基于西門子s7-200plc的四層電梯及組態監控的設計(文件)

　

【正文】 ransport has been inextricably linked with people39。 1854 年，在 紐約 水晶宮舉行的 世界博覽會上，美國人伊萊沙 從那以后，升降梯在世界范圍內得到廣泛應用。 150 年來，電梯的材質由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新 —手柄開關操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機對話等等，多臺電梯還出現了并聯控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節省井道空間，提升運輸能力的優勢；變速式自動人行道扶梯的出現大大節省了行人的時間；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。 1932年由美國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轉著。目前我國合資、獨資的電梯生產企業已有 200 多家。除上述電梯的分類外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫電梯、防爆電梯、礦井電梯、斜行電梯、雙層轎廂電梯等等。它采用可可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運 算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。 ⑴ 早期的 PLC（ 20 世紀 60 年代末－ 20 世紀 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，其主要功能只是執行原來有繼電器完成的順序控制、定時等。 ⑵ 中期的 PLC（ 20 世紀 70 年代中期－ 20 世紀 80 年代中后期） 在 20 世紀 70 年代，微處理器的出現使 PLC 發生了巨大的變化。除此之外，還提供了一定數量的數據寄存器。近年來， PLC 技術發展很快，性能不斷提高，類型也在不斷增多，功能也越來越完善。 ⑵ 定時 /計數控制功能 定時 /計數控制功能就是用 PLC 提供的定時器，計數器指令實現對某種操作的定時或計數控制，以取代時時間繼電器。 ⑹ 運動、過程控制功能 運動控制功能就是指通過高速計數模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸控制。 ⑼ 通訊聯網功能 通訊聯網功能是 PLC 之間的聯網， PLC 與上位計算機的連接等，實現遠程 I/O控制或數據交換，以完成系統規模較大的復雜控制。 ② PLC 采用了一系列可靠性設計的方法進行設計。 ⑤ 在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。 對 PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。對電氣技術人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。 ⑶ 靈活性高 ① 編程的靈活性。 PLC 的擴展靈活性是它的一個重要特點。 課題 的 目的、 意義 以 前 ，我國住宅樓電梯大部分是采用繼電器控制的，由于控制線路復雜、體積大、故障率高而且難于維護，使電梯難以達到安全、穩定、可靠的 基本要求，事故時有發生。因此，本系統采用 西門子公司的小型 PLC 系列 S7－ 200中的 STEP7Micro/ 編程軟件。 另外，還能及時發現問題并解決，從而完善生產的環節。 并且用 上位機 MCGS 組態軟件進行 監控 ， 檢驗 電梯 PLC 控制系統的運行情況， 從而 達到對電梯的監視控制 。 本系統設計的 電梯 達到如下 要求 ： 行車方向由內選信號決定 ， 順向優先執行 ；行車途中如遇呼梯信號時 ， 順向截車 ， 反向不截車 ； 內選信號、呼梯信號具有記憶功能 ， 執行后解除 ； 內選信號、呼梯信號、行車方向、行車樓層位置均有 信號燈指沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 9 示 ；樓層顯示燈亮表示轎廂停于該層，燈滅表示電梯 離開該層 ； 無 呼梯 時 ， 5S內沒有人呼梯，電梯停止運行 ； 行車時不能手動開門或本層呼梯開門 ， 開門不能行車 。根據 此次 電梯控制系統的要求，我選用了德國 西門子 公司 推出的 小型PLC 系列 S7200，它具有可靠性高、體積小、擴展方便，使用靈活的特點。 現場信號 小型 S7200 擴展模塊EM223 組態監控 電 梯 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 10 監控系統的確定 MCGS(Monitor and Control Generated System，通用監控系統 )是一套用于快速構造和生成 計算機 監控系統的組態軟件，能夠在 Windows 平臺上運行。但它們的組成是相同的，對箱體式 PLC 有一塊 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內存塊、電源等，當然按 CPU 性能分成若干型號，并按 I/O 點數又有若干規格。 圖 PLC 基本結構框圖 PLC 的 工作原理 ： 當 PLC 運行時，是通過執行反映控制要求的用戶程序來完成控制任務的，需要執行眾多的操作，但 CPU 不可能同時去執行多個操作，它只能按分時操作（串行工作）方式每一次執行一個操作，按順序逐個執行。然后再從頭開始掃描執行，周而復始重復運行。在讀輸入結束后， PLC轉入用戶程序執行階段。 在此期間 PLC 根據輸出映像區中的對應狀態刷新所有的輸出鎖存電路，再經隔離驅動到輸出端子 ，向外界輸出控制信號，這才是 PLC 的實際輸出。診斷結束后，如沒發現故障， PLC 將繼續往下掃描，檢查 是否有編程器等的通信請求。 PLC就這樣不斷反復循環，實現對機器的連續控制，直到接收到停機命令，或因停電、出現故障等才停止工作。 系統的 端口分配及功能表 對于 PLC 電梯控制系統的輸入、輸出點 必須進行合理的配置 。 表 端口分配及功能表 序號 PLC 地址 功能說明 1 四層內選按鈕 2 三層內選按鈕 3 二層內選按鈕 4 一層內選按鈕 5 四層下呼按鈕 6 三層下呼按鈕 7 二層下呼按鈕 8 三層上呼按鈕 9 二層上呼按鈕 10 一層上呼按鈕 11 四層行程 指示 12 三層行程 指示 13 二層行程 指示 14 一層行程 指示 15 低脈沖按鈕 16 直線啟動按鈕 17 四層指示 18 三層指示 19 二層指示 20 一層指示 21 轎廂下降指示、反轉 22 轎廂上升指示、正轉 23 四層內選指示 24 三層內選指示 25 二層內選指示 26 一層內選指示 27 四層下呼指示 28 三層下呼指示 29 二層下呼指示 30 三層 上呼指示 31 二層上呼指示 32 一層上呼指示 33 電梯運行指示 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 15 系統的 外部接線圖 西門子 S7200 系列 PLC 適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化，具有極高的性能 /價格比。用戶可以通過語句表、梯形圖和功能塊圖編程，不同的編程語言編制的程序 可以相互轉換，可以用符號表來定義程序中使用的變量地址對應的符號 。 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 18 系統的 程序 設計 程 序流程圖 PLC 設計 電梯采用自動運行方式控制， 根據此控制邏輯 設計 的 流程 圖 如 圖 所示 。 ⑵ 設置遠程站（即 S7200）的地址，使它與 S7200 的地址相同 ，本系統設置為 2， 如圖 所示。這是因為 PLC 的地址輸入錯誤，只要點擊 “刷新 ”，把獲取的地址輸入則下載就恢復正常 。 MCGS 組態軟件的開放式結構擁有廣泛的數據獲取和強大的數據處理功能。 MCGS 組態軟件由 “MCGS 組態 環境 ”和 “MCGS 運行環境 ”兩個系統組成。 本文利用 MCGS 組態軟件設計 ， 在設備組態窗口中選擇適當的串口通訊設備 ，正確設置其屬性。在界面上設置各個控件的屬性，使設置的控件按照真實的情況動作，檢驗和測試電梯 PLC 控制系統對電梯的運行狀態的控制效果。在 “用戶窗口屬性設置 ”中，還能對擴充屬性、啟動腳本、循環腳本、退出腳本進行參數設置。 在定義之前，應充分分析和考慮所有問題，最后列出需要沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 30 的所有的點（即變量）。而它的制作過程較為復雜繁瑣，而且要制作一個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，而其中對圖素前后位置以及圖案 重疊的把握，將直接影響監控動畫的形象性。 圖 組態歡迎窗口 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 32 圖 組態模擬圖 圖 電梯控制界 面 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 33 編寫控制流程 用戶腳本程序是由用戶編制的、用來完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編程語法非常類似于普通的 C 語言，正確地編寫腳本程序，可大大提高工作效率，優化控制 過程。還有一個很大的問題就是通過上位機控制 PLC，由于對 PLC 和組態軟件 MCGS 的知識掌握的不夠全面，遲遲 沒有 實現上位機控制，不過在指導老 師 李 姣 老 師的指導下，成功的調試出了 上位機對 PLC 的控制，最終完成 監控系統 的 設計。本文采用西門子 S7—200 可編程控制器設 計 電梯的控制系統 ， 完成電梯的轎內指令、廳外召喚指令、樓層位置指示等控 制任務。 通過本次 畢業 設計， 我的知識領域得到進一步擴展，專業技能得到進一步提高，同時增強了分析和解決工程實際的綜合能力。 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 36 致 謝 四年的大學生活即將結束，在此，我要感謝所有曾經教導過我的老師和關心過我的同學，是他們在我的大學生活中給予了我無私的幫助和關懷，教會了我方方面面的知識和經驗。 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 37 參考文獻 [1] 廖常初 .PLC 編程及應用 .機械工業出版社 ,2021 [2] 劉洪濤 ,黃海 .PLC 應用開發 .電子工業出版社 ,2021 [3] 魯遠東 .PLC 機電控制系統應用設計技術 .電子工業出版社 ,2021 [4] 陳在平 .可編程控制器技術與應用 系統設計 .機械工業出版社 ,2021 [5] 章文浩 .可編程控制器原理及應用 .國防工業出版社 ,2021 [6] 西門子 (中國 )公司 .西門子 STEP7 程序設計編程手冊 ,1996 [7] 李樹雄 .可編程序控制器原理及應用教程 .北京航空航天大學出版社 ,2021 [8] 陳立定 .電氣控制與可編程控制器 .華南理工大學出版社 ,200l [9] 劉載文 .電梯控制技術 .電子 工業出版社 ,1996 [10] MCGS 參考手冊 ,MCGS 用戶指南 ,北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 38 附錄 Ⅰ PLC 程序 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 39 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 40 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 41 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 42 沈陽航空工業學院北方科技學院畢