基于plc和mcgs在雙電梯聯動控制與模擬(專業版)

　　

【正文】 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。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。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。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。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。 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。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。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。 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。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。頂板還具有阻止機房即傳向井道的作用。它的作用是限制轎廂和對重只能沿著導軌作升降運動。（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。 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。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。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。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。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 。由于這些控制和監視的要求，所以 PLC 發展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產品。1900 年交流感應電機問世以后，使電梯的速度提高，并改善電梯的平層準確度和舒適感。的 剛 性 導 軌 之 間 ,轎 廂 尺 寸 與 結構 形 式 便 于 乘 客 出 入 或 裝 卸 貨 物 。現代電梯興盛的原因是采用電力作為動力的來源。在以改變幾何形狀和機械性能為特征的制造工業和以物理變化和化學變化將原料轉化成產品為特征的過程工業中，特別在制造工業中存在了大量的開關量為主的開環的順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作。 當 給 電 梯 送 電 時 ， PLC 就 開 始 掃 描 電 梯 的 所 有 輸 入 、 輸 出 信 號 ， 檢 測 電 梯的 安 全 回 路 是 否 接 通 、 廳 門 轎 門 是 否 關 閉 、 電 梯 處 在 何 種 狀 態 。(2) PLC 采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復等，使可靠性提高。(3) 維修方便揚州大學本科生畢業設計 6 PLC 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求減低。此外，微機控制系統雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統設計復雜，一般維修人員難以掌握其維修技術等缺陷而沒被廣泛采用。 信號模塊(SM)：用于數字量和模擬量輸入／輸出。（2）.按速度分：低速電梯、快速電梯、高速電梯。當鋼絲繩的繞繩比大于1時，在轎廂和對重架上應增設反繩輪。圍壁的結構分為封閉式和空格式。機械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護作用；切斷總電源的極限保護。(4) 理念是電梯發展趨勢 不斷改進產品的設計，生產環保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干擾、無井道導軌油漬污染的電梯。但是，這種群控系統由于存在線路復雜、功能簡單、故障率高等缺點，目前己經很少使用。這種群控系統由于不具備完善的算術運算能力，故不能實現具有智能的預報調度功能。脈沖發生器輸出 A、B 兩相脈沖， PG 卡接收到脈沖信號以后，再將此反饋給變頻器內部,以便進行運算調節。I/O 地址分配表如表 所示 [3]。揚州大學本科生畢業設計 22 圖 變頻器拖動部分線路圖揚州大學本科生畢業設計 23 5 系統軟件設計 控制系統的軟件設計　　硬件系統設計完成以后，為了實現優化控制，還需要用西門子STEP 軟件對雙電梯聯動控制程序進行設計。　　無論是作為一號電梯還是二號電梯,由于轎內呼叫信號而使電梯定向的,電梯都必須啟動運行。用戶組態生成的結果是一個數據庫文件，稱為組態結果數據庫。⑥ 編寫程序調試工程 編寫模擬程序來進行系統初調。揚州大學本科生畢業設計 33 圖 完整的監控畫面 實時數據庫的建立與動畫連接畫面編輯好了之后，此時的畫面是靜止的，要讓畫面動起來，需要進行動畫連接，這時需要在實時數據庫中進行數據對象的定義。圖 組態環境與運行環境關系圖MCGS 組態軟件由 MCGS 組態環境和 MCGS 運行環境組成，二者相互獨立，又緊密相關。三樓、四樓的上升、下降梯形圖和二樓類似。除此以外，電梯并聯運行還遵循的相應的調度原則：正常情況下，當電梯使用以后，二號電梯作為忙梯會首先自動上升至第三層待命，一號電梯則作為基站電梯在第一層樓待命。本設計中拖動調速系統的關鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內的耗電量占建筑物總用電量的相當大的比例，因此，電梯節約用電日益受到重視。設計前，應深入現場進行調查研究，搜集資料，并與機械部分的設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協同解決設計中出現的各種問題。通過一臺 PLC 去控制兩臺電梯運行的方式，可以省去兩臺可編程控制器之間的相互通信,從而使得控制系統的可靠性更高,結構顯得更加緊湊。與國外相比，我國對電梯配置和電梯系統特征的研究還處于相對落后狀態。電梯群控系統的基本結構包括召喚按鈕、轎廂、電梯控制器、通信系統、電梯群控系統（調度模塊、交通模式識別模塊、數據管理模塊等） 、其他輔助設備（如聲音制導系統、顯示系統、遠程監控系統等） 。(4) 電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術，不斷滿足擁護的使用功能要求。由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水設施。轎廂門社在轎廂入口，由門扇、門導軌架、門靴和門刀等組成；層門社在層站入口，由門扇、門導軌架、門靴和門鎖裝置及開鎖裝置組成；開門機社在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。基本結構剖視圖。運行時無需揚州大學本科生畢業設計 9 風扇。其中，微型的有 SIMATIC S7200 系列，中小型的有 SIMATIC S7300，中高檔性能的有 S7400 系列。PLC 的擴展靈活性是它的一個重要特點。(6) PLC 的軟件方面，也采取了一系列提高系統可靠性的措施。PLC 以基本代替傳統的繼電器控制而廣泛應用于工業控制的各個領域，它已躍居工業自動化三大支柱的首位。 課題的研究方法及內容 課題的提出PLC 以其優越的性能，在很多領域中得到了廣泛的應用。1933 年，出現 6m/s 的高速電梯。各系統相互聯系，共同構成一個電梯系統。1765 年英國瓦特等人發明了蒸汽機后，到 1835 年在英國的一家工廠里裝用了一臺蒸汽機拖動的升降機。1989 年，出現了第一臺直流電動機電梯。PLC 作 為 主 控 制 器 ， 一 方 面 通 過 采 集 電 梯 的 各 種 輸 入 信 號 ， 包 括 電 梯 的 位 置 、 狀 態 、內 外 指 令 的 按 鈕 信 號 、 門 鎖 信 號 、 門 區 信 號 、 井 道 內 的 強 迫 減 速 信 號 、 防 沖 信 號 以及 消 防 信 號 等 。編程簡單、靈活性強等特點。(2) 編程方便PLC 有多種程序設計語言可供使用。(4) PLC 可進行故障自動檢測報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。 西門子 PLC 產品簡介S7200 是模塊化小型 PLC 系統，能滿足中等性能要求的應用。尤其是可用 PC 機對系統實時進行監控。曳引系統主要由曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪組成。井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個在納電梯轎廂和對重的有限空間。操縱裝置包括轎廂內的按鈕操作箱或手柄開關箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的檢修或應急；位置顯示裝置是指轎內和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機房中，由各類電氣控制元件（或板）組成，是電梯實行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發出加減速信號等作用。電梯行業技術發展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的 VVVF 電梯，如今已成為電梯行業的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節能、更潔凈、更安全、更安靜、更經濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流；由于永磁技術的先進性，將來很有可能取代 VVVF 技術。在這個過程中，電梯控制器接收電梯群控系統的指令，控制單臺電梯的運行，并將電梯的狀態反饋給電梯群控系統。2 無觸點邏輯控制實現方式隨著數字集成電路的發展和應用，電梯群控系統多由邏輯無觸點邏輯元件實現。從某種意義上來說，PLC 編程水平的高低就決定整個系統運行質量的好壞。因此，I/O 點數的確定,是設計整個 PLC 電梯控制系統首先需要解決的問題,決定著系統硬件部分的設計，也是系統軟件編寫的前提。PLC 通過向安川 616G5 變頻器發出電梯上行輸出和電梯下行輸出信號，從而控制曳引電動機的轉動方向，決定電梯的上/下行運動；PLC 通過向安川 616G5 變頻器發出電梯高速運行和電梯低速運行信號，從而間接控制曳引電動機的轉動速度，決定電梯的高速/低速運動。　　當忙梯正在下行時，若其下方出現任何方向的門廳呼叫信號，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。 門廳召喚控制梯形圖如圖 所示。③ 制作動態監控畫面 先建立靜態畫面，然后對一些圖形進行動畫設計。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，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。其具體的組成結構如圖 所示。 圖 二樓向下指示燈 一樓、五樓指示燈梯形圖 (a)所示, (b) 所示。原先充當忙梯的電梯現在即作為基站電梯來使用，而原先作為基站電梯使用的電梯此時即成為忙梯。但是帶有 PG 矢量控制功能的變頻器(例如安川的 G7 系列)的價格相當高，基于性價比方面因素的考慮，本次電梯調速控制的設計選用的是 VS616G5 型通用變頻器, 選擇有 PG 矢量控制作為曳引鼠籠式電動機的控制方式。，在選擇 PLC 容量時，應適當留有裕量。通過分析研究電梯的實際運行情況和控制規律，從而設計開發出一套雙電梯聯動控制程序，使得一臺 PLC 能夠控制兩臺電梯的運行操作。近幾年，我國在電梯群控方面的工作主要表現在引進國外先進技術和產品上，在此基礎上力爭推出自己的產品。所選電梯運動至該樓層時，發出聲音、圖像或數字等通知顯示信息。 電梯發展展望(1) 結構不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。該系統由曳引機、供電系統、速度反饋裝置、調速裝置和變頻器等組成。轎廂架是轎廂體的承重構架。當機房設于井道底部時，即為曳引機下置式曳引方式。（2）S7200 指令功能豐富，有各種指令，且指令執行速度快。S7200 的模塊稍微多一點，除了信號模塊（ SM）和 200的 EM 模塊同類型之外，它還有接口模塊（IM） 用來進行多層組態，把總線從一層傳到另一層；占位模塊（DM）為沒有設置參數的信號模塊保留一個插槽或為以后安裝的接口模塊保留一個插槽；功能模塊（FM）執行特殊功能，如計數、定位、閉環控制相當于對 CPU 功能的一個擴展或補充；通訊處理器（CP）提供點對點連接、Profibus 和工業以太網。操作十分靈活方便，監視和控制變得十分容易。大多數 PLC 采用編程器進行輸入和更改的操作。圖 PLC 結構框圖 可編程控制器的特點一．PLC 的特點PLC 是一種用于工業自動化控制的專用計算機，實質上屬于計算機控制方式。但是更新需要大量資金，對使用單位來說有一定困難，所以對電梯進行局部改造是經濟的、實際的。1962 年，8m/s 的高速電梯投入市場。安裝在機房的電動機通過減速器、制動器等組成曳引機，使曳引鋼絲繩通過曳