基于組態控制技術的自動控制系統的設計

王麗艷

摘要 本文論述了利用“組態王”軟件和PLC開發自動控制系統的過程和方法，通過“車庫門自動控制系統”的設計，模擬仿真常用的PLC控制方式。通過上位機紐態王軟件完成畫面的設計，主畫面可以方便的對現場參數進行設置，對被控對象（現場設備）進行操作，與PLC相結合，可以實現對車庫門的雙重控制，該系統采用串行數據傳輸，以實現遠程數據采集。

【關鍵詞】組態王 自動控制 數據采集

隨著國民經濟的發展，人們需要對自動門的開關、鍋爐的溫度、壓力、流量等進行監測和控制，采用組態控制技術來對他們進行控制不僅節約了硬件開發時間，更提高了工業控制系統的可靠性和安全性。

本課題采用組態（Configuration）控制技術和PLC （Programmable Logical Controller）相結合，立足于建立一個具有控制層、監控層、管理層三層結構的綜合控制系統，使用工控機控制系統和組態王軟件，在計算機上實現對現場的實時監測與控制。

本文以車庫自動門控制為例，完成自動控制系統的設計。本控制系統硬件采用三菱FX2N系列PLC作為核心控制部件，上位機軟件采用北京亞控公司的“組態王”。軟硬件采用模塊化設計，結構與功能設計合理，操作簡單，智能化程度高，具有較強的抗干擾能力。

1 控制系統構成

控制系統的結構如圖1所示，由人機界面和PLC組成，PLC一方面要對整個過程進行控制;另一方面，還要通過RS485串口通信電纜與上位機進行通信，接受操作者發出的命令。PLC完成對現場設備的控制和對現場信號的采集，人機界面主要完成參數的設定和一些數據的監控。

2 控制系統的設計

2.1 系統控制要求

（1）車庫內和車庫外設有手動控制開關，可以手動控制門的開門、關門和停止;

（2）車到門前，車燈閃爍，車位傳感器收到車燈亮、滅信號后，車庫門自動上卷，動作指示燈亮;

（3）門上行碰到上限位開關，門全部打開，此時停止上行;

（4）車進入車庫，車位傳感器檢測到車停在車位，延時5秒，門自動下行，動作指示燈亮;

（5）門下行碰到下限位開關，門全部關閉，此時停止下行;

（6）在計算機中顯示車庫工作狀態。

2.2 控制系統I/O配置

車庫自動門控制系統除了車庫、卷簾門、汽車外還有10個按鈕、2個傳感器、2個限位開關2個接觸器和一個動作指示燈。即有14個開關量控制信號需要輸入到計算機，分別是啟動按鈕、停止按鈕、手動、自動、外部開門、外部停止、外部關門、內部開門、內部停止、內部關門、車感信號、車位信號、上限位開關、下限位開關;有3個開關量控制信號需要輸出到控制系統，分別是車庫門上卷接觸器、車庫門下卷接觸器和動作指示。

系統I/O配置如表1所示。離散量通過三菱PLC-485MR輸入和輸出，并能進行遠程監視與控制。

2.3 基于“組態王”的系統變量定義

通過數據庫中的數據詞典對系統所用變量（表1中的變量）進行定義，實現上位機與PLC的數據交換。此外，為了在程序中對當前車庫門運行狀態進行識別，還需要建立以下幾個變量：“門移動參數”、“車移動參數”、“定時器”、“定時器復位”、“次數”。其中：

“車移動參數”、“門移動參數”為內存實型，初始值為O，最大值為100。

“次數”為內存整型，初始值為O，最大值為10。

“定時器”和“定時器復位”為內存離散，初始值為關。

2.4 控制系統運行主畫面設計

車庫自動門控制系統運行主畫面既可以通過手動按鈕完成門的開關，也可以通過檢測車的位置的傳感器的狀態來控制門的開關，實現自動控制。

2.5 應用程序語言的編寫

if（＼＼本站點＼自動=1&&＼＼本站點＼動作指示=0）

{＼＼本站點＼車移參數=＼＼本站點＼車移參數+1;}

if（＼＼本站點＼車移參數>79&&＼＼本站點＼車移參數<=90）

{＼＼本站點＼車感傳感器=1;}

if{＼＼本站點＼自動=1&&＼＼本站點＼車感傳感器=1）

{＼＼本站點＼下限位開關=O：＼＼本站點＼上卷接觸器=1：＼＼本站點＼動作指示=1;＼＼本站點＼門移參數=＼＼本站點＼門移參數-10;}

if（＼＼本站點＼門移參數==O&&＼＼本站點＼自動==1）

{＼＼本站點＼動作指示=O：＼＼本站點＼上卷接觸器=O：＼＼本站點＼上限位開關=1：＼＼本站點＼車移參數=＼＼本站點＼車移參數+1：}

if（＼＼本站點＼門移參數==O&&＼＼本站點＼自動==1&&＼＼本站點＼車移參數>=90）

{＼＼本站點＼車感傳感器=o;}

if（＼＼本站點＼車移參數==100&&＼＼本站點＼自動==1）

{＼＼本站點＼定時器=1;＼＼本站點＼車位傳感器=1：}

if（＼＼本站點＼定時器==1）

{＼＼本站點＼次數=＼＼本站點＼次數+1=if（＼＼本站點＼次數==5）＼＼本站點＼定時器復位=1：}

if（＼＼本站點＼車位傳感器==1&&＼＼本站點＼定時器復位==1&&＼＼本站點＼自動==1）

{＼＼本站點＼上限位開關=O：＼＼本站點＼動作指示=1：＼＼本站點＼下卷接觸器=1：＼＼本站點＼門移參數=＼＼本站點＼門移參數+10;}

if（＼＼本站點＼門移參數==100&&＼＼本站點＼自動==1）

{＼＼本站點＼動作指示=0：＼＼本站點＼下卷接觸器=O;＼＼本站點＼下限位開關=1;}

3 系統運行與調試

車到門前車燈閃爍，車燈閃爍三次后車感傳感器接通，車感信號燈亮，車庫門自動打開，動作指示燈亮，當車庫門完全打開，上限位開關接通，動作指示燈滅，車進入車庫，車感信號燈滅，當車進入車庫停到正確位置，車位傳感器接通，車位信號燈亮，此時啟動定時器開始計時，5秒鐘之后，車庫門自動關閉。

4 結束語

系統測試和運行結果表明：該系統能自動控制車庫門的運行，且系統操控界面友好、使用方便，實現了自動門的實時監測和自動控制，本控制系統可以應用于對車庫門的集中管理。

參考文獻

[1]袁秀英.組態控制技術[M].北京：電子工業出版社，2003.