基于西門子s7-200plc的四層電梯及組態監控的設計(完整版)

　　

【正文】 本系統的組態畫面設計如下圖所示。定義數據變量的內容主要包括：指定數據變量的名稱、類型、初始值和數值范圍，確定與數據變量存盤相關的參數等。在 MCGS 組態軟件的用戶窗口中，制作一個動畫界面。 MCGS 組態軟件支持多種硬件設備，實現 “設備 無關 ”，用戶不必因外部設備的局部改動，而影響整個系統 。 另外 在軟件調試過程中 也 遇到了一些 的問題 ，比如下載 PLC 程序時，顯示下載錯誤， PLC 程序無法運行。其編程軟件具有以下一些功能：硬件配置、參數設置、通信設置、程序編輯、測試、運行和診斷等功能。 電梯控制的邏輯關系，各輸入 、輸出 端子分配見表 。然后又從自診斷開始，進行第二輪掃描。 輸出刷新階段：當所有的指令執行完畢，輸出狀態寄存器的通斷狀態在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器等）輸出，驅動相應輸出設備工作。 用掃描工作方式執行用戶程序時，掃描是從第一條程序開始，在無中斷或跳轉控制的情況下 ，按程序存儲順序的先后逐條執行用戶程序，直到程序結束。 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 11 3 電梯系統 硬件 的 設計 PLC 結構及工作原理 PLC 的基本結構 ： 一般 PLC 分為箱體式和模塊式兩種。 通常 PLC 由主機、輸入 /輸出接口、電源、編程器擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。 主要研究內容 本次設計主要 是 利用 可編程序控制器（ PLC）控制一個四層電梯， 首先進行硬件設計，包括 CPU 處理模塊、擴展模塊、資源分配以及外部接線等，然后 在硬件設計的基礎上， 選用西門子公司 的 STEP7－ Micro/ 編程軟件 進行了設計，設計出系統的程序流程圖及梯形圖程 序，并對系統進行了分析和調試， 實現了電 梯的自動 控制。同時，由于 PLC 功能齊全、應用靈活，能夠滿足電梯控制的要求而且具有抗干擾性能強、操作方便、維護簡單等特點，使得系統可靠性大大提高 。 ② 擴展的靈活性。 PLC 有多種程序設計語言可供使用。采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低，而為工業惡劣操作環境設計的硬件使可靠性大大提高。 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 5 ⑻ 遠程 I/O 功能 過程 I/O 功能是指通過過程 I/O 單元將分散在遠距離的各種輸入，輸出設備與PLC 主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號，傳出輸出信號。 ⑴ 調節控制功能 條件控制功能是指用 PLC 與、或、非指令取代繼電器觸點串聯，并聯及其 他各種邏輯連接，進行開關控制。在硬件方面，增加了模擬量模塊、遠程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數量增加。 PLC 的發展階段 隨著微處理器的出現，大規模、超大規模集成電路技術的迅速發展和數據通信技術的不斷進步， PLC 也迅速發展，其發展過程大致可分為以下三個階段。 電梯的 分類 電梯的種類相當很多，按用途分為乘客電梯、載貨電梯、醫用電梯、住宅電梯、雜物電梯、觀光電梯、車輛電梯、船舶電梯、建筑施工電梯等； 按驅動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、直線電機驅動的電梯； 按速度分為低速電梯（速度低于 1m/s 以下）、中速電梯（速度在 1~2m/s 之間）、高速電梯（速度大于 2m/s）、超高速電梯（速度超過 5m/s），不過隨著電梯技術的不斷發展，電梯速度越來越高，區別高、中、低速電梯的速度限值也在相應地提高；按拖動方式分為交流電梯、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關操縱電梯、按鈕控制電梯、信號控制電梯、集選控制電梯等。 中國最早的一部電梯出現在上海，是由美國奧的斯公司于 1901 年安裝的。奧的斯先生的發明徹底改寫了人類使用升降工具的歷史。 關鍵詞 ： 電梯 ； PLC； 監控 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） III Abstract With the continuous development of urban construction, the increasing plex construction, the lift of life in today39。 本文 就是 利用西門子 S7200 可編程控制器 對電 梯 系 統進 行 控制 ， 首先進行硬件設計，包括 CPU 處理模塊、系統 的端口分配、以及外部接線圖，然后，在硬件設計的基礎上，對軟件進行了設計 ，設計出系統的程序流程圖及梯形圖程序，并對系統進行了分析和調試， 實現了電 梯的自 動 控制。 1854 年，在 紐約 水晶宮舉行的 世界博覽會上，美國人伊萊沙 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。目前我國合資、獨資的電梯生產企業已有 200 多家。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。 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。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。 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。 ② PLC 采用了一系列可靠性設計的方法進行設計。 對 PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。 ⑶ 靈活性高 ① 編程的靈活性。 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。 另外，還能及時發現問題并解決，從而完善生產的環節。 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 。 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。 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。在讀輸入結束后， PLC轉入用戶程序執行階段。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。 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 。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 。 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。 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。 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 “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。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。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。 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） 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業設計（論文） 43 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 44 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 45 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 46 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 47 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 48 沈陽航空工業學院北方科技學院畢業設計（論文） 49 附錄 Ⅱ 組態命令程序 樓層顯示 if i04=1 then 樓層 =4 if