖如圖3.1所示。圖3.1屏蔽門控制系統(tǒng)工作流程圖當(dāng)?shù)罔F到達(dá)了站臺(tái)時(shí)，由列車員按下開門按鈕，此時(shí)通過屏蔽門左右兩個(gè)活動(dòng)門是否接觸到兩端的限位開關(guān)，來判斷開門是否到位，若屏蔽門沒有完全開門到位，則指示燈紅燈閃爍并伴隨著蜂鳴器鳴叫。屏蔽門完成開門動(dòng)作時(shí)，指示燈亮綠燈，蜂鳴器停止警報(bào)。當(dāng)要進(jìn)行關(guān)門動(dòng)作時(shí)，由列車員按下關(guān)門按鈕，此時(shí)屏蔽門障礙檢測模塊開始運(yùn)作，持續(xù)檢測屏蔽門之間是否有障礙物阻擋關(guān)門。當(dāng)存在障礙物時(shí)，重新執(zhí)行開門流程，并且指示燈亮紅燈伴隨著蜂鳴器鳴叫；無障礙物則是否完成了關(guān)門動(dòng)作，若有其中一扇活動(dòng)門沒有觸發(fā)相應(yīng)的限位開關(guān)，則一直處于關(guān)門狀態(tài)中，蜂鳴器一直報(bào)警，紅燈持續(xù)閃爍。完成關(guān)門動(dòng)作后，則亮綠燈并停止警報(bào)，列車可以出發(fā)。3.2I/O口地址的使用表3.2.1開門動(dòng)作I/O地址使用表表3.1為開門動(dòng)作I/O口地址的使用表。表3.1I/O口地址的使用表功能地址功能地址開門按鈕X11號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y0緊急停止按鈕X01號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y11號(hào)門緊急停止X32號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y22號(hào)門緊急停止X312號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y33號(hào)門緊急停止X323號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y104號(hào)門緊急停止X333號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y201號(hào)門最左邊限位開關(guān)X54號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y301號(hào)門最右邊限位開關(guān)X64號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y402號(hào)門最左邊限位開關(guān)X71號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y42號(hào)門最右邊限位開關(guān)X101號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y53號(hào)門最左邊限位開關(guān)X112號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y63號(hào)門最右邊限位開關(guān)X122號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y74號(hào)門最左邊限位開關(guān)X133號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y414號(hào)門最右邊限位開關(guān)X143號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y514號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y613.2.2關(guān)門動(dòng)作I/O地址使用表表3.2為關(guān)門動(dòng)作I/O地址的使用表。表3.2I/O口地址的使用表功能地址功能地址關(guān)門按鈕X21號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y0緊急停止按鈕X01號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y11號(hào)門緊急停止X32號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y22號(hào)門緊急停止X312號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y33號(hào)門緊急停止X323號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y104號(hào)門緊急停止X323號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y201號(hào)門紅外傳感器X44號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y302號(hào)門紅外傳感器X414號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y403號(hào)門紅外傳感器X421號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y44號(hào)門紅外傳感器X431號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y51號(hào)門中間左限位開關(guān)X512號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y61號(hào)門中間右限位開關(guān)X612號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y72號(hào)門中間左限位開關(guān)X713號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y412號(hào)門中間右限位開關(guān)X1003號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)正轉(zhuǎn)Y513號(hào)門中間左限位開關(guān)X524號(hào)屏蔽門左邊電機(jī)反轉(zhuǎn)Y613.3屏蔽門控制系統(tǒng)的PLC梯形圖3.3.1開門動(dòng)作的梯形圖圖3.2開門動(dòng)作梯形圖如圖3.2可知，當(dāng)開始執(zhí)行開門動(dòng)作時(shí)，電機(jī)的對(duì)應(yīng)輸出單元得到信號(hào)，開始開門流程。當(dāng)標(biāo)志開門動(dòng)作完成的兩個(gè)限位開關(guān)被同時(shí)觸發(fā)時(shí)，則表明已經(jīng)完成了開門動(dòng)作的整個(gè)流程。從圖3.2中可以看得出，緊急停止按鈕設(shè)置為控制的第一梯隊(duì)，就是為了在突發(fā)情況出現(xiàn)時(shí)，該按鈕就可以停下所有屏蔽門的一切動(dòng)作，防止造成進(jìn)一步影響。每一扇屏蔽門對(duì)應(yīng)的控制按鈕為第二級(jí)，為的是當(dāng)某扇門出現(xiàn)故障時(shí)，可以單獨(dú)停止故障門的使用，方便這扇門的維修及其他情況的處理，這樣就不會(huì)出現(xiàn)，當(dāng)有一扇門出現(xiàn)故障時(shí)，將整列地鐵的屏蔽門都暫停使用的。3.3.2關(guān)門動(dòng)作的梯形圖圖3.3關(guān)門動(dòng)作梯形圖如圖3.3可知，當(dāng)開始執(zhí)行關(guān)門動(dòng)作時(shí)，１號(hào)屏蔽門左邊活動(dòng)門電機(jī)反轉(zhuǎn)和1號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)正轉(zhuǎn)得電，一號(hào)門執(zhí)行關(guān)門操作；2號(hào)屏蔽門左邊活動(dòng)門電機(jī)反轉(zhuǎn)和2號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)正轉(zhuǎn)得電，二號(hào)門執(zhí)行關(guān)門操作。當(dāng)1號(hào)屏蔽門左邊活動(dòng)門中間限位器和1號(hào)屏蔽門右邊活動(dòng)門中間限位器得到信號(hào)時(shí)，1號(hào)屏蔽門左邊活動(dòng)門電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出單元和1號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出單元失電，一號(hào)門停止關(guān)門操作，此時(shí)一號(hào)門完成關(guān)門；當(dāng)2號(hào)屏蔽門左邊活動(dòng)門中間限位器和2號(hào)屏蔽門右邊活動(dòng)門中間限位器得到信號(hào)時(shí)，2號(hào)屏蔽門左邊活動(dòng)門電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出單元和2號(hào)屏蔽門右邊電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出單元停止動(dòng)作。表明完成了關(guān)門動(dòng)作為了保障各個(gè)電機(jī)的安全，我們給每一個(gè)電機(jī)都加入了自鎖，確保在正反轉(zhuǎn)過程中形成自鎖來防范電機(jī)短路，開門動(dòng)作和關(guān)門動(dòng)作中所會(huì)使用到的M1電機(jī)和M2電機(jī)，不管正轉(zhuǎn)或是反轉(zhuǎn)都能互相形成自鎖。這樣就能防范電機(jī)短路。進(jìn)一步保障了地鐵屏蔽門系統(tǒng)的安全性和可靠性。3.3.3障礙物檢測模塊梯形圖圖3.4障礙物檢測梯形圖如圖3.4所示，在執(zhí)行關(guān)門動(dòng)作的過程中，各屏蔽門對(duì)應(yīng)紅外傳感器開始工作，當(dāng)檢測到某一扇屏蔽門之間有障礙物時(shí)，這扇屏蔽門的紅外傳感器所對(duì)應(yīng)的常閉觸電立馬斷開，停止關(guān)門并重新執(zhí)行開門操作。待恢復(fù)正常，檢測無障礙物之后，重新執(zhí)行關(guān)門操作。3.3.4檢測全部屏蔽門的狀態(tài)檢測開門動(dòng)作時(shí)，屏蔽門是否全開的PLC梯形圖如圖3.5所示。圖3.5所有屏蔽門全開梯形圖屏蔽門開門和關(guān)門的完成，主要通過對(duì)應(yīng)的限位開關(guān)來確定。按下開門按鈕后，當(dāng)屏蔽門未同時(shí)觸碰到中間的兩個(gè)限位開關(guān)時(shí)，表明屏蔽門正在進(jìn)行開門動(dòng)作；當(dāng)屏蔽門同時(shí)觸碰到最兩側(cè)的限位開關(guān)時(shí)，說明已經(jīng)完成了相應(yīng)的開門動(dòng)作。此時(shí)為了方便了解所有屏蔽門的狀態(tài)，則收集所有屏蔽門最兩側(cè)的限位開關(guān)得電信息。當(dāng)所有都得電，則表示屏蔽門全開好的常開觸點(diǎn)就會(huì)得電。檢測關(guān)門動(dòng)作時(shí)，屏蔽門是否全關(guān)的PLC梯形圖如圖3.6所示。圖3.6所有屏蔽門全關(guān)梯形圖當(dāng)按下關(guān)門按鈕，且未觸碰到最中間的兩個(gè)限位開關(guān)時(shí)，表明屏蔽門正在進(jìn)行關(guān)門動(dòng)作；當(dāng)屏蔽門同時(shí)觸碰到中間的兩個(gè)限位開關(guān)時(shí)，說明已經(jīng)完成了相應(yīng)的關(guān)門動(dòng)作。此時(shí)為了方便列車員了解屏蔽門是否全關(guān)好，會(huì)收集所有屏蔽門中間兩個(gè)限位開關(guān)的信息，若全都關(guān)好，則表示屏蔽門全關(guān)好的常開觸點(diǎn)就會(huì)得電。判定所有屏蔽門是否完成開門動(dòng)作的梯形圖如圖3.7所示。圖3.7判斷所有屏蔽門開門動(dòng)作是否完成的梯形圖如圖3.7所示，當(dāng)屏蔽門同時(shí)接觸到屏蔽門最左邊的限位開關(guān)、最右邊限位開關(guān)時(shí)，表明一號(hào)屏蔽門完成了開門動(dòng)作，表示一號(hào)屏蔽門完成開門動(dòng)作的中間繼電器得電；同理可得其他所有的屏蔽門都完成開門動(dòng)作后，相應(yīng)的中間繼電器會(huì)得電。如果有哪一扇門未完成，則對(duì)應(yīng)的中間繼電器未得電，列車員可以快速發(fā)現(xiàn)是幾號(hào)屏蔽門出問題。判定各個(gè)屏蔽門關(guān)門狀態(tài)梯形圖如圖3.8所示。圖3.8判斷所有屏蔽門關(guān)門動(dòng)作是否完成的梯形圖如圖4.8所示，當(dāng)屏蔽門同時(shí)接觸到屏蔽門中間的兩個(gè)限位開關(guān)時(shí)，表明屏蔽門完成了關(guān)門動(dòng)作，表示一號(hào)屏蔽門完成關(guān)門動(dòng)作的中間繼電器得電；同理可得其他所有的屏蔽門都完成關(guān)門動(dòng)作后，相應(yīng)的中間繼電器會(huì)得電，如果有哪一扇門未完成，則對(duì)應(yīng)的中間繼電器未得電，列車員可以快速發(fā)現(xiàn)是幾號(hào)屏蔽門出問題。3.3.5屏蔽門的指示燈該屏蔽門系統(tǒng)通過指示燈來表示屏蔽門當(dāng)前的狀態(tài)。由圖3.5和圖4.6可知，當(dāng)所有屏蔽門都完成各自開門動(dòng)作或者關(guān)門動(dòng)作時(shí)，相應(yīng)的開門中間繼電器或關(guān)門中間繼電器會(huì)得電，那么就會(huì)使代表屏蔽門亮綠燈的常開觸點(diǎn)會(huì)得電，即會(huì)亮綠燈。梯形圖如圖3.9所示。圖3.9綠燈亮梯形圖當(dāng)屏蔽門在開門動(dòng)作和關(guān)門動(dòng)作時(shí)，暫時(shí)未能觸碰到相應(yīng)的限位開關(guān)時(shí)，說明屏蔽門開門動(dòng)作或者關(guān)門動(dòng)作未能完成，此時(shí)代表指示燈紅燈的常閉觸點(diǎn)持續(xù)得電，指示燈亮紅燈；當(dāng)表示開門動(dòng)作完成或關(guān)門動(dòng)作完成的限位開關(guān)被觸發(fā)，說明屏蔽門開門動(dòng)作或者關(guān)門動(dòng)作已經(jīng)完成，此時(shí)指示燈亮綠燈。部分梯形圖如圖3.10所示圖3.10紅燈亮梯形圖3.3.6蜂鳴器當(dāng)屏蔽門未完成開門動(dòng)作或者關(guān)門動(dòng)作，即屏蔽門上的限位開關(guān)都未被觸發(fā)。部分梯形圖由如圖3.11可知，蜂鳴器持續(xù)得電。圖3.11蜂鳴器響梯形圖

4組態(tài)王仿真畫面4.1屏蔽門開門動(dòng)作的組態(tài)畫面如圖4.1所示，這是模擬屏蔽門開門的動(dòng)態(tài)過程的組態(tài)王畫面。圖4.1開門組態(tài)畫面要當(dāng)開門動(dòng)作開始時(shí)，左邊活動(dòng)門電機(jī)正轉(zhuǎn)和右邊活動(dòng)門電機(jī)反轉(zhuǎn)，組態(tài)王畫面由亮綠燈代替電機(jī)啟動(dòng)，警報(bào)燈在屏蔽門滑動(dòng)時(shí)閃爍，總狀態(tài)指示燈紅燈亮。組態(tài)王畫面中采用兩個(gè)紅燈代替限位開關(guān)。如圖4.1，當(dāng)最兩側(cè)的限位開關(guān)被觸發(fā)的時(shí)候，此時(shí)指示燈變?yōu)榫G色，代表蜂鳴器的警報(bào)燈不再閃爍，此時(shí)代表屏蔽門的開門動(dòng)作流程已經(jīng)全完成，即完成了屏蔽門的開門動(dòng)作。4.2屏蔽門關(guān)門動(dòng)作的組態(tài)畫面關(guān)門的組態(tài)王組態(tài)畫面如圖4.2所示。圖4.2關(guān)門完成組態(tài)畫面當(dāng)關(guān)門動(dòng)作開始時(shí)，左邊活動(dòng)門電機(jī)反轉(zhuǎn)和右邊活動(dòng)門電機(jī)正轉(zhuǎn)，組態(tài)王畫面由亮綠燈代替電機(jī)啟動(dòng)，警報(bào)燈在屏蔽門滑動(dòng)時(shí)閃爍，總狀態(tài)指示燈紅燈亮。組態(tài)王畫面中采用兩個(gè)紅燈代替限位開關(guān)，如圖4.2，當(dāng)中間的兩個(gè)限位開關(guān)被觸發(fā)的時(shí)候，此時(shí)指示燈變?yōu)榫G色，代表蜂鳴器的警報(bào)燈不再閃爍，此時(shí)代表屏蔽門的關(guān)門動(dòng)作流程已經(jīng)全完成，即完成了屏蔽門的關(guān)門動(dòng)作。4.3屏蔽門遇突發(fā)情況的組態(tài)畫面圖4.3遇障組態(tài)畫面假設(shè)屏蔽門在關(guān)門動(dòng)作流程時(shí)，遇上屏蔽門之間有障礙物，通過“檢測到障礙物”按鈕來模擬關(guān)門動(dòng)作過程中遇到突發(fā)情況。當(dāng)傳感器檢測到障礙物時(shí)，則屏蔽門立刻恢復(fù)到開門狀態(tài)，并且所有電機(jī)停止動(dòng)作，總狀態(tài)燈和警報(bào)燈紅燈閃爍，相關(guān)工作人員進(jìn)行檢測修復(fù)后，才能繼續(xù)執(zhí)行關(guān)門操作。

5結(jié)論本文主要探討了當(dāng)今的地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。本設(shè)計(jì)仿真主要運(yùn)用PLC為主控單元，控制各個(gè)模塊來達(dá)成相應(yīng)的功能。每一扇屏蔽門都通過三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來進(jìn)行控制開門和關(guān)門；由電子式的限位開關(guān)來檢測是否完成開關(guān)門動(dòng)作；通過紅外傳感器來檢測是否有障礙物阻擋關(guān)門；還設(shè)置了相關(guān)的緊急模式，在緊急情況發(fā)生的時(shí)候，可以快速切斷屏蔽門的相關(guān)動(dòng)作。在地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)中