EPA工业网络控制论文Word格式.docx

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2015年1月

基于工业以太网（EPA）的模拟电梯系统组态控制设计

摘要

电梯作为现代高层建筑最常用的垂直运输工具，广泛应用于社会活动的各个角落，如何保证每台电梯都能够可靠运行，已成为提高物业管理水平和电梯技术进步的关键所在。

电梯运行质量直接由控制系统的功能决定，而控制系统软件又直接决定着控制系统运行的好坏。

本设计介绍了基于工业以太网（EPA）的模拟电梯控制组态设计的整个过程。

首先对课题的研究背景及意义做了明确的说明，其次对基于EPA现场总线控制系统设计及组态控制设计所需用到的各种硬件及软件设施做了一定的说明，然后设计了基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统的模拟电梯控制，最后使用组态设计实现对模拟电梯的控制。

系统采用PLC_Config进行编程，通过PEC系列模块实现对模拟电梯的控制，使模拟电梯运行起来。

组态设计是采用力控，力控是我国较早出现的组态软件之一。

关键词：

电梯；

EPA；

编程；

组态；

控制

Abstract

Liftthemostcommonlyusedasamodernhigh-risebuildingverticaltransportation,socialactivitiesarewidelyusedineverycorner,howtoensurereliableoperationofeachelevatorcanhavealifttoimprovepropertymanagementandthekeytotechnologicalprogress.Qualityelevatorcontrolsystemfunctionsdirectlyfromthedecisionandcontrolsystemsoftwareanddirectlydeterminesthequalitycontrolsystemoperation.InthispaperbasedonIndustrialEthernet（EPA）fieldbuscontrolsystemconfigurationoftheanalogdesignofelevatorcontroltheentireprocess.Inthefirstpartofthebackgroundandsignificanceofthesubjectmadeaclearstatement,followedbytheEPAbasedonfieldbuscontrolsystemdesignandconfigurationcontroldesignusedinallthenecessaryhardwareandsoftwarefacilitiestodoacertainamountofdescription,andthendesignedbasedonIndustrialEthernet（EPA）fieldbuscontrolsystemsimulation,elevatorcontrol,thefinaldesignandimplementationofsimulationusingtheconfigurationoftheelevatorcontrol.ProgrammingsystemusesPLC_ConfigbyPECseriesofmodulesonthesimulationoftheelevatorcontroltosimulatetheelevatorupandrunning.ConfigurationdesignistheuseofforcecontrolForceControl6.1,powercontrolistheemergenceoftheconfigurationsoftwareoftheearlierone.

Keywords:

elevator;

EPA;

programming;

configuration;

control

第一章绪论

基于工业以太网（EPA）的电梯控制系统研究背景及意义

现代社会中，电梯已经成为不可缺少的运输设备。

电梯的存在使得每幢高层建筑的交通更为便利。

此次设计是通过基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统对模拟电梯进行组态控制设计，基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统主要用于工业控制系统中控制方案的开发、现场设备的控制以及对现场设备运行情况的实时监控，目前已经成功应用于石油、化工、机械、冶金等工业领域。

EPA即是建立在此基础上的工业现场设备开放网络平台，通过该平台，不仅可以使工业现场设备（如现场控制器、变送器、执行机构等）实现基于以太网的通信，而且可以使工业现场设备层网络不游离于主流通信技术之外，并与主流通信技术同步发展，同时，用以太网现场设备层到控制层、管理层等所有层次网络的“E网到底”，实现工业企业综合自动化系统各层次的信息无缝集成，推动工业企业的技术改造和提升、加快信息化改造进程。

基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统，具有很好的通信可行性；

EPA系统应用行业广泛，具有广阔的推广应用前景；

促进了我国工业数据通信方面的研究，改变了跟踪研究的现状;

改变了现场总线技术开发难度大、技术要求高、难以产业化，市场化的局面，推动了我国工业自动化仪表与控制系统产品的研究开发。

EPA实时以太网，是一种全新的适用于工业现场设备的开放性实时以太网标准，EPA将大量成熟的IT技术应用于工业控制系统，利用高效、稳定、标准的以太网和UDP/IP协议的确定性通信调度策略，为适用于现场设备的实时工作建立了一种全新的标准。

：

基于工业以太网（EPA）现场总线控制系统，使用组态设计，实现对模拟电梯的控制。

1.2.2控制要求：

电梯为四层四站有司机驾驶客梯，轿厢行走由滑块动作示意，开门动作由信号灯指示示意。

电梯控制逻辑关系如下：

1）行车方向由内选信号决定,顺向优先执行；

2）行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车；

3）内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示；

4）停层时可延时自动开门、手动开门；

5）有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车；

6）无内选时延时5s自动关门，但不能自动行车；

7）行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。

1.3电梯的发展与简介

1852年，美国纽约杨克斯的机械工程师奥的斯先生发明了世界第1台安全升降机。

1857年3年23日，奥的斯公司在纽约为一座专营法国瓷器和玻璃器皿的商店安装了世界上第一台客运升降机。

1889年12月，奥的斯公司在纽约的第玛瑞斯特大楼成功安装了1台直接连接式升降机。

这是以直流电动机为动力的世界第1台电力驱动升降机，从此诞生了名副其实的电梯。

现代电梯主要由曳引机（绞车）、导轨、对重装置、安全装置（如限速器、安全钳和缓冲器等）、信号操纵系统、轿厢与厅门等组成。

这些部分分别安装在建筑物的井道和机房中。

通常采用钢丝绳摩擦传动，钢丝绳绕过曳引轮，两端分别连接轿厢和平衡重，电动机驱动曳引轮使轿厢升降。

电梯要求安全可靠、输送效率高、平层准确和乘坐舒适等。

电梯的基本参数主要有额定载重量、可乘人数、额定速度、轿厢外廓尺寸和井道型式等。

电梯电气控制技术越来越收到人们的重视。

电梯电气控制技术是否，主要体现在电梯电气控制系统的设计上。

电梯的电气控制主要是对各种指令信号、位置信号、速度信号和安全信号进行管理，使电梯正常运行或处于保护状态，发出各种显示信号。

目前我国电梯主要由先进的、可靠性高的微型计算机或可编程控制器控制。

PLC是可编程控制器的简称，它是一种用于自动控制的专用微机，实质上属于微机控制方式，但可编程控制器具有其自身的特点：

（1）PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，能在较恶劣的各种环境里工作，可靠性高。

（2）PLC将CPU、存储器、1/0接口等做成一体，使用方便，扩展容易。

目前在国产电梯及中低档的客梯广泛采用了PLC控制系统，特别适合在用电梯的技术改造和控制器开发。

1.4EPA的简介

EPA是EthernetforPlantAutomation的缩写，它是Ethernet、TCP/IP等商用计算机通信领域的主流技术直接应用于工业控制现场设备间的通信，并在此基础上，建立的应用于工业现场设备间通信的开放网络通信平台。

其是一种全新的适用于工业现场设备的开放性实时以太网标准，将大量成熟的IT技术应用于工业控制系统，利用高效、稳定、标准的以太网和UDP/IP协议的确定性通信调度策略，为适用于现场设备的实时工作建立了一种全新的标准。

1.4.1EPA的起源

在当前多种现场总线并存、无法统一的形势下，以以太网和无线技术为代表的商用COTS（Commercial-Off-The-Shelf）技术在工业企业综合自动化系统中的信息管理层、监控层网络得到了广泛应用，并有直接向下延伸，应用于工业测量与控制系统的现场设备层网络的趋势,即所谓的“E（Ethernet）到底。

EPA的提出背景用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信规范EPASystemArchitectureandcommunicationSpecificationforuseinindustrialcontrolandmeasurementsystemEthernetforPlantAutomation标准是一种用于工业自动化系统的实时动态网络通讯协议。

该协议是在国家“863”计划支持下，由浙大中控、浙江大学和中国科学院沈阳自动化研究所、重庆邮电学院、大连理工大学、清华大学等单位的科技人员联合制定的。

1.4.2EPA控制系统

它是一种分布式系统，它利用ISO/IEC8802-3、IEEE802.11、IEEE802.15等协议定义的网络，将分布在现场的若干个设备、小系统以及控制/监视设备连接起来，使所有设备一起运作，共同完成工业生产过程和操作中的测量和控制。

EPA控制系统可以用于工业自动化控制环境。

同时EPA系统结构提供了一个系统框架，用于描述若干个设备如何连接起来，它们之间如何进行通信、如何交换数据和如何组态。

图1.1EPA控制系统结构图

EPA的特点

（1）确定性通信

EPA系统中，根据通信关系，将控制现场划分为若干个控制区域，每个区域通过一个EPA网桥互相分隔，将本区域内设备间的通信流量限制在本区域内；

不同控制区域间的通信由EPA网桥进行转发；

在一个控制区域内，每个EPA设备按事先组态的分时发送原则向网络上发送数据，由此避免了碰撞，保证了EPA设备间通信的确定性和实时性。

（2）“E”网到底

EPA是应用于工业现场设备间通信的开放网络技术，采用分段化系统结构和确定性通信调度控制策略，解决了以太网通信的不确定性问题，使以太网、无线局域网、蓝牙等广泛应用于工业企业管理层、过程监控层网络的COTS（CommercialOff-The-Shelf）技术直接应用于变送器、执行机构、远程I/O、现场控制器等现场设备间的通信。

采用EPA网络，可以实现工业企业综合自动化智能工厂系统中从底层的现场设备层到上层的控制层、管理层的通信网络平台基于以太网技术的统一，即所谓的"

E（Ethernet）网到底"

。

（3）互可操作

与传统的4-20mA标准不同，工业数据通信