【正文】 要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。 6 ⑵ 易操作 ① 操作方便 。 PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障 的部位，以便維修。 ② 擴(kuò)展的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。同時(shí)，由于 PLC 功能齊全、應(yīng)用靈活，能夠滿足電梯控制的要求而且具有抗干擾性能強(qiáng)、操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，使得系統(tǒng)可靠性大大提高 。使用監(jiān)控系沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 統(tǒng)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程實(shí)施監(jiān)控，即使不深入現(xiàn)場(chǎng)，也能了解設(shè)備狀況，分析設(shè)備問題，并且能夠記錄設(shè)備的各種信息。 主要研究?jī)?nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要 是 利用 可編程序控制器（ PLC）控制一個(gè)四層電梯， 首先進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，包括 CPU 處理模塊、擴(kuò)展模塊、資源分配以及外部接線等，然后 在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上， 選用西門子公司 的 STEP7－ Micro/ 編程軟件 進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的程序流程圖及梯 形圖程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了分析和調(diào)試， 實(shí)現(xiàn)了電 梯的自動(dòng) 控制。 另外 電梯 還具有樓層顯示、呼叫記憶、內(nèi)選呼叫指示等功能。 通常 PLC 由主機(jī)、輸入 /輸出接口、電源、編程器擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。使用該軟件時(shí)需要一根連到計(jì)算機(jī)串行通訊口的 PC/PPI 電纜，其通訊參數(shù)的配置可以在安裝軟件結(jié)束時(shí)或在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 3 電梯系統(tǒng) 硬件 的 設(shè)計(jì) PLC 結(jié)構(gòu)及工作原理 PLC 的基本結(jié)構(gòu) ： 一般 PLC 分為箱體式和模塊式兩種。 PLC 的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時(shí)，掃描是從第一條程序開始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)順序的先后逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。 以下詳細(xì)敘述 PLC三個(gè)階段的工作過程： PLC在輸入采樣階段： 以掃描方式依次地讀入信號(hào)的通 /斷狀態(tài)，并將它們存入存儲(chǔ)器輸入暫存區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)，這部分存儲(chǔ)區(qū)也特別地稱為輸入映像區(qū)。 輸出刷新階段：當(dāng)所有的指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)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(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。此時(shí)， PLC 立即啟動(dòng)關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。然后又從自診斷開始，進(jìn)行第二輪掃描。 每組電流總和 8A； I/O 端子 可拆卸 ； 背板總線消耗電流 80mA；功耗 3W 。 電梯控制的邏輯關(guān)系，各輸入 、輸出 端子分配見表 。 圖 PLC外部接線圖 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4 電梯系統(tǒng)的 軟件設(shè)計(jì) 西門子 PLC 編程軟件 STEP7－ Micro/WIN 是專門 為 S7200 設(shè)計(jì)的，在個(gè)人計(jì)算機(jī) Windows 操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)。其編程軟件具有以下一些功能：硬件配置、參數(shù)設(shè)置、通信設(shè)置、程序編輯、測(cè)試、運(yùn)行和診斷等功能。 電梯運(yùn)行 程序如下： 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 22 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 24 電梯上、下行程序如下： 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 26 程序調(diào)試 PC 與 PLC 的通信 程序 PC 與 PLC 進(jìn)行通訊，需一些參數(shù)的設(shè)置，本系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置過程如下 ： ⑴ 程序 與 PLC 的 CPU 通訊電纜 進(jìn)行 連接 。 另外 在軟件調(diào)試過程中 也 遇到了一些 的問題 ，比如下載 PLC 程序時(shí)，顯示下載錯(cuò)誤， PLC 程序無(wú)法運(yùn)行。實(shí)時(shí)性強(qiáng)，有良好的并行處理性能和豐富生動(dòng)的多媒體畫面。 MCGS 組態(tài)軟件支持多種硬件設(shè)備 ，實(shí)現(xiàn) “設(shè)備無(wú)關(guān) ”，用戶不必因外部設(shè)備的局部改動(dòng)，而影響整個(gè)系統(tǒng) 。三類產(chǎn)品風(fēng)格相同，功能各異，三者完美結(jié)合，融為一體，形成了整個(gè)工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的從設(shè)備采集、工作站 數(shù)據(jù)處理和控制、上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理和 web 瀏覽的所有功能，很好的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制一體化的功能。在 MCGS 組態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個(gè)動(dòng)畫界面。 組態(tài)軟件的制作過程 建立 MCGS 新畫面 制作組態(tài)軟件需要畫面的設(shè)計(jì)和參數(shù)的設(shè)置，由圖 用戶窗口屬性設(shè)置 可知，窗口位置為任意擺放 ， 窗口邊界為可變邊 。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)等。 表 數(shù)據(jù)詞典列表 變量名 變量類型 寄存器 對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)變量 四層內(nèi)選按鈕 開關(guān)型 i00 三層內(nèi)選按鈕 開關(guān)型 i01 二層內(nèi)選按鈕 開關(guān)型 i02 一層內(nèi)選按鈕 開關(guān)型 i03 四層下呼按鈕 開關(guān)型 i04 三層下呼按鈕 開關(guān)型 i05 二層下呼按鈕 開關(guān)型 i06 三層下呼按鈕 開關(guān)型 i07 二層下呼按鈕 開關(guān)型 i10 一層下呼按鈕 開關(guān)型 i11 四層行程 指示 開關(guān)型 i12 三層行程 指示 開關(guān)型 i13 二層行程 指示 開關(guān)型 i14 一層行程 指示 開關(guān)型 i15 四層指示燈 開關(guān)型 q00 三層指示燈 開關(guān)型 q01 二層指示燈 開關(guān)型 q02 一層指示燈 開關(guān)型 q03 轎廂下降指示 開關(guān)型 q04 轎廂上升指示 開關(guān)型 q05 四層內(nèi)選指示 開關(guān)型 q06 三層內(nèi)選指示 開關(guān)型 q07 二層內(nèi)選指示 開關(guān)型 q10 一層內(nèi)選指示 開關(guān)型 q11 一層上呼指示 開關(guān)型 q25 二層上呼指示 開 關(guān)型 q24 三層上呼指示 開關(guān)型 q23 四層下呼指示 開關(guān)型 q22 三層下呼指示 開關(guān)型 q21 二層下呼指示 開關(guān)型 q20 一次動(dòng)作標(biāo)志 數(shù)值型 － movey1 門開關(guān)動(dòng)作 數(shù)值型 － movex1 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 制作監(jiān)控畫面 轎箱運(yùn)動(dòng)監(jiān)控動(dòng)畫是電梯監(jiān)控程序的一個(gè)重要內(nèi)容，它以動(dòng)畫的方式直接反映電梯模型的運(yùn)動(dòng)，生動(dòng)形象。 本系統(tǒng)的組態(tài)畫面設(shè)計(jì)如下圖所示。 譬如 組態(tài)軟件 不能與 PLC 同時(shí) 進(jìn)行通訊， 因?yàn)槎吖灿靡粋€(gè)計(jì)算機(jī)串口， 必須要關(guān)掉其中一個(gè)， 只有這樣 才能使另外一方與 PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)時(shí)在這個(gè)問題上耽誤了很長(zhǎng)時(shí)間，最后在 老師的幫助下，才 順利的解決了該問題。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 6 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容是四層電梯的控制系統(tǒng)。實(shí)踐證明 ， 將 PLC 可編程控制器和 MCGS 組態(tài)軟件結(jié)合可以非常好地模擬電梯控制系統(tǒng)的測(cè)試運(yùn)行 ， 有利于 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和檢測(cè)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。與此同時(shí)，也鍛煉了我的動(dòng)手能力，而這些正是我成長(zhǎng)過程中一次很好的經(jīng)歷，我相信一定會(huì)為我今后的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 同時(shí)，我還要向在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間幫助過我的 同學(xué)表示衷心的感謝 ！ 最后，對(duì)各位專家、老師審閱我的論文深表感謝，并渴望給予批評(píng)指導(dǎo)。 隨著時(shí)間的推移，為期 4 個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)也已經(jīng)接近尾聲。 使我對(duì) 西門子 公司出品的 PLC 編程軟件有了充分的 了解和掌握， 同時(shí) ，還讓 我對(duì)監(jiān)控軟件在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用有了廣泛的認(rèn)識(shí) 。利用 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)模擬電梯 PLC 控制系統(tǒng)的運(yùn)行。 在組態(tài)監(jiān)控中還存在一些問題，例如 有人呼叫電梯時(shí)，監(jiān)控反應(yīng)相對(duì)遲緩，特別是電梯的 開 、 關(guān)門 總是延時(shí) ， 后來(lái)經(jīng)過查詢資料發(fā)現(xiàn)通信 的傳輸率造成的 。 本系統(tǒng)的腳本編制過程 如下： 在策略組態(tài)中，單擊工具條中的 “新增策略行 ” 圖標(biāo)，則顯示如下 ： 在策略組態(tài)中，如果沒有出現(xiàn)策略工具箱，請(qǐng)單擊工具條中的 “工具箱 ” 圖標(biāo)，彈出 “策略工具箱 ”，如下 ： 單擊 “策略工具箱 ”中的 “腳本程序 ”，把鼠標(biāo)移出 “策略工具箱 ”，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小手，把小手放在 上，單擊鼠標(biāo)左鍵 ，則顯示如下： 雙擊 進(jìn)入腳本程序編輯環(huán)境，輸入 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)程序，見附錄 II。在制作過程中，經(jīng)過多次的調(diào)整、組合、疊放、覆蓋等步驟才制作出了一個(gè)效果讓人滿意的圖形組合。在定義時(shí)根據(jù)不同點(diǎn)的作用具體設(shè)置每個(gè)點(diǎn)的類型及參數(shù)。 圖 電梯 監(jiān)控畫面 基本屬性設(shè)置 定義 數(shù)據(jù) 變量 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是 MCGS 工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。 MCGS 用主 控窗口、設(shè)備窗口和用沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 戶窗口來(lái)構(gòu)成一個(gè) 應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面 。正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接，即可實(shí)現(xiàn) PLC 與組態(tài)軟件的通訊。兩部分互相獨(dú)立， 又緊密相關(guān)。同時(shí)。 28 5 電梯 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) MCGS 組態(tài) 軟件介紹 MCGS 全中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱 MCGS）是一套 32 位工控組態(tài)軟件，可穩(wěn)定運(yùn)行于 Windows95/98/Me/NT/2021 等多種操作系統(tǒng)，集動(dòng)畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、工程報(bào)表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強(qiáng)大功能于一身，并支持國(guó)內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、電力、機(jī)械、紡織、航天、建筑、通訊、實(shí)驗(yàn)室等多種工程領(lǐng)域。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 計(jì)算機(jī)與 PLC的通信設(shè)置 ⑶ 從圖 中可 知 PLC 通訊參數(shù) 的設(shè)置， 其中接口為 PC/PPI cable（ COM 1），協(xié)議為 PPI，模式為 11 位，波特率為 千波特 。 圖 電梯設(shè)計(jì)的流程圖 主要 程序 設(shè)計(jì) 及 分析 當(dāng)電梯內(nèi)部呼叫時(shí)，電梯的內(nèi)部指示燈會(huì)亮，同時(shí)電梯會(huì)自動(dòng)運(yùn)行到該呼叫層。 圖 程序編輯窗口 STEP7Micro/ 的編程界面如圖 所示。圖 就是 S7200PLC 的外部接線圖。 基本的輸入顯示功能有 ：一層內(nèi)選指示、二層內(nèi)選指示、三層內(nèi)選指示、四層內(nèi)選指示、一層上呼指示、二層上呼指示、三層上呼指示、二層下呼指示、三層下呼指示、四層下呼指示、一層樓層指示、二層樓層指示、三層樓層指示、四層樓層指示、 低脈沖按鈕、直線啟動(dòng)按鈕 共 16 個(gè)點(diǎn)。 系統(tǒng)的 CPU 處理模塊 基本 CPU 單元選用的是 CPU224，性能如下： 2048 程序存儲(chǔ)器； 2048 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器； 14 點(diǎn)輸入， 10 點(diǎn)輸出；可 擴(kuò)展 7 個(gè)模塊； 128 個(gè)定時(shí)器； 128 個(gè)計(jì)數(shù)器； 4 個(gè)硬件中斷、 1 個(gè)定時(shí)器中斷；實(shí)時(shí)時(shí)鐘；高速計(jì)數(shù)器；可利用 PPI 協(xié)議或自由口進(jìn)行通信 。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來(lái)的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息送給編程器顯示等。