基于MCGS的自動門監控系統的設計

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(西安航空職業技術學院，陜西 西安 710089)

Design of Automatic Door Monitoring System Based on the MCGS

WANG Yuyu1，LIU Shaojun2

(Xi，an Aeronautical Polytechnic Institute，Xi’an 710089，China)

基于MCGS的自動門監控系統的設計

王瑜瑜1，劉少軍2

(西安航空職業技術學院，陜西 西安 710089)

Design of Automatic Door Monitoring System Based on the MCGS

WANG Yuyu1，LIU Shaojun2

(Xi，an Aeronautical Polytechnic Institute，Xi’an 710089，China)

摘要：介紹了將上位機組態軟件MCGS，同下位機S7-200的PLC控制系統組合在一起，設計的自動大門監控系統，能夠實現自動門信號的檢測、打開、計時等待和自動關閉的整個過程。上位機通過工控組態軟件MCGS能夠實現對系統全程的實時自動監控，并且利用計算機模擬技術，實現了對PLC控制系統的整體模擬和調試。

關鍵詞：MCGS；PLC；自動門；監控

中圖分類號：TE937

文獻標識碼：A

文章編號：1001-2257(2015)03-0063-03

收稿日期：2014-10-22

Abstract：This paper introduces the design of the automatic gate monitoring system combining the host computer configuration software MCGS with the lower computer of S7-200 PLC controlling system. The system can realize the whole process including detection，opening，timing of waiting，automatic closing of the gate. The upper machine can realize real-time monitoring of the system through the configuration software MCGS，and the overall analog and debugging of PLC control system with computer analog technique.

作者簡介：王瑜瑜(1983-)，女，山東煙臺人，碩士研究生，研究方向為計算機控制和自動化理論；劉少軍(1982-)，男，陜西西安人，實驗師，研究方向為電力電子技術。

Key words:MCGS；PLC；automatic gat；monitoring

0引言

隨著科技的飛速發展及自動化程度的不斷提高，自動門以越來越高的頻率不斷出現在人們的視野當中，甚至在一些公共場合能達到隨處可見的程度。它能夠將人或物體靠近門的行為通過感應單元鑒定為開門信號，然后利用控制驅動單元將門打開，待人遠離之后自行關閉。由于自動門系統能夠實現在無人管理的情況下的全自動控制，它完全顛覆了傳統門手動的形象，當之無愧地成為了社會自動化的“標簽”。給生活帶來簡捷，節約資源的同時，它也憑借其自動高擋和智能高效等特點備受市場歡迎。

1系統的總體設計

自動感應門一個周期的動作流程(包括開門與關門)為：紅外傳感器檢測到駛入的信號時，將脈沖信號傳送給控制器(PLC)，PLC進行數據分析處理后控制電機進行運轉，并監控電機轉速，達到加速和減速運行的目的。電機正向運轉后，帶動皮帶同步運行，最后由皮帶再帶動吊具單元完成自動感應門的打開。門扇打開后PLC及時進行處理判斷，如果需要關閉大門，那么控制器控制電機反轉，大門自動完成關閉。系統組成如圖1所示。系統以PLC為控制主體，紅外傳感器采集現場信號后傳遞給PLC，PLC對信號進行分析處理后，驅動電動機的正反轉，實現自動門開啟、關閉。上位機MCGS組態監控技術，通過RS-232總線與PLC進行通信，實時監控自動門的運行狀態及運行情況。

圖1　系統組成

2PLC的選取及系統硬件設計

2.1　系統的要求

系統的控制要求有以下幾點：

a.當有人或其他物體通過大門時，延時2 s后開門繼電器KM1接通，電動機開始正轉，抵達開門限位開關的位置后，電機立馬中斷運行。

b.大門在開門限位開關位置延遲8 s，自行投入到關門的狀態，關門繼電器KM2接通，電動機開始反轉，抵達關門限位開關的位置后，電機運行中止。

c.若在門關閉的進程中，傳感器檢測到有人進出的信號，系統即刻結束關門程序，進入開門狀態。

d.若在門開啟后的8 s延遲時間內，傳感器檢測到有人進出的信號，為了保障安全，務必從頭再等8 s，然后開始執行關門的程序。

按照上述的系統控制要求，其原理如圖2所示。開門門磁主要用來檢測門的最大開啟度，預防因開門過大破壞器件；閉門門磁則用來檢測關門的位置，關門程序完成后電機停止運轉；驅動器用來擴大驅動功率以驅動電機運轉；工作指示燈包括電源指示燈、開門指示燈及報警指示燈。

圖2　系統原理

2.2　控制系統I/O地址的分配

I/O地址分配是設計PLC控制系統的基礎。就軟件編程而言，也只有在完成I/O口分配后方可實行。I/O地址分配不僅是程序設計與編寫的基礎，而且是進行硬件電路接線與軟件程序調試的主要憑據。控制系統的I/O地址分配如表1所示。

表1　I/O地址分配表

2.3　PLC接線原理

按照前面講述的控制要求及I/O地址分配表，所設計的PLC硬件接線如圖3所示。

圖3　PLC接線

3PLC軟件程序設計

系統程序的編譯是在STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3軟件環境中進行的。該軟件功能齊全，不僅能夠進行程序的設計研發，而且能夠對程序的執行過程進行實時監測。程序的編寫采用梯形圖的編程方法，它尤其適用于開關量控制的場合，因與電路圖非常相近，所以對于操作人員而言不單通俗易懂還易掌控。按照自動門的設計要求，該系統的梯形圖主要包括開門程序和關門程序2大部分，其軟件流程如圖4所示。

圖4　程序流程

4MCGS組態控制設計

MCGS組態軟件的功能齊全、操作簡單、實時性強、可視性與可維護性好，是廣泛應用在實時監測和工業控制等領域的通用型計算機應用軟件。該監控系統利用MCGS工控組態軟件設計完成，主要任務包括組態控制對象的分析、組態監控畫面的制作和腳本程序的編寫等。

4.1　組態控制對象分析

系統的被控對象是自動門；被控參數是開關門動作、報警燈閃爍；控制目標是大門，可以接收各種控制信號(包括開關門和停止等)，電機進行的正反轉帶動大門運行后，還應能夠檢測是否已經達到開關門門限位置，控制電機停止運轉；控制變量共2個，分別是控制正轉繼電器和反轉繼電器。

4.2　腳本程序的編寫

MCGS的腳本程序在語法方面與basic語言很相似，它是軟件自帶的一種內置編程引擎。腳本程序的使用不僅可以提高系統的靈巧性，而且可以處理一些較為棘手的問題，該系統的組態腳本程序為：

IF開門繼電器=1THEN

水平移動量=水平移動量+8

ENDIF

IF關門繼電器=1THEN

水平移動量=水平移動量-8

ENDIF

IF開門=1THEN

定時器啟動=1

定時器復位=0

ELSE

定時器啟動=0

定時器復位=1

ENDIF

IF關門=1THEN

定時器啟動1=1

定時器復位1=0

ELSE

定時器啟動1=0

定時器復位1=1

ENDIF

5PLC聯機模擬運行

5.1　設置組態軟件與PLC通道連接

在工作臺選擇設備窗口點擊設備組態，然后點擊設備組態工具箱，選擇通用串口父設備0_，再選擇設備0_[西門子S7-200PPI]。雙擊“通用串口父設備0_”后，跳出如圖5所示的對話框，根據系統的要求進行串口設備屬性的設置。

圖5　設備屬性對話框

雙擊“設備0_[西門子S7-200PPI]”后，會彈出如圖6所示的對話框，根據要求進行“基本屬性”及“通道連接”的設置。

圖6　設備屬性設置對話框

5.2　下載程序調試運行

在STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP43軟件環境中將已經編譯好的程序下載給下位機PLC；開啟工控組態軟件MCGS，進入到運行環境后再點擊大門監控系統，登錄進入系統；按照系統要求，進行模擬操作演示。

6結束語

現場運行調試的結果表明，所設計的自動大門監控系統能夠實現對自動門運行全過程的實時監控，系統的自動化水平得到有效的提高。系統安裝維護方便，運行穩定、可靠，監控軟件功能齊全，人機界友好，使用方便。

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