三层电梯模拟系统

1、 密级： 学号：109205030003本科生毕业论文（设计）三层电梯模拟系统设计学 院： 信息工程学院 专 业： 自动化 班 级： 09自动化本（1）班 学生姓名： 瞿 凡 指导老师： 薛 丽 完成日期： 学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本

2、学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日江西科技学院本科生毕业论文（设计）摘 要电梯是高层建筑极其重要的运输工具，常用于垂直运送乘客和货物。我们传统的电梯控制系统多采用继电器接触器进行控

3、制，有很多缺点，主要是触点多、故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，使电梯运行更加安全、方便、舒适。本文采用PLC硬件接口技术与组态王软件开发技术来实现三层电梯的模拟控制。本文最大的特点就是可以非常直观的看到电梯是如何运作的，可以通过组态王软件的模拟运行检测自己编程的对与错，从而进行改进达到设计要求为止。本文提出了三层电梯的PLC控制系统总体设计方案、设计过程、组成，列出了主要硬件电路，在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上，提出了组态王的编程方法，设计了一套完整的电梯控制系统方案。 关键词：电梯；组态王；PLCIAbstractThe eleva

4、tor is a high-rise building extremely important transportation tools, often used for vertical transport passengers and cargo. Our traditional elevator control system use the relay, contactor to control, there are a lot of shortcomings, mainly is the contact, high failure rate, poor reliability, main

5、tenance workload big, etc., and composed of PLC control system can well solve the above-mentioned problems, the operation more safe, convenient and comfortable. This paper used PLC hardware interface technology and kingview software development technology to realize three layer elevator simulation c

6、ontrol. In this paper the greatest characteristic is can be very intuitive see elevator is how to work, can through the kingview software simulation run test their programming of right and wrong, thus to improve so far to meet the design requirements. This paper puts forward three layer elevator LPC

7、 control system overall design scheme, design process, composition, list the main hardware circuit, in the analysis, processing random signal logic relationship was proposed based on kingview programming method, design a complete set of elevator control system scheme. Key Words: Elevator; Kingview;

8、PLC II目 录摘 要IAbstractII第1章 引言21.1 选题目的及意义21.2 电梯发展现状及趋势21.3 课题研究的内容及特色2第2章 方案论证42.1 继电接触器控制系统42.2 PLC控制系统42.3 结合组态王和PLC的三层电梯控制系统42.4 方案对比及选择4第3章 组态王软件介绍63.1 建工程63.2 新建画面73.3 增加设备10第4章 三层电梯控制系统硬件与软件设计124.1 利用组态王绘制三层电梯控制系统124.2 电机主电路图124.3 控制电路接线图134.4 三层电梯控制系统功能的要求134.5 系统定义的变量144.6 三电梯控制编程164.7 系统仿真

9、17第5章 总结与展望20参考文献21致谢22第1章 引言1.1 选题目的及意义电梯在日常生活和公司中应用很广泛，尤其是在高层建筑楼房中应用非常多，它已经成为城市物质文明的一种标志。本文主要介绍的是三层电梯的模拟控制，用组态王软件可以很直观的看到电梯的整体运作。利用PLC对采集到的信号进行数据处理，传送到组态玩软件实时观看电梯各种功能的运作。课题意义：（1）通过本次论文的编写使我对组态王软件和PLC理论方面的理解更加深刻；（2）利用PLC和组态王实现对三层电梯的模拟控制；（3）了解和掌握PLC及组态王软硬件的设计过程、方法及其实现。1.2 电梯发展现状及趋势20世纪初，美国出现了曳引式电梯，因

10、为它的钢丝绳不需要缠绕，所以钢丝绳的长度和股数都不会受到限制，因此桥厢的载重量及提升的高度得到了大幅度提高，从而满足了大家对电梯的使用需求。近百年来，曳引式电梯一直受到重视，并且发展沿用到现在。随着电梯的发展，随着智能化、信息化建筑的兴起和完善，我们对电梯的要求不只是停留在完成垂直运输的基本功能，还要以人为本，提高舒适度，特别是从电梯运行的控制智能化角度考虑，它的优质服务不再是单一的“时间最短”问题，而是要应用模糊理论、神经网络、专家系统等方法，来实现单梯及群控管理的最佳模式、合理的配置与使用、远程监控与故障诊断、节能以及减少环境污染等。1.3 课题研究的内容及特色 本课题主要研究利用组态王模

11、拟三层电梯系统的控制，使其实现电梯的基本功能。本文的特色在于可以通过组态王软件的编程，每段程序都可以通过模拟运行来判断程序是否正确、是否符合设计要求等，同时还可以非常直观的看到电梯是如何工作的。在本设计中，三层电梯主要实现以下功能：（1）开始时，电梯处于任意一层。（2）当有外呼电梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时3秒后自动关门）。（3）当有内呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时3秒后自动关门）。（4）在电梯轿厢运行过程中，即轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信号均不响应，但如果反方

12、向外呼梯信号前方再无其他内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在此过程中可以响应二层向上的外呼梯信号，但不响应二层向下的外呼梯信号。当到达二层，如果三层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应二层向下外呼梯信号。否则，电梯将继续运行至三楼，然后向下运行响应二层向下外呼梯信号。（5）电梯具有最远反向外呼梯功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下呼梯，三层向下呼梯则电梯轿厢先去三楼响应三层向下外呼梯信号。（6）电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢开门，按关门按钮轿厢关门。第2章 方案论证三层电梯控制有许多不

13、同的控制系统，如：继电接触器控制系统、PLC控制系统、PLC与组态王组成的控制系统。2.1 继电接触器控制系统继电接触器控制方式原理简明易懂、线路直观、易于掌握。继电器通过触点断合进行逻辑判断及运算，进而控制三层电梯桥厢和门的运行。由于触点易受电弧损害，寿命短，因而继电器控制水位的故障率较高，具有维修工作量大、设备体积大、动作速度慢、控制功能少、通用性与灵活性都较差等缺点。如果外围设备改变或控制流程改变的话，继电接触器控制其原理图、接线图等必须重新设计和绘制，而且控制系统由许多继电器和大量的触点组成、接线复杂。2.2 PLC控制系统 1.编程方便，易懂好学:PLC虽然采用了计算机技术，但许多基

14、本指令类似于逻辑代数的与、或、非运算，亦即电气控制的触点串联、并联等。程序编写采用梯形图，梯形图与继电接触控制原理图相似，因而编程语言形象直观。 2.抗干扰能力强，可靠性高: PLC的结构采取了许多抗干扰措施，输入输出模块均有光电藕合电路，可在较恶劣的环境下工作。 3.构成应用系统灵活简便: PLC的CPU、输入输出模块和存贮器组合为一体，根据控制要求可选择相应电路形式的输入输出模块。用于三层电梯控制时，可将PLC看作为内部由各种继电器及其触点、定时器、计数器等电器构成的控制装置。PLC的输入可直接与交流110V、直流24V等信号相接，输出可直接驱动交流220V、直流24V的负载，无需再进行电

15、平转换与光电隔离，因而可以方便地构成各种控制系统。 4.安装维护方便: PLC本身具有自诊断和故障报警功能。当输入输出模块有故障时，可方便地更换单个插入模块。由于具有上述特点，PLC很适合作为对安全性要求高，且以逻辑控制为主的三层电梯控制系统。PLC控制虽然没有微机控制功能多、灵活性强,但它综合了继电器控制与微机控制的许多优点，使用简便，易于维护。2.3 结合组态王和PLC的三层电梯控制系统运用组态王软件把三层电梯的外观画出来，并且在语言命令里面编程，这样可以模拟三层电梯运作的全过程，再运用PLC来接各种硬件设备（指的是三层电梯的各种控制按钮及显示屏等）。2.4 方案对比及选择继电器控制方式体

16、积大，难以维修，功能少，线路复杂，易出故障，寿命短，故不选。 PLC具有较大的灵活性，改变程序即可改变功能，PLC具有编程方便，抗干扰能力强，安装维护方便等优点，所以选择用PLC编程（由于PLC不能直观看到效果，因此所有编程都是在组态王软件里面进行编译的）。结合组态王和PLC的三层电梯控制系统来进行直观的看电梯桥厢和门的动作。本课题采用基于组态王的三层电梯控制系统，充分利用了PLC控制稳定和组态王可以直观模拟运行电梯的优点。第3章 组态王软件介绍组态王软件即组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王kingvie

17、w6.53是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品；它运行于Microsoft Windows 7(sp1)/2000（sp4）/Win XP（sp2）中文平台的全中文界面的组态软件，采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务，且运行稳定可靠；并且可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。 3.1 建工程 组态王提供新建工程向导。利用向导新建工程，使用户操作更简便、简单。单击菜单栏“文件新建工程”命令或工具条“新建”按钮或

18、快捷菜单“新建工程”命令后，弹出“新建工程向导一”对话框，如图3.1所示。图3.1 欢迎使用本向导左单击“取消”退出新建工程向导。图3.2 选择工程路径及工程名称 左单击“下一步”在对话框的文本框中输入新建工程的路径如图3.2。 左单击“上一步”返回上一页向导对话框。单击“取消”，退出新建工程向导。左单击“下一步”如果输入的路径不存在，系统将自动提示用户(默认路径是在桌面上的)。或单击“浏 览”按钮，从弹出的路径选择对话框中选择工程路径（可在弹出的路径选择对话框中直接输入路径）。进入新建工程向导三，如图3.3所示。输入工程名称“三层电梯控制系统”，输入工程描述“用于观看三层电梯模拟演示用的”。

19、图3.3 工程名称及描述单击完成，就建立了一个新的工程，单击“上一步”返回上一页向导对话框。单击“取消”退出新建工程向导。3.2 新建画面使用工程管理器新建一个组态王工程后，进入组态王工程浏览器，新建组态王画面。单击工程浏览器左边“工程目录显示区”中“画面”项，右面 “目录内容显示区”中显示“新建”图标，鼠标双击该图标，弹出“新画面”对话框，如图3.4右所示。输入画面名称“三层电梯控制系统”，点击确认出现右画面。图3.4 新建画面拉动右画面边缘可以自由放大或缩小界面的大小以适应电脑显示器屏幕如图3.5所示。图3.5 点击工具-显示工具箱，工具栏出现在画面上，单击打开图库出现图库画面，如图3.6

20、所示。图3.6 图库画面从图3.7图库管理库中脱出相应的设备如：开关、按钮等。图3.7 拖出电气元件 工具栏有各种功能，具体功能详见图3.8图3.8实际三层电梯系统控制中用到的各种工具如图3.9所示图 3.9 三层电梯控制系统中用到的各种工具3.3 增加设备在使用仿真PLC设备前，首先要定义它，实际PLC设备都是通过计算机的串口向组态王提供数据，所以仿真PLC设备也是模拟安装到串口COM上，定义过程和步骤为：在组态王的工程浏览器中，从左边的工程目录显示区中选择大纲项设备下的 成员名COM1或COM2，然后在右边的目录内容显示区中用左键双击“新建”图标，则弹出“设备配置向导”对话框，如下图3.1

21、0所示：图3.10 设备配置向导在I/O设备列表显示区中，选中PLC设备，单击符号“+”将该节点展开，再选中“三菱”，单击符号“+”将该节点展开，选中“FX2”设备，再单击符号“+”将该节点展开，选中“编程口”。 单击“下一步”按钮，则弹出“设备配置向导逻辑名称”对话框，在编辑框输入一个仿真PLC设备的逻辑名称，例如设定为“三层电梯控制系统”。 继续单击“下一步”按钮，则弹出“设备配置向导选择串口号”对话框，选用默认的串口号； 继续单击“下一步”按钮，则弹出“设备配置向导设备地址设置指南”对话框，采用默认的地址；继续单击“下一步”按钮，则弹出“通信参数”对话框，采用默认的通信参数；继续单击“下

22、一步”按钮，则弹出“信息总结”对话框，如下图3.11所示：图3.11 信息总结继续单击“完成”按钮，则完成了设备的添加。第4章 三层电梯控制系统硬件与软件设计4.1 利用组态王绘制三层电梯控制系统绘制如图4.1所示的三层电梯控制系统：图4.1 三层电梯控制系统 4.2 电机主电路图电梯控制主要由开门电动机和升降电动机完成，两台电动机的主电路如图4.2所示。图4.2 三层电梯电动机主电路4.3 控制电路接线图三层电梯系统控制电路主要由PLC各种按钮、显示器及电动机启停开关组成，控制电路接线图如图4.3所示。图4.3 控制电路接线图4.4 三层电梯控制系统功能的要求要求如下：（1）开始时，电梯处于

23、任意一层。（2）当有外呼电梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时3秒后自动关门）。（3）当有内呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时3秒后自动关门）。（4）在电梯轿厢运行过程中，即轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信号均不响应，但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在此过程中可以响应二层向上的外呼梯信号，但不响应二层向下的外呼梯信号。当到达二层，如果三层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应二层向下外呼梯信号。否则，电

24、梯将继续运行至三楼，然后向下运行响应二层向下外呼梯信号。（5）电梯具有最远反向外呼梯功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下呼梯，三层向下呼梯则电梯轿厢先去三楼响应三层向下外呼梯信号。（6）电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢开门，按关门按钮轿厢关门。4.5 系统定义的变量 在工程浏览器中左边的目录树中选择“数据词典”项，右侧的内容显示区会显示当前工程中所定义的变量。双击“新建”图标，弹出“定义变量”属性对话框。组态王的变量属性由基本属性、报警配置、记录配置三个属性页组成。采用这种卡片式管理方式，用户只要用鼠标单击卡片顶部的属性标签，则

25、该属性卡片有效，用户可以定义相应的属性。“变量属性”对话框，如下图4.4所示。图4.4变量基本属性单击“确定”按钮，则工程人员定义的变量有效时保存新建的变量名到数据库的数据词典中。若变量名不合法，会弹出提示对话框提醒工程人员修改变量名。单击“取消”按钮，则工程人员定义的变量无效，并返回“数据词典”界面。需要多少变量定义多少。本设计所用的所有变量如下：1、 开门外呼梯信号第一层“上”字的闪烁控制；2、 开门2外呼梯信号第二层“上”字的闪烁控制；3、 开门2外呼梯信号第二层“下”字的闪烁控制；4、 开门3外呼梯信号第一层“下”字的闪烁控制；5、 关门桥厢门的关门控制；6、 开桥厢门的开门控制；7、

26、 层数显示桥厢在哪里用的；8、 左门x桥厢左门水平运动的控制；9、 左门y桥厢左门垂直运动的控制；10、 右门x桥厢右门水平运动的控制；11、 右门y桥厢右门垂直运动的控制；12、 次数用于记时间和次数用的；以上12个变量的基本属性都是内存整型；13、启动电梯模拟电梯系统的总开关按钮，按下则启动，弹起则停止； 14、一层上外呼电梯信号第一层上的按钮； 15、二层上外呼电梯信号第二层上的按钮； 16、二层下外呼电梯信号第二层下的按钮； 17、三层下外呼电梯信号第三层下的按钮； 18、去一层内呼电梯信号第一层的按钮； 19、去二层内呼电梯信号第二层的按钮；20、去三层内呼电梯信号第三层的按钮；21

27、、正在上升桥厢正在上升显示用的；22、正在下降桥厢正在下降显示用的；23、一层停标志桥厢停在第一层时的状态；24、二层停标志桥厢停在第二层时的状态；25、三层停标志桥厢停在第三层时的状态；26、过程改变桥厢在第三层时去第一层但未过第二层时控制桥厢不乱动作的变量；27、过程改变1桥厢在第一层时去第三层但未过第二层时控制桥厢不乱动作的变量；以上14个变量的基本属性都是内存离散；对图4.5中的元件进行变量设置。4.5 基本元器件图例如对电梯门和按钮的变量设置如图4.6所示。 4.6 门和按钮的变量设置4.6 三电梯控制编程设置好变量后对系统进行编程找到命令语言菜单如图4.7。图4.7 命令语言菜单

28、图4.8 编程窗口双击应用程序命令语言，出现如图4.8编程窗口，接下来根据系统的逻辑进行编程，所有程序见附录。4.7 系统仿真编好程后对三层电梯控制系统进行调试，单击建图画面下的“文件”菜单下的“切换到view"指令，完成本设计的要求。A、开始时，电梯处于任意一层。如图4.9所示这是三层电梯停在第二层时的图。图4.9 停在第二层时的图B、当有外呼电梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时3秒后自动关门）。如图4.10所示这是三层电梯响应第三层外呼信号关门时的图。图4.10 响应第三层外呼信号关门时的图C、当有内呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信

29、号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时3秒后自动关门）。如图4.11所示这是三层电梯响应第一层内呼信号开门时的图。图4.11 响应第一层内呼信号开门时的图D、在电梯轿厢运行过程中，即轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信号均不响应，但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。如图4.12所示这是三层电梯在先按下第三层内呼信号然后再按下第二层外呼信号先响应第三层内呼信号时的图。图4.12所示这是三层电梯在先按下第三层内呼信号然后再按下第二层外呼信号先响应第三层内呼信号时的图E、电梯具有最远反向外呼梯功能。如图4.13所示这是三层电梯在

30、先按下第二层外呼向下信号然后再按下第三层外呼信号先响应第三层外呼信号时的图。如图4.13所示这是三层电梯在先按下第二层外呼向下信号然后再按下第三层外呼信号先响应第三层外呼信号时的图。F、电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢开门，按关门按钮轿厢关门。如图4.14所示这是三层电梯响应第二层内呼信号按关门则立即关门时的图。如图4.14所示这是三层电梯响应第二层内呼信号按关门则立即关门时的图。第5章 总结与展望本课题同时对继电器、PLC、组态王三种控制系统进行了对比。介绍了利用组态王来实现模拟三层电梯控制系统，通过组态王软件下的三层电梯控制系统来反应PLC采集到的数据进行实际三层电梯系统操作的概况，从而能非常直观的观看三层电梯的整体运行状况。组态王软件模拟三层电梯控制系统简单，非常容易懂，对于编程人员来说可以快速找到合适电梯如何运作的逻辑关系。三层电梯控制系统由组态王直接反应其状态，结合PLC一起控制电梯的运行，系统逻辑控制由PLC完成。PLC采用的是日本三菱公司的FX2N-