基于組態(tài)王的PLC電梯控制系統設計畢業(yè)設計

1、畢業(yè)設計 基于組態(tài)王的plc電梯控制系統設計 目 錄摘 要iabstractii1緒論11.1 組態(tài)王plc電梯控制系統的背景和意義11.2 國內外發(fā)展狀況21.3 課題研究內容安排22 電梯基本結構及其控制32.1電梯基本結構介紹32.2電梯控制技術43系統的總體設計43.1設計方案比較選擇：43.2 plc控制系統設計的基本原則53.3系統總體設計基本結構圖63.4 plc硬件選擇和組態(tài)選擇63.5系統的電路設計74系統軟件設計104.1 組態(tài)王的plc電梯控制系統的優(yōu)點104.2電梯邏輯程序設計104.3 組態(tài)王單元系統設計165系統調試運行195.1 plc調試195.2 plc程序和

2、組態(tài)王程序聯機調試19總結23參考文獻24致 謝25附 錄2630摘 要本文從電梯的基本結構和plc基本原理出發(fā)，針對5層5站電梯，設計了一種基于組態(tài)王和西門子plc電梯控制系統。本設計包括電梯的硬件設計和plc軟件設計、以及對電梯實時監(jiān)控的組態(tài)王設計。 本文通過對plc軟件設計和組態(tài)設計，建立電梯運行標志位以降低編程難度和減少門廳呼叫信號。系統實現了電梯的指層控制、轎內與各層廳站呼梯控制、電梯運行方向控制、自動運行和自動開關門、實時運行監(jiān)控等功能。與傳統的電梯相比，本設計的電梯控制系統不僅提高電梯運行的可維護性和靈活性、縮短電梯的開發(fā)周期，而且能對現場進行實時監(jiān)測和控制。此外，系統運行時節(jié)約

3、電能，具有良好的經濟效益和社會效益。關鍵詞： 電梯；plc控制 ；組態(tài)王；s7-200 abstractthis article from the basic structure and basic principle of plc starting in5,5 layer elevator, a design based on kingview and siemens plc elevator control system. the design includes lift hardware design and software design, as well as on plc elev

4、ator monitoring the configuration design. this article through to the plc software design and configuration design, establishment of elevator running flag bit to reduce programming difficulty and reducing the hall call signal. achieve a control layer, and each layer of hall station in the car call c

5、ontrol, the direction of the lift control, automatic operation and automatic switch door, real-time monitoring and other functions. compared with traditional elevator, the design of the elevator control system can not only improve the operation of the elevator, maintainability and flexibility, short

6、en the development cycle of elevator, and can perform real time monitoring and control. in addition system operation and electric energy saving, good economic benefit and social benefit.key words: elevator；plc control；kingview；s7-2001緒論 電梯不僅作為高層建筑里的必要設施，在多層建筑如醫(yī)院、商場里也是不可缺少的一種運輸工具。隨著社會經濟和科學技術的發(fā)展，微電子技術

7、、電力電子技術、自動控制技術迅速發(fā)展，使得電梯的控制由初期的繼電器控制向微機控制方向發(fā)展。可編程控制器（plc）由于具有可靠性高，功能強大的特點已經成為電梯微機控制系統的核心?？删幊炭刂破鳎╬lc）是一種數字運算操作的電子系統，專為現代工業(yè)環(huán)境應用而生。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算和順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的或模擬的輸入和輸出接口，控制各種類型的機器設備或生產過程1。使得現代生產生活變得更加方便、快捷?；诮M態(tài)王的plc電梯控制系統是通過組態(tài)王對plc電梯控制系統進行實時監(jiān)測和控制，是電梯微機控制系統的一種趨勢。1.1 組態(tài)王plc電梯控制

8、系統的背景和意義 電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和酒店、醫(yī)院等多層建筑不可缺少的垂直方向交通的工具。電梯按用途分為：乘客電梯、載貨電梯、醫(yī)用電梯、觀光電梯、 車輛電梯、船舶電梯、 建筑施工電梯、還有些特殊用途的電梯，如冷庫電梯、防爆電梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯等。隨著城市建設進程的加快，建筑物的規(guī)模越來越大，樓層越來越高，人們對電梯的可靠性、舒適性、低能耗等性能要求越來越高。傳統的繼電接觸器電梯控制系統越來越不能滿足人們的需求。近些年，隨著智能控制技術的不斷發(fā)展，組態(tài)王的plc電梯控制系統技術已經引起人們的關注和研究?，F從以下幾個方面闡述組態(tài)王的plc電梯控制系統的意義：1.可

9、靠性高，抗干擾能力強，適用于工業(yè)現場環(huán)境。傳統的繼電器接觸器電梯控制系統，所有控制功能和信號都由硬件實現，系統觸點繁多，接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，老化、脫焊等造成接觸不良，是傳統電梯系統的故障率高的原因所在。而組態(tài)王的plc電梯控制系統，plc采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的電子儲存器件來完成，大部分繼電器和繁雜的連線被軟件程序所替代，故壽命長，可靠性大大提高。2.控制系統結構簡單，功能完善，適用性強組態(tài)王的plc電梯控制具備了plc所有功能，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代plc大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。 當系統控制要求改變

10、時，只要用編程器在線或者離線修改程序和在plc的端子上接入相應的輸入、輸去信號線即可，不需要諸如繼電器之類的大量而又繁雜的硬件接線線路，修改接線的工作量很小。3.控制系統安裝、調試、維修、監(jiān)控方便組態(tài)王的plc電梯控制用軟件編程取代了硬件接線實現控制功能，使安裝接線工作量大大減小，設計人員只要一臺plc就可以進行控制系統設計，plc具備完善的自診斷，履歷情報存儲及監(jiān)控功能，對于其內部工作狀態(tài)，通信狀態(tài)，異常狀態(tài)和i/o點的狀態(tài)都有顯示。加上組態(tài)王對系統運行的監(jiān)測和控制，工作人員通過組態(tài)王和plc可以快速查出故障的原因，便于迅速處理，及時排除故障。使維修方便，從而可靠性提高。綜上所述，隨著城市建

11、設進程的加快，建筑物的規(guī)模越來越大，樓層越來越高，人們對電梯的可靠性、舒適性、美觀性要求越來越高。傳統的繼電接觸器電梯控制系統越來越不能滿足人們的需求的情況下，對組態(tài)王的plc電梯控制系統進行研究，具有重要的社會意義和經濟意義。1.2 國內外發(fā)展狀況雖然plc問世時間不長，但是隨著微處理器的出現，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展和數據通訊技術的不斷進步，plc也隨之迅速發(fā)展。plc發(fā)展有二個趨勢。一是網絡化技術的發(fā)展。二是plc向高性能和小型化發(fā)展。電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯系。隨著城市建設進程的加快，我國已成為世界電梯的一大主要市場。興旺的電梯市場吸引

12、了全世界所有知名的電梯公司，先進技術和先進管理的引進使我國涌現出一大批優(yōu)秀的電梯企業(yè)。我國的電梯行業(yè)已經具備了很強的生產能力，國產電梯的水平和產品質量正在穩(wěn)步提高，自我國參加了國際標準化組織iso/tc178以來，先后采用了一大批國際標準和先進國際的標準，使我國電梯行業(yè)在技術上居于有利地位。許多新技術和新產品，如無機房電梯、無齒輪拽升機、遠程控制技術等。國際上也是剛剛出現，我國就有許多企業(yè)可以生產。國產電梯以其高質量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內外客戶，為逐步進入國際市場創(chuàng)造了有利條件。1.3 課題研究內容安排本文主要根據plc的軟繼電器，可靠性高和組態(tài)王的實時監(jiān)測和控制特性，設計了組態(tài)王

13、的plc電梯控制系統。本文主要安排如下：第一章先介紹了電梯的應用范圍，說明plc和組態(tài)王電梯控制系統的研究背景和意義，以及國內外現狀。第二章對電梯進行概述，包括了對電梯的基本結構介紹和電梯控制技術介紹。并對不同控制技術進行了對比和分析。第三章系統總體設計，包括系統總體思路設計，plc和組態(tài)的選型、系統主電路設計和系統控制電路設計等。第四章軟件設計，主要論述控制系統的軟件實現，包括plc單元系統設計和plc編程，組態(tài)王單元設計以及組態(tài)王編程等。第五章系統調試，對組態(tài)王的plc電梯控制系統功能進行調試和結果分析。第六章總結和展望；對本論文主要工作作出簡要的總結和展望，并提出該系統還需要進一步研究和

14、改善的地方，并給出一些改進方案。2 電梯基本結構及其控制電梯是一種以電動機為動力的垂直升降機，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運貨物。也有臺階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運行，俗稱自動電梯2。2.1電梯基本結構介紹2電梯是機電一體化產品。其機械部分好比是人的軀體，電氣部分相當于人的神經，控制部分相當于人的大腦。各部分通過控制部分調度，密切協同，使電梯可靠運行。其電梯的基本結構如圖1所示。1控制柜(屏)2一拽引機3拽引鋼絲繩4限速器5限速器鋼繩6限速器張緊裝置7轎廂8安全鉗9轎廂門安全觸板10導軌11對重12廳門13緩沖器圖1 電梯的基本結構盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數為電力拖動、

15、鋼絲繩拽引式結構，其組成部分由以下系統構成：一、拽引系統:是輸出動力和傳遞動力，驅動電梯運行。二、導向系統:由導軌，導靴和導軌架組成。使電梯沿著導軌做升降運動。三、門系統:有轎廂門，層門，開門，連動機構等組成。四、轎廂:轎廂是運送乘客或者貨物的電梯組件。五、重量平衡系統:由對重和重量補償裝置組成。六、電力拖動系統:由拽引電機，供電系統，速度反饋裝置，調速裝置等組成，它的作用是對電梯進行速度控制。七、電氣控制系統:由控制裝置，操縱裝置，平層裝置和位置顯示裝置等部分組成。八、安全保護系統:包括機械的和電氣的各種保護系統，可保護電梯安全的使用。2.2電梯控制技術2.2.1 電力拖動 電梯拖動系統是由

16、拽引機為電梯的運行提供動力，由電動機、拽引輪、連軸器、減速箱和電磁制動器組成，簡化成控制電動機的正反轉。2.2.2 電氣控制電梯的電氣控制系統由控制裝置、操縱裝置、平層裝置和位置顯示裝置等部分組成。控制裝置主要由可編程控制器(plc)通過軟件編程把要執(zhí)行的邏輯順序反應到可編程控制器（plc）的輸出io端口，從而控制電機的正反轉以及電機的啟動和停止。操縱裝置由廂內的按鈕和廂外按鈕裝置組成。按鈕都采用的是點動按鈕，通過點動開關產生的脈沖傳送到可編程控制器（plc）的輸入io端口，促使電梯按照預定的程序有效運行。平層裝置由一系列的接近開關構成。通過廂體是否到達平層地點來產生高低電平脈沖傳送到可編程器

17、（plc）的輸入io端口。促使按照預定的程序有效運行。位置顯示由廂體內外的顯示屏構成。通過上升和下行來顯示電梯不同的方向和此時到達的樓層，以便乘客了解當前電梯的運行方向，并據此來選乘電梯。3系統的總體設計本課題設計組態(tài)王的plc電梯控制系統由上、下位機二部分組成，上位機為plc編程軟件系統和組態(tài)王編程系統，主要負責程序的編程、編譯、監(jiān)控；下位機為plc硬件運行系統，主要負責接收編譯完的程序，并在硬件電路中運行。3.1設計方案比較選擇：電梯自動控制系統所要達到的目標，也就是要求電梯自動控制系統根據廂內指令信號和各層門廳呼叫信號而自動進行邏輯判斷，判斷出呼叫的目標層信號，并按照內外信號要求通過電梯

18、自動控制系統而完成預定的控制目標。要實現這類控制目的的方法有如下幾種：1.繼電器電梯控制系統傳統的電梯都是采用繼電器控制的方式，也常被稱為經典控制方式。由繼電器控制的電梯控制系統具有的優(yōu)缺點見表1：表1 繼電器電梯控制系統優(yōu)缺點繼電器電梯控制系統優(yōu)點繼電器電梯控制系統缺點信號處理均有硬件實現，線路直觀系統觸點繁多、接線線路復雜保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術觸點多、故障率高、可靠性差常用控制電器價格較便宜維修保養(yǎng)工作量大、費用高技術成熟、資料圖紙齊全系統結構龐大，能耗較高一般技術人員和技術工人所掌握系統的控制功能不易增加2.組態(tài)王的plc電梯控制系統組態(tài)王的plc電梯控制系統是使控制算法不再

19、由“硬件”邏輯所決定，而是通過一種所謂“程序存儲器”中的程序指令“軟件”即可。而無須變更或減少硬件系統的布線。因而十分便于使用、管理和改變功能要求。具有的優(yōu)缺點見表2： 表2 基于組態(tài)王的plc電梯系統優(yōu)缺點plc和組態(tài)電梯控制系統優(yōu)點plc和組態(tài)電梯控制系統缺點信號處理均有plc實現，接線簡單工作人員看不到直觀的觸點觸點少、故障少、可靠性高plc組態(tài)系統維修要專業(yè)技術人員降低能耗和降低維修保養(yǎng)費用系統投資成本比繼電器控制系統大功能變化靈活，編程簡單軟件種類多樣，學習量大開發(fā)周期短，實時監(jiān)測和控制 隨著智能化樓宇大廈的出現，人們對電梯的控制要求越來越高，使得電梯的控制由初期的繼電器控制向微機控

20、制方向發(fā)展。因此本文采用基于組態(tài)王的plc電梯控制系統，不但提高了電梯的可靠性，可維護性，同時延長了使用壽命，縮短了開發(fā)周期，并能對電梯進行實時監(jiān)測和控制。3.2 plc控制系統設計的基本原則 任何一種控制系統都是為了實現被控對象的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計plc控制系統時，應遵循以下基本原則：1.最大限度地滿足被控對象的控制要求：充分發(fā)揮plc的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計plc控制系統的前提。2.保證plc控制系統安全可靠：保證plc控制系統能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計控制系統的重要原則。3.力求簡單、經濟、使用及維修方便：在滿足控制要求的前

21、提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。4.適應發(fā)展的需要：由于技術的不斷發(fā)展，控制系統的要求也將會不斷地提高，設計時要考慮到今后控制系統發(fā)展和完善的需要，以滿足今后生產的發(fā)展和工藝的改進。3.3系統總體設計基本結構圖組態(tài)王的plc電梯控制系統和其他類型的電梯控制系統一樣由信號控制系統和拖動控制系統兩部分組成。plc和組態(tài)電梯控制系統主要硬件包括plc主機和擴展、拽引機拖動系統、平層限位開關、廂內選層盤、門廳呼叫盤、門機等。其組態(tài)王的plc電梯控制系統基本結構圖見圖2。 plc控制器門 廳 呼叫信號 號內 部 呼叫 信 號平層信號門限開 關 信 號上行和下

22、行換向換向信號組態(tài)王畫面顯示拽引機轎廂 升 降電機轎廂開關 門上位機 圖2 plc和組態(tài)電梯控制系統基本結構圖系統控制核心為plc主機和擴展、門廳呼叫盤、廂內選層盤及平層信號通過plc輸入接口送入plc，存入存儲器并按植入的程序運行，通過plc的輸出接口向拽升機控制系統和門機控制系統發(fā)出控制信號。其電梯的運行狀態(tài)和過程在組態(tài)王上可以進行仿真運行、實時監(jiān)測和控制。3.4 plc硬件選擇和組態(tài)選擇3.4.1 plc硬件選擇 1輸入/輸出點的估算:本設計采用plc和組態(tài)構成五層簡易電梯電氣控制系統。電梯的上、下行由一臺電動機拽引拖動，電動機正轉為電梯上升，反轉為下降。電梯的開、關門由另一臺電動機門機

23、拖動，電動機的正轉為電梯開門，反轉為關門。一層有廂外呼叫按鈕k1、廂內呼叫按鈕k21以及門限平層開關sq11。二層有廂外呼叫按鈕k2、廂內呼叫按鈕k22以及門限平層開關sq12。三層有廂外呼叫按鈕k3、廂內呼叫按鈕k23以及門限平層開關sq13。四層有廂外呼叫按鈕k4、廂內呼叫按鈕k24以及門限平層開關sq14。五層有廂外呼叫按鈕k5、廂內呼叫按鈕k25以及門限平層開關sq15。電梯開門和關門分別通過電磁鐵km3和km4控制，關門到位由行程開關sq6檢測，開門到位由行程開關sq7檢測。轎廂上行和下行由接觸器km1和km2控制，并有上行和下行轉換按鈕k26、k27，外加電梯在響應后而無人乘坐電梯

24、是的k0關門開關。共計輸入點20個，輸出點11個。 2. 內存容量的估算：用戶控制程序所需內存容量與內存利用率、輸入/輸出點數、用戶的程序編寫水平等因素有關。因此,在用戶程序編寫前只能根據輸入/輸出點數、控制系統的復雜程度進行估算。本系統有開關量i/o總點數有31個，模擬量i/o數為0個。利用估算plc內存總容量的計算公式:所需總內存字數=開關量i/o總點數(1015)+模擬量i/o總點數(150250)再按30%左右預留余量。估算本系統需要內存容量約為600b。綜上所述，輸入點共有20個、輸出點共有11個、內存容量大約600b。實驗室有可編程控制器s7-200的plc224輸入、輸出io為1

25、4/10，內存容量為12k。外加擴展16個io口的em223模塊，即系統共有輸入、輸出io為22/18。可滿足本設計要求。3.4.2 組態(tài)軟件選擇 組態(tài)軟件在國內是一個約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”。組態(tài)王監(jiān)控系統軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統，它以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構成的集成系統取代傳統的封閉式系統。它以其逼真再現現場畫面，使控制者在任何時間任何地點均可實時掌控系統每一個細節(jié)。它不但實現對現場的實時監(jiān)測與控制，且還在自動控制系統中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用，有利于實驗者對現場實時監(jiān)控3。鑒于組態(tài)王的優(yōu)點，本設計采用市場上廣泛推廣kingvie

26、w6.53來進行電梯控制系統的現場監(jiān)控。3.5系統的電路設計3.5.1系統的主電路設計根據設計要求，本次設計的電氣控制系統主控回路原理圖如圖3所示。圖中m1，m2分別為曳引電機和門電機，交流接觸器km1-km4通過控制兩臺電動機的運行來控制轎廂和廳門，從而進行對電梯的控制。fr1，fr2是起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。fu1、fu2為熔斷器，起過電流保護作用。圖3 電梯控制系統主控回路圖其主要設計思想為：當手動開關sb1閉合，停止開關sb2處于閉合狀態(tài)，如有呼叫信號響應，plc則按照預先植入的程序執(zhí)行。1.當io口q0.0輸出時，其q0.0常開觸點閉合，繼電器km1得

27、電，km1的常開觸頭閉合，電動機m1正轉，即電梯向上運行。同時km1的輔助常閉觸頭斷開，構成互鎖結構防止電機m1正反轉同時運行，即防止電梯向下運行，可提高電梯運行的可靠性。2.當io口q0.1輸出時，其q0.1常開觸點閉合，繼電器km2得電，km2的常開觸頭閉合，電動機m1反轉，即電梯向下運行。同時km2的輔助常閉觸頭斷開，構成互鎖結構防止電機m1正反轉同時運行，可提高電梯運行的可靠性。3.當io口q1.0輸出時，其q1.0常開觸點閉合，繼電器km3得電，km3的常開觸頭閉合，電動機m2正轉，即電梯開門。同時km3的輔助常閉觸頭斷開，構成互鎖結構防止電機m2正反轉同時運行，可提高電梯運行的可靠

28、性。4.當io口q1.1輸出時，其q1.1常開觸點閉合，繼電器km4得電，km4的常開觸頭閉合，電動機m2反轉，即電梯關門。同時km4的輔助常閉觸頭斷開，構成互鎖結構防止電機m2正反轉同時運行，可提高電梯運行的可靠性。當需檢修電梯時，則按下停止按鈕sb2，先使電梯復位。再斷開手動開關sb1。隔離電源后再進行檢修，以保證檢修人員安全。3.5.2 plc的io分配表組態(tài)王的plc電梯控制系統中plc輸出端口q0.0、q0.1、q1.0、和q1.1分別接入到圖3電梯控制系統主控回路圖中的相應位置來控制繼電器km1-km4，從而控制電梯系統的上升和下降以及開門和關門。plc的外部輸入和輸出端口作用見表

29、3.plc的io分配表。表3 plc的io分配表序號名稱i/o端口序號名稱i/o端口1關門按鈕i0.017開門寬度門限i0.62 一層外部呼叫i0.118關門到位門限i0.73二層外部呼叫i0.219由上到下轉換i2.64三層外部呼叫i0.320由下到上轉換i2.75四層外部呼叫i0.421控制電梯上升q0.06五層外部呼叫i0.522控制電梯下降q0.17一層內部呼叫i2.123控制電梯開門q1.08二層內部呼叫i2.224控制電梯關門q1.19三層內部呼叫i2.325顯示上升q0.410四層內部呼叫i2.426顯示下降q0.511五層內部呼叫i2.527一層顯示q2.112一層平層信號i1

30、.128二層顯示q2.213二層平層信號i1.229三層顯示q2.314三層平層信號i1.330四層顯示q2.415四層平層信號i1.431五層顯示q2.516五層平層信號i1.53.5.3 plc硬件電路設計 本設計電梯控制系統共有20個輸入觸頭和11個輸出觸頭，采用了s7-200系列的cpu224和擴展模塊em223。系統采用k21-k25廂內呼叫點動開關和k1-k5廂外呼叫點動開關，以及平層接近開關sq11-sq15、門限接近開關sq6-sq7和轉換行程開關k26-k27均使用plc224的cpu單元的集成電源。組態(tài)王的plc電梯控制系統的核心cpu plc224的硬件輸入和輸出接線圖如

31、圖4所示。 圖4 plc224硬件輸入和輸出接線圖4系統軟件設計 本課題設計組態(tài)王的plc電梯控制系統，主要以plc程序設計為主，用軟件程序來替代傳統的繼電器-接觸器控制系統的邏輯運算，順序運算，以提高系統的可靠性，減小控制系統體積，降低能耗及其維修保養(yǎng)費用。4.1 組態(tài)王的plc電梯控制系統的優(yōu)點根據系統的下述控制要求：1.電梯在上行響應高層呼叫，電梯在下行時響應低層呼叫。2.在上行和下行途中如遇呼梯信號時，順向響應，反向不響應。3.在內部裝有轉向的開關，在順向無呼叫的情況下，可以選擇反向行車4.內選信號、呼梯信號、行車方向、行車樓層均有記憶功能。5.停層時自動開門和延時自動關門，并可以手動

32、關門。6.行車不能開門、開門不能行車。7.用組態(tài)對電梯運行情況進行實時監(jiān)測和控制。一般plc電梯控制系統，在其門廳輸入單元中采用向上呼叫和向下呼叫二個輸入點控制，設有上、下兩個方向呼叫按鈕以供選擇、使其順向運行截車。一般是運行到最高層和最低層再反向，繼而循環(huán)運行。組態(tài)王的plc電梯控制系統：在其門廳輸入單元中只采用一個呼叫按鈕對其上行和下行同時進行呼叫，但由于在程序中設定了運行標志位，仍可以滿足系統上行和下行呼叫。減少系統的輸入點降低系統投資成本，提高系統的可靠性；采用了轉換方向按鈕，可以在無其他人時廂內乘車可以改變電梯運行的方向，使其運行方便快捷。4.2電梯邏輯程序設計4.2.1 系統總程序

33、設計方框圖系統總設計方案為：當給系統上電后，plc的程序進行初始化，并確定上行和下行的方向，等待廂內和門廳的呼叫信號，若沒有呼叫信號則等待呼叫信號的響應；若有呼叫信號，程序確定呼叫目標層與電梯運行方向組合后確定電梯的升降。當電梯在升降過程中以接近開關的平層信號狀態(tài)來辨別是否為目標層，若辨別不是目標層，則電梯繼續(xù)升降；若是目標層，則電梯停車并開門，開門延時一段時間讓乘客進出電梯后自動關門。如果開門時廂外無乘客，廂內的人可以按下關門按鈕，電梯提前關門。如果停止按鈕sb2沒有動作，電梯繼續(xù)響應呼叫信號，進而循環(huán)執(zhí)行上述過程。其電梯控制系統總程序設計方框圖見圖5。是上 電初 始 化等 待是否有門廳呼叫

34、是否有廂內呼叫否 否確定呼叫目標層是是電梯選向電梯啟動升降是否目標層平層信號檢測否停車并開門延 時 關 門是否停止運行停 止是換向按鈕方向顯示 否圖5 系統總程序設計方框圖4.2.2電梯上升下降流程圖電梯在整個過程中以行程開關sq11-sq15的信號為樓層的標示，確定電梯所在的樓層。電梯具體在某一層的時候，若電梯某時刻處于第三層，此時的電梯運行標志為上升。在不改變運行標志的前提下，電梯這時響應四、五樓層呼叫或選層，然一、二層的呼叫plc響應但電梯仍然是向上運行，其中如果四層有呼叫信號，當電梯到達第四樓層時，電梯響應停車并開門，電梯關門后繼續(xù)響應第五層的呼叫，電梯繼續(xù)上升。在行車途中如果沒有其他

35、響應，電梯直到運行到五層后自動換向再向下運行。詳細見圖6電梯的具體升降流程圖。noyesyesyesyesnonoyesyesyesnoyesnoyesnoyesnoyesnoyes電梯在一層電梯在二層電梯在三層2、3、4、5層呼叫3、4、5層呼叫1層呼叫電梯上升電梯下降電梯上升電梯上升電梯下降 停止上行下行1、2層呼叫電梯在五層4、5層呼叫 停止下行上行 停止電梯在四層5層呼叫1、2、3層呼叫下行上行 停止1、2、3、4呼叫電梯上升電梯下降電梯下降 停止yesyesyesyesnononono圖6 電梯的具體升降流程圖本設計組態(tài)王的plc電梯控制系統設定了上升和下降的運行標志，在沒有改變運行

36、標志的前提下電梯是處于單方向運行，只能順向截車。其開門流程圖分為上升開關門流程圖和下降開關門流程圖。圖7為電梯上升的開關門流程圖，其中電梯只能響應高層的呼叫或選層。nonononononononoyesyesyesyesyesyesyesyes2樓呼叫和選層？3樓呼叫或選層？4樓呼叫或選層？5樓呼叫或選層？2樓行程開關信號?3樓行程開關信號?4樓行程開關信號?5樓行程開關信號?2樓停車開關門3樓停車開關門4樓停車開關門5樓停車開關門等待呼叫和換向圖7 電梯上升的開關門流程圖電梯在運行標志向下的情況下，電梯只能響應本樓層以下的樓層呼叫和選層，電梯向下的開關門流程見圖8nonononononono

37、noyesyesyesyesyesyesyesyes4樓呼叫和選層？3樓呼叫或選層？2樓呼叫或選層？1樓呼叫或選層？4樓行程開關信號?3樓行程開關信號?2樓行程開關信號?1樓行程開關信號?4樓停車開關門3樓停車開關門2樓停車開關門1樓停車開關門等待呼叫和換向圖8 電梯向下的開關門流程圖4.2.3 梯形圖程序設計梯形圖是plc使用得最多的圖形編程語言，梯形圖與電器控制系統的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點， 因此本系統設計plc程序采用梯形圖編程。本設計plc電梯系統區(qū)別于其他的電梯控制系統建立電梯運行方向標志位，通過plc的輸入、輸出刷新向變量存儲區(qū)vb0中賦與不同的值來代表方向。大大降低系統

38、的編程難度。組態(tài)王的plc電梯控制系統中plc部分程序設計：1.運行方向標志位設定 系統設定了電梯運行方向標志，在沒有人為改變電梯的運行方向時，系統在第一樓層和第五樓層的平層接近開關動作,plc的定時器將在1秒后動作，從而向方向標志存儲區(qū)vb0中置于數值，改變運行的方向。其梯形圖見圖9。圖9 電梯運行標志位設定2.電梯手動改變運行方向控制系統采用plc的存儲功能和賦值功能，在廂內按下i2.6和i2.7所對應的按鈕，向存儲區(qū)vb0中賦予不同值，改變電梯的運行標志，進而改變運行方向。其梯形圖見圖10。圖10 電梯手動改變運行方向控制3.電梯上升控制系統采用位存儲區(qū)作呼叫保持信號，在電梯運行中電梯門

39、是關閉的i0.7行程開關處于動作狀態(tài)，運行標志向上vb0=1，如果位存儲區(qū)的m9.2-m9.5有信號，即電梯上升運行。其梯形圖見圖11。圖11 電梯上升控制4.電梯下降控制 系統采用位存儲區(qū)作呼叫信號，在電梯運行中電梯門是關閉的i0.7行程開關處于動作狀態(tài)，運行標志向下vb0=2，如果位存儲區(qū)的m10.1-m10.4有信號，即電梯下降運行。其梯形圖見圖12。圖12 電梯下降控制5.電梯開門控制 系統采用plc位存儲區(qū)m9.2-m9.5作為上升時對應的層保持信號和m10.1-m10.4作為下降時對應的層保持信號。通過層保持信號與層平層信號結合來控制電梯開門。當開門的寬度到達設定時，行程開關i0.

40、6動作，此時電梯停止開門。其梯形圖見圖13。圖13 電梯開門控制6.電梯關門 系統電梯開門運動到開門行程開關動作，i0.6動作，電梯停止開門。同時plc定時器t39開始定時，10秒后t39定時器動作，啟動門電機的關門動作。如果10秒內想要提前關門，操作人員可以在廂內面板上按下關門按鈕k0，啟動門電機關門。當關門電機動作后，運行到關門行程開關sq7，i0.7動作電梯關門結束，繼續(xù)按程序運行。其梯形圖見圖14。圖14 電梯關門控制4.3 組態(tài)王單元系統設計組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統，它以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構成的集成系統取代傳統的封閉式系統4。4.3.1組態(tài)王軟件基本

41、操作和設計建立新組態(tài)王工程的一般過程是：1.新建組態(tài)王工程;2.設計圖形界面;3.定義設備;4.構造數據庫;5.建立動畫連接。本系統的組態(tài)軟件設計步驟如下：1.新建組態(tài)王工程。 啟動“組態(tài)王”工程管理器，選擇菜單“文件新建工程”或單擊“新建”按鈕。寫于工程名后，下一步進入新建工程向導之三工程名稱和描述，點擊完成。2.設計圖形界面。第一步：進入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側大綱項“文件畫面”，在工程瀏覽器右側用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出新畫面“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱，如“dianti”，其它屬性目前不用更改， 點擊“確定”按鈕進入內嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統。第二步：在組態(tài)王開發(fā)系統

42、中從“工具箱”中分別選擇“文本”、“圖形”“矩形”“窗口色”等構建自己的組態(tài)畫面。模擬電梯門采用矩形方框隱含模式，來顯示電梯開門和關門。每一層的門限開關反應到樓層的左邊。內選信號通過設定內部控制面板來選定。其組態(tài)畫面見圖15. 圖15 組態(tài)畫面 組態(tài)系統各個開關所對應的plc和組態(tài)端口聯機表見表4，表4 plc和組態(tài)端口聯機表組態(tài)畫面中標示對應plc區(qū)位組態(tài)畫面中標示對應plc區(qū)位一樓層限開關i1.1一樓內選i2.1二樓層限開關i1.2二樓內選 i2.2三樓層限開關i1.3三樓內選 i2.3四樓層限開關i1.4四樓內選 i2.4五樓層限開關i1.5五樓內選 i2.5一樓呼叫i0.1關門按鈕 i

43、0.0二樓呼叫i0.2向上轉換 i2.6三樓呼叫i0.3向下轉換 i2.7四樓呼叫i0.4上行標志 q0.4五層呼叫i0.5下行標志 q0.5開門控制q1.0關門控制 q1.1一層顯示q2.1二層顯示 q2.2三層顯示q2.3四層顯示 q2.4五層顯示q2.53.定義設備。繼續(xù)上述的工程。選擇工程瀏覽器左側大綱項“設備”在工程瀏覽器右側用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出運行“設備配置向導”找到plc中的西門子，找到s7-200系列（usb），下一步，彈出“設備配置向導”，為外部設備取一個名稱，輸入plc224. 單擊“下一步”，彈出“設備配置向導-地址設置”從plc中查詢得知地址為“2”請檢查各

44、項設置是否正確，確認無誤后，單擊“完成4.構造數據庫：組態(tài)王中定義的變量與一般程序設計語言，比如basic、c語言，定義的變量有很大的不同，既能滿足程序設計的一般需要，又考慮到工控軟件的特殊需要。在工程瀏覽器中左邊的目錄樹中選擇“數據詞典”項，右側的內容顯示區(qū)會顯示當前工程中所定義的變量。在數據詞典中雙擊“新建”圖標，彈出“定義變量”屬性對話框?！按_定”按鈕，則工程人員定義的變量有效時保存新建的變量名到數據庫的數據詞典中。若變量名不合法，會彈出提示對話框提醒工程人員修改變量名。單擊“取消”按鈕，則工程人員定義的變量無效，并返回“數據詞典”界面5.建立動畫連接電梯系統在電梯升降使用垂直移動動畫連

45、接向導，首先在畫面上繪制垂直移動的圖素。選中該圖素，選擇菜單命令“編輯垂直移動向導”，或在該圓角矩形上單擊右鍵，在彈出的快捷菜單上選擇“動畫連接向導垂直移動連接向導”命令，鼠標形狀變?yōu)樾　笆弊中?。選擇圖素垂直移動的起始位置，單擊鼠標左鍵，鼠標形狀變?yōu)橄蛏系募^，表示當前定義的是運行時圖素由起始位置向上移動的距離，垂直移動鼠標，箭頭隨之移動，并畫出一條垂直移動軌跡線。當鼠標箭頭向上移動到上邊界后，單擊鼠標左鍵，鼠標形狀變?yōu)橄蛳碌募^，表示當前定義的是運行時圖素由起始位置向下移動的距離，垂直移動鼠標，箭頭隨之移動，并畫出一條垂直移動軌跡線，當到達垂直移動的下邊界時，單擊鼠標左鍵，彈出垂直移動動畫

46、連接對話框。寫入垂直移動的表達式：if(q0.0=1) 垂直移動=垂直移動+5； if(q0.1=1) 垂直移動=垂直移動-5;5系統調試運行5.1 plc調試 本設計采用s7-200系列plc, 使用step 7-micro/win編程軟件，在程序指令輸入完畢后，單擊工具欄中的編譯按鈕進行編譯，編譯通過后狀態(tài)欄里的信息提示如圖16所示。將執(zhí)行編譯好的程序下載到plc中。圖16 編譯信息 至此，電梯控制系統的程序開發(fā)過程全部結束，可以進行程序聯機調試。 5.2 plc程序和組態(tài)王程序聯機調試將plc程序下載到plc中，關閉plc編程軟件step 7-micro/win此時等待組態(tài)王的運行和調試

47、。組態(tài)王工程已經初步建立起來，進入到運行和調試階段。在組態(tài)王開發(fā)系統中選擇“文件切換到 view”菜單命令，進入組態(tài)王運行系統。在運行系統中選擇“畫面打開”命令，從“打開畫面”窗口選擇“dianti”畫面。顯示出組態(tài)王運行系統畫面，即可看到矩形框和文本在動態(tài)變化。其基本控制結果如下：1.當電梯上行標志響應時，呼叫電梯的樓層高于電梯所停的樓層時，電梯上升到呼叫層，電梯停止運行；電梯呼叫的樓層底于電梯所停的樓層時，電梯仍然響應但電梯執(zhí)行的還是上升。在不人為的改變運行方向下，電梯一直運行到五層后自動改變運行方向，再向下運行到呼叫層。2.當電梯下行標志響應時，呼叫電梯的樓層底于電梯所停的樓層時，電梯下

48、降到呼叫層，電梯停止運行；電梯呼叫的樓層高于電梯所停的樓層時，電梯仍然響應但電梯執(zhí)行的還是下升。在不人為的改變運行方向下，電梯一直運行到一層后自動改變運行方向，再向上運行到呼叫層。3.當電梯在上行運行中，在廂內的人可以根據電梯里面沒有人而改變電梯運行方向，使得電梯向下運行。4.當電梯在上行運行中，在廂內的人可以根據電梯里面沒有人而改變電梯運行方向，使得電梯向下運行。5.當電梯在上行或者是下行時，同時有多層呼梯信號，電梯按照同方向依次響應。組態(tài)王的plc電梯控制系統在plc中的仿真和組態(tài)王中監(jiān)控畫面顯示：1.電梯上升仿真見圖17和組態(tài)監(jiān)控畫面見圖18，其中圖17中i0.7是關門門限開關，即電梯處

49、于關門行車，io.4動作是4層門廳信號呼叫，q0.0響應控制電梯上升，q0.4是電梯上升顯示，q2.3是顯示電梯在第三層。圖18中電梯在上行標志指示時響應4層門廳呼叫，電梯上升。電機正轉指示代表電梯上升。圖17 電梯上升圖18 組態(tài)王中電梯上升2.電梯下降仿真見圖19和組態(tài)畫面見圖20，圖19中i0.7關門門限開關，即電梯處于關門行車中，io.2動作是2層門廳信號呼叫，q0.1響應控制電梯下降，q0.5是電梯下降顯示，q2.3是顯示電梯在第三層。圖20中電梯在下行指示時，響應2層門廳呼叫，電梯下降。電梯反轉指示代表電梯下降。圖19 電梯下降圖20 組態(tài)王中電梯下降3.電梯開門仿真見圖21和組態(tài)畫面見圖22，圖21中i1.2是第二層的平層信號，q0.5是電梯下降顯示，q1.0動作控制電梯開門，q2.2是顯示電梯在第二層。圖22中電梯在下行指示時，電梯到達二層處于開門狀態(tài)，模擬電梯開門。圖21 電梯開門圖22 組態(tài)王中電梯開門4.電梯關門仿真見圖23和組態(tài)畫面見24，圖23中i0.6是門限寬度開關，i1.2是第二層平層信號，q0.5是顯示電梯下降，q1.1動作控制電梯關門，q2.2是顯示電梯在第二層。圖24中電梯在二層開門后執(zhí)行關門動作，模擬電梯門關閉。 圖23 電梯關門圖24 組態(tài)王中電梯關門總結在現代社會和經濟活動中，微電子技術