五层电梯.docx

1、五层电梯1 控制系统软件设计1.1 PLC程序开发环境介绍STEP 7 Micro/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。STEP 7 Micro/WIN编程软件界面如图所示。图4-1 STEP 7 Micro/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

2、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/PTO1.2.2 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

3、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

4、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(Monitor and Control Generated System)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

5、/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

6、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

7、。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

8、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。1.3.3 MCGS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

9、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（ifthen脚本程序），选用各种功能构，如：数

10、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 4-11 MCGS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”、“D

11、ata3”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

12、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

13、”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S7200PPI】”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

14、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

15、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

16、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。