基于PLC和組態(tài)王的電梯控制設(shè)計(jì)

基于PLC和組態(tài)王的電梯控制設(shè)計(jì)摘要這個(gè)設(shè)計(jì)論文主要是關(guān)于PLC及組態(tài)王在電梯控制上的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的四層電梯控制系統(tǒng)。首先應(yīng)用PLC對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)，然后運(yùn)用組態(tài)王軟件進(jìn)行了模擬控制實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明此控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求。本文簡(jiǎn)要介紹了可編程控制器〔PLC〕及其在電梯中的應(yīng)用，分析了使用PLC進(jìn)行四層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與方法，并描述了使用組態(tài)王建立電梯監(jiān)控系統(tǒng)的方法，以及如何實(shí)現(xiàn)程序和組態(tài)的連接，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)和調(diào)試運(yùn)行的過(guò)程，到達(dá)了學(xué)習(xí)和使用PLC和組態(tài)的目的。關(guān)鍵詞：電梯控制系統(tǒng)，PLC，組態(tài)王AbstractThisdesignpaper,whichmainlyaboutPLCandKingviewintheelevatorcontrolapplications,designedafourlayerselevatorcontrolsystemswhichcanautomaticcontroltheelevatorandremotemonitoring.FirstlyapplyingthePLCprogrammingforthissystem,thenusingofKingviewsoftwaretosimulatethecontrolexperiment,theexperimentalresultsshowthatthiscontrolsystemdesigncanmeetthetestrequirements.ItgenerallyintroducesthePLCanditsapplicationsintheelevatorcontrol，analyzesthewayhowtousethePLCtocarryonafourlayerselevatorcontrolsystemdesign,describeshowtoestablishanelevatormonitoringsystemandhowtorealizestheprogramandKingview’sconnections.Itrealizesremotemonitoringcontrol.RunningthroughthedesignanddebuggingprocesstolearnandusePLCandConfigurationpurposes.Keywords:elevatorcontrolsystemPLCKingview目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章前言3第二章可編程控制器(PLC)介紹及電梯應(yīng)用42.1可編程控制器(PLC)的概述42.2電梯的簡(jiǎn)介72.3PLC在電梯中的應(yīng)用及開(kāi)展方向8第三章電梯控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)103.1設(shè)計(jì)任務(wù)分析103.2電梯的運(yùn)行原那么103.3PLC選型及輸入輸出符號(hào)表113.4電梯控制流程圖143.5PLC程序板塊分析15第四章組態(tài)王軟件的使用及組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)194.1組態(tài)王軟件介紹194.2組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)214.3程序與組態(tài)的運(yùn)行與調(diào)試27結(jié)束語(yǔ)29致謝30參考文獻(xiàn)31附錄32第一章前言本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是使用PLC設(shè)計(jì)一個(gè)四層電梯控制系統(tǒng)并使用組態(tài)王設(shè)計(jì)其監(jiān)控系統(tǒng)。PLC〔ProgrammableLogicController〕是工業(yè)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)采用面向用戶的指令，因而編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作，還具有數(shù)字量,模擬量輸入/輸出控制的能力，并且容易與工業(yè)控制系統(tǒng)連為一體，易于擴(kuò)充。當(dāng)今電梯已經(jīng)成為高層建筑不可缺少的運(yùn)輸工具，用于垂直運(yùn)送乘客和貨物，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器--接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問(wèn)題，而且它的抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)電梯，使電梯運(yùn)行更加平安、方便、舒適。該設(shè)計(jì)首先分析設(shè)計(jì)任務(wù)，結(jié)合電梯結(jié)構(gòu)與工作原理，提出電梯的電氣控制系統(tǒng)的根本功能要求，為實(shí)現(xiàn)這些功能，再?gòu)挠布蛙浖蓚€(gè)方面入手設(shè)計(jì)：硬件方面，主要從PLC的選型、PLC輸入輸出的編址方面考慮；軟件方面，系統(tǒng)分為啟動(dòng)初始化、用戶呼叫指示、電梯到層指示、電梯開(kāi)門(mén)控制、電梯上下行控制、和超載報(bào)警、限位保護(hù)等根本模塊。完成硬件和軟件局部的設(shè)計(jì)，整體工程就完成了重要的一局部，然后進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此后還需要反復(fù)修改、運(yùn)行調(diào)試。鑒于作者水平有限，缺乏之處還請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。第二章可編程控制器(PLC)介紹及電梯應(yīng)用2.1可編程控制器(PLC)的概述2.1.1可編程控制器(PLC)的定義IEC在1987年對(duì)可編程控制器(PLC)下的定義是：可編程控制器(PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)；它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯計(jì)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令；并通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原那么設(shè)計(jì)。由上述定義可見(jiàn)，PLC是工業(yè)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)采用面向用戶的指令，因而編程方便。它能完成“邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作〞，還具有“數(shù)字量,模擬量輸入/輸出控制〞的能力。并且容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)連為一體〞，易于擴(kuò)充。因而可以說(shuō)PLC是近乎理想的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。2.1.2PLC的特點(diǎn)及分類(lèi)PLC能如此迅速開(kāi)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需求外，還因?yàn)槠渚哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。如較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、平安、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。以下是其主要特點(diǎn):〔1〕硬件的可靠及抗干擾能力〔2〕編程簡(jiǎn)單，使用方便〔3〕接線簡(jiǎn)單，通用性好〔4〕可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)〔5〕易于安裝，便于維護(hù)〔6〕體積小、耗能低2.1.3PLC的分類(lèi)目前，可編程控制器(PLC)產(chǎn)品種類(lèi)很多，按照其用途、功能、結(jié)構(gòu)、點(diǎn)數(shù)等有多種分類(lèi)方法。〔1〕按點(diǎn)數(shù)和功能分類(lèi)為滿足不同控制系統(tǒng)處理信息量的需求，PLC具有不同的I/O點(diǎn)數(shù)、用戶程序存儲(chǔ)量和控制功能。由I/O點(diǎn)數(shù)的多少可將PLC分成小型，中型和大型。小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)，以開(kāi)關(guān)量控制為主，具有體積小，價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。適合小型設(shè)備的控制。中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256—1024之間，功能比擬豐富，兼有開(kāi)關(guān)量和模擬量的控制能力，適用于較復(fù)雜的邏輯控制和閉環(huán)過(guò)程控制。大型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上，用于大規(guī)模過(guò)程控制，集散式控制和工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。〔2〕按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，可編程邏輯控制器可分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)。小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)，即將所有電路安裝于1個(gè)箱內(nèi)為根本單元，另外可以通過(guò)并行接口電路連接I/O擴(kuò)展單元。中型以上PLC多采用模塊式，不同功能的模塊，可以組成不同用途的PLC，適用于不同要求的控制系統(tǒng)?！?〕按用途分類(lèi)根據(jù)可編程控制器的用途，PLC可分為通用性和專(zhuān)用型兩大類(lèi)。通用型PLC作為標(biāo)準(zhǔn)裝置，可供各類(lèi)工業(yè)控制系統(tǒng)選用。專(zhuān)用型PLC是專(zhuān)門(mén)為某類(lèi)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，由于其專(zhuān)用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為合理，控制性能更完善。2.1.4PLC的工作原理PLC具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式。PLC那么采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中，用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條。如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。每一個(gè)循環(huán)稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。所謂I/O刷新即對(duì)PLC的輸入進(jìn)行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內(nèi)部存放器，同時(shí)將新的運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。這實(shí)際是將輸入、輸出狀態(tài)的存放器內(nèi)容進(jìn)行了一次更新，故稱(chēng)為“I〔輸入〕/O(輸出)刷新〞。由此可見(jiàn)，假設(shè)輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，那么本次掃描期間輸出端也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，或者說(shuō)輸出輸入產(chǎn)生了響應(yīng)。反之，假設(shè)在本次I/O刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，那么本次掃描輸出不變，即不響應(yīng)，而要到下一次掃描期間輸出才會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對(duì)輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于這幾個(gè)因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時(shí)間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長(zhǎng)短。2.1.5PLC的編程語(yǔ)言PLC為用戶提供了完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語(yǔ)言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、功能圖和功能塊圖。〔1〕梯形圖(LAD)梯形圖語(yǔ)言簡(jiǎn)單明了，易于理解，是所有編程語(yǔ)言的首選?！?〕指令表(STL)指令表(STL)編程語(yǔ)言類(lèi)似于計(jì)算機(jī)中的助記符語(yǔ)言，它是可編程控制器最根底的編程語(yǔ)言。所謂指令表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表可編程控制器的某種操作功能?！?〕順序功能流程圖(SFC)順序功能流程圖(SFC)編程是一種圖形化的編程方法，亦稱(chēng)功能圖。使用它可以對(duì)具有選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程，許多PLC都提供了用于SFC編程的指令?！?〕功能塊圖(FBD)S7—200的PLC專(zhuān)門(mén)提供了FBD編程語(yǔ)言，利用FBD可以查看到像普通邏輯門(mén)圖形的邏輯盒指令。它沒(méi)有梯形圖編程器中的觸點(diǎn)和線圈，但有與之等價(jià)的指令，這些指令是作為盒指令出現(xiàn)的，程序邏輯由這些指令盒之間的連接決定。本設(shè)計(jì)中，選擇用梯形圖作為編程語(yǔ)言。2.2電梯的簡(jiǎn)介2.2.1電梯的定義一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。也有臺(tái)階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱(chēng)自動(dòng)電梯。效勞于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15°的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。習(xí)慣上不管其驅(qū)動(dòng)方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運(yùn)輸工具的總稱(chēng)。2.2.2電梯的組成及功能現(xiàn)代電梯主要由曳引機(jī)〔絞車(chē)〕、導(dǎo)軌、對(duì)重裝置、平安裝置(如限速器、平安鉗和緩沖器等)、信號(hào)操縱系統(tǒng)、轎廂與廳門(mén)等組成。這些局部分別安裝在建筑物的井道和機(jī)房中。通常采用鋼絲繩摩擦傳動(dòng)，鋼絲繩繞過(guò)曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曳引輪使轎廂升降。電梯要求平安可靠、輸送效率高、平層準(zhǔn)確和乘坐舒適等。電梯的根本參數(shù)主要有額定載重量、可乘人數(shù)、額定速度、轎廂外廓尺寸和井道型式等。2.2.3電梯的結(jié)構(gòu)電梯是機(jī)、電一體化產(chǎn)品。其機(jī)械局部好比是人的軀體，電氣局部相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制局部相當(dāng)于人的大腦。電梯主要分為幾個(gè)局部：曳引系統(tǒng) 、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門(mén)系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、平安保護(hù)系統(tǒng)。各局部通過(guò)控制局部調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動(dòng)、鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)。從電梯空間位置使用看，由四個(gè)局部組成：依附建筑物的機(jī)房、井道；運(yùn)載乘客或貨物的空間——轎廂；乘客或貨物出入轎廂的地點(diǎn)——層站。即機(jī)房、井道、轎廂、層站。2.2.4電梯的工作原理電梯的曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，到達(dá)運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來(lái)補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。平安裝置保證電梯運(yùn)行平安。2.3PLC在電梯中的應(yīng)用及開(kāi)展方向隨著科技的開(kāi)展，工業(yè)控制的自動(dòng)化程度不斷提高，以微處理器為核心組成的可編程序控制器〔PLC〕得到了廣泛的應(yīng)用。很多工廠的生產(chǎn)流水線、加工設(shè)備、船舶上貨物的裝卸裝置、電梯的運(yùn)行等都由PLC控制，只要把預(yù)定的控制任務(wù)編成程序，用一串指令的形式存放到存儲(chǔ)器中，然后根據(jù)各種指令，經(jīng)過(guò)模擬量、數(shù)字量等輸入輸出部件對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備進(jìn)行控制。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè),在電梯行業(yè)中也迅速開(kāi)展。PLC在電梯中的應(yīng)用也已很成熟。PLC作為主控制器，一方面要采集電梯的各種輸入信號(hào)，包括電梯的位置、狀態(tài)、內(nèi)外指令的按鈕信號(hào)、門(mén)鎖信號(hào)、門(mén)區(qū)信號(hào)、井道內(nèi)的強(qiáng)迫減速信號(hào)、防沖信號(hào)以及消防信號(hào)等。另一方面要把采集到的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和處理給出電梯的樓層信號(hào)和速度信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)、方向繼電器和抱閘繼電器，以控制電梯的運(yùn)行。當(dāng)今，微機(jī)控制已成為電梯技術(shù)的開(kāi)展方向，許多生產(chǎn)廠家與科研單位合作，相繼推出了用可編程控制器取代繼電器控制系統(tǒng)和用微機(jī)控制的電梯新機(jī)型，使電梯的控制功能增強(qiáng)，性能明顯改善，可靠性及舒適性有所提高。第三章電梯控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)任務(wù)分析本設(shè)計(jì)的要求為：〔1〕利用PLC〔S7—200〕及電梯模型組建電梯控制系統(tǒng)的硬件。〔2〕利用STEP7編制電梯控制程序梯形圖。〔3〕利用組態(tài)王編制遠(yuǎn)程監(jiān)控程序。根據(jù)任務(wù)分析，首先應(yīng)該了解電梯的構(gòu)造和工作原理，弄明白電梯的電氣局部主要元器件的作用，列出電梯正常工作時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)該滿足的要求，以此估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)和編址，選擇所用PLC的型號(hào)，結(jié)合電梯模型組建硬件。其次，根據(jù)電梯的運(yùn)行原那么，畫(huà)出流程圖，然后使用STEP7軟件編寫(xiě)電梯控制程序的LAD圖，程序梯形圖完成后，進(jìn)行調(diào)試與修改。接下來(lái)，使用組態(tài)王〔Kingview〕軟件，建立電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，完成后再結(jié)合程序與電梯模型進(jìn)行反復(fù)調(diào)試和修改，直至順利到達(dá)設(shè)計(jì)要求任務(wù)，表示設(shè)計(jì)的完成。3.2電梯的運(yùn)行原那么〔1〕電梯剛開(kāi)啟時(shí)，初始化使之回到一樓，并初始化各項(xiàng)數(shù)據(jù)；〔2〕在電梯運(yùn)行過(guò)程中，只響應(yīng)順向外呼叫，不響應(yīng)反向外呼叫，只在無(wú)同向呼叫信號(hào)時(shí)才響應(yīng)反向呼叫；〔3〕電梯運(yùn)行方向由內(nèi)呼叫信號(hào)決定，順向時(shí)優(yōu)先執(zhí)行；〔4〕內(nèi)外呼叫信號(hào)都具有記憶保持，執(zhí)行后解除；〔5〕內(nèi)外呼叫信號(hào)、運(yùn)行方向以及行進(jìn)中的樓層均由信號(hào)燈指示；〔6〕到達(dá)某一樓層經(jīng)短暫延時(shí)后可自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)門(mén)，超重報(bào)警時(shí)不能進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)關(guān)門(mén)，關(guān)門(mén)過(guò)程中，有本層順向外呼叫信號(hào)時(shí)響應(yīng)開(kāi)門(mén)；〔7〕電梯上下行時(shí)不能手動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén),開(kāi)門(mén)時(shí)不能上下行?！?〕電梯應(yīng)當(dāng)具有最遠(yuǎn)反向外呼叫響應(yīng)功能，比方，電梯轎廂在一樓，而同時(shí)有二層向下外呼梯、三層向下外呼梯，那么電梯轎廂先去四樓響應(yīng)四層向下外呼叫信號(hào)。根據(jù)電梯運(yùn)行原那么，可以列出電梯控制系統(tǒng)的流程圖，并進(jìn)行程序的編寫(xiě)。3.3PLC選型及輸入輸出符號(hào)表電梯系統(tǒng)電氣局部的主要組成就是電機(jī)拖動(dòng)、信號(hào)元件以及轎內(nèi)和外部的控制按扭，設(shè)計(jì)中根據(jù)這些給出的信息可以了解控制對(duì)象的特點(diǎn)，從而確定有關(guān)的PLC輸入、輸出點(diǎn)的選擇。〔1〕輸入信號(hào)首先要確定PLC的輸入，根據(jù)電梯控制的特點(diǎn)，輸入點(diǎn)應(yīng)該包括轎內(nèi)及各層門(mén)廳控制按鈕，主要有轎內(nèi)的樓層選擇數(shù)字鍵1-4，各層門(mén)廳外呼叫按鈕中，除一層只設(shè)置上升按鈕，四層只設(shè)置下降按鈕外，二三層均設(shè)置上升和下降兩個(gè)按鈕。各層均應(yīng)有一個(gè)限位器輸入，然后還有開(kāi)關(guān)門(mén)及其限位，最后還要有超重檢測(cè)，共計(jì)19個(gè)輸入量?！?〕輸出信號(hào)輸出時(shí)，4個(gè)內(nèi)呼叫信號(hào)和6個(gè)外呼叫信號(hào)都需要有指示燈，顯示其按鈕是否被按下及是否被響應(yīng)，還要各樓層是否到達(dá)的數(shù)碼顯示，以及電梯上下行、開(kāi)關(guān)門(mén)繼電器的控制，和到位音響、超重報(bào)警?？傆?jì)有20個(gè)輸出量。因此根據(jù)控制要求，PLC控制系統(tǒng)選用西門(mén)子公司S7—200系列CPU224，加上幾個(gè)擴(kuò)展模塊，可以滿足電梯對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求。小型PLC系統(tǒng)由主機(jī)〔主機(jī)箱〕、I/O擴(kuò)展單元、文本/圖形顯示器、編程器等組成。其中CPU224型PLC的主機(jī)外形結(jié)構(gòu)如下圖:CPU224型PLC的主機(jī)外形結(jié)構(gòu)CPU224型PLC主機(jī)箱體外部設(shè)有RS—485通信接口，用以連接編程器〔手持式或PC機(jī)〕、文本/圖形顯示器、PLC網(wǎng)絡(luò)等外部設(shè)備，還設(shè)有工作方式開(kāi)關(guān)、模擬電位器、I/O擴(kuò)展接口、工作狀態(tài)指示和用戶程序存儲(chǔ)卡、I/O接線端子排及發(fā)光指示等。CPU224外部電路接線電路圖如下圖：

通過(guò)以上分析，確定輸入輸出量的地址，如下表所示：符號(hào)地址符號(hào)地址四層下I5.1二層上燈Q5.3三層上I5.2二層下燈Q5.4三層下I5.3三層上燈Q5.5二層上I5.4三層下燈Q5.6二層下I5.5四層下燈Q5.7一層上I5.6內(nèi)叫一層燈Q6.0一層限位I5.7內(nèi)叫二層燈Q6.1二層限位I6.0內(nèi)叫三層燈Q6.2三層限位I6.1內(nèi)叫四層燈Q6.3四層限位I6.2超重報(bào)警Q6.4內(nèi)叫一層I6.3一樓數(shù)碼顯示Q6.5內(nèi)叫二層I6.4二樓數(shù)碼顯示Q6.6內(nèi)叫三層I6.5三樓數(shù)碼顯示Q6.7內(nèi)叫四層I6.6四樓數(shù)碼顯示Q7.0開(kāi)門(mén)I6.7電梯上行Q7.1關(guān)門(mén)I7.0電梯下行Q7.2開(kāi)門(mén)限位I7.1開(kāi)門(mén)繼電器Q7.3關(guān)門(mén)限位I7.2關(guān)門(mén)繼電器Q7.4超重檢測(cè)I7.3到位音響Q7.5一層上燈Q5.23.4電梯控制流程圖上電用戶命令輸入初始化回到一樓檢測(cè)電梯狀態(tài)上電用戶命令輸入初始化回到一樓檢測(cè)電梯狀態(tài)執(zhí)行上行是否有呼叫？是否開(kāi)門(mén)？是否上行？是否下行？執(zhí)行下行到達(dá)目標(biāo)樓層?關(guān)門(mén)結(jié)束？到達(dá)目標(biāo)樓層?執(zhí)行開(kāi)關(guān)門(mén)NONONONONONONOYESYESYESYESYESYESYES初始化程序段使用初始存放器SM0.1在程序開(kāi)始運(yùn)行階段把程序中用到的存放器初始化，并使電梯轎廂回到一樓。呼叫信號(hào)燈的控制以“二層下外呼叫〞為例，當(dāng)有二層下外呼叫而電梯轎廂未到達(dá)二層時(shí)，二層下燈亮；或電梯處于上行過(guò)程中，或者即將要上行，二層下信號(hào)燈保持。只有在電梯下行到達(dá)二樓時(shí)，二層下燈滅。超重檢測(cè)檢測(cè)到超重時(shí)，超重報(bào)警立即反響，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如下：到位音響在到達(dá)某一樓層時(shí)到位音響發(fā)出聲音，持續(xù)短暫的0.5秒。在程序中，是使用了電梯上行〔Q7.1〕或下行〔Q7.2〕的下降沿來(lái)觸發(fā)到位音響及定時(shí)器，定時(shí)器計(jì)時(shí)0.5s即斷開(kāi)音響。如下：開(kāi)關(guān)門(mén)程序滿足開(kāi)門(mén)條件時(shí)，觸發(fā)開(kāi)門(mén)繼電器開(kāi)門(mén)。門(mén)開(kāi)到位，開(kāi)門(mén)限位斷開(kāi)，停止開(kāi)門(mén)。開(kāi)門(mén)條件有：滿足條件自動(dòng)開(kāi)門(mén)，到達(dá)樓層手動(dòng)開(kāi)門(mén)，到達(dá)某一樓層時(shí)該樓層有外呼叫信號(hào)開(kāi)門(mén)。自動(dòng)開(kāi)門(mén)是使用各個(gè)呼叫信號(hào)燈的下降沿來(lái)觸發(fā)開(kāi)門(mén)延時(shí)定時(shí)器，延時(shí)2s來(lái)實(shí)現(xiàn)的。滿足關(guān)門(mén)條件時(shí)，觸發(fā)關(guān)門(mén)繼電器開(kāi)門(mén)。門(mén)關(guān)到位，關(guān)門(mén)限位斷開(kāi)，停止關(guān)門(mén)。關(guān)門(mén)條件有：自動(dòng)關(guān)門(mén)和手動(dòng)關(guān)門(mén)。自動(dòng)關(guān)門(mén)條件仍是延時(shí)關(guān)門(mén)定時(shí)器計(jì)時(shí)4s到，手動(dòng)關(guān)門(mén)是在轎廂停在某一樓層時(shí)可以進(jìn)行手動(dòng)關(guān)門(mén)。關(guān)門(mén)過(guò)程中，假設(shè)有超重報(bào)警信號(hào)，或者正在開(kāi)門(mén)，那么不能關(guān)門(mén)。程序如下：上下行控制程序滿足上行條件時(shí)，電梯轎廂執(zhí)行上行。上行條件是，有二樓呼叫〔包括內(nèi)呼和外呼〕時(shí)，轎廂在一樓；或有三樓呼叫時(shí)，轎廂在一樓或二樓；或有四樓呼叫時(shí)，轎廂在一樓或二樓或三樓，同時(shí)，電梯門(mén)已關(guān)到位，且不處于下行或即將下行或開(kāi)門(mén)狀態(tài)。第四章組態(tài)王軟件的使用及組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)4.1組態(tài)王軟件介紹4.1.1組態(tài)王〔Kingview〕軟件概述組態(tài)王〔Kingview〕開(kāi)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是一種新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)及以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟件、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開(kāi)發(fā)的重要作用。組態(tài)軟件也為實(shí)驗(yàn)者提供來(lái)可視化監(jiān)控畫(huà)面，有利于試驗(yàn)者實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖像編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫(huà)面，并以動(dòng)畫(huà)方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線等，可以便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)連接功能。組態(tài)王具有一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境“組態(tài)王工程瀏覽器〞，在工程瀏覽器中您可以查看工程的各個(gè)組成局部，也可以完成構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)、定義外部設(shè)備等工作。畫(huà)面的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫(huà)面制作系統(tǒng)TOUCHMAK和畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)TOUCHVEW來(lái)完成的。TOUCHMAK是應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境是用來(lái)完成設(shè)計(jì)畫(huà)面、動(dòng)畫(huà)連接等工作。TOUCHMAK具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫(kù)中有多種數(shù)據(jù)類(lèi)型，能合理地抽象控制對(duì)象的特性；對(duì)變量報(bào)警、趨勢(shì)曲線、過(guò)程記錄、平安防范等重要功能都有簡(jiǎn)單的操作方法。TOUCHVEW是“組態(tài)王〞軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，在TOUCHMAK中建立的圖形畫(huà)面只有在TOUCHVEW中才能運(yùn)行。TOUCHVEW從工業(yè)控制對(duì)象中采集數(shù)據(jù)，并記錄在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。它還負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)的變化用動(dòng)畫(huà)的方式形象地表示出來(lái)，同時(shí)完成變量報(bào)警、操作記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并生成歷史數(shù)據(jù)文件。4.1.2組態(tài)王的使用“組態(tài)王〞把第一臺(tái)下位機(jī)都看作是外部設(shè)備，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以根據(jù)“設(shè)備配置向?qū)Ж暤奶崾疽徊讲酵瓿蛇B接過(guò)程。在運(yùn)行期間，組態(tài)王通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序和這些外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)指令。如下圖：每一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序都是一個(gè)COM對(duì)象，這種方式使通訊程序和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)能夠到達(dá)很大的規(guī)模。這樣的通訊方式使得我們可以通過(guò)“動(dòng)畫(huà)連接〞來(lái)建立起畫(huà)面的圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)變量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，比方溫度、液面高度等變量，當(dāng)它們發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序，將引起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的變化，畫(huà)面上的對(duì)應(yīng)圖素就會(huì)將變化量通過(guò)形象的畫(huà)面反映出來(lái)，快速而簡(jiǎn)便。動(dòng)畫(huà)連接的引入是設(shè)計(jì)人機(jī)接口的一次突破它把程序員從重復(fù)的圖形編程中解放出來(lái)，提供了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制圖形界面，并且有可編程的命令語(yǔ)言連接來(lái)增強(qiáng)圖形界面的功能。建立應(yīng)用程序大致可分為以下四個(gè)步驟：

〔1〕設(shè)計(jì)圖形界面

〔2〕構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)

〔3〕建立動(dòng)畫(huà)連接

〔4〕運(yùn)行和調(diào)試這四個(gè)步驟并不是各自獨(dú)立的，而常常是交錯(cuò)進(jìn)行的。在使用組態(tài)王開(kāi)始一個(gè)新工程時(shí)，在“組態(tài)王〞中，開(kāi)發(fā)的每一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)稱(chēng)為一個(gè)工程，每個(gè)工程必須在一個(gè)獨(dú)立的目錄中，不同的工程不能共用一個(gè)目錄。工程目錄也稱(chēng)為工程路徑。在每個(gè)工程路徑下，組態(tài)王為此工程生成了一些重要的數(shù)據(jù)文件，這些數(shù)據(jù)文件一般是不允許修改的。4.2組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)4.2.1建立一個(gè)新的工程啟動(dòng)組態(tài)王6.5〔本次設(shè)計(jì)所使用的版本〕，運(yùn)行后，默認(rèn)翻開(kāi)的是組態(tài)王工程管理器。在工程管理器中選擇菜單“新建〞，出現(xiàn)“新建工程〞對(duì)話框。單擊“瀏覽〞按鈕，選擇想要存放的文件夾，之后輸入工程名稱(chēng)和工程描述，然后組態(tài)王將在工程路徑下生成初始數(shù)據(jù)文件。至此，新工程已經(jīng)可以開(kāi)始建立了。具體操作如下列圖所示：這之后，組態(tài)王已自動(dòng)指定工程路徑為當(dāng)前目錄下以工程名稱(chēng)命名的子目錄，單擊“是〞，就完成了新建工程。4.2.2建立新畫(huà)面并繪制各種圖素在工程瀏覽器中左側(cè)的樹(shù)形視圖中選擇選擇“畫(huà)面〞，在右側(cè)視圖中雙擊“新建〞。在“新畫(huà)面〞對(duì)話框設(shè)置中可以自己隨意指定大小所示，之后單擊“確定〞。建立了新的畫(huà)面之后，就需要繪制電梯監(jiān)控系統(tǒng)的根本畫(huà)面了，其中包括四層電梯樓層的主體圖素、各層電梯門(mén)、樓層數(shù)碼顯示、上下行顯示、各種操控按鈕以及超重報(bào)警指示燈等圖素。繪制過(guò)程中，工具欄里有很多常用的，例如工具箱、調(diào)色板，還有圖庫(kù)里面很多樣板圖素可以使用。繪制過(guò)程不再贅述，最終繪制畫(huà)面如下圖：4.2.3定義外部設(shè)備組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為外部設(shè)備，包括：下位機(jī)〔PLC、儀表、板卡等〕，它們一般通過(guò)串行口和上位機(jī)交流數(shù)據(jù)；其他Windows應(yīng)用程序，它們之間一般通過(guò)DDE交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)。只有在定義了外部設(shè)備之后，組態(tài)王才能通過(guò)I/O變量和它們交換數(shù)據(jù)。如何定義外部設(shè)備呢？首先，在組態(tài)王工程瀏覽器左側(cè)選“COM1〞，在右側(cè)雙擊“新建〞，運(yùn)行“設(shè)置配置向?qū)Ж?。選擇PLC/西門(mén)子/S7-200系列/PPI,如下圖：鍵入設(shè)備名稱(chēng)或默認(rèn)為新IO設(shè)備，選擇串口COM1,輸入地址2,通信參數(shù)默認(rèn)即可，設(shè)備安裝向?qū)畔⒖偨Y(jié)如下圖：4.2.4定義變量從下位機(jī)采集來(lái)的數(shù)據(jù)發(fā)送給下位機(jī)的指令，比方“內(nèi)叫一層按鈕〞、“開(kāi)門(mén)按鈕〞等變量，都需要設(shè)置成“I/O變量〞。I/O離散變量類(lèi)似一般程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的布爾〔BOOL〕變量，只有0，1兩種取值，用于表示一些開(kāi)關(guān)量。那些不需要和其它應(yīng)用程序交換只在“組態(tài)王〞內(nèi)需要的變量，比方計(jì)算過(guò)程的中間變量，就可以設(shè)置成“內(nèi)存變量〞。內(nèi)存整型變量：類(lèi)似一般程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的有符號(hào)長(zhǎng)整數(shù)型變量，用于表示帶符號(hào)的整型數(shù)據(jù)，取值范圍為-2147483648至2147483647。具體定義方法為，在左側(cè)樹(shù)形視圖中單擊“數(shù)據(jù)詞典〞，在右側(cè)雙擊新建，然后在這個(gè)變量定義對(duì)話框中，輸入變量名，按照本節(jié)所述，判斷并選擇變量類(lèi)型。假設(shè)是按鈕輸入或輸出量，那么為I/O離散，連接設(shè)備選擇剛定義過(guò)的新IO設(shè)備。如圖：由于需要定義的變量較多，但方法相同，此處不再一一舉例，定義最終結(jié)果如下圖：4.2.5畫(huà)面的動(dòng)畫(huà)連接動(dòng)畫(huà)連接的目的是為了讓圖素動(dòng)起來(lái)，從而到達(dá)檢測(cè)和控制的要求。具體操作如下：數(shù)碼管是用立體管道畫(huà)出來(lái)的，動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置時(shí)，哪些數(shù)字的顯示需要哪些小段點(diǎn)亮，應(yīng)對(duì)每一小段分別設(shè)置，如圖：開(kāi)關(guān)門(mén)的填充動(dòng)畫(huà)定義如下圖：對(duì)門(mén)的開(kāi)關(guān)移動(dòng)的命令語(yǔ)言如下圖：退出系統(tǒng)按鈕的命令語(yǔ)言為：“Exit(0);〞。其余不再贅述。4.3程序與組態(tài)的運(yùn)行與調(diào)試畫(huà)面完成后點(diǎn)擊菜單欄的“全部存〞進(jìn)行保存，然后點(diǎn)擊“切換到view〞，然后選擇對(duì)象“翻開(kāi)〞，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行操作，然后根據(jù)要求看是否能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，不能完全實(shí)現(xiàn)的話，再進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)試與修改?！?〕監(jiān)視功能的實(shí)現(xiàn)與調(diào)試將程序編譯并下載到PLC，通過(guò)實(shí)物實(shí)地操作觀察組態(tài)畫(huà)面的動(dòng)作顯示是否正確。如果不正確就從定義、設(shè)置及命令語(yǔ)言等方面逐一排查，直至運(yùn)行成功?！?〕遠(yuǎn)程操控的實(shí)現(xiàn)與調(diào)試實(shí)地不再進(jìn)行操作，通過(guò)運(yùn)行狀態(tài)下的組態(tài)畫(huà)面上的按鈕進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，觀察實(shí)物的動(dòng)作是否正確。如果不正確,應(yīng)從變量定義、動(dòng)畫(huà)連接的設(shè)置及命令語(yǔ)言等方面進(jìn)行排查，直至成功。系統(tǒng)運(yùn)行到三樓的畫(huà)面如圖：結(jié)束語(yǔ)此次設(shè)計(jì)主要以PLC為核心，利用PLC的強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)四層升降電梯的控制，并使用組態(tài)王軟件對(duì)電梯的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。通過(guò)梯形圖可以很直觀的看出電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，利用可編程控制器控制電梯升降，具有接線簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)建筑物的層樓增加時(shí)，硬件接