某大厦电梯监控系统的设计.docx
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某大厦电梯监控系统的设计
毕业设计（论文）
课题:
某大厦电梯监控系统的设计
学生:
陈冬秋学院:
建筑与材料工程学院
班级:
楼宇智能化1003班学号：
2010110465
指导教师:
罗小锁
装订交卷日期:
2013年5月10日
毕业设计（论文）成绩评定记录表
指导教师评语（包含学生在毕业实习期间的表现）:
成绩（平时成绩）:
指导教师签名：
年月日
评阅教师评语：
成绩（评阅成绩）:
评阅教师签名：
年月日
总评成绩:
注：
1.此表适用于不参加毕业答辩学生的毕业设计（论文）成绩评定；
2.平时成绩占40%、卷面评阅成绩占60%，在上面的评分表中，可分别按40分、60分来量化评分，二项相加所得总分即为总评成绩，总评成绩请转换为优秀、良好、中等、及格、不及格五等级计分。
教务处制
某大厦电梯监控系统的设计2
摘要2
1.系统概述3
2.设计内容与要求3
3.PLC可编程序控制器4
4.三层电梯PLC控制系统设计13
5.电梯监控系统设计与调试16
5.1.1设计监控界面16
5.1.2设计脚本程序17
5.1.3增加数据对象17
5.1.4修改对象属性17
5.2.1按钮的动画连接19
5.2.3上升下降按钮设置21
结论26
致谢27
参考文献28
附录29
某大厦电梯监控系统的设计
摘要
随着城市建设的不断发展，城市迅速的崛起，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。
它是采用电力拖动方式，将载有乘客或货物的轿厢，运行于垂直方向的两根刚性导轨之间，运送乘客和货物的固定式提升设备。
所以，电梯是为高层建筑运输服务的设备，它具有运送速度快、安全可靠、操作简便的优点。
但传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。
从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。
PLC可靠性高，程序设计方便灵活。
关键词：
电梯PLC控制系统
1.系统概述
本文设计的电梯监控系统是一栋三层楼的建筑。
PLC在工业的应用越来越广泛，技术也不断成熟，逐步的面向大众化，更加容易被人接受。
操作也变得简单，在各方面的控制都比较适应，趋向于小型化相当的实用。
而MCGS技术是一种实际控制与计算机控制相结合的产物。
利用现在发达的计算机技术来模拟实物的效果图，并可以通过与PLC的连接控制来实现对实物的实际控制和监控。
达到实现智能化控制的目的。
对于如何把两门课程的熟练掌握达到把专业知识应用到实际生活中。
针对在现实生活中应用越来越多的电梯。
我们就使用这两项技术实现对三层电梯的有逻辑控制。
继电-接触系统或可编程控制器来完成，但是二者有各自的特点：
1:
继电-接触系统：
它的优点是线路直观，大部分电器均为常用电器，更换方便，价格较便宜。
但是他触点繁多，线路复杂，电器的电磁机构及触点动作较慢，能耗高，机械动作噪音大，而且可靠性差。
2:
PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，使用方便，扩展容易。
它使用了梯形图和可编程指令，易于掌握。
总之，PLC取代继电-接触系统已经成为大的趋势。
基于上述原因，我选择用可编程控制器来完成对电梯的控制
2.设计内容与要求
2.1课题研究的内容
课题所研究的内容主要是用可编程控制器（PLC）自动控制电梯系统。
由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改造，以节约资金。
因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。
针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯。
首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）作了比较全面的总结和介绍。
接着根据电梯的控制要求，确定PLC所需的输入/输出口的数量，确定PLC的型号，选定主机机型，并进行扩展。
然后设计模拟控制模板，设计PLC的外部接线图、流程图等，编写控制程序，最后对编写的电梯控制程序进行仿真和调试。
2.2MCGS与PLC控制要求：
当升降机停于一层或二层时，按三层按钮呼叫，则升降机上升至LS3停止。
当升降机停于三层或二层时，按一层按钮呼叫，则升降机下降至LS1停止。
当升降机停于一层时，按二层按钮呼叫，则升降机上升至LS2停止。
当升降机停于三层时，按二层按钮呼叫，则升降机上升至LS2停止。
当升降机停于一层，而二层、三层按钮均有人呼叫时，升降机上升至LS2时，在LS2暂停10S后，继续上升至LS3停止。
当升降机停于三层，而二层、一层按钮均有人呼叫时，升降机下降至LS2时，在LS2暂停10S后，继续下降至LS1停止。
当升降机上升或下降途中，任何反方向的按钮呼叫均无效。
在计算机中现实自动升降机工作状态。
2.3电梯控制要求：
1．电梯轿箱的控制要求：
（1）：
选向：
根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置决定电梯的运行方向。
（2）：
选层换速：
指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原则。
并且在每次平层的时候都能够换速。
（3）：
楼层位置的指示：
选用了数码管显示的方法。
由于FX2N系列已有内部计数-译码驱动模块，所以只要外部加上LED七段显示管和电源就可以显示楼层了。
2．电梯门的控制要求：
要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过10秒钟后电梯门自动关上。
如果遇到有人在门中间的情况，电梯会因为光电开关的作用而自动开门。
2.4补充要求：
出了上述两个要求以外，还要注意的一点就是备用电梯电机的使用，一但曳引电机出现故障，备用电机将手动控制转入运行状态，避免因曳引惦记出故障而引发的不必要的麻烦。
3.PLC可编程序控制器
3.1PLC的起源与发展
在可编程控制器诞生之前，继电器控制系统已广泛的用于工业生产的各个领域，继电器控制系统通常可以看承由输入电路，控制电路，输出电路和生产现场这4个部分组成的。
其中输入电路也是由按钮，行程开关，限位开关，传感器等构成。
用已向系统送入控制信号。
输出电路部分是由接触器，电磁阀等执行元件构成，用以控制各种被控制对象，如电动机，电炉，阀门等。
继电器控制电路部分是控制系统的核心部分。
它通过导线将各个分立的继电器，电子元器件连接起来对工业现场实施控制；生产现场是指被控制的对象（如电动机等）或生产过程。
继电器控制系统在传统的工业生产中曾起着不可替代的重要作用，随着生产规模的逐步扩大，市场经济竞争日趋激烈，继电器控制系统已越来越难以适应，因为继电器控制电路通常是针对着某一固定的动作顺序或生产工艺而设计的。
它的控制功能也仅仅只局限于逻辑控制，定时，计数等这样一些简单的控制，一旦动作顺序或生产工艺发生变化，就必须进行重新设计，布线，装配，和调试。
显然，这样的控制系统完全无法满足日新月异且竞争激烈的市场经济发展的需要。
这就迫使人们要放弃原来已占统治地位的继电器控制系统，研制可以替代继电器控制系统的新型的工业控制系统。
出于上述考虑，美国通用汽车公司（GM）于1968年提出了公开招标研制新型的工业控制器的设想，第二年，即1969年美国数字设备公司（DEC）就研制出了世界上第一台可编程序控制器。
在这一时期，可编程序控制器虽然采用了计算机的设计思想，但实际上只能完成顺序控制，仅有逻辑运算，定时，计数等顺序控制功能。
所以人们将可遍程序控制器称之为PCL（ProgrammableLogicalController），即可编程序逻辑控制器：
20世纪70年代末80年代初，微处理器技术日趋成熟，使可编程序控制器的处理速度大大提高，增加了许多特殊，如浮点运算，函数运算，查表等。
这样可编程序控制器不仅可以进行逻辑控制，还可以对模拟量进行控制。
因此，美国电气制造协会NEMA（NationalElectricalManufacturersAssociation）将之正式命名为PC（ProgrammableController）。
值得注意的是，因为个人计算机的简称也是PC（PersonalComputer），有时为了避免混淆，人们习惯上仍将可编程序控制器简称PLC（尽管这是早期的名称）。
本书采用PLC的称呼。
20世纪80年代后，随着大规模和超大规模集成电路的迅猛发展，以16位和32位微处理器够成的微机化可编程序控制器得到了惊人的发展，使之在概念上，设计上，性能价格比等方面有了重大突破。
可编程序具有了高速计数，中断技术，PID控制等功能，同时联网通信功能也得到了加强，这些都使得可编程序控制器的应用范围和领域不断扩大。
为了使这一新型的工业控制装置的生产和发展规范化。
国际电工委员会（IEC）制定了PLC的标准，并给出了它的定义。
“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部储存执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等才操作，并通过数字式，模拟式的输入与输出，控制各类的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则设计。
”
综上所述，PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。
这种装置具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，得到了用户的公认和好评。
他经过短短的几十年发展后，现在已成为现代工业控制的三大支柱（PLC，机器人和CAD/CAM）之一，被广泛地应用于机械，冶金，化工交通，电力等领域中。
以PLC作为控制器的PLC控制系统是从根本上改变了传统的继电器控制系统的工业原理和方式。
继电器控制系统是控制功能是通过采用硬件接线的方式来实现的，而PLC控制系统的控制功能是通过存储程序来实现的，不仅可以实现开关量控制，还可以进行模拟量控制，顺序控制。
另外，它的定时和计数功能也远比继电器控制系统强很多，一般可以为用户提供几十个甚至上百个定时器，计数器。
随着计算机和通信几刷的发展，现代PLC控制系统已远不是几十年前的哪个样子，PLC的控制从早期的单机控制发展到多机控制，实现了工厂自动化。
尽管现在的PLC控制系统已发生了很大的变化，但是从自动控制的角度来看，PLC控制系统与传统的继电器系统在结构上仍有相似之处。
现在以集中型的PLC控制系统为例说明集中型PLC控制系统与继电器控制系统在结构上有那些相同和不同之处，这对初学者理解PLC控制系统的工作原理是有帮助的。
集中型PLC控制系统的结构。
将两种系统相比，就会发现PCL控制系统与继电器控制系统输入，输出部分基本相同，输入电路也是由按钮，开关，传感器所构成：
输出电路也好似由接触器，执行器，电磁阀多构成的。
不同的是继电器控制系统在控制线路被PLC中的程序代替，这样一旦生产工艺发生变化，就只需要修改程序就可以了。
正是上述原因，PLC控制系统除了可以完成传统继电器控制系统所具有的全部功能外，还可以实现模拟量控制，开环或闭环过程控制，甚至多级分布式控制。
随着微电子技术的进一步发展，PLC的成本在降低，传统的继电器控制系统被PLC控制系统代替已是发展的必然趋势。
进入20世纪70年代，采用微处理器的工业控制计算机出现了。
它与PLC共同推动着传统工业的技术改造。
经过较长时间是实践，人们又发现，PLC与一般的工业控制计算机相比，PLC还是有着较强的优势，其原因是PLC专为在工业环境下的应用而设计，在PLC中采用了如下的硬件和软件措施：
⑴光电耦合隔离和R-C滤波器，有效地防止了干扰信号的进入。
⑵内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰。
⑶采用优良的开关电源，防止电源线引入的干扰。
具有良好的自诊断功能可对CPU等内部电路进行检测，一旦出错，立即报警。
⑷对程序及有关数据有电池供电进行后备，一旦断电或运行停止，有关状态及信息不会丢失。
⑸对采用的器件都进行了严格的筛选和简化，排除了因器件问题而造成的故障。
⑹采用了冗余技术进行一步增强了可靠性。
对某些大型PLC还采用了双CPU构成冗余系统，或三CPU构成表决式系统。
⑺随着构成PLC的元器件性能的提高，PLC的可靠性也在相应的提高。
一般PLC的平均无故障时间可达到几万小时以上。
某些PLC的生产厂家甚至宣布，今后生产PLC不再标明可靠性这一指标，因为对PCL来讲这一指标已毫无意义了。
经过大量时间人们发现PLC系统在使用中发生的故障大是是由于PLC的外部开关，传感器，执行机构引起的，而不是PLC本身发生的。
⑻另外，PLC程序设计简单，易学易懂易维护，更适合于工程技术人员。
因此，PLC在工业控制方面获得了极大成功，成为工业控制中的主流。
但是必须指出的是：
计算机在信息处理方面还是优于PLC，所以在一些自动化控制系统中，常常将两者结合起来，PLC做下位机进行现在控制，计算机做上位机信息处理。
计算机与PLC之间通过通信线路实现信息的转换和交换。
这样相辅相成，构成一个功能较强的完整的控制系统。
PLC控制系统与集散型控制系统的比较
由前所述可知，PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来的。
而集散型控制系统DCS（DistributionControlSystem）是由回路仪表控制系统发展起来的分布式控制系统，它在模拟量处理，回路调节等方面有一定的优势。
而PLC随微电技术，计算机技术和通信技术的发展，无论在功能上，速度上，智能化模块以及联网通信上，都用很大的提高。
并开始与小型计算机联成网络，构成了以PLC为重要部件的分布式控制系统。
随着PLC网络通信功能不断增强，PLC与PLC及计算机的互联，可以形成大规模的控制系统，在数据告诉公路上（DataHighway）挂接在线通用计算机，实现在线组态，编程和下装，进行在线监控整个生产过程，这样就已具备了集散控制系统的形态，加上PLC的价格和可靠性优势，使之可以与传统的集散控制系统相互竞争。
PLC控制系统的组成
PLC控制系统像一般的计算机控制系统一样，也是由硬件和软件两个部分组成的，硬件是指PLC本身及其外围设备，软件是指管理PLC的系统软件，PLC的应用程序，编程语言和编程支持工具软件。
3.2硬件的组成
PLC控制系统的硬件是由PLC，输入/输出（I/O）电路及外围设备等组成的。
系统规模可根据实际应用的需要而定，可大可小。
下面对构成控制系统的主要部分简要介绍。
PLC系统
1、主控模块
除了早期生产的整体式PLC（PLC的各个不见都在同一机壳内）外，目前市场多数的PLC都已采用模块化的结构（PLC的各个部件独立封装，称之为模块）。
在PLC中各个模块均通过系统总线相互连接起来构成一个系统。
在这个系统中最核心的模块是主控模块（也称CPU），它包括：
CPU，存储器，通信接口等部分。
（1）CPU：
CPU是PLC的控制中枢，它由控制器和运算器组成。
其中，控制器是用来统一指挥和控制PLC工作的部件。
运算器则是进行逻辑，算术等运算部件。
PLC在CPU的控制下使整个机器有条不紊的协调工作，以实现对现场各个设备的控制。
CPU的具体作用如下：
执行接受，存储用户程序的操作指令。
用以扫描方式来自输入单元的数据和状态信息，并存入相应的数据存储区。
执行监控程序和用户程序。
完成数据和信息的处理，产生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作。
响应外部设备（如编程器，打印机）的请求。
PLC中所采用的CPU随机型的不同而不同，通常有3种：
通用微处理器（如8086，80286，80386等），单片机芯片，位片式处理器。
一般来说，小型PLC大采用8位微处理器或单片机作为CPU，如Intel8086，Inter96系列单片机，具有集成度高，运算速度快，可靠性高等优点。
如日本欧姆龙公司生产的OMRONC200H型PLC采用的是Motorola公司生产的MC68B09的CPU芯片。
这是一种增强型8位微处理器。
对大型PLC，大多采用高速位片式微处理器，它具有灵活性强，速度快，效率高的优点。
目前，一些厂家生产的PLC中，还采用了冗余技术，即采用双CPU或三CPU工作，进一步提高了系统可靠性。
采用冗余技术可使PLC的平均无故障工作时间达几十万小时以上。
（2）存储器：
PLC系统中的存储器主要用于存放系统程序，用户程序和工作状态数据。
系统程序存储区：
采用PROM或EPROM芯片存储器。
它是由生产厂家直接存放的，永久存储的程序和指令，称为监控程序。
监控程序和PLC的硬件组成与专用部件的特性有关，用户不能随意访问和修改这部分存储器的程序。
存储器区：
工作数据是PLC运行过程中经常变化的，需要随机存取的一些数据。
这些数据一般不需要长久保存，因此采用随机存储器RAM。
数据存储区包括输入，输出数据映象区，定时器/计数器预置和当前数值的数据。
用户程序存储区：
用于存放用户经编程器或计算机输入的应用程序。
一般采用EPROM或EEPROM存储器，用户可檫写重新编程。
用户程序存储器的容量一般就代表PLC的标称容量。
通常，小型机小于8KB，中型机小于50KB，而大型机可以在50KB以上。
（3）通信接口：
主控模块通常有一个或一个以上的通信接口（简称通信口），用以与计算机，编程器相连，实现编程，调试，运行，监视等功能。
2、输入/输出模块
PLC的控制对象是工业生产过程，它与工业生产过程的联系是通过I/O模块实现的。
生产过程有许多控制变量，如温度，压力，液位，速度，电压，开关量，继电器状态等，因此，需要有相应的I/O模块作为CPU与工业生产现场的桥梁。
且这些模块应具有较好的抗干扰能力。
目前，生产厂家已开发出各种型号的模块供用户选择。
对于输入/输出模块有：
数字量输入/输出模块，开关量输入/输出模块，模拟量输入/输出模块，交流新号输入/输出模块，220V交流输入/输出模块。
还有智能模块，它本身带CPU，存储器和监控系统，可独立完成各种运算。
智能模块的种类很多，如高速计数模块，PID调节的模拟量控制模块，阀门控制模块，智能存储模块和智能I/O模块。
3、电源模块
该模块将交流电源转换成供CPU存储器所需的直流电源，是整个PLC系统的能源供给中心。
它的好坏直接影响到PLC的功能和可靠性。
目前，大多数PLC采用高质量的开关式稳压电源，与普通电源相比，PLC的电源工作稳定性好，抗干扰能力也强。
有些机器的电源除了供内部电路使用外，还向外提供24VDC的稳压电源，用于外部传感器的需要，这样就避免了因外部电源不合格而引起的外部故障。
I/O电路
PLC的基本功能就是控制，它采集被控对象的各种信号。
经过PLC处理后，通过执行装置实现控制。
输入电路就是被控对象（需要进行控制的机器，设备和生产过程）进行检测，采集，转换和输入。
另外，安装在控制台上的按钮，开关等也可以向PLC送控制指令。
输出电路的功能就是接受PLC输出的控制信号，对被孔对象执行控制任务。
PLC外围设备
PLC的外围设备很多，但基本功能不外乎对信息和数据的处理。
常用的有编程器，可编程终端，打印机，条码读入机等等。
编程器PLC的重要外围设备之一，它可以将用户编写的程序送到PLC的用户程序存储器。
因此，它的主要任务是输入程序，调试程序和监控程序的执行过程。
可编程终端是具有I/O功能的PLC人机界面产品。
人可以通过触摸屏幕将信息输入PLC中同样可编程终端也可以将PLC的输入数据和信息显示在屏幕上。
软件的组成
PLC控制系统的软件主要是系统软件，应用软件，编程语言及编程支持工具软件几个部分组成。
PLC系统软件与工作过程
PLC系统软件是PLC工作所必须的软件。
在系统软件的支持西，PLC对用户程序进行逐条的解释，并加以执行，直到用户程序结束，然后返回到程序的起始又开始新的一轮扫描。
PLC的这种工作方式就称之为循环扫描。
值得注意的是在继电器控制系统中，一个继电器的线圈被接通或断开，继电器的所用触点（常开触点和常闭触点）都会立即动作。
但在PLC中，由于采用的是循环扫描的工作方式，所用只有扫描到”线圈”的触点时，才会动作，没有扫描到时，触点就不会动。
并且PLC扫描一次用户程序的时间即扫描周期与拥护程序的长短和扫描速度有关，一般为1ms至几十毫秒。
现以OMRONP型机为例来说明PLC扫描的工作过程，如上图在没有扫描之前，PLC首先应保证自身的完好性。
接通电源之后，为消除各元件状态的随机性，进行清零或复位处理，检查I/O单元连接是否正确，再执行一段程序。
使它涉及到各种指令和内存单元，如果执行的时间不超过规定的时间范围，则证明自身完好，否则系统关闭。
上述操作完成后，将时间监视定时复位，才允许扫描用户程序。
公共操作公共操作是在每次扫描程序前又一次自检，若发现故障，除了报警显示灯亮之外，还判断故障性质。
一般性故障，只报警不停机，等待处理；对于严重故障，则停止运行用户程序，此时PLC切断一切输出。
I/O数据输入/输出操作有的称为I/O状态刷新。
它包括两种操作：
一是采样输入信号（即刷新输入状态的内容）；二是送出处理结果（即按输出状态表的内容刷新输出电路）。
（1）输入映象存储器及刷新。
由上图所示可知送入PLC端子上的输入信号，经过电隔离，电平转换，滤波处理后，进入缓冲器内CPU的采样。
。
在PLC的存储器有一个专门存放I/O数据区，其中对应输入端子的数据区，称之为输入映象存储器。
当CPU采样时，输入信号由缓冲区进入映象区。
接着就是数据输入或输出状态刷新。
只有在采样刷新的时刻，输入映象存储器中的内容才与输入信号（不考虑电路固有的惯性和滤波滞后影响）一致，其他时间范围输入信号变化是不会影响映象存储器的内容的。
由于PLC扫描周期一般只有几十毫秒，所以两次采样时间很短，对一般开关量来说，可以认为没有因间断采样引起的误差。
即认为输入信号一旦变化，就能立即进入输入映象的存储器内。
（2）输出映象存储器及输出状态刷新。
同样道理，CPU不能直接驱动负载。
按用户程序要求及当前输入状态，要保持到下次刷新为止。
同样，对于变化较慢的控制过程来说，因为两次刷新的时间间隔和输出电路的惯性时间常数一般才几十毫秒，可以认为输出信号是及时的。
4、执行用户程序这里又包括监视与执行两部分。
（1）监视定时器WDT。
监视定时器就T1是通常所说的”看门狗”WDT（Watch-DogTimer），它是用来监视程序执行是否正常。
正常时，执行完用户程序多用的时间不会超过T1，在程序复位WDT，即执行程序并开始计时：
执行完用户程序后立即令WDT复位，表示程序执行正常。
当程序执行过程中因某种干扰使扫描失控或进入死循环，则WDT会发出超时报警信号，使程序重新开始执行。
如果是偶然因素造成超时，重新程序不会再遇到”偶然干扰”，系统便转入正常运行；若由于不可恢复的确定性故障，则系统会自动地停止执行用户程序，切断外部负载，发出故障信号，等待处理。
（2）执行用户程序。
用户程序是放在用户程序存储器中的，扫描时，按顺序从零步开始，逐步解释和执行，直到执行END指令才结束对用户程序的扫描。
应用软件
PLC控制系统的应用软件是指为完成PLC实际控制任务而编制的各种软件。
随着PLC应用领域范围的不断扩大，应用水平的提高，PLC应用软件也大大丰富起来了。
PLC应用软件与一般计算机信息处理软件相比，有
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