基于西門(mén)子S7200 PLC的四層電梯及組態(tài)監(jiān)控的設(shè)計(jì)

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1、四層電梯及組態(tài)監(jiān)控的設(shè)計(jì)工 學(xué) 部工學(xué)一部專 業(yè)自動(dòng)化班 級(jí)4418501學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)教師沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院2008 年 7 月沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）II摘摘 要要隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，樓群建筑不斷增多，電梯在當(dāng)今社會(huì)的生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為樓群建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。本文就是利用西門(mén)子 S7-200 可編程控制器對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行控制，首先進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，包括 CPU 處理模塊、系統(tǒng)的端口分配、以及外部接線圖，然后，在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的程序流程圖及梯形圖程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了分析和調(diào)試，實(shí)

2、現(xiàn)了電梯的自動(dòng)控制。最后，運(yùn)用 MCGS 組態(tài)軟件制作人機(jī)對(duì)話界面，檢驗(yàn)電梯 PLC 控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。使電梯通過(guò)讀取 PLC 中相應(yīng)寄存器的狀態(tài)，監(jiān)視電梯指示燈、電梯按鈕及電梯的其它運(yùn)行狀態(tài)，直觀地反映出電梯的運(yùn)行狀況，達(dá)到監(jiān)控的目的。關(guān)鍵詞：電梯；PLC；監(jiān)控沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IIIAbstractWith the continuous development of urban construction, the increasing complex construction, the lift of life in todays society has a w

3、ide range of applications. Elevator in the building as a complex operation of the vertical transport has been inextricably linked with peoples daily lives. This paper is the use of Siemens S7-200 PLC on elevator control system, first of all for hardware design, including the CPU processing module, t

4、he system of port allocation, as well as external wiring diagram, and then, on the basis of hardware design, software For the design, design a systematic process flow chart and ladder procedures and systems analysis and debugging, and automatic control of the elevator. Finally, the use of PC configu

5、ration software MCGS interactive interface, inspection of the elevator control system PLC operation. PLC to read through the elevator in the corresponding register of the state, surveillance, lift light, the elevator button and lift the other running directly reflects the operation of the escalator，

6、thus achieve the goal of monitoring.KeywordsKeywords：Elevator;PLC; Monitor沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）III目目 錄錄 1 緒 論.11.1 電梯的概述.11.1.1 電梯在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀.11.1.2 電梯的分類.21.2 可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介 .21.2.1 PLC 的發(fā)展階段 .31.2.2 PLC 的主要功能 .41.2.3 PLC 的主要特點(diǎn) .51.3 課題的目的、意義.61.4 主要研究?jī)?nèi)容.72 電梯系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).82.1 電梯的外部結(jié)構(gòu)及控制要求.82.2 方案選擇.92.2.1

7、 硬件方案的確定.92.2.2 軟件方案的確定.92.2.3 監(jiān)控系統(tǒng)的確定.103 電梯系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì).113.1 PLC 結(jié)構(gòu)及工作原理.113.2 系統(tǒng)的 CPU 處理模塊.133.3 系統(tǒng)的端口分配及功能表.133.4 系統(tǒng)的外部接線圖.154 電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).174.1 西門(mén)子 PLC 編程軟件 .174.2 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì).184.2.1 程序流程圖.18沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IV4.2.2 主要程序設(shè)計(jì)及分析.184.3 程序調(diào)試.264.3.1 PC 與 PLC 的通信.264.3.2 調(diào)試.275 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì).285.1 MCGS 組態(tài)軟件介

8、紹.285.2 組態(tài)軟件的制作過(guò)程.295.2.1 建立 MCGS 新畫(huà)面 .295.2.2 定義數(shù)據(jù)變量.295.2.3 制作監(jiān)控畫(huà)面.315.2.4 編寫(xiě)控制流程.335.3 遇到的問(wèn)題分析.346 結(jié) 論.35致 謝.36參考文獻(xiàn).37附錄 PLC 程序 .38附錄 組態(tài)命令程序.49 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11 緒緒 論論1.1 電梯的概述電梯的概述1.1.1 電梯在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀電梯在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀電梯進(jìn)入人們的生活已經(jīng) 150 年了。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，從此，人類歷史上第一部安

9、全升降梯誕生。奧的斯先生的發(fā)明徹底改寫(xiě)了人類使用升降工具的歷史。從那以后，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、人機(jī)對(duì)話等等，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

10、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、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。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)。另外，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)保等一款款集納了人類在機(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。中國(guó)最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國(guó)奧的斯公司于 1901 年安裝的。1932 年由美國(guó)奧的斯公司安裝在天津利順德酒店的電梯至今還在安全運(yùn)轉(zhuǎn)著。十一屆三中全會(huì)后，我國(guó)電梯業(yè)進(jìn)

11、入了高速發(fā)展的時(shí)期。解放前，我國(guó)電梯擁有量?jī)H約 2000 臺(tái)，也沒(méi)有電梯制造業(yè)。70 年代初，全國(guó)僅有幾家電梯制造廠，至 80 年代末就發(fā)展到 150 多家，至今已超過(guò) 200 家，且世界著名電梯廠商在我國(guó)均有合資企業(yè)。目前我國(guó)合資、沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2獨(dú)資的電梯生產(chǎn)企業(yè)已有 200 多家。如今，在我國(guó)任何一個(gè)城市，電梯都在被廣泛應(yīng)用，電梯給人們的生活帶來(lái)了便利，也為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的加速發(fā)展提供了強(qiáng)大的保障。時(shí)至今日，電梯已進(jìn)入了全面發(fā)展的新時(shí)期。1.1.2 電梯的電梯的分類分類電梯的種類相當(dāng)很多，按用途分為乘客電梯、載貨電梯、醫(yī)用電梯、住宅電梯、雜物電梯、觀光電梯、

12、車輛電梯、船舶電梯、建筑施工電梯等；按驅(qū)動(dòng)方式可分為交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯、螺桿式電梯、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯；按速度分為低速電梯（速度低于 1m/s 以下） 、中速電梯（速度在 12m/s 之間） 、高速電梯（速度大于 2m/s） 、超高速電梯（速度超過(guò) 5m/s） ，不過(guò)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；按拖動(dòng)方式分為交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條電梯等；按操縱控制方式分為手柄開(kāi)關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯、信號(hào)控制電梯、集選控制電梯等。除上述電梯的分類外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫(kù)電梯、防爆電梯、礦井電梯、斜行電

13、梯、雙層轎廂電梯等等。1.2 可編程控制器（可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介）簡(jiǎn)介PLC（Programmable Logic Controller）通常稱為可編程控制器，它是一種以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。由于它擁有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、以及維護(hù)方便等特點(diǎn)，特別是適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境的能力和高可靠性，使其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。1987 年 2 月國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序

14、控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)”。事實(shí)上，可編程控制器是一種以微處理器為核心，帶有指令存儲(chǔ)器和輸入/輸出沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3接口，將自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。1.2.1 PLC 的的發(fā)展階段發(fā)展階段 隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC 也迅速發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致可分為以下三個(gè)階段。 早期的 PLC（20 世紀(jì) 60 年代末

15、20 世紀(jì) 70 年代中期）早期的 PLC 可編程邏輯控制器，是繼電器控制裝置的，其主要功能只是執(zhí)行原來(lái)有繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。它在硬件上以計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在 I/O 接口電路上做了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。在軟件編程上，采用廣大電器工程技術(shù)人員所熟知的繼電器控制線路方式梯形圖。其中 PLC 特有的編程語(yǔ)言梯形圖一直沿用至今。 中期的 PLC（20 世紀(jì) 70 年代中期20 世紀(jì) 80 年代中后期）在 20 世紀(jì) 70 年代，微處理器的出現(xiàn)使 PLC 發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)、日本、德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為 PLC 的中央處理單元（CPU） ，這樣使PLC 的功能大大

16、增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信、自診斷等功能。在硬件方面，增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加。除此之外，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器。 近期的 PLC(20 世紀(jì) 80 年代中后期至今)進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代中后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高 PLC 的處理速度，各制造商研發(fā)的專用邏輯處理芯片。這樣使 PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。近年來(lái)，PLC 技術(shù)發(fā)展很快，性能不斷提高，類型也在不斷增多，

17、功能也越來(lái)越完善。因此，PLC 已發(fā)展成為當(dāng)今自動(dòng)化、信息化的重要支柱。1.2.2 PLC 的主要功能的主要功能隨著 PLC 技術(shù)的為斷發(fā)展，目前已能實(shí)現(xiàn)以下功能。沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4 調(diào)節(jié)控制功能條件控制功能是指用 PLC 與、或、非指令取代繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)，并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。 定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能就是用 PLC 提供的定時(shí)器，計(jì)數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對(duì)某種操作的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制，以取代時(shí)時(shí)間繼電器。 步進(jìn)控制功能步進(jìn)控制能就是步進(jìn)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)在多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能進(jìn)行下道工序的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。 數(shù)

18、據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC 能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能就是通過(guò) A/D，D/A 模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。 運(yùn)動(dòng)、過(guò)程控制功能運(yùn)動(dòng)控制功能就是指通過(guò)高速計(jì)數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸控制。過(guò)程控制功能是指通過(guò) PLC 的 PLD 控制指令實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是指通過(guò)連接輸入/輸出擴(kuò)展單元（即 I/O 擴(kuò)展單元）模塊來(lái)增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過(guò)附加各種智能單元及特殊單元來(lái)提高 PLC 的控制能力。 遠(yuǎn)程 I/O 功能

19、過(guò)程 I/O 功能是指通過(guò)過(guò)程 I/O 單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入，輸出設(shè)備與沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5PLC 主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號(hào)，傳出輸出信號(hào)。 通訊聯(lián)網(wǎng)功能通訊聯(lián)網(wǎng)功能是 PLC 之間的聯(lián)網(wǎng)，PLC 與上位計(jì)算機(jī)的連接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成系統(tǒng)規(guī)模較大的復(fù)雜控制。 監(jiān)控功能監(jiān)控功能是指 PLC 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)程，以系統(tǒng)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)中止運(yùn)行。也可在線調(diào)整，修改控制程序中定時(shí)器，計(jì)數(shù)器等到設(shè)事實(shí)上值或強(qiáng)制 I/O 狀態(tài)。1.2.3 PLC 的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn)PLC 之所以能迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用

20、，是因?yàn)樗哂幸韵绿攸c(diǎn)： 可靠性高 PLC 不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。 PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。 PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。 在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。 PLC 的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用

21、軟件濾波；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。 易操作 操作方便。對(duì) PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù) PLC 采沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。 編程方便。PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。 維修方便。PLC 具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。 靈活性高 編程的靈活性。PLC 采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程方便、

22、應(yīng)用面拓展。 擴(kuò)展的靈活性。PLC 的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。 操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。1.3 課題的目的、意義課題的目的、意義以前，我國(guó)住宅樓電梯大部分是采用繼電器控制的，由于控制線路復(fù)雜、體積大、故障率高而且難于維護(hù)，使電梯難以達(dá)到安全、穩(wěn)定、可靠的基本要求，事故時(shí)有發(fā)生。鑒于繼電器控制存在著上述的種種弊端，將 PLC 應(yīng)用于電梯控制，收到了良好效果。可編程控制器應(yīng)用于電梯控制，用軟件編程替代原有繼電器硬件布線控制，使控制系統(tǒng)具有了極大的柔性和通用性。同時(shí)，由于 PLC 功能

23、齊全、應(yīng)用靈活，能夠滿足電梯控制的要求而且具有抗干擾性能強(qiáng)、操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，使得系統(tǒng)可靠性大大提高。因此，本系統(tǒng)采用西門(mén)子公司的小型 PLC 系列 S7200中的 STEP7-Micro/WIN4.0 編程軟件。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的電梯系統(tǒng)都傾向于采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的 PLC 來(lái)進(jìn)行控制，這樣能提高電梯系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及可維護(hù)性。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用很多都離不開(kāi)監(jiān)控系統(tǒng)。使用監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施監(jiān)控，即使不深入現(xiàn)場(chǎng)，也能了解設(shè)備狀況，分析設(shè)備問(wèn)題，并且能夠記錄設(shè)備的各種信息。另外，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決，從而完沈陽(yáng)航空工業(yè)

24、學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7善生產(chǎn)的環(huán)節(jié)。因此，本系統(tǒng)就是采用 MCGS 組態(tài)監(jiān)控軟件進(jìn)行監(jiān)控，此軟件操作簡(jiǎn)單，可視性好，無(wú)須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定、功能全面的監(jiān)控系統(tǒng)。在現(xiàn)實(shí)生活中，操作者還可通過(guò)以太網(wǎng)或其它辦公信息網(wǎng)絡(luò)等對(duì)電梯設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)控，從而達(dá)到遠(yuǎn)程維護(hù)的目的，這樣既節(jié)省人力和財(cái)力，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決。 1.4 主要研究?jī)?nèi)容主要研究?jī)?nèi)容本次設(shè)計(jì)主要是利用可編程序控制器（PLC）控制一個(gè)四層電梯，首先進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，包括 CPU 處理模塊、擴(kuò)展模塊、資源分配以及外部接線等，然后在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，選用西門(mén)子公司的 STEP7Micro/

25、WIN4.0 編程軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的程序流程圖及梯形圖程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了分析和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了電梯的自動(dòng)控制。并且用上位機(jī) MCGS 組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控，檢驗(yàn)電梯 PLC 控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，從而達(dá)到對(duì)電梯的監(jiān)視控制。沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）82 電梯系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)電梯系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 電梯的外部結(jié)構(gòu)電梯的外部結(jié)構(gòu)及控制要求及控制要求圖 2.1 電梯外部結(jié)構(gòu)由上圖可知，電梯由安裝在各樓層電梯口的上升、下降呼叫按鈕，電梯轎廂內(nèi)樓層選擇按鈕，上升下降指示，各樓層到位行程開(kāi)關(guān)組成。當(dāng)電梯在上升的過(guò)程中只響應(yīng)向上的呼叫，在下降的過(guò)程中只響應(yīng)向下的呼叫，電梯向上或向下的呼叫執(zhí)行

26、完成后再執(zhí)行反向呼叫。另外電梯還具有樓層顯示、呼叫記憶、內(nèi)選呼叫指示等功能。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電梯達(dá)到如下要求：行車方向由內(nèi)選信號(hào)決定，順向優(yōu)先執(zhí)行；行車途中如遇呼梯信號(hào)時(shí)，順向截車，反向不截車；內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)具有記憶功能，執(zhí)行后解除；內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)、行車方向、行車樓層位置均有信號(hào)燈指沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9示；樓層顯示燈亮表示轎廂停于該層，燈滅表示電梯離開(kāi)該層；無(wú)呼梯時(shí)，5S內(nèi)沒(méi)有人呼梯，電梯停止運(yùn)行；行車時(shí)不能手動(dòng)開(kāi)門(mén)或本層呼梯開(kāi)門(mén)，開(kāi)門(mén)不能行車。2.2 方案選擇方案選擇系統(tǒng)總體邏輯框圖，如圖 2.2 所示。 圖 2.2 系統(tǒng)總體邏輯框圖2.2.1 硬件方案的確定

27、硬件方案的確定PLC 種類繁多，雖然功能和指令不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異。通常 PLC 由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源、編程器擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。根據(jù)此次電梯控制系統(tǒng)的要求，我選用了德國(guó)西門(mén)子公司推出的小型PLC 系列 S7-200，它具有可靠性高、體積小、擴(kuò)展方便，使用靈活的特點(diǎn)。此系統(tǒng)為多點(diǎn)輸入、多點(diǎn)輸出，CPU 選擇 224 系列，擴(kuò)展模塊選用 EM223。2.2.2 軟件方案的確定軟件方案的確定本系統(tǒng)選用 STEP7-Micro/WIN4.0 版編程軟件，是因?yàn)樗纫酝木幊誊浖δ芨?、更?qiáng)，支持 32 位的 Windows95、Windows98、W

28、indows NT、Windows XP使用環(huán)境，并且具有易于操作，界面一致性好，簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)。使用該軟件時(shí)需要一根連到計(jì)算機(jī)串行通訊口的 PC/PPI 電纜，其通訊參數(shù)的配置可以在安裝軟件結(jié)束時(shí)或在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行。 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)小型 S7-200擴(kuò)展模塊EM223組態(tài)監(jiān)控 電梯沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）102.2.3 監(jiān)控系統(tǒng)的確定監(jiān)控系統(tǒng)的確定 MCGS(Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，能夠在 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行。另外，MCGS充分利用 windows 圖形功能完備

29、、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。因比以往使用專用機(jī)開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性，所以選用 MCGS 組態(tài)軟件制作人機(jī)對(duì)話界面，檢驗(yàn)電梯 PLC 控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）113 電梯系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)電梯系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)3.1 PLC 結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理PLC 的基本結(jié)構(gòu)：一般 PLC 分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對(duì)箱體式 PLC 有一塊 CPU 板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按 CPU性能分成若干型號(hào)，并按 I/O 點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對(duì)模塊式 PLC 有 CPU 模塊、I/O模塊、內(nèi)存、

30、電源模塊、底板或機(jī)架。無(wú)任哪種結(jié)構(gòu)類型的 PLC，都屬于總線式開(kāi)放型結(jié)構(gòu)，其 I/O 能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。PLC 的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 3.1所示。圖 3.1 PLC 基本結(jié)構(gòu)框圖 PLC 的工作原理：當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)，是通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)完成控制任務(wù)的，需要執(zhí)行眾多的操作，但 CPU 不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作，它只能按分時(shí)操作（串行工作）方式每一次執(zhí)行一個(gè)操作，按順序逐個(gè)執(zhí)行。由于 CPU 的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來(lái)看，PLC 外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)（并行）完成的。這種串行工作過(guò)程稱為 PLC 的掃描工作方式。用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時(shí)，掃描是從第一條程

31、序開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)順序的先后逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運(yùn)行。如圖3.2所示：PLC采用集中采樣，集中輸出的工作方式，減少了外界干擾的影響。沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12圖 3.2 PLC 掃描工作原理圖PLC工作過(guò)程分三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新。以下詳細(xì)敘述PLC三個(gè)階段的工作過(guò)程： PLC在輸入采樣階段：以掃描方式依次地讀入信號(hào)的通/斷狀態(tài)，并將它們存入存儲(chǔ)器輸入暫存區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)，這部分存儲(chǔ)區(qū)也特別地稱為輸入映像區(qū)。在讀輸入結(jié)束后，PLC轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段。 PLC 在程序執(zhí)行階段：

32、按照先后順序掃描執(zhí)行每條指令，從輸入映像存儲(chǔ)區(qū)中讀取輸入狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，將不斷得到運(yùn)算結(jié)果，而運(yùn)算得到的結(jié)果是將其對(duì)應(yīng)地先存入輸出暫存區(qū)（輸出映象區(qū)）的相應(yīng)單元中，直到用戶程序全部被執(zhí)行完。本掃描周期內(nèi)的程序執(zhí)行階段結(jié)束后，PLC 轉(zhuǎn)入寫(xiě)輸出階段。 輸出刷新階段：當(dāng)所有的指令執(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(guò)一定的方式（繼電器等）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。在此期間 PLC 根據(jù)輸出映像區(qū)中的對(duì)應(yīng)狀態(tài)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)隔離驅(qū)動(dòng)到輸出端子，向外界輸出控制信號(hào)，這才是 PLC 的實(shí)際輸出。為了提高工作的可靠性，及時(shí)接收外來(lái)的控制命令，

33、PLC 在每次掃描期間，除完成上述三步操作外，通常還要進(jìn)行故障自診斷，完成與編程器等的通信。每次掃描開(kāi)始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對(duì)各輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)器和 CPU 等進(jìn)行診斷，診沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13斷的方法通常是測(cè)試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若兩者一致，說(shuō)明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障。此時(shí)，PLC 立即啟動(dòng)關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。診斷結(jié)束后，如沒(méi)發(fā)現(xiàn)故障，PLC 將繼續(xù)往下掃描，檢查是否有編程器等的通信請(qǐng)求。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來(lái)的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息送給編程器顯示等。

34、處理完通信后，PLC 繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場(chǎng)信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號(hào)，完成一個(gè)掃描周期。然后又從自診斷開(kāi)始，進(jìn)行第二輪掃描。PLC就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的連續(xù)控制，直到接收到停機(jī)命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。3.2 系統(tǒng)的系統(tǒng)的 CPU 處理模塊處理模塊基本 CPU 單元選用的是 CPU224，性能如下：2048 程序存儲(chǔ)器；2048 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；14 點(diǎn)輸入，10 點(diǎn)輸出；可擴(kuò)展 7 個(gè)模塊；128 個(gè)定時(shí)器；128 個(gè)計(jì)數(shù)器；4個(gè)硬件中斷、1 個(gè)定時(shí)器中斷；實(shí)時(shí)時(shí)鐘；高速計(jì)數(shù)器；可利用 PPI 協(xié)議或自由口進(jìn)行通信。 由于 CPU224 的輸入和輸出點(diǎn)不能滿足設(shè)

35、計(jì)的要求，因此還添加了擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展模塊選用的是 EM223 繼電器型，性能如下：輸入電壓 24V；8 點(diǎn)輸入、8 點(diǎn)輸出；額定負(fù)載電壓 24VDC/24V230V AC；允許范圍 20.430V DC/20250V AC；輸出電壓 L0.3V -每組電流總和 8A；I/O 端子可拆卸；背板總線消耗電流 80mA；功耗 3W 。3.3 系統(tǒng)的端口分配及功能表系統(tǒng)的端口分配及功能表對(duì)于 PLC 電梯控制系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)必須進(jìn)行合理的配置?；镜妮斎腼@示功能有：一層內(nèi)選指示、二層內(nèi)選指示、三層內(nèi)選指示、四層內(nèi)選指示、一層上呼指示、二層上呼指示、三層上呼指示、二層下呼指示、三層下呼指示、四層下呼指

36、示、一層樓層指示、二層樓層指示、三層樓層指示、四層樓層指示、低脈沖按鈕、直線啟動(dòng)按鈕共 16 個(gè)點(diǎn)。基本的輸出顯示功能有：一層內(nèi)選指示、二層內(nèi)選指示、三層內(nèi)選指示、四層內(nèi)選指示、一層上呼指示、二層上呼指示、三層上呼指示、二層下呼指示、三層下沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14呼指示、四層下呼指示、一層樓層指示、二層樓層指示、三層樓層指示、四層樓層指示、轎廂下降指示、轎廂下降指示（同正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)） 、電梯運(yùn)行指示共 17 個(gè)點(diǎn)。電梯控制的邏輯關(guān)系，各輸入、輸出端子分配見(jiàn)表 3.1。表 3.1 端口分配及功能表序號(hào)PLC 地址功能說(shuō)明1I0.0四層內(nèi)選按鈕2I0.1三層內(nèi)選按鈕3I0.2

37、二層內(nèi)選按鈕4I0.3一層內(nèi)選按鈕5I0.4四層下呼按鈕6I0.5三層下呼按鈕7I0.6二層下呼按鈕8I0.7三層上呼按鈕9I1.0二層上呼按鈕10I1.1一層上呼按鈕11I1.2四層行程指示12I1.3三層行程指示13I1.4二層行程指示14I1.5一層行程指示15I2.0低脈沖按鈕16I2.1直線啟動(dòng)按鈕17Q0.0四層指示18Q0.1三層指示19Q0.2二層指示20Q0.3一層指示21Q0.4轎廂下降指示、反轉(zhuǎn)22Q0.5轎廂上升指示、正轉(zhuǎn)23Q0.6四層內(nèi)選指示24Q0.7三層內(nèi)選指示25Q1.0二層內(nèi)選指示26Q1.1一層內(nèi)選指示27Q2.0四層下呼指示28Q2.1三層下呼指示29Q

38、2.2二層下呼指示30Q2.3三層上呼指示31Q2.4二層上呼指示32Q2.5一層上呼指示沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1533Q2.6電梯運(yùn)行指示3.4 系統(tǒng)的外部接線圖系統(tǒng)的外部接線圖西門(mén)子 S7-200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化，具有極高的性能/價(jià)格比。圖 3.2 就是 S7-200PLC 的外部接線圖。主機(jī)1M、2M、3M 和面板 V+接電源+24V，主機(jī) 1L、2L、3L、4L、5L 和面板 COM 接電源 GND。圖 3.2 PLC 外部接線圖沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（

39、論文）174 電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 西門(mén)子西門(mén)子 PLC 編程軟件編程軟件STEP7Micro/WIN 是專門(mén)為 S7-200 設(shè)計(jì)的，在個(gè)人計(jì)算機(jī) Windows 操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)。用戶可以通過(guò)語(yǔ)句表、梯形圖和功能塊圖編程，不同的編程語(yǔ)言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換，可以用符號(hào)表來(lái)定義程序中使用的變量地址對(duì)應(yīng)的符號(hào)。圖 4.1 程序編輯窗口STEP7-Micro/WIN4.0 的編程界面如圖 4.1 所示。程序編輯器窗口包含為當(dāng)前項(xiàng)目使用的編輯器的局部變量表和程序視圖。其編程軟件具有以下一些功能：硬件配置、參數(shù)設(shè)置、通信設(shè)置、程序編輯

40、、測(cè)試、運(yùn)行和診斷等功能。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）184.2 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)4.2.1 程序流程圖程序流程圖PLC 設(shè)計(jì)電梯采用自動(dòng)運(yùn)行方式控制，根據(jù)此控制邏輯設(shè)計(jì)的流程圖如圖 4.2所示。圖 4.2 電梯設(shè)計(jì)的流程圖4.2.2 主要程序設(shè)計(jì)及分析主要程序設(shè)計(jì)及分析當(dāng)電梯內(nèi)部呼叫時(shí)，電梯的內(nèi)部指示燈會(huì)亮，同時(shí)電梯會(huì)自動(dòng)運(yùn)行到該呼叫層。顯示內(nèi)選指示燈的亮滅程序如下：沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20按下呼叫電梯按鈕，說(shuō)明有人外部呼叫電梯，這時(shí)，電梯會(huì)自動(dòng)運(yùn)行到該層，同時(shí)，對(duì)應(yīng)的樓層指示燈亮。電梯運(yùn)行

41、程序如下：沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24電梯上、下行程序如下：沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）264.3 程序調(diào)試程序調(diào)試4.3.1 PC 與與 PLC 的通信的通信程序 PC 與 PLC 進(jìn)行通訊，需一些參數(shù)的設(shè)置，本系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置過(guò)程如下： 程序與 PLC 的 CPU 通訊電纜進(jìn)行連接。 設(shè)置遠(yuǎn)程站（即 S7-200）的地址，使它與 S7-200 的地址相同，本系統(tǒng)設(shè)置為

42、 2，如圖 4.3 所示。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27圖 4.3 計(jì)算機(jī)與 PLC 的通信設(shè)置 從圖 4.3 中可知 PLC 通訊參數(shù)的設(shè)置，其中接口為 PC/PPI cable（COM 1） ，協(xié)議為 PPI，模式為 11 位，波特率為 9.6 千波特。4.3.2 調(diào)試調(diào)試把編寫(xiě)好的程序傳送到 PLC 中，運(yùn)行硬件時(shí)，不能很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試、修改，終于實(shí)現(xiàn)了電梯設(shè)計(jì)的要求。另外在軟件調(diào)試過(guò)程中也遇到了一些的問(wèn)題，比如下載 PLC 程序時(shí)，顯示下載錯(cuò)誤，PLC 程序無(wú)法運(yùn)行。這是因?yàn)?PLC 的地址輸入錯(cuò)誤，只要點(diǎn)擊“刷新”，把獲取的地址輸入則下載就恢復(fù)

43、正常。沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）285 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 MCGS 組態(tài)軟件介紹組態(tài)軟件介紹MCGS 全中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱 MCGS）是一套 32 位工控組態(tài)軟件，可穩(wěn)定運(yùn)行于 Windows95/98/Me/NT/2000 等多種操作系統(tǒng)，集動(dòng)畫(huà)顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、工程報(bào)表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強(qiáng)大功能于一身，并支持國(guó)內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、電力、機(jī)械、紡織、航天、建筑、通訊、實(shí)驗(yàn)室等多種工程領(lǐng)域。MCGS 組態(tài)軟件具有全中文、面向窗口的可視化操作界面。實(shí)時(shí)性強(qiáng)，有良好的并行處理

44、性能和豐富生動(dòng)的多媒體畫(huà)面。MCGS 組態(tài)軟件的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)擁有廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。同時(shí)。提供良好的安全機(jī)制，為多個(gè)不同級(jí)別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限。MCGS 組態(tài)軟件支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無(wú)關(guān)”，用戶不必因外部設(shè)備的局部改動(dòng)，而影響整個(gè)系統(tǒng)。MCGS 組態(tài)軟件由“MCGS 組態(tài)環(huán)境”和“MCGS 運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。目前，MCGS 組態(tài)軟件已經(jīng)成功推出了 MCGS 通用版組態(tài)軟件、MCGS 網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件和 MCGSE 嵌入版組態(tài)軟件。三類產(chǎn)品風(fēng)格相同，功能各異，三者完美結(jié)合，融為一體，形成了整個(gè)工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的從設(shè)備采集、工作站數(shù)據(jù)處理和控制

45、、上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理和 web 瀏覽的所有功能，很好的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制一體化的功能。本文利用 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)，在設(shè)備組態(tài)窗口中選擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備，正確設(shè)置其屬性。正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接，即可實(shí)現(xiàn) PLC 與組態(tài)軟件的通訊。將 PLC 中的串口驅(qū)動(dòng)程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合，使電腦對(duì) PLC 發(fā)出的信號(hào)有響應(yīng)。在 MCGS 組態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個(gè)動(dòng)畫(huà)界面。在界面上設(shè)置各個(gè)控件的屬性，使設(shè)置的控件按照真實(shí)的情況動(dòng)作，檢驗(yàn)和測(cè)試電梯 PLC 控制系統(tǒng)對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。MCGS 用主控窗口、設(shè)備窗口和用沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29戶窗口

46、來(lái)構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面。組態(tài)配置各種不同類型和功能的對(duì)象或結(jié)構(gòu)，可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。 5.2 組態(tài)軟件的制作過(guò)程組態(tài)軟件的制作過(guò)程5.2.1 建立建立 MCGS 新畫(huà)面新畫(huà)面制作組態(tài)軟件需要畫(huà)面的設(shè)計(jì)和參數(shù)的設(shè)置，由圖 5.1 用戶窗口屬性設(shè)置可知，窗口位置為任意擺放，窗口邊界為可變邊。在“用戶窗口屬性設(shè)置”中，還能對(duì)擴(kuò)充屬性、啟動(dòng)腳本、循環(huán)腳本、退出腳本進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。圖 5.1 電梯監(jiān)控畫(huà)面基本屬性設(shè)置5.2.2 定義數(shù)據(jù)變量定義數(shù)據(jù)變量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是 MCGS 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)程也即是定義數(shù)據(jù)變量的過(guò)

47、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、類型、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)等。在定義之前，應(yīng)充分分析和考慮所有問(wèn)題，最后列出需要沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30的所有的點(diǎn)（即變量） 。在定義時(shí)根據(jù)不同點(diǎn)的作用具體設(shè)置每個(gè)點(diǎn)的類型及參數(shù)。根據(jù)西門(mén)子 S7-200 點(diǎn)數(shù)、電梯模型輸入輸出端子分配及監(jiān)控程序的內(nèi)部變量，設(shè)置的數(shù)據(jù)變量如表 5.1 所示。表 5.1 數(shù)據(jù)詞典列表 變量名變量類型寄存器對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)變量四層內(nèi)選按鈕開(kāi)關(guān)型I0.0i00三層內(nèi)選按鈕開(kāi)關(guān)型I0.1i01二層內(nèi)選按鈕開(kāi)關(guān)型I0.2i02一層內(nèi)選按鈕開(kāi)關(guān)型I0.3i03四層下呼按鈕開(kāi)關(guān)型I

48、0.4i04三層下呼按鈕開(kāi)關(guān)型I0.5i05二層下呼按鈕開(kāi)關(guān)型I0.6i06三層下呼按鈕開(kāi)關(guān)型I0.7i07二層下呼按鈕開(kāi)關(guān)型I1.0i10一層下呼按鈕開(kāi)關(guān)型I1.1i11四層行程指示開(kāi)關(guān)型I1.2i12三層行程指示開(kāi)關(guān)型I1.3i13二層行程指示開(kāi)關(guān)型I1.4i14一層行程指示開(kāi)關(guān)型I1.5i15四層指示燈開(kāi)關(guān)型Q0.0q00三層指示燈開(kāi)關(guān)型Q0.1q01二層指示燈開(kāi)關(guān)型Q0.2q02一層指示燈開(kāi)關(guān)型Q0.3q03轎廂下降指示開(kāi)關(guān)型Q0.4q04轎廂上升指示開(kāi)關(guān)型Q0.5q05四層內(nèi)選指示開(kāi)關(guān)型Q0.6q06三層內(nèi)選指示開(kāi)關(guān)型Q0.7q07二層內(nèi)選指示開(kāi)關(guān)型Q1.0q10一層內(nèi)選指示開(kāi)關(guān)型Q

49、1.1q11一層上呼指示開(kāi)關(guān)型Q2.5q25二層上呼指示開(kāi)關(guān)型Q2.4q24三層上呼指示開(kāi)關(guān)型Q2.3q23四層下呼指示開(kāi)關(guān)型Q2.2q22三層下呼指示開(kāi)關(guān)型Q2.1q21二層下呼指示開(kāi)關(guān)型Q2.0q20 一次動(dòng)作標(biāo)志數(shù)值型movey1 門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作數(shù)值型movex1沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）315.2.3 制作監(jiān)控畫(huà)面制作監(jiān)控畫(huà)面轎箱運(yùn)動(dòng)監(jiān)控動(dòng)畫(huà)是電梯監(jiān)控程序的一個(gè)重要內(nèi)容，它以動(dòng)畫(huà)的方式直接反映電梯模型的運(yùn)動(dòng)，生動(dòng)形象。而它的制作過(guò)程較為復(fù)雜繁瑣，而且要制作一個(gè)立體的形象的轎箱模型要繪制許多圖案并把它們組合在一起，而其中對(duì)圖素前后位置以及圖案重疊的把握，將直接影響監(jiān)控動(dòng)畫(huà)的

50、形象性。在制作過(guò)程中，經(jīng)過(guò)多次的調(diào)整、組合、疊放、覆蓋等步驟才制作出了一個(gè)效果讓人滿意的圖形組合。之后設(shè)置監(jiān)控動(dòng)畫(huà)的各個(gè)參數(shù)，與 PLC 相連反復(fù)調(diào)試運(yùn)動(dòng)速度最后終于達(dá)到了滿意的監(jiān)控效果。 本系統(tǒng)的組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)如下圖所示。圖 5.2 組態(tài)歡迎窗口沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）32圖 5.3 組態(tài)模擬圖圖 5.4 電梯控制界面沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）335.2.4 編寫(xiě)控制流程編寫(xiě)控制流程用戶腳本程序是由用戶編制的、用來(lái)完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編程語(yǔ)法非常類似于普通的 C 語(yǔ)言，正確地編寫(xiě)腳本程序，可大大提高工作效率，優(yōu)化控制過(guò)程。本系統(tǒng)的腳本編制過(guò)

51、程如下：在策略組態(tài)中，單擊工具條中的“新增策略行”圖標(biāo)，則顯示如下：在策略組態(tài)中，如果沒(méi)有出現(xiàn)策略工具箱，請(qǐng)單擊工具條中的“工具箱” 圖標(biāo)，彈出“策略工具箱”，如下：?jiǎn)螕簟安呗怨ぞ呦洹敝械摹澳_本程序”，把鼠標(biāo)移出“策略工具箱”，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小手，把小手放在上，單擊鼠標(biāo)左鍵，則顯示如下：雙擊進(jìn)入腳本程序編輯環(huán)境，輸入電梯監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)程序，見(jiàn)附錄II。沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）345.3 遇到的問(wèn)題分析遇到的問(wèn)題分析在本次監(jiān)控軟件的制作過(guò)程中，遇到了一些問(wèn)題。譬如組態(tài)軟件不能與 PLC 同時(shí)進(jìn)行通訊，因?yàn)槎吖灿靡粋€(gè)計(jì)算機(jī)串口，必須要關(guān)掉其中一個(gè)，只有這樣才能使另外一方與 PLC

52、 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)時(shí)在這個(gè)問(wèn)題上耽誤了很長(zhǎng)時(shí)間，最后在老師的幫助下，才順利的解決了該問(wèn)題。還有一個(gè)很大的問(wèn)題就是通過(guò)上位機(jī)控制PLC，由于對(duì) PLC 和組態(tài)軟件 MCGS 的知識(shí)掌握的不夠全面，遲遲沒(méi)有實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制，不過(guò)在指導(dǎo)老師李姣老師的指導(dǎo)下，成功的調(diào)試出了上位機(jī)對(duì) PLC 的控制，最終完成監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在組態(tài)監(jiān)控中還存在一些問(wèn)題，例如有人呼叫電梯時(shí)，監(jiān)控反應(yīng)相對(duì)遲緩，特別是電梯的開(kāi)、關(guān)門(mén)總是延時(shí)，后來(lái)經(jīng)過(guò)查詢資料發(fā)現(xiàn)通信的傳輸率造成的。以上是我在制作人機(jī)界面遇到的問(wèn)題，通過(guò)這一次次的修改，讓我對(duì)組態(tài)軟件和西門(mén)子 PLC 有了更深刻的認(rèn)識(shí)。沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3

53、56 結(jié)結(jié) 論論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容是四層電梯的控制系統(tǒng)。本文采用西門(mén)子 S7200 可編程控制器設(shè)計(jì)電梯的控制系統(tǒng)，完成電梯的轎內(nèi)指令、廳外召喚指令、樓層位置指示等控制任務(wù)。利用 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)模擬電梯 PLC 控制系統(tǒng)的運(yùn)行。將 PLC 中的串口驅(qū)動(dòng)程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合，能夠按照真實(shí)的情況動(dòng)作，檢驗(yàn)和測(cè)試電梯 PLC 控制系統(tǒng)對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。實(shí)踐證明，將 PLC 可編程控制器和 MCGS 組態(tài)軟件結(jié)合可以非常好地模擬電梯控制系統(tǒng)的測(cè)試運(yùn)行，有利于PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和檢測(cè)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的知識(shí)領(lǐng)域得到進(jìn)一步擴(kuò)展，專業(yè)技能得到進(jìn)一步提高

54、，同時(shí)增強(qiáng)了分析和解決工程實(shí)際的綜合能力。使我對(duì)西門(mén)子公司出品的 PLC 編程軟件有了充分的了解和掌握，同時(shí)，還讓我對(duì)監(jiān)控軟件在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用有了廣泛的認(rèn)識(shí)。另外，還培養(yǎng)了自己嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。與此同時(shí)，也鍛煉了我的動(dòng)手能力，而這些正是我成長(zhǎng)過(guò)程中一次很好的經(jīng)歷，我相信一定會(huì)為我今后的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）36致致 謝謝四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過(guò)我的老師和關(guān)心過(guò)我的同學(xué)，是他們?cè)谖业拇髮W(xué)生活中給予了我無(wú)私的幫助和關(guān)懷，教會(huì)了我方方面面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。隨著時(shí)間的推移，為期 4 個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)也已經(jīng)接近

55、尾聲。在這 4 個(gè)月時(shí)間里，我首先要感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給了我熱心指導(dǎo)和幫助的李姣老師，因?yàn)橛辛死铈蠋煹哪托暮途礃I(yè)精神，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成。同時(shí)，我還要向在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間幫助過(guò)我的同學(xué)表示衷心的感謝！最后，對(duì)各位專家、老師審閱我的論文深表感謝，并渴望給予批評(píng)指導(dǎo)。沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）37參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 廖常初.PLC 編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社,20072 劉洪濤,黃海.PLC 應(yīng)用開(kāi)發(fā).電子工業(yè)出版社,20073 魯遠(yuǎn)東.PLC 機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù).電子工業(yè)出版社,20064 陳在平.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,20025 章

56、文浩.可編程控制器原理及應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社,20036 西門(mén)子(中國(guó))公司.西門(mén)子 STEP7 程序設(shè)計(jì)編程手冊(cè),19967 李樹(shù)雄.可編程序控制器原理及應(yīng)用教程.北京航空航天大學(xué)出版社,20038 陳立定.電氣控制與可編程控制器.華南理工大學(xué)出版社,200l9 劉載文.電梯控制技術(shù).電子工業(yè)出版社,199610 MCGS 參考手冊(cè),MCGS 用戶指南,北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）38附錄附錄 PLC 程序程序沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）39沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）40沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

57、（論文）41沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）42沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）43沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）44沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）45沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）46沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）47沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）48沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）49附錄附錄 組態(tài)命令程序組態(tài)命令程序樓層顯示if i04=1 then 樓層=4if i05=1 or i11=1 then 樓層=3if i06=1 or i10=1 then 樓層=2if i07=1

58、then 樓層=1if i12=1 and i04=0 and i05=0 and i06=0 and i07=0 and i10=0 and i11=0 then 樓層=1if i13=1 and i04=0 and i05=0 and i06=0 and i07=0 and i10=0 and i11=0 then 樓層=2if i14=1 and i04=0 and i05=0 and i06=0 and i07=0 and i10=0 and i11=0 then 樓層=3if i15=1 and i04=0 and i05=0 and i06=0 and i07=0 and i10=

59、0 and i11=0 then 樓層=4內(nèi)外呼叫判別if i00=1 or i01=1 or i02=1 or i03=1 then內(nèi)部呼叫 = 1外部呼叫 = 0end ifif i04=1 or i05=1 or i06=1 or i07=1 or i10=1 or i11=1 then內(nèi)部呼叫 = 0外部呼叫 = 1end if選擇標(biāo)志內(nèi)選if i00=1 thenflag00=1end ifif i01=1 thenflag01=1end ifif i02=1 thenflag02=1end if沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）50if i03=1 thenflag03=

60、1end if外選if i04=1 thenflag04=1flag05=0flag06=0flag07=0flag10=0end ifif i05=1 thenflag04=0flag05=1flag06=0flag07=0flag10=0flag11=0end ifif i06=1 thenflag04=0flag05=0flag06=1flag07=0flag10=0flag11=0end ifif i07=1 thenflag04=0flag05=0flag06=0flag07=1flag10=0flag11=0end ifif i10=1 then沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

61、（論文）51flag04=0flag05=0flag06=0flag07=0flag10=1flag11=0end ifif i11=1 thenflag04=0flag05=0flag06=0flag07=0flag10=0flag11=1end if停在該層時(shí),標(biāo)志清零if q00=1 then flag00=0if q01=1 then flag01=0if q02=1 then flag02=0if q03=1 then flag03=0電梯門(mén)開(kāi)關(guān)門(mén)關(guān)上前 限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作會(huì)引起關(guān)門(mén)失效movey1 一次動(dòng)作標(biāo)志movex1 門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作if i12=1 or i13=1 or i14=1

62、or i15=1 thenmovey1=1開(kāi)門(mén)標(biāo)志=1end ifif 開(kāi)門(mén)標(biāo)志=1 and movex1=0 then movex1=movex1-5tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CH

63、hI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaG

64、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