毕业设计（论文）-基于PLC的自动门控制系统.doc

1 基于 PLC 的自动门控制系统 摘 要 随着科学技术的不断发展 自动门在人们的日常生活中得到了广泛的应用 同时对其性能和安全性等方面的要求也越来越高 由于 PLC 的高稳定性和对环 境较强的适应能力 使得 PLC 在自动门控制装置中的应用也日益广泛 本为围绕自动门控制装置展开研究 首先分析了国内外自动门发展的趋势 和所采用的技术 然后对本系统所采用的 MicroLogix 1000 PLC 作了简要说明 在此基础上研究了 Rockwell 自动化公司 PLC 所采用的通信软件 RSLinx 编程 软件 RSLogix500 以及组态软件 RSView32 的使用方法 并按照自动门控制装置 的要求 设计了相应的梯形图文件 实现了自动门由检测到开启 等待 关闭 的全过程 通过 Rockwell 公司的 RSView32 组态软件模拟自动门运行的情况 并对其实施实时监控 在软硬件设计的基础上 按照课题要求 通过一系列的模拟试验 得出符 合课题要求的实验结果 同时设计过程中给出的方法 对今后进行同样相关设 计时也有很大的指导意义和应用价值 关键词 PLC 自动门 MicroLogix1000 RSView32 2 PLC based system design of the automatic doors Author Wu Di Tutor Fan Li Na Abstract This literary studies the controller of auto door First we make a brief introduction of the development of auto door and the MicroLogix1000 in brief Under this basis we study the using method of the RSlinx of The Rockwell Automation s communication software and the developing software RSLogix500 At last under the demand of auto door controller we design the program of this device and complete the process of the auto door from opening to waiting to close Use the RSView32 to simulate the situation of auto door On the basis of designation and a series of simulation we acquire the right result of experiment At the same time the design process is the way in the future related to the same design also has great significance and value With the development of science and technology the auto door becomes more and more useful in personal daily life At the same time the demands of its function and safety also become more increasing Because of the high stabilization and the good adaptation of plc the plc has a wider use in auto door s controller Keyword PLC Auto door MicroLogix1000 RSView32 3 目目 录录 第一章 绪 论 1 1 1 研究背景和研究意义 1 1 2 国内自动门发展现状 2 1 3 自动门的技术发展方向 3 1 4 课题研究内容 4 第二章 自动门控制系统硬件介绍 5 2 1 可编程程序控制器 PLC 5 2 1 1 PLC 的定义 5 2 1 2 PLC 的产生背景 6 2 1 3 PLC 发展历史 7 2 1 4 PLC 的特点 9 2 1 5 PLC 的应用与发展趋势 10 2 2 MICROLOGIX 1000 可编程控制器 11 第三章 自动门控制系统软件介绍 13 3 1 RSLINX通信软件 13 3 1 1 RSLinx 简介 13 3 1 2 RSLinx 的网络驱动添加 14 3 2 RSLOGIX500 简介 16 3 3 RSVIEW32 组态软件 18 第四章 自动门控制系统硬件设计 20 4 1 系统框图 20 4 2 系统连线 20 第五章 自动门控制系统软件设计 22 5 1RSLOGIX500 软件设计 22 5 1 1RSLogix500 设置 22 5 1 2 RSLogix500 梯形图设计 22 5 2 RSVIEW32 组态软件监控设计 26 5 2 1 RSView32 的通信组态设置 26 5 2 2 创建标签数据库 27 5 2 3 创建监控界面 29 5 3 系统的调试与操作 31 结 论 35 致 谢 36 参考文献 37 附录 39 附录 A 自动控制装置源程序 39 4 附录 B 自动控制监控界面 41 附录 C 英文文献翻译 42 5 第一章 绪 论 1 1 研究背景和研究意义 21 世纪的今天 门更加突出了安全理念 强调了有效性 有效地防范 通 行 疏散 同时还突出了建筑艺术的理念 强调门与建筑以及周围环境整体的 协调 和谐 自动门大规模专业化生产始于 150 年前 在不断发展和完善的过程中 涌 现出大批独具规模的专业制造商 门的高级形式 自动门起源在欧美 迅速发 展至今天 已经形成了种类齐全 功能完善 造工精细的自动门家族 大中型公共场所 为这些建筑增添了亮丽 时尚的姿彩 自动门从理论上 理解应该是门的使用 观念的延伸 是人们根据需要对门的功能的提升和完善 所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始 作为建筑物一部分的门 从最基本的意义上讲 要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求 因此门体本身应牢固 密封 自动门的普及和应用 改变了人们的防护意识 提升了人们的安全观念 自动门除可美化出入口环境外由于中国没有相关的自动门国家标准 导致自动 门档次 质量良莠不齐 如果你没有使用过自动门 最好选择一个由专业厂生 产 能提供较完善售后服务的自动门品牌 目前有很多自动门品牌是由一些贸 易公司购买散件加上自己拼装而成 应尽量避免购买此类产品 不要认为样本 上全部是外国语 资料也是外国语的商品就是进口的商品 其实这样是违反国 家规定的 真正的知名品牌 合法的商品不会这样做 由于中国没有相关的自动门国家标准 导致自动门档次 质量良莠不齐 如果你没有使用过自动门 最好选择一个由专业厂生产 能提供较完善售后服 务的自动门品牌 目前有很多自动门品牌是由一些贸易公司购买散件加上自己 拼装而成 应尽量避免购买此类产品 不要认为样本上全部是外国语 资料也 是外国语的商品就是进口的商品 其实这样是违反国家规定的 真正的知名品 牌 合法的商品不会这样做 在购买自动门时最好在授权的指定经销商处或认定销售店的商店购买 有 悬挂的授权书 而且在购买时要清楚所购买设备的基本配置 防止买家克扣部 件 自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门 自动平开门 自 6 动旋转门 自动圆弧门 自动折叠门等 其中平开门用的场合较少 旋转门由 于昂贵而且非常宠大 一般只用于有需要的高档宾馆 自动平移门使用得最广 泛 大家一般所说的自动门 感应门就是指自动平移门 由于自动门在通电后可以实现无人看管 同时又可节约空调能源 防风 防尘 降低噪音 既方便又提高了建筑的档次 于是迅速在国内外的建筑市场 上得到大范围的普及 同时也几乎成为了银行 写字楼 酒店等办公娱乐场所 装修必不可少的一项配置 自动平移门最常见的形式是自动门机及门内外两侧加雷达 当人走近自动 门时 雷达感应到人的存在 给控制器一个开门信号 控制器通过驱动装置将 门打开 当人通过门之后 再将门关闭 由于自动平移门在通电后可以实现无 人管理 既方便又提高了建筑的档次 于是迅速在国内外建筑市场上得到大范 围的普及 自动门的开门信号是触点信号 微波雷达和红外传感器是常用的两种信号 源 微波雷达是对物体的位移反应 因而反应速度快 适用于行走速度正常 的人员通过的场所 它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动后 雷达便不再反应 自动门就会关闭 对门机有一定的保护作用 红外传感器对物体存在进行反应 不管人员移动与否 只要处于传感器 的扫描范围内 它都会反应即传出触点信号 缺点是红外传感器的反应速度较 慢 适用于有行动迟缓的人员出入的场所 本文拟使用 PLC 设计一个自动门控制器系统 同时使用 Rockwell 公司的 RSView32 设计一个监控界面 模拟该控制过程 1 2 国内自动门发展现状 国内自动门现状 1 厂家多 规模小 5 6 年来几年来 自动门在国内得到了快速的发展 据不完全统计 目前国内大大小小生产自动门的厂家已有 50 多家 但普遍生产 规模小 自主研发能力差 从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进 口产品竞争的实力 2 专业化分工趋势显现早期的生产厂家 一般是自主研发和生产 顶多委 7 托代加工部分零部件 近两年来 出现了专门生产主要部件的厂家 如电机 主控板 遥控器传动件 塑料件等出现了专业生产厂家 这一趋势使生产的门 槛降低 进入的厂家进一步增多 导致竞争更加激烈 3 高 低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势 占据了高端市场 目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能 但生产工艺略嫌粗糙 质量水平参差不齐 整体档次较低 主要集中在低端市场 4 产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重 加之自动门产品 往往是开发商而非最终用户在选择产品 所以价格因素占的比重较大 加剧了 市场竞争 其结果是众多厂家一味地比拼价格 导致利润微薄 同时 由于价 格过低 也使产品的持续改进和发展受到限制 1 3 自动门的技术发展方向 由于目前没有相关的技术标准 各厂家的产品都按照自己的企业标准进行 生产 对各项技术指标的要求和测量方法都不尽相同 如提升力等参数 差别 较大 在市场上造成了较大的混乱 给用户选择带来不便 也不利于行业的发 展 因此 有必要制定自动门的技术标准 明确规定的主要技术指标以及测试 方法等 引导市场有序竞争 促进行业发展 在建筑金属结构协会和门业标委会的大力推动下 自动门 标准编制工作 已经展开 目前有许继施普雷特机电设备有限公司 深圳固威特科技有限公司 沈阳未来科技发展有限公司 福建漳州市麒麟电子有限公司和上海昌顺电子信 息技术有限公司等 5 家单位参与了此标准的编制工作 2005 年 4 月 2 日 在北 京召开了编制组成立会和首次工作会议 经过编制组两个多月的工作 现该标 准的初稿已经形成 拟于近期召开编制组第二次工作会议 对初稿进行讨论和 修改 经过多年发展 自动门行业呈现以下发展趋势 智能化 多功能 今后的还将进一步提高智能化程度 如自动检测开 关门行程位置 自动适应门体阻力的变化 以始终保持较高的遇障保 护灵敏度等 还将增加一些新的功能 如和住宅安防系统配合使用等 免维护 采取多种措施 减少使用过程中的维护工作 8 多样化 将会有各种各样不同外观和功能的产品 满足用户的不同需 要 高安全性 随着用户安全意识的提高 安全性将是用户非常注重的一 项指标 也将是一项基本要求 1 4 课题研究内容 本文以某营业厅自动门为例 设计了以 PLC 为控制器 rsview32 进行远程 监控的自动门控制系统 在营业厅自动门正上方里外各安装一个光电探测开关 当有人欲进入时 光电探测开关检测出有人要进入或出去 从而产生输出信号 PLC 获取到该输 入信号 启动电机 将门打开 当门打开到一定程度后 碰到限位开关 限位 开关动作 产生输出信号 自动门停止动作 等待一时间段后 自动门自动合 上 在闭合过程中 如光电探测开关检测有人要进入或出去时 自动门停止闭 合 并立刻打开 为了保障门的安全性 设置关门限位开关 从而保障在自动 门闭合即将结束时 不会发生两扇门相撞的事故 9 第二章 自动门控制系统硬件介绍 2 1 可编程程序控制器 PLC 2 1 1 PLC 的定义的定义 可编程控制器 Programmable Controller 简称 PC 但个人计算机 Personal Computer 也简称 PC 为了区别 人们仍习惯称可编程控制器为 PLC Programmable Logical Controller 国际电工委员会 International Electrical Committee 于 1987 年颁布了可编 程控制器的标准及其定义 可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设 计的数字运算操作的电子装置 它采用可以编制程序的存储器 用来在其内部 存储执行逻辑运算 顺序运算 计时 计数和算术运算等操作的指令 并能通 过数字式或模拟式的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过程 可编程控 制器及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩 展其功能的原则而设计 可编程控制器是 60 年代末在美国首先出现 当时叫可编程逻辑控制器 PLC Programmable Logic Controller 目的是用来取代继电器 以执行逻辑 判断 计时 计数等顺序控制功能 PLC 的基本设计思想是把计算机功能完善 灵活 通用等优点和继电器控制系统的简单易懂 操作方便 价格便宜等优点 结合起来 控制器的硬件是标准的 通用的 根据实际应用对象 将控制内容 编成软件写入控制器的用户程序存储器内 控制器和被控对象连接方便 随着半导体技术 尤其是微处理器和微型计算机技术的发展 到 70 年代中 期以后 PLC 已广泛地使用微处理器作为中央处理器 输入输出模块和外围电 路也都采用了中 大规模甚至超大规模的集成电路 这时的 PLC 已不再是逻辑 判断功能 还同时具有数据处理 PID 调节和数据通信功能 10 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统 专为在工业环境下应用而 设计 它采用了可编程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序控 制 定时 计算和算术运算等操作的指令 并通过数字式和模拟式的输入输出 控制各种类型的机械或生产过程 PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术 相结合的产物 它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂 可靠性低 功耗高 通用性和灵活性差的缺点 充分利用微处理器的优点 可编程控制器对用户来说 是一种无触点设备 改变程序即可改变生产工 艺 因此可在初步设计阶段选用可编程控制器 在实施阶段再确定工艺过程 另一方面 从制造生产可编程控制器的厂商角度看 在制造阶段不需要根据用 户的订货要求专门设计控制器 适合批量生产 特别是它的高可靠性和较强的 适应恶劣环境的能力 受到用户的青昧 因而在冶金 化工 交通 电力等诸 多领域获得广泛的应用 与机器人 CAD CAM 一起 被称为现代工业控制的 三大支柱 可编程控制器正成为工业控制领域的主流控制设备 在世界各地发 挥着越来越大的作用 由于这些特点 可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎 并得 到迅速的发展 目前 可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具 得到了 广泛的应用 2 1 2 PLC 的产生背景的产生背景 可编程控制器是基于微型计算机技术的通用工业自动控制设备 在其早期 主要应用于开关量的逻辑控制 l987 年国际电工技术委员会 International Electrotechnical Commission IEC 颁布的 PLC 标准草案对 PLC 做了如下定义 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置 它采 用可以编制程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序运算 计时 计数和算术运算等操作的指令 并能通过数字式或模拟式的输入和输出 控制 各种类型的 机械或生产过程 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统 形成一个整体 易于扩展其功能的原则而设计 在可编程控制器问世以前 工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的 这种由继电器构成的控制系统存在明显的缺点 尤其是对生产工艺多变的系统 11 适应性较差 1968 年 美国通用汽车公司 GM 根据市场形势与生产发展的 需要 为了完成 多品种 小批量 不断翻新汽车品牌型号 的战略 提出了研 制新型逻辑顺序控制装置来取代继电器控制装置 第 2 年 美国数字设备公司 DEC 就研制出了第一台 PLC 将其应用于美国通用汽车自动装配生产线上 并取得了极大的成功 此后随着计算机技术 半导体集成技术 控制技术 数 字技术 通信网络技术等高新技术的不断进步 PLC 也迅速发展起来 PLC 初创阶段的代表产品有 MODICON 公司的 084 AB 公司的 PDQIl DEC 的 PDP 14 和日立公司的 SCY 022 等 该时期 PLC 产品的主要 功能是执行原先由继电器完成的顺序控制 逻辑运算 定时和计数等 它的 CPU 由中小规模的数字集成电路组成 在 I O 接口电路上做了改进以适应工 业控制现场的要求 它的控制功能比较简单 在软件编程上 采用广大电气工 程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式 梯形图 而通用汽车公司 GM 公司为了适应生产工艺不断更新的需求 从用户 角度提出了新一代控制器应具备的 10 项指标 1 编程方便可现场修改程序 2 维修方便采用模块化结构 3 可靠性高于继电器控制装置 4 体积小于继电器控制组装置 5 具有数据通信功能数据可直接送入计算机管理 6 成本可与继电器控制系统竞争 7 输入可为市电 8 输出可为市电容量要求在 2A 以上 可直接驱动接触器 电磁阀等 9 易于扩展扩展时原系统改变最小 10 用户存储器大于 4KB 根据这 10 项指标 美国数字设备公司 DEC 公司 于 1969 年研制出了世界 上第一台可编程控制器 PDP 14 并在 GM 公司的汽车生产线上使用成功 可编 程控制器自此诞生 气候美国的莫迪康 MODICON 公司也推车了 084 控制 器 1971 年 日本推出了 DSC 8 控制器 1973 年 西欧各国的可编程控制系 也相继研制成功 我国于 1974 年开始研制可编程控制器 并于 1977 年开始工 业应用 12 2 1 3 PLC 发展历史发展历史 自第一台可编程控制器问世以来 可编程控制器的发展与计算机技术 自 动控制技术 半导体技术及通信技术等高新技术的发展是紧密相关的 这些技 术的每次革新 都会给可编程控制器带来功能和特性的新变化 使得可编程控 制器技术的与飞速发展 目前 可编程控制器以实现从 单片机控制自动化 生产线控制自动化 全厂生产自动化 的三级解决方案 成为工业自动化的核 心控制设备 回顾可编程控制器的发展历程 大致可划分为 4 个阶段 1 从 1969 年到 20 世纪 70 年代中期 这一阶段可编程控制器主要用于逻辑运算和技术技术运算其中央处理器由 中小规模数字集成电路组成存储器为此信存储器 控制功能比较简单 典型产 品有莫迪康公司的 084 ALLEN BRADLEY AB 公司的 PDQ2 等 由于这些产 品主要完成逻辑运算功能 因此 被称为可编程序逻辑控制器 PLC 2 20 世纪 70 年代中期到 80 年代初期 这一阶段可编程控制器的 CPU 采用微车力气 存储器采用半导体存储器 不仅整机的体积减小 而且数据处理能力获得很大提高 增加了数据运算 传 送 比较等功能 实现了对模拟量的控制 可编程控制器的名称碎屑为 PC 但 为了于个人计算机的名称缩写 PC 相区别 通常还把可编程控制器简称为 PLC 3 20 世纪 80 年代初期到 90 年代初期 这一阶段由于 16 位 32 位微处理器的出现和应用 PLC 向大规模 高速 度 高性能和网络化方向发展 形成了多种系列化产品 出现了结构紧凑 功 能强大 性能价格比搞的新一代产品 并出现多种不同性能的分布式网络系统 在功能上 PLC 具有了数学运算 数据采集和处理 运动控制 闭环控制 联 网通信等功能 而且随着应用领域的不断迅速扩大 PLC 已成为构成生产过程 自动控制系统的主要设备 在此期间 国际电工委员会颁布了 PLC 标准 似的 PLC 向标准化发展 典型产品有罗克韦尔自动化公司的 PLC 2 系列 PLC 3 系 列 西门子公司的 SYMATIC S5 系列等 4 20 世纪 90 年代至今 这一阶段 PLC 继续得到快速发展 系统在网络通信 热备冗余方面都有了 13 长足的进步 成为了一种功能强大的 成熟的控制系统 同时 通信从各厂家 的自称系统逐步向开放的 统一的和通用的标准网络结构发展 如控制层的控 制网 设备网和现场总线 管理层的以太网等 产品系列不断丰富 互通功能 得到了较大的发展 系统性能日趋可靠 完善 同时 还捉不采用了符合 IEC61131 3 标准的程序设计语言 增加了高级编程语言等 似的各种生产数据 采集和信息系统管理的视线变得容易 直接 这是 PLC 已不是单纯意义上的 可编程控制器了 而是一种完全的过程系统 典型产品有罗克韦尔自动化公司 的 PLC 5 系列 Control Logix 系列 西门子公司的 SYMATIC S7 系统 莫迪康 公司的 Quantum 系列等 2 1 4 PLC 的特点的特点 PLC 作为一种专用于工业环境的 具有特殊结构的计算机 有其显著的特 点 1 可靠性高 抗干扰能力强 传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器 时间继电器 由于触 点接触不良 容易出现故障 PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器 仅剩下与输入和输出有关的少量硬件 接线可减少到继电器控制系统的 1 10 1 100 因触点接触不良造成的故障大为减少 高可靠性是电气控制设备的关键性能 PLC 由于采用现代大规模集成电路 技术 采用严格的生产工艺制造 内部电路采取了先进的抗干扰技术 具有很 高的可靠性 例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时 一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均无故障工作时间则更长 从 PLC 的机外电路 来说 使用 PLC 构成控制系统 和同等规模的继电接触器系统相比 电气接线 及开关接点已减少到数百甚至数千分之一 故障也就大大降低 此外 PLC 带 有硬件故障自我检测功能 出现故障时可及时发出警报信息 在应用软件中 应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序 使系统中除 PLC 以外的电路及 设备也获得故障自诊断保护 这样 整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了 2 硬件配套齐全 功能完善 适用性强 14 PLC 发展到今天 已经形成了大 中 小各种规模的系列化产品 并且已 经标准化 系列化 模块化 配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用 用 户能灵活方便地进行系统配置 组成不同功能 不同规模的系统 PLC 的安装 接线也很方便 一般用接线端子连接外部接线 PLC 有较强的带负载能力 可 直接驱动一般的电磁阀和交流接触器 可以用于各种规模的工业控制场合 除 了逻辑处理功能以外 现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力 可用于各种数 字控制领域 近年来 PLC 的功能单元大量涌现 使 PLC 渗透到了位置控制 温度控制 CNC 等各种工业控制中 加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技 术的发展 使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易 3 易学易用 深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机 是面向工矿企业的工控设备 它接口容易 编程语言易于为工程技术人员接受 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电 器电路图相当接近 只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继 电器电路的功能 为不熟悉电子电路 不懂计算机原理和汇编语言的人使用计 算机从事工业控制打开了方便之门 4 安装方便 扩展灵活 PLC 采用标准的整体式和模块式硬件结构 现场安装简便 接线简单 工 作量相对较小 而且能根据应用的要求扩展输入 输出模块或插件 系统集成 方便灵活 各种控制功能通过软件编程完成 因而能适应各种复杂情况下的控 制系统 也便于控制系统的改进和修正 特别适应各种工艺流程变更较多的场 合 5 系统的设计 安装 调试工作量小 维护方便 容易改造 PLC 的梯形图程序一般采用顺序控制设计法 这种编程方法很有规律 很 容易掌握 对于复杂的控制系统 梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图 的时间要少得多 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑 大大减少了控制设备外部的接线 使控制 系统设计及建造的周期大为缩短 同时维护也变得容易起来 更重要的是使同 一设备经过改变程序改变生产过程成为可能 这很适合多品种 小批量的生产 场合 6 体积小 重量轻 能耗低 15 以超小型 PLC 为例 新近出产的品种底部尺寸小于 100mm 仅相当于几 个继电器的大小 因此可将开关柜的体积缩小到原来的 1 2 1 10 它的重量小 于 150g 功耗仅数瓦 由于体积小很容易装入机械内部 是实现机电一体化的 理想控制设备 2 1 5 PLC 的应用与发展趋势的应用与发展趋势 目前 PLC 已成为工业控制的标准设备 广泛应用于钢铁 石油 化工 电力 汽车 采矿 水泥 机械制造 装卸 造纸 纺织 环保 娱乐等行业 概括起来主要有以下几个方面 开关逻辑和顺序逻辑 模拟量控制 运动控制 数据处理 通信与联网 从第一台 PLC 问世至今 其发展经历了实用化阶段 成熟阶段和加速发展 阶段 PLC 主要在以下几个方面得到了不断发展 小型 PLC 产品性能提高 结构不断优化 大型 PLC 功能不断完善 强化联网通信能力 I 0 模块分散化 智能化 编程语言标准化 控制算法不断增加 迅速与其他工业产品整合 进一步向开放型发展 伴随着计算机网络的发展 可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用 网络的重要组成部分 将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用 在 21 世纪 PLC 将会有更大的发展空间 2 2 MicroLogix 1000 可编程控制器 Micrologix 1000 系列控制其具有小型 廉价而又快速 高效的特点 他们 16 可分为 5 种电器组态结构 用于 16 点 I O 10 点输出和 6 点输出 或 32 点 I O 120 点数如何 12 点输出 他们的人选 I O 和电器组态功能 时期是和几 乎所有的应用要求 一个 RS 232C 通信接口可组态为 DF1 通信协议 直接与编 程装置或操作员接口连接 同时可通过 1761 NET AIC 转换器进行组态 因此 该控制器能用于 DH 485 网络 Micrologix 1000 有一套多余 65 条的全面的指令 不但包括简单的位 定时器和技术指令 还包括用于序列发生器 高速计数器 和转换寄存器的指令 主要特点 1 两种 I O 容量 即 16 和 32 点 I O 适应许多应用场合 2 多种电器组态结构 提供一个满足电气要求的控制器 3 隔离的继电器输出触点 每个控制器最少 2 个 允许同一个单元的输 出切换不同的控制电压 4 尺寸小巧 使用 Micrologix 1000 可编程序控制器可安装在紧凑的空 间内 5 RS 232 通信通道 可将控制器与编程装置或电话调制解调器直接连接 6 通过一个 AIC 1761 NET AIC 转换器实现 DH 485 通信协议 主要优点 1 提供了可满足几乎所有应用需求的灵活性 2 提供足够的内存容量以满足大部分应用需要 3 提供功能强大的指令极为应用开发合适的程序 4 掉电保留程序和数据 无需备用电池或外加存储器模块 5 提供了到个人计算机操作员接口和调制解调器的连接 能够适应狭小 的空间 17 第三章 自动门控制系统软件介绍 3 1 RSLinx 通信软件 3 1 1 RSLinx 简介简介 RSLinx 通信软件是在 Windows 操作系统下建立计算机和现场设备所有通 信方案的工具 它为 A B 的可编程控制器及其他控制设备与各种罗克韦尔的软 件及 A B 应用软件 如 RSLogix500 RSView32 PanelBuilder RSBatch 等 之间建立起通信联系 RSLinx 的 AdvanceDDE 接口支持处理器与 HMI 人机 界面 和组件软件间进行通讯 也可与 DDE 兼容软件 如 Microsoft Excel Access 及其它用户定制的 DDE 应用软件通讯 它可以通过计算机的各 种通信接口 同时为所支持的多个应用程序组合运行服务 使一台计算机同时 与多种网络上的设备通信 其功能如图 3 1 所示 18 Word Excel Access 微软办公自动化软件 RSLogix RSView32 RSTools DDE OPC C C VB 罗克韦尔软件用户应用软件 RSLinx A B PLC 罗克韦尔公司其他控制设备 以太网控制网DH 网 DH485网 串行 DF1 图 3 1 RSLinx 功能示意图 3 1 2 RSLinx 的网络驱动添加的网络驱动添加 MicroLogix 1000 1761 CBL PM02 图 3 2 MicroLogix1000 和上位机的 DF1 网络连接 MicroLogix 1000 1756CP3 B01 1761 NET AIC 1761 CBL AM00 图 3 3 MicroLogix 和上位机的 DH 485 网络通信 使用 RSLinx 软件对 MicroLogix 1000 进行组态 选择 DF1 协议 19 图 3 4 RSLinx 的启动界面 1 点击菜单栏中的 Communications Configure Drivers 出现组态驱 动程序的对话框 弹出标题为 Configure Driver Types 的窗口 点击 Available Driver Types 对话框中的下拉箭头 选择 RS 232 DF1 devices 如图 3 5 所示 图 3 5 组态 DF1 网络 2 点击 Add New 按钮 弹出 Add New RSLinx Driver 窗口 填写新驱动 的名称 点击 OK 在出现的窗口中 点击 Auto Configure 若显示 Auto Configuration Successful 则表示组态成功 如图 3 6 所示 20 图 3 6 组态成功界面 3 点击 OK 在 Configure Drivers 窗口下的列表中出现 AB DF1 1 DH485 Sta 0 COM1 RUNNING 字样表示该驱动程序已经运行 如图 3 7 所示 图 3 7 DF1 驱动组态成功 4 点击 Close 回到 RSLinx 初始界面 点击 Communications RSWho 现在工作区左侧列表中多了 AB DF1 1 网络图标 选中右上角 Autobrowse 或 点击 Refresh 如果正常 点击该网络图标 会出现所配置好的设备的图标 如图 3 8 所示的 PLC 及用户 PC 机 21 图 3 8 组建好的 DF1 网络 3 2 RSLogix500 简介 RSLogix 500 软件是针对 SLC500 和 MicroLogix 处理器的 32 位以 Windows 操作系统为基础的梯形图逻辑编程软件包 其运行环境是 Microsoft Windows 98 和 Windows 2000 它与 Rockwell Software 基于 DOS 的任何编程软件说创建的 程序兼容 RSLogix 500 软件的功能包括 1 自由格式的梯形图编程器 它使用户在书写程序时专心于应用程序的 逻辑而不用注意英法的对错 2 强有力的工程校验器 用户可用其创建错误清单 从而可以在方便时 进行修改 3 拖放式编辑功能 使用户能够在数据文件之间快速移动数据表元素 在子程序或者工程之间快速移动梯级 或者在一个工程内部的梯级于梯级之间 快速移动指令 4 查询和替换功能 能够快速改变特定地址或符号的值 5 用户数据监控器功能 可同时显示独立的数据元素以便观察他们之间 的相互作用 6 工程目录为点击式界面 用户可以访问包含在工程目录内的所有文件 夹和文件 22 RSLogix 500 软件有三种编程模式 离线编程模式 在线编程模式和仿真 编程模式 离线编程的灵活性很大 编程可随意进行 不受处理器的限制 在 线编程的灵活性比较小 一般只能改变数据文件中的数据 下面以 MicroLogix 1000 为例 介绍 RSLogix 500 的离线编程 1 组态 DF1 或 DH 485 网络 实现上位机和 MicroLogix 1000 的通讯 2 新建程序文件 运行 RSLogix 500 软件 点击 File New 弹出 Select Processor Type 对话框 选择该实验应用的 MicroLogix 1000 Analog 点击 OK 进入 RSLogix 500 的编 程界面 3 编写梯形图程序 在 LAD2 窗口中进行梯形图主程序的编程 其指令可通过工具栏中如 user bit time counter input output compare math move logical file misc file shift sequencer program control 等中的符号进行选择 在梯形图中的所有 指令都可以通过拖拽的方式或点击来加载到梯形图中 如果熟练也可以双击梯 级 直接键入指令 4 程序的合法性检查 程序编完后 选择 Edit Verify File 可对程序进行合法性检查 可以检查是 否有语法错误 如果有错误将在编程窗口的下部显示 更正后再检查 直到出 现 Verify has completed no errors found 信息 5 保存程序 程序如果无误 选择 File 中的 Save As 在 File name 框中填入用户想要的 文件名 在 Save as type 框中选择 RSLogix files type RSS 点击 Save 6 下载程序 点击 Comms System Comms 弹出系统网络通讯的窗口 如图 3 9 所示 23 图 3 9 系统网络通信窗口 在网络连接图中选中 MicroLogix 1000 点击 Download 系统弹出一个程序 下载的警告窗口 检查处理器的类型 网络节点号 确认无误后 点击 Yes 按 钮 程序就下载到了可编程控制器中 上载程序的步骤和下载完全相同 在本窗口中点击 Upload 就可以把处理器 中的程序上载到上位机中 7 运行程序 打开主窗口工具栏中的程序运行的下拉菜单 选择 RUN 就把 PLC 切换 到运行状态 程序运行 3 3 RSView32 组态软件 RSView32 组态软件是 Rockwell 公司开发的基于 Windows 操作系统的一种 人机接口 MMI 组态软件 它是一种易用的 可集成的 基于组件的人机界 面软件 该软件提供工业标准控件功能和符号库及数学模型库 通过编程可以 实现监视系统所需的人机界面 系统采集的数据可以根据需要通过数字 图形 动画等多种形式显示出来 该软件还具有存储数据历史记录 趋势图显示 报 警监视和自动生成报表和打印等功能 能够实现对自动控制设备或者生产过程 进行高速与有效地监视和控制 它是第一个支持 ActiveX VBA Microsoft COM 的工控软件 该软件的主要特点包括 1 生动的图形和动画显示 RSView32 组态软件提供了大量的工业设备图形 仪表符号 还提供趋势 图 历史曲线 CorelDraw 等生成的对象 2 支持 ActiveX 对象 3 数据库资源共享 24 RSView32 软件的开放式设计可以很容易地与 Microsoft 产品共享信息 它 的标签数据库是 ODBC 兼容数据库 可以利用其他数据库工具 如 Sybase SQL Server 等 浏览并管理标签 是实现本地控制单元与上位机之间 数据和信息共享 从而为用户提供更为集中的数据操作环境 实现信息集中管 理 并向上层系统提供开放式数据库接口 ODBC 4 强大的通信能力 RSView32 Active Display 系统将 RSView32 MMI 软件扩展为 Client Server 结构系统 RSView32 服务器不仅可以在现场而且可以通过国际互联网 Internet 在世界的任何地方连接进入 而在客户端产生完整的安全功能 security 来进行监视或控制功能 此外 由于采用 ActiveX Document DCOM 的技术 系统更为高速 安全 客户端可选择 RSView32 软件或 Internet Explorer 作为监控软件平台 提供用户更大的灵活性 第四章 自动门控制系统硬件设计 4 1 系统框图 根据课题设计要求 设计了一自动门控制系统 其系统框图如下图所示 25 PLC 光电探测器 关门限位开关 开门限位开关 远程监控 电机 图 4 1 基于 PLC 的自动门控制系统的框图 光电探测开关用于检测人的出入情况 分为内 外光电探测光电探测开关 当有人靠近时 开关就会打开 电路开通 限位开关用于限制门开启或关闭的 大小 远程监控采用罗克韦尔的 RSView32 可实时监控门的开启或关闭状态 本系统采用 PLC 直接控制电机 由于 PLC 提供的电流较小 故可在 PLC 和电机之间放置变频器 用于对大型电机的控制 4 2 系统连线 按图 4 2 所示连接线路 其中按钮 1 按钮 2 分别表示内光电探测器和外光 电探测器 绿灯 黄灯分别表示电机的运行状态 门的开 关状态 绿灯亮表 示开门 黄灯亮表示关门 1 当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关 K1 或 K2 时 开门执行 机构 KM1 动作 电动机正转 在门到达完全开门位置时 电机停止运行 2 自动门在开门位置停留 8 秒后 自动进入关门过程 关门执行机构 KM2 被起动 电动机反转 在门到达完全关门位置时 电机停止运行 3 在关门过程中 当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关 K2 或 K1 时 应立即停止关门 并自动进入开门程序 4 在门打开后的 8 秒等待时间内 若有人员由外至内或由内至外通过光 电检测开关 K2 或 K1 时 必须重新开始等待 8 秒后 再自动进入关门过程 以 保证人员安全通过 26 MicroLogix1000 Analog 绿黄 K1K2 24V DC 24V DC COMI 0I 1 VDCO 0O 0 图 4 2 自动门装置 I O 端子连线图 27 第五章 自动门控制系统软件设计 5 1RSLogix500 软件设计 5 1 1RSLogix500 设置设置 打开 RSLogix500 新建一个项目 系统提示选择处理器类型 如图 5 1 所示 图 5 1 处理器选择 选择 MicroLogix 1000 Analog 处理器 并在 Processor Name 处填写处理器 名称 ZIDONGMEN 点击 Who Active 按钮 选择 PLC 5 1 2 RSLogix500 梯形图设计梯形图设计 k1 I 0 0 为内光电探测开关 系统上电运行后 当 K1 检测到有人进入 到检测范围时 I 0 0 置位 则梯级导通 即产生正转动作信号 0 同时 梯级 形成自锁 即使 K1 复位 梯级仍然导通 当 K1 内探测器检测到时 会在 28 RUNG1 梯级形成截止导通 即只有一个梯级有效 与 RUNG0 功能相同 两个梯级互异 为保证电机转速恒定 只有一个梯 级能导通 保证电机正常工作 当正转动作信号 0 B3 2 0 或正转信号 1 B3 2 1 置位时 此梯级导通 产生秒脉冲 以提供计数 当 T4 0 DN 置位时 电机转动计数器加 1 当电机转动计数器计数到 10 时 梯级导通 开门限位开关置位 开门动作 停止 保证自动门安全工作 29 开门限位开关置位时 梯级导通 计时器开始计时 也就是自动门在开门 位置停留 8 秒 计时期间 但 K1 或 K2 检测到信号时 则计时器重新计时 保持开门状态 当计时 8 秒后梯级导通 产生反转动作信号 同时梯级自锁 当 K1 或 K2 检测到信号时 会在一次使梯级截止 这时此梯级无导通条件 进入正转过程 即开门 产生 1 秒计时脉冲 相当于秒脉冲发生器 产生反转动作时 电机反转计数器计数 同时将正转与反转进度联系在一 起 保持反转计数器与正转计数器保持一种函数同步关系 30 当反转计数器计数到 10 时 梯级导通 K4 关门限位开关置位 停止反转 同时复位电机正转计数器和反转计数器 当存在正转信号时 电机正转 同时复位电机反转计数器 并使开门指示 器处于导通状态 只有在电机到限位或紧急情况使限位开关导通时 电机才会 停止正转 当存在反转信号时 电机反转 期间 检测信号置位或限位开关置位时 都会停止反转 将主动权交于开门过程 保证安全 至此整个自动控制装置梯形图程序结束 31 5 2 RSView32 组态软件监控设计 5 2 1 RSView32 的通信组态设置的通信组态设置 RSView32 的通讯组态 主要包括设置通道 Channel 和节点 Node 通俗的讲 设置通道就是设置 RSView32 与相应的处理器连接的方式 网络类 型等 设置节点就是配置控制器的通信类型和网络地址 运行 RSView32 组态软件 并建立一个名为 自动门 的工程文件 首先进 行通道设置 如图 5 2 所示 现在网络类型 Network 为 DH 485 相应的主 要网络驱动程序选择 AB DF1 1 这取决于使用 RSLinx 配置网络时用到的驱动 程序和 PLC 控制器与计算机的连接方式 图 5 2 通信组态设置 然后进行节点设置 选择直接驱动 Direct Drive 如图 5 3 所示 输入名 称 配置应用程序和主题 图 5 3 各项含义为 1 节点名 Name 输入自定义的可编程控制器 网络服务器或 Windows 程序名 2 通道 Channel 选择一个通道序号 该通道一定要经 通道 编辑器设置过才有效 3 站点号 Station 输入通信通道内可编程控制器的物理站地址 地址格式取决于该节点所用 32 通道和网络类型 4 类型 Type 选择正在使用的可编程控制器的类型 5 超时 Timeout 输入在报告通信错误之前 RSView32 等待的秒数 0 65535 通常情况下 三秒钟足够了 至此节点配置完成 配置结果如图 5 3 所示 图 5 3 节点配置 5 2 2 创建标签数据库创建标签数据库 在工