基于plc和mcgs在雙電梯聯動控制與模擬-預覽頁

　

【正文】 但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節約能源，減少運行費用。圖 控 制 方 框 圖 們 利 用 PLC 內 的 條 件 跳 轉 和 主 控 制 指 令 ， 把 對 電 梯 的 控 制 程 序 劃 分 為 幾 個程 序 段 ： 檢 修 控 制 、 正 常 加 速 和 穩 速 段 、 減 速 爬 行 段 、 以 及 開 關 門 階 段 （ 如 圖） 。揚州大學本科生畢業設計 3 圖 運 行 流 程 圖 們 乘 坐 電 梯 除 要 操 作 開 關 門 按 鈕 外 ， 還 要 給 出 要 去 的 目 的 層 指 令 ， PLC根 據 電 梯 現 在 所 在 的 樓 層 判 斷 運 行 方 向 ， 然 后 起 動 運 行 。PLC 控制系統的硬件是由微處理器（CPU ） 、存儲器（ROM 和 RAM） 、輸入/ 輸出（I/O）單元、電源單元及外圍設備等組成硬件結構如圖 1 所示。以通用或專用 CPU 作為字處理器，實現字運算和數據存儲，另外還有位處理器（布爾處理器） ，進行點（位）運算與控制。(1) PLC 不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統的維修簡單，維修時間短。采用了精簡化的編程語言，編程錯誤率大大降低，而為工業惡劣操作環境設計的硬件使可靠性大大提高。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。更改程序的操作也可直接根據所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改。采用布爾助記符編程語言，十分有助于編程人員的編程。PLC 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。它可根據應用的規模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應用和控制范圍的擴展。(2) 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統結構簡單，外部線路簡化。(6) 更改控制方案時不需改動硬件接線。一．硬件設計硬件設計主要包括：（1） 確定安排 PLC 的輸入、輸出點；（2） 設計外圍電路，包括主電路；（3） 選購 PLC 并進行現場安裝接線等內容。SIMATIC S7 系列 PLC 都具有模塊化、無排風扇結構和易于用戶掌握等特點，使得 S7 系列 PLC 成為各種從小規模到中大規模應用的首選產品。狀態指示器：SF ，BATF=電池故障；DC5V=內部 5 V DC 電壓指示；FRCE=表示至少有一個輸入或輸出被強制； RUN=當 CPU 啟動時閃爍，在運行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存儲器復位請求時慢速閃爍，正在執行復位時快速閃爍。1．S7200 的結構體系中央處理單元(CPU)：各種 CPU 有不同的性能，例如，有的 CPU 上集成有PROFIBUSDP 通訊接口等。 負載電源模塊(PS)：用于將 SIMATIC S7300 連接到 120／230V 交流電源，或24／48／60／110V 直流電源。 SIMATIC S7200 適用于通用領域：高電磁兼容性和強抗振動沖擊性，使其具有最高的工業環境適應性。（4）S7200 的編程可用編程器，也可以在 PC 機上使用西門子公司的專用編程軟件STEP7Micro/WIN 來進行。 3 電梯的群控制 電梯簡介 電梯的分類（1）按用途分：乘客電梯、載貨電梯、客貨兩用電梯、病床電梯、住宅電梯、雜貨電梯、船舶電梯、觀光電梯、車輛電梯、自動扶梯、自動人行道、其他電梯。（5） 按控制方式分：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯（轎外按鈕電梯、轎內按鈕電梯）、信號控制電梯、集選控制電梯、下集選控制電梯、并聯控制電梯、梯群程序控制電梯、梯群智能控制電梯。機房用來安裝曳引機、電控屏、限速器等。對于絕大多數電梯，橢均設于井道頂部。導向輪安裝在曳引機架上或重梁上。它的作用是限制轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動。轎廂是用以運送乘客和貨物的電梯組件。揚州大學本科生畢業設計 11 每一層電梯門口裝的門，門上帶有機器鎖及電氣接點。圍壁的作用是將電梯與外界分隔開，當導軌架直接安裝在圍壁上時，它還應承受費切力。頂板還具有阻止機房即傳向井道的作用。該系統由對重和重量補償裝置組成。曳引電動機是電梯的動力源，根據電梯的配置可用交流電動機或直流電動機；供電系統是為電動機提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調速系統提供電梯運行速度信號，一般采用測速發電機或速度脈沖發生器，與電動機相連；調速裝置對曳引電動機實行調速控制；變頻器可以通過改變頻率的大小來控制其運行速度的快慢。揚州大學本科生畢業設計 12 電梯上設有機械和電氣的各類保護系統，以保證電梯安全使用。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈 廣泛的應用。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統等。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發展。(3) 安裝更方便、更快捷高效、安全、可重復使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術的開發、應用，電梯的硬件系統給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。 電梯群控系統設計 電梯群控系統的概述電梯群控系統(EGCS: Elevator Group Control System)，是一種對多臺電梯(2 臺或 2 臺以上)進行優化調度的系統。一般情況下，電梯群控系統的工作過程如下:乘客在某樓層按下廳外召喚按鈕后，通信系統將此呼叫信號輸入到電梯群控系統中。電梯控制器將此目的樓層信號傳輸給電梯群控系統。 電梯群控控制系統的發展現狀與趨勢電梯群控系統起源于 20 世紀 40 年代，最早的電梯群控系統被稱為“自動模式選擇系統” ，采用時間間隔控制。但是，這種群控系統不具備完善的運算能力，所以無法實現具有人工智能的預報調度功能。直到 1986 年，才開始對電梯的配置理論和電梯的系統特性進行研究。因此，電梯群控系統的發展趨勢為：1　電梯群控系統智能化 2　電梯群控系統節能化 3　電梯群控系統整體化4　電梯群控系統網絡化揚州大學本科生畢業設計 16 5　群控系統產品市場化 電梯群控控制系統的實現方式早期的電梯群空系統使用繼電器觸點控制，稱作“自動模式選擇方式”，它是電氣群控的最簡單實現方式，也稱方向預選控制，它是用于兩臺或三臺電梯組成的梯群，每臺電梯靠方向預選控制來操作。另外，群控系統可以制成電子線路板的形式，使它與個電梯的邏輯控制系統以插接方式連接而提高了可靠性。在電梯這樣的控制邏輯十分復雜的大型電器控制系統中采用 PLC 實現控制應是最佳選擇，它具有功能強、故障率低、可靠性高的特點。本系統的硬件框圖如圖 所示。揚州大學本科生畢業設計 18 　　PLC 首先接收來自電梯的呼梯信號、平層信號，然后根據這些輸入信號的狀態，通過其內部一系列復雜的控制程序，對各種信號的邏輯關系有序地進行處理，最后向直流門控電機、變頻器和各類顯示器適時地發出開關量控制信號，對兩臺電梯實施群控。　　在 PLC 向變頻器發出開關量控制信號的同時，為了滿足電梯的要求，變頻器又需要通過與鼠籠式曳引電動機同軸連接的脈沖發生器和 PG 卡, 對電動機完成速度檢測及反饋,形成閉環系統。 可編程序控制器的分析和選擇 PLC 選擇原則任何一種電氣控制系統都是為了實現被控對象(生產設備或生產過程)的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。，力求使控制系統簡單、經濟、使用及維修方便。 PLC 的型號選擇及 I/O 地址及分配電梯邏輯控制系統的控制核心是 PLC，由于 PLC 的品種、型號、規格、功能各不相同，需綜合多種因素考慮，來選擇 PLC。系統中實際需要輸入點 47 點,輸出點 40 點,因此我們選用西門子 S7300 PLC，其中 CPU 的型號選為 CPU315，輸入模塊的型號選為 DI32xDC24V，總共需要兩塊，輸出模塊的型號選為 DO32xDC24V/，總共也需要兩塊。目前從一般要求的小范圍調速傳動到高精度、快響應、大范圍的調速傳動，從單機傳動到多機協調運轉，幾乎都可采用交流調速傳動。考慮以上各種因素，通過對各主要生產廠家的產品的性能指標價格比分析，選用日本安川公司的變頻器。這種變頻器不僅考慮了 控制，而且還實現了矢量控制，通過其本身的自動調諧功能與/uf無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉矩與較高的調速范圍。接線圖如圖 所示。PLC的梯形圖按照其功能分成以下幾個模塊:呼叫信號登記模塊、樓層顯示模塊、上行程序模塊、下行程序模塊、換速程序模塊、開關門程序模塊和故障處理模塊。當某層站有門廳呼叫信號時，則“忙梯”立即啟動并定向運行去接該層站的乘客。當忙梯正在上行時，若其上方出現任何方向的門廳呼叫信號或是其下方出現向下的門廳呼叫信號，則均由忙梯在一周行程中去完成，而基站電梯不予應答運行。當其中一臺電梯由于故障而停止運行，另一臺電梯則自動承擔全部的運行任務，遵循單臺電梯的運行規則。揚州大學本科生畢業設計 25 PLC 程序流程框圖 PLC 編程 電梯升降模塊是電梯控制系統設計成功的關鍵環節,在PLC程序設計過程中,一要堅持功能完善、面面俱到的原則,保證電梯安全有效地運行；二要遵循結構簡練、易讀易改的原則,盡量減少程序量,采用模塊化設計,并采用PLC中的主控指令、跳轉指揚州大學本科生畢業設計 26 令、功能指令等指令優化程序,縮短PLC程序掃描時間,保證電梯的控制精度。揚州大學本科生畢業設計 27 (a) 二樓上升梯形圖(b) 二樓下降梯形圖圖 二樓上升、下降梯形圖 二樓向下指示燈。二樓、三樓、四樓、五樓與一樓類似, 這里不再重復。用戶的所有組態配置過程都在組態環境中進行，組態環境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設計和構造自己的應用系統。一旦組態工作完成，運行環境和組態結果數據庫就可以離開組態環境而獨立運行在監控計算機上。其具體的相互關系如圖 所示。在此基礎上，在建立工程，構造實時數據庫，做好工程的整體規劃。⑤ 完善菜單按鈕功能 對于一些功能比較強大、關聯比較多的控制系統，有時還需要制定一些按鈕或文字來連接其他的變量和畫面。 建立電梯監控系統工程進入 MCGS 組態環境后,建立如圖 所示的電梯監控系統工程。實時數據庫是 MCGS 系統的核心，是工程各個部分的數據交換與處理中心，它將 MCGS 工程的各個部分連接成一個有機的整體。表 電梯 1 數據對象列表數據對象名稱 數據對象類型 數據對象初值 數據對象解釋T1C1 開關型 0 1 部電梯 1 層內呼按鈕T1C2 開關型 0 1 部電梯 2 層內呼按鈕T1C3 開關型 0 1 部電梯 3 層內呼按鈕T1C4 開關型 0 1 部電梯 4 層內呼按鈕揚州大學本科生畢業設計 34 T1C5 開關型 0 1 部電梯 5 層內呼按鈕T1S1 開關型 0 1 部電梯 1 層上行呼叫按鈕T1S2 開關型 0 1 部電梯 2 層上行呼叫按鈕T1X2 開關型 0 1 部電梯 2 層下行呼叫按鈕T1S3 開關型 0 1 部電梯 3 層上行呼叫按鈕T1X3 開關型 0 1 部電梯 3 層下行呼叫按鈕T1S4 開關型 0 1 部電梯 4 層上行呼叫按鈕T1X4 開關型 0 1 部電梯 4 層下行呼叫按鈕T1X5 開關型 0 1 部電梯 5 層下行呼叫按鈕T1SXZS 開關型 0 1 部電梯上行指示T1XXZS 開關型 0 1 部電梯下行指示T1C1ZS 開關型 0 1 部電梯 1 層指示T1C2ZS 開關型 0 1 部電梯 2 層指示T1C3ZS 開關型 0 1 部電梯 3 層指示T1C4ZS 開關型 0 1 部電梯 4 層指示T1C5ZS 開關型 0 1 部電梯 5 層指示T1KM 開關型 0 1 部電梯開門按鈕T1KMXW 開關型 0 1 部電梯開門限位開關T1GM 開關型 0 1 部電梯關門按鈕T1GMXW 開關型 0 1 部電梯關門限位開關CZYDL1 數值型 0 1 部電梯轎廂的升降控制T1C1ZY 數值型 0 1 部電梯 1 層門的左移控制T1C1YY 數值型 0 1 部電梯 1 層門的右移控制T1C2ZY 數值型 0 1 部電梯 2 層門的左移控制T1C2YY 數值型 0 1 部電梯 2 層門的右移控制T1C3ZY 數值型 0 1 部電梯 3 層門的左移控制T1C3YY 數值型 0 1 部電梯 3 層門的右移控制T1C4ZY 數值型 0 1 部電梯 4 層門的左移控制T1C4YY 數值型 0 1 部電梯 4 層門的右移控制T1C5ZY 數值型 0 1 部電梯 5 層門的左移控制T1C5YY 數值型 0 1 部電梯 5 層門的右移控制定時器啟動（116）開關型 0 控制定時器（116）起停，1 啟動定時器復位 116 開關型 0 控制定時器（116）復位，1 復位計時時間 116 數值型 0 控制定時器（116）的計時時間時間到 116 開關型 0 定時器（116）計時時間到T1C1XW 開關型 0 1 部電梯 1 層限位開關表 電梯 2 數據對象列表數據對象名稱 數據對象類型 數據對象初值 數據對象解釋T1C2XW 開關型 0 1 部電梯 2 層限位開關T1C2XW 開關型 0 1 部電梯 2 層限位開關揚州大學本科生畢業設計 35 T1C3XW 開關型 0 1 部電梯 3 層限位開關T1C4XW 開關型 0 1 部電梯 4 層限位開關T1C5XW 開關型 0 1 部電梯 5 層限位開關T1S