李忠雙畢業(yè)設(shè)計

1、沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目： 基于PLC的四層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計系 別： 信息與控制學(xué)院 專 業(yè)： 自動化 學(xué)生姓名： 李忠雙 指導(dǎo)教師： 金亞玲 2011 年 6 月 15 日摘 要本論文介紹了用歐姆龍PLC來控制四層電梯的運行系統(tǒng)。針對傳統(tǒng)電梯所存在的一些不合理問題，提出用PLC對電梯控制系統(tǒng)進行改造的方案，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)計采用歐姆龍CPM1A型號PLC實現(xiàn)了電梯的啟動、運行、停止等功能。假如電梯轎廂開始在一樓，當有轎廂外的乘客有呼叫請求時，電梯轎廂會滿足該樓層乘客的呼叫請求，到達后，電梯轎廂自動停止并開門和關(guān)門（定時

2、為2秒）。轎廂在向上（下）運行時，只能滿足同向的呼叫請求，反向呼叫請求不能響應(yīng)。假如在電梯運行的時候，反方運行前方?jīng)]有其他乘客的呼叫請求時，那么轎廂此時會滿足該呼叫請求。本設(shè)計對轎廂的模擬運行采用了世紀星組態(tài)軟件來實現(xiàn)。最后經(jīng)過仿真調(diào)試證明本系統(tǒng)在控制方面和運行方面都可以實現(xiàn)較好的效果。AbstractThis paper describes using Omron PLC to control of four-story elevator system. For a traditional lift the unreasonable problems, proposed programme

3、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 status. This design using Omron PLC CPM1A m

4、odel 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 and open and close automatically (scheduled

5、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 satisfy the call request. The design on the s

6、imulation 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 目 錄緒 論1 四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計1.1 PLC簡介31.1.1 PLC的基本概念31.1.2 PLC未來展望31.1.3 PLC

7、的特點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3.1 組態(tài)軟件簡介193.2 世紀星組態(tài)軟件的功能和特點193.3 上位機系統(tǒng)設(shè)計20 組態(tài)設(shè)計20 組態(tài)開發(fā)系統(tǒng)233.4 計算機與PLC之間的通信343.5 世紀星與PLC之間的通信35結(jié) 論致 謝參考文獻附錄 A附錄 B附錄 C附錄 D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

8、筑物里面都會安裝電梯來方便乘客。但是電梯的安全性和造價方面卻都很昂貴，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。有的電梯沒有報警和手動停止等功能，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。所以針對傳統(tǒng)電梯所存在的一些不合理問題，提出用PLC對電梯系統(tǒng)進行改造的方案。改進方法主要以歐姆龍PLC為核心，利用PLC強大的控制功能，實現(xiàn)了利用可編程邏輯控制器控制電梯的啟動、運行、停止等功能。而且梯形圖程序在模擬調(diào)試時可以很直觀的展現(xiàn)出四層電梯轎廂的啟動、運行、停止、報警等過程。本設(shè)計還有一定的規(guī)律性，方便用于到其它

9、樓層的控制。本設(shè)計調(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，達到了設(shè)計的要求，表明該設(shè)計方案是可行的。該設(shè)計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可以報警和自動停止電梯的運行等。同時保證了乘客的安全，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)對乘客的安全非常重要，只有各個環(huán)節(jié)都能安全運行。乘客按下按鈕后，對電梯轎廂下達了命令，該命令經(jīng)處理后，會使乘客到達想要到達的地方，在運行過程中，電梯會顯示樓層號和安全信號等。早期的國產(chǎn)電梯控制系統(tǒng)中，電梯信號的邏輯控制一般是由繼電器

10、電路來實現(xiàn)的，繼電器控制系統(tǒng)故障率高，降低了電梯的運行可靠性與安全性，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，一種是采用微機作為控制單元，電梯控制信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定都是由其來完成的，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能；第二種控制方式是用可編程邏輯控制器（PLC）來取代微機信號集選控制。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)計和制造危機控制裝置的成本也非常較高；由于可編程邏輯控制器（PLC）不僅具有程序設(shè)計簡單靈活、控制起來穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)規(guī)模較小、成本低，而且抗干擾能力強以及強大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能等特點，因此，在國內(nèi)，對于一

11、個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）來取代微機實現(xiàn)信號集選控制，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是原理簡單、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)來控制電梯的運行。該控制方式替代了微機信號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，

12、而且該程序設(shè)計具有編程簡單、控制方便靈活、運行可靠穩(wěn)定、成本低、抗干擾能力強以及強大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能等特點。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信號集選控制，因此可編程邏輯控制器（PLC）控制在國內(nèi)電梯行業(yè)發(fā)展中得到了非常廣泛的運用。國外最早也采用繼電器控制方式來控制電梯的運行，隨著科技的發(fā)展和進步，逐漸淘汰了微機控制方式，現(xiàn)在也采用了可編程邏輯控制器（PLC）來控制電梯的運行。電梯控制技術(shù)是核心部分，是一個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，在一定時間內(nèi)進行檢測和處理信號。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

13、2。（3）本論文的主要內(nèi)容本次設(shè)計的重點是用歐姆龍CPM1A系列型號的PLC來控制電梯的啟動、運行、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、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件選用等。第二章主要介紹PLC軟件的控制設(shè)計，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)計方面包括組態(tài)的介紹和特點以及組態(tài)圖的說明等。 1 四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計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)計的一種數(shù)字運算操作的

14、電子系統(tǒng)3。PLC內(nèi)部的存儲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負載的控制而面向用戶。1.1.2 PLC未來展望目前，PLC應(yīng)用到很多領(lǐng)域，在各個領(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使PLC的發(fā)展速度更加的快，從而會出現(xiàn)更加完美和完善的產(chǎn)品而面向用戶和消費者。未來計算技術(shù)上的很多新成果都會運用到PLC上，使其功能更加完善，給用戶帶來方便，能達到用戶的理想要求。各國之間的編程語言會隨著國家競爭的加劇而打破，最終會出現(xiàn)國際上通用的編程語言4?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）會隨著科

15、技發(fā)展的需求，而運用到計算機控制系統(tǒng)中。伴隨著計算機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成為未來不可缺少的重要組成部分，將會在很多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用，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，用戶不需要對計算機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)性能力都非常強D、功能完善E、成熟的工控網(wǎng)絡(luò)體系，便于

16、通信和遠程實時監(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5。與繼電器相比性價非常強，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、維修起來也非常方便。1.1.4 PLC的組成CPU、存儲器、（1）CPU單元PLC的核心是CPU，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(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）存儲器可讀/寫操作的隨機存儲器RAM和只讀存儲器是PLC的兩大存

17、儲器。PLC存儲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?，更快的則選用50ms或者更小的掃描周期。它是一個數(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狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊把電信號轉(zhuǎn)換

18、成數(shù)字信號傳送給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：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等。（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。對電網(wǎng)提供的電源穩(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。許多PLC還向外提

19、供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對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。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(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。 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，每個指令都需要配置一個數(shù)據(jù)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，當乘

20、客下達命令后，由于指令較多，線路也比較混亂，可能會導(dǎo)致電梯沒有響應(yīng)乘客的呼叫請求，或者出現(xiàn)突發(fā)故障，使乘客不能及時到達目的地。因此，電梯的規(guī)范化、自動化，不僅能減輕操作人員和維修人員的勞動強度，同時也能優(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)計采用歐姆龍CPM1A型號系列的PLC編程軟件，對國內(nèi)傳統(tǒng)電梯控制方式加以改進和更新，設(shè)計出一款高效、廉價、安全、能手動停止和自動運行的電梯控制系統(tǒng)。電梯有內(nèi)選信號和外呼信號，乘客可以下達命令來實現(xiàn)電梯的運行，同時來滿足所要到達的樓層。PLC電梯控制系統(tǒng)主要是由上位機和下位機這兩大部分組成，可編程邏輯控制器（PLC）

21、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、運行、停止和報警等功能。典型的四層電梯如圖1.2所示：（1）開始時，假設(shè)電梯轎廂停在一樓。（2）當轎廂外面的乘客按下按鈕后，轎廂會響應(yīng)該乘客的呼叫請求信號，然后轎廂達到該乘客這一樓層時，轎廂會自動停止運行（轎廂會自動開門和關(guān)門，此期間定時為2秒）。（3）當有轎廂內(nèi)的乘客按下按鈕后，轎廂會響應(yīng)該乘客的呼叫請求信號，然后轎廂達到乘客所要到的樓層后，轎廂會自動停止運行（轎廂會自動開門和關(guān)門，此期間定時為2秒）。（4）在轎廂上升或者下降的時候，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求信號均不會響應(yīng)；另一種情況是轎廂下降的過程中，任

22、何反向上升的外呼梯請求信號均不會響應(yīng)。假如電梯轎廂在運行過程中，再無任何來自反方向乘客的呼叫請求信號時，電梯轎廂會自動響應(yīng)該樓層等候的乘客。假如電梯轎廂開始的時候在一樓，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求，但不能滿足向下乘客的呼叫請求。當乘客按下按鈕到達三樓后，假如四樓沒有乘客呼叫請求，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求。相反，轎廂會一直到達最頂樓，然后再去響應(yīng)乘客向下運行的呼叫請求。（5）電梯的轎廂應(yīng)該能滿足最遠反向乘客的呼叫請求。假設(shè)轎廂最開始停在一樓，而這時有二樓乘客呼叫向下的請求，三樓乘客呼叫向下的請求，四樓乘客呼叫向下的請求，那么電梯轎廂

23、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求。（6）電梯轎廂只有在到達乘客所要到達的樓層后會自動停下來，然后轎廂門會自動開門和關(guān)門（轎廂開門和關(guān)門的時間為2秒）。電梯控制要求：（1）確定轎廂的位置和樓層號無論乘客在什么位置，都想知道轎廂此時此刻轎廂的位置以及轎廂所處的樓層，因此，為了方便乘客，電梯轎廂的內(nèi)外都會安裝樓層顯示器。（2）乘客呼叫請求信號的確定呼叫請求分為兩種情況，一種是轎廂外的乘客的呼叫請求，另一種是轎廂內(nèi)的乘客的呼叫請求。內(nèi)選信號是指乘客可以按下轎廂內(nèi)的選層按鈕來選定所要達到的樓層。當乘客按下按鈕之后，該信號會被記憶，同時點亮相應(yīng)的樓層指示燈。外呼信號是指等在轎廂外

24、的乘客按下轎廂外的上行或者下行的樓層指示按鈕。乘客的呼叫請求會顯示在樓層指示燈上，只有當乘客到達所要去的樓層之后才會自動消失數(shù)據(jù)。（3）乘客上升和下降的呼叫請求電梯轎廂的上行或者下行是根據(jù)乘客的呼叫請求而定的，通常電梯轎廂會滿足乘客先上后下的呼叫請求。在電梯上升的過程中，電梯轎廂只能滿足向上乘客的呼叫請求，不能滿足先下乘客的呼叫請求，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求，不能滿足向上乘客的呼叫請求。當轎廂送完最遠樓層的乘客后，才會反向再去響應(yīng)其他樓層向下乘客的呼叫請求。（4）轎廂的啟動與停車轎廂應(yīng)在啟動之后才能開始運行，運行過程中可能出現(xiàn)故障等一系列問題，所以應(yīng)該有

25、手動停車的功能。（5）安全保護電梯的安全保護很重要，這是為維修人員及乘客的安全所著想，因此本設(shè)計中增加了啟動按鈕、故障按鈕和停止按鈕?？傊娞莸目刂萍夹g(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繼電器控制電梯運行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)計的是四層電梯轎廂運行組態(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。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，會對來自乘客的各種呼叫請求進行綜合地分析和處理，然后來確定所要達到的樓層。因此，

26、電梯轎廂自身會選擇所要運行的方向，而且同向的乘客可以一起乘坐，到達每一樓層都會顯示該樓層號，到達后會自動消號，只顯示停在該樓層的樓層號。電梯到達乘客所要達到的樓層后會自動停止運行（電梯轎廂開門和關(guān)門定時為2秒）。假設(shè)電梯轎廂停在最底層，當有轎廂外的乘客有呼叫請求時，電梯轎廂會響應(yīng)該樓層乘客的呼叫請求，到達該樓層后，電梯轎廂會自動停止運行并開門和關(guān)門（定時為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求，不能滿足先下乘客的呼叫請求，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求，不能滿足向上乘客的呼叫請求。假如在電梯轎廂運行的過程中，電梯轎廂運行反方前方?jīng)]有其他乘客的呼叫請

27、求信號時，那么電梯轎廂此時會響應(yīng)該樓層乘客的呼叫請求信號。本設(shè)計系統(tǒng)所采用的是歐姆龍CPM1A系列型號的PLC，該系列型號的PLC主機上只有20輸入和輸出，分別為12點輸入和8點輸出。因此還需要用到相應(yīng)的擴展模塊上的輸入和輸出點。該設(shè)計主要采用上位機和下位機組成自動控制環(huán)節(jié)。上位機主要是負責對該控制系統(tǒng)的工作運行的狀況進行監(jiān)視，下位機能直接控制電梯轎廂的工作運行，其中上位機與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、停止各個開關(guān)通過24V直流電源連接到PLC的輸入端口上（系統(tǒng)硬件接線圖見圖1.4所示）。該設(shè)計采用兩級控制模式

28、分別為工控機作為上位機，PLC系統(tǒng)作為下位機。其中工控機作為監(jiān)控機械手的運行狀態(tài)來使用，PLC控制系統(tǒng)是該控制系統(tǒng)的核心。1）上位機工控機作為上位機，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，同時進行圖像處理等功能，從而實現(xiàn)了對該控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控的目的。2）下位機狀態(tài)的判別和輸出控制等工作是由PLC下位機來實現(xiàn)的。下位機能直接控制電磁閥和繼電器，來實現(xiàn)對各個執(zhí)行元件的控制。本系統(tǒng)采用價格適中、可靠性高、維護方便且抗干擾能力強的可編程邏輯控制器歐姆龍CPM1A型號系列的PLC來實現(xiàn)四層電梯控制工藝的控制要求的。電源、中央處理器和I/O元件是歐姆龍PLC必備的器

29、件。歐姆龍PLC是一個嚴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)自動化的多級要求。本設(shè)計系統(tǒng)采用歐姆龍CPMA1型號的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單位。另外CPU單元自帶RS-232C接口，具有點到點接口、多點接口等通信協(xié)議，能實現(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點輸入和輸出，分別為12點輸入和8點輸出，配有CX-Programmer軟件用于控制部分編程時使用。3）通信方式CPM1A CPU支持點到點接口、多點接口。這些都是系統(tǒng)內(nèi)部通信的結(jié)構(gòu)模型，并且是

30、異步、基于字符的協(xié)議。其中的點到點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)線進行數(shù)據(jù)信號的傳送，不用再另外再配置模塊和軟件。因此，本系統(tǒng)選擇點到點的通信方式，簡單而且能滿足通信的要求。歐姆龍CPM1A型號的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，可以很方便地將計算機和歐姆龍PLC互聯(lián)。通過RS-232使上位機和下位機連接構(gòu)成HOST LINK協(xié)議進行通信9。RS-232是歐姆龍PLC最通用的一種串行通信標準，并且是點到點的通信方式，只能連接兩個通訊設(shè)備。當波特率為19200時，最大距離為75米，當波特率為9600時，最大距離為900米。計算機的串口

31、是標準的RS-232接口10。使用RS-232轉(zhuǎn)換器能減少一個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)PLC是通過程序?qū)ο到y(tǒng)實現(xiàn)控制的。因此在一定程度上能反映出該種機型其指令系統(tǒng)控制功能的強弱。本設(shè)計采用歐姆龍CPM1A系列的PLC，雖然該系列PLC屬于小機型，但卻有非常豐富的指令系統(tǒng)11。CPM1A系列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

32、輯性比C語言和匯編語言都強，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)境和強大的編程、調(diào)試功能12?？蓪崿F(xiàn)梯形圖的編程、監(jiān)視和控制以及隨時更改程序等功能，可以進行大量程序的編寫工作。CX-Programmer編程軟件支持模塊化設(shè)計，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程序存放在存儲卡中，假如要修改原程序，需要先將PLC設(shè)定在停止的狀態(tài)下，上位機與下位機是通過標

33、準的RS-232進行串口通信的，運行CX-Programmer編程軟件，打開電梯控制程序，即可在線調(diào)試，也可以用編程器對該控制系統(tǒng)進行調(diào)試。本設(shè)計采用歐姆龍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、輸入時間常數(shù)設(shè)定功能、高速計數(shù)器功能、外部輸入中斷功能、脈沖輸出功能等等。CPM1A系列PLC的主機按I/O點數(shù)分有10點，20點，30點，40點四種；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，分為自動和手動兩種控制方式。在自動狀態(tài)下，當系統(tǒng)通電后，轎廂得電，當按下按鈕后，轎廂會

34、自動開啟運行。在系統(tǒng)有特殊要求時。只要系統(tǒng)處于得電狀態(tài)，就能手動的控制轎廂的運行、停止、報警等，既節(jié)能又方便。流程圖見2.1 所示。圖2.1 流程圖表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啟動按鈕01001啟動燈000020100200003010030000401004000050100500006010060000701007電梯四層燈0000801102開門0000901103關(guān)門00010轎廂內(nèi)按下三樓01100 故障燈00011轎廂內(nèi)按下四樓01101停止燈00012故障 00013停止 PLC的基本工作如下:（1）輸入現(xiàn)場

35、信息:在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點的狀態(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)容進行邏輯運算。（3）輸出控制信號:根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號，實現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。PLC的掃描周期通常為幾十毫秒。（1）開始啟動過程若常開觸點0.00導(dǎo)通，表示開始啟動，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，同時輸出線圈10.00導(dǎo)通，表示該系統(tǒng)開始運行。若常開觸點0.00導(dǎo)通后輸入觸點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，同時輸出線圈10.01導(dǎo)通，表

36、示用戶按下按鈕成功，能夠啟動該系統(tǒng)。用戶成功按下按鈕后，若常閉觸點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，所有的自保持點只有在故障，停止，復(fù)位及設(shè)備上電時（F_Fist_Cycle導(dǎo)通）復(fù)位。（2）一樓上升若啟動標志為1，若常開觸點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。（3）二樓上升若啟動標志為1，若常開觸點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

37、導(dǎo)通的狀態(tài)，表示二樓上升按鈕按下。（4）二樓下降若啟動標志為1，若常開觸點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。（5）電梯上升下降判斷若一樓乘客有上升按鈕按下，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

38、態(tài)，表示電梯上升開始。（6）電梯內(nèi)部樓層按鈕處理若常開觸點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)，同時輸出線圈10.07導(dǎo)通，表示乘客在電

39、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，同時定時器開始定時兩秒后導(dǎo)通，則線圈10.00關(guān)閉，表示關(guān)門，同時輸出線圈10.09導(dǎo)通，表示關(guān)門，同時電梯上升，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。（8）故障與停止若常閉觸點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)停止運行，若常閉觸點0.13導(dǎo)通，則故障復(fù)位，同時輸出線圈11.01導(dǎo)通，表示系統(tǒng)停止。3 四層電梯控制系統(tǒng)組

40、態(tài)設(shè)計世紀星通用工業(yè)自動化監(jiān)控組態(tài)軟件是在PC機上開發(fā)的智能型人機接口（HMI）軟件系統(tǒng)，運行于 Windows 98/2000/NT/XP 中文操作系統(tǒng)平臺，全中文界面。該軟件具有國際先進的組態(tài)理念并且吸收了當前國內(nèi)外先進組態(tài)軟件的優(yōu)秀成果，運用到產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計過程中，經(jīng)過眾多行業(yè)的現(xiàn)場實踐和嚴格的實驗測試。該軟件作為一個實時的人機界面實用程序生成器，可以在管理方面進行實時的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的過程15。數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控是世紀星組態(tài)軟件的最基本功能。組態(tài)軟件與外設(shè)進行通訊時是通過高性能、高速I/O驅(qū)動程序來直接進行通訊的，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集16。組態(tài)軟件對采集的數(shù)據(jù)加以處理之后再顯示給用戶，用戶所

41、看到的信息可能是聲音、圖形、圖像等等，從而達到監(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發(fā)送到下位機種，從而達到控制的目的17。集強大功能和使用方便于一體的世紀星組態(tài)軟件，具有非常豐富的工具欄和可視化IE風格界面，操作人員使用該軟件可以直接進入開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省了很多寶貴的時間；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)В黄鋸姶蟮娜聊痪庉嫻δ芴峁┝烁蟮闹谱骺臻g；顏色可以隨意改變使用，將用戶帶入了三維動畫世界；支持終身技術(shù)和軟件升級服務(wù)，可以使用戶系統(tǒng)永遠保持最新的技術(shù)，有效地保護用戶的投資。很多企業(yè)的基層和其它部門都是通過世紀星組態(tài)軟件建立起聯(lián)系的，各種

42、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，就可以獲得實時和歷史數(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、實驗室、紡織、交通等多種工程領(lǐng)域都可用到世紀星組態(tài)軟件。在很多場合都能用世紀星組態(tài)軟件來進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。世紀星組態(tài)軟件的特點具有穩(wěn)定性、先進性、方便性、通用性、和廣泛性19。 組態(tài)設(shè)計1 總體分析圖3.1 系統(tǒng)過程圖所示當轎廂送完最遠的乘客后，才會反向再去響應(yīng)其他乘客的呼叫請求信號。2 過程分析1）靜止部分靜態(tài)是指系統(tǒng)未啟動前的組態(tài)效果圖，在該系統(tǒng)啟動之前，系統(tǒng)將處于斷電狀態(tài)，

43、有指示燈都不能開啟，一切設(shè)備都不能得電運行，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。圖3.2 系統(tǒng)運行圖的靜止圖2）運行過程圖3.3反映的是系統(tǒng)自動運行的組態(tài)圖。最初，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。如圖3.2所示，一旦系統(tǒng)通電，系統(tǒng)便處于啟動運行等待狀態(tài)，當啟動開始后，乘客可以選擇所需要到達的樓層。在該部分，系統(tǒng)既可以進行純手動控制，又可以在自動運行的過程中進行手動控制。在純手動控制中，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)運行圖3）故障在電梯轎廂的運行過程中，肯能會有突發(fā)情況發(fā)生，此時，需要乘客手動按下故障按鈕，電梯轎廂會停止在該發(fā)生故障的樓層。圖3.4故障圖4）停止當系統(tǒng)出現(xiàn)故

44、障而停止運行時，電梯轎廂內(nèi)的乘客這時候可以手動按下停止按鈕，電梯轎廂會自動停到一樓層。圖3.5停止圖 組態(tài)開發(fā)系統(tǒng)1 變量的定義實時數(shù)據(jù)庫是由世紀星提供的變量數(shù)據(jù)庫，所有的變量的實時數(shù)據(jù)都保存在該數(shù)據(jù)庫中。實時處理過程是指在系統(tǒng)運行的時候把工業(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)進行時刻的處理，然后再傳回到工業(yè)現(xiàn)場去，在此過程中時刻更新變量數(shù)據(jù)庫中的實時數(shù)據(jù)。定義變量時應(yīng)該在變量數(shù)據(jù)庫中進行，而且必須給各個變量定義一種數(shù)據(jù)類型，然后方可使用此變量。世紀星系統(tǒng)提供了系統(tǒng)變量、I/O變量、內(nèi)存變量和特殊變量。世紀星組態(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

45、型的變量也需要定義，這樣就能實現(xiàn)組態(tài)畫面和組態(tài)動畫的鏈接，系統(tǒng)內(nèi)部定義的變量有內(nèi)存變量，外部數(shù)據(jù)是不能與其進行數(shù)據(jù)交換的，主要保存計算機處理過的數(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)存實數(shù)變量。2 動畫鏈接畫面的圖素和數(shù)據(jù)庫變量是對應(yīng)關(guān)系，而動畫連接就是建立在這個基礎(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)，當這些數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，通過、位置、填充百分數(shù)、尺寸等都可以按動畫連接的要求改變，多個連接可以同時被一個圖形對象來定義21 22。當把這些動畫連接起來后，應(yīng)用軟件可以展現(xiàn)出很好的圖

46、形動畫效果圖。圖組態(tài)系統(tǒng)不僅在定義動畫連接的時候支持連接表達式，而且允許定義與C語言相似的命令來驅(qū)動應(yīng)用程序，大大地加強了應(yīng)用程序的靈敏性。本設(shè)計采用的是歐姆龍Host Link協(xié)議通過串口來實現(xiàn)的。世紀星把下位機當作外部設(shè)備，在此過程中根據(jù)“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾緛硗瓿蛇B接過程。在運行時期，數(shù)據(jù)交換是由世紀星通過驅(qū)動程序來和外部設(shè)備來進行的，世紀星在此期間采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)/指令。每個驅(qū)動程序都是一個COM對象這種方式使通信程序和世紀星構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，既保證了運行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)安全、穩(wěn)定。世紀星與PLC之間的通信，首先要在世紀星上完成PLC新設(shè)備的添加，然后選擇“設(shè)備安裝向?qū)А薄癙

47、LC”“歐姆龍”“HOST LINK協(xié)議”“串口”單擊“下一步”“完成” 。這時在“驅(qū)動設(shè)備管理”里就有了添加好的新PLC設(shè)備，雙擊則出現(xiàn)如圖3.8所示的對話框:圖3.9 添加新設(shè)備安裝向?qū)в捎诒驹O(shè)計采用的是點到點的通信方式，因此在完成PLC設(shè)備添加后,在“變量字典”里應(yīng)該首先找到定義好的I/O離散型變量，選擇“新設(shè)備”欄后，找到對應(yīng)寄存器類型填寫通道號及序號即完成,將整個電梯運行監(jiān)控控制系統(tǒng)的設(shè)備連接起來運行正常并且通信順暢。 結(jié) 論本系統(tǒng)基本實現(xiàn)了用PLC控制四層電梯的運行的控制過程，并且在電梯轎廂運行的過程中對相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)控，如果有關(guān)的監(jiān)控參數(shù)有一個在設(shè)定范圍內(nèi)發(fā)生故障時，產(chǎn)生報警信號

48、，并且根據(jù)報警信號能判斷出是什么部位出現(xiàn)了故障，同時打開電磁閥，在規(guī)定的時間內(nèi)故障不消除就自動停止運行，若在規(guī)定時間內(nèi)故障消除，報警燈熄滅重新回到循環(huán)狀態(tài)。本系統(tǒng)在進行PLC梯形圖編寫時，采用歐姆龍PLC專用編程軟件編寫。本論文的重點放在了PLC的程序的設(shè)計和世紀星組態(tài)界面的制作。本設(shè)計是以PLC電氣控制為基礎(chǔ)，通過對四層電梯的功能進行分析，制定出具體的設(shè)計方案和設(shè)計步驟。本系統(tǒng)在設(shè)計的過程中始終按照提出問題，分析問題，解決問題的主導(dǎo)思想，盡量把系統(tǒng)設(shè)計的更完善，但是因為能力不足和時間有限，所以本設(shè)計難免會存在一些瑕疵，在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計上還存在一些不夠完善的地方如PLC梯形圖編程有點亂，但不影

49、響程序的運行。致 謝本課題在選題及研究過程中得到金亞玲老師的悉心指導(dǎo)。金老師多次詢問設(shè)計進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。金老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，孜孜不倦的授業(yè)精神，不但教我如何完成畢業(yè)設(shè)計，還教我不怕麻煩，注意細節(jié)的做人法則，給我以終身受益無窮之道。對金老師的感激之情是無法用言語表達的。再就感謝幫助我的同學(xué)們，在他們的幫助下，我才能完成本次設(shè)計，他們也同樣的鼓勵我。最后感謝實驗室的老師們，幫我指導(dǎo)和修改。參考文獻1 馮圣華.淺論電梯電氣控制發(fā)展J.科技資訊，2009年21期：70-90 鄭建彬基于FCS的電梯控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)J.電氣傳動，2004年3期3

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52、系統(tǒng)研究J控制工程, 18 李洪群八層電梯PLC控制系統(tǒng)及組態(tài)設(shè)計自動化技術(shù)與應(yīng)用, 2008年11期19 .20 .D21 余峰.油氣管道閥門遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現(xiàn)D華中科技大學(xué),2004：20-4622 王春生.基于組態(tài)王的PLC教學(xué)系統(tǒng)J 廣西輕工業(yè)，2009年4期：44-57附錄 AAbstractWith the mobility and computability of personal digital assistants (PDAs), they should play an important role in the “post-PC era”. Curr

53、ently, PDA applications are still limited to service business. In this project, an attempt was made to extend the content of mobile applications to industrial use. This paper is a feasibility study on the factory-to-business (F2B) practice with a programmable logic controller (PLC), a PDA and a PC-b

54、ased platform for a driller. A PDA is a hand-held human machine interface (HMI) which operates on a compact flash Ethernet card and embedded VB 3.0 program while a host PC connected to the PLC and AP (access point) station that conforms to IEEE 802.11b. Experimental results show that the PDA and PC-

55、based platforms are able to control and monitor a PLC controlled manufacturing system promptly for a F2B practice.Keywords：E-factory; E-manufacturing; Factory automation. 1 introductionIn the late 20th century, e-commerce and business via the Internet has produced a new wave of commerce, which is co

56、mmonly called mobile- commerce (m-commerce). M-commerce has been defined as any transaction with a monetary value, either direct or indirect, that is conducted over a wireless telecommunication network 1. With the maturation of mobile technology, such as cellular phones and PDAs, M-commerce promises to inject considerable change into the way in which commercial activities are conducte