基于组态控制技术的自动控制系统的设计

王丽艳

摘要 本文论述了利用“组态王”软件和PLC开发自动控制系统的过程和方法，通过“车库门自动控制系统”的设计，模拟仿真常用的PLC控制方式。通过上位机纽态王软件完成画面的设计，主画面可以方便的对现场参数进行设置，对被控对象（现场设备）进行操作，与PLC相结合，可以实现对车库门的双重控制，该系统采用串行数据传输，以实现远程数据采集。

【关键词】组态王 自动控制 数据采集

随着国民经济的发展，人们需要对自动门的开关、锅炉的温度、压力、流量等进行监测和控制，采用组态控制技术来对他们进行控制不仅节约了硬件开发时间，更提高了工业控制系统的可靠性和安全性。

本课题采用组态（Configuration）控制技术和PLC （Programmable Logical Controller）相结合，立足于建立一个具有控制层、监控层、管理层三层结构的综合控制系统，使用工控机控制系统和组态王软件，在计算机上实现对现场的实时监测与控制。

本文以车库自动门控制为例，完成自动控制系统的设计。本控制系统硬件采用三菱FX2N系列PLC作为核心控制部件，上位机软件采用北京亚控公司的“组态王”。软硬件采用模块化设计，结构与功能设计合理，操作简单，智能化程度高，具有较强的抗干扰能力。

1 控制系统构成

控制系统的结构如图1所示，由人机界面和PLC组成，PLC一方面要对整个过程进行控制;另一方面，还要通过RS485串口通信电缆与上位机进行通信，接受操作者发出的命令。PLC完成对现场设备的控制和对现场信号的采集，人机界面主要完成参数的设定和一些数据的监控。

2 控制系统的设计

2.1 系统控制要求

（1）车库内和车库外设有手动控制开关，可以手动控制门的开门、关门和停止;

（2）车到门前，车灯闪烁，车位传感器收到车灯亮、灭信号后，车库门自动上卷，动作指示灯亮;

（3）门上行碰到上限位开关，门全部打开，此时停止上行;

（4）车进入车库，车位传感器检测到车停在车位，延时5秒，门自动下行，动作指示灯亮;

（5）门下行碰到下限位开关，门全部关闭，此时停止下行;

（6）在计算机中显示车库工作状态。

2.2 控制系统I/O配置

车库自动门控制系统除了车库、卷帘门、汽车外还有10个按钮、2个传感器、2个限位开关2个接触器和一个动作指示灯。即有14个开关量控制信号需要输入到计算机，分别是启动按钮、停止按钮、手动、自动、外部开门、外部停止、外部关门、内部开门、内部停止、内部关门、车感信号、车位信号、上限位开关、下限位开关;有3个开关量控制信号需要输出到控制系统，分别是车库门上卷接触器、车库门下卷接触器和动作指示。

系统I/O配置如表1所示。离散量通过三菱PLC-485MR输入和输出，并能进行远程监视与控制。

2.3 基于“组态王”的系统变量定义

通过数据库中的数据词典对系统所用变量（表1中的变量）进行定义，实现上位机与PLC的数据交换。此外，为了在程序中对当前车库门运行状态进行识别，还需要建立以下几个变量：“门移动参数”、“车移动参数”、“定时器”、“定时器复位”、“次数”。其中：

“車移动参数”、“门移动参数”为内存实型，初始值为O，最大值为100。

“次数”为内存整型，初始值为O，最大值为10。

“定时器”和“定时器复位”为内存离散，初始值为关。

2.4 控制系统运行主画面设计

车库自动门控制系统运行主画面既可以通过手动按钮完成门的开关，也可以通过检测车的位置的传感器的状态来控制门的开关，实现自动控制。

2.5 应用程序语言的编写

if（＼＼本站点＼自动=1&&＼＼本站点＼动作指示=0）

{＼＼本站点＼车移参数=＼＼本站点＼车移参数+1;}

if（＼＼本站点＼车移参数>79&&＼＼本站点＼车移参数<=90）

{＼＼本站点＼车感传感器=1;}

if{＼＼本站点＼自动=1&&＼＼本站点＼车感传感器=1）

{＼＼本站点＼下限位开关=O：＼＼本站点＼上卷接触器=1：＼＼本站点＼动作指示=1;＼＼本站点＼门移参数=＼＼本站点＼门移参数-10;}

if（＼＼本站点＼门移参数==O&&＼＼本站点＼自动==1）

{＼＼本站点＼动作指示=O：＼＼本站点＼上卷接触器=O：＼＼本站点＼上限位开关=1：＼＼本站点＼车移参数=＼＼本站点＼车移参数+1：}

if（＼＼本站点＼门移参数==O&&＼＼本站点＼自动==1&&＼＼本站点＼车移参数>=90）

{＼＼本站点＼车感传感器=o;}

if（＼＼本站点＼车移参数==100&&＼＼本站点＼自动==1）

{＼＼本站点＼定时器=1;＼＼本站点＼车位传感器=1：}

if（＼＼本站点＼定时器==1）

{＼＼本站点＼次数=＼＼本站点＼次数+1=if（＼＼本站点＼次数==5）＼＼本站点＼定时器复位=1：}

if（＼＼本站点＼车位传感器==1&&＼＼本站点＼定时器复位==1&&＼＼本站点＼自动==1）

{＼＼本站点＼上限位开关=O：＼＼本站点＼动作指示=1：＼＼本站点＼下卷接触器=1：＼＼本站点＼门移参数=＼＼本站点＼门移参数+10;}

if（＼＼本站点＼门移参数==100&&＼＼本站点＼自动==1）

{＼＼本站点＼动作指示=0：＼＼本站点＼下卷接触器=O;＼＼本站点＼下限位开关=1;}

3 系统运行与调试

车到门前车灯闪烁，车灯闪烁三次后车感传感器接通，车感信号灯亮，车库门自动打开，动作指示灯亮，当车库门完全打开，上限位开关接通，动作指示灯灭，车进入车库，车感信号灯灭，当车进入车库停到正确位置，车位传感器接通，车位信号灯亮，此时启动定时器开始计时，5秒钟之后，车库门自动关闭。

4 结束语

系统测试和运行结果表明：该系统能自动控制车库门的运行，且系统操控界面友好、使用方便，实现了自动门的实时监测和自动控制，本控制系统可以应用于对车库门的集中管理。

参考文献

[1]袁秀英.组态控制技术[M].北京：电子工业出版社，2003.