【正文】 2 屆本科生畢業(yè)設(shè)計論文－ 14 －4 系統(tǒng)軟件設(shè)計隨著社會的迅速發(fā)展，電梯的應(yīng)用也越來越廣泛和重要。在一般情況下，電梯停站后自動開門，5 秒后自動關(guān)門；在延時時間內(nèi)，若按下關(guān)門按鈕，門將不經(jīng)延時提前實現(xiàn)關(guān)門動作。指令是指示 PLC 動作的文字代碼或圖形符號。梯形圖(LD)是目前使用最廣泛的 PLC 圖形編程語言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達(dá)清楚。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用 OB1 并用這個調(diào)用啟動用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。在用順序控制設(shè)計法編程時，功能圖是很重要的工具。本系統(tǒng)設(shè)一樓為基站，兩分鐘內(nèi)無任何操作，電梯自動返回一樓。該仿真軟件可以仿真大量的 S7200 指令（支持常用的位觸電指令、定時器指令、計數(shù)器指令、比較指令、邏輯運算指令和大部分的數(shù)學(xué)運算指令等，但部分如今順序控制指令，循環(huán)指令、高速計算器指令和通訊指令等尚無法支持。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計論文－ 28 －圖（12）擴(kuò)展模塊后的仿真界面（4）程序加載選擇仿真程序的 Program|Load Program 命令，打開加載梯形圖程序窗口如圖（13）所示，僅選擇 Logic Block（梯形圖程序） ，點擊 Accept，從文件列表框選擇awl 文件如圖（13）所示。 梯內(nèi)呼梯：（1）接通 即接通 SQ1，表示轎廂原停樓層 1；（2）按 （即梯內(nèi) 2 層內(nèi)呼按鈕 K9 接通，表示梯內(nèi)呼梯上行到 2 層） ，則 接通（梯內(nèi)選指示燈 H9 亮） ，梯內(nèi)上行信號 接通， 接通（表示電梯上升） ；（3）接通 即接通 SQ2，表示橋廂已經(jīng)到達(dá)層 2，則 斷開（1 層信號燈HQ1 滅） ， 斷開（二層上呼指示燈 H2 滅） ， 斷開（表示電梯上升停止） ，二層指示燈 HQ2 亮（表示電梯到達(dá)二層） ，同時 接通（表示電梯門打開） ；（4）按下 即接通開門到位檢測按鈕 ST1，表示開門到位， 斷開；（5）5 秒鐘后 自動接通，表示電梯門開始關(guān)閉；（6）按下 即接通關(guān)門到位檢測按鈕 ST2，表示關(guān)門到位， 斷開。但是由于實際硬件的教學(xué)電梯投入較大，對教學(xué)空間也比較苛刻，從而給各個院校的實踐教學(xué)帶來很大的困擾。在此我要向我的指導(dǎo)老師致以最衷心的感謝和深深的敬意!同時我在這里還要感謝我們組的成員康仲凱等人，他們也在畢業(yè)設(shè)計方面給予了我很多幫助和關(guān)心，尤其是在編寫程序、利用組態(tài)軟件仿真方面。我所取得的進(jìn)步和成績和他們是分不開的。所以利用 PLC 主機(jī)、PC 機(jī)及工控組態(tài)軟件設(shè)計實現(xiàn)的四層教學(xué)仿真電梯系統(tǒng)，在 PLC、組態(tài)軟件應(yīng)用及電梯控制等課程教學(xué)中，具有突出的優(yōu)點和很好的利用價值。因為在轎廂原停樓層為 1 時，按 K8（二層內(nèi)呼） 、K7（三層內(nèi)呼） ，電梯運行過程同上，所以在此不作演示。 圖（15）仿真軟件的 AWL、KOP 觀察窗口（5）點擊工具欄 和 按鈕，啟動仿真。 S7200 仿真軟件界面介紹圖（6）仿真軟件界面仿真軟件的界面如圖（6）所示，和所有基于 Windows 的軟件一樣，仿真軟件最上方是菜單，仿真軟件的所有功能都有對應(yīng)的菜單命令；在工作欄中列出了部分常用的命令（如 PLC 程序加載，啟動程序，停止程序、AWL、KOP、DBI 和狀態(tài)觀察窗口等）廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計論文－ 26 － 常用菜單常用菜單命令介紹Program|Load Program：加載仿真程序（仿真程序梯形圖必須為 awl 文件，數(shù)據(jù)塊必須為 dbl 或 txt 文件） ；Program|Paste Program(OBI)：粘貼梯形圖程序；Program|Paste Program(DBI)：粘貼數(shù)據(jù)塊；圖（7）View|Program AWL：查看仿真程序（語句表形式） ；View|Program KOP：查看仿真程序（梯形圖形式） ；View|Data(DBI)：查看數(shù)據(jù)塊；View|State Table：啟用狀態(tài)觀察窗口；View|TD200：啟用 TD200 仿真；圖（8）Configuration|CPU Type：設(shè)置 CPU 類型；圖（9） 四層電梯在 S7200 仿真軟件上仿真調(diào)試層教學(xué)仿真電梯系統(tǒng)在各類院校的 PLC 實踐教學(xué)中得到了廣泛的利用，其基本控制要求如下：當(dāng)呼叫電梯的樓層大于電梯所停的樓層時，電梯上升到呼叫層，電梯停止運行；當(dāng)呼叫電梯的樓層小于電梯所停的樓層時，電梯下降到呼叫層，電梯停止運行；當(dāng)同時有多層呼梯信號時，電梯先按照同方向依次暫停。開關(guān)門執(zhí)行一次之后，信號取消。功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動作組成，在使用時它有一些使用規(guī)則，具體如下：步于步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開；轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開；轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器元件來實現(xiàn)的。功能塊（FB）屬于用戶自己編程的塊功能塊是具有“存儲功能”的塊，用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲器(背景數(shù)據(jù)塊)傳遞給 FB 的參數(shù)和靜態(tài)變量存在背景數(shù)據(jù)塊中，背景數(shù)據(jù)塊(背景 DB)在每次功能塊調(diào)用時都要分配一塊給這次調(diào)用，用于傳遞參數(shù)。該軟件能夠完成制作程序、對可編程控制器 CPU 的寫入/讀出、監(jiān)控程序運行、調(diào)試程序、PLC 錯誤診斷廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計論文－ 15 －等一系列功能。但從本質(zhì)上來講，指令的實質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。在開關(guān)過程中或門關(guān)閉后，電梯啟動前，按下轎廂內(nèi)的開門按鍵，門將打開。 電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能1) 一臺電機(jī)控制上升和下降。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕 K10～K7 和指示燈 H14～H11；電梯開門和關(guān)門按鈕 SB5 和 SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵 KM3 和 KM4 控制，開門到位由行程開關(guān) ST1 檢測，關(guān)門到位由行程開關(guān) ST2 檢測。它不僅具有邏輯控制功能，而且還增加了數(shù)據(jù)運算、傳送與處理功能，成為具備計算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置。某些控制系統(tǒng)需要多臺 PLC 連接起來使用或者由一臺計算機(jī)與多臺 PLC 組成集選控制系統(tǒng)和總線控制系統(tǒng) [9]。本文主要討論研究利用西門子公司可編程控制器對四層電梯的控制，形成電梯控制系統(tǒng)。編程器是專用的，因此不同型號的 PLC 都有自己專用的編程器。I/O 總點數(shù) PLC 的輸入和輸出量有開關(guān)量和模擬量兩種。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。 PLC 特點，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的控制 [11]。中間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負(fù)載為異步電動機(jī)，屬于感性負(fù)載。費用高；而且檢查故障困難，費時費工。(3)大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜。（3)電梯的邏輯控制己由過去簡單的繼電器—接觸器式控制發(fā)展為可編程序控制(PLC)和微機(jī)控制，控制方式也由原有的手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等多種方式，電梯可靠性大大提高。因此它已成為電梯運行中的關(guān)鍵技術(shù)。PLC 的體積小，重量輕，便于安裝。國內(nèi)電梯技術(shù)迅猛的發(fā)展速度使其達(dá)到世界先進(jìn)水平。生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯；高層住宅需要有住宅梯；百貨大樓和賓館需要有客梯，自動扶梯……在現(xiàn)代社會，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運輸工具。而 PLC 作為一種工業(yè)控制微型計算機(jī)，它以其編程方便、操作簡單尤其是它的高可控性的優(yōu)點不僅在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，其組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述這些問題。采用此案實現(xiàn)電梯的控制，可以解決傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)的缺點，因而使運行更加安全、方便、舒適。追溯電梯這種升降設(shè)備的歷史，據(jù)說它起源于公元前 236 年的古希臘。1951 年，黨中央提出要在天安門安裝一臺由我國自行制造的電梯，天津從慶生電機(jī)廠榮接此任。從控制方式和性能上來說，這兩種方式并沒有太大的區(qū)別。用戶買到所需要的 PLC 后，只需按說明書或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可以靈活而方便地將 PLC 應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試都不需要具有專門的計算機(jī)編程語言知識。設(shè)計內(nèi)容主要由電梯的控制技術(shù)，電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計（梯形圖程序設(shè)計）和電梯的監(jiān)控等部分組成。（5）智能群控管理得到更加廣泛應(yīng)用。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計論文－ 4 － 電梯繼電器控制系統(tǒng)的缺點(1)系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能組件(電容器或電抗器)來緩沖，所以又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié) [10]。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來?？删幊炭刂破?PLC)處理各種信號的邏輯關(guān)系，進(jìn)而向變頻器發(fā)出起、停等信號，與此同時變頻器將工作狀態(tài)信號送給 PLC，從而形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系,它是整個系統(tǒng)的核心。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計論文－ 7 － PLC 控制電梯的優(yōu)點隨著社會的不斷發(fā)展，樓房越來越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。目前電梯設(shè)計使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖（2）所示。本設(shè)計的 PLC 外部接線圖如圖（3） 的傳感器電源 24V(DC)可以輸出600mA 電流，通過核算在本設(shè)計中 PLC 容量完全滿足要求，CPU226 的輸出繼電器觸點容量為 2A，電壓范圍為 5~30V（DC）或 5~250V（AC） 、EM223 數(shù)字量混合模塊，4 輸入廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計論文－ 9 －/4 輸出，額定值 24V DC，4mA，(通常) 24V DC，4mA，(通常)。 輸入/輸出的分配PLC 控制器選用西門子 S7—200，CPU 選擇 226，擴(kuò)展模塊選擇 EM223 數(shù)字量混合模塊，4 輸入/4 輸出。STEP 7Micro/WIN 32 提供兩套指令集，即 SIMATIC 指令集（S7200 方式）和國際標(biāo)準(zhǔn)指令集（IEC11313 方式） 。4) 電梯內(nèi)設(shè)有樓層指令鍵，開關(guān)門按鍵，樓層顯示燈。9) 自動換向。利用 PLC的編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序” 。有下列版本的 STEP 7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包：? 用于 SIMATIC S7200 上簡單單站應(yīng)用的 STEP 7 Micro/DOS 和 STEP 7 Micro/WIN。現(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計方法簡要介紹廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計論文－ 16 －如下。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出梯形圖。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計論文－ 17 －5 四層電梯梯形圖 外召喚信號登記及消除廳外召喚指令具有登記指示，到層取消。并設(shè)有手動開門按扭和關(guān)門按鈕。在窗口中列出了可以在仿真軟件中擴(kuò)展的模塊。在行程開關(guān) SQSQSQSQ4 都斷開的情況下，呼叫不起作用。 梯內(nèi)呼梯：（1）接通 即接通 SQ4，表示轎廂原停樓層 4，（2）按 （即梯內(nèi) 3 層內(nèi)呼按鈕 K8 接通，表示梯內(nèi)呼梯下行到 3 層） ，則 接通（3 層內(nèi)選指示燈 H8 亮） ，梯內(nèi)下行信號 接通， 接通（表示電梯下降） ；（3）接通 即接通 SQ3，表示橋廂已經(jīng)到達(dá)層 3，則 斷開（4 層信號燈HQ4 滅） ， 斷開（梯內(nèi) 3 層內(nèi)呼指示燈 H8 滅） ， 斷開（表示電梯下降停止） ，3 層指示燈 HQ3 亮（表示電梯到達(dá) 3 層） ，同時 接通（表示電梯門打開） ；（4）按下 即接通開門到位檢測按鈕 ST1，表示開門到位， 斷開，（5）5 秒鐘后 自動接通，表示電梯門開始關(guān)閉，（6）按下 即接通關(guān)門到位檢測按鈕 ST2，表示關(guān)門到位， 斷開。本次畢業(yè)設(shè)計是在我的指導(dǎo)老師段春霞、韓英的悉心指導(dǎo)下