五层电梯.docx

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五层电梯

1控制系统软件设计

1.1PLC程序开发环境介绍

STEP7Micro/WIN编程软件是西门子PLC的常用编程工具，主要用于开发程序，也可用于适时监控用户程序状态，编程软件通过支持PPI协议的编程电缆和PLC进行通信、上传/下载程序，编程语言包括梯形图语言（LAD）、功能块图语言（FBD）和助记符语言（STL），在本次电梯系统设计中采用相对简单的梯形图语言。

STEP7Micro/WIN编程软件界面如图所示。

图4-1STEP7Micro/WIN编程软件界面

1.2控制系统PLC部分设计

1.2.1电梯开关门设计

当到达指定楼层时，电梯会自动开门，延时3S后关门，夹人时会立即开门，防止人被挤伤，超重时电梯不会关门，同时过载报警会发出报警声，开关门限位信号会控制相应线圈及时断开。

通过PWM1的数值来改变轿厢开关门的速度，PWM1由高速脉冲输出端口Q0.1给出，编写程序时需配置PLC内置PWM模块，配置过程如下：

图4-2配置PLC内置PWM/PTO

选择配置s7-200PLC内置PTO/PWM操作之后，单击下一步

图4-3配置PLC内置PWM/PTO

图4-4配置PLC内置PWM/PTO

图4-5配置PLC内置PWM/PTO

1.2.2五层电梯控制系统梯形图设计部分

1、内选和外呼信号的记忆和消除：

外呼按钮按下后，对应的指示灯亮，存储护体记忆，轿厢行驶时遇到顺向的呼梯信号消除，反向信号保持住。

电梯据内呼和轿厢位置决定行车方向，顺向全部执行完再反向执行。

如果轿厢顺向楼层没有呼叫，但是此层此时有反向呼叫信号，轿厢重新开门，再判断其它楼层有没有反向信号。

反向截梯内选优先，如电梯从1楼至3楼，乘客有内选下行的信号，则电梯不会响应4楼的外呼。

图4-6信号记忆

2、数码管显示：

和实际电梯一样没到达下个楼层前显示上个楼层数。

可以由每一层的限位信号直接给出。

将楼层数放到VB41寄存器内，用它的低4位V41.0--V41.3，把二进制数直接给74LS247，显示楼层数。

图4-7楼层显示

3、开关门实验：

将电梯手动到某一层，编程序实现电梯在该层的手动开关门，延时3s自动关门，关门时夹人和轿厢超重不关门等功能。

另外，行车时不能开门，开门不行车。

图2.5-2关门控制梯形图

图2.5-3手动开门梯形图

图2.5-4自动开门梯形图

图4-8开关门控制

4、电梯下行控制，当电梯处于呼叫层的上方时，呼叫按钮按下时，电梯下行，下行过程中只执行顺向呼叫，即下行呼叫，不执行反向呼叫信号

图4-9电梯下行控制梯形图

图4-10驱动控制程序

1.3系统组态部分设计

1.3.1组态简介

MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft/Windows95/98/Me/NT/2000等操作系统。

MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够实现现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。

使用MCGS，用户无需具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举的完成一个运行稳定，功能成熟，维护量少并且具备专业水平的计算机专业网络的开发工作。

MCGS具有操作简单、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期运行，系统稳定可靠。

1.3.2组态的功能

组态软件通常有以下几方面的功能：

1、优秀的界面显示功能。

目前，工控组态软件大都运行于Windows环境下，充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点，可视化的风格界面、丰富实用的工具栏，操作人员可以快速进人开发状态，节省大量时间。

丰富的图形控件和工况图库，既提供所需的组件，又是界面制作向导。

提供给用户丰富的作图工具，可发挥想象地绘制出各种工业界面，并可随意编辑，从而将开发人员从繁锁的界面设计中解放出来，丰富的动画连接方式，如闪烁、移动等等，使界面形象、直观。

2、很大的开放性。

生产的复杂社会化，使得系统构成的全部软硬仵不可能出自一家公司的产品，“异构”是当今控制系统的主要特点之一。

开放性是指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬仵设备。

开放性是衡量一个组态软件好坏的重要指标。

组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。

3、丰富的功能模块。

提供丰富的控潲功能库，满足用户的测控要求和现场荽求。

利用各种功能模块，完成实时监控产生功能报表业示历史曲线、实时曲线、提侠报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作，系统既叫适用于单机集中式控制、DCS分布式控制，也可以是带远程遇信能力的远程测控系统．

4、强大的数据库。

配有实时数据库，可存储各种数据，如模拟量、离散量、字符型等，实现与外部设备的数据交换。

5、可编程的命令语言。

有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需要编鸾程序，蹭强图形界面

6、周密的系统安全防范，对不同的操作者，赋予不同的操作权眼，保证整个系统的安全可靠运行。

7、仿真功能．捉供强大的仿真功能使系统并行设计，从而缩短开发周期。

1.3.3MCGS工程的五大部分

MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。

1、主控窗口：

是工程的主窗口或主框架。

在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。

主要的组态操作包括：

定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。

2、设备窗口：

是连接和驱动外部设备的工作环境。

在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。

3、用户窗口：

本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：

生成各种动画显示画面报警输出、数据与曲线图表等。

4、实时数据库：

是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。

在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。

5、运行策略：

本窗口主要完成工程运行流程的控制。

包括编写控制程序（if…then脚本程序），选用各种功能构，如：

数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。

1.3.4组态功能设计及实现

进入组态环境，单击“用户窗口”，“新建窗口”,新建一个窗口0，如图所示。

图4-11MCGS组态环境

选中窗口0之后，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。

将窗口名称改写成为“电梯控制系统设计”；窗口标题改为：

“电梯控制系统”；窗口位置选中“任意位置”，则如图窗口所示，单击“确认”。

图4-12窗口属性设置

定义数据对象：

1、单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。

2、单击“新增对象”按钮，在窗口的数据对象列表中，增加新的数据对象，系统缺省定义的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多次点击该按钮，则可增加多个数据对象）。

3、选中对象，按“对象属性”按钮，或双击选中对象，则打开“数据对象属性设置”窗口。

4、更改对象名称，对象类型选择“开关型”，单击“确认”。

图4-13变量定义窗口

文字添加方法:

1、单击工具条中的“工具箱”按钮，打开绘图工具箱。

2、选择“工具箱”内的“标签”按钮，鼠标的光标呈“十字”形，在窗口中需要添加文字的地方，根据需要拉出一个一定大小的矩形。

3、在适当位置输入文字例如“漏斗”，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，文字输入完毕。

选择没有填充没有边线则文字输入完成。

在基本属性设置中，填充颜色选择红色，颜色动画连接选择填充颜色。

则生成窗口如图所示。

图4-13构件属性设置

点击填充颜色选项卡，表达式填d1，填充颜色连接0为绿色，1为红色，如图所示：

图4-13属性设置

设备连接：

在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入。

点击工具条中的“工具箱”图标，打开“设备工具箱”。

单击“设备工具箱”中的“设备管理”按钮，弹出如图所示窗口。

图4-14设备管理窗口

将通用串口父设备和西门子_S7200PPI设备添加到选定设备窗口中，点击确认。

通过设备管理窗口将这两个设备添加到设备组态窗口。

图4-15设备组态窗口

设备组态完成后，双击“通用串口父设备0”进入通用串口父设备属性编辑界面，对其基本属性进行设置。

按图所示进行设置。

单击“确认”设置完毕。

图4-16通用串口父设备属性设置

返回设备组态窗口，（图3.8所示窗口），双击“设备0—【西门子S7—200PPI】”进入设备属性设置窗口，首先按照下图所示对其基本属性进行设置，如图4-17

图4-17设备属性设置

基本属性设置完之后，单击“设置内部属性”，此时内部属性后面会出现一个选项按钮，单击此按钮，对内部属性进行设置。

点击增加通道按钮，出现图4-18所示窗口

图4-18增加通道窗口

选择Q寄存器，通道数量改为8，则可以增加八个输出通道，操作方式选择读写

单击确认则通道属性变为图4-19所示。

图4-19通道属性

单击确认，然后对通道进行设置，按图4-20设置：

通道类型前面填入对应的数据对象。

图4-20通道连接窗口

设备调试：

1、单击设备调试选项卡，在调试之前确保PLC处于正常运行状态。

图4-21设备调试窗口

此时通讯状态显示为0则表示通讯正常，如果显示其它数据则表示通讯状态不正常，需要继续进行调试，直至达到通讯状态栏显示为0。

2、选择“主控窗口”单击右键，选择属性，选择“内存属性”选项卡，在用户窗口列表中选择“四台电机起停监控系统”，按“增加”按钮，则将其移入“装入内存窗口”，按“确认”键。

3、则人机界面设置完成。

点击“进入运行环境”按钮，即可进入监控运行界面，如图3.16

图4-22界面显示部分设计

图4-23组态数据显示界面

组态实现的功能:

能对整个电梯的运行状况实现实时的监督与控制，同时具有过载报警的功能，此外，组态能对电梯的历史运行状况进行记录，当电梯的开门次数达到一定值时，即电梯的使用量在一定时间内达到一定值时（此值可以从程序之中设定）维修报警灯会变红，说明电梯需要维护，但电梯维护完成后，相当度按下组态界面上的复位按钮，此时维修报警灯呈现绿色，说明电梯处于良好的运行状态，否则说明电梯需要维护。

2设计总结

2.1设计过程中遇到的主要问题和解决措施

电梯系统的设计过程中，遇到各种的问题，解决的过程中耗费了大量时间，但问题的解决并非想象中的那么难，具体问题分析如下：

1电梯开门后不能自动关门，原因是开门速度过快导致开门时超过开门限位开关，电梯门识别不到开关门状态，导致无法正常自动关门。

只需要将开关门的速度调小即可解决。

2线圈Q在梯形图程序中不能重复出现，虽然在系统编译的过程中不会报错，但会影响程序的正常运行。

解决方案是用辅助继电器来避免同一线圈的重复使用。

3、电梯运行到指定楼层后不能正常开门，解决方案是用下降沿程序来控制开门，电梯到达目标楼层后，该楼层的限位开关动作，信号自锁线圈失电时会产生一个下降沿，电梯自动开门。

4电梯的上下行过程中，出现运行不连续的情况，原因是在配置PLC内置PWM/PTO操作时，“为周期时间和脉冲宽度选择一个时间基准”的选项框中，选择了毫秒，应当将毫秒改成微秒，这样电梯就能平稳连续的运行。

5、下载PLC程序时，有时会有通信错误，解决方法是需将PLC硬件设备调到STOP模式下，这样就能正常下载PLC程序。

6、下载PLC程序之前最好清除PLC内部之前下载的的程序，否则当之前的程序错误时不能正常运行刚下入的程序。