基于plc的電梯群控的應用研究畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 性大大提高。 了選層器及大部分中間繼電器，控制系統結構簡單，外部線路簡化。 3. PLC 可實現各種復雜的控制系統，方便地增加或改變控制功能。 4. PLC 可進行故障自動檢測與報警顯示，便于檢修，提高運行安全性。 ，重點可以放在程序的開發與調試上面。 6. PLC 較強的通信功能使得對雙梯加并聯功能或梯群加群控功能成為可能。 3 系統總體設計 電梯控制系統的模塊化設計 模塊化設計思想 模塊化程序設計使人們在軟件開發的長期實踐中總結出來的一種設計策略。 模塊是一個 具有獨立功能的程序，可以單獨地設計、調試與管理。模塊化就是按適當的原則把一個情況復雜、規模較大的程序系統劃分為一個個較小、功能相關而又相對獨立的模塊。系統設計中可以采用“自頂向下”和“自底向上”兩種設計方法。 前者是從局部到整體，即先把某一部分（如最難的部分）設計好，然后再考慮其它部分；而后者則是從整體到局部，先考慮系統的總體結構，如整個系統由哪幾部分組成，每一部分的功能怎樣，它們之間又有什么聯系等等，然后再以同樣的方法來考慮各個局部的設計，直到所有的模塊都便于管理為止。本文中采用了后一種方法。 根據模塊化 的思想，設計時應把整個系統化分成若干模塊，一個模塊描述一個功能，并能較好地體現模塊的獨立性，給編制與調試都帶來方便。全部模塊以樹狀結構組成系統，這種結構層次清楚，各分支也可以自成系統，管理起來比較方便。模塊大小應該適中，因為模塊過大不容易控制復雜性，模塊過小又會增加模塊間的聯系。 電梯控制系統各模塊間的關系 電梯的控制從性質上可以分為兩個方面：傳動系統的控制和邏輯系統的控制，它們之間的關系如下頁圖所示： 平層感應 器 平 層 控 制 線 路 主 拖 動 系 統 減 速 控 制 線 路 換 速 點 信 號 傳動系統的控制 它是以速度給定曲 線為依據，利用模擬或數字控制裝置，針對牽引機的不同調速方式構成閉環或開環的速度控制系統，從而實現電梯運動狀態的控制。 邏輯系統的控制 它是指電梯控制系統能實時地接受來自廳站、轎廂、井道、機房等不同位置、不同性質的外部信號，將它們按一定的邏輯關系進行綜合處理，并將其處理結果反映到傳動控制系統中控制電梯的運行。 電梯控制系統設計流程圖 系統功能需求 電梯邏輯控制的性能決定著電梯操縱自動化程度的高低。本系統的功能需求如下： ? 基本功能 ? 轎內指令功能 由司機或乘客在轎內控制電梯的運行方向和 到達任一層站。 ? 廳外呼梯功能 由使用人員在廳外呼喚電梯前往該層執行運送任務。 ? 減速平層功能 電梯到達目的層站前的某一位置時，能自動地使電梯開始減速，當到達目的層站平面時，能自動使電梯停止。 ? 選層、定向功能 當電梯接受到若干個轎內、廳外指令時，能根據電梯目前的狀態選擇最合理的運行方向及停靠層站。 ? 指示功能 能在各層廳站及轎內內指示電梯當前所處位置，能在某按鈕信號被響應時，消去其記憶。 ? 保護功能 當電梯出現異常情況如超速、斷繩、越限、運行中開門、過載等現象時，控制電梯停車或不能開動。 ? 集選控制的特 殊功能 ? 根據轎內樓層指令或廳外召喚信號自動定向，自動保持最遠層站決定的方向。 ? 實現順向截車及最遠層站反向截車。 ? 實現轎內指令和外召喚的各指令登記。 ? 自動起動運行，減速制動及平層停靠。 ? 具備檢修功能。 系統設計流程圖 實現以上功能需求，首先進行了硬件部分的設計，包括控制系統網絡的組建、電梯模型 I/O 點的分配和硬件連線等； 圖 其次是軟件部分的設計，也即對 ControlLogix 系統的 I/O 模塊和通訊模塊的組態、設備網地址的映射與梯形圖的編制等； 最后在模型電梯上進行系統調試。 本系統的 設計流程圖如上圖所示。 由于實驗室條件所限，本次畢設最后總調試只采用 Rsview仿真。 設計梯形圖程序 寫入、檢查程序 模 擬 調 試 設計制作控制柜 現場安裝接線 熟悉被控系統 選擇 PLC 型號 確定硬件配置 分配 I/O 點，設計外部硬件接線圖 交付使用 Yes No No 滿足要求？ 滿足要求？ 系統總調試 Yes 4 電梯的硬件部分 電梯的模型概述 本次 設計中使用的模型電梯是在沈陽北方電梯廠專門定做的，共有兩臺。模型電梯在設計中盡量遵照實際電梯，并簡化了一些功能。在設計中力圖達到仿真，以反映真實的電梯的控制過程。 ? 模型電梯的主要數據如下 : 樓層數： 10 層。 提升高度： 2m 線速度： 5cm／ s 噪聲：不大于 55db 曳引式升降。交流電機拖動，機械齒輪傳動。 中分式轎門，直流電動開 門機 ? 電梯的主要零部件如下 : 曳引機 型號： D／ DF 電機功率： 曳引輪直徑： 60mm 產地：德國 額定轉速： 16r／ min； 轎廂．外型足寸： 200x250x200(深 x寬 x 高 ) 重量： 7kg 開門機構： 電機型號： PB35GM 電壓： 12VDC 產地：日本 開門寬度： 130mm 對重： 接近開關 PK80461 Honeywell 磁雙穩態開關 KCB— 1 瑞士 電梯位置指示器 24VDC 七段代碼管 自制 103 220 170 220*9=1980 2950 300 圖 41 模型電梯正面示意圖 3 1 2 4 5 6 圖 42 模型電梯側視圖 網絡的組建 由于這次的控制對象為模型電梯。電梯的轎內指令、廳外呼叫指令按鈕都不具備。為了使電梯模型的控制更加形象逼真，設計中充分利用了羅克韋爾自動化產品的網絡通訊能力。 由于 ControlLogix 系統本地槽架上的 I/O 模塊很有限，所以 Logix5550 處理器與電梯模型的通訊的 I/O 交換使用了設備網上的柔性 I/O 適配器（ Flex I/O） 所帶的 I/O模塊。即，對模型電梯的I/O 點采集和命令的發送是通過設備網完成的。 轎內、廳外的呼梯采用了仿真的圖形界面控制，圖 形界面顯示在羅克韋爾的人機交互顯示系統（ Panel View600、 900）上，而 Panel View 是通過掛接在 DH+網絡實現的。 編程用的計算機與ControlLogix系統的處理器 Logix5000的通訊采用了以太網（ EtherNet）連接。 以太網（ EtherNet） 控制網（ CcontrolNet） 帶有 Rslinx的個人計算機 帶有 DH+、以太網、設備網通訊模塊的 ControlLogix系統 DH+網上的操作員終端 設備網（ DeviceNet） 1305 變頻器 設備網 Flex I/O 電梯控制模型 圖 43 電梯模型的網絡通訊示意圖 5 電梯的軟件部分設計 編程與組態軟件 Rslogix5000 羅克韋爾自動化公司推出 PLC5 系列處理器的時候，相應推出了與之配套的Rslogix5 軟件。推出 SLC500 系列處理器的同時，相應的開發了 Rslogix500。 Rslogix5000 軟件是 Logix5550 系列處理器專用的編程開發環境。利用 Rslogix5000編程軟件可以組態 ControlLogix 系統的 I/O 和通訊模塊，以及對 Logix5550 處理器編程，包括對運動控制編程。 Rslogix5000 繼承了 Rslogix500 及 Rslogix5 系列編程軟件的特點，用工程（ Project）來管理每個工作項目 ,所有的梯形圖、數據標簽等都要一起存放在以工程名命名的文件里。 與 Rslogix 系列其他編程軟件相比， Logix5000 最大的不同在于它全新的數據組織形式 —— Tag（數據標簽），這與 Rslogix500 及 Rslogix5 系列軟件的用來組織數據的 N、 B、T 型等文件有著內在聯系，但又有了重大的改進。 Tag 的使用不僅可以使編程人員隨意使用能反映自己編程思想的數據名稱，還為模擬量的傳輸帶來了很多方便，因為它能通過直接向模擬量型 Tag 寫數據來避免以前 PlC、 SLC 編程中為處理模擬量的傳輸而使用的塊傳送指令。 在 Logix5000出現之前， Tag的用法還在羅克韋爾的人機交互組態軟件 —— Rsview32中出現過。在 Logix5000 中直接使用數據標簽 Tag 可以省略 PLC、 SLC 的 N、 B、 T 等類型數據文件向 Tag 的轉化過程。使編程軟件與人機交互軟件結合更緊密，實現更迅速，使用更方便。 創建系統工程文件 在開始編程和組態控制器以前，必須先創建一個工程文件。工程文件是包含有梯形圖邏輯和組態信息的文件，文件保存在用戶工作站的硬盤中。工程文件使用 .ACD 作為擴展名。 一個新的工程，需要指定下列信息： ? 處理器名稱，該名稱同時也將被用作工程名稱（使用 .ACD 為擴展名）。該名稱是必需的。 ? 框架類型：選擇包含有控制器的框架類型。可以使用下拉菜單從提供的框架中選擇。這里選擇了 1756A10A ,這是一個十槽框架。 ? 槽號：選擇安裝控制器的槽號，要注意第一槽定義為零槽，處理器可以安裝在任何一個空槽位上。 ? 處理器說明：輸入有關該控制器的說明，這是可選選項。 ? 工程創建位置：通過此選項可定義工程文件的保存路徑，用戶可使用默認路徑（即安裝軟件是組態的路徑）或制定一個不同位置。 控制器名稱及所有的數據標簽（ Tag） 名稱、輸入輸出模塊名稱的命名都遵守國際項目 管理器 梯形圖 編輯窗口 圖 51 Rslogix5000 編程環境 標準 IEC11313標識符規則，即： ? 名稱必須以字母或下劃線（ _）開頭 ? 名稱中只能包含字母、數字字符及下劃線 ? 名稱最多可以使用 40 個字符 ? 不能使用連續下劃線或用下劃線作為后綴 如 果沒有針對某一控制器的工程文件，可以從控制器上載并創建此工程文件。但是，并非所有保存在工程文件中的內容都可以從控制器獲取。如果從控制器上載，新的工程文件中將不包含下列內容： ? 梯級注釋 ? 有關標簽、任務、程序、例程、模塊、或用戶自定義結構體的說明 ? 別名鏈（指向另一個別名的別名） 如果用戶從控制器上載一個應用程序，而該應用程序與用戶工作站中存在的程序同名。則上載過程將不會重寫當前的應用程序。上載過程將作為一個“ upload as”過程來處理。來自控制器的邏輯程序和標簽定義將保存在一個和原來應用程序不同名的文件中。 這樣就可以保持當前儲存在工作站硬盤中的任何文件，防止重寫存在的應用程序。 CONTROLLOGIX 系統組態 I/O 模塊的組態 ControlLogix 系統的組態可以分為 I/O 模塊的組態和通訊模塊的組態。 I/O 模塊的組態是 在 Rslogix5000 的項目管理器中的 I/O Configuration 里完成的，組態 I/O 模塊必須是離線狀態（ Offline）狀態下。在添加新模塊時，需要確定模塊名稱，模塊所在槽號，通訊格式及電子鎖等的配置信息。 通訊模塊的組態 ControlLogix 系統具有非常強大的通訊能力。除了 Logix5550 自帶的 RS232 串行通訊接口外，通過模塊化的通訊組件， ControlLogix 系統能使 Logix5550 處理器與以太網（ Ether）、控制網（ Control）、設備網（ Device）、 DH+網、 Remote I/O 鏈路等網絡構成連接。并能通過網橋的作用，使用戶一旦登陸到某一網絡上，便可以同時訪問到其他多個網絡層次上的設備和處理器。 在本次設計中，對處理器的編程都是通過以太網通訊完成的，對模型電梯的 I/O 點采集和命令的發送是通過設備網完 成的，轎內、廳外的呼梯仿真圖形控制是通過 DH+網絡實現的。 串行通訊的配置： 最初的網絡組態都是通過 RS232 串行通訊接口實現的。用一根 RS232 串行通訊電纜將計算機上的串口與 Logix5550 處理器上的串口相連，再啟動羅克韋爾的網絡連接軟件 Rslinx，配置響應的串行通訊程序 ABDF1，便可以在計算機和處理器之間建立起串行連接。 串行通訊驅動程序 ABDF1 組態好 ControlLogix系統的各