畢業(yè)設計（論文）-多電梯群控運行的PLC控制系統(tǒng)設計

北京聯(lián)合大學題目：多電梯群控運行的PLC控制系統(tǒng)設計專業(yè)：機械工程及自動化北京聯(lián)合大學畢業(yè)設計北京聯(lián)合大學隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及科技的迅速發(fā)展以及人們對社會需求的多樣化，促使電梯不斷的發(fā)展以滿足人們的需求。本畢業(yè)設計是針對多電梯的群控運行進行PLC控制系統(tǒng)設計。本設計采用的是德國西門子公司S7-1200系列的可編程控制器CPU1214C作為核心控制器，配合擴展模塊SM1223來實現(xiàn)三部六層電梯的控制，并且采用觸摸屏實現(xiàn)上位監(jiān)控系統(tǒng)設計。本設計的電梯控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)三部電梯的群控智能控制，每部電梯均可實現(xiàn)降壓啟動、高速運行和低速的三級制動。關(guān)鍵詞：電梯群控PLC控制系統(tǒng)上位監(jiān)控北京聯(lián)合大學北京聯(lián)合大學Withthedevelopmentofsocialecotechnologyandthediversificationofpeople'sdemandforthesociety,whichhaspromptedthedevelopmentoftheelevatortomeetpeople'sneeds.ThisgraduationdesignisthedesignofofGermancompanySiemensS7-1200PLCasthecorecontrollerCPU1214C,expansionmoduleSM1223toachievethreesixstoreyelevatoscreentorealizethedesignofthecanrealizethethreehighspeedandlowspeedthreebrKeywords:ElevatorPLCcontrolsystemmonitor-III- IAbstract 11.1傳統(tǒng)電梯存在的問題 21.2中國電梯市場前景 21.3主要研究內(nèi)容 22總體方案設計 32.1電梯簡介 32.2控制工藝要求 32.3實現(xiàn)方案 4 4 4 4 43.硬件設計 53.1信號分析 53.2硬件選型 63.3硬件組態(tài) 73.4I/O分配 83.5硬件原理圖 3.5.1主電路 4軟件設計 4.1程序結(jié)構(gòu) 4.2OB100程序分析 4.3主程序分析 4.4復位子程序 204.5自動運行子程序 21 23 23 234.6群控子程序 265上位設計 5.1上位畫面結(jié)構(gòu) 5.2新建項目 5.3建立變量 5.4運行畫面 295.5監(jiān)控畫面 5.6報警畫面 35參考文獻 36北京聯(lián)合大學畢業(yè)設計北京聯(lián)合大學伴隨我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的不斷深入發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應用。我國的電梯行業(yè)正經(jīng)歷著一個高速發(fā)展期，目前，我國在電梯產(chǎn)量、電梯保有量、電梯增長率方面均為世界第一。中國產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的2015-2020年中國電梯行業(yè)現(xiàn)狀研究分析及市場前景預測報告認為：隨著我國二三線城市的快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，帶動經(jīng)濟建設快速發(fā)展。特別是國家在今后幾年對保障房市場的投入，將使得包含保障性住房在內(nèi)的住宅建設總量依然呈增長趨勢，將帶動電梯的需求量進一步增長。因此，我國在今后相當長的時間內(nèi)還將是全球最大的電梯市場，仍有巨大潛力。電梯技術(shù)的發(fā)展水平體現(xiàn)了社會科學進步的程度，因此有效地改善電梯的客流調(diào)度及運輸效果一直是國際電梯業(yè)所重視的課題之一。電梯群組的合理控制不但要對電梯當前運行狀況做出分析評價，還要對電梯將來運行需求做出推理預測，更要對電梯如何調(diào)度、如何控制做出決策。從電梯運行的控制智能化角度講，要求電梯有優(yōu)質(zhì)的服務質(zhì)量?？刂瞥绦蛑袘捎孟冗M的調(diào)度規(guī)則，使群控治理有最佳的派梯模式。現(xiàn)在的群控算法中已不是單一地依靠“乘客等候時間最短”為目標，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)的方法，將要綜合考慮的因素(即專家知識)吸收到群控系統(tǒng)中往?，F(xiàn)今國內(nèi)多臺電梯控制水平還不理想，有待進一步發(fā)展，目前國內(nèi)使用的電梯群控系統(tǒng)大多數(shù)由國外電梯公司提供，其核心技術(shù)不公開，而國內(nèi)電梯群控系統(tǒng)的研究起步較晚，還有相當大的差距不容樂觀。因此對電梯群控系統(tǒng)核心技術(shù)的的研究和掌握這些先進的控制技術(shù)對國內(nèi)電梯行業(yè)的發(fā)展有極大的促進作用。北京聯(lián)合大學北京聯(lián)合大學21.1傳統(tǒng)電梯存在的問題傳統(tǒng)的繼電器控制電梯存在發(fā)生故障率較高、控制可靠性能差、接線復雜等缺點；一旦某個觸點接觸不良就會引起故障，對于后期維修比較困難。因此開發(fā)一種安全、高效的控制電梯的方式呼之欲出。1.2中國電梯市場前景在經(jīng)濟大發(fā)展的前提下，高樓建筑如雨后春筍越來越多，樓層也不斷增高，電梯作為高樓大廈必不可少的工具。正改變著人們的生活水平，方便人們出行，電梯的應用逐年增高，市民們對電梯的舒適度，電梯安全和對電梯的速度的要求更加嚴苛。通過對電梯控制系統(tǒng)的改造設計，以PLC控制的系統(tǒng)設計更能滿足人們對物質(zhì)生活的追求。隨著可編程邏輯控制技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的體積在減小，功能越來越強大，對被控對象過程的控制更平穩(wěn)。因此，PLC已經(jīng)成為電梯控制系統(tǒng)設計的核心技術(shù)之一。因此應用PLC設計穩(wěn)定、可靠的電梯系統(tǒng)具有較大意義。1.3主要研究內(nèi)容本畢業(yè)設計主要研究多電梯群控運行的PLC控制系統(tǒng)設計，具體以實現(xiàn)三部六層電梯的集群控制控制為目的。具體任務包括電梯初始化功能，開關(guān)門控制，轎廂的啟?？刂?，錯誤指令消除，待載休眠功能。以及對電梯整個運行系統(tǒng)進行上位監(jiān)控并在異常狀態(tài)做出相應報警。在滿足單部電梯的基礎(chǔ)上將三部電梯組成一組進行集中控制，合理分配；從而縮短乘客的平均候梯和乘梯時間；減少系統(tǒng)整體能耗提高經(jīng)濟效益。2總體方案設計本畢業(yè)設計的電梯采用常見的曳引式電梯結(jié)構(gòu)。一共有三部電梯，每部電梯均有六層，電梯主要由梯井，轎廂，曳引電機及各傳感器組成?？紤]到安全因素，在梯井的上下端分別安裝上下端限位開關(guān)。轎廂主要由轎廂門及門電機，控制面板和部分相關(guān)傳感器組成。具體單部電梯結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1所示。圖2-1電梯結(jié)構(gòu)示意圖2.2控制工藝要求要實現(xiàn)對三部六層電梯的集群控制，首先應實現(xiàn)單部電梯基本功能；其中包括電梯初始化功能，開關(guān)門控制，轎廂的啟?？刂疲I廂選層信號的錯誤指令消除功能，電梯無任務時進入待載休眠狀態(tài)。其次要求能夠?qū)崿F(xiàn)對整個電梯系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)及運行狀況進行實時監(jiān)控并對單部電梯運行(異常)狀態(tài)做出相應報警；第三，滿足前2步的基礎(chǔ)上實現(xiàn)集群電梯的控制。進入群控運行必須能夠滿足單部電梯的正常運行，即進入轎廂內(nèi)可以根據(jù)乘客的呼梯需求，在此基礎(chǔ)上必須能夠發(fā)揮電梯集群控制的優(yōu)點，實現(xiàn)電梯之間的協(xié)調(diào)運作的能力。2.3實現(xiàn)方案本畢設針對實現(xiàn)三部六層電梯的集群控制，包括硬件設計，軟件設計和上位設計。2.3.1控制器選擇當今的電梯普遍采用單片機和PLC方式控制，在功能上，PLC控制器優(yōu)于單片機、PLC擴展性及可靠性好，功能更加強大，生產(chǎn)效率更高，程序的設計相對方便，看干擾能力比單片機強，能為企業(yè)創(chuàng)造的利潤更高。PLC的品牌眾多，而相對于其他品牌的PLC,因西門子PLC控制器價位中等，聯(lián)網(wǎng)能力強，而本設計屬于小型控制任務，在滿足控制任務的需求同時考慮到經(jīng)濟簡便的因素。故本設選用西門子小型PLC作為核心控制器。2.3.2曳引電機的選型電梯行業(yè)中，電梯的種類繁多，有以下幾種：交流雙速電梯、變頻調(diào)速電梯、調(diào)壓調(diào)速電梯；現(xiàn)今以交流雙速電梯在社會生活中應用較多。因其制作成本相對較低并可以適應頻繁的起動和制動場景，并且交流雙速電梯起動時電流小、力矩大，具有啟動時機械特性硬、噪聲較小等特點。因此選用交流雙速電動機作為本畢業(yè)設計的曳引電機。2.3.3上位軟件的選擇就目前而言上位監(jiān)控軟件有組態(tài)王、F-BOX、WinCC等等。組態(tài)王的特點是上位簡潔，應用性強；F-BOX的設置簡單，在獲取數(shù)據(jù)上沒什么限制，但在下載數(shù)據(jù)時會受一些廠商的限制，相較與其他品牌在大型應用上較弱；因本項目中使用的TIA博圖V13編程軟件集成了SIMATICSTEP7ProfessionalV13軟件及SIMATICWinCCProfessionalV13軟件,因此可以通過SIMATICWinCCProfessionalV13在TIAPORTALV13編程軟件中進行上位機組態(tài)，以實現(xiàn)對項目的監(jiān)控。2.3.4網(wǎng)絡通信由于西門子S7-1200有集成的以太網(wǎng)口，且工業(yè)以太網(wǎng)有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，其功能特別強大，使用非常方便等特性。因此其操作站與S7-1200控制器之間采用以太網(wǎng)通訊方式。結(jié)合本畢業(yè)設計本課題的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繪制框圖如圖2-2所示。上位監(jiān)控系統(tǒng)上位監(jiān)控系統(tǒng)tS?-1200控制器2號電怪3號電梯1號電悌圖2-2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.硬件設計根據(jù)控制工藝要求，選擇相應控制驅(qū)動設備以及所需其他設備，進行信號分析，硬件選型，硬件組態(tài)進而進行I/0分配及硬件的原理圖和接線圖的設計。根據(jù)項目需求及本設計的控制工藝分析，并結(jié)合所需要控制的驅(qū)動設備。在分析相應的控制任務和需實現(xiàn)對三部電梯的各個功能功能的情況下總結(jié)統(tǒng)計出，本設計共需要呼梯信號28個，內(nèi)選和外呼信號28個，樓層顯示信號27個，控制信號輸入60個，控制信號輸出39個，統(tǒng)計共需要數(shù)字量輸入信號88個及輸出信號94個。具體的輸入信號如下表3-1,輸出信號如表3-2所示。表3-1數(shù)字量輸入信號點數(shù)分類變量說明單部數(shù)量三部數(shù)量呼梯信號1-6層站轎內(nèi)指令登記按鈕61-5層站上行呼叫按鈕552-6層站下行呼叫按鈕55控制信號轎廂內(nèi)開、關(guān)門按鈕26開、關(guān)門到位傳感器26紅外光幕信號13超重感應器13轎門鎖開關(guān)131-6層站門鎖開關(guān)6平層傳感器(上，下)26端站強迫換速開關(guān)(上，下)26上端站越位控制開關(guān)(上，下)26檢修開關(guān)13合計一北京聯(lián)合大學畢業(yè)設計北京聯(lián)合大學表3-2數(shù)字量輸出信號分類變量說明單部數(shù)量三部數(shù)量內(nèi)選、外呼喚指示信號1-6層站轎內(nèi)指令登記燈61-5層站上行呼叫按鈕登記燈552-6層站上行呼叫按鈕登記燈55層樓信號顯示控制信號七段數(shù)碼管輸出信號7上、下行指示信號26曳引電機啟動信號13上、下行方向接觸器26開、關(guān)門繼電器26電梯高速運行13電梯低速運行13制動減速接觸器39故障指示燈13轎內(nèi)照明13風扇13合計3.2硬件選型根據(jù)總體方案設計，本畢業(yè)設計選用S7-1200PLC作為控制器。因本畢設未用到高速輸出功能，因此西門子1200系列的PLC均可作為備選控制器。本設計選用的CPU型號為6ES7214-1AG40-OXB0。根據(jù)信號分析可知本設計共需數(shù)字量輸入信號88個；數(shù)字量輸出信號94個；因自帶的I/0僅有14個輸入10個輸出點，所以還需要配備擴展模塊，本畢設選用SM1223作為擴展模塊。所需要材料與元器件型號具體清單如下表3-3。北京聯(lián)合大學北京聯(lián)合大學7表3-3主要硬件清單表序號材料/器件型號/規(guī)格/訂貨號1西門子機架6ES7-390-1AE80-0AA02西門子CPU6ES7214-1AG40-OXB03數(shù)字量輸入輸出模塊(16位)4西門子PROFIBUS-6XV1屏蔽線830-0AH105空氣開關(guān)(低壓斷路器)6按鈕(不帶自鎖)(54個)ABW111EG101ec7熔斷器(2個)RT18-32330V32AGB135398保險絲(1匝)9端子排(4盒)自鎖開關(guān)(6個)ABW111EG三相籠型異步電動機YYTD系列4/16極門電機YVP90-6S4系列電機3.3硬件組態(tài)根據(jù)本設計的課題任務，本項目使用博途軟件V13(TIAPortalV13)進行硬件組態(tài)和程序設計。首先，打開博途軟件，創(chuàng)建新項目，切換至項目視圖，添加新設備，選擇控制器的類型及對應的訂貨號，如圖3-1所示。圖3-1添加硬件設備然后在項目樹中找到所添加的設備，默認名稱為“PLC_1”。雙擊項目樹中該設備下的“設備組態(tài)”,進入設備視圖，根據(jù)項目信號分析，I/0口數(shù)量較多，S7-1200原配的I/0點數(shù)不能夠滿足項目的I/0需求，經(jīng)分析需要擴展6個16入16出的SM1223北京聯(lián)合大學北京聯(lián)合大學的I/0擴展模塊才能滿足項目需求。現(xiàn)將擴展模塊SM1223添加至該設備中，設置好網(wǎng)絡端口，選擇PC的PC/PG端口，設為一致如本機PC/PG接口如圖3-2所示。CPU的IP地址如圖所示為。梨*圖3-2IP地址及擴展模塊的組態(tài)設置系統(tǒng)中如需用到系統(tǒng)存儲器和時鐘存儲器時，可先將允許組態(tài)系統(tǒng)存儲器字節(jié)和時鐘存儲器字節(jié)。在分配系統(tǒng)存儲器字節(jié)和時鐘存儲器字節(jié)地址前，先查看分配列表避免重賦值的情況發(fā)生。在左側(cè)項目樹右鍵可查看分配列表。3.4I/0分配根據(jù)本設計的信號分析及對輸入輸出設備的分析，本項目為三部電梯，外呼信號共用以實現(xiàn)三部電梯的聯(lián)系；其中公共輸入10個如表3-4所示，公共輸出共10個如表3-5所示；其中1部電梯需要36個輸入，38個輸出因而經(jīng)分析三部電梯共需要89個輸入端口，95個輸出端口，所有I/0信號依次順序排列；具體I/0分配如下表3-6,表3-7所北京聯(lián)合大學畢業(yè)設計北京聯(lián)合大學表3-4公共外呼輸入信號序號變量名稱符號(1號梯/2號梯/3號梯)地址(1號梯/2號梯/3號梯)1六層下行按鈕2五層下行按鈕3五層上行按鈕4四層下行按鈕5四層上行按鈕6三層下行按鈕7三層上行按鈕8二層下行按鈕9二層上行按鈕一層上行按鈕表3-5公共外呼輸出信號序號變量名稱符號(1號梯/2號梯/3號梯)地址(1號梯/2號梯/3號梯)1六層外呼指示燈(下)2五層外呼指示燈(下)3五層外呼指示燈(上)4四層外呼指示燈(下)5四層外呼指示燈(上)6三層外呼指示燈(下)7三層外呼指示燈(上)8二層外呼指示燈(下)9二層外呼指示燈(上)一層外呼指示燈(上)表3-6電梯輸入信號序號變量名稱符號(1號梯/2號梯/3號梯)地址(1號梯/2號梯/3號梯)轎廂內(nèi)按鈕6轎廂內(nèi)按鈕5轎廂內(nèi)按鈕4轎廂內(nèi)按鈕3轎廂內(nèi)按鈕2轎廂內(nèi)按鈕1畢業(yè)設計表3-6電梯輸入信號(續(xù))序號變量名稱符號(1號梯/2號梯/3號梯)地址(1號梯/2號梯/3號梯)轎廂門開按鈕轎廂門關(guān)按鈕紅外光幕信號超重信號檢修開關(guān)轎廂門鎖信號一層樓層門鎖信號二層樓層門鎖信號三層樓層門鎖信號四層樓層門鎖信號五層樓層門鎖信號六層樓層門鎖信號電梯門開到位信號電梯門關(guān)到位信號上平層信號I6.6/I10.0/I13.2下平層信號I6.7/I10.1/I13.3上端站第1限位I7.0/I10.2/I13.4上端站第2限位I7.1/I10.3/I13.5下端站第1限位I7.2/I10.4/I13.6下端站第2限位I7.3/I10.5/I13.7表3-7輸出信號序號變量名稱符號(1號梯/2號梯/3號梯)地址(1號梯/2號梯/3號梯)六層內(nèi)呼指示燈Q5.2/Q8.6/Q12.2五層內(nèi)呼指示燈Q5.3/Q8.7/Q12.3四層內(nèi)呼指示燈Q5.4/Q9.0/Q12.4三層內(nèi)呼指示燈Q5.5/Q9.1/Q12.5二層內(nèi)呼指示燈Q5.6/Q9.2/Q12.6一層內(nèi)呼指示燈Q5.7/Q9.3/Q12.7七段數(shù)碼顯示aQ6.0/Q9.4/Q13.0七段數(shù)碼顯示bQ6.1/Q9.5/Q13.1畢業(yè)設計表3-7輸出信號(續(xù))序號變量名稱符號(1號梯/2號梯/3號梯)地址(1號梯/2號梯/3號梯)七段數(shù)碼顯示c七段數(shù)碼顯示d七段數(shù)碼顯示e七段數(shù)碼顯示f七段數(shù)碼顯示g上行指示下行指示電機啟動信號故障指示照明風扇上行下行開門關(guān)門高速運行低速運行一級制動二級制動三級制動3.5硬件原理圖3.5.1主電路根據(jù)I/0分配及總體方案設計，繪制硬件接線原理圖，如圖3-4所示，圖中，QF1對應三相異步電機M1的正/反轉(zhuǎn)接觸器，對電梯進行上升/下降控制；KM5/KM6用于實現(xiàn)接觸器；分別對應I/0分配中的一級，二級，三級制動，L1、L2與R1、R2為電路中的電抗與電阻，與KM7,KM8,KM9配合實現(xiàn)對電機的加、減速控制。當轎廂獲取到平層接觸器通電閉合，三相異步電機轉(zhuǎn)為低速運行接法，串人阻抗實現(xiàn)制動功能，實現(xiàn)電梯啟停的低速運行的功能，且KM7,KM8,KM9順序接通，π3圖3-41號梯硬件原理圖主電路圖(曳引電機和門電機)3.5.2控制電路根據(jù)I/0分配及項目要求，曳引電機需要配合傳統(tǒng)邏輯控制電路實現(xiàn)電機的啟停控制，其中YA為抱閘裝置。與圖3-4聯(lián)合分析，當KM1或KM2與KM5通電閉合時，電梯將啟動上升或下降運行，觸發(fā)KT通電延時時間繼電器，KT延時繼電器延時后與接觸器KM11通電吸合，切斷R1、L1,電梯轉(zhuǎn)為上升或下降的穩(wěn)速運行；轎廂到平層時，接觸器KM1,KM2全部斷電釋放，同時因YA失電進行抱閘，電梯將停止運行。圖3-5曳引電機控制電路根據(jù)I/0分配及項目需求繪制如下圖3-7所示的控制電路接線圖；具體擴展模塊見圖3-8至圖3-14所示。所有擴展模塊外接電源均為直流24V。專圖3-6PLC控制電路接線圖2LE22032LE2203m262224VDC24VDC1SH11SB21SB31SB41SB51SB61SB7.1SB81SB91S2圖3-7擴展模塊SM1223-1圖3-8擴展模塊SM1223-2圖3-9擴展模塊SM1223-3圖3-10擴展模塊SM1223-4畢業(yè)設計01::畢業(yè)設計4軟件設計本畢設計主要采用梯形圖語言編程其中群控程序有STL語言編寫，梯形圖具有于程序編寫簡單、邏輯清晰易懂的特點，根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對電梯的邏輯控制。4.1程序結(jié)構(gòu)根據(jù)項目任務與要求，要實現(xiàn)對三部電梯的集群控制，首先應該實現(xiàn)對單部電梯的基本功能控制，再將1號梯引申至2號梯，3號梯實現(xiàn)部電梯的聯(lián)動控制。電梯基本功能主要包含：初始化功能，開關(guān)門控制，轎廂的啟停控制，轎廂選層信號的錯誤指令消除功能，電梯無任務時進入待載休眠狀態(tài)。軟件設計將電梯在任何情況下復位至最底層，并將所有之前的信號清零，從下限位升到的第一個樓層時記憶為第一層。程序中樓層顯示以上下平層為信號源，上下對齊則記憶為樓層到位，再借助加減計數(shù)器，對樓層進行記憶。考慮到電梯出現(xiàn)故障時需要點動和復位操作，因此設置手動運行程序，在手動模式下可以調(diào)用復位程序和點動程序。樓層到位后需要進行開關(guān)門信號處理。因此設置了開關(guān)門到位狀態(tài)處理開關(guān)門信號。為了實現(xiàn)減少乘客的乘梯時間，在自動運行程序中進行高低速處理，將所有的內(nèi)選及外呼信號集中設置一個子程序進行集中處理并對設備進行監(jiān)控。程序的基本結(jié)構(gòu)模塊如圖4-1所示。1號梯初始化[1號梯初始化[FC16]1號梯樓層門區(qū)號判別[FC22]start[OB100]自動運行[FC7]3號梯樓層門區(qū)號判別[FC5]2號梯樓層顯示及指示[FC21]3號梯樓層顯示及指示[FC27]圖4-1程序結(jié)構(gòu)圖北京聯(lián)合大學畢業(yè)設計北京聯(lián)合大學4.2OB100程序分析電梯運行前，需要對之前的所有信號進行清零和復位操作。OB100程序主要是對程序運行前的一個狀態(tài)復位，保證程序開始不會被之前的狀態(tài)標記影響，因此要對3個電梯進行清零操作，依次將各標記位信號清零。如圖4-2所示程序，對1號梯的狀態(tài)標志位，1號梯狀態(tài)指示標志位，1號梯內(nèi)部狀態(tài)指示，1號梯復位標記步以及1號梯上行指示；2號梯和3號梯運行程序一樣在此不贅述。*Aiway;TRUE”KMWT—{RESET_BFH*水層外研指示打—(RESET_BF)+“1君概狀志帶爾標1母概發(fā)位步標記*1號概狀態(tài)稱古位*1月稅內(nèi)加狀態(tài)指開*北京聯(lián)合大學畢業(yè)設計北京聯(lián)合大學4.3主程序分析主程序OB1主要是程序運行時對各子程序的條件調(diào)用，當功能需要時，相應的條件滿足后可以調(diào)用相應子程序，或者無條件一些公共的程序如圖4-3所示樓層顯示FC28、樓層門區(qū)判別FC5、開門到位狀態(tài)FC23等無條件執(zhí)行的程序，用以實現(xiàn)相應的控制需求。如圖4-4所示，有且僅有當三部電梯全部完成初始化復位返回自動運行信號，若初始化未完成則初始化狀態(tài)置零繼續(xù)初始化動作。開始開始YN3部電梯是否全部初始N化完成?Y調(diào)用程序N圖4-3OB1流程圖1經(jīng)插升森初船化“2號繞升進初始化克成完成”WM54.1%M54.0%Q15.6*1母糖升游初始化“2帶楠升除初始化完成%8422373號境升德初始化完成SFC23*框鹽飲書信日ENO-*動送，稅大完成”W454.0FC16-EN北京聯(lián)合大學北京聯(lián)合大學4.4復位子程序電梯初始化清零后無論轎廂當前在哪一層將電梯復位至一層待命，并返回初始化完成信號以確認初始化結(jié)束。電梯模型會收到準備就緒信號后即發(fā)出自動運行信號，再進行其他操作控制。以1號梯為例電梯先關(guān)門-->下行至下限位-->上升至一層。流程圖如圖4-5所示，具體程序如圖4-6圖4-7所示。YNYY返問關(guān)門圖4-5復位子程序流程圖有且只有三部電梯全部初始化完成復位至1層后后才能初始化結(jié)束，如圖4-6所示。圖4-6初始化程序2北京聯(lián)合大學畢業(yè)設計北京聯(lián)合大學4.5自動運行子程序自動運行程序是在電梯完成初始化后，進入載客運行的程序。主要功能：電梯通過接收到的內(nèi)選及外呼信號來響應信號需求，從而控制電梯的升降啟停和開關(guān)門等操作；同時返回相應的指示信號如上下行信號指示，樓層當前的狀態(tài)及樓層位置。進入自動運行程序首先應在主程序中初始化完成后，接收到準備就緒信號調(diào)用自動運行程序；具體如圖4-7所示%M54.3%M223.6%M223.7完成”完成”完成”H程序段6:"自動運行模式%Q15.6*準備就緒信號程序段15:調(diào)自動運行WFC?自動運行”%Q15.6A)M50.1圖4-7主程序中調(diào)用自動運行模式進入自動運行程序后因程序功能的需要，如圖4-8所示，需要調(diào)用外呼狀態(tài)信號登記，內(nèi)選信號登記等信號指令，為實現(xiàn)提高運行效率的目的，需要對電梯的高低速進行判斷處理，實現(xiàn)隔層高速及接近樓層是低速的功能調(diào)用高低速的判斷子程序。根據(jù)項目要求，為乘客提供便利要實現(xiàn)錯誤指令消除的功能，需要調(diào)用錯誤指令消除的子程序，為保障電梯的安全運行調(diào)用故障報警指示子程序。畢業(yè)設計開始開始是否開關(guān)門?NNY上行?NY下行?N下行程序待載休眠Y圖4-8自動運行子程序流程圖4.5.1轎廂的啟?？刂萍胺较蚩刂朴捎诔绦蜉^多且復雜，以下僅以1號梯的部分程序進行說明，首先應該明確若要電梯上升或下降則需要3個條件：電機啟動，確定方向，給定高速或低速；其次需要考慮轎廂是否正在開關(guān)門，若正在開關(guān)門則不能升降，只有電梯門鎖全部關(guān)閉才能升降運動；再判斷轎廂的位置是不是在兩端極限位置，若在上端限位則電梯不能上行，在下端位置電梯不能下行；然后對3個條件進行分析處理；具體如4-9圖所示；簽序項程抑14A|4#T?siha400*稱T登律內(nèi)考西群蛋uH圖4-91號梯方向及電機啟動控制北京聯(lián)合大學北京聯(lián)合大學4.5.2高低速控制附件4中圖4-11是轎廂在1層時的高低速分析。本項目以高速條件作為切入點，判斷低速條件，當轎廂處于隔層呼叫時必為高速，即在1層時如有電機啟動信號和上行信號時，且呼叫信號為隔層呼叫則電梯高速運行，否則電梯低速運行。4.5.3低速制動子程序為實現(xiàn)電梯的平穩(wěn)啟降，提高乘客的乘坐電梯的舒適度，轎廂在啟動時應平穩(wěn)啟動，到達目標層時應逐步降低電梯的運行速度以實現(xiàn)項目的初步設想。4.5.4開關(guān)門控制1號梯開關(guān)門控制，根據(jù)項目要求，電梯需要在轎廂上升到指定樓層后開門，經(jīng)過定時器延時后如無關(guān)門信號轎廂將開啟關(guān)門接觸器使轎廂關(guān)門，當轎廂正在關(guān)門時按下開門按鈕或所在的外呼按鈕時轎廂應該停止關(guān)門動作執(zhí)行開門動作后再延時一段時間執(zhí)行關(guān)門動作，為保證乘客的安全，轎廂門隙出設有紅外傳感器信號，若信號為1信號說明有乘客在門縫處則轎廂應停止關(guān)門并開門延時后再關(guān)門；轎廂的超重信號為1說明電梯超載，超載時電梯不允許上下行且必須開門。具體邏輯如圖4-12、圖4-13、圖4-14、圖4-15所示。畢業(yè)設計*1號梯上行接觸器*—層上行按鈕”上WM1.1*二層上行按鈕”4*1號梯二層到位*三層上行按鈕”%M1.2*1號梯三層到位四層正行按鈕*1號梯四層到位%M1.4M1.1*1號梯二層到位*三層下行按鈕”%M1.2*1號梯三層到位“四層下行按鈕**1號梯四層到位*五層下行按鈕”*1號梯五層到位*1號梯轎廂開門按鈕**1號梯下行接觸器“1號梯門已關(guān)到位*1號梯開門條件%Q7.6圖4-121號梯開門條件(前部分)畢業(yè)設計HWA525H“1號梯紅外光幕信號%M52.6HMMO2*1號梯內(nèi)選登記*HHM244.7“外呼登記”程序段13;年號梯程序段13;年號梯開門維電器NDE30"EC"EC_Timer_0___WM248.7*號梯開門超時”WMGWM248.7*號梯開門超時”WMG0:01號梯開門雜件TDNW97.7W97.7WM121.3*1易悌電梯超載地障5號佛上行接觸器%M60.1*1號梯僚止開門親件R1M64*號梯并門到位信號0M248.71號樣開門超時圖4-141號梯開門繼電器北京聯(lián)合大學畢業(yè)設計北京聯(lián)合大學關(guān)門繼電器*關(guān)門繼電器*W4.61號梯門已關(guān)到位*1號梯超重信號')W06.0*號梯關(guān)門鏈電器·1馬梯開門到位強?1號梯開門超時”M52W9?.?1號梯紅外光幕信1號梯開門辯電器同*1號梯結(jié)廂開門接鉛1號梯鉆廂關(guān)門接鉛*稅序系源理1梯1號梯關(guān)門縫電器W53圖4-151號梯關(guān)門繼電器4.6群控子程序本項目為三部電梯的集群控制，通過外呼共用信號將三部電梯聯(lián)系在一起；實現(xiàn)電梯的聯(lián)和控制。首先明確電梯是以進入自動運行程序為前提；將所有的外呼指示集中處理，當外呼信號為1說明有一個外呼，外呼個數(shù)加1;那么將所得到的外呼個數(shù)作為三部電梯的聯(lián)合驅(qū)動條件；即若10個外呼信號中僅有少數(shù)信號驅(qū)動則說明電梯處于閑時狀態(tài)，若電梯外呼信號個數(shù)高達7個以上則說明電梯需求量大。此時電梯為高峰時段，必須三部電梯同時工作疏散客流。為方便編程群控程序采用STL語言編寫，具體如圖4-16所示。開始開始n判斷外呼個數(shù)N判斷外呼個數(shù)n<8N判斷外呼個數(shù)Y待載體眠-￥1.2號梯同時響應外呼1,2,3號梯同時響應外呼1號梯響應外呼YN圖4-16群控流程圖5上位設計根據(jù)本畢設總體方案，需要為系統(tǒng)設計上位監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)的監(jiān)督5.1上位畫面結(jié)構(gòu)本畢設上位系統(tǒng)是通過SIMATICWinCCProfessionalV13在TIAPORTALV13編程軟件中進行上位機組態(tài)。需要組態(tài)初始畫面，運行畫面，監(jiān)控畫面，報警畫面。其中初始畫面是對整個項目的整體介紹，對項目的初步了解，設置畫面之間的切換按鈕。運行畫面是對項目中電梯運行的具體顯示，監(jiān)控其運行的狀態(tài)。監(jiān)控畫面主要是對項目中各個信號進行監(jiān)控。報警畫面是對電梯的安全隱患進行監(jiān)督，當出現(xiàn)有安全隱患時彈出報警文本對話框。上位畫面結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。初始畫面初始畫面監(jiān)控畫面報警畫面運行畫面圖5-1畫面結(jié)構(gòu)圖5.2新建項目首先新建項目，在項目樹中雙擊添加新設備，將彈出添加新設備框，選擇HMI--->選擇合適的尺寸--->按下右下角的確認按鈕即可；如圖5-2所示。圖5-2創(chuàng)建HMI上位畫面北京聯(lián)合大學北京聯(lián)合大學下一步，點擊“瀏覽”選擇PLC1與CPU建立通信連接-->點擊完成則通信完成；此時CPU的IP地址與上位地址一致，如圖5-3所示。創(chuàng)建項目HMI1后就可以在“畫面”下添加多個畫面，如本項目中需要添加4個畫面，分別是初始畫面，運行畫面，監(jiān)控畫面和報警畫面。畫面添加后即可編輯畫面如圖5-4所示在初始畫面中添加了畫面切換按鈕和初始畫面的整體樣式。初始畫面是電梯進入上位畫面的第一個畫面，可以自由的切換到其他三個畫面。圖5-4添加新畫面(初始畫面)本畢設使用TIAPORTALV13軟件集成了SIMATICSTEP7ProfessionalV13及與CPU建立通信連接后可以直接引用PLC中的變量，減少再次新建變量的工作。應用前檢查CPUIP地址如本機地址為,站地址與PC地址一致則可以直接選PLC的變量進行上位系統(tǒng)的操作。如圖5-5所示中例舉的1號梯上位變量。名稱▲數(shù)據(jù)類型連接PLC名稱PLC變量1號梯轎廂運行將到位BoolHML_連接_2PLC_11號梯開門到位信號BoolHML連接_2PLC_11號梯開門到位信號1號梯開門到位狀態(tài)BoolHML連接_2PLC_11號梯開門到位狀態(tài)1號梯開門繼電器BoolHML連接_2PLC_11號梯開門繼電器1號梯六層到位BoolHM_連接_2PLC_11號梯六層到位1號梯六層門鎖信號BoolHML連接_2PLC_11號梯六層門鎖信號1號梯六層內(nèi)呼指示燈BoolHML連接_2PLC_11號梯六層內(nèi)選登記BoolHML連接_2PLC_11號梯六層內(nèi)選登記1號梯門已關(guān)到位BoolHM_連接_2PLC_11號梯門已關(guān)到位1號梯門已開到位BoolHML_連接_2PLC_11號梯門已開到位1號梯內(nèi)選及外呼登記BoolHM_連接_2PLC_11號梯內(nèi)選登記1號梯內(nèi)選指示狀態(tài)BoolHM_連接_2PLC_11號梯內(nèi)選指示狀態(tài)1號梯七段數(shù)碼顯示aBoolHML_連接_2PLC_11號梯七段數(shù)碼顯示bBoolHML連接_2PLC_11號梯七段數(shù)碼顯示1號梯七段數(shù)碼顯示cBoolHML_連接_2PLC_11號梯七段數(shù)碼顯示dBoolHML連接_2PLC_1河1號梯七段數(shù)碼顯示eBoolHML連接2PLC_11號梯七段數(shù)碼顯示fBoolHML連接_2PLC_1圖5-5上位變量(1號梯)5.4運行畫面項目中如需對畫面進行畫面編輯。將所有需要的變量進行上位組態(tài)畫面的連接，將程序下載至CPU,使CPU進入RUN模式，選中HMI項目，點擊開始，連接成功后進入運行畫面，點擊“調(diào)試啟動”按鈕，電梯進入初始化程序?qū)⑺行盘柷辶悴㈦娞輳臀恢烈粚哟?，初始化完成后則可以進入自動運行程序，正如圖5-7所示，當前電梯運行至5層，其轎箱內(nèi)數(shù)碼顯示為5,且有去往4,層，3層，1層的內(nèi)選信號，內(nèi)選按鈕指示燈亮，電梯運行指示電梯將向下運行；圖5-6運行畫面圖北京聯(lián)合大學北京聯(lián)合大學5.5監(jiān)控畫面根據(jù)項目要求，在電梯運行過程中需要對電梯所應用的傳感器進行狀態(tài)監(jiān)控并實時顯示；如圖5-7所示，1號梯和3號梯正在運行，1號梯轎廂接觸到下平層信號因此電《《上*第1位測審用仁1數(shù)地π保1號開有比79作升科出化三建臂律力同目輸化完或上登第2mm2+稱前血下箱溫量料箱電真和均電江和重事拉網(wǎng)律1號排得縣圖5-7監(jiān)控畫面顯示5.6報警畫面根據(jù)項目要求，當電梯出現(xiàn)超載，越位，關(guān)門超時等信號時，要求電梯做出相應的指示報警指示燈呈現(xiàn)2HZ紅色信號閃爍并彈出響應的報警文本；本項目中設定如無報警任務時報警燈呈淺色，若有報警信號則報警燈為深紅色；如圖5-8所示的畫面1號梯出圖5-8報警文本指示本畢設調(diào)試分為軟件調(diào)試和上位調(diào)試，前者主要是進行程序調(diào)試，測試程序的邏輯是否正確。上位調(diào)試即通過上位界面進行調(diào)試并監(jiān)測整個電梯的運行狀態(tài)。調(diào)試過程中遇到如下問題，并用過后續(xù)努力得以解決。本設計因條件的限制只能進行仿真調(diào)試。不能進行真機聯(lián)機調(diào)試，本畢設選用上海煙波自動化技術(shù)有限公司的仿真設備進行調(diào)試，調(diào)試前必須先進行安全檢測，即打斷點測試，利用萬用表檢測電路的通斷情況，開關(guān)等電氣設備是否連接正確，設備元件與PLC的觸點是否有虛接的情況，根據(jù)電路原理圖等再次查看接線是否正確，通電前必須保證接線完全正確。連接仿真設備，給匹配好I/0點數(shù)及PM125主頻率即可進行調(diào)試。如圖6-1所示，本次調(diào)試的PM125的主頻率為3,因此對應的PLC組態(tài)也應置為相同數(shù)值。PROFIBUS-DPModbus(RS-485)PM-125AutomationCoT號北京聯(lián)合大學畢業(yè)設計北京聯(lián)合大學在主程序中需要給定相應的通信程序如圖6-2所示，網(wǎng)絡1和網(wǎng)絡2輸入的通信字節(jié)長度。根據(jù)I/0分配，本畢設有88個數(shù)字量輸入點數(shù)，94個數(shù)字量輸出點數(shù)，一個字節(jié)占8個位地址，據(jù)此計算得出需要分配12個字節(jié)地址空間。網(wǎng)絡1:網(wǎng)絡2:WovE“溫信數(shù)據(jù)長度“溫信數(shù)據(jù)長度圖6-2主程序通信開始在主程序的結(jié)尾需要指定輸出通信字節(jié)，如圖6-3所示。%QB2圖6-3主程序通信結(jié)束在電梯設備檢查接線無誤后及仿真準備完成后，可以將程序下載至PLC中。測試連接是否成功可先勾選閃爍選項框，再觀察PLC是否閃爍(正確連接將出現(xiàn)2HZ閃爍現(xiàn)象)。然后點擊下載按鈕將程序下載至PLC中。等待幾秒程序下載完成后仿真設備科選擇手動或自動模式控制?？梢韵仍O為手動模式單獨檢測其中某一個按鈕或指示燈以熟悉設備和簡單驗證程序的運行。先找到設備中I/0對應的按鈕或指示燈等，再找到編寫簡單的邏輯代碼，再次下載至PLC中->編譯->運行->監(jiān)控程序的運行狀態(tài)。測試中程序改動后沒有預期效果，時好時不好。產(chǎn)生的原因很可能是變量重賦值，找到變量對其進行交叉引用找出讀寫訪問，查看是否重賦值。如有重復值極易出現(xiàn)程序不穩(wěn)定的情況。在開始程序調(diào)試的時候，數(shù)碼顯示不準確，與當前樓層不吻合。此時應北京聯(lián)合大學北京聯(lián)合大學檢查主程序是否調(diào)用樓層顯示處理子程序；監(jiān)控七段數(shù)碼顯示管的狀態(tài)，檢查其絕對地址；監(jiān)控樓層顯示處理子程序的狀態(tài)，是否有重復值現(xiàn)象；檢查觸發(fā)樓層顯示信號----上平層信號及下平層信號。調(diào)試時高低速程序功能時不能正確調(diào)用，發(fā)現(xiàn)高速狀態(tài)從未啟用。此時應監(jiān)控高速接觸器看其是否被調(diào)用；監(jiān)控本該高速時所觸發(fā)低速的信號；檢查程序邏輯關(guān)系，查看是否邏輯重復導致不能調(diào)用；利用監(jiān)視表監(jiān)控高速運行的時和啟北京聯(lián)合大學北京聯(lián)合大學隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及科技的迅速發(fā)展以及人們對社會需求的多樣化，這促使電梯不斷的發(fā)展以滿足人們的需求。本畢業(yè)設計是針對多電梯的群控運行進行PLC控制系統(tǒng)設計。本畢業(yè)設計課題是多電梯群控運行的PLC控制系統(tǒng)設計。應用德國西門子S7-1200系列的可編程控制器CPU1214C作為控制器核心，配合擴展模塊SM1223實現(xiàn)了三部六層電梯的控制?？朔擞脗鹘y(tǒng)繼電器控制的的電梯的很多的缺點；發(fā)揮了PLC制器精度高、可靠性好、控制程序擴展方便、易于與計算機接口、維修方便等諸多優(yōu)點。本畢設主要實現(xiàn)了電梯的初始化功能，將所有選層信號及各狀態(tài)標記位清零，使電梯開始運行前復位至一層待命，完成電梯的初始化工作，為電梯的自動運行準備前提條件；實現(xiàn)電梯的自動運行功能，滿足乘客在各個樓層的呼叫需求，實現(xiàn)電梯升降低速，提高了人們乘坐電梯的舒適感，隔層高速運行，減少了乘坐電梯的乘坐梯和等候電梯的時間，提高電梯的運行效率。同時實現(xiàn)電梯的集群聯(lián)動控制，優(yōu)化資源配置，對于節(jié)能環(huán)保有著極大的現(xiàn)實意義。本項目使用博途軟件V13(TIAPortalV13)進行硬件組態(tài)和程序設計，模塊化編程對于電梯的的邏輯控制有了極大的改善，便于編寫復雜的邏輯控制程序。對整個電梯運行系統(tǒng)進行上位機的監(jiān)控，可以運程隨時監(jiān)控電梯的運行情況，給整個電梯系統(tǒng)的安全提供有效保證。當然本系統(tǒng)還存在一些不足之處，根據(jù)PLC系統(tǒng)運算分析，三部電梯聯(lián)動控制