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1、个人电梯自动运行论文电梯自动运行组态开发和设计专 业 计算机控制专业班 级 摘 要本设计主要是用组态软件来实现对电梯的实时监控，以确保电梯的正常运行和故障的即时发现和维修。第一章主要讲了组态软件的发展和对未来工业发展的意义。第二章主要讲了电梯模拟的各种情况。第三章详细的介绍了用组态模拟三层电梯的设计过程，包括电梯的各个元件的属性和动画连接的设置以及运行的各种情况MCGS组态软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面。实时性强，有良好的并行处理性能和丰富生动的多媒体画面。MCGS组态软件的开放式结构拥有广泛的数据获取和强大的数据处理功能。同时。提供良好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权

2、限。MCGS组态软件支持多种硬件设备，实现“设备无关”，用户不必因外部设备的局部改动，而影响整个系统。MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立。又紧密相关。关键词：电梯、组态、运行Abstract: The design configuration software is mainly used to achieve real-time monitoring of the elevator in order to ensure normal operation of the elevator and the failure of real-tim

3、e discovery and maintenance. The first chapter mainly talked about the configuration of software development and the significance of future industrial development. Chapter II mainly talked about the various situations simulated elevator. Chapter III describes in detail the configuration simulated us

4、ing three-lift design process, including a lift properties of the various components and animation connection settings, and run all circumstances. The design of the main reference documents are: configuration software control technology, MCGS Training Guide and the Chinese Journal Network of the var

5、ious types of information.目 录第一章绪论 11.1需求分析 11.2方案论证 1第二章 组态软件相关基本知识与技术 32.1 组态软件概念 32.2.组态软件的构成 32.3.组态软件的特点 32.4.组态软件的应用 42.5 论文工作与本文组织 4第三章 组态软件模拟六层电梯控制的基本功能实现 53.1电梯的基本概念 532电梯的基本功能和控制要求 7第四章 组态电梯程序的设计与模拟运行 124.1 电梯工程中各按数据对象的设置 124.1.1增加数据对象 124.1.2 修改对象属性 124.2动画连接 154.2.1按钮的动画连接 154.2.2 电梯层的设置

6、 164.2.3指示灯与音响输出的设置 184.2.4上升下降按钮设置 204.4程序的模拟运行 29参考文献 31致谢 32第一章绪论1.1需求分析 在我国，电梯、手扶梯、自动人行道等属于起重运输设备。电梯是在垂直方向上运行的运输设备，手扶梯是在斜面上运行的运输设备。但是电梯和手扶梯都是把人或货物从一个水平面提升到另一个水平面的起重运输设备。随着人口的增加、科学技术日新月异地发展、人们物质生活水平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼鳞次栉比。完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将会和汽车一样，成为重要

7、的运输设备之一。早期的工业控制多是通过大量的人力来完成的，因此不但效率低而且成本高。随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的需求。组态软件的出现为解决这些问题提供了新的方法。因为他能很好的解决传统工业控制软件存在的问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的完成最终的自动化控制过程。采用组态技术构成的计算机系统在硬件设计上，除采用工业PC机外，系统大量采用各种成熟通用的I/O接口设备和现场设备，基本不再需要单独进行具体电路设计。这不仅节约了硬件开发时间，更提高

8、了工控系统的可靠行。在软件设计上由于采用成熟的工控开发的工具软件。它为用户提供了多种通用工具模块，用户不需要掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能。系统设计人员可以把更多的注意力集中在如何选择最优的控制方法，设计合理的控制系统结构，选择合适的控制算法等这些提高控制品质的关健问题上。另一方面，从管理的角度来看，用组态软件开发的系统具有与Windows一致的图形化操作界面，非常便于生产的组织于管理。 本设计的目的就是应用组态软件来实现对工业生产的控制，来实现低成本、高效率的工业控制。1.2方案论证 在信息技术与课程整合的教改中，如何发挥控制技术特性

9、，成为我们在理论与实践的结合上要解决的关键问题。MCGS组态是生产力发展的必然产物，是工业竞争的必然结果，在大学和科研机构，越来越多的人开始从事监控组态软件的相关技术研究从国内自动化行业学术期刊来看，以组态软件及与其密切相关的新技术为核心的研究课题呈上升趋势，众多研究人员的存在，是组态软件技术发展及创新的重要活跃因素，也一定能够积累很多技术成果。无论是技术成果还是研究人员，都会遵循金字塔的规律，由基础向高端形成过渡。这些研究人员和他们的研究成果为监控组态软件厂商开发新产品提供了有益的经验借鉴，并开拓他们的思路。组态控制技术是计算机控制技术发展的结果，采用组态控制技术的计算机控制系统最大的特点是

10、从硬件设计到软件开发都具有组态性，因此系统的可靠性和开发速度提高了，开发难度却下降了。组态软件的可视性和图形化管理功能也为生产管理和运行维护提供了方便。 MCGS组态软件是国内使用较多的国产通用组态软件。利用组态软件进行系统软件设计的方法与使用通用计算机语言编程有较大不同。设计时首先就根据系统需要确定所需变量（数据对象）的名字、类型、变化范围。画面的编辑过程与一般画图工具软件类似，比较简单。组态软件最突出的特点在于将画面上各种图形对象与变量建立联系的动画连接。掌握动画连接的基本方法，合理、巧秒地使用动画连接，可以使画面更生动的反应参数的变化。另外组态软件中还有一些特殊的对象如报表、趋势曲线等，

11、也是通过正确的设置动画连接实现其功能的。MCGS中将控制程序称为运行策略，运行策略中最重要的就是脚本程序，其语法规则与VB类似。MCGS也提供定时器等策略工具，以简化程序设计。 一般来说，只要采用IPC，选择通用接口部件和组态软件，这样构成的系统都是基于组态控制技术的。国内外许多自动化设备生产了许多基于这种技术的DCS计算机系统，如德国西门子公司、日本三菱、台湾研华、中国时利和等。这些系统提供各种工业PC机I/O板卡、模块和专门针对自己系统的软件，供自动化系统设计人员组态选择。 第二章 组态软件相关基本知识与技术2.1 组态软件概念 组态软件就是用应用软件中提供的工具、方法，完成工程某一具体任

12、务的过程。实际的工程是将系统各个部件组装起来，而组态就是通过软件来“组装”。 它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。2.2.组态软件的构成 组态的划分标准多种多样，我们接触到的是按照系统环境来划分系统的。划分为：一、系统开发环境（或称组态环境），指工程师在组态软件系统中生成系统工作所必须的工作环境；二、系统运行环境，是有若干个运行程序组成的。两者之间的联系时实施数据库，这三者的关系如图2-1所示：图 2-1组态环境和 系统运行环境的关系2.3.组态软件的特点如今，组态软件已是工业应用软件不可或缺的一部分。它具有庞大的数据库，强大的功能，可以完成硬件所打不到的效果。主要特点有： 延续性和课扩充

13、性。使用组态软件开发的应用程序，当现场或用户需求发生改变时，不需作很多修改就可完成软件的升级和更新。 封装性组态软件所能完成的功能都是一种方便用户使用的方法包装起来的，对于用户，不需要掌握太多的编程语言技术，就能很好地完成一项复杂的工程所要求的所有功能。 通用性和可扩充性每个用户根据工程实际情况，利用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、变频器等）的设备驱动、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有网络通讯功能的工程，不受行业限制。2.4.组态软件的应用组态软件集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、工程报表、数据

14、与曲线等多种功能与一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，因此广泛应用于石油、电力、化工、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。2.5 论文工作与本文组织通过实例：深入浅出地讲解使用组态软件制作课程设计理念和各种技巧。在快速介绍组态软件的基础上，组态软件可以更加明了、透彻的表现繁琐内容，使把原本难以理解的内容变得简单易懂切形象自然。本论文内容基本按照设计从总体部分总体进行组织: 其结构为：第一章 绪论第二章 组态软件相关基本知识与技术； 第三章 组态软件模拟电梯控制的基本功能实现；第四章 组态电梯程序的设计与模

15、拟运行第五章 电梯自动运行设计总结；第三章 组态软件模拟六层电梯控制的基本功能实现3.1电梯的基本概念电梯是一种复杂的机电产品，一般由机房、轿厢、厅门及井道和井底设备等4个基本部分组成。1.机房机房位于电梯井道的最上方或最下方，用于装设曳引机、控制柜、限速器、选层器、地震检测仪、配线板、总电源开关及通风设备等。当机房设在井道底部时，称为下置式曳引方式。由于此种方式结构较复杂，钢丝绳弯折的次数较多，缩短了钢丝绳的使用期限，增加了井道承重，且保养困难，所以一般不采用，只有机房不可能设在井道顶部时才采用。相反，机房上置式曳引方式因设备简单，钢丝绳弯折次数少，成本低，维护简单等特点，最为普遍采用。如果

16、机房即不可能设在井道底部，也不了能设在顶部时，可考虑选用液压式电梯，即机房侧置式。机房结构必须坚固，防震和隔音，有足够的面积，、高度、承重能力和良好的通风条件，而且室内经常保持有适度的照明亮度，保持干燥清洁等。通常有如下的规定：1)面积一般至少为井道侧面积的2倍以上，对交流电梯，一般为22.5倍；对直流电梯，一般为33.5倍。2)高度指机房地面至顶板的垂直距离。对客梯、病房梯，一般为2.22.8m以上；对货梯，一般为2.22.4m以上。 3)承重能力。机房的地板要求能承重6kPa(杂物梯为4kPa)的均部载荷。在曳引机安装的上方，应设吊钩用于维修。钩的承重能力如下：对额定载重量5003000k

17、g的电梯，应大于2000kg；对额定载重量5000kg的电梯，应大于3000kg。4)对于机房的设置有以下3种方式：机房下置式、机房上置式和机房侧置式。(1)曳引机 曳引机是电梯升降的动力源，由曳引电动机、电磁制动器、减速器、曳引轮和盘车手轮等组成，通过业余绳与曳引绳轮的摩擦产生的牵引力来实现轿厢和平衡对重升降驱动装置。按曳引电动机与曳引轮之间有无减速箱，又可以分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机。有齿轮曳引机采用涡轮蜗杆减速传动。a)曳引电动机：根据梯形的不同，可分别采用笼型单速电动机、笼型双速电动机、笼型三速电动机或直流电动机。b)电磁制动器：采用闭式双制动瓦块直流电磁制动器，电动机旋转时松闸，

18、停止时制动，以保持轿厢位置不变。c)曳引轮：具有V形、半圆形或带缺口的绳槽轮，靠摩擦力曳引起动。d)盘车手轮：装在曳引电动机的后端轴上，供盘手时使用。(2)控制柜 该装置能发出指令，检测各机器的动作情况，并具有控制功能，从而使电梯能安全、稳妥、快速到达目的层。该装置由主电路接触器、管理继电器、控制继电器、时限继电器、半导体器等组装而成。因是精密设备，所以要防尘，并保持良好的通风，以维持规定电温度。(3)限速器 限速其为电梯限速保护装置，是重要的安全设备。当电梯超过额定速度或失控时（为额定速度的115%），限速器能发出电信号，自动切断控制电路。如果轿厢仍然继续高速下行，此时限速器则以机械方式操纵

19、安全钳动作，将轿厢夹持在导轨上，阻止起继续下降，避免产生不良后果。2.轿厢与对重(1)轿厢 轿厢是是用来安全运送乘客及物品到目的层的箱体装置，它的运行轨迹是在曳引钢丝绳的牵引下沿导轨上下运行。(2)对重 对重又称平衡重，起到平衡轿厢的作用（但这种平衡是相对的和变化的）。对重与轿厢通过曳引绳的连接，利用曳引绳与曳引轮槽之间的摩擦力驱动轿厢的上升和下降。3.厅门（层门）厅门是为确保在候梯厅的乘客安全而设置的开闭装置，只有在轿厢停层和平层时才被打开。4.井道与井底设备(1)曳引钢丝绳 连接轿厢与对重，驱动轿厢上下运行。(2)导轨 使轿厢和平衡对重在井道内垂直升降的导向装置。(3)限速钢丝绳、张紧装置

20、 用以防止限速钢丝绳的松弛或摇动，把轿厢速度正确地传送到限速器的辅助装置。(4)补偿链 由于轿厢升降，轿厢侧与对重侧的曳引钢丝绳重量比随之变化。为了修正这个变化，减轻电动机的负载，将轿厢与对重用补偿链连接起来，一般用于提升高度超过30m的电梯。(5)终端保护装置 终端保护装置由终端电气保护装置和机械缓冲装置两部分组成，终端电气保护装置由换速开关、限速开关和极限开关组成。机械缓冲装置是指位于底坑的各种缓冲器，它们是电梯安全保护的最后一道措施，设置在井道底坑中且正对轿厢和对重，起作用是防止轿厢和对重冲顶撞底。常用的缓冲器有弹簧缓冲器和油压缓冲器两种。自动电梯主要由轿厢、牵引系统、导轨和控制系统组成

21、。轿厢用来容纳乘客或物品，其中装有控制板，乘客通过控制板的相应按钮把需要到达的层次信号传输给控制系统，也可直接控制开关门。 常用的自动电梯采用集选控制方式，控制系统由轿厢内控制板、候梯门控制板、层次控制存储器和升降控制柜组成。控制板的作用是传递乘客指令信号。层次控制存储器把轿厢内和候梯门外乘客的指令存储起来，并按高层优先等规则编排停靠层次程序，发出升、降、停指令。升降控制柜根据升、降、停指令控制电机的加速、减速、正转、反转和停机。大型高层建筑中的多台电梯常采用自动群控操纵方式，由38台电梯组成一群控系统，根据轿厢内乘客人数、轿厢内外的指令、呼梯信号和轿厢所在位置等条件自动调度电梯运行。 32电

22、梯的基本功能和控制要求图3-1为六层电梯的组态仿真画面。整个界面包括楼层数和电梯内的控制按钮。图中的1、2、3与1、2、3楼层对应。和 代表电梯的上升和下降。图3-1电梯仿真图当乘客进入电梯按下想去的楼层后，该楼层对应的数字保持常亮，当电梯到达对应的楼层时电梯可以自动停止，经过一段时间后电梯自动上升下降。同时电梯可以乘客自己控制，当到达楼层时按下时电梯上升。当有乘客进来时按下 按钮电梯下降。33 电梯的各种状态一、 电梯处于初始状态假设电梯处于第一层待命，各层现实都被初始化电梯处于以下状态：1、 电梯各层显示灯均不亮2、 电梯为自动停止状态二、 电梯处于运行状态由于电梯有六层，所以当每个楼层都

23、有乘客按按钮时电梯先按照当前的状态上升或下降，当该动作结束后在执行其相反的动作。三、 电梯运行后的状态当电梯执行完上升或下降的任务后，电梯将停留在该层，直到有新的指令后电梯再次进入运行状态。3.4 电梯运行中的各种控制要求一、 电梯运行中的响应当电梯处于上升状态时，如果乘客在该电梯当前层之上，那么当电梯运行到该层时将响应该乘客的呼叫；如果乘客在该电梯当前层之下，那么电梯将执行当前的动作，当上升的动作完成后在响应。当电梯处于下降状态时，如果呼叫的乘客在当前楼层之上，那么不响应；当呼叫的乘客处于当前楼层之下时则响应。二、 楼层到达控制电梯在每一层都有一个行程开关，当电梯碰到某一层的行程开关时表示电

24、梯已到达该层。三、楼层指示灯控制当电梯为运行到某层时该层对应得指示灯亮，知道电梯运行到下一楼层时该层的指示灯灭。四、电梯运行方向控制电梯在运行过程中按照不换向原则进行。当代方向的任务完成后在响应反向的动作。五、 呼叫按钮控制当按动某个按钮时相应的按钮保持常亮，知道该动作结束后，该按钮熄灭。3.5 总结我们可以通过组态的实时监控功能来实现对电梯的实时监控，确保乘客的安全和电梯故障的即时发现及排除。电梯的工作过程可以用图3-2和图3-3表示：图3-2电梯上升工作过程图3-3电梯下降工作过程第四章 组态电梯程序的设计与模拟运行4.1 电梯工程中各按数据对象的设置4.1.1增加数据对象单击工作台上的【

25、实时数据库】按钮，进入【实时数据库】窗口。氨基数据库窗口的空白处，使数据库窗口中没有任何对象被选中。然后单击窗口右边的【新增对象】按钮，在窗口的数据列表中，就会增加新的对象。多次单击该按钮，则增加多个数据对象，系统默认的第一位“data1”“data2”“data3”等。如图4-1所示：图4-1实时数据库窗口4.1.2 修改对象属性在【实时数据库】窗口中，选中数据对象，单击窗口右边的【对象属性】按钮或双击选中的对象，则打开【数据对象属性设置】窗口。在此窗口中，将系统定义的默认对象改为用户自定义的名称，并指定对象类型，在【对象内容注释】栏中输入数据对象注释文字，提搞工程的可读性。如图4-2所示：

26、图4-2按钮1对象属性设置在【基本属性】中，将【对象名称】改为“按钮1”；【对象类型】选择“开关”。对象内容注释为“下降到一层”。其他设置不变。用同样的方法，对对象“按钮2”“按钮3”和“报警“进行设置。”一层”“二层”“三层”的设置和按钮设置类似只要把“按钮”改为“一层”“二层”和“三层”即可，将对象类型设置为【事件】即可。“液位组“对象属性设置，如图4-3所示：图4-3组对象基本属性在【基本属性】中，【对象名称】设为“按钮组“；【对象类型】选择”组对象“：其他设置不变。单击【存盘属性】，打开数据对象【存盘属性】设置界面，如图 4-4所示：图4-4按钮组存盘属性【数据值的存盘】选择【定时存盘

27、】，【存盘周期】为5s【存盘时间设置】选择为【永久存盘】，其他设置不变。单击【组对象成员】，如图4-5所示：图4-5组对象成员设置在左边栏中选择“按钮1”、”按钮2”、“按钮3”选择增加即可添加最对象成员。“层组”的设置和按“钮组“的设置一样。4.2动画连接4.2.1按钮的动画连接在用户窗口中，双击【六层电梯】进入窗口。双击“按钮1”，弹出【动画组态属性设置】窗口，如图4-6所示：图4-6按钮连接设置单击表达式右边的“？”，选择“按钮1”，设置为“按钮1=1”，单击【增加】按钮，“0”对应的颜色可以改变颜色。一般将“0”和“1“设置成红色和绿色。单击【显示输出】按钮，如图4-8所示：图4-8显

28、示输出设置设置过程和【填充颜色】设置一样。【可见度】设置如图4-9所示：图4-9可见度设置同理“按钮2”、“按钮3”的设置同上。4.2.2 电梯层的设置双击“一层”按钮进入到【动画组态属性设置】窗口。如图4-10所示：图4-10一层电梯动画属性设置在【属性设置】窗口的设置如图所示。单击【颜色填充】选项，设置如图所示：图4-11颜色填充设置【显示输出】设置如图4-12所示：图4-12显示输出设置同理“二层”和“三层”的设置和“一层”的设置一样。4.2.3指示灯与音响输出的设置1指示灯的设置双击“指示灯”按钮，进入【单元属性设置】窗口。动画连接设置如图4-13所示：图4-13指示灯设置单击“可见度

29、”进入图4-14所示的界面：图4-14指示灯可见度设置2.音响输出的设置单击“运行策略”后，双击“策略1”进入如图4-15所示的界面：图4-15音响输出的策略设置双击“音响输出”进入【基本属性设置】窗口。如图所示4-16所示的界面：图4-16音响输出的基本属性设置4.2.4上升下降按钮设置双击“上升”按钮进入【单元属性】设置界面，选中【动画连接】选项，如图4-17所示：图4-17上升按钮动画连接设置单击右侧的“”按钮进入图4-18的设置界面：图4-18上升按钮的操作属性设置在【操作属性】窗口设置，选中【数据对象值操作】，单击“？”选中“上升”。单击【可见度属性】，设置如图4-19所示：图4-1

30、9上升按钮的可见度设置同理，下降按钮的设置与其一样。双击“电梯灯”按钮，进入【单元属性设置】，选中动画连接，如图4-20所示：图4-20电梯灯设置单击右侧的“”的按钮，进入如图所示的界面：图4-21电梯灯属性设置选中【操作属性】，按图4-21所示设置各项属性。单击【可见度属性】，进入如图4-22所示设置界面;图4-22电梯灯可见度设置按照图4-22所示设置各项属性。在这里就不在累述。4.3实现电梯自动运行程序段程序如下：IF 向上 = 1 THEN 1楼到2楼IF 二按钮=1 AND 时间到=1 THEN M2=1垂直移动量 = 垂直移动量 + 1ELSE2楼到3楼IF 三按钮 = 1 AND 时间到 = 1 THEN M3=1垂直移动量 = 垂直移动量 + 1ELSE3楼到4楼IF 四按钮= 1 AND 时间到 = 1 THEN M4=1 垂直移动量 = 垂直移动量 + 1ELSE4楼到5楼IF 五按钮 = 1 AND 时间到 = 1 THEN M5=1垂直移动量 = 垂直移动量 + 1ELSE