基于以太網總線的自動門控制系統設計摘 要：運用MCGS組態軟件，制作出自動門的控制畫面，并編寫出相應程序實現對門的控制。工作人員通過控制畫面可以實時了解自動門的運行狀態，及時對自動門系統故障進行報警，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。關鍵字： 自動門 MCGS組態軟件畢業設計（論文）原創性聲明和使用授權說明原創性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業設計（論文），是我個人在指導教師的指導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發表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。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： 指導教師簽名： 日期： 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業設計（論文）的規定，即：按照學校要求提交畢業設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。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設計思路32 MCGS組態主界面的設計42.1 新建工程42.2 建立畫面42.3畫面編輯52.4編輯組態動畫界面52.5變量的添加62.6變量關聯72.7動畫連接及程序編寫93 運行策略組態134 系統設備連接144.1 系統連接144.2 設置ZOPC 服務器154.3.OPC設備連接184.4.程序運行與測試225總結256參考文獻267 辭謝271緒論1.1 立題背景 隨著科技技術的飛速發展，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，采用自動玻璃門可以減少顧客推門或關門這個煩瑣的動作，而且還可提高室內的舒適度,自動門已成為人們日常生活中不可缺少的工具 ,其運行的可靠性也成為人們關注的焦點。近幾年來隨著組態軟件的廣泛應用 ,結合門監控系統的實際要求和組態軟件的特點開始將組態軟件應用到自動門的控制系統。 使用工控軟件中，我們經常提到組態一詞，組態其意義究竟是什么呢？簡單的講，組態就是用應用中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務的過程。組態軟件本身所具有的操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出優點,可以使管理人員不到現場就能直觀、清晰、準確地了解門的運行狀態,及時對自動門系統中的故障進行報警,分析判斷故障原因,并可通過計算機直接控制門的運行,充分提高系統的工作效率和監控力度,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,因此基于組態軟件的車庫控制系統的研究具有重要的現實意義。1.2研究對象對自動門控制中步進電機進行控制來實現門的自動開啟與關閉。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設計思路此設計的研究命題為自動門的控制，我們在組態中建立兩個不同的門，以及進出人數的顯示。此論文研究的是有人來到門前，門打開；人離開時，門自動關上并且記錄進門和出門的人數。2 MCGS組態主界面的設計2.1 新建工程進入MCGS組態環境后，執行“文件”菜單中的“新建工程”命令，系統自動創建一個名為“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。在文件名一欄內輸入“1010603404”，點擊“保存”按鈕，工程創建完畢。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”，并設置為啟動窗口。建立完成如下圖：2.3畫面編輯 設置用戶窗口屬性：選擇對應用戶窗口圖標，單擊窗口屬性，出現“用戶窗口屬性設置”對話框，設置成“屏幕中間顯示”，單擊確定按鈕。2.4編輯組態動畫界面 利用 MCGS組態軟件中的工具箱，選擇相應的作圖工具完成主界面圖形的設計制作，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據庫中單擊右側的“新增對象”按鈕，對新建的數據對象右鍵屬性，進入如下圖所示的“數據對象屬性設置”對話框，并完成對應所需的屬性設置。注意變量的數據類型。完成后生成如下圖所示的“實時數據庫”。2.6變量關聯通過以上一系列操作，已經形成了所有的數據庫變量文件，接下來則要完成MCGS組態用戶窗口中主界面上動畫圖形與變量對應的關聯過程。 打開用戶窗口，雙擊“主控窗口”進入用戶窗口組態界面，雙擊“窗口”圖形，彈出“動畫組態屬性設置”對話框，設置 “填充顏色”，并勾選水平移動，如下圖：選擇“水平移動”中的參數。最好設置好的狀態如下圖所示：仿照上面的變量關聯方法，依次對其他門進行變量關聯設置。2.7動畫連接及程序編寫至此，關聯工作已經完成，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置，使它們“動”起來，真實地描述外界對象的狀態變化，達到過程實時監控的目的。MCGS實現圖形動畫設計的主要方式是將用戶窗口中的圖形對象與實時數據庫中的數據對象建立相關性連接，并設置相應的動畫屬性，這樣在系統運行過程中，圖形對象的外觀和狀態特征，就會由數據對象的實時采集結果進行驅動，從而實現圖形的動畫效果，使圖形界面“動”起來。在“運行策略”窗口下雙擊“循環策略”進入循環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 75 THEN 參數 = 參數 + 1 IF 參數 75 THEN 電機開關 = 0 IF 參數 0 THEN 電機開關 = 0 IF 參數 0 THEN 參數 = 參數 - 1 IF 參數 0 THEN 電機正反轉 = 1IF 傳感器4 = 0 THEN 電機開關 = 1ENDIF出門人數計數設置：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：進門人數計數的程序如下：參數1 = 參數1 + 1以相同方式設置出門人數計數。出門人數計數的程序如下：參數2 = 參數2 + 13 運行策略組態到目前為止，經各部分組態配置生成的組態工程，只是一個順序執行的監控系統，不能對系統的運行流程進行自由控制，這只能適應簡單工程項目的需要。對于復雜的工程，監控系統必須設計成多分枝，多層循環嵌套結構，按照預定的條件，對系統的運行狀態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、循環策略、用戶策略、報警策略、事件策略、熱鍵策略八種。由于設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。策略構件：策略行中的功能部分為策略構件。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件，配置到“策略組態”窗口內，即可創建用戶所需的策略塊，當標準構件滿足不了要求時，由于采用的構件作為最小元素來構造運行策略，使得MCGS具有良好的開放性和可擴充性。對于特別復雜的工程，只需要定制若干能完成特定功能的構件，將其增加MCGS系統中來，就可使已有的監控系統增添各種控制功能，而無需對整個系統做任何修改。4 系統設備連接4.1 系統連接做此實驗，請將模塊NDAM-4055 的設備地址設置為0x01。此外，斷開其它模塊與交換機的連接，系統連接如下圖所示本次設計所用到的實驗模塊以及硬件接線圖如下：4.2 設置ZOPC 服務器安裝并運行ZOPC_Server 軟件，把服務器的工作區切換到Modbus 工作區。單擊菜單“設備操作ModbusAdd Device”，彈出“Device Properties”對話框，如圖所示。將ip設定為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 面板上將會出現如圖所示的從設備及其輸入輸出數據項。點擊“服務器操作啟動服務器”，然后在Modbus 面板上點選“192.168.0.205”節點的子節點“NDAM-4055_1”，單擊右鍵，在彈出菜單選擇“Go Online”。如果設備連接無誤，網絡中的從站設備的圖標會由變為，此時OPC 服務器的設置已經完成，OPC 的客戶端可以從服務器中讀數據。4.3.OPC設備連接MCGS 組態軟件提供了大量的工控領域常用的設備驅動程序，同時也提供了OPC 服務器的數據接口。通常情況下，在啟動MCGS 組態軟件時，模擬設備都會自動裝載到設備工具箱中，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“設備窗口”中雙擊“設備窗口”圖標進入； 點擊工具條中的“工具箱”圖標，打開“設備工具箱”；單擊“設備工具箱”中的“設備管理”按鈕，彈出如圖所示窗口。雙擊OPC 設備圖標，即可將“OPC 設備”添加到右側選定設備列表中； 選中選定設備列表中的“OPC 設備”，單擊“確認”，“OPC 設備”即被添加到“設備工具箱”中。OPC 設備被裝載完成后，可以在MCGS 軟件環境中按以下步驟添加OPC 設備，并對其屬性進行設置： 雙擊“設備工具箱”中的“OPC 設備”，OPC 設備被添加到設備組態窗口中，如圖所示；雙擊“設備0-OPC 設備”，進入OPC 設備屬性設置窗口，如圖所示。點擊基本屬性頁中的“OPC 服務器”選項，該項右側會出現圖標，單擊此按鈕瀏覽計算機中可用的OPC 服務器。選中ZLGCAN OPC SERVER V2.10，單擊“確認”，完成“OPC 服務器”設置； 將設備注釋改為192.168.0.205； 從“數據采集方式”選項的下拉列表中選擇“0同步采集”； 從“初始工作狀態”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，進入通道連接設置：點擊查詢通道后進入瀏覽可用數據項界面，雙擊“Modbus”項及其后出現的各項，直至出現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，在彈出的數據對象欄內雙擊數據對象。拖動下方滾動條右移， 設置“通道類型”及其對應的“讀寫屬性”，值可在彈出的下拉菜單中選擇；各通道的連接設置如下圖所示。4.4.程序運行與測試單擊文件進入運行環境如下圖所示。用手或其他物品分別接近兩個傳感器程序運行狀態如下圖所示，并觀察步進電機的運行情況。 5總結運用MCGS組態軟件設計出帶有控制按鈕、報警窗口等的自動門控制系統監控畫面，并在每個畫面上生成相互關聯的靜態或者動態的圖形對象。畫面可動態顯示門的運行狀態(如方向、位置、開關門等)，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，同時進行應急處理。根據實際自動門控制系統中各個物理量，建立了含有全部數據變量的當前值的實時數據庫，指定變量名和變量類型,并實時與動態畫面連接。當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據變量的值。在此過程中定義門對應的方向、位置、開關門等內呼、外呼信號,以便于屬性設置和編程時使用。再次進行畫面屬性設置，將實時數據庫中定義的各種開關型或數值型變量和監控畫面中相對應的按鈕、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,操作界面友好，自動化程度高,監控可靠,完全可以滿足工程的需要。6參考文獻1 彭珍瑞