基于以太網(wǎng)總線的自動門控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計.doc

基于以太網(wǎng)總線的自動門控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要：運用MCGS組態(tài)軟件，制作出自動門的控制畫面，并編寫出相應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)對門的控制。工作人員通過控制畫面可以實時了解自動門的運行狀態(tài)，及時對自動門系統(tǒng)故障進行報警，分析故障原因，并通過計算機直接控制自動門的運行。通過此監(jiān)控，可足不出戶地了解自動門的狀況，大大的簡化了工作員的操控流程。關(guān)鍵字： 自動門 MCGS組態(tài)軟件畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 目錄1緒論31.1 立題背景31.2研究對象31.3設(shè)計思路32 MCGS組態(tài)主界面的設(shè)計42.1 新建工程42.2 建立畫面42.3畫面編輯52.4編輯組態(tài)動畫界面52.5變量的添加62.6變量關(guān)聯(lián)72.7動畫連接及程序編寫93 運行策略組態(tài)134 系統(tǒng)設(shè)備連接144.1 系統(tǒng)連接144.2 設(shè)置ZOPC 服務(wù)器154.3.OPC設(shè)備連接184.4.程序運行與測試225總結(jié)256參考文獻267 辭謝271緒論1.1 立題背景 隨著科技技術(shù)的飛速發(fā)展，人民生活水平的逐漸提高，去商場或超市購物的時間越來越多，為了方便顧客隨時進入或走出商場或超市，許多商場或超市原來的手推玻璃門逐漸被自動玻璃門所取代，而且商場或超市在冬天或夏天開空調(diào)，采用自動玻璃門可以減少顧客推門或關(guān)門這個煩瑣的動作，而且還可提高室內(nèi)的舒適度,自動門已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚墓ぞ?,其運行的可靠性也成為人們關(guān)注的焦點。近幾年來隨著組態(tài)軟件的廣泛應(yīng)用 ,結(jié)合門監(jiān)控系統(tǒng)的實際要求和組態(tài)軟件的特點開始將組態(tài)軟件應(yīng)用到自動門的控制系統(tǒng)。 使用工控軟件中，我們經(jīng)常提到組態(tài)一詞，組態(tài)其意義究竟是什么呢？簡單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。組態(tài)軟件本身所具有的操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出優(yōu)點,可以使管理人員不到現(xiàn)場就能直觀、清晰、準確地了解門的運行狀態(tài),及時對自動門系統(tǒng)中的故障進行報警,分析判斷故障原因,并可通過計算機直接控制門的運行,充分提高系統(tǒng)的工作效率和監(jiān)控力度,保障人們進入和出門的可靠性。與以往自動門控制中采用的單片機等軟件相比, MCGS操作更簡便,其動畫顯示使人機界面更加人性化,因此基于組態(tài)軟件的車庫控制系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實意義。1.2研究對象對自動門控制中步進電機進行控制來實現(xiàn)門的自動開啟與關(guān)閉。此論文主要研究的是步進電機的運動以及窗口移動的過程。1.3設(shè)計思路此設(shè)計的研究命題為自動門的控制，我們在組態(tài)中建立兩個不同的門，以及進出人數(shù)的顯示。此論文研究的是有人來到門前，門打開；人離開時，門自動關(guān)上并且記錄進門和出門的人數(shù)。2 MCGS組態(tài)主界面的設(shè)計2.1 新建工程進入MCGS組態(tài)環(huán)境后，執(zhí)行“文件”菜單中的“新建工程”命令，系統(tǒng)自動創(chuàng)建一個名為“新建工程1.MCG”的新工程。 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項，彈出文件保存窗口。在文件名一欄內(nèi)輸入“1010603404”，點擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。2.2 建立畫面在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，改名為“主控窗口”，并設(shè)置為啟動窗口。建立完成如下圖：2.3畫面編輯 設(shè)置用戶窗口屬性：選擇對應(yīng)用戶窗口圖標，單擊窗口屬性，出現(xiàn)“用戶窗口屬性設(shè)置”對話框，設(shè)置成“屏幕中間顯示”，單擊確定按鈕。2.4編輯組態(tài)動畫界面 利用 MCGS組態(tài)軟件中的工具箱，選擇相應(yīng)的作圖工具完成主界面圖形的設(shè)計制作，單擊工具箱圖標，打開右圖所示的工具箱開始圖形編輯制作。效果圖如下圖所示：2.5變量的添加在實時數(shù)據(jù)庫中單擊右側(cè)的“新增對象”按鈕，對新建的數(shù)據(jù)對象右鍵屬性，進入如下圖所示的“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置”對話框，并完成對應(yīng)所需的屬性設(shè)置。注意變量的數(shù)據(jù)類型。完成后生成如下圖所示的“實時數(shù)據(jù)庫”。2.6變量關(guān)聯(lián)通過以上一系列操作，已經(jīng)形成了所有的數(shù)據(jù)庫變量文件，接下來則要完成MCGS組態(tài)用戶窗口中主界面上動畫圖形與變量對應(yīng)的關(guān)聯(lián)過程。 打開用戶窗口，雙擊“主控窗口”進入用戶窗口組態(tài)界面，雙擊“窗口”圖形，彈出“動畫組態(tài)屬性設(shè)置”對話框，設(shè)置 “填充顏色”，并勾選水平移動，如下圖：選擇“水平移動”中的參數(shù)。最好設(shè)置好的狀態(tài)如下圖所示：仿照上面的變量關(guān)聯(lián)方法，依次對其他門進行變量關(guān)聯(lián)設(shè)置。2.7動畫連接及程序編寫至此，關(guān)聯(lián)工作已經(jīng)完成，但是我們由圖形對象搭制而成的圖形界面是靜止的，需要我們對這些圖形對象進行動畫屬性設(shè)置，使它們“動”起來，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達到過程實時監(jiān)控的目的。MCGS實現(xiàn)圖形動畫設(shè)計的主要方式是將用戶窗口中的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性，這樣在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，就會由數(shù)據(jù)對象的實時采集結(jié)果進行驅(qū)動，從而實現(xiàn)圖形的動畫效果，使圖形界面“動”起來。在“運行策略”窗口下雙擊“循環(huán)策略”進入循環(huán)策略的編輯窗口右擊圖標選擇“新增策略行”，單擊按鈕，彈出“策略工具箱”，選擇“腳本程序”，將其拖動至中。雙擊圖標，進入程序編輯窗口，寫入程序。步進電機正反轉(zhuǎn)控制與窗口門動畫的控制程序如下：IF 傳感器1 = 0 OR 傳感器2 = 0 THEN IF 參數(shù) 75 THEN 參數(shù) = 參數(shù) + 1 IF 參數(shù) 75 THEN 電機開關(guān) = 0 IF 參數(shù) 0 THEN 電機開關(guān) = 0 IF 參數(shù) 0 THEN 參數(shù) = 參數(shù) - 1 IF 參數(shù) 0 THEN 電機正反轉(zhuǎn) = 1IF 傳感器4 = 0 THEN 電機開關(guān) = 1ENDIF出門人數(shù)計數(shù)設(shè)置：右鍵圖標選擇“新增策略行”雙擊圖標進入“表達式條件”的編輯：進門人數(shù)計數(shù)的程序如下：參數(shù)1 = 參數(shù)1 + 1以相同方式設(shè)置出門人數(shù)計數(shù)。出門人數(shù)計數(shù)的程序如下：參數(shù)2 = 參數(shù)2 + 13 運行策略組態(tài)到目前為止，經(jīng)各部分組態(tài)配置生成的組態(tài)工程，只是一個順序執(zhí)行的監(jiān)控系統(tǒng)，不能對系統(tǒng)的運行流程進行自由控制，這只能適應(yīng)簡單工程項目的需要。對于復(fù)雜的工程，監(jiān)控系統(tǒng)必須設(shè)計成多分枝，多層循環(huán)嵌套結(jié)構(gòu)，按照預(yù)定的條件，對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行有針對性選擇和精確的控制。為此，MCGS引入運行策略的概念，用以解決上述問題。根據(jù)運行策略的不同作用和功能，MCGS 把運行策略分為啟動策略、退出策略、循環(huán)策略、用戶策略、報警策略、事件策略、熱鍵策略八種。由于設(shè)計的自動門是按程序控制的，因此就需用到運行策略塊中循環(huán)程序的腳本程序和新建用戶策略。條件部件：策略行中的條件部分和功能部分以獨立的形式存在，策略行中的條件部分為策略部分的部件。策略構(gòu)件：策略行中的功能部分為策略構(gòu)件。MCGS提供了“策略工具箱”一般情況下，用戶只需要從工具箱中選擇標準構(gòu)件，配置到“策略組態(tài)”窗口內(nèi)，即可創(chuàng)建用戶所需的策略塊，當(dāng)標準構(gòu)件滿足不了要求時，由于采用的構(gòu)件作為最小元素來構(gòu)造運行策略，使得MCGS具有良好的開放性和可擴充性。對于特別復(fù)雜的工程，只需要定制若干能完成特定功能的構(gòu)件，將其增加MCGS系統(tǒng)中來，就可使已有的監(jiān)控系統(tǒng)增添各種控制功能，而無需對整個系統(tǒng)做任何修改。4 系統(tǒng)設(shè)備連接4.1 系統(tǒng)連接做此實驗，請將模塊NDAM-4055 的設(shè)備地址設(shè)置為0x01。此外，斷開其它模塊與交換機的連接，系統(tǒng)連接如下圖所示本次設(shè)計所用到的實驗?zāi)K以及硬件接線圖如下：4.2 設(shè)置ZOPC 服務(wù)器安裝并運行ZOPC_Server 軟件，把服務(wù)器的工作區(qū)切換到Modbus 工作區(qū)。單擊菜單“設(shè)備操作ModbusAdd Device”，彈出“Device Properties”對話框，如圖所示。將ip設(shè)定為192.168.0.205并確定。如圖，在“Modbus”面板上單擊選中“192.168.0.205”節(jié)點，然后點擊鼠標右鍵，單擊菜單“Add Slave”，在彈出的“Add Slave”對話框中如圖所示。選擇NDAM-4055,地址為1。展開面板中的列表，點擊“SlaveStatus”在ZOPC_Server 的Modbus 面板上將會出現(xiàn)如圖所示的從設(shè)備及其輸入輸出數(shù)據(jù)項。點擊“服務(wù)器操作啟動服務(wù)器”，然后在Modbus 面板上點選“192.168.0.205”節(jié)點的子節(jié)點“NDAM-4055_1”，單擊右鍵，在彈出菜單選擇“Go Online”。如果設(shè)備連接無誤，網(wǎng)絡(luò)中的從站設(shè)備的圖標會由變?yōu)?，此時OPC 服務(wù)器的設(shè)置已經(jīng)完成，OPC 的客戶端可以從服務(wù)器中讀數(shù)據(jù)。4.3.OPC設(shè)備連接MCGS 組態(tài)軟件提供了大量的工控領(lǐng)域常用的設(shè)備驅(qū)動程序，同時也提供了OPC 服務(wù)器的數(shù)據(jù)接口。通常情況下，在啟動MCGS 組態(tài)軟件時，模擬設(shè)備都會自動裝載到設(shè)備工具箱中，如果未被裝載，可按照以下步驟將其選入：單擊工具條中的“工作臺”按鈕，則彈出“工作臺”對話框； 在工作臺“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”圖標進入； 點擊工具條中的“工具箱”圖標，打開“設(shè)備工具箱”；單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕，彈出如圖所示窗口。雙擊OPC 設(shè)備圖標，即可將“OPC 設(shè)備”添加到右側(cè)選定設(shè)備列表中； 選中選定設(shè)備列表中的“OPC 設(shè)備”，單擊“確認”，“OPC 設(shè)備”即被添加到“設(shè)備工具箱”中。OPC 設(shè)備被裝載完成后，可以在MCGS 軟件環(huán)境中按以下步驟添加OPC 設(shè)備，并對其屬性進行設(shè)置： 雙擊“設(shè)備工具箱”中的“OPC 設(shè)備”，OPC 設(shè)備被添加到設(shè)備組態(tài)窗口中，如圖所示；雙擊“設(shè)備0-OPC 設(shè)備”，進入OPC 設(shè)備屬性設(shè)置窗口，如圖所示。點擊基本屬性頁中的“OPC 服務(wù)器”選項，該項右側(cè)會出現(xiàn)圖標，單擊此按鈕瀏覽計算機中可用的OPC 服務(wù)器。選中ZLGCAN OPC SERVER V2.10，單擊“確認”，完成“OPC 服務(wù)器”設(shè)置； 將設(shè)備注釋改為192.168.0.205； 從“數(shù)據(jù)采集方式”選項的下拉列表中選擇“0同步采集”； 從“初始工作狀態(tài)”選項的下拉列表中選擇“1啟動”； 將最小采集周期改為100； 點擊通道連接標簽，進入通道連接設(shè)置：點擊查詢通道后進入瀏覽可用數(shù)據(jù)項界面，雙擊“Modbus”項及其后出現(xiàn)的各項，直至出現(xiàn)NDAM-4055_1，雙擊NDAM-4055_1，并選中分支后，點擊“確認”，此時界面如圖所示。在對應(yīng)連接對象輸入框中，輸入連接對象名；或者點擊右鍵，在彈出的數(shù)據(jù)對象欄內(nèi)雙擊數(shù)據(jù)對象。拖動下方滾動條右移， 設(shè)置“通道類型”及其對應(yīng)的“讀寫屬性”，值可在彈出的下拉菜單中選擇；各通道的連接設(shè)置如下圖所示。4.4.程序運行與測試單擊文件進入運行環(huán)境如下圖所示。用手或其他物品分別接近兩個傳感器程序運行狀態(tài)如下圖所示，并觀察步進電機的運行情況。 5總結(jié)運用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計出帶有控制按鈕、報警窗口等的自動門控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面，并在每個畫面上生成相互關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或者動態(tài)的圖形對象。畫面可動態(tài)顯示門的運行狀態(tài)(如方向、位置、開關(guān)門等)，及時進行故障分析判斷,并可自動報警以提示和告知維修人員，同時進行應(yīng)急處理。根據(jù)實際自動門控制系統(tǒng)中各個物理量，建立了含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值的實時數(shù)據(jù)庫，指定變量名和變量類型,并實時與動態(tài)畫面連接。當(dāng)變量的值改變時畫面以圖形對象的動畫效果顯示，或者由軟件使用者改變圖形對象數(shù)據(jù)變量的值。在此過程中定義門對應(yīng)的方向、位置、開關(guān)門等內(nèi)呼、外呼信號,以便于屬性設(shè)置和編程時使用。再次進行畫面屬性設(shè)置，將實時數(shù)據(jù)庫中定義的各種開關(guān)型或數(shù)值型變量和監(jiān)控畫面中相對應(yīng)的按鈕、指示燈等相連接,能使畫面按照要求顯示。基于MCGS的自動門控制系統(tǒng),操作界面友好，自動化程度高,監(jiān)控可靠,完全可以滿足工程的需要。6參考文獻1 彭珍瑞