基于組態(tài)軟件的自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于組態(tài)軟件的自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

組態(tài)軟件應(yīng)用于自動(dòng)門管理系統(tǒng)。易于管理和操作人員不會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)直觀、正確地了解自動(dòng)門的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)分析和處理自動(dòng)門管理制度的錯(cuò)誤，并通過計(jì)算機(jī)直接控制自動(dòng)門的運(yùn)行，以確保自動(dòng)門安全運(yùn)行。本系統(tǒng)采用S7—200PLC對(duì)自動(dòng)門進(jìn)行控制,同時(shí),利用KingView組態(tài)軟件,制作出自動(dòng)門系統(tǒng)的監(jiān)控畫面,完成了系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了組態(tài)監(jiān)控功能。本設(shè)計(jì)組態(tài)界面友好,自動(dòng)化程度高,監(jiān)控可靠,完全可以滿足工程的需要,具有一定的理論研究和工程實(shí)用價(jià)值。在自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,穩(wěn)定、安全是首先需要考慮的因素。近幾年來隨著組態(tài)軟件的廣泛應(yīng)用,組態(tài)軟件也逐漸應(yīng)用到自動(dòng)門控制系統(tǒng)當(dāng)中。組態(tài)軟件本身具有操作簡(jiǎn)便,可視性好,可維護(hù)性強(qiáng),高性能、高可靠性等突出優(yōu)點(diǎn),可以使管理和操作人員不在現(xiàn)場(chǎng)就能直觀、清晰、準(zhǔn)確地了解自動(dòng)門的運(yùn)行狀態(tài),及時(shí)地對(duì)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的故障進(jìn)行分析、判斷、處理,并可通過計(jì)算機(jī)直接控制自動(dòng)門的運(yùn)行,充分提高系統(tǒng)的工作效率和監(jiān)控力度,保障人們安全可靠地出入自動(dòng)門。門自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)的組件設(shè)計(jì)1.plc與自動(dòng)門自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)的硬件包括開關(guān)門電動(dòng)機(jī)、超聲波感應(yīng)器、手動(dòng)按鈕、開關(guān)門限位開關(guān)、開關(guān)門減速開關(guān)、安全壓力擋板開關(guān)、開關(guān)門警示燈、S7—200PLC和工控計(jì)算機(jī)等。本系統(tǒng)采用西門子S7—200PLC對(duì)自動(dòng)門進(jìn)行控制。PLC通過PC/PPI通信電纜與計(jì)算機(jī)串口連接,計(jì)算機(jī)既可用于PLC梯形圖程序的寫入和調(diào)試,又可作為上位機(jī)監(jiān)控。計(jì)算機(jī)通過與PLC的通信,讀取PLC中的信息并顯示在監(jiān)控畫面上,同時(shí)操作人員發(fā)出的控制信號(hào)寫到PLC中,從而控制自動(dòng)門的動(dòng)作。2.門控制要點(diǎn)1)開門控制。當(dāng)有人出入自動(dòng)門時(shí),感應(yīng)器檢測(cè)到信號(hào),執(zhí)行高速開門動(dòng)作;當(dāng)門開到一定位置,開門減速開關(guān)動(dòng)作,變?yōu)榈退匍_門;當(dāng)碰到開門極限開關(guān)時(shí),門全部展開。2)門展開后。若在2s內(nèi)感應(yīng)器檢測(cè)到無人,即轉(zhuǎn)為關(guān)門動(dòng)作。3)關(guān)門控制。先高速關(guān)門,當(dāng)門關(guān)到一定位置碰到減速開關(guān)時(shí),改為低速關(guān)門,碰到關(guān)門極限開關(guān)時(shí)停止。在關(guān)門期間若感應(yīng)器檢測(cè)到有人,停止關(guān)門,延時(shí)1s后自動(dòng)轉(zhuǎn)換為高速開門。4)當(dāng)緊急停止開關(guān)按下時(shí),自動(dòng)門停止運(yùn)動(dòng),停在當(dāng)前位置;當(dāng)手動(dòng)開門按鈕按下時(shí),自動(dòng)門開門;當(dāng)手動(dòng)關(guān)門按鈕按下時(shí),自動(dòng)門關(guān)門;當(dāng)在關(guān)門期間,門夾住人或者物體時(shí),擋板壓力開關(guān)就會(huì)受到額定壓力,門立即高速開門。5)開門時(shí),開門警示燈閃爍;關(guān)門時(shí),關(guān)門警示燈閃爍。6)對(duì)上述功能實(shí)現(xiàn)組態(tài)監(jiān)控。3.s7-200pce和o語句地址分配根據(jù)控制要求,S7—200PLCI/O元件地址分配如表1所示。4.自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)圖形畫面的組態(tài)設(shè)計(jì)在組態(tài)王工程管理器中新建工程“自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)”,在工程瀏覽器中新建“自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)”畫面,然后,進(jìn)入畫面開發(fā)系統(tǒng)。監(jiān)控畫面組態(tài)設(shè)計(jì)是根據(jù)自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求,利用組態(tài)王提供的各種繪圖工具、圖庫進(jìn)行圖形畫面的設(shè)計(jì)。下面簡(jiǎn)要介紹自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)圖形畫面(如圖1所示)的組態(tài)設(shè)計(jì)。繪制自動(dòng)門使用工具箱中的“圓角矩形”按鈕,制作按鈕使用工具箱中的“按鈕”工具,輸入文字使用工具箱中的“文本”按鈕,繪制警示燈使用圖庫中的指示燈,感應(yīng)開關(guān)使用工具箱中的“合成組合圖素”工具,將梯形和圓組合起來,用限位開關(guān)活動(dòng)臂的角度位置來形象地表示限位開關(guān)的狀態(tài)。在組態(tài)王運(yùn)行時(shí),如果限位開關(guān)為1狀態(tài),活動(dòng)臂被壓下,為0狀態(tài)時(shí)活動(dòng)臂抬起。單擊工具箱中的“直線”按鈕,在畫面上畫一條斜線,再畫一個(gè)小圓。將斜線和小圓組合起來,用來表示限位開關(guān)的活動(dòng)臂。用同樣的方法生成不同角度的另一個(gè)活動(dòng)臂。生成一個(gè)矩形,將角度不同的兩個(gè)活動(dòng)臂和矩形放置在一起,組成一個(gè)限位開關(guān)。5.i/o離散型當(dāng)組態(tài)王的畫面運(yùn)行系統(tǒng)工作時(shí),自動(dòng)門的工作狀況要顯示在屏幕上,同時(shí)操作者在計(jì)算機(jī)上發(fā)出的操作命令也要迅速送到自動(dòng)門的執(zhí)行機(jī)構(gòu),所有這一切都需要建立相應(yīng)的變量。在工程瀏覽器“數(shù)據(jù)庫”下的“數(shù)據(jù)詞典”中新建本工程項(xiàng)目的所有變量。根據(jù)表1所示,需要9個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn),組態(tài)王定義它們?yōu)镮/O離散型變量。另外,為了能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)門開啟和關(guān)閉時(shí)的動(dòng)畫,需建立一個(gè)內(nèi)存整形變量“DOOR”。還要為兩個(gè)警示燈建立兩個(gè)內(nèi)存離散變量“l(fā)amp1”和“l(fā)amp2”。為了能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)自動(dòng)門的控制和限位、減速開關(guān)的動(dòng)態(tài)顯示,還需在組態(tài)軟件中將PLC的輸入信號(hào)I0.0～I(xiàn)1.0增加為相應(yīng)的位存儲(chǔ)器M,建立的I/O離散型變量如表2所示。6.建立庫中相關(guān)變量的關(guān)聯(lián)機(jī)制動(dòng)畫連接就是把畫面中的圖素與數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)變量建立聯(lián)系,才能讓畫面“動(dòng)”起來。下面簡(jiǎn)要介紹自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)主畫面中有關(guān)圖素的動(dòng)畫連接。(1)“從右向左國控制”的設(shè)置雙擊左扇門圖素,出現(xiàn)“動(dòng)畫連接”窗口,再單擊“縮放”,出現(xiàn)“縮放連接”窗口,在表達(dá)式中輸入“\本站點(diǎn)\DOOR”,變化方向設(shè)置為“從右向左縮放”,其他設(shè)置見圖2所示。單擊“確定”按鈕,完成左扇門的動(dòng)畫連接。用同樣的方法設(shè)置右扇門的動(dòng)畫連接,只是右扇門的變化方向設(shè)置為“從左向右縮放”,其余設(shè)置與左扇門相同。(2)顯示活動(dòng)臂雙擊開門極限開關(guān)1狀態(tài)對(duì)應(yīng)的活動(dòng)臂,出現(xiàn)“動(dòng)畫連接”窗口,再單擊“隱含”按鈕,打開“隱含連接”窗口,在條件表達(dá)式中輸入“\本站點(diǎn)\開門限位開關(guān)”,選中圖3中的單選項(xiàng)“顯示”,在變量“開門限位開關(guān)”為真(1狀態(tài))時(shí)顯示該活動(dòng)臂,在變量“開門限位開關(guān)”為0狀態(tài)時(shí)隱含該活動(dòng)臂。用同樣的方法設(shè)置在變量“開門限位開關(guān)”為真(1狀態(tài))時(shí)隱含開門限位開關(guān)0狀態(tài)對(duì)應(yīng)的活動(dòng)臂。開門減速開關(guān)、關(guān)門極限開關(guān)及關(guān)門減速開關(guān)的動(dòng)畫連接設(shè)置同理完成。(3)文件“東南角”,把“鞣”交接成“動(dòng)畫連接”雙擊“開門”按鈕,在“動(dòng)畫連接”對(duì)話框中,單擊“按下時(shí)”,打開“命令語言”窗口,輸入命令語言“\本站點(diǎn)\開門=1;”,單擊“確定”按鈕返回到“動(dòng)畫連接”對(duì)話框。再單擊“彈起時(shí)”,在“命令語言”窗口,輸入命令語言“\本站點(diǎn)\開門=0;”,單擊“確定”按鈕返回到“動(dòng)畫連接”對(duì)話框。再單擊“確定”按鈕完成“開門”按鈕的動(dòng)畫連接。用同樣的方法可設(shè)置“關(guān)門”按鈕、“緊急停止”按鈕、“擋板壓力開關(guān)”按鈕及感應(yīng)開關(guān)的動(dòng)畫連接。(4)程序正常,程序規(guī)范雙擊開門警示燈,打開“指示燈向?qū)А贝翱?。在變量名中輸入“\本站點(diǎn)\lamp1”,將“正常色”設(shè)為黑色,“報(bào)警色”設(shè)為黃色。并選擇閃爍,在閃爍條件欄中輸入“\本站點(diǎn)\HL1==1;”,閃爍速度為“200ms”,如圖4所示,單擊“確定”按鈕完成開門警示燈的動(dòng)畫連接。在運(yùn)行狀態(tài)下,當(dāng)自動(dòng)門開門時(shí),開門警示燈就會(huì)亮200ms,暗200ms地閃爍。用同樣的方法可以設(shè)置關(guān)門警示燈的動(dòng)畫連接。(5)輸出信息“越界”雙擊“正在開門”文本,出現(xiàn)“動(dòng)畫連接”對(duì)話框,單擊“離散值輸出”,彈出“離散值輸出連接”窗口,在條件表達(dá)式中輸入“\本站點(diǎn)\HL1==1;”,當(dāng)表達(dá)式為真時(shí)輸出信息“正在開門”,當(dāng)表達(dá)式為假時(shí)輸出信息“開門警示燈”,如圖5所示。單擊“確定”按鈕返回到“動(dòng)畫連接”對(duì)話框。再單擊“確定”按鈕完成“正在開門”文本的動(dòng)畫連接。在運(yùn)行狀態(tài)下,當(dāng)自動(dòng)門開門時(shí),就會(huì)顯示“正在開門”,其他情況顯示“開門警示燈”。用同樣的方法可設(shè)置“正在關(guān)門”、“有人來了”及“門夾人了”等文本的動(dòng)畫連接。(6)輸入框內(nèi)添加命令語言為了使畫面中的自動(dòng)門與實(shí)際中的自動(dòng)門同步運(yùn)動(dòng),可以檢測(cè)自動(dòng)門在開、關(guān)門限位開關(guān)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)位移量,計(jì)算并控制自動(dòng)門的位移值變化增量,實(shí)現(xiàn)畫面中的自動(dòng)門與實(shí)際中的自動(dòng)門同步運(yùn)動(dòng)。雙擊工程瀏覽器“\文件\命令語言\應(yīng)用程序命令語言”,在打開的“應(yīng)用程序命令語言”對(duì)話框的“運(yùn)行時(shí)”選項(xiàng)卡中,執(zhí)行時(shí)間間隔設(shè)定為500ms,然后在輸入框內(nèi)輸入下列命令語言:if(\本站點(diǎn)\KM1==1)\本站點(diǎn)\DOOR=\本站點(diǎn)\DOOR—20;if(\本站點(diǎn)\KM2==1)\本站點(diǎn)\DOOR=\本站點(diǎn)\DOOR—5;if(\本站點(diǎn)\KM3==1)\本站點(diǎn)\DOOR=\本站點(diǎn)\DOOR+20;if(\本站點(diǎn)\KM4==1)\本站點(diǎn)\DOOR=\本站點(diǎn)\DOOR+5;if(\本站點(diǎn)\DOOR<=0)\本站點(diǎn)\開門限位開關(guān)=1;else\本站點(diǎn)\開門限位開關(guān)=0;if(\本站點(diǎn)\DOOR<=50&&\本站點(diǎn)\KM1==1)\本站點(diǎn)\開門減速開關(guān)=1;else\本站點(diǎn)\開門減速開關(guān)=0;if(\本站點(diǎn)\DOOR>=100)\本站點(diǎn)\關(guān)門限位開關(guān)=1;else\本站點(diǎn)\關(guān)門限位開關(guān)=0;if(\本站點(diǎn)\DOOR>=50&&\本站點(diǎn)\KM3==1)\本站點(diǎn)\關(guān)門減速開關(guān)=1;else\本站點(diǎn)\關(guān)門減速開關(guān)=0;然后單擊“確定”按鈕完成應(yīng)用程序命令語言的輸入。(7)組態(tài)王監(jiān)控系統(tǒng)問題的分析根據(jù)控制要求,自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)順序功能圖如圖6所示。根據(jù)順序功能圖,設(shè)計(jì)出梯形圖程序(還需要增加設(shè)計(jì)手動(dòng)控制梯形圖程序),下載到PLC中,調(diào)試通過。檢查系統(tǒng)接線無誤后,接通PLC電源。然后在組態(tài)王的工程瀏覽器中單擊“VIEW”圖標(biāo),進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng),屏幕顯示“自動(dòng)門監(jiān)控系統(tǒng)”運(yùn)行系統(tǒng)畫面,如圖7所示。如果自動(dòng)門的動(dòng)作以及畫面顯示的動(dòng)作與控制要求不一致,則需要綜合分析問題出現(xiàn)的原因,區(qū)分出是PLC控制問題還是組態(tài)王設(shè)置問題,然后根據(jù)具體情況具體分析。如果不用組態(tài)王軟件監(jiān)控,單獨(dú)用PLC來控制自動(dòng)門的啟閉,自動(dòng)門能正常工作,則說明PLC控制正常,問題在組態(tài)王系統(tǒng)。此時(shí)應(yīng)該仔細(xì)分析可能存在的原因,如變量設(shè)置錯(cuò)誤、動(dòng)畫連接錯(cuò)誤、表達(dá)式錯(cuò)誤或者命令