毕业设计（论文）-多电梯群控运行的PLC控制系统设计

北京联合大学题目：多电梯群控运行的PLC控制系统设计专业：机械工程及自动化北京联合大学毕业设计北京联合大学随着社会经济的发展及科技的迅速发展以及人们对社会需求的多样化，促使电梯不断的发展以满足人们的需求。本毕业设计是针对多电梯的群控运行进行PLC控制系统设计。本设计采用的是德国西门子公司S7-1200系列的可编程控制器CPU1214C作为核心控制器，配合扩展模块SM1223来实现三部六层电梯的控制，并且采用触摸屏实现上位监控系统设计。本设计的电梯控制系统可以实现三部电梯的群控智能控制，每部电梯均可实现降压启动、高速运行和低速的三级制动。关键词：电梯群控PLC控制系统上位监控北京联合大学北京联合大学Withthedevelopmentofsocialecotechnologyandthediversificationofpeople'sdemandforthesociety,whichhaspromptedthedevelopmentoftheelevatortomeetpeople'sneeds.ThisgraduationdesignisthedesignofofGermancompanySiemensS7-1200PLCasthecorecontrollerCPU1214C,expansionmoduleSM1223toachievethreesixstoreyelevatoscreentorealizethedesignofthecanrealizethethreehighspeedandlowspeedthreebrKeywords:ElevatorPLCcontrolsystemmonitor-III- IAbstract 11.1传统电梯存在的问题 21.2中国电梯市场前景 21.3主要研究内容 22总体方案设计 32.1电梯简介 32.2控制工艺要求 32.3实现方案 4 4 4 4 43.硬件设计 53.1信号分析 53.2硬件选型 63.3硬件组态 73.4I/O分配 83.5硬件原理图 3.5.1主电路 4软件设计 4.1程序结构 4.2OB100程序分析 4.3主程序分析 4.4复位子程序 204.5自动运行子程序 21 23 23 234.6群控子程序 265上位设计 5.1上位画面结构 5.2新建项目 5.3建立变量 5.4运行画面 295.5监控画面 5.6报警画面 35参考文献 36北京联合大学毕业设计北京联合大学伴随我国经济的快速发展和城镇化进程的不断深入发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。我国的电梯行业正经历着一个高速发展期，目前，我国在电梯产量、电梯保有量、电梯增长率方面均为世界第一。中国产业调研网发布的2015-2020年中国电梯行业现状研究分析及市场前景预测报告认为：随着我国二三线城市的快速发展以及城镇化进程的不断推进，带动经济建设快速发展。特别是国家在今后几年对保障房市场的投入，将使得包含保障性住房在内的住宅建设总量依然呈增长趋势，将带动电梯的需求量进一步增长。因此，我国在今后相当长的时间内还将是全球最大的电梯市场，仍有巨大潜力。电梯技术的发展水平体现了社会科学进步的程度，因此有效地改善电梯的客流调度及运输效果一直是国际电梯业所重视的课题之一。电梯群组的合理控制不但要对电梯当前运行状况做出分析评价，还要对电梯将来运行需求做出推理预测，更要对电梯如何调度、如何控制做出决策。从电梯运行的控制智能化角度讲，要求电梯有优质的服务质量。控制程序中应采用先进的调度规则，使群控治理有最佳的派梯模式。现在的群控算法中已不是单一地依靠“乘客等候时间最短”为目标，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统的方法，将要综合考虑的因素(即专家知识)吸收到群控系统中往。现今国内多台电梯控制水平还不理想，有待进一步发展，目前国内使用的电梯群控系统大多数由国外电梯公司提供，其核心技术不公开，而国内电梯群控系统的研究起步较晚，还有相当大的差距不容乐观。因此对电梯群控系统核心技术的的研究和掌握这些先进的控制技术对国内电梯行业的发展有极大的促进作用。北京联合大学北京联合大学21.1传统电梯存在的问题传统的继电器控制电梯存在发生故障率较高、控制可靠性能差、接线复杂等缺点；一旦某个触点接触不良就会引起故障，对于后期维修比较困难。因此开发一种安全、高效的控制电梯的方式呼之欲出。1.2中国电梯市场前景在经济大发展的前提下，高楼建筑如雨后春笋越来越多，楼层也不断增高，电梯作为高楼大厦必不可少的工具。正改变着人们的生活水平，方便人们出行，电梯的应用逐年增高，市民们对电梯的舒适度，电梯安全和对电梯的速度的要求更加严苛。通过对电梯控制系统的改造设计，以PLC控制的系统设计更能满足人们对物质生活的追求。随着可编程逻辑控制技术的不断发展，PLC的体积在减小，功能越来越强大，对被控对象过程的控制更平稳。因此，PLC已经成为电梯控制系统设计的核心技术之一。因此应用PLC设计稳定、可靠的电梯系统具有较大意义。1.3主要研究内容本毕业设计主要研究多电梯群控运行的PLC控制系统设计，具体以实现三部六层电梯的集群控制控制为目的。具体任务包括电梯初始化功能，开关门控制，轿厢的启停控制，错误指令消除，待载休眠功能。以及对电梯整个运行系统进行上位监控并在异常状态做出相应报警。在满足单部电梯的基础上将三部电梯组成一组进行集中控制，合理分配；从而缩短乘客的平均候梯和乘梯时间；减少系统整体能耗提高经济效益。2总体方案设计本毕业设计的电梯采用常见的曳引式电梯结构。一共有三部电梯，每部电梯均有六层，电梯主要由梯井，轿厢，曳引电机及各传感器组成。考虑到安全因素，在梯井的上下端分别安装上下端限位开关。轿厢主要由轿厢门及门电机，控制面板和部分相关传感器组成。具体单部电梯结构示意图如图2-1所示。图2-1电梯结构示意图2.2控制工艺要求要实现对三部六层电梯的集群控制，首先应实现单部电梯基本功能；其中包括电梯初始化功能，开关门控制，轿厢的启停控制，轿厢选层信号的错误指令消除功能，电梯无任务时进入待载休眠状态。其次要求能够实现对整个电梯系统当前的运行状态及运行状况进行实时监控并对单部电梯运行(异常)状态做出相应报警；第三，满足前2步的基础上实现集群电梯的控制。进入群控运行必须能够满足单部电梯的正常运行，即进入轿厢内可以根据乘客的呼梯需求，在此基础上必须能够发挥电梯集群控制的优点，实现电梯之间的协调运作的能力。2.3实现方案本毕设针对实现三部六层电梯的集群控制，包括硬件设计，软件设计和上位设计。2.3.1控制器选择当今的电梯普遍采用单片机和PLC方式控制，在功能上，PLC控制器优于单片机、PLC扩展性及可靠性好，功能更加强大，生产效率更高，程序的设计相对方便，看干扰能力比单片机强，能为企业创造的利润更高。PLC的品牌众多，而相对于其他品牌的PLC,因西门子PLC控制器价位中等，联网能力强，而本设计属于小型控制任务，在满足控制任务的需求同时考虑到经济简便的因素。故本设选用西门子小型PLC作为核心控制器。2.3.2曳引电机的选型电梯行业中，电梯的种类繁多，有以下几种：交流双速电梯、变频调速电梯、调压调速电梯；现今以交流双速电梯在社会生活中应用较多。因其制作成本相对较低并可以适应频繁的起动和制动场景，并且交流双速电梯起动时电流小、力矩大，具有启动时机械特性硬、噪声较小等特点。因此选用交流双速电动机作为本毕业设计的曳引电机。2.3.3上位软件的选择就目前而言上位监控软件有组态王、F-BOX、WinCC等等。组态王的特点是上位简洁，应用性强；F-BOX的设置简单，在获取数据上没什么限制，但在下载数据时会受一些厂商的限制，相较与其他品牌在大型应用上较弱；因本项目中使用的TIA博图V13编程软件集成了SIMATICSTEP7ProfessionalV13软件及SIMATICWinCCProfessionalV13软件,因此可以通过SIMATICWinCCProfessionalV13在TIAPORTALV13编程软件中进行上位机组态，以实现对项目的监控。2.3.4网络通信由于西门子S7-1200有集成的以太网口，且工业以太网有较高的数据传输速率，其功能特别强大，使用非常方便等特性。因此其操作站与S7-1200控制器之间采用以太网通讯方式。结合本毕业设计本课题的系统结构绘制框图如图2-2所示。上位监控系统上位监控系统tS⁷-1200控制器2号电怪3号电梯1号电悌图2-2系统结构框图3.硬件设计根据控制工艺要求，选择相应控制驱动设备以及所需其他设备，进行信号分析，硬件选型，硬件组态进而进行I/0分配及硬件的原理图和接线图的设计。根据项目需求及本设计的控制工艺分析，并结合所需要控制的驱动设备。在分析相应的控制任务和需实现对三部电梯的各个功能功能的情况下总结统计出，本设计共需要呼梯信号28个，内选和外呼信号28个，楼层显示信号27个，控制信号输入60个，控制信号输出39个，统计共需要数字量输入信号88个及输出信号94个。具体的输入信号如下表3-1,输出信号如表3-2所示。表3-1数字量输入信号点数分类变量说明单部数量三部数量呼梯信号1-6层站轿内指令登记按钮61-5层站上行呼叫按钮552-6层站下行呼叫按钮55控制信号轿厢内开、关门按钮26开、关门到位传感器26红外光幕信号13超重感应器13轿门锁开关131-6层站门锁开关6平层传感器(上，下)26端站强迫换速开关(上，下)26上端站越位控制开关(上，下)26检修开关13合计一北京联合大学毕业设计北京联合大学表3-2数字量输出信号分类变量说明单部数量三部数量内选、外呼唤指示信号1-6层站轿内指令登记灯61-5层站上行呼叫按钮登记灯552-6层站上行呼叫按钮登记灯55层楼信号显示控制信号七段数码管输出信号7上、下行指示信号26曳引电机启动信号13上、下行方向接触器26开、关门继电器26电梯高速运行13电梯低速运行13制动减速接触器39故障指示灯13轿内照明13风扇13合计3.2硬件选型根据总体方案设计，本毕业设计选用S7-1200PLC作为控制器。因本毕设未用到高速输出功能，因此西门子1200系列的PLC均可作为备选控制器。本设计选用的CPU型号为6ES7214-1AG40-OXB0。根据信号分析可知本设计共需数字量输入信号88个；数字量输出信号94个；因自带的I/0仅有14个输入10个输出点，所以还需要配备扩展模块，本毕设选用SM1223作为扩展模块。所需要材料与元器件型号具体清单如下表3-3。北京联合大学北京联合大学7表3-3主要硬件清单表序号材料/器件型号/规格/订货号1西门子机架6ES7-390-1AE80-0AA02西门子CPU6ES7214-1AG40-OXB03数字量输入输出模块(16位)4西门子PROFIBUS-6XV1屏蔽线830-0AH105空气开关(低压断路器)6按钮(不带自锁)(54个)ABW111EG101ec7熔断器(2个)RT18-32330V32AGB135398保险丝(1匝)9端子排(4盒)自锁开关(6个)ABW111EG三相笼型异步电动机YYTD系列4/16极门电机YVP90-6S4系列电机3.3硬件组态根据本设计的课题任务，本项目使用博途软件V13(TIAPortalV13)进行硬件组态和程序设计。首先，打开博途软件，创建新项目，切换至项目视图，添加新设备，选择控制器的类型及对应的订货号，如图3-1所示。图3-1添加硬件设备然后在项目树中找到所添加的设备，默认名称为“PLC_1”。双击项目树中该设备下的“设备组态”,进入设备视图，根据项目信号分析，I/0口数量较多，S7-1200原配的I/0点数不能够满足项目的I/0需求，经分析需要扩展6个16入16出的SM1223北京联合大学北京联合大学的I/0扩展模块才能满足项目需求。现将扩展模块SM1223添加至该设备中，设置好网络端口，选择PC的PC/PG端口，设为一致如本机PC/PG接口如图3-2所示。CPU的IP地址如图所示为。梨*图3-2IP地址及扩展模块的组态设置系统中如需用到系统存储器和时钟存储器时，可先将允许组态系统存储器字节和时钟存储器字节。在分配系统存储器字节和时钟存储器字节地址前，先查看分配列表避免重赋值的情况发生。在左侧项目树右键可查看分配列表。3.4I/0分配根据本设计的信号分析及对输入输出设备的分析，本项目为三部电梯，外呼信号共用以实现三部电梯的联系；其中公共输入10个如表3-4所示，公共输出共10个如表3-5所示；其中1部电梯需要36个输入，38个输出因而经分析三部电梯共需要89个输入端口，95个输出端口，所有I/0信号依次顺序排列；具体I/0分配如下表3-6,表3-7所北京联合大学毕业设计北京联合大学表3-4公共外呼输入信号序号变量名称符号(1号梯/2号梯/3号梯)地址(1号梯/2号梯/3号梯)1六层下行按钮2五层下行按钮3五层上行按钮4四层下行按钮5四层上行按钮6三层下行按钮7三层上行按钮8二层下行按钮9二层上行按钮一层上行按钮表3-5公共外呼输出信号序号变量名称符号(1号梯/2号梯/3号梯)地址(1号梯/2号梯/3号梯)1六层外呼指示灯(下)2五层外呼指示灯(下)3五层外呼指示灯(上)4四层外呼指示灯(下)5四层外呼指示灯(上)6三层外呼指示灯(下)7三层外呼指示灯(上)8二层外呼指示灯(下)9二层外呼指示灯(上)一层外呼指示灯(上)表3-6电梯输入信号序号变量名称符号(1号梯/2号梯/3号梯)地址(1号梯/2号梯/3号梯)轿厢内按钮6轿厢内按钮5轿厢内按钮4轿厢内按钮3轿厢内按钮2轿厢内按钮1毕业设计表3-6电梯输入信号(续)序号变量名称符号(1号梯/2号梯/3号梯)地址(1号梯/2号梯/3号梯)轿厢门开按钮轿厢门关按钮红外光幕信号超重信号检修开关轿厢门锁信号一层楼层门锁信号二层楼层门锁信号三层楼层门锁信号四层楼层门锁信号五层楼层门锁信号六层楼层门锁信号电梯门开到位信号电梯门关到位信号上平层信号I6.6/I10.0/I13.2下平层信号I6.7/I10.1/I13.3上端站第1限位I7.0/I10.2/I13.4上端站第2限位I7.1/I10.3/I13.5下端站第1限位I7.2/I10.4/I13.6下端站第2限位I7.3/I10.5/I13.7表3-7输出信号序号变量名称符号(1号梯/2号梯/3号梯)地址(1号梯/2号梯/3号梯)六层内呼指示灯Q5.2/Q8.6/Q12.2五层内呼指示灯Q5.3/Q8.7/Q12.3四层内呼指示灯Q5.4/Q9.0/Q12.4三层内呼指示灯Q5.5/Q9.1/Q12.5二层内呼指示灯Q5.6/Q9.2/Q12.6一层内呼指示灯Q5.7/Q9.3/Q12.7七段数码显示aQ6.0/Q9.4/Q13.0七段数码显示bQ6.1/Q9.5/Q13.1毕业设计表3-7输出信号(续)序号变量名称符号(1号梯/2号梯/3号梯)地址(1号梯/2号梯/3号梯)七段数码显示c七段数码显示d七段数码显示e七段数码显示f七段数码显示g上行指示下行指示电机启动信号故障指示照明风扇上行下行开门关门高速运行低速运行一级制动二级制动三级制动3.5硬件原理图3.5.1主电路根据I/0分配及总体方案设计，绘制硬件接线原理图，如图3-4所示，图中，QF1对应三相异步电机M1的正/反转接触器，对电梯进行上升/下降控制；KM5/KM6用于实现接触器；分别对应I/0分配中的一级，二级，三级制动，L1、L2与R1、R2为电路中的电抗与电阻，与KM7,KM8,KM9配合实现对电机的加、减速控制。当轿厢获取到平层接触器通电闭合，三相异步电机转为低速运行接法，串人阻抗实现制动功能，实现电梯启停的低速运行的功能，且KM7,KM8,KM9顺序接通，π3图3-41号梯硬件原理图主电路图(曳引电机和门电机)3.5.2控制电路根据I/0分配及项目要求，曳引电机需要配合传统逻辑控制电路实现电机的启停控制，其中YA为抱闸装置。与图3-4联合分析，当KM1或KM2与KM5通电闭合时，电梯将启动上升或下降运行，触发KT通电延时时间继电器，KT延时继电器延时后与接触器KM11通电吸合，切断R1、L1,电梯转为上升或下降的稳速运行；轿厢到平层时，接触器KM1,KM2全部断电释放，同时因YA失电进行抱闸，电梯将停止运行。图3-5曳引电机控制电路根据I/0分配及项目需求绘制如下图3-7所示的控制电路接线图；具体扩展模块见图3-8至图3-14所示。所有扩展模块外接电源均为直流24V。专图3-6PLC控制电路接线图2LE22032LE2203m262224VDC24VDC1SH11SB21SB31SB41SB51SB61SB7.1SB81SB91S2图3-7扩展模块SM1223-1图3-8扩展模块SM1223-2图3-9扩展模块SM1223-3图3-10扩展模块SM1223-4毕业设计01::毕业设计4软件设计本毕设计主要采用梯形图语言编程其中群控程序有STL语言编写，梯形图具有于程序编写简单、逻辑清晰易懂的特点，根据工艺要求实现对电梯的逻辑控制。4.1程序结构根据项目任务与要求，要实现对三部电梯的集群控制，首先应该实现对单部电梯的基本功能控制，再将1号梯引申至2号梯，3号梯实现部电梯的联动控制。电梯基本功能主要包含：初始化功能，开关门控制，轿厢的启停控制，轿厢选层信号的错误指令消除功能，电梯无任务时进入待载休眠状态。软件设计将电梯在任何情况下复位至最底层，并将所有之前的信号清零，从下限位升到的第一个楼层时记忆为第一层。程序中楼层显示以上下平层为信号源，上下对齐则记忆为楼层到位，再借助加减计数器，对楼层进行记忆。考虑到电梯出现故障时需要点动和复位操作，因此设置手动运行程序，在手动模式下可以调用复位程序和点动程序。楼层到位后需要进行开关门信号处理。因此设置了开关门到位状态处理开关门信号。为了实现减少乘客的乘梯时间，在自动运行程序中进行高低速处理，将所有的内选及外呼信号集中设置一个子程序进行集中处理并对设备进行监控。程序的基本结构模块如图4-1所示。1号梯初始化[1号梯初始化[FC16]1号梯楼层门区号判别[FC22]start[OB100]自动运行[FC7]3号梯楼层门区号判别[FC5]2号梯楼层显示及指示[FC21]3号梯楼层显示及指示[FC27]图4-1程序结构图北京联合大学毕业设计北京联合大学4.2OB100程序分析电梯运行前，需要对之前的所有信号进行清零和复位操作。OB100程序主要是对程序运行前的一个状态复位，保证程序开始不会被之前的状态标记影响，因此要对3个电梯进行清零操作，依次将各标记位信号清零。如图4-2所示程序，对1号梯的状态标志位，1号梯状态指示标志位，1号梯内部状态指示，1号梯复位标记步以及1号梯上行指示；2号梯和3号梯运行程序一样在此不赘述。*Aiway;TRUE”KMWT—{RESET_BFH*水层外研指示打—(RESET_BF)+“1君概状志带尔标1母概发位步标记*1号概状态称古位*1月税内加状态指开*北京联合大学毕业设计北京联合大学4.3主程序分析主程序OB1主要是程序运行时对各子程序的条件调用，当功能需要时，相应的条件满足后可以调用相应子程序，或者无条件一些公共的程序如图4-3所示楼层显示FC28、楼层门区判别FC5、开门到位状态FC23等无条件执行的程序，用以实现相应的控制需求。如图4-4所示，有且仅有当三部电梯全部完成初始化复位返回自动运行信号，若初始化未完成则初始化状态置零继续初始化动作。开始开始YN3部电梯是否全部初始N化完成?Y调用程序N图4-3OB1流程图1经插升森初船化“2号绕升进初始化克成完成”WM54.1%M54.0%Q15.6*1母糖升游初始化“2带楠升除初始化完成%8422373号境升德初始化完成SFC23*框盐饮书信日ENO-*动送，税大完成”W454.0FC16-EN北京联合大学北京联合大学4.4复位子程序电梯初始化清零后无论轿厢当前在哪一层将电梯复位至一层待命，并返回初始化完成信号以确认初始化结束。电梯模型会收到准备就绪信号后即发出自动运行信号，再进行其他操作控制。以1号梯为例电梯先关门-->下行至下限位-->上升至一层。流程图如图4-5所示，具体程序如图4-6图4-7所示。YNYY返问关门图4-5复位子程序流程图有且只有三部电梯全部初始化完成复位至1层后后才能初始化结束，如图4-6所示。图4-6初始化程序2北京联合大学毕业设计北京联合大学4.5自动运行子程序自动运行程序是在电梯完成初始化后，进入载客运行的程序。主要功能：电梯通过接收到的内选及外呼信号来响应信号需求，从而控制电梯的升降启停和开关门等操作；同时返回相应的指示信号如上下行信号指示，楼层当前的状态及楼层位置。进入自动运行程序首先应在主程序中初始化完成后，接收到准备就绪信号调用自动运行程序；具体如图4-7所示%M54.3%M223.6%M223.7完成”完成”完成”H程序段6:"自动运行模式%Q15.6*准备就绪信号程序段15:调自动运行WFC?自动运行”%Q15.6A)M50.1图4-7主程序中调用自动运行模式进入自动运行程序后因程序功能的需要，如图4-8所示，需要调用外呼状态信号登记，内选信号登记等信号指令，为实现提高运行效率的目的，需要对电梯的高低速进行判断处理，实现隔层高速及接近楼层是低速的功能调用高低速的判断子程序。根据项目要求，为乘客提供便利要实现错误指令消除的功能，需要调用错误指令消除的子程序，为保障电梯的安全运行调用故障报警指示子程序。毕业设计开始开始是否开关门?NNY上行?NY下行?N下行程序待载休眠Y图4-8自动运行子程序流程图4.5.1轿厢的启停控制及方向控制由于程序较多且复杂，以下仅以1号梯的部分程序进行说明，首先应该明确若要电梯上升或下降则需要3个条件：电机启动，确定方向，给定高速或低速；其次需要考虑轿厢是否正在开关门，若正在开关门则不能升降，只有电梯门锁全部关闭才能升降运动；再判断轿厢的位置是不是在两端极限位置，若在上端限位则电梯不能上行，在下端位置电梯不能下行；然后对3个条件进行分析处理；具体如4-9图所示；签序项程抑14A|4#T?siha400*称T登律内考西群蛋uH图4-91号梯方向及电机启动控制北京联合大学北京联合大学4.5.2高低速控制附件4中图4-11是轿厢在1层时的高低速分析。本项目以高速条件作为切入点，判断低速条件，当轿厢处于隔层呼叫时必为高速，即在1层时如有电机启动信号和上行信号时，且呼叫信号为隔层呼叫则电梯高速运行，否则电梯低速运行。4.5.3低速制动子程序为实现电梯的平稳启降，提高乘客的乘坐电梯的舒适度，轿厢在启动时应平稳启动，到达目标层时应逐步降低电梯的运行速度以实现项目的初步设想。4.5.4开关门控制1号梯开关门控制，根据项目要求，电梯需要在轿厢上升到指定楼层后开门，经过定时器延时后如无关门信号轿厢将开启关门接触器使轿厢关门，当轿厢正在关门时按下开门按钮或所在的外呼按钮时轿厢应该停止关门动作执行开门动作后再延时一段时间执行关门动作，为保证乘客的安全，轿厢门隙出设有红外传感器信号，若信号为1信号说明有乘客在门缝处则轿厢应停止关门并开门延时后再关门；轿厢的超重信号为1说明电梯超载，超载时电梯不允许上下行且必须开门。具体逻辑如图4-12、图4-13、图4-14、图4-15所示。毕业设计*1号梯上行接触器*—层上行按钮”上WM1.1*二层上行按钮”4*1号梯二层到位*三层上行按钮”%M1.2*1号梯三层到位四层正行按钮*1号梯四层到位%M1.4M1.1*1号梯二层到位*三层下行按钮”%M1.2*1号梯三层到位“四层下行按钮**1号梯四层到位*五层下行按钮”*1号梯五层到位*1号梯轿厢开门按钮**1号梯下行接触器“1号梯门已关到位*1号梯开门条件%Q7.6图4-121号梯开门条件(前部分)毕业设计HWA525H“1号梯红外光幕信号%M52.6HMMO2*1号梯内选登记*HHM244.7“外呼登记”程序段13;年号梯程序段13;年号梯开门维电器NDE30"EC"EC_Timer_0___WM248.7*号梯开门超时”WMGWM248.7*号梯开门超时”WMG0:01号梯开门杂件TDNW97.7W97.7WM121.3*1易悌电梯超载地障5号佛上行接触器%M60.1*1号梯僚止开门亲件R1M64*号梯并门到位信号0M248.71号样开门超时图4-141号梯开门继电器北京联合大学毕业设计北京联合大学关门继电器*关门继电器*W4.61号梯门已关到位*1号梯超重信号')W06.0*号梯关门链电器·1马梯开门到位强?1号梯开门超时”M52W9?.?1号梯红外光幕信1号梯开门辩电器同*1号梯结厢开门接铅1号梯钻厢关门接铅*税序系源理1梯1号梯关门缝电器W53图4-151号梯关门继电器4.6群控子程序本项目为三部电梯的集群控制，通过外呼共用信号将三部电梯联系在一起；实现电梯的联和控制。首先明确电梯是以进入自动运行程序为前提；将所有的外呼指示集中处理，当外呼信号为1说明有一个外呼，外呼个数加1;那么将所得到的外呼个数作为三部电梯的联合驱动条件；即若10个外呼信号中仅有少数信号驱动则说明电梯处于闲时状态，若电梯外呼信号个数高达7个以上则说明电梯需求量大。此时电梯为高峰时段，必须三部电梯同时工作疏散客流。为方便编程群控程序采用STL语言编写，具体如图4-16所示。开始开始n判断外呼个数N判断外呼个数n<8N判断外呼个数Y待载体眠-¥1.2号梯同时响应外呼1,2,3号梯同时响应外呼1号梯响应外呼YN图4-16群控流程图5上位设计根据本毕设总体方案，需要为系统设计上位监控系统，实现对整个控制系统的监督5.1上位画面结构本毕设上位系统是通过SIMATICWinCCProfessionalV13在TIAPORTALV13编程软件中进行上位机组态。需要组态初始画面，运行画面，监控画面，报警画面。其中初始画面是对整个项目的整体介绍，对项目的初步了解，设置画面之间的切换按钮。运行画面是对项目中电梯运行的具体显示，监控其运行的状态。监控画面主要是对项目中各个信号进行监控。报警画面是对电梯的安全隐患进行监督，当出现有安全隐患时弹出报警文本对话框。上位画面结构如图5-1所示。初始画面初始画面监控画面报警画面运行画面图5-1画面结构图5.2新建项目首先新建项目，在项目树中双击添加新设备，将弹出添加新设备框，选择HMI--->选择合适的尺寸--->按下右下角的确认按钮即可；如图5-2所示。图5-2创建HMI上位画面北京联合大学北京联合大学下一步，点击“浏览”选择PLC1与CPU建立通信连接-->点击完成则通信完成；此时CPU的IP地址与上位地址一致，如图5-3所示。创建项目HMI1后就可以在“画面”下添加多个画面，如本项目中需要添加4个画面，分别是初始画面，运行画面，监控画面和报警画面。画面添加后即可编辑画面如图5-4所示在初始画面中添加了画面切换按钮和初始画面的整体样式。初始画面是电梯进入上位画面的第一个画面，可以自由的切换到其他三个画面。图5-4添加新画面(初始画面)本毕设使用TIAPORTALV13软件集成了SIMATICSTEP7ProfessionalV13及与CPU建立通信连接后可以直接引用PLC中的变量，减少再次新建变量的工作。应用前检查CPUIP地址如本机地址为,站地址与PC地址一致则可以直接选PLC的变量进行上位系统的操作。如图5-5所示中例举的1号梯上位变量。名称▲数据类型连接PLC名称PLC变量1号梯轿厢运行将到位BoolHML_连接_2PLC_11号梯开门到位信号BoolHML连接_2PLC_11号梯开门到位信号1号梯开门到位状态BoolHML连接_2PLC_11号梯开门到位状态1号梯开门继电器BoolHML连接_2PLC_11号梯开门继电器1号梯六层到位BoolHM_连接_2PLC_11号梯六层到位1号梯六层门锁信号BoolHML连接_2PLC_11号梯六层门锁信号1号梯六层内呼指示灯BoolHML连接_2PLC_11号梯六层内选登记BoolHML连接_2PLC_11号梯六层内选登记1号梯门已关到位BoolHM_连接_2PLC_11号梯门已关到位1号梯门已开到位BoolHML_连接_2PLC_11号梯门已开到位1号梯内选及外呼登记BoolHM_连接_2PLC_11号梯内选登记1号梯内选指示状态BoolHM_连接_2PLC_11号梯内选指示状态1号梯七段数码显示aBoolHML_连接_2PLC_11号梯七段数码显示bBoolHML连接_2PLC_11号梯七段数码显示1号梯七段数码显示cBoolHML_连接_2PLC_11号梯七段数码显示dBoolHML连接_2PLC_1河1号梯七段数码显示eBoolHML连接2PLC_11号梯七段数码显示fBoolHML连接_2PLC_1图5-5上位变量(1号梯)5.4运行画面项目中如需对画面进行画面编辑。将所有需要的变量进行上位组态画面的连接，将程序下载至CPU,使CPU进入RUN模式，选中HMI项目，点击开始，连接成功后进入运行画面，点击“调试启动”按钮，电梯进入初始化程序将所有信号清零并将电梯复位至一层待命，初始化完成后则可以进入自动运行程序，正如图5-7所示，当前电梯运行至5层，其轿箱内数码显示为5,且有去往4,层，3层，1层的内选信号，内选按钮指示灯亮，电梯运行指示电梯将向下运行；图5-6运行画面图北京联合大学北京联合大学5.5监控画面根据项目要求，在电梯运行过程中需要对电梯所应用的传感器进行状态监控并实时显示；如图5-7所示，1号梯和3号梯正在运行，1号梯轿厢接触到下平层信号因此电《《上*第1位测审用仁1数地π保1号开有比79作升科出化三建臂律力同目输化完或上登第2mm2+称前血下箱温量料箱电真和均电江和重事拉网律1号排得县图5-7监控画面显示5.6报警画面根据项目要求，当电梯出现超载，越位，关门超时等信号时，要求电梯做出相应的指示报警指示灯呈现2HZ红色信号闪烁并弹出响应的报警文本；本项目中设定如无报警任务时报警灯呈浅色，若有报警信号则报警灯为深红色；如图5-8所示的画面1号梯出图5-8报警文本指示本毕设调试分为软件调试和上位调试，前者主要是进行程序调试，测试程序的逻辑是否正确。上位调试即通过上位界面进行调试并监测整个电梯的运行状态。调试过程中遇到如下问题，并用过后续努力得以解决。本设计因条件的限制只能进行仿真调试。不能进行真机联机调试，本毕设选用上海烟波自动化技术有限公司的仿真设备进行调试，调试前必须先进行安全检测，即打断点测试，利用万用表检测电路的通断情况，开关等电气设备是否连接正确，设备元件与PLC的触点是否有虚接的情况，根据电路原理图等再次查看接线是否正确，通电前必须保证接线完全正确。连接仿真设备，给匹配好I/0点数及PM125主频率即可进行调试。如图6-1所示，本次调试的PM125的主频率为3,因此对应的PLC组态也应置为相同数值。PROFIBUS-DPModbus(RS-485)PM-125AutomationCoT号北京联合大学毕业设计北京联合大学在主程序中需要给定相应的通信程序如图6-2所示，网络1和网络2输入的通信字节长度。根据I/0分配，本毕设有88个数字量输入点数，94个数字量输出点数，一个字节占8个位地址，据此计算得出需要分配12个字节地址空间。网络1:网络2:WovE“温信数据长度“温信数据长度图6-2主程序通信开始在主程序的结尾需要指定输出通信字节，如图6-3所示。%QB2图6-3主程序通信结束在电梯设备检查接线无误后及仿真准备完成后，可以将程序下载至PLC中。测试连接是否成功可先勾选闪烁选项框，再观察PLC是否闪烁(正确连接将出现2HZ闪烁现象)。然后点击下载按钮将程序下载至PLC中。等待几秒程序下载完成后仿真设备科选择手动或自动模式控制。可以先设为手动模式单独检测其中某一个按钮或指示灯以熟悉设备和简单验证程序的运行。先找到设备中I/0对应的按钮或指示灯等，再找到编写简单的逻辑代码，再次下载至PLC中->编译->运行->监控程序的运行状态。测试中程序改动后没有预期效果，时好时不好。产生的原因很可能是变量重赋值，找到变量对其进行交叉引用找出读写访问，查看是否重赋值。如有重复值极易出现程序不稳定的情况。在开始程序调试的时候，数码显示不准确，与当前楼层不吻合。此时应北京联合大学北京联合大学检查主程序是否调用楼层显示处理子程序；监控七段数码显示管的状态，检查其绝对地址；监控楼层显示处理子程序的状态，是否有重复值现象；检查触发楼层显示信号----上平层信号及下平层信号。调试时高低速程序功能时不能正确调用，发现高速状态从未启用。此时应监控高速接触器看其是否被调用；监控本该高速时所触发低速的信号；检查程序逻辑关系，查看是否逻辑重复导致不能调用；利用监视表监控高速运行的时和启北京联合大学北京联合大学随着社会经济的发展及科技的迅速发展以及人们对社会需求的多样化，这促使电梯不断的发展以满足人们的需求。本毕业设计是针对多电梯的群控运行进行PLC控制系统设计。本毕业设计课题是多电梯群控运行的PLC控制系统设计。应用德国西门子S7-1200系列的可编程控制器CPU1214C作为控制器核心，配合扩展模块SM1223实现了三部六层电梯的控制。克服了用传统继电器控制的的电梯的很多的缺点；发挥了PLC制器精度高、可靠性好、控制程序扩展方便、易于与计算机接口、维修方便等诸多优点。本毕设主要实现了电梯的初始化功能，将所有选层信号及各状态标记位清零，使电梯开始运行前复位至一层待命，完成电梯的初始化工作，为电梯的自动运行准备前提条件；实现电梯的自动运行功能，满足乘客在各个楼层的呼叫需求，实现电梯升降低速，提高了人们乘坐电梯的舒适感，隔层高速运行，减少了乘坐电梯的乘坐梯和等候电梯的时间，提高电梯的运行效率。同时实现电梯的集群联动控制，优化资源配置，对于节能环保有着极大的现实意义。本项目使用博途软件V13(TIAPortalV13)进行硬件组态和程序设计，模块化编程对于电梯的的逻辑控制有了极大的改善，便于编写复杂的逻辑控制程序。对整个电梯运行系统进行上位机的监控，可以运程随时监控电梯的运行情况，给整个电梯系统的安全提供有效保证。当然本系统还存在一些不足之处，根据PLC系统运算分析，三部电梯联动控制