畢業(yè)設(shè)計（論文）基于PLC的電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、目 錄0. 前言21. 電梯控制系統(tǒng)的工作原理32. 四層電梯控制系統(tǒng)的硬件配置32.1 plc簡介32.2 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)32.3 四層電梯控制系統(tǒng)的i/o分配43 四層電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計53.1 s7-200軟件簡介53.2 四層電梯控制系統(tǒng)程序與分析54 四層電梯控制系統(tǒng)監(jiān)控界面的設(shè)計184.1 組態(tài)王工控軟件簡介184.2 定義數(shù)據(jù)詞典184.3 用戶界面的制作204.4 命令語言的編寫20課程設(shè)計體會37參考文獻38基于plc的電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 沈陽航空航天大學自動化學院摘要：電梯是目前人們生活中比較常見的升降機，是提高生產(chǎn)發(fā)展速度和改善人們生活條件的不可缺少的工具。電梯是一個復(fù)雜的

2、控制系統(tǒng)，它不僅包括機械傳動系統(tǒng)，還有計算機控制系統(tǒng)和許多土木工程領(lǐng)域的問題。對于提高電梯的安全可靠性，改善電梯的運作過程，同時還能協(xié)調(diào)各種資源使電梯系統(tǒng)達到最節(jié)能的控制方案，已經(jīng)成為了如今電梯發(fā)展的具有深遠意義的課題。本文是基于plc的電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)具有控制監(jiān)控的功能，同時能進行雙向控制，是具有實用價值的控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：plc；電梯；梯形圖；組態(tài)軟件；命令語言 0. 前言電梯是目前人們生活中比較常見的升降機。隨著社會的發(fā)展與進步，更多的工業(yè)生產(chǎn)、住宅、高層建筑都對電梯提出了更高的要求。電梯一時成為提高生產(chǎn)發(fā)展速度和改善人們生活條件的不可缺少的工具。電梯是一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)，它不

3、僅包括機械傳動系統(tǒng)，還有計算機控制系統(tǒng)和許多土木工程領(lǐng)域的問題。同時，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的不斷推進，對電梯的設(shè)計也要考慮到美學、舒適感等滿足人們感性需要的方面。此時，對于提高電梯的安全可靠性，改善電梯的運作過程，同時還能協(xié)調(diào)各種資源使電梯系統(tǒng)達到最節(jié)能的控制方案，已經(jīng)成為了如今電梯發(fā)展的具有深遠意義的課題。1. 電梯控制系統(tǒng)的工作原理電梯主要是由門和上下升降的轎廂組成，同時還有一些輔助轎廂上升和下降的電機還有控制門開門關(guān)的傳感器與行程開關(guān)等。開始運行電梯系統(tǒng)時電梯返回一層，當有呼叫信號的時候電梯開始響應(yīng)呼救信號。在電梯上升的過程中電梯優(yōu)先呼應(yīng)各層的上升呼叫信號和高層的內(nèi)選信號，如果有反向的先不響應(yīng)

4、直到其上方無呼叫信號或其上方的呼叫信號響應(yīng)完畢時才響應(yīng)。當電梯響應(yīng)某一層的呼叫信號時電梯自動開門，然后延時2s關(guān)門。如果在某一層停層，可以用手動開門或關(guān)門。一旦在行車過程中不能手動開關(guān)門。同時在電梯運行過程中不能開門。電梯的有效運行時間控制在8s內(nèi)，如果電梯在上升或下降的過程中運作時間超限，電梯則自動停車停止運行。當電梯沒有內(nèi)外選擇信號，電梯則返回一層待命。2. 四層電梯控制系統(tǒng)的硬件配置2.1 plc簡介可編程序控制器，英文稱programmable controller，簡稱pc。但由于pc容易和個人計算機（personal computer）混淆，故人們?nèi)粤晳T地用plc作為可編程序控制器

5、的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。plc是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是plc的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便

6、易學；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的plc后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將plc應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。2.2 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)plc的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源擴展器接口和外部設(shè)備接口等幾個主要部分組成。plc是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在plc運行時，cpu根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。

7、在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。plc的掃描一個周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段：plc在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。plc在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、

8、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。2.3 四層電梯控制系統(tǒng)的i/o分配四層電梯系統(tǒng)需要20個輸入16個輸出，屬于多輸入多輸出系統(tǒng)。跟據(jù)plc可編程邏輯控制器的特點，需要將電梯中的各層響應(yīng)按鈕定義為輸入信號，將指示各層停止位的指示燈定義為輸出刷新信號。如下表所示。表1 四層電梯輸入輸出i/o分配序號名 稱輸入點序號名 稱輸出點0一層內(nèi)呼i0.00一層內(nèi)呼指示q0.01二層內(nèi)呼i0.11二層內(nèi)呼指示q0.12三層內(nèi)呼i0.22三層內(nèi)呼指示q0.23四層內(nèi)呼i0.33四層內(nèi)呼指示q0.34一層外呼上i0.44一層外呼上指示q0.45二層外呼下i0.55二層外呼下指示q0.56二層外呼上i0

9、.66二層外呼上指示q0.67三層外呼下i0.77三層外呼下指示q0.78三層外呼上i1.08三層外呼上指示q1.09四層外呼下i1.19四層外聽下指示q1.110開門開關(guān)i1.210電梯上行q2.011關(guān)門開關(guān)i1.311電梯下行q2.112一層平層i1.412門電機開q2.213二層平層i1.513門電機關(guān)q2.314三層平層i2.014電梯上行指示q2.415四層平層i2.115電梯下行指示q2.516開門限位i2.217關(guān)門限位i2.318電梯上升極限位i2.419電梯下降極限位i2.53 四層電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 s7-200軟件簡介s7-200 是一種小型的可編程序控制器，適

10、用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。s7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此s7-200系列具有極高的性能/價格比。s7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。3.2 四層電梯控制系統(tǒng)程序與分析 由于斷電或故障等原因，會使plc停止運行。當plc重新運行時，假如電梯門

11、未完全打開或關(guān)閉時，q2.3置位有信號，產(chǎn)生關(guān)門動作，直到電梯門完全關(guān)閉，q2.3復(fù)位。當電梯未在任意平層時，利用輔助繼電器m1.1,電梯會下降，直到電梯碰觸行程開關(guān)后停止。梯形圖如下：在電梯運行過程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外號。電梯應(yīng)具有最遠反向外梯響應(yīng)功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號。當電梯達目標樓層時，電梯門打開。以2層外呼下為例，當按下2層外呼下指示燈亮時（q0.5），并且外呼作得到響應(yīng)（m0

12、.0），即m0.0有信號，當電梯運行至2樓平層時（i1.5），電梯門打開(q2.2)。電梯開門到位后，計時3秒(t34)，電梯門關(guān)閉(q2.3)。電梯未平層或運行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運行后，按開門按鈕電梯門打開，按關(guān)門電梯門關(guān)閉。此外當門關(guān)閉時，若門間來人，光電傳感器會產(chǎn)生信號，控制電梯門打開。以電梯上行為例：當系統(tǒng)無外呼下響應(yīng)，即m0.0和m0.2沒有信號時，若電梯停在3層，當有3層外呼上(q1.0)、4層外呼下(q1.1)或4層內(nèi)呼有信號(q0.3)時，電梯將向上運行，輔助繼電器m0.4置位，且當四層外呼下或四層內(nèi)呼有信號時，電梯向上運行(q2.0)，到達目標樓

13、層時電梯停止。當電梯上行時，上行指示燈亮(q2,4)；下行時，下行指示燈亮(q2.5)。以2層內(nèi)呼為例：當按下2層內(nèi)呼時(i0.1)，若電梯未在2樓平層時(i1.5)，2層指示燈亮(q0.1)，電梯運行至2樓平層，門打開，2層指示燈滅；若電梯在2樓平層時，指示燈不亮。以2層外呼下指示燈為例：按下2層外呼下按鈕（i0.5），若電梯未在2樓平層時(i1.5)，指示燈亮(q0.5)，當電梯運行至二樓平層，并且該外呼信號得以響應(yīng)時，門打開(q2.2)，指示燈滅；若電梯停在2樓平層且門未處于打開動作時，按下2層外呼下按鈕，指示燈亮，電梯門打開，指示燈滅。 4 四層電梯控制系統(tǒng)監(jiān)控界面的設(shè)計4.1 組態(tài)王

14、工控軟件簡介組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用windows的圖形編輯功能，方

15、便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。4.2 定義數(shù)據(jù)詞典在系統(tǒng)中要先對不同類型的數(shù)據(jù)進行定義才能進行系統(tǒng)的設(shè)計。本系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的定義如表2所示。表2 數(shù)據(jù)詞典的定義數(shù)據(jù)對象類型plc地址解釋說明a4i/0離散i0.0一層內(nèi)呼a3i/0離散i0.1二層內(nèi)呼a2i/0離散i0.2三層內(nèi)呼a1i/0離散i0.3四層內(nèi)呼b31i/0離散i0.4一層外上呼b32i/0離散i0.5二層外下呼b33i/0離散i0.6二層外上呼b34i/0離散i0.7三層外下呼b35i/0離散i1.0三

16、層外上呼b36i/0離散i1.1四層外下呼a6i/0離散i1.2開門開關(guān)a5i/0離散i1.3關(guān)門開關(guān)b26i/0離散i1.4一層平層b25i/0離散i1.5二層平層b24i/0離散i2.0三層平層b23i/0離散i2.1四層平層b18i/0離散i2.2開門限位b19i/0離散i2.3關(guān)門限位b30i/0離散q0.0一層內(nèi)呼指示b29i/0離散q0.1二層內(nèi)呼指示b28i/0離散q0.2三層內(nèi)呼指示b27i/0離散q0.3四層內(nèi)呼指示b1i/0離散q0.4一層外呼上指示b2i/0離散q0.5二層外呼下指示b3i/0離散q0.6二層外呼上指示b4i/0離散q0.7三層外呼下指示b5i/0離散q1

17、.0三層外呼上指示b6i/0離散q1.1四層外呼下指示c7i/0離散q2.0電梯上行c8i/0離散q2.1電梯下行b20i/0離散q2.2門電機開b21i/0離散q2.3門電機關(guān)b8i/0離散q2.4電梯上行指示b9i/0離散q2.5電梯下行指示c1i/0離散m0.0二層下呼響應(yīng)c2i/0離散m0.1二層上呼響應(yīng)c3i/0離散m0.2三層下呼響應(yīng)c4i/0離散m0.3三層上呼響應(yīng)c5i/0離散m0.4電梯上行判斷c6i/0離散m0.5電梯下行判斷d1內(nèi)存整型無一層外門d2內(nèi)存整型無二層外門d3內(nèi)存整型無三層外門d4內(nèi)存整型無四層外門b10內(nèi)存整型無電梯轎廂b22內(nèi)存整型無延時時間4.3 用戶界

18、面的制作圖1 四層電梯控制系統(tǒng)監(jiān)控界面4.4 命令語言的編寫if(本站點b18=1)本站點b22=本站點b22-1;else本站點b22=2;if(本站點b10=0)本站點b26=1;else本站點b26=0;if(本站點b10=33)本站點b25=1;else本站點b25=0;if(本站點b10=66)本站點b24=1;else本站點b24=0;if(本站點b10=99)本站點b23=1;else本站點b23=0;if(本站點b20=1)本站點b21=0;else本站點b21=本站點b21;if(本站點b21=1)本站點b20=0;else本站點b20=本站點b20;if(本站點b26=1&

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