基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)正文

1、中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院2013屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 緒論本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是使用PLC設(shè)計(jì)一個(gè)四層電梯控制系統(tǒng)并使用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)其監(jiān)控系統(tǒng)。PLC（Programmable Logic Controller）是工業(yè)專(zhuān)用計(jì)算機(jī) ，這種計(jì)算機(jī)采用面向用戶(hù)的指令，因而編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作，還具有數(shù)字量,模擬量輸入/輸出控制的能力，并且容易與工業(yè)控制系統(tǒng)連為一體，易于擴(kuò)充。電梯一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。也有臺(tái)階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱(chēng)自動(dòng)電梯。服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直

2、的或傾斜角小于15°的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。習(xí)慣上不論其驅(qū)動(dòng)方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運(yùn)輸工具的總稱(chēng)。 1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì)上，美國(guó)人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明。他站在裝滿(mǎn)貨物的升降梯平臺(tái)上，命令助手將平臺(tái)拉升到觀(guān)眾都能看得到的高度，然后發(fā)出信號(hào)，令助手用利斧砍斷了升降梯的提拉纜繩。令人驚訝的是，升降梯并沒(méi)有墜毀，而是牢牢地固定在半空中奧的斯先生發(fā)明的升降梯安全裝置發(fā)揮了作用?！耙磺邪踩?，先生們?！闭驹谏堤萜脚_(tái)上的奧的斯先生向周?chē)^(guān)看的人們揮手致意。誰(shuí)也不會(huì)想到，這就是人類(lèi)歷

3、史上第一部安全升降梯。 人類(lèi)利用升降工具運(yùn)輸貨物、人員的歷史非常悠久。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔時(shí)就使用了最原始的升降系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的基本原理至今仍無(wú)變化：即一個(gè)平衡物下降的同時(shí)，負(fù)載平臺(tái)上升。早期的升降工具基本以人力為動(dòng)力。1203年，在法國(guó)海岸邊的一個(gè)修道院里安裝了一臺(tái)以驢子為動(dòng)力的起重機(jī)，這才結(jié)束了用人力運(yùn)送重物的歷史。英國(guó)科學(xué)家瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)后，起重機(jī)裝置開(kāi)始采用蒸汽為動(dòng)力。緊隨其后，威廉·湯姆遜研制出用液壓驅(qū)動(dòng)的升降梯，液壓的介質(zhì)是水。在這些升降梯的基礎(chǔ)上，一代又一代富有創(chuàng)新精神的工程師們?cè)诓粩喔倪M(jìn)升降梯的技術(shù)。然而，一個(gè)關(guān)鍵的安全問(wèn)題始終沒(méi)有得到解決，那就是

4、一旦升降梯拉升纜繩發(fā)生斷裂時(shí)，負(fù)載平臺(tái)就一定會(huì)發(fā)生墜毀事故。 奧的斯先生的發(fā)明徹底改寫(xiě)了人類(lèi)使用升降工具的歷史。從那以后，搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戲”了，升降梯在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。1889年12月，美國(guó)奧的斯電梯公司制造出了名副其實(shí)的電梯，它采用直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)蝸輪減速器帶動(dòng)卷筒上纏繞的繩索，懸掛并升降轎廂。1892年，美國(guó)奧的斯公司開(kāi)始采用按鈕操縱裝置，取代傳統(tǒng)的轎廂內(nèi)拉動(dòng)繩索的操縱方式，為操縱方式現(xiàn)代化開(kāi)了先河。 生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。150年來(lái)，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新手柄開(kāi)關(guān)操縱、按鈕控制、信號(hào)控制、集選控制、

5、人機(jī)對(duì)話(huà)等等，多臺(tái)電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運(yùn)輸能力的優(yōu)勢(shì)；變速式自動(dòng)人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時(shí)間；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀(guān)光電梯則使身處其中的乘客的視線(xiàn)不再封閉。如今，以美國(guó)奧的斯公司為代表的世界各大著名電梯公司各展風(fēng)姿，仍在繼續(xù)進(jìn)行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)。調(diào)頻門(mén)控、智能遠(yuǎn)程監(jiān)控、主機(jī)節(jié)能、控制柜低噪音耐用、復(fù)合鋼帶環(huán)保一款款集納了人類(lèi)在機(jī)械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競(jìng)相問(wèn)世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光輝，人們的生活因此變得更加美好。 根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或物流量）的不

6、同，而設(shè)置不同類(lèi)型的電梯。目前電梯的基本分類(lèi)方法大致如下：（1）按用途分類(lèi) 乘客電梯：為運(yùn)送乘客設(shè)計(jì)的電梯，要求有完善的安全設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。載貨電梯：主要為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)，通常有人伴隨的電梯。醫(yī)用電梯：為運(yùn)送病床、擔(dān)架、醫(yī)用車(chē)而設(shè)計(jì)的電梯，轎廂具有長(zhǎng)而窄的特點(diǎn)。雜物電梯：供圖書(shū)館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書(shū)、文件、食品等設(shè)計(jì)的電梯。觀(guān)光電梯：轎廂壁透明，供乘客觀(guān)光用的電梯。車(chē)輛電梯：用作裝運(yùn)車(chē)輛的電梯。船舶電梯：船舶上使用的電梯。建筑施工電梯：建筑施工與維修用的電梯。其它類(lèi)型的電梯，除上述常用電梯外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫(kù)電梯、防爆電梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯等。（2）按驅(qū)動(dòng)

7、方式分類(lèi)交流電梯：用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。根據(jù)拖動(dòng)方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。直流電梯：用直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。這類(lèi)電梯的額定速度一般在2.00m/s以上。液壓電梯：一般利用電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)，由柱塞使轎廂升降的電梯。齒輪齒條電梯：將導(dǎo)軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。 螺桿式電梯：將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過(guò)電機(jī)經(jīng)減速機(jī)（或皮帶）帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯：其動(dòng)力源是直線(xiàn)電機(jī)。電梯問(wèn)世初期，曾用蒸汽機(jī)、內(nèi)

8、燃機(jī)作為動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)電梯，現(xiàn)已基本絕跡。（3）按速度分類(lèi) 電梯無(wú)嚴(yán)格的速度分類(lèi)，我國(guó)習(xí)慣上按下述方法分類(lèi)。 低速梯：常指低于1.00m/s速度的電梯。 中速梯：常指速度在1.002.00m/s的電梯。 高速梯：常指速度大于2.00m/s的電梯。 超高速梯：速度超過(guò)5.00m/s的電梯。 隨著電梯技術(shù)的不斷發(fā)展，電梯速度越來(lái)越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應(yīng)地提高。（4）按電梯有無(wú)司機(jī)分類(lèi) 有司機(jī)電梯：電梯的運(yùn)行方式由專(zhuān)職司機(jī)操縱來(lái)完成。 無(wú)司機(jī)電梯：乘客進(jìn)入電梯轎廂，按下操縱盤(pán)上所需要去的層樓按鈕，電梯自動(dòng)運(yùn)行到達(dá)目的層樓，這類(lèi)電梯一般具有集選功能。有/無(wú)司機(jī)電梯：這類(lèi)電梯可變換控制

9、電路，平時(shí)由乘客操縱，如遇客流量大或必要時(shí)改由司機(jī)操縱。（5）按操縱控制方式分類(lèi) 手柄開(kāi)關(guān)操縱：電梯司機(jī)在轎廂內(nèi)控制操縱盤(pán)手柄開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電梯的起動(dòng)、上升、下降、平層、停止的運(yùn)行狀態(tài)。 按鈕控制電梯：是一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制電梯，具有自動(dòng)平層功能，常見(jiàn)有轎外按鈕控制、轎內(nèi)按鈕控制兩種控制方式。 信號(hào)控制電梯：這是一種自動(dòng)控制程度較高的有司機(jī)電梯。除具有自動(dòng)平層，自動(dòng)開(kāi)門(mén)功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動(dòng)停層，順向截停和自動(dòng)換向等功能。 集選控制電梯：是一種在信號(hào)控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的全自動(dòng)控制的電梯，與信號(hào)控制的主要區(qū)別在于能實(shí)現(xiàn)無(wú)司機(jī)操縱。 并聯(lián)控制電梯：23臺(tái)電梯的控制線(xiàn)路并聯(lián)起來(lái)進(jìn)行

10、邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。 群控電梯：是用微機(jī)控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺(tái)集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。（6）其它分類(lèi)方式 按機(jī)房位置分類(lèi)，則有機(jī)房在井道頂部的（上機(jī)房）電梯、機(jī)房在井道底部旁側(cè)的（下機(jī)房）電梯，以及有機(jī)房在井道內(nèi)部的（無(wú)機(jī)房）電梯。 按轎廂尺寸分類(lèi)，則經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等抽象詞匯表示。 此外，還有雙層轎廂電梯等。（7）特殊電梯 斜行電梯，轎廂在傾斜的井道中沿著傾斜的導(dǎo)軌運(yùn)行，是集觀(guān)光和運(yùn)輸于一體的輸送設(shè)備。特別是由于土地緊張而將住宅移至山區(qū)后，斜行電梯發(fā)展迅速。 立體停車(chē)場(chǎng)用電梯，根據(jù)不同的停車(chē)場(chǎng)可選配不同類(lèi)型的電梯。

11、建筑施工電梯，是一種采用齒輪齒條嚙合方式（包括銷(xiāo)齒傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)，或采用鋼絲繩提升），使吊籠作垂直或傾斜運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，用以輸送人員或物料，主要應(yīng)用于建筑施工與維修。它還可以作為倉(cāng)庫(kù)、碼頭、船塢、高塔、高煙囪的長(zhǎng)期使用的垂直運(yùn)輸機(jī)械。2 電梯與PLC簡(jiǎn)介2.1 電梯的結(jié)構(gòu)及組成部分電梯是機(jī)電一體化產(chǎn)品。其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過(guò)控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動(dòng)、鋼絲繩拽引式結(jié)構(gòu)，其機(jī)械部分由拽引系統(tǒng)，轎廂和門(mén)系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及機(jī)械安全保護(hù)裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動(dòng)

12、系統(tǒng)，運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)等系統(tǒng)組成。電梯的基本結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。1控制柜(屏) 2一拽引機(jī) 3拽引鋼絲繩 4限速器 5限速器鋼繩 6限速器張緊裝置 7轎廂 8安全鉗 9轎廂門(mén)安全觸板 10導(dǎo)軌 11對(duì)重 12廳門(mén) 13緩沖器 圖2.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)（1）拽引系統(tǒng) 電梯拽系統(tǒng)的功能是輸出動(dòng)力和傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。主要由拽引機(jī)，拽引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。拽引機(jī)為電梯的運(yùn)行提供動(dòng)力，由電動(dòng)機(jī)，拽引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動(dòng)器組成。拽引鋼絲的兩端分別連轎廂和對(duì)重，依靠鋼絲繩和拽引輪之間的摩擦來(lái)驅(qū)動(dòng)轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開(kāi)轎廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加拽引力

13、。（2）導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使得轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動(dòng)。（3）門(mén)系統(tǒng)門(mén)系統(tǒng)有轎廂門(mén)，層門(mén)，開(kāi)門(mén)，連動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。轎廂門(mén)設(shè)在轎廂入口，由門(mén)扇，門(mén)導(dǎo)軌架，等組成，層門(mén)設(shè)在層站入口處。開(kāi)門(mén)機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門(mén)的動(dòng)力源。（4）轎廂轎廂是運(yùn)送乘客或者貨物的電梯組件。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機(jī)構(gòu)，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風(fēng)裝置，轎廂裝飾件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定（5）重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組

14、成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成。對(duì)重將平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)拽引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯的平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。（6）電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)由拽引電機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置等組成，它的作用是對(duì)電梯進(jìn)行速度控制。拽引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器與電機(jī)相連。調(diào)速裝置對(duì)拽引電機(jī)進(jìn)行速度控制。（7）電氣控制系統(tǒng)電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運(yùn)

15、行邏輯功能要求，控制電梯的運(yùn)行，設(shè)置在機(jī)房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內(nèi)的按鈕箱和廳門(mén)的召喚箱按鈕來(lái)操縱電梯的運(yùn)行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號(hào)，使電梯轎廂準(zhǔn)確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的?？空緯r(shí)，欲使轎廂地坎與廳門(mén)地坎達(dá)到同一平面的操作。位置顯示裝置是用來(lái)顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門(mén)的指示燈，廳門(mén)指示燈還用尖頭指示電梯的運(yùn)行方向。（8）安全保護(hù)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械的和電氣的各種保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全的使用。機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用，緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用，還有切斷總電源的極限保護(hù)裝置。電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。2

16、.2 電梯的工作原理電梯的曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來(lái)補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電

17、梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。 當(dāng)今電梯已經(jīng)成為高層建筑不可缺少的運(yùn)輸工具，用于垂直運(yùn)送乘客和貨物，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器-接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用 PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問(wèn)題，而且它的抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)電梯，使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。23 PLC的概述2.3.1 PLC的定義 IEC在1987年對(duì)PLC的定義是：可編程控制器(PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)；它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)

18、器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯計(jì)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令；并通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。由上述定義可見(jiàn)，PLC是工業(yè)專(zhuān)用計(jì)算機(jī) ，這種計(jì)算機(jī)采用面向用戶(hù)的指令，因而編程方便。它能完成“邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作”，還具有“數(shù)字量,模擬量輸入/輸出控制”的能力。并且容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)連為一體”，易于擴(kuò)充。因而可以說(shuō)PLC是近乎理想的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。2.3.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與

19、微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：（1）電源PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%）范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去（2）中央處理單元（CPU)中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶(hù)程

20、序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。（3）存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。（4）輸入輸出接口電路現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)

21、場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。（5）功能模塊如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。（6）通信模塊如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。2.3.3 PLC的特點(diǎn) PLC具有以下鮮明的特點(diǎn)：（1） 功能完善，組合靈活，擴(kuò)展方便，實(shí)用性強(qiáng)。 現(xiàn)代PLC所具有的功能及其各種擴(kuò)展單元、智能單元和特殊功能模塊，可以方便、靈活地組成不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。以開(kāi)關(guān)量控制為其特長(zhǎng)；也能進(jìn)行連續(xù)過(guò)程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的綜合自

22、動(dòng)化。（2） 使用方便，編程簡(jiǎn)單。 采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。 PLC的運(yùn)用能夠做到在線(xiàn)修改程序，改變控制的方案而無(wú)需拆開(kāi)機(jī)器設(shè)備。它能在不同環(huán)境下運(yùn)行，可靠性十分強(qiáng)悍。（3） 安裝簡(jiǎn)單，容易維修。 PLC可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行，只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，寫(xiě)入程序即可運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶(hù)了解運(yùn)行情況和查找故障。PLC還有強(qiáng)大的自檢功能，這為它的維修提供了方便。（4） 抗干擾能力和可靠性能力都強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。 隔離和濾波，是抗干擾的兩大主要措施。對(duì)PLC的內(nèi)部電

23、源還采取了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，以減少外界干擾，保證供電質(zhì)量。另外使輸入/輸出接口電路的電源彼此獨(dú)立，以免電源之間的干擾。正確的選擇接地地點(diǎn)和完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。為適應(yīng)工作現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，還采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)。通過(guò)以上措施，保證了PLC能在惡劣環(huán)境中可靠工作，使平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)，故障修復(fù)時(shí)間短。（5） 環(huán)境要求低。 PLC的技術(shù)條件能在一般高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作，能在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠工作。這是PLC產(chǎn)品的市場(chǎng)生存價(jià)值。（6） 易學(xué)易用。 PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。PLC編

24、程大多采用類(lèi)似繼電器控制電路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)，因此，很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。2.3.4 PLC的分類(lèi)目前，可編程控制器(PLC)產(chǎn)品種類(lèi)很多，按照其用途、功能、結(jié)構(gòu)、點(diǎn)數(shù)等有多種分類(lèi)方法。（1）按點(diǎn)數(shù)和功能分類(lèi)為滿(mǎn)足不同控制系統(tǒng)處理信息量的需求，PLC具有不同的I/O點(diǎn)數(shù)、用戶(hù)程序存儲(chǔ)量和控制功能。由I/O點(diǎn)數(shù)的多少可將PLC分成小型，中型和大型。小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)，以開(kāi)關(guān)量控制為主，具有體積小，價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。適合小型設(shè)備的控制。中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在2561024之間，功能比較豐富，兼有開(kāi)關(guān)量和模擬量的控制能力，適用于較復(fù)

25、雜的邏輯控制和閉環(huán)過(guò)程控制。大型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上，用于大規(guī)模過(guò)程控制，集散式控制和工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。（2）按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，可編程邏輯控制器可分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)。小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)，即將所有電路安裝于1個(gè)箱內(nèi)為基本單元，另外可以通過(guò)并行接口電路連接I/O擴(kuò)展單元。中型以上PLC多采用模塊式，不同功能的模塊，可以組成不同用途的PLC，適用于不同要求的控制系統(tǒng)。（3）按用途分類(lèi)根據(jù)可編程控制器的用途，PLC可分為通用性和專(zhuān)用型兩大類(lèi)。通用型PLC作為標(biāo)準(zhǔn)裝置，可供各類(lèi)工業(yè)控制系統(tǒng)選用。專(zhuān)用型PLC是專(zhuān)門(mén)為某類(lèi)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，由于其專(zhuān)用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為

26、合理，控制性能更完善。2.4 PLC的工作原理PLC具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中，用戶(hù)程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條。如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。每一個(gè)循環(huán)稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。所謂I/O刷新即對(duì)PLC的輸入進(jìn)行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內(nèi)部寄存器，同時(shí)將新的運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。這實(shí)際是將輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行了一次更新，故稱(chēng)為“I（輸入）/O(輸出) 刷新” 。由此可見(jiàn)，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間

27、輸出端也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，或者說(shuō)輸出輸入產(chǎn)生了響應(yīng)。反之，若在本次I/O刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，即不響應(yīng)，而要到下一次掃描期間輸出才會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對(duì)輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于這幾個(gè)因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時(shí)間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長(zhǎng)短。2.5 PLC的編程語(yǔ)言PLC為用戶(hù)提供了完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)編制用戶(hù)程序的需要。PLC提供的編程語(yǔ)言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、功能圖等。（1）梯形圖(LAD)梯形圖語(yǔ)言簡(jiǎn)單明了，易于理解，是所有編程語(yǔ)言的首選。（2）指

28、令表(STL)指令表(STL)編程語(yǔ)言類(lèi)似于計(jì)算機(jī)中的助記符語(yǔ)言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。所謂指令表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表可編程控制器的某種操作功能。（3）順序功能流程圖(SFC) 順序功能流程圖(SFC)編程是一種圖形化的編程方法，亦稱(chēng)為功能圖。使用它可以對(duì)具有選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程，許多PLC都提供了用于SFC編程的指令。本設(shè)計(jì)中，選擇用梯形圖作為編程語(yǔ)言。3 硬件設(shè)計(jì)3.1 主電路設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的四層電梯控制系統(tǒng)的主回路原理圖如圖3.1所示。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門(mén)電機(jī)，交流接觸器KM1KM4通過(guò)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來(lái)控制轎廂和廳門(mén)，從

29、而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。KM1、KM2為電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)接觸器，用它來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯上、下行控制。當(dāng)KM1接通時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電梯上行；當(dāng)KM2接通時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電梯下行。用KM3、KM4控制門(mén)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。KM3接通時(shí)，門(mén)電機(jī)正轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)；KM4接通時(shí)，門(mén)電機(jī)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)。FR1、FR2為起過(guò)載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過(guò)載時(shí)斷開(kāi)主電路。FU1為熔斷器，起過(guò)電流保護(hù)作用。圖3.1 四層電梯控制主回路圖3.2 PLC選型 目前，在市場(chǎng)上可供選用的 PLC 品牌及型號(hào)非常多。用戶(hù)在進(jìn)行 PLC 選型時(shí)應(yīng)以滿(mǎn)足系統(tǒng)功能為前提，不能盲目貪大求全而造成浪費(fèi)。要全面權(quán)衡利弊、合理選型以達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目

30、的。一般 PLC選型可從以下幾點(diǎn)來(lái)進(jìn)行綜合考慮。 （1）根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)多少進(jìn)行選擇 仔細(xì)分析要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，弄清楚該系統(tǒng)所需要的 I/O 點(diǎn)數(shù)。再按實(shí)際所需點(diǎn)數(shù)的 10左右留出備用量（預(yù)留備用量是考慮到將來(lái)工藝改進(jìn)及生產(chǎn)發(fā)展的需要）后確定所需 PLC 的點(diǎn)數(shù)。 另外，還要考慮選用的 PLC 輸出點(diǎn)是采用何種接法的。PLC 的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的 PLC 各組輸出點(diǎn)間可以采用不同的電壓種類(lèi)和電壓等級(jí)，但這種 PLC 平均每點(diǎn)的價(jià)格較高。如果控制系統(tǒng)輸出信號(hào)之間不需要隔離，從成本的角度考慮，就應(yīng)優(yōu)先選擇采用共點(diǎn)式或分組式輸出方式的 PLC。 （2）根據(jù)存儲(chǔ)器大小進(jìn)

31、行選擇 選擇存儲(chǔ)器容量時(shí)應(yīng)先對(duì)用戶(hù)程序進(jìn)行粗略的估算。在開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)的 10 倍加上輸出總點(diǎn)數(shù)的 5 倍來(lái)估算；含有計(jì)數(shù)器和定時(shí)器時(shí)，可以按每一個(gè) 35 字進(jìn)行估算；有運(yùn)算處理時(shí)按 510 字/量估算；在有模擬信號(hào)輸入輸出時(shí)，可以按每一路模擬量 100 字左右的存儲(chǔ)容量來(lái)估算；有通信處理時(shí)按每個(gè)接口 200 字以上進(jìn)行估算。最后，一般按估算的總?cè)萘康?5左右留有備用量。 （3）根據(jù) I/O 響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行選擇 輸入輸出的響應(yīng)時(shí)間包括輸入延遲、輸出延遲以及掃描方式引起的延遲等。對(duì)開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC 輸入輸出的響應(yīng)時(shí)間一般都能滿(mǎn)足實(shí)際要求，可不必考慮響應(yīng)問(wèn)題。但對(duì)模擬量

32、控制的系統(tǒng)，特別是閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)該問(wèn)題不能忽視。 （4）根據(jù)輸出負(fù)載類(lèi)型進(jìn)行選擇 PLC 根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)可分為繼電器輸出型、晶體管輸出型以及晶閘管輸出型三類(lèi)。不同類(lèi)型的負(fù)載對(duì) PLC 的輸出方式有不同的要求。繼電器輸出型導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價(jià)格相對(duì)較便宜，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活且電壓等級(jí)范圍大等。所以動(dòng)作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的 PLC。而頻繁通斷的感性負(fù)載，就應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的。 （5）根據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信進(jìn)行選擇 若 PLC 控制系統(tǒng)需要聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC應(yīng)提供可連接其他設(shè)備的相應(yīng)接口。一般情況

33、下，大、中型機(jī)和大部分小型機(jī)都具有通信功能。 （6）根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇 PLC 按結(jié)構(gòu)可分為整體式和模塊式兩類(lèi)。功能相似前提下，由于整體式 PLC是把 CPU、存儲(chǔ)器、I/O 接口電路等集成在一起，所以比模塊式價(jià)格要低。但模塊式具有擴(kuò)展靈活，維修方便，易判斷故障點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。所以在選擇結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)實(shí)際要求等各方面綜合考慮。 FP 系列 PLC 是日本松下電工株式會(huì)生產(chǎn)的小型可編程序控制器。它有許多規(guī)格。其中 FP1 系列具有體積小、重量輕，功能齊全，編程簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)控制中應(yīng)用十分廣泛。主要的特殊功能有：脈沖輸出，輸入延時(shí)濾波，脈沖捕捉，高速計(jì)數(shù)，中斷，A/D 與 D/A

34、轉(zhuǎn)換。 FP1系列機(jī)是PLC中的小型機(jī)產(chǎn)品。產(chǎn)品型號(hào)以C字母開(kāi)頭代表主控單元（又稱(chēng)主機(jī)），以 E 字母開(kāi)頭代表擴(kuò)展單元。后面跟的數(shù)字代表 I/O 點(diǎn)數(shù)。主控單元有 C14、C16、C24、C40、C56、C72 六種。本設(shè)計(jì)輸入點(diǎn)共有18個(gè)，輸出點(diǎn)共有14個(gè)，總共有32個(gè)。根據(jù)I/O點(diǎn)的個(gè)數(shù)，松下FP1系列的CP40輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為24/16，足以滿(mǎn)足要求。本次設(shè)計(jì)選用C40.3.3 I/O分配該系統(tǒng)占用PLC的32個(gè)I/O口，18個(gè)輸入點(diǎn)，14個(gè)輸出點(diǎn)，具體的I/O分配如表3.1所示。表3.1 I/O分配表名稱(chēng)輸入名稱(chēng)輸出XA手動(dòng)開(kāi)門(mén)Y20門(mén)電機(jī)正轉(zhuǎn)XB手動(dòng)關(guān)門(mén)Y01層外選信號(hào)燈X01層內(nèi)選

35、信號(hào)Y12層外選信號(hào)燈X12層內(nèi)選信號(hào)Y22層外選信號(hào)燈X23層內(nèi)選信號(hào)Y33層外選信號(hào)燈X34層內(nèi)選信號(hào)Y43層外選信號(hào)燈X41層外呼信號(hào)Y54層外選信號(hào)燈X52層外呼信號(hào)Y0電機(jī)正轉(zhuǎn)X62層外呼信號(hào)Y1電機(jī)反轉(zhuǎn)X73層外呼信號(hào)Y211層內(nèi)呼信號(hào)燈X83層外呼信號(hào)Y222層內(nèi)呼信號(hào)燈X94層外呼信號(hào)Y233層內(nèi)呼信號(hào)燈XC1層平層限位信號(hào)Y244層內(nèi)呼信號(hào)燈XD2層平層限位信號(hào)Y25門(mén)電機(jī)反轉(zhuǎn)XE3層平層限位信號(hào)XF4層平層限位信號(hào)X11開(kāi)門(mén)限位信號(hào)X12關(guān)門(mén)限位信號(hào)3.4 外部接線(xiàn) PLC外部接線(xiàn)圖如圖3.2所示。圖3.2 PLC外部接線(xiàn)圖4 程序設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)任務(wù)要求 （1）利用PLC

36、實(shí)現(xiàn)對(duì)四層電梯的運(yùn)行控制,并采用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 （2）組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換,在組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面上能實(shí)時(shí)反映電梯的運(yùn)行狀態(tài),并能通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面控制電梯運(yùn)行狀態(tài)。具體控制要求如下： （1）電梯轎箱的控制要求：選向：根據(jù)電梯各層內(nèi)選外呼信號(hào)的先后和停止時(shí)轎箱所在的樓曾位置決定電梯的運(yùn)行方向。樓層位置的指示：選擇哪層對(duì)應(yīng)樓層燈可以亮，到達(dá)該層是顯示燈熄滅。 （2）電梯門(mén)的控制要求：要求當(dāng)電梯平層的時(shí)候，電梯門(mén)自動(dòng)打開(kāi)。 （3）當(dāng)幾個(gè)人同時(shí)按下電梯時(shí)，到相應(yīng)的層都要停。 （4）在電梯升降是有優(yōu)先級(jí)問(wèn)題，依照電梯的初始運(yùn)行狀態(tài)為主例：當(dāng)電梯初始狀態(tài)是向上升時(shí)，只響應(yīng)電梯

37、初始狀態(tài)是該層及該層以上的向上運(yùn)行的外選信號(hào)，等向上狀態(tài)運(yùn)行完畢后在響應(yīng)向下信號(hào)。 （5）出了上述兩個(gè)要求以外，還要注意的一點(diǎn)就是備用電梯電機(jī)的使用，一但曳引電機(jī)出現(xiàn)故障，備用電機(jī)將手動(dòng)控制轉(zhuǎn)入運(yùn)行狀態(tài)，避免因曳引惦記出故障而引發(fā)的不必要的麻煩。4.2 程序設(shè)計(jì)思路 本程序的設(shè)計(jì)思路為，以電梯的運(yùn)行狀態(tài)為主要考慮對(duì)象，分為向上運(yùn)行和向下運(yùn)行兩種。 向上為：電梯由一層到二層、由一，二層到三層、由一，二，三層到四層。 向下為：電梯由四層到三層、由四，三層到二層、由四，三，二層到一層。 以上兩種情況分別由人在目的地層的外選或者電梯內(nèi)部的內(nèi)選來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯的運(yùn)行。其次該程序需要考慮的是，電梯優(yōu)先級(jí)的情況，

38、在本程序中使用中間繼電器的互鎖以及各層的限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.3 電梯控制程序流程圖上電輸入信號(hào) 初始化檢測(cè)電梯狀態(tài)執(zhí)行上行呼叫？開(kāi)門(mén)？上行？下行？執(zhí)行下行到達(dá)目標(biāo)樓層?關(guān)門(mén)？到達(dá)目標(biāo)樓層?執(zhí)行開(kāi)關(guān)門(mén)NONONONONONONOYESYESYESYESYESYESYES圖4.1 電梯控制流程圖4.4 設(shè)計(jì)程序梯形圖 本次設(shè)計(jì)的程序梯形圖如圖4.2所示。5 MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控5.1 MCGS組態(tài)軟件概述MCGS(Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場(chǎng)

39、數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件包括三個(gè)版本，分別是網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版。它具有功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。通過(guò)與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開(kāi)發(fā)各種用于現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。用戶(hù)只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊，無(wú)紙記錄儀、無(wú)人值守的現(xiàn)場(chǎng)采集站、人機(jī)界面等專(zhuān)用設(shè)備。本設(shè)計(jì)使用通用版，功能特點(diǎn)如下:全中文可視化組態(tài)軟件，簡(jiǎn)潔、大方，使用方便靈活;完善的中文在線(xiàn)幫助系統(tǒng)和多媒

40、體教程;真正的32位程序，支持多任務(wù)、多線(xiàn)程，運(yùn)行于Win95/98/NT/2000平臺(tái);提供近百種繪圖工具和基本圖符，快速構(gòu)造圖形界面;支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板卡、智能模塊、智能儀表、PLC、變頻器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等700多種國(guó)內(nèi)外眾多常用設(shè)備;支持溫控曲線(xiàn)、計(jì)劃曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)、XY曲線(xiàn)等多種工控曲線(xiàn);支持ODBC接口，可與SQL Server、Oracle、Access等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián);支持OPC接口、DDE接口和OLE技術(shù)，可方便的與其他各種程序和設(shè)備互聯(lián);提供漸進(jìn)色、旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)、透明位圖、流動(dòng)塊等多種動(dòng)畫(huà)方式，可以達(dá)到良好的動(dòng)畫(huà)效果. MCGS組態(tài)軟件由五大組成部分，分別如下： （1）主控窗

41、口主控窗口確定了工業(yè)控制中工程作業(yè)的總體輪廓、運(yùn)行流程、菜單命令、特性參數(shù)和啟動(dòng)特性等內(nèi)容，是應(yīng)用系統(tǒng)的主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶(hù)窗口，主控窗口負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。 （2）設(shè)備窗口設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。設(shè)備窗口專(zhuān)門(mén)用來(lái)放置不同類(lèi)型和功能的設(shè)備構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的操作和控制。設(shè)備窗口通過(guò)設(shè)備構(gòu)件把外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來(lái)，送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，或把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)只有一個(gè)設(shè)備窗口，運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)設(shè)備窗口來(lái)管理和調(diào)度所有設(shè)備構(gòu)件正常工作，并在后臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行。 （3）用戶(hù)窗口用戶(hù)窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面

42、。其中可以放置三種不同類(lèi)型的圖形對(duì)象：圖元、圖符和動(dòng)畫(huà)構(gòu)件。圖元和圖符對(duì)象為用戶(hù)提供了一套完善的設(shè)計(jì)制作圖形畫(huà)面和定義動(dòng)畫(huà)的方法。動(dòng)畫(huà)構(gòu)件對(duì)應(yīng)于不同的動(dòng)畫(huà)功能，它們是從工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出的常用的動(dòng)畫(huà)顯示與操作模塊，用戶(hù)可以直接使用。 （4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，是MCGS系統(tǒng)的核心。它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。本窗口內(nèi)定義的不同類(lèi)型和名稱(chēng)的變量，將作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫(huà)連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。 （5）運(yùn)行策略運(yùn)行策略是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行流程實(shí)現(xiàn)有效控制的手段。本窗口主要完成對(duì)工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫(xiě)控制程序和選用各種功能構(gòu)件，例如數(shù)據(jù)提

43、取、定時(shí)器、配方操作和多媒體輸出等。5.2 MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控設(shè)計(jì)建立應(yīng)用程序大致可分為以下四個(gè)步驟：（1）設(shè)計(jì)圖形界面（2）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)（3）建立動(dòng)畫(huà)連接 （4）運(yùn)行和調(diào)試5.2.1 組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì) （1）建立一個(gè)新工程 雙擊“MCGS組態(tài)環(huán)境”圖標(biāo)，進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境。在“菜單”文件中選擇“新建工程”菜單項(xiàng)，系統(tǒng)會(huì)在D盤(pán)自動(dòng)生成新工程。在菜單“文件”中選擇“工程另存為”菜單項(xiàng)，把新建工程存為“電梯控制”.如圖5.1所示。圖5.1 新建工程 （2）繪制動(dòng)畫(huà)建立了新的畫(huà)面之后，就需要繪制電梯監(jiān)控系統(tǒng)的基本畫(huà)面了，其中包括四層電梯樓層的主體圖素、各層電梯門(mén)、上下行顯示、各種操控按鈕以及超重報(bào)警指

44、示燈等圖素。繪制過(guò)程中，工具欄里有很多常用的，例如工具箱、調(diào)色板，還有圖庫(kù)里面很多樣板圖素可以使用。繪制過(guò)程不再贅述，最終繪制畫(huà)面如圖5.2所示。圖5.2 動(dòng)畫(huà)畫(huà)面5.2.2 定義變量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程就是定義數(shù)據(jù)變量的過(guò)程。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱(chēng)、類(lèi)型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤(pán)相關(guān)的參數(shù)，如存盤(pán)的周期，存盤(pán)的時(shí)間范圍和保存期限等。在本次設(shè)計(jì)中，將開(kāi)關(guān)型變量的基本屬性中的對(duì)象初值設(shè)置為0，數(shù)值型變量的屬性的對(duì)象初值設(shè)為100，最小值為0，最大值為100.MCGS中定義的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

45、如圖5.3所示。圖5.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)5.2.3 動(dòng)畫(huà)連接之前所繪制的圖形界面是靜止不動(dòng)的，需要對(duì)這些圖形對(duì)象進(jìn)行動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)，真實(shí)的描述外界對(duì)象的狀態(tài)變化，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。實(shí)現(xiàn)圖形動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶(hù)窗口中圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立相關(guān)性鏈接，并設(shè)置相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)屬性。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，圖形對(duì)象的外觀(guān)和狀態(tài)特性，由數(shù)據(jù)對(duì)象的實(shí)時(shí)采集值驅(qū)動(dòng)，從而達(dá)到動(dòng)畫(huà)的效果。 (1)指示燈的屬性設(shè)置在用戶(hù)窗口中，雙擊電梯控制進(jìn)入動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)畫(huà)面，選中一層內(nèi)選指示圖標(biāo)并雙擊，彈出單元屬性設(shè)置窗口。如圖5.4所示。圖5.4 一層內(nèi)選指示燈設(shè)置 (2)轎廂屬性設(shè)置雙擊畫(huà)面中上升和下降的轎廂，彈出屬性設(shè)置窗口

46、，屬性設(shè)置如圖5.5所示。圖5.5 轎廂屬性設(shè)置 (3)數(shù)值型變量的設(shè)置以一層左邊的電梯門(mén)為例，設(shè)置如圖5.6所示。圖5.6 一層左電梯門(mén)屬性設(shè)置其他動(dòng)畫(huà)對(duì)象的屬性設(shè)置和上面基本相同，只是表達(dá)式的值對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)變量，在此就不一一列舉。5.2.4 外部設(shè)備連接設(shè)備窗口是MCGS系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)和外部設(shè)備之間的連接，使得MCGS從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在MCGS組態(tài)軟件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)上，單擊“設(shè)備窗口”，再單擊“設(shè)備組態(tài)”按鈕進(jìn)入設(shè)備組態(tài)。在“設(shè)備工具箱”中，選中“通用串口父設(shè)備”和“松下FP系列PLC”，加到右邊已選設(shè)備，并分別設(shè)置兩者

47、的屬性，與PLC的I/O設(shè)置保持一致。如圖5.7所示。圖5.7 外部設(shè)備連接5.2.5 運(yùn)行與調(diào)試 在“運(yùn)行策略”中，雙擊“循環(huán)策略”進(jìn)入，雙擊圖標(biāo)進(jìn)入“策略屬性設(shè)置”，把循環(huán)時(shí)間設(shè)為100秒，按“確定”。設(shè)置如圖5.8所示。圖5.8 運(yùn)行設(shè)置單擊“文件”，“進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境”，單擊“系統(tǒng)管理”，“用戶(hù)窗口管理”，選中電梯控制，點(diǎn)擊確定進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境。如圖5.9所示。圖5.9 進(jìn)入組態(tài)工程當(dāng)人在三層按外呼下時(shí)，電梯由四層運(yùn)行至三層的過(guò)程，動(dòng)畫(huà)如圖5.10所示。圖5.10 監(jiān)控動(dòng)畫(huà)結(jié)束語(yǔ)本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)PLC程序之前我先完成了組態(tài)界面的設(shè)計(jì)，我使用的是北京昆侖公司的產(chǎn)

48、品，通過(guò)對(duì)四層電梯的模擬組態(tài)，并在圖書(shū)館和網(wǎng)上查找相關(guān)的資料，我對(duì)該公司的組態(tài)軟件有了一個(gè)很好的了解。 利用MCGS開(kāi)發(fā)的四層電梯動(dòng)畫(huà)可分為兩種：其一為演示界面，不與PLC連接，只要用鼠標(biāo)點(diǎn)擊界面上相關(guān)樓層選擇按鈕，通過(guò)編好的MCGS腳本程序控制門(mén)開(kāi)關(guān)和轎廂運(yùn)行，目的是在實(shí)驗(yàn)前了解控制要求和實(shí)際的運(yùn)行流程，為編制實(shí)驗(yàn)程序奠定基礎(chǔ)；其二是監(jiān)控界面，使用時(shí)可以操作實(shí)驗(yàn)?zāi)K上的樓層選擇按鈕，啟動(dòng)自己編寫(xiě)的PLC 程序，根據(jù)PLC程序的執(zhí)行情況控制門(mén)及轎廂，可以直觀(guān)地看到自己編寫(xiě)的控制程序的運(yùn)行效果，為程序調(diào)試提供方便。剛開(kāi)始接觸這個(gè)軟件時(shí)我感覺(jué)無(wú)從下手，后來(lái)請(qǐng)教了導(dǎo)師，導(dǎo)師認(rèn)真地給我講解了組態(tài)軟件的

49、使用方法，在導(dǎo)師的幫助下，我對(duì)該軟件的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深。最后，我可以設(shè)計(jì)出理想的四層樓電梯的模擬控制過(guò)程。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)永遠(yuǎn)是沒(méi)有止境的，導(dǎo)師在課堂上教會(huì)的可能只是一小部分，還有許多問(wèn)題需要我們自己去理解，去琢磨，去體會(huì)，只有這樣才能適應(yīng)新時(shí)代的要求。參考文獻(xiàn)1 張萬(wàn)忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,19962 陳一才.大樓自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：中國(guó)建設(shè)工業(yè)出版社，19943 張萬(wàn)忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,19964 李秧耕，何喬治，何峰峰.電梯基本原理及安裝維修全書(shū)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20055 J.B.Lee.A study on the development of optimal model for det