畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于PLC的四層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：基于 plc 的四層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系 別： 信息與控制學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2011 年 6 月 15 日i摘 要本論文介紹了用歐姆龍 plc 來控制四層電梯的運(yùn)行系統(tǒng)。針對(duì)傳統(tǒng)電梯所存在的一些不合理問題，提出用 plc 對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行改造的方案，而且還考慮到了管理智能化和操作簡單化，成功的改善了傳統(tǒng)電梯元件多、線路復(fù)雜、成本高、可靠性低的狀況。本設(shè)計(jì)采用歐姆龍 cpm1a 型號(hào) plc 實(shí)現(xiàn)了電梯的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止等功能。假如電梯轎廂開始在一樓，當(dāng)有轎廂外的乘客有呼叫請(qǐng)求時(shí)，電梯轎廂會(huì)滿足該樓層乘客的呼叫請(qǐng)求，到達(dá)后，

2、電梯轎廂自動(dòng)停止并開門和關(guān)門（定時(shí)為 2 秒） 。轎廂在向上（下）運(yùn)行時(shí)，只能滿足同向的呼叫請(qǐng)求，反向呼叫請(qǐng)求不能響應(yīng)。假如在電梯運(yùn)行的時(shí)候，反方運(yùn)行前方?jīng)]有其他乘客的呼叫請(qǐng)求時(shí)，那么轎廂此時(shí)會(huì)滿足該呼叫請(qǐng)求。本設(shè)計(jì)對(duì)轎廂的模擬運(yùn)行采用了世紀(jì)星組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)。最后經(jīng)過仿真調(diào)試證明本系統(tǒng)在控制方面和運(yùn)行方面都可以實(shí)現(xiàn)較好的效果。關(guān)鍵詞：電梯；可編程邏輯控制器；組態(tài)軟件iiabstractthis paper describes using omron plc to control of four-story elevator system. for a traditional lift the

3、unreasonable problems, proposed programme for the reconstruction of the elevator control system with plc and intelligent but also taking into account the management and operation simple, successfully improved traditional elevator more original, complex, high cost and low reliability of the circuit s

4、tatus. this design using omron plc cpm1a model to realize the lifts start, run, stop, and other functions. if the elevator car start on the first floor, when there are passengers out of the car when a call request, elevator call request will meet passengers on the floor, arrive, elevator car stop an

5、d open and close automatically (scheduled for 2 seconds). cabin in the up (bottom) at run time, only with the request to call reverse call cannot respond to the request. if in the elevator when the opposition did not run in front of other passengers when a call request, then the cabin appears to sat

6、isfy the call request. the design on the simulation run adopt the centurystar configuration software to achieve. simulation debugging finally proved in terms of both control and operation of the system can achieve better results.keywords：plc; elevator; configuration software iii目 錄緒 論.11 四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).

7、31.1 plc 簡介.31.1.1 plc 的基本概念.31.1.2 plc 未來展望.31.1.3 plc 的特點(diǎn).31.1.4 plc 的組成.41.1.5 四層電梯工藝簡介.51.2 四層電梯總體分析 .51.3 控制系統(tǒng)的控制要求 .71.4 硬件連接 .81.5 器件選用 .92 控制系統(tǒng) plc 軟件設(shè)計(jì).112.1系統(tǒng)流程圖.112.2 系統(tǒng) i/o 地址分配.132.3 系統(tǒng)程序的具體分析.133 四層電梯控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì).193.1 組態(tài)軟件簡介 .193.2 世紀(jì)星組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn) .193.3 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .203.3.1 組態(tài)設(shè)計(jì).203.3.2 組態(tài)開發(fā)系統(tǒng)

8、.233.4 計(jì)算機(jī)與 plc 之間的通信.343.5 世紀(jì)星與 plc 之間的通信.35結(jié) 論.37致 謝.38iv參考文獻(xiàn).39附錄 a.41附錄 b.52附錄 c.62附錄 d.66沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1緒 論（1）本課題的目的及意義電梯的發(fā)展由來已久，現(xiàn)在很多高層建筑物里面都會(huì)安裝電梯來方便乘客。但是電梯的安全性和造價(jià)方面卻都很昂貴，而且在控制技術(shù)方面也有很多的不足之處。傳統(tǒng)的大多數(shù)電梯元件多、線路也很復(fù)雜，給操作人員和維修人員也帶來了諸多不便。有的電梯沒有報(bào)警和手動(dòng)停止等功能，所以導(dǎo)致在控制方面上有很多不足之處，沒有考慮到乘客的安全。所以針對(duì)傳統(tǒng)電梯所存在的一些不合理

9、問題，提出用 plc 對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行改造的方案。改進(jìn)方法主要以歐姆龍 plc 為核心，利用 plc 強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了利用可編程邏輯控制器控制電梯的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止等功能。而且梯形圖程序在模擬調(diào)試時(shí)可以很直觀的展現(xiàn)出四層電梯轎廂的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止、報(bào)警等過程。本設(shè)計(jì)還有一定的規(guī)律性，方便用于到其它樓層的控制。本設(shè)計(jì)調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)在控制安全可靠性方面、適用性方面、精確性方面和可靠性方面，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，表明該設(shè)計(jì)方案是可行的。該設(shè)計(jì)不僅可以通過控制電梯的升降還可以滿足乘客遇到問題時(shí)可以報(bào)警和自動(dòng)停止電梯的運(yùn)行等。同時(shí)保證了乘客的安全，也節(jié)約了資源，控制技術(shù)上也有了提高，給操作人員和維

10、修人員也帶來了很多方便。（2）電梯控制技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀電梯控制技術(shù)對(duì)乘客的安全非常重要，只有各個(gè)環(huán)節(jié)都能安全運(yùn)行。乘客按下按鈕后，對(duì)電梯轎廂下達(dá)了命令，該命令經(jīng)處理后，會(huì)使乘客到達(dá)想要到達(dá)的地方，在運(yùn)行過程中，電梯會(huì)顯示樓層號(hào)和安全信號(hào)等。早期的國產(chǎn)電梯控制系統(tǒng)中，電梯信號(hào)的邏輯控制一般是由繼電器電路來實(shí)現(xiàn)的，繼電器控制系統(tǒng)故障率高，降低了電梯的運(yùn)行可靠性與安全性，因此目前已經(jīng)被逐步淘汰。 目前電梯的控制技術(shù)主要采用了兩種方式，一種是采用微機(jī)作為控制單元，電梯控制信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定都是由其來完成的，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能；第二種控制方式是用可編程邏輯控制器（plc）

11、來取代微機(jī)信號(hào)集選控制。目前，國內(nèi)大多數(shù)廠家都選擇第二種控制方式，其原因在于不僅生產(chǎn)規(guī)模較小而且自己設(shè)計(jì)和制造危機(jī)控制裝置的成本也非常較高；由于可編程邏輯控制器沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2（plc）不僅具有程序設(shè)計(jì)簡單靈活、控制起來穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)規(guī)模較小、成本低，而且抗干擾能力強(qiáng)以及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能等特點(diǎn)，因此，在國內(nèi)，對(duì)于一個(gè)中小型的電梯控制系統(tǒng)來說，大多都是采用 plc 控制，用可編程邏輯控制器（plc）來取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制，所以 plc 控制電梯系統(tǒng)技術(shù)在國內(nèi)電梯行業(yè)中得到了較廣泛的運(yùn)用。國內(nèi)最開始的電梯控制技術(shù)是采用繼電器控制方式，這種硬布線的邏輯控制方式的特點(diǎn)是原理

12、簡單、直觀而且繼電器控制系統(tǒng)不僅故障率高、通用性差，而且降低了電梯的運(yùn)行可靠性與安全性， 這種接線復(fù)雜、故障率高而且設(shè)備龐大的邏輯控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步被淘汰1。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在國內(nèi)主要采用可編程邏輯控制器（plc）技術(shù)來控制電梯的運(yùn)行。該控制方式替代了微機(jī)信號(hào)集選控制方式和繼電器控制方式。采用可編程邏輯控制器（plc）方式控制無需較大的生產(chǎn)規(guī)模，而且該程序設(shè)計(jì)具有編程簡單、控制方便靈活、運(yùn)行可靠穩(wěn)定、成本低、抗干擾能力強(qiáng)以及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能等特點(diǎn)。目前，國內(nèi)大多數(shù)廠家都選用可編程邏輯控制器（plc）來取代繼電器控制和微機(jī)信號(hào)集選控制，因此可編程邏輯控制器（plc）控制在國內(nèi)電梯行業(yè)發(fā)展中得到

13、了非常廣泛的運(yùn)用。國外最早也采用繼電器控制方式來控制電梯的運(yùn)行，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，逐漸淘汰了微機(jī)控制方式，現(xiàn)在也采用了可編程邏輯控制器（plc）來控制電梯的運(yùn)行。電梯控制技術(shù)是核心部分，是一個(gè)非常重要的邏輯控制系統(tǒng)，系統(tǒng)要在首要保證乘客安全的基礎(chǔ)上，在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行檢測和處理信號(hào)。因此現(xiàn)在國內(nèi)外一般都采用了可編程邏輯控制器（plc）來控制電梯2。（3）本論文的主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是用歐姆龍 cpm1a 系列型號(hào)的 plc 來控制電梯的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止等功能。本文第一章主要介紹有關(guān) plc 的簡介、未來展望、組成特點(diǎn)、四層電梯的工藝簡介、四層電梯過程分析、控制系統(tǒng)的控制要求以及硬件連接和器

14、件選用等。第二章主要介紹 plc 軟件的控制設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)流程圖、i/o 口分配以及系統(tǒng)程序的具體分析等。第三章主要介紹組態(tài)設(shè)計(jì)方面包括組態(tài)的介紹和特點(diǎn)以及組態(tài)圖的說明等。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文31 四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 plc 簡介1.1.1 plc 的基本概念plc（programmable logic controller）中文名稱為可編程邏輯控制器，是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)3。plc 內(nèi)部的存儲(chǔ)器可以處理來自輸入電路的的信息，然后轉(zhuǎn)換為所要求的輸出信息，再通過輸出電路的物理過程來完成對(duì)負(fù)載的控制而面向用戶。1.1.2 plc 未來展望目

15、前，plc 應(yīng)用到很多領(lǐng)域，在各個(gè)領(lǐng)域上都有著很重要的作用，給人類帶了很多好處。未來的 plc 發(fā)展前景和空間非常的大，各國之間的相互的競爭會(huì)使 plc 的發(fā)展速度更加的快，從而會(huì)出現(xiàn)更加完美和完善的產(chǎn)品而面向用戶和消費(fèi)者。未來計(jì)算技術(shù)上的很多新成果都會(huì)運(yùn)用到 plc 上，使其功能更加完善，給用戶帶來方便，能達(dá)到用戶的理想要求。各國之間的編程語言會(huì)隨著國家競爭的加劇而打破，最終會(huì)出現(xiàn)國際上通用的編程語言4?？删幊踢壿嬁刂破鳎╬lc）會(huì)隨著科技發(fā)展的需求，而運(yùn)用到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中。伴隨著計(jì)算機(jī)和可編程邏輯控制器的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，可編程邏輯控制器將會(huì)成為未來不可缺少的重要組成部分，將會(huì)在很多領(lǐng)域發(fā)揮著越

16、來越大的作用，例如在工業(yè)、紡織業(yè)、建筑等以及其他的眾多領(lǐng)域都會(huì)起到很大的作用。因此中國電梯的發(fā)展應(yīng)該在保證乘客安全的前提下向節(jié)能型、智能化等方向發(fā)展。1.1.3 plc 的特點(diǎn)plc 是一種新科技出現(xiàn)的編程軟件。具有 a、應(yīng)用簡便：（1）應(yīng)用靈活而且方便用戶安裝（2）編程簡化易懂，用戶不需要對(duì)計(jì)算機(jī)有太多深入的了解和研究（3）用戶可以安全地操作而且維修容易。b、可靠性高 c、抗干擾能力和環(huán)境適應(yīng)性能力都非沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4常強(qiáng) d、功能完善 e、成熟的工控網(wǎng)絡(luò)體系，便于通信和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。plc 是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，所以在數(shù)字處理、順序控制等方面上有一定的優(yōu)勢

17、5。與繼電器相比性價(jià)非常強(qiáng)，主要體現(xiàn)在易于操作人員在現(xiàn)場更改程序而且使用、維護(hù)、維修起來也非常方便。1.1.4 plc 的組成cpu、存儲(chǔ)器、i/o 輸入輸出部件、編程器等外部設(shè)備、電源是必不可少的。（1）cpu 單元plc 的核心是 cpu，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，cpu 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。其內(nèi)存主要用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，是 plc 不可缺少的組成單元之一。cpu 的控制器控制 cpu 工作，由其讀取指令、解釋指令以及執(zhí)行指令。（2）存儲(chǔ)器可讀/寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器 ram 和只讀存儲(chǔ)器是 plc 的兩大存儲(chǔ)器。plc 存儲(chǔ)

18、器的主要功能是用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及工作數(shù)據(jù)。cpu 速度和內(nèi)存容量是plc 的重要參數(shù)之一，其決定著 plc 的工作速度，i/o 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。plc 中的 cpu 和存儲(chǔ)器相互配合，來共同完成控制功能。采用非?？焖俚难不貟呙柚芷冢话阒芷跒闉?0.1s-0.2s，更快的則選用 50ms 或者更小的掃描周期。它是一個(gè)數(shù)字采樣控制系統(tǒng)。（3）輸入/輸出（i/o）單元i/o 單元是 plc 和外部設(shè)備之間相互聯(lián)系的窗口。plc 和電氣回路之間的接口，是通過輸入和輸出口來完成的。i/o 模塊不僅集成了 plc 的 i/o 電路，而且其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出

19、點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給 plc 控制系統(tǒng)，輸出模塊則正好相反。i/o 分為開關(guān)量輸入（di） ，開關(guān)量輸出（do） ，模擬量輸入（ai） ，模擬量輸出（ao）等模塊。開關(guān)量：按電壓水平分，有 220vac、110vac、24vdc；按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20ma,0-20ma） 、電壓型（0-10v,0-5v,-10-10v）等。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文5（4）電源plc 自帶開關(guān)電源，用來供應(yīng)內(nèi)部電路使用。與普通的電源相比，plc 電源的穩(wěn)定性不僅非常好而且其抗干擾能力也非常的強(qiáng)。對(duì)電網(wǎng)提供

20、的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值15% 的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多 plc 還向外提供直流 24v 穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器的供電使用。電源輸入類型有：交流電源（220vac 或110vac），直流電源（常用的為 24vdc）。（5）通訊單元 聯(lián)網(wǎng)和通信 plc 通信含 plc 間的通信以及 plc 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 plc 廠商都十分重視 plc 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 plc 都具有通信接口，通信非常方便6。1.1.5 四層電梯工藝簡介在電梯控制系統(tǒng)中，所需要的設(shè)備很龐大，每個(gè)指令都需要配置一個(gè)數(shù)據(jù)

21、線來傳遞數(shù)據(jù)信息，由于線路太多和太復(fù)雜，以及需要控制的閥門數(shù)量也非常繁多，在控制系統(tǒng)的維修方面給維修人員帶來了諸多的不便。另外，當(dāng)乘客下達(dá)命令后，由于指令較多，線路也比較混亂，可能會(huì)導(dǎo)致電梯沒有響應(yīng)乘客的呼叫請(qǐng)求，或者出現(xiàn)突發(fā)故障，使乘客不能及時(shí)到達(dá)目的地。因此，電梯的規(guī)范化、自動(dòng)化，不僅能減輕操作人員和維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也能優(yōu)化控制系統(tǒng)，節(jié)約能源。因此，只有改善電梯的控制系統(tǒng)才能保障乘客的生命安全。本設(shè)計(jì)采用歐姆龍 cpm1a 型號(hào)系列的 plc 編程軟件，對(duì)國內(nèi)傳統(tǒng)電梯控制方式加以改進(jìn)和更新，設(shè)計(jì)出一款高效、廉價(jià)、安全、能手動(dòng)停止和自動(dòng)運(yùn)行的電梯控制系統(tǒng)。電梯有內(nèi)選信號(hào)和外呼信號(hào)，乘

22、客可以下達(dá)命令來實(shí)現(xiàn)電梯的運(yùn)行，同時(shí)來滿足所要到達(dá)的樓層。plc 電梯控制系統(tǒng)主要是由上位機(jī)和下位機(jī)這兩大部分組成，可編程邏輯控制器（plc）控制系統(tǒng)是該控制系統(tǒng)的核心。該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電梯的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止和報(bào)警等功能。1.2 四層電梯總體分析典型的四層電梯如圖 1.2 所示：沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文6（1）開始時(shí)，假設(shè)電梯轎廂停在一樓。（2）當(dāng)轎廂外面的乘客按下按鈕后，轎廂會(huì)響應(yīng)該乘客的呼叫請(qǐng)求信號(hào)，然后轎廂達(dá)到該乘客這一樓層時(shí)，轎廂會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行（轎廂會(huì)自動(dòng)開門和關(guān)門，此期間定時(shí)為 2 秒） 。（3）當(dāng)有轎廂內(nèi)的乘客按下按鈕后，轎廂會(huì)響應(yīng)該乘客的呼叫請(qǐng)求信號(hào)，然后轎廂達(dá)到乘

23、客所要到的樓層后，轎廂會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行（轎廂會(huì)自動(dòng)開門和關(guān)門，此期間定時(shí)為 2 秒） 。（4）在轎廂上升或者下降的時(shí)候，一種情況是轎廂上升的過程中，任何反方向下降的外呼梯請(qǐng)求信號(hào)均不會(huì)響應(yīng)；另一種情況是轎廂下降的過程中，任何反向上升的外呼梯請(qǐng)求信號(hào)均不會(huì)響應(yīng)。假如電梯轎廂在運(yùn)行過程中，再無任何來自反方向乘客的呼叫請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，電梯轎廂會(huì)自動(dòng)響應(yīng)該樓層等候的乘客。假如電梯轎廂開始的時(shí)候在一樓，在去三樓接送乘客的過程中，可以滿足二樓向上乘客的的呼叫請(qǐng)求，但不能滿足向下乘客的呼叫請(qǐng)求。當(dāng)乘客按下按鈕到達(dá)三樓后，假如四樓沒有乘客呼叫請(qǐng)求，那么電梯轎廂可以滿足三樓乘客向下和二樓乘客向下的呼叫請(qǐng)求。相反，轎廂

24、會(huì)一直到達(dá)最頂樓，然后再去響應(yīng)乘客向下運(yùn)行的呼叫請(qǐng)求。（5）電梯的轎廂應(yīng)該能滿足最遠(yuǎn)反向乘客的呼叫請(qǐng)求。假設(shè)轎廂最開始停在一樓，而這時(shí)有二樓乘客呼叫向下的請(qǐng)求，三樓乘客呼叫向下的請(qǐng)求，四樓乘客呼叫向下的請(qǐng)求，那么電梯轎廂應(yīng)該先去四樓接乘客，然后再響應(yīng)三樓和二樓乘客向下的呼叫請(qǐng)求。（6）電梯轎廂只有在到達(dá)乘客所要到達(dá)的樓層后會(huì)自動(dòng)停下來，然后轎廂門會(huì)自動(dòng)開門和關(guān)門（轎廂開門和關(guān)門的時(shí)間為 2 秒） 。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文7圖 1.2 四層電梯過程示意圖1.3 控制系統(tǒng)的控制要求電梯控制要求：（1）確定轎廂的位置和樓層號(hào)無論乘客在什么位置，都想知道轎廂此時(shí)此刻轎廂的位置以及轎廂所處

25、的樓層，因此，為了方便乘客，電梯轎廂的內(nèi)外都會(huì)安裝樓層顯示器。（2）乘客呼叫請(qǐng)求信號(hào)的確定呼叫請(qǐng)求分為兩種情況，一種是轎廂外的乘客的呼叫請(qǐng)求，另一種是轎廂內(nèi)的乘客的呼叫請(qǐng)求。內(nèi)選信號(hào)是指乘客可以按下轎廂內(nèi)的選層按鈕來選定所要達(dá)到的樓層。當(dāng)乘客按下按鈕之后，該信號(hào)會(huì)被記憶，同時(shí)點(diǎn)亮相應(yīng)的樓層指示燈。外呼信號(hào)是指等在轎廂外的乘客按下轎廂外的上行或者下行的樓層指示按鈕。乘客的呼叫請(qǐng)求會(huì)顯示在樓層指示燈上，只有當(dāng)乘客到達(dá)所要去的樓層之后才會(huì)自動(dòng)消失數(shù)據(jù)。（3）乘客上升和下降的呼叫請(qǐng)求電梯轎廂的上行或者下行是根據(jù)乘客的呼叫請(qǐng)求而定的，通常電梯轎廂會(huì)滿足乘客先上后下的呼叫請(qǐng)求。在電梯上升的過程中，電梯轎廂

26、只能滿足向上乘客的呼叫請(qǐng)沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文8求，不能滿足先下乘客的呼叫請(qǐng)求，同理，在電梯轎廂下降的過程中，電梯轎廂只能滿足向下乘客的呼叫請(qǐng)求，不能滿足向上乘客的呼叫請(qǐng)求。當(dāng)轎廂送完最遠(yuǎn)樓層的乘客后，才會(huì)反向再去響應(yīng)其他樓層向下乘客的呼叫請(qǐng)求。（4）轎廂的啟動(dòng)與停車轎廂應(yīng)在啟動(dòng)之后才能開始運(yùn)行，運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)故障等一系列問題，所以應(yīng)該有手動(dòng)停車的功能。（5）安全保護(hù)電梯的安全保護(hù)很重要，這是為維修人員及乘客的安全所著想，因此本設(shè)計(jì)中增加了啟動(dòng)按鈕、故障按鈕和停止按鈕?？傊?，電梯的控制技術(shù)是比較復(fù)雜的，最早我國是用繼電器控制電梯，而隨著科技的發(fā)展，逐漸用可編程邏輯控制器來取代

27、繼電器控制電梯運(yùn)行7。采用可編程邏輯控制器控制電梯，使電梯更加穩(wěn)定可靠。如圖 1.3 所設(shè)計(jì)的是四層電梯轎廂運(yùn)行組態(tài)圖，為了滿足乘客的方便，安裝了樓層指示燈：按鈕 1、按鈕 2、按鈕 3、按鈕 4 表示的是樓層號(hào)。在轎廂外等候的乘客可以按下按鈕上或者按鈕下來呼叫電梯。電梯轎廂上升或者下降時(shí)，會(huì)對(duì)來自乘客的各種呼叫請(qǐng)求進(jìn)行綜合地分析和處理，然后來確定所要達(dá)到的樓層。因此，電梯轎廂自身會(huì)選擇所要運(yùn)行的方向，而且同向的乘客可以一起乘坐，到達(dá)每一樓層都會(huì)顯示該樓層號(hào)，到達(dá)后會(huì)自動(dòng)消號(hào)，只顯示停在該樓層的樓層號(hào)。電梯到達(dá)乘客所要達(dá)到的樓層后會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行（電梯轎廂開門和關(guān)門定時(shí)為 2 秒） 。沈陽理工大

28、學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文9圖 1.3 四層電梯過程工藝圖假設(shè)電梯轎廂停在最底層，當(dāng)有轎廂外的乘客有呼叫請(qǐng)求時(shí)，電梯轎廂會(huì)響應(yīng)該樓層乘客的呼叫請(qǐng)求，到達(dá)該樓層后，電梯轎廂會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行并開門和關(guān)門（定時(shí)為 2 秒） 。在電梯轎廂上升的過程中，只能滿足向上乘客的呼叫請(qǐng)求，不能滿足先下乘客的呼叫請(qǐng)求，同理，在電梯轎廂下降的過程中，只能滿足向下乘客的呼叫請(qǐng)求，不能滿足向上乘客的呼叫請(qǐng)求。假如在電梯轎廂運(yùn)行的過程中，電梯轎廂運(yùn)行反方前方?jīng)]有其他乘客的呼叫請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，那么電梯轎廂此時(shí)會(huì)響應(yīng)該樓層乘客的呼叫請(qǐng)求信號(hào)。1.4 硬件連接本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所采用的是歐姆龍 cpm1a 系列型號(hào)的 plc，該系列型號(hào)的

29、plc 主機(jī)上只有 20 輸入和輸出，分別為 12 點(diǎn)輸入和 8 點(diǎn)輸出。因此還需要用到相應(yīng)的擴(kuò)展模塊上的輸入和輸出點(diǎn)。該設(shè)計(jì)主要采用上位機(jī)和下位機(jī)組成自動(dòng)控制環(huán)節(jié)。上位機(jī)主要是負(fù)責(zé)對(duì)該控制系統(tǒng)的工作運(yùn)行的狀況進(jìn)行監(jiān)視，下位機(jī)能直接控制電梯轎廂的工作運(yùn)行，其中上位機(jī)與 plc 之間的通信是通過 com 端口用 rs-232 相連接的8。首先要將 plc 接入220v 的交流電源上，然后再將啟動(dòng)、停止各個(gè)開關(guān)通過 24v 直流電源連接到 plc 的沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文10輸入端口上（系統(tǒng)硬件接線圖見圖 1.4 所示） 。圖 1.4 plc 硬件連線圖1.5 器件選用該設(shè)計(jì)采用兩級(jí)

30、控制模式分別為工控機(jī)作為上位機(jī)，plc 系統(tǒng)作為下位機(jī)。其中工控機(jī)作為監(jiān)控機(jī)械手的運(yùn)行狀態(tài)來使用，plc 控制系統(tǒng)是該控制系統(tǒng)的核心。1）上位機(jī)工控機(jī)作為上位機(jī)，其功能主要是用來完成狀態(tài)的顯示、打印輸出、并且向 plc傳遞各種分類控制信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行圖像處理等功能，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)該控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。2）下位機(jī)狀態(tài)的判別和輸出控制等工作是由 plc 下位機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。下位機(jī)能直接控制電磁閥和繼電器，來實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)執(zhí)行元件的控制。本系統(tǒng)采用價(jià)格適中、可靠性高、維護(hù)方便且抗干擾能力強(qiáng)的可編程邏輯控制器歐姆龍 cpm1a 型號(hào)系列的 plc 來實(shí)現(xiàn)四層電梯控制工藝的控制要求的。電源、中央處理器和 i/

31、o 元件是歐姆龍 plc 必備的器件。歐姆龍 plc 是一個(gè)嚴(yán)密高速的程序控制器，該編程軟件不僅易于用戶編程，而且其內(nèi)配有豐富的指令系統(tǒng)、豐富的特殊模塊和通信能力。該軟件也能滿足生產(chǎn)自動(dòng)化的多沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文11級(jí)要求。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用歐姆龍 cpma1 型號(hào)的 plc 是一種功能完善且緊湊型的plc，其內(nèi)有大程序容量和存儲(chǔ)單位。另外 cpu 單元自帶 rs-232c 接口，具有點(diǎn)到點(diǎn)接口、多點(diǎn)接口等通信協(xié)議，能實(shí)現(xiàn)程序的傳遞，數(shù)據(jù)通信等功能。歐姆龍 cpm1a 型系列 plc 有 20 點(diǎn)輸入和輸出，分別為 12 點(diǎn)輸入和 8 點(diǎn)輸出，配有 cx-programmer 軟件

32、用于控制部分編程時(shí)使用。3）通信方式cpm1a cpu 支持點(diǎn)到點(diǎn)接口、多點(diǎn)接口。這些都是系統(tǒng)內(nèi)部通信的結(jié)構(gòu)模型，并且是異步、基于字符的協(xié)議。其中的點(diǎn)到點(diǎn)通信方式是非常簡單方便的通信協(xié)議，用一根 rs-232c 數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的傳送，不用再另外再配置模塊和軟件。因此，本系統(tǒng)選擇點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式，簡單而且能滿足通信的要求。歐姆龍 cpm1a 型號(hào)的plc 上配有 rs-232c 的通信接口，所以在不增加其他硬件的情況下，可以很方便地將計(jì)算機(jī)和歐姆龍 plc 互聯(lián)。通過 rs-232 使上位機(jī)和下位機(jī)連接構(gòu)成 host link 協(xié)議進(jìn)行通信9。rs-232 是歐姆龍 plc 最通用的一種串行

33、通信標(biāo)準(zhǔn)，并且是點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式，只能連接兩個(gè)通訊設(shè)備。當(dāng)波特率為 19200 時(shí)，最大距離為 75 米，當(dāng)波特率為 9600 時(shí)，最大距離為900 米。計(jì)算機(jī)的串口是標(biāo)準(zhǔn)的 rs-232 接口10。使用 rs-232 轉(zhuǎn)換器能減少一個(gè) rs-422 串行接口板。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1.5 所示。圖 1.5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文122 控制系統(tǒng) plc 軟件設(shè)計(jì)plc 是通過程序?qū)ο到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的。因此在一定程度上能反映出該種機(jī)型其指令系統(tǒng)控制功能的強(qiáng)弱。本設(shè)計(jì)采用歐姆龍 cpm1a 系列的 plc，雖然該系列 plc 屬于小機(jī)型，但卻有非常豐富的指令系統(tǒng)11。cpm1a 系列

34、 plc 的基本指令 14 種，應(yīng)用指令有 79 種、139 種。梯形圖、語句表、邏輯功能圖、邏輯方程式等都是 plc 中常見的編程語言，而最常用的就是梯形圖。歐姆龍 cpm1a 型號(hào)的 plc 采用的是梯形圖編程語言，該語言不僅簡單容易掌握，而且也很直觀的可以看到程序的執(zhí)行結(jié)果。梯形圖語言邏輯性比 c語言和匯編語言都強(qiáng)，而且指令簡單易懂，讓人很容易記住。歐姆龍 plc 控制程序用 cx-programmer 編程軟件開發(fā)。cx-programmer 是歐姆龍公司 plc 的軟件編程調(diào)試的工具程序，其運(yùn)行在 windows 操作系統(tǒng)下，具有非常豐富、簡捷的操作環(huán)境和強(qiáng)大的編程、調(diào)試功能12?？?/p>

35、實(shí)現(xiàn)梯形圖的編程、監(jiān)視和控制以及隨時(shí)更改程序等功能，可以進(jìn)行大量程序的編寫工作。cx-programmer 編程軟件支持模塊化設(shè)計(jì)，可以通過 rs-232c 將編寫好的程序傳送到 plc 上來控制現(xiàn)場的設(shè)備。電梯控制程序正常工作時(shí)程序存放在存儲(chǔ)卡中，假如要修改原程序，需要先將 plc 設(shè)定在停止的狀態(tài)下，上位機(jī)與下位機(jī)是通過標(biāo)準(zhǔn)的 rs-232 進(jìn)行串口通信的，運(yùn)行 cx-programmer 編程軟件，打開電梯控制程序，即可在線調(diào)試，也可以用編程器對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。本設(shè)計(jì)采用歐姆龍 cpm1a 系列 plc，其主要功能有豐富的指令系統(tǒng)、模擬設(shè)定電位器功能、輸入時(shí)間常數(shù)設(shè)定功能、高速計(jì)數(shù)器

36、功能、外部輸入中斷功能、脈沖輸出功能等等。cpm1a 系列 plc 的主機(jī)按 i/o 點(diǎn)數(shù)分有 10 點(diǎn)，20 點(diǎn)，30 點(diǎn)，40 點(diǎn)四種；按使用電源類型分，有 ac 型和 dc 型兩種；按輸出方式分，有繼電器輸出型和晶體管輸出型兩種13 14。2.1系統(tǒng)流程圖 電梯的智能化控制，分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式。在自動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)系統(tǒng)通電后，轎廂得電，當(dāng)按下按鈕后，轎廂會(huì)自動(dòng)開啟運(yùn)行。在系統(tǒng)有特殊要求時(shí)。只要系統(tǒng)處于得電狀態(tài)，就能手動(dòng)的控制轎廂的運(yùn)行、停止、報(bào)警等，既節(jié)能又方便。流程圖見 2.1 所示。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文13圖 2.1 流程圖沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14

37、2.2 系統(tǒng) i/o 地址分配本設(shè)計(jì)系統(tǒng)需使用 14 個(gè)輸入點(diǎn)，12 個(gè)輸出點(diǎn)來對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行輸出指示。具體分配表見表 2.1表 2.1 系統(tǒng)輸入/輸出 i/o 地址分配表輸入功能輸出功能00000開始按鈕01000開始燈00001啟動(dòng)按鈕01001啟動(dòng)燈00002一樓上按鈕01002轎廂上升燈00003二樓上按鈕01003轎廂下降燈00004三樓上按鈕01004電梯一層燈00005四樓下按鈕01005電梯二層燈00006三樓下按鈕01006電梯三層燈00007二樓下按鈕01007電梯四層燈00008轎廂內(nèi)按下一樓01102開門00009轎廂內(nèi)按下二樓01103關(guān)門00010轎廂內(nèi)按

38、下三樓01100 故障燈00011轎廂內(nèi)按下四樓01101停止燈00012故障 00013停止 2.3 系統(tǒng)程序的具體分析plc 的基本工作如下:（1）輸入現(xiàn)場信息:在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)。（2）執(zhí)行程序:順次掃描用戶程序中的指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算。（3）輸出控制信號(hào):根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。plc 的掃描周期通常為幾十毫秒。歐姆龍 plc 采用循環(huán)掃描的的工作方式，這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按照用戶程序來進(jìn)行運(yùn)算和處理，然后依次向各輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)

39、，而且在任一時(shí)刻它只能執(zhí)行一條指令，這就是說 plc 是以“串行”方沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文15式工作的，它能非常有效地避免繼電接觸器控制系統(tǒng)中所容易出現(xiàn)的觸點(diǎn)競爭和時(shí)序失配等問題。plc 執(zhí)行用戶程序時(shí)是從梯形圖的左母線開始由上至下，然后由左向右逐個(gè)掃描各個(gè)梯級(jí)的每個(gè)元素，進(jìn)行運(yùn)算，此時(shí) cpu 只是與映象區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，讀取輸入數(shù)據(jù)，送出輸出信號(hào)。當(dāng) cpu 執(zhí)行到 end 指令時(shí)，表示程序段結(jié)束，則此次掃描用戶程序結(jié)束。（1）開始啟動(dòng)過程若常開觸點(diǎn) 0.00 導(dǎo)通，表示開始啟動(dòng)，則內(nèi)部繼電器線圈 200.00 導(dǎo)通后，并一直保持著該狀態(tài)，表示系統(tǒng)啟動(dòng)，同時(shí)輸出線圈 10.00

40、 導(dǎo)通，表示該系統(tǒng)開始運(yùn)行。若常開觸點(diǎn) 0.00 導(dǎo)通后輸入觸點(diǎn) 0.01 導(dǎo)通，則內(nèi)部繼電器線圈 200.01 導(dǎo)通后并一直保持著該狀態(tài)，表示用戶按下按鈕成功，同時(shí)輸出線圈 10.01 導(dǎo)通，表示用戶按下按鈕成功，能夠啟動(dòng)該系統(tǒng)。用戶成功按下按鈕后，若常閉觸點(diǎn) 0.02 導(dǎo)通，則內(nèi)部繼電器線圈 200.02 導(dǎo)通并一直保持著該狀態(tài)，表示系統(tǒng)啟動(dòng)，所有的自保持點(diǎn)只有在故障，停止，復(fù)位及設(shè)備上電時(shí)（f_fist_cycle 導(dǎo)通）復(fù)位。（2）一樓上升若啟動(dòng)標(biāo)志為 1，若常開觸點(diǎn) 0.02 導(dǎo)通，則內(nèi)部繼電器線圈 200.02 導(dǎo)通后并一直保持著該狀態(tài)，在導(dǎo)通的上升沿，內(nèi)部繼電器線圈 200.04

41、 導(dǎo)通并一直保持著該導(dǎo)通狀態(tài)，表示一樓上升按鈕按下。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文16（3）二樓上升若啟動(dòng)標(biāo)志為 1，若常開觸點(diǎn) 0.03 導(dǎo)通，則內(nèi)部繼電器線圈 200.05 導(dǎo)通并一直保持著導(dǎo)通的狀態(tài)，在導(dǎo)通的上升沿，內(nèi)部繼電器線圈 200.07 導(dǎo)通并一直保持著導(dǎo)通的狀態(tài)，表示二樓上升按鈕按下。（4）二樓下降若啟動(dòng)標(biāo)志為 1，若常開觸點(diǎn) 0.07 導(dǎo)通，則內(nèi)部繼電器線圈 201.01 導(dǎo)通一直保持著導(dǎo)通的狀態(tài)，在導(dǎo)通的上升沿，內(nèi)部繼電器線圈 201.03 導(dǎo)通并保持著導(dǎo)通的狀態(tài)，表示二樓下降升按鈕按下。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文17（5）電梯上升下降判斷若一樓乘客有上升按

42、鈕按下，或者二樓有乘客上升按鈕按下，或者三樓有乘客上升按鈕按下，則內(nèi)部繼電器線圈 201.04 導(dǎo)通，表示有乘客按下上升按鈕。若四樓有乘客按下下降按鈕，或者三樓有乘客按下下降按鈕，或者二樓有乘客按下下降按鈕，則內(nèi)部繼電器線圈 201.05 導(dǎo)通，表示有乘客按下下降按鈕。若有上升按鈕按下，內(nèi)部繼電器線圈 201.06 導(dǎo)通，并保持著導(dǎo)通的狀態(tài)，表示電梯上升開始。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文18（6）電梯內(nèi)部樓層按鈕處理若常開觸點(diǎn) 0.08 導(dǎo)通，則內(nèi)部繼電器線圈 205.00 導(dǎo)通并一直保持著導(dǎo)通的狀態(tài)，同時(shí)輸出線圈 10.04 導(dǎo)通，表示乘客在電梯轎廂內(nèi)部按下 1 樓按鈕。若常開觸點(diǎn)

43、0.09 導(dǎo)通，則內(nèi)部繼電器線圈 205.01 導(dǎo)通并一直保持著導(dǎo)通的狀態(tài)，同時(shí)輸出線圈 10.05 導(dǎo)通，表示乘客在電梯轎廂內(nèi)部按下 2 樓按鈕。若常開觸點(diǎn) 0.10 導(dǎo)通，則內(nèi)部繼電器線圈 205.02 導(dǎo)通并一直保著持導(dǎo)通的狀態(tài)，同時(shí)輸出線圈 10.06 導(dǎo)通，表示乘客在電梯轎廂內(nèi)部按下 3 樓按鈕。若常開觸點(diǎn) 0.11 導(dǎo)通，則內(nèi)部繼電器線圈 205.03 導(dǎo)通并一直保持著導(dǎo)通的狀態(tài)，同時(shí)輸出線圈 10.07 導(dǎo)通，表示乘客在電梯轎廂內(nèi)部按下 4 樓按鈕。（7）上升下降處理若有上升按鈕按下，則線圈 10.00 導(dǎo)通并一直保持著導(dǎo)通的狀態(tài)，表示電梯轎廂開門，同時(shí)定時(shí)器開始定時(shí)兩秒后導(dǎo)通，

44、則線圈 10.00 關(guān)閉，表示關(guān)門，同時(shí)輸出線圈10.09 導(dǎo)通，表示關(guān)門，同時(shí)電梯上升，上升兩秒后，線圈 10.02 斷開，表示電梯轎廂停止上升，然后電梯開門，關(guān)門，還有上升的，則重復(fù)上升。若有下降按鈕按下，則電梯轎廂開始下降，與上升同理。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文19（8）故障與停止若常閉觸點(diǎn) 0.12 導(dǎo)通，輸出線圈 11.00 導(dǎo)通并一直保持著導(dǎo)通的狀態(tài)，表示發(fā)生故障，則系統(tǒng)停止運(yùn)行，若常閉觸點(diǎn) 0.13 導(dǎo)通，則故障復(fù)位，同時(shí)輸出線圈 11.01 導(dǎo)通，表示系統(tǒng)停止。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文203 四層電梯控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì) 3.1 組態(tài)軟件簡介世紀(jì)星通用工業(yè)自動(dòng)

45、化監(jiān)控組態(tài)軟件是在 pc 機(jī)上開發(fā)的智能型人機(jī)接口（hmi）軟件系統(tǒng)，運(yùn)行于 windows 98/2000/nt/xp 中文操作系統(tǒng)平臺(tái)，全中文界面。該軟件具有國際先進(jìn)的組態(tài)理念并且吸收了當(dāng)前國內(nèi)外先進(jìn)組態(tài)軟件的優(yōu)秀成果，運(yùn)用到產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)過眾多行業(yè)的現(xiàn)場實(shí)踐和嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)測試。該軟件作為一個(gè)實(shí)時(shí)的人機(jī)界面實(shí)用程序生成器，可以在管理方面進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的過程15。3.2 世紀(jì)星組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控是世紀(jì)星組態(tài)軟件的最基本功能。組態(tài)軟件與外設(shè)進(jìn)行通訊時(shí)是通過高性能、高速 i/o 驅(qū)動(dòng)程序來直接進(jìn)行通訊的，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集16。組態(tài)軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)加以處理之后再

46、顯示給用戶，用戶所看到的信息可能是聲音、圖形、圖像等等，從而達(dá)到監(jiān)視的目的。根據(jù)被控系統(tǒng)控制的工藝要求，操作人員可以將控制信號(hào)發(fā)送到下位機(jī)種，從而達(dá)到控制的目的17。集強(qiáng)大功能和使用方便于一體的世紀(jì)星組態(tài)軟件 ，具有非常豐富的工具欄和可視化 ie 風(fēng)格界面，操作人員使用該軟件可以直接進(jìn)入開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省了很多寶貴的時(shí)間；非常豐富的圖形控件不僅能提供所需要的組件，而且是畫面制作的向?qū)?；其?qiáng)大的全屏幕編輯功能提供了更大的制作空間；顏色可以隨意改變使用，將用戶帶入了三維動(dòng)畫世界；支持終身技術(shù)和軟件升級(jí)服務(wù)，可以使用戶系統(tǒng)永遠(yuǎn)保持最新的技術(shù)，有效地保護(hù)用戶的投資。很多企業(yè)的基層和其它部門都是通過世紀(jì)星組

47、態(tài)軟件建立起聯(lián)系的，各種數(shù)據(jù)都可以被現(xiàn)場操作人員和工廠管理人員看到。因此管理人員和現(xiàn)場操作人員不需要深入生產(chǎn)現(xiàn)場，就可以獲得實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，使控制現(xiàn)場作業(yè)更加優(yōu)化，有效地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量18。通訊、電力、石油、水泥、制造、智能樓宇、實(shí)驗(yàn)室、紡織、交通等多種工程領(lǐng)域都可用到世紀(jì)星組態(tài)軟件 。在很多場合都能用世紀(jì)星組態(tài)軟件來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文21世紀(jì)星組態(tài)軟件的特點(diǎn)具有穩(wěn)定性、先進(jìn)性、方便性、通用性、和廣泛性19。3.3 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過世紀(jì)星組態(tài)軟件設(shè)計(jì)出四層電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面如圖 3.1 所示。畫面中畫出四層電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作狀況

48、。運(yùn)行時(shí)，轎廂應(yīng)隨動(dòng)作變化做相應(yīng)指示。畫面中還設(shè)計(jì)了十六個(gè)按鈕，用以控制各個(gè)控制環(huán)節(jié)。3.3.1 組態(tài)設(shè)計(jì)1 總體分析圖 3.1 系統(tǒng)過程圖整個(gè)過程（圖 3.1 所示）可分為：四層電梯控制系統(tǒng)應(yīng)具有啟動(dòng)、開始、故障、停止等功能。1）啟動(dòng)：啟動(dòng)是所有過程中最重要的部分，不按啟動(dòng)按鈕，任何過程都沒有辦法運(yùn)行。同時(shí)這也是為了保證工作人員的安全，使設(shè)備得到保障。2）開始：開始按鈕只有在按下啟動(dòng)按鈕之后才能夠按下。按下開始按鈕之后可以看到電梯中的棕色畫面慢慢上升，開始時(shí)，電梯在第一層。當(dāng)有轎廂外的乘客有呼叫沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文22請(qǐng)求時(shí)，電梯轎廂會(huì)得到命令然后到達(dá)有乘客呼叫的樓層，然后電

49、梯停止運(yùn)行并且自動(dòng)開門和關(guān)門，定時(shí)兩秒后電梯轎廂再關(guān)門。在電梯轎廂上升的途中，只有是上升的乘客的呼叫請(qǐng)求信號(hào)才能被響應(yīng)，而下降的乘客呼叫請(qǐng)求信號(hào)是不會(huì)被響應(yīng)的。相反，在電梯轎廂下降的途中，只有下降的乘客的呼叫請(qǐng)求信號(hào)才能被響應(yīng)，而上升的乘客的請(qǐng)求信號(hào)是不能被響應(yīng)的。當(dāng)轎廂送完最遠(yuǎn)的乘客后，才會(huì)反向再去響應(yīng)其他乘客的呼叫請(qǐng)求信號(hào)。3）故障：當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)紅燈亮，電梯轎廂會(huì)停止在發(fā)生故障的樓層，系統(tǒng)復(fù)位。4）停止：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后系統(tǒng)復(fù)位，然后停止運(yùn)行。2 過程分析1）靜止部分靜態(tài)是指系統(tǒng)未啟動(dòng)前的組態(tài)效果圖，在該系統(tǒng)啟動(dòng)之前，系統(tǒng)將處于斷電狀態(tài)，所有指示燈都不能開啟，一切設(shè)備都不能得電運(yùn)行，整個(gè)系

50、統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。圖 3.2 系統(tǒng)運(yùn)行圖的靜止圖2）運(yùn)行過程圖 3.3 反映的是系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的組態(tài)圖。最初，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖 3.2 所示，一旦系統(tǒng)通電，系統(tǒng)便處于啟動(dòng)運(yùn)行等待狀態(tài)，當(dāng)啟動(dòng)開始后，乘客可以選擇所需要到達(dá)的樓層。在該部分，系統(tǒng)既可以進(jìn)行純手動(dòng)控制，又可以在自動(dòng)運(yùn)行的過程中進(jìn)沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文23行手動(dòng)控制。在純手動(dòng)控制中，只要系統(tǒng)處于通電狀態(tài)，就可以人為的控制任意轎廂內(nèi)開關(guān)的開啟與關(guān)斷。圖 3.3 系統(tǒng)運(yùn)行圖3）故障在電梯轎廂的運(yùn)行過程中，肯能會(huì)有突發(fā)情況發(fā)生，此時(shí)，需要乘客手動(dòng)按下故障按鈕，電梯轎廂會(huì)停止在該發(fā)生故障的樓層。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位

51、論文24圖 3.4 故障圖4）停止當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障而停止運(yùn)行時(shí)，電梯轎廂內(nèi)的乘客這時(shí)候可以手動(dòng)按下停止按鈕，電梯轎廂會(huì)自動(dòng)停到一樓層。圖 3.5 停止圖沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文253.3.2 組態(tài)開發(fā)系統(tǒng)1 變量的定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是由世紀(jì)星提供的變量數(shù)據(jù)庫，所有的變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)都保存在該數(shù)據(jù)庫中。實(shí)時(shí)處理過程是指在系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候把工業(yè)現(xiàn)場傳送來的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以及輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)刻的處理，然后再傳回到工業(yè)現(xiàn)場去，在此過程中時(shí)刻更新變量數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。定義變量時(shí)應(yīng)該在變量數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行，而且必須給各個(gè)變量定義一種數(shù)據(jù)類型，然后方可使用此變量。世紀(jì)星系統(tǒng)提供了系統(tǒng)變量、i/o 變量、

52、內(nèi)存變量和特殊變量。世紀(jì)星組態(tài)系統(tǒng)自帶的 i/o 變量，其功能是和可編程控制器內(nèi)部變量保持一致，并且其他類型的變量也需要定義，這樣就能實(shí)現(xiàn)組態(tài)畫面和組態(tài)動(dòng)畫的鏈接，系統(tǒng)內(nèi)部定義的變量有內(nèi)存變量，外部數(shù)據(jù)是不能與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的，主要保存計(jì)算機(jī)處理過的數(shù)據(jù)，i/o 變量可以在系統(tǒng)仿真是模擬。內(nèi)存實(shí)數(shù)變量、內(nèi)存整數(shù)變量、內(nèi)存離散變量和內(nèi)存信息變量四種。而本系統(tǒng)所用到的內(nèi)存型變量是內(nèi)存整數(shù)變量和內(nèi)存實(shí)數(shù)變量。其變量定義如圖 3.8 所示。圖 3.6 變量數(shù)據(jù)庫2 動(dòng)畫鏈接畫面的圖素和數(shù)據(jù)庫變量是對(duì)應(yīng)關(guān)系，而動(dòng)畫連接就是建立在這個(gè)基礎(chǔ)之上20 。例如液面高度、溫度等都是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，當(dāng)這些數(shù)據(jù)發(fā)生變化

53、時(shí)，通過 i/o 接口，數(shù)據(jù)庫中的變量將會(huì)被引起變化。圖形對(duì)象例如顏色、位置、填充百分?jǐn)?shù)、尺寸等都沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文26可以按動(dòng)畫連接的要求改變，多個(gè)連接可以同時(shí)被一個(gè)圖形對(duì)象來定義21 22。當(dāng)把這些動(dòng)畫連接起來后，應(yīng)用軟件可以展現(xiàn)出很好的圖形動(dòng)畫效果圖。圖 3.7 動(dòng)畫連接圖圖 3.7 呈現(xiàn)的是電梯動(dòng)畫的鏈接過程，然后選擇所需的變量之后，當(dāng)變量發(fā)生變化時(shí)，亮燈過程也會(huì)隨之變化，當(dāng)編寫程序的時(shí)候，只要改變變量的值，就可以滿足不同情況的需要。組態(tài)系統(tǒng)不僅在定義動(dòng)畫連接的時(shí)候支持連接表達(dá)式，而且允許定義與 c 語言相似的命令來驅(qū)動(dòng)應(yīng)用程序，大大地加強(qiáng)了應(yīng)用程序的靈敏性。本設(shè)計(jì)采

54、用的是“應(yīng)用程序命令語言” ，可以在程序啟動(dòng)、關(guān)閉、運(yùn)行期間定時(shí)執(zhí)行?？蓤?zhí)行 if-else 條件語句和 for-next 循環(huán)語句的邏輯操作能力都是由命令語言提供的，賦值、比較、數(shù)學(xué)運(yùn)算在命令語言中也可以進(jìn)行。賦值、比較、數(shù)學(xué)運(yùn)算等都是較為簡單的命令語言語句都是用運(yùn)算符連接變量或者常量構(gòu)成的。圖 3.8 就是應(yīng)用程序命令語言的編寫環(huán)境，程序的大部分都是在這里完成的，具體的程序和程序分析如下：沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文27圖 3.8 主程序應(yīng)用程序命令語言（1）上升過程若變量“上升中標(biāo)志”=1。則若啟動(dòng)的情況下，若用戶按下一樓上升按鈕，電梯啟動(dòng)開門、關(guān)門過程，開關(guān)門用變量“定時(shí)”來實(shí)

55、現(xiàn)，主要功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫動(dòng)作。下面給程序分樓層分別對(duì)一樓、二樓、三樓 對(duì)上升過程進(jìn)行了程序?qū)崿F(xiàn)。在按下電梯內(nèi)部的樓層按鈕后，相關(guān)變量“目標(biāo)位置”變化，電梯位置變量“電梯位置”會(huì)跟隨這個(gè)變量實(shí)現(xiàn)各個(gè)樓層之間的上升和下降過程。上升if 上升中標(biāo)志=1 then if 啟動(dòng)=1 then 在一樓一樓開關(guān)門動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。 if 電梯位置=0 then if 上升 1=1 then 開門=1; 關(guān)門=0; 上升標(biāo)志=0; 定時(shí)=定時(shí)+1; if 定時(shí)=3 then 定時(shí)=0; 開門=0; 關(guān)門=1; 上升 1=0; 上升標(biāo)志=1;沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文28 按下 1 樓=0; endif; en

56、dif; endif; if 電梯位置=120 then二樓開關(guān)門動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。 if 上升 2=1 | 按下 2 樓=1 then 開門=1; 關(guān)門=0; 上升標(biāo)志=0; 定時(shí)=定時(shí)+1; if 定時(shí)=3 then 定時(shí)=0; 開門=0; 關(guān)門=1; 上升 2=0; 上升標(biāo)志=1; 按下 2 樓=0; endif; endif; endif; if 電梯位置=260 then 三樓開關(guān)門動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。 if 上升 3=1 | 按下 3 樓=1 then 開門=1; 關(guān)門=0; 定時(shí)=定時(shí)+1; 上升標(biāo)志=0; if 定時(shí)=3 then 定時(shí)=0; 開門=0; 關(guān)門=1; 上升 3=0; 上升標(biāo)志=1

57、; 按下 3 樓=0; endif; endif; endif; if 電梯位置=380 then 四樓開關(guān)門動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。 if 下降 4=1 | 按下 4 樓=1 then 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文29 開門=1; 關(guān)門=0; 定時(shí)=定時(shí)+1; 上升標(biāo)志=0; if 定時(shí)=3 then 定時(shí)=0; 開門=0; 關(guān)門=1; 上升 3=0; 上升標(biāo)志=0; 按下 4 樓=0; endif; endif; endif; if 上升標(biāo)志=1 then 電梯上升過程實(shí)現(xiàn) if 電梯位置=3 then 定時(shí)=0; 開門=0; 關(guān)門=1; 上升 1=0; 上升標(biāo)志=0; if 電梯位置=380

58、then 按下 4 樓=0; endif; if 電梯位置=120 then 按下 2 樓=0; endif; if 電梯位置=260 then 按下 3 樓=0; endif; if 電梯位置=0 then 按下 1 樓=0; endif;沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文30 endif; endif; endif; 總的上升下降標(biāo)志 上升下降條件判斷 if 上升 1=1 | 上升 2=1 | 上升 3=1 then 上升總標(biāo)志=1; endif; if 上升 1=0 & 上升 2=0 & 上升 3=0 then 上升總標(biāo)志=0; endif; if 下降 2=1 | 下降 3=1 |

59、下降 4=1 then 下降總標(biāo)志=1; endif; if 下降 2=0 & 下降 3=0 & 下降 4=0 then 下降總標(biāo)志=0; endif;endif;樓層判斷，根據(jù)電梯的實(shí)際位置來判斷電梯的樓層，并顯示if 電梯位置=360 then 當(dāng)前樓層 2=4; endif;if 電梯位置250 & 電梯位置=110 & 電梯位置=250 then 當(dāng)前樓層 2=2; if 上升 3=1 | 按下 3 樓=1 then 目標(biāo)位置=260; endif; endif;if 電梯位置=3 then 定時(shí)=0; 開門=0; 關(guān)門=1; 下降 4=0; 下降標(biāo)志=1; 按下 4 樓=0; end

60、if; endif; endif; if 電梯位置=120 then if 下降 2=1 | 按下 2 樓=1 then 開門=1; 關(guān)門=0; 下降標(biāo)志=0; 定時(shí)=定時(shí)+1; if 定時(shí)=3 then 定時(shí)=0; 開門=0; 關(guān)門=1; 下降 2=0; 下降標(biāo)志=1; 按下 2 樓=0; endif; endif; endif; if 電梯位置=260 then if 下降 3=1 | 按下 3 樓=1 then 開門=1; 關(guān)門=0; 定時(shí)=定時(shí)+1; 下降標(biāo)志=0; if 定時(shí)=3 then 定時(shí)=0; 開門=0; 關(guān)門=1; 下降 3=0; 下降標(biāo)志=1; 按下 3 樓=0;沈陽理工