电动门自动监控系统设计.doc

焦作大学毕业设计 摘要目录1 引言.1 1.1课题研究背景1 1.1.1电动门自动监控的发展状况1 1.1.2工业自动化控制技术的发展状况6 1.2课题的提出7 1.3课题研究的意义、可行性分析8 1.3.1与继电器线路比较PLC有何优势8 1.3.2 PLC与单片机系统的选用9 1.4本文研究的的主要内容10 1.5 小结102 电动门利用自动监控系统的硬件设计11 2.1 PLC的选型设计11 2.2 PLC的IO编址11 2.2.1 PLC的输入输出点分配 12 2.2.2 PLC的输入输出电路设12 2.2.3 元件明细表13 2.3小结 133 电动门利用自动控制系统的软件设计15 3.1软件开发平台和编程语言的选择15 3.1.1软件开发平台15 3.1.2编程语言的选择15 3.1.3 编程软件基本功能15 3.1.4 主界面16 3.1.5 编程软件的使用17 3.2电动门利用自动监控系统的流程图设计18 3.2.1主程序控制流程图设计18 3.2.2初始化子程序控制流程图设计20 3.2.3中断子程序控制流程图设计20 3.3 电动门利用自动监控系统梯形图设计20 3.3.1 电动门自动控制系统梯形图设计20 3.3 电动门手动控制系统梯形图设计21 3.4 小结224 电动门自动监控系统的MCGS组态监控24 4.1 MCGS组态软件简介 24 4.2组态监控系统设计 24 4.2.1 建立工程25 4.2.2 定义数据变量26 4.2.3 画面设计与编辑27 4.2.4组态监控程序设计30 4.2.5程序运行和模拟设备调试 33 4.3 设备构件的调入 34 4.3.1 设备属性设置35 4.5小结 365 系统模拟仿真38 5.1 硬件设置38 5.2 生成ASCII文本文件38 5.3下载程序38 5.4系统仿真38 5.5 小结426结束语437参考文献 448致谢 45摘 要电动门是伴随着中国经济和社会的繁荣诞生和发展起来极具中国特色的民族产品，也可说是中国经济改革开放大发展的特殊产物。本设计主要介绍利用可编程控制器PLC控制的电动门自动控制系统。通过对系统控制方案的论证和控制要求的分析，合理地选择PLC及相关的控制器件，执行机构等，达到所需的手动与自动开门、关门以及延时、报警控制指令等的控制目标，并通过MCGS组态软件对整个控制过程进行监控，检验和测试电动门PLC控制系统对电动门的运行状态的控制效果，而且本系统经过模拟仿真后证明该系统操作没有错误。本系统拥有结构简单，操作方便，造价低廉的特点，在全国各地都可以广泛地推广，而且该技术已经相当得到成熟的运用，对我国电动门的发展起着强大的推动作用。关键词：自动控制；PLC；MCGS组态控制1 毕业设计 电动门自动监控系统设计 ABSTRACT The electrically operated gate is following the Chinese economy and societys prosperity birth and develops extremely has the Chinese characteristic the national product, also may say is the Chinese economy reform enlargement development special product.This design main introduction uses the programmable controller PLC control the electrically operated gate automatic control system. Through to the systems control plan proof and the control request analysis, reasonably chooses PLC and the correlation control component, the implementing agency and soon, achieved needs manual and automatically opens the gate, And a simulation of the system after the operation did not prove that the system error closes a door as well as the time delay, reports to the police the control command and so on the control goal, and carries on the monitoring through MCGS configuration software to the entire controlled process .examination and the test electrically operated gate PLC control system to the electrically operated gate running status control effect.Keywords ：Automatic control；PLC；MCGS configuration control.1 引言1.1课题研究的背景本文是电动门自动控制系统的具体设计说明，设计一个电动门自动控制系统，并且使用MCGS进行组态监控。在程序设计上，以及在控制系统中，运用了先进的设计方法，如编写可编程控制器PLC中的梯形图与流程图，对控制系统中的开门和关门进行控制，采用了开关、非接触器信号输入控制元件，实现电动门的动态控制。本文主要介绍常用电动门自动控制系统，可用机关，企业学校，公园等单位或公共区。具有管理方便，设计简单，成本廉价等特点。电动门利用控制器的结构示意图如图1.1所示：图11 电动门利用控制器结构示意图Fig.1-1 electrically operated gate make use of controller structure sketch map1.1.1 电动门自动控制的发展状况五千年的中国文化，将许许多多的事物熏陶得纹彩绚烂，折映着自己的博大精深。即便是门，亦为如此。论语雍也有曰：谁能进不由户？简单一句，却包容万千。易经又说：阖户谓之坤，辟户谓之乾，一阖一辟谓之变，来往不穷谓之通。自有巢氏领民造门之日起，最初的门只是一道障碍，一种保护，一层遮掩，一个界限。或横木为之或结柴为之，尽管简陋，却终究衍生了琉璃艳彩的牌坊，演变出帝王门前的连阙。历史的风风雨雨，门总是首当其冲。基于这种理念，20世纪90年代后期随着国家经济和社会的不断繁荣，电动门这一产品应运而生，经过短短十几年的发展历程，已顺利渡过产品的成长期在全国各地迅速普及，并已开始迈出国门，走向世界。 1、市场概况经过十几年的发展，如今在国内任何一个城市的政府机关、大专院校、企事业单位都能看到电动门的身影，为城市和庭院增添了无穷的魅力、无尽的风采，彰显了使用单位的高贵、富有和勃勃生机，成为了城市中一道道亮丽的风景线。2、生产企业分析 电动门产品由于其技术门槛并不很高，要求的设备和资金投入相对较少，且早期市场利润空间较大，因此吸引了众多厂商进入此行业。用鱼目混珠、群雄逐鹿来形容目前的市场格局应不为过。 市场发展初期各地市场多为分散的形式，以当地规模较小、手工操作的作坊式企业为主，经过十几年市场竞争炼狱式的淘汰与整合，其中的部分企业迅速发展壮大，并从控制以各中心城市为代表的中心市场开始逐步扩展到全国市场，目前这类企业的产品已占当年整体市场份额的50%左右，且仍处于逐年上升增长的趋势。以东北地区市场为例，分布在各个城市的大小厂家虽有百余家之多，但沈阳远兴、深圳顺昌、南京九竹、天津双星、西安奥特、河南许继、江苏超业、福建兴达等少数企业就占据了市场的半壁江山。其中沈阳远兴以百分之百的网络覆盖和终端销售优势占有了东北市场总量的35%以上。电动门产品尽管已经进入市场成熟期，但从总的要求看，尚不够成熟和完善，在技术开发和产品定位上仍依靠市场的自然导向为主。国家建设部在2004后6月组建了自动门、车库门标准化技术委员会，对全行业进行规范、指导和服务，但要把纯自然状态下的行业发展模式进行规范到位，必然会遇到一些亟待解决的问题： （1）知识产权保护力度太弱。一批假冒伪劣厂家刚被淘汰出局，随之又有一批卷土而来，大有“野火烧不尽”之势，而正规动作的品牌企业面对这种不正当的竞争却又不得不疲于应对，可谓深受其害。从总体上来讲，国人对知识产权的保护意识本身就不强，在实际动作中又缺少相应的技术和政策支持，导致大批正规企业辛辛苦苦投入大量资金、精心研发的新产品，刚一问世，仿冒伪劣产品就蜂拥而至充斥市场，以低廉的价格与之竞争。如深圳红门公司近年来先后研发出的“金刚系列” 、“雷盾系列”产品，还有深圳顺昌公司的顺昌系列门，南京九竹的铸铝工艺门等都是在刚刚上市不久，就有一大批貌似神非的仿冒产品充斥了市场，将一个个好端端的民族品牌糟蹋得面目全非。同时，鱼目混珠的劣质产品，也令消费者无法分辨，无所适从。这不仅使正规投入研发的企业蒙受损失，也直接坑害了消费者利益，扰乱了市场秩序。 （2）缺少产品标准和技术规范。由于电动门产品面市仅十几年的时间，技术工作的基础才刚刚建立，要制定产品标准和技术标准尚缺乏足够的技术准备和足够的调研及数据准备。可以说，建设部自动门车库门标准化技术委员会的成立和运行，为制定这些标准和技术规范创造了有利条件，但要真正落到实处还需要行业内同仁们的积极参与支持和配合。 （3）电动门产品的长期发展目标定位不够清晰。现阶段各生产厂家大多都是各自为战，摸着石头过河，对于在什么时候要达到一个什么样的标准没有一个统一、明确的认定。这必然导致企业目光短浅和盲目开发，不仅是资源上的浪费，而且极易错失行业发展的最佳时机。 （4）恶性竞争。竞争本来是市场经济的应有之义，但它又犹如一柄双刃剑，市场秩序和环境不规范时，若运用得不当，就会出现恶性竞争，导致厂家和消费者双方受害。特别是在市场资源有限的情况下，僧多粥少，一份订单有十几个厂家去竞争的案例屡见不鲜。为了各自的眼前利益最终就会演变为价格竞争，因为它迎合了现阶段经济尚不充裕的国人消费需求。而低价竞争又必然导致一些企业在降低制造成本上大做文章，随之而来的就是原材料以次充好，偷工减料，服务水平降低，产品品质和质量下降， 最终受害的还是消费者。因此，坚持诚信经营和尊重客户利益不仅是企业应恪守的道德规范，更是行业振兴的希望。深圳红门机电设备有限公司在2005年11月做出的主动召回H670问题产品的决定，可谓是中国门业领域的义举，它不仅开创了门业领域诚信服务的先河，更是引发了行业市场革命性的变化，由此将自动门业市场从恶性的价格战引向了高层次的服务战和信用战。3、前景预测 电动门是伴随着中国经济和社会的繁荣诞生和发展起来极具中国特色的民族产品，也可说是中国经济改革开放大发展的特殊产物。不管是政府机关、大专院校还是企事业单位，如果没有一个安定团结的社会环境和一定的经济实力，都不会去安装和更新电动门的。电动门的出现和普及，装点了城乡企事业单位，美化了环境，这一点可以说是有目共睹的。随着我国经济的发展和人民生活水平的不断提高，建设和谐社会，人与自然友好相处等目标的落实，人们对市容和环境的认识更加理性和实际。因此，对于自动伸缩门产品，市场前景会进一步看好，但相当一段时间内竞争也会更加激烈，客户的要求也会越来越高。 （1）市场容量分析预测。东部沿海地区、长江三角、珠江三角、京津唐、辽东半岛等经济发达地区市场会稳步上升，但速度不会太快，中部地区正在崛起，市场份额增长的幅度会大一些，西部地区需要进一步拓展。 （2）品牌集中度将会进一步提高，市场份额会继续向规模化、个性化企业的品牌产品集中，产量小、不规范、缺乏核心技术和产品质量低劣的中小企业将会逐步被市场淘汰，同时又会有一批新的淘金者涌入，如此循环，最后是大浪淘沙，预计三至五年后全国范围内应由不足十家具有个性化及文化特色的规模化品牌企业控制和主导市场。 （3）一批批新产品将陆续问世，市场竞争，技术创新和管理创新导致各企业开发新产品的能力不断增强。新产品的开发方向大致为：1）功能上进一步拓展，品质进一步提高；2）外观造型更具有美学和文化内涵；3）更加智能化、人性化、人机对话、数字技术将被广泛应用；4）新材料、纳米技术将替代现有材料；5）防盗功能、现场监测功能、记录功能将被广泛应用；6）太阳能技术的应用将把绿色环保的主题引入电动门行业。 （4）部分技术先进、有实力的企业将向国际市场进军。这是中国企业做强做精做大的必由之路。深圳红门机电设备有限公司、福州高驰门控设备有限公司已经在这方面率先迈出了一步，走出了国门。其产品已开始远销美国、越南、沙特、印尼、马来西亚、新加坡、泰国、韩国等国家和中国的香港、澳门、台湾地区。相信在未来的几年中还会有更多的企业走出国门。 （5）同质产品的市场价格还会进一步下滑，但幅度不会太大。同时，一些新开发的高技术含量产品价格会保持相对较高水平。未来的产品价格会出现三种趋势：高端产品、品牌产品保持高价值高价位；中档产品价值价位比较适中，客户群体相对较多；低端产品适用于小型企业，因价格较低也具有一定市场。 （6）中国作为一个具有五千年文明的大国，门文化源远流长，同时改革开放二十多年来，西方文明和文化在中国年轻一代中也得到了广泛的传播，受此影响自动伸缩门产品将来的发展趋势应当是以中华民族文化为基石，广纳西方文化精华的时代化产物。目前在市场上广为流行的款式中，这种中西文化融合的产品已开始占有了一定数量的份额。 （7）电机、一体化机相、控制装置等配套产品在技术、品质上将进一步提高，维修、安装更为便捷，寿命周期将进一步延长。 综上所述，我们可以确信自动伸缩门市场前景广阔，生机可期。同时，满足广大消费者日益增长的需求，可谓任重而道远，需要我们业内人士团结一心，坚定信念，开拓进取，用艰苦卓越的努力再创电动门行业的美好明天！1.1.2 工业自动化控制技术的发展状况1. 我国工业自动化控制的发展工业自动化控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。 我国工业自动化控制的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展，我国工业计算机系统行业已经形成。目前，工业自动化控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。从20世纪60年代开始，西方国家就依靠技术进步（即新设备、新工艺以及计算机应用）开始对传统工业进行改造，使工业得到飞速发展。20世纪末世界上最大的变化就是全球市场的形成。全球市场导致竞争空前激烈，促使企业必须加快新产品投放市场时间（Time to Market）、改善质量（Quality）、降低成本（Cost）以及完善服务体系（Service），这就是企业的T.Q.C.S.。虽然计算机集成制造系统（CIMS）结合信息集成和系统集成，追求更完善T.Q.C.S.，使企业实现“在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传给正确的人，以便作出正确的决策”，即“五个正确”。然而这种自动化需要投入大量的资金，是一种高投资、高效益同时是高风险的发展模式，很难为大多数中小企业所采用。2. 我国PLC可编程序逻辑控制器的发展PLC是可编程序逻辑控制器的英文名称Programmable Logic Controller的简称，它是以继电器控制为基础，以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和现代通信技术，专门为工业应用环境而设计的功能强大的新型控制器。早期的PLC主要由分立元件和小规模集成电路组成，指令系统简单，一般只有逻辑运算、定时、计数功能，完全能够取代继电器控制的功能，但内部结构简单，使之能够很好地适应恶劣的工业现场环境。随着微电子技术的发展，大规模数字电路和微处理器在PLC中的应用使PLC的功能不断增强，它不仅可以实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数功能，而且增加了算术运算、数据处理、数据通信等功能，并且具有处理分支、中断、自诊断能力，使PLC更多地具备了通用计算机的功能。目前世界上著名的电气控制设备公司几乎都生产PLC系列产品，使PLC成为了一种主导的通用工业控制器。 PLC从诞生到现在，尽管不到40年时间，但由于其具有编程简单、配置灵活、易于扩展、可靠性高、使用方便、维护容易、价格适中等优点，发展非常迅猛，在冶金、机械、石油、化工、纺织、轻工、建筑、运输、电力等行业得到了广泛的应用。PLC的发展速度之快、应用范围之广是惊人的，这充分证明了PLC技术代表了当今电气控制技术的世界先进水平，它已经与数控技术、CADCAM技术、工业机器人技术并列成为工业自动化技术的四大支柱。近年来，为了保证电气控制设备的高技术性能和系统的高可靠性，几乎所有的电气控制设备公司均采用了PLC作为其电气控制设备的控制器。由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以PC为基础的控制产品增长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基础的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。PLC曾存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语言结构不一致，使各种PLC互不兼容。国际电工协会(IEC)在1992年颁布了IEC1131-3可编程序控制器的编程软件标准，为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以PC为基、在windows平台下，符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。1.2课题的提出电动门在西方发达国家早就得到应用，20世纪90年代后期随着国家经济和社会的不断繁荣，电动门这一产品应运而生，经过短短十几年的发展历程，已顺利渡过产品的成长期在全国各地迅速普及。随着现在的电子产品价格低，使用方便可靠，并且智能化高，早已得到广泛的利用。采用当代成熟先进实用技术来控制，使之成为安全、可靠、效率高的自动控制系统。PLC技术特别适合于工业环境，抗干扰能力强，可靠性高，性价比较高，简单易懂，操作维护方便，能够满足工业的苛刻要求，具有很强的使用价值。它不仅能实现复杂的逻辑顺序控制，还能完成少量模拟量的过程控制，且编程简单，使用方便。 因此本文提出了基于PLC技术的一种电动门利用自动控制系统改造的研究课题。1.3课题研究的意义、可行性分析。 随着产品技术的完善和客户对产品认知度的不断提高，目前国内的电动门市场整体上已初步进入市场的成熟期。特别是在APEC2001会议的成功召开，中国加入WTO及上海成功申办2010年世界博览会等，使上海国际化大都市和国际经济中心的地位不断提升，增强了上海对外的吸引力。随着大批外商及世界500强企业的进入，上海正成为全国最大的地产投资、消费市场。但在许多方面还远不如发达国家，这就要求我们的不断提出新的产品科研、发展方向，提升整个行业的科技含量和工艺制造水平。 本文设计的电动门利用自动控制系统具有技术先进工作可靠，简单易懂，操作维护方便、性能优良、反应灵活，适合在我国城市的推广和使用，在未来的发展中不断地更新，提高，把我们的产品跨出国门，走向世界。1.3.1与继电器线路比较PLC有何优势1、功能强，性能价格比高 一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 可编程序控制器产品已经标准化，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。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不同规模的系统。可编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。 3、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，接线可减少互继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 4、系统的设计、安装、调试工作量少 PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。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的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小型开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的系统调试过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。 5、编程方法简单 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。 梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。 6、维修工作量少，维修方便 PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的故障，迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。 7、体积小，能耗低 对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。 PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。学得轻松，做得舒服。1.3.2 PLC与单片机系统的选用1、对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，手尾少，但成本较高。 2、对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。最好的方法是单片机系统嵌入PLC的功能，这样可大大简化单片机系统的研制时间，性能得到保障，效益也就有保证。由于本系统属于小型自动控制系统，故采用PLC控制，该系统具有控制简单，操作方便等优点45。1.4本文研究的主要内容本文是采用PLC技术对电动门利用自动控制系统的设计与研究，其主要内容是： 熟悉PLC技术的应用方法； 熟悉电动门利用自动控制系统的结构组成、工作原理、操作方式和控制特点； 采用PLC编程方法代替电动门利用自动控制系统中通过连线而实现的所有逻辑控制，并且根据PLC的功能特点增加工作状态显示功能； 硬件设计和软件设计； 实验室模拟调试。1.5 小结 开发研制的此项新型电动门利用自动控制系统方案采用先进技术、工作可靠性高、简单易懂、容易掌握、操作维护方便、性能优良、反应灵活、投资低、自动化程度高，适合我国现在的国情，对我国经济的发展，以及电动门利用自动控制系统的进步有着重要的现实意义和实用价值。2 电动门利用自动监控系统的硬件设计2.1 PLC的选型设计由于S7200系列PLC在一个基板上最多设置8个单元模块，而PLC电路共需要7个开关量输入点、3个开关量输出点，则需要使用1个主机单元模块CPU222（8点开关量输入|6点开关量输出），因此采用1个基板即可。PLC的具体硬件配置如表21所示。所选系统中，CPU222能够满足全部的要求，表明硬件配置合理。整个系统具有开关量输入8点，开关量输出6点，这表明硬件系统满足全部工艺要求。表2-1PLC的具体配置Tab.2-1 the detailed hardware componet table of PLC 2.2 PLC的I/O编址PLC的输入输出（IO）编址如表2-2所示。表2-2 PLC的输入/输出（I/O）编址Tab.2-2 the table of the I/O addresses of PLC 2.2.1 PLC的输入输出点分配PLC的输入/输出具体分配如表2-3所示表2-3 PLC的输入/输出（I/O）编址Tab.2-3 the table of the I/O addresses of PLC 2.2.2 PLC的输入输出电路设计PLC的输入输出电路如图2-1所示： 图2-1 PLC 电路主机单元I/O接线图Fig.2-1 The I/O diagram of the host unit of PLC图2-1中，SB1为IC卡器，SB2开门开关，SB3关门开关，SB4停止开关，SQ1开门限位开关，SQ2关门限位开关，SQ3安全压力挡板，Y1开门接触器，Y2关门接触器，Y3报警铃。2.2.3 元件明细表 由电动门自动控制系统I/O点及元件的数量和类型可知，该系统有一个IC 器，其属于非接触式接触器P，两个接触式接触器KM1和KM2，三个按钮开关SB1、SB2和SB3，三个位置开关SQ1、SQ2和SQ3，还有一个报警铃Y3。统计得出需要接触器三个，按钮开关三个，位置开关三个，报警铃一个按钮开关的有LA10、LA18、LA19、LA20、LA25等系列产品，其中LA18系列采用积木式结构。按钮开关选择额定电压是DC4，额定电流5A，电气寿命为通断次数大于20万次。位置开关有LX19、LXW5、LXK3、LX32、LX33等系列.LXW5系列微动开关是适用于交流50HZ或60HZ，电压至600V，额定控制电流至15A和直流220V，额定控制电流至20A的控制电路中，广泛地用于机械、纺织、轻工、电子仪器等各种机械设备上作行程控制限位保护和连锁等；LX19系列行程开关适用于交流50HZ，电压至380V或直流电压至220V的控制电路中，将机械信号转换为电信号，作控制运动机构的行程和变换其运动方向或速度之用。符合GB14048.5、JB5553标准。交流接触器主要用于远距离通断交流电路，适用于交流电动机的频繁启动、制动、正转、反转控制。交流接触器的结构原理与直流接触器相似，主要由电磁系统、触点系统、灭弧装置、复位弹簧和支架底座等部分组成。本设计使用MZJ型交流接触器供远距离接通和断开。额定电压至480V，额定电流至600A的交流电力线路之用，适宜于控制交流电动机的频繁起动、停止、换向及反接制动。广泛应用于工矿企业、机场、码头、车站、港口的电瓶车、叉车以及客运、货运汽车等。报警铃用信号灯表示,信号灯也叫指示灯，主要用于各种电气设备及线路中做电源指示、显示设备的工作状态以及操作警示等。信号灯有持续发光（平光）和断续发光（闪光）两种发光形式。一般信号用平光灯，当需要反映信息时用闪光灯：（1） 进一步引起注意（2） 须立即采取行动（3） 反映出的信息不符合指令的要求（4） 表示变化过程（在过程中发光）常用的信号灯型号有AD11、AD30、ADJ1等，主要参数有工作电压、安装尺寸及发光颜色。AD30需要确保电压为+24V DC，并保证其波动范围不超过5%。具体元件明细表如表2-4所示：表2-4 元件明细表Tab.2-4 Part detailed list of specifications2.3小结 电动门自动控制系统使用继电接触控制实现逻辑控制控制系统体积大、运行噪音大、功耗高、接线复杂、故障率高、工作稳定性和可靠性差、控制速度慢、控制精度差、功能改变难度大、使用寿命短，缺乏故障诊断功能，排查故障困难。PLC技术可以实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数、算术运算、数据处理、数据通信等功能，并且具有处理分支、中断、自诊断能力。PLC技术的逻辑控制功能通过软件编程实现，柔性强，控制功能多，控制线路大大简化。PLC的输入输出回路均带有光电隔离等抗干扰和过载保护措施，程序运行为循环扫描工作方式，且有故障检测及诊断程序，可靠性极高。PLC控制系统为模块化结构，维护更换方便，并可显示故障类型。因此可以采用PLC控制来代替加热反应炉控制系统中使用继电接触控制而实现的所有逻辑控制，可以保持原有的操作方式、按钮、开关、主令控制器的作用不变，以方便用户使用，缩短适应期。可以采用PLC技术设计信号通信电路，操作更简便、可靠，指示更清晰。采用PLC技术改造的电动门自动控制系统完全符合电动门自动控制的生产特点，能够满足电动门自动控制的各种要求，可以把电动门的控制技术提高到了一个新的水平。 3 电动门利用自动监控系统的软件设计3.1软件开发平台和编程语言的选择3.1.1软件开发平台由于在上一章的硬件设计中已经确定选择德国西门子公司生产的S7200PLC 其软件开发平台为STEP7 MicroWIN32编程软件。这是一种基于Windows平台的应用软件，是西门子公司专为SIMATIC系列S7200 PLC研制开发的编程软件，它可以使用通用的个人计算机作为图形编辑器，用于在线或离线开发用户程序，用于在线对PLC进行各种操作，并且可以在线实时监控用户程序的执行状态。 STEP7 MicroWIN32编程软件要求个人计算机操作系统为Windows95以上版本，硬件配置为：IBM486以上兼容机内存8MB以上，VGA显示器，至少50MB以上硬盘空间，光驱，鼠标，PCPPI电缆。3.1.2编程语言的选择 STEP7 MicroWIN32编程软件提供了三种编程语言，即梯形图LAD，语句表STL及功能块图FBD，每种语言都有自己的特点。梯形图LAD是在继电接触控制基础上演变而来的，是一种图形化的编程语言。编程人员几乎不必具有计算机的基础知识，不需考虑PLC内部的结构原理，只要有继电接触控制的基础，就能在很短时间内掌握梯形图LAD的使用和编程方法，因此这种编程语言应用最广。 语句表STL类似于计算机的汇编语言，是PLC最基础的编程语言。它特别适合于熟悉计算机原理和熟悉PLC的结构原理和工作过程的程序员，用它可以编写出梯形图LAD或功能块图FBD无法实现的程序，程序执行速度最快。功能块图FBD类似于数字电子电路，它是将具有各种与、或、非、异或等逻辑关系的功能块图按照一定的控制逻辑组合起来。这种编程语言适合于那些熟悉数字电子电路的人员。本文编程确定选用梯形阁LAD编程语言，以便形象、直观地反映所实现的逻辑关系。3.1.3编程软件基本功能STEP7-Micro/WIN32变成软件的基本功能是在Windows平台开发用户程序，监控用户程序的动态执行情况。详细功能如下：1在脱机方式下创建、编辑、编译和修改用户程序，设置系统组态，并将其存储于个人计算机中。2在联机方式下上装或下载用户程序及系统组态，编辑和修改用户程序，直接对PLC进行各种操作。3在用户编辑程序时，编辑器具有语法错误检查功能，并在出错处有标志，便于用户修改错误。4对用户程序进行文档管理和加密处理。5设置PLC的工作方式和运行参数，监控用户程序的动态执行情况。6对PLC执行强制操作。3.1.4主界面启动STEP7-Micro/WIN32编程软件后，其主界面如图3-1所示，一般包括以下几个区：主菜单（8个主菜单项），工具栏（快捷按钮），导引条（快捷操作窗口），指令树（快捷操作窗口），输出窗口和用户窗口（可同时或分别打开图中的5个用户窗口）。图3-1 编程软件主界面Fig 3-1 plait distance software main interfaces3.1.5编程软件的使用 上一节认识了主界面的各部分功能，本节将介绍如何用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行编程。1. 项目生成项目文件来源有三个：新建一个项目、打开已有的项目和从PLC上载已有项目。(1)新建项目在为PLC控制系统编程时，首先应创建一个项目文件，单击菜单“文件”中的“新建”按钮，在主窗口将显示新建的项目文件主程序区。图3-2所示为一个新建程序的指令树，系统默认初始设置如图所示。用户可以确定PCL的CPU型号、更改项目文件名、添加子程序和中断程序，以及编辑程序等。图3-2 新建程序结构Fig 3-2 lately set up procedure structure(2)打开已有文件项目打开磁盘已有的文件项目，可单击菜单“文件”中的“打开”项，在弹出的对话框中选择打开已有的文件。(3)上载和下载项目文件在已有与PLC建立通讯的前提下，可用“文件”菜单中的“上载”项，也可点击工具条中的“上载”按钮来完成。2.程序的编辑 利用STEP7-Micro/WIN32编程软件编辑和修改控制程序是设计的一项重要工作，本节介绍梯形图编辑器的编辑操作。梯形图的编辑界面如图3-3所示图3-3 梯形图的编辑界面Fig 3-3 The editor interface of trapezoid digresses梯形图的编辑按钮如图3-4所示， 图3-5为顺序输入梯形图元件 图3-4 编辑按钮Fig 3-4 Edit a button 图3-5 顺序输入元件Fig 3-5 In proper order importation component3.2电动门利用自动控制系统的流程图设计3.2.1主程序控制流程图设计及程序编写主程序控制流程图如3图3-6 主程序控制流程图Fig 3-6 The control flow chart of the main program3.2.2初始化子程序控制流程图设计初始化子程序控制流程图如图3-7所示。IC卡感应信号开门信号子程序1结束开关输入开门信号子程序2结束子程序2开始子程序1开始图3-7 初始化子程序控制流程图Fig3-7 The control flow chart of the initialization3.2.3初始化子程序控制流程图设计中断程序控制流程图如图3-8所示。延时10S中断1结束门停止动作报警中断2结束中断2开始中断1开始 3.3 电动门利用自动控制系统梯形图设计3.3.1电动门自动控制的梯形图 图3-7 梯形图 Fig .3-7 Trapezoidal chart3.3.2电动门手动控制的梯形图图3-8 梯形图 Fig .3-8 Trapezoidal chart3.4小结 PLC技术可以实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数、算术运算、数据处理、数据通信等功能，并且具有处理分支、中断、自诊断能力。PLC技术的逻辑控制功能通过软件编程实现，柔性强，控制功能多，控制线路大大简化。S7200 PLC的编程软件为STEP7 MicrowIN32，是一种基于windows平台的应用软件，它可以使用通用的个人计算机作为图形编辑器，用于在线或离线开发用户程序，用于在线对PLC进行各种操作，并且可以在线实时监控用户程序的执行状态。 STEP7 MicrowIN32编程软件提供了三种编程语言，即梯形图LAD，语句表STL及功能块图FBD，每种语言都有自己的特点。梯形图LAD是在继电接触控制基础上演变而来的，是一种图形化的编程语言。编程人员几乎不必具备计算机的基础知识，不需考虑PLC内部的结构原理，只要有继电接触控制的基础，就能在很短时间内掌握梯形图LAD的使用和编程方法，因此这种编程语言应用最广。语句表STL类似于计算机的汇编语言，是PLC最基础的编程语言。它特别适合于熟悉计算机原理和熟悉PLC的结构原理和工作过程的程序员，用它可以编写出梯形图LAD或功能块图FBD无法实现的程序，程序执行速度最快。 功能块图FBD类似于数字电子电路，它是将具有各种与、或、非、异或等逻辑关系的功能块图按照一定的控制逻辑组合起来。这种编程语言适合于那些熟悉数字电子电路的人员。本文各种控制程序均采用梯形图LAD语言编制，逻辑关系反映得形象、直观。4 电动门自动控制系统的MCGS组态监控4.1 MCGS组态软件简介MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统。 MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。 使用MCGS，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能全面，维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。 MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠12。4.2组态监控系统设计 组建新工程的一般过程：工程项目系统分析：分析工程项目的系统构成、技术要求和工艺流程，弄清系统的控制流程和监控对象的特征，明确监控要求和动画显示方式，分析工程中的设备采集及输出通道与软件中实时数据库变量的对应关系，分清哪些变量是要求与设备连接的，哪些变量是软件内部用来传递数据及动画显示的。 工程立项搭建框架：MCGS称为建立新工程。主要内容包括：定义工程名称、封面窗口名称和启动窗口（封面窗口退出后接着显示的窗口）名称，指