【正文】 1IOVAC),直流電源 (常用的為 24VAC)。 (6)人機(jī)界面 最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕 ,目前液晶屏 (或觸摸屏 )式的 操作員終端應(yīng)用越來越廣泛 ,由計算機(jī) (運(yùn)行組態(tài)軟件 )充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 PLC 的工作原理 （ 1） PLC 的工作方式 :以集中輸入、集中輸出 ,周期性循環(huán)掃描的方式工作。 （ 2）工作過程 :包括 上電處理、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新、通信處理 等 [4]。 PLC 控制電梯的優(yōu)點(diǎn) 早期的電梯控制系統(tǒng)中的邏輯控制由繼電器 接觸器控制電路實現(xiàn) ,但是這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性不高、通用性不強(qiáng)、擴(kuò)展能力差。隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、 PLC控制技術(shù)的不斷發(fā)展 ,PLC 控制電梯由于成本低、安全性高、通用性好、功能強(qiáng)、開發(fā)周期短、維護(hù)方便、網(wǎng)絡(luò)通信功能強(qiáng)大 ,很快成為了現(xiàn)代高樓中、小型電梯控制系統(tǒng)的主流。并且 PLC 控制電梯是樓層間智能控制、工藝過程控制的典例 ,屬于職業(yè)教育需求的范疇。 西門子 S730OPLC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖 S7300PLC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 西門子 S7300PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示 ,圖示反映了 PLC 各個硬件組成部分全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 的具體位置和通信連接方法。由圖看出 ,西門子 S730OPLC 采用緊湊的、無槽位限制的模塊結(jié)構(gòu) ,電源模塊 (PS)、 CPU 模塊、信號模塊 (SM)、功能模塊 (FM)、接口模塊 (IM)和通信處理器 (CP)都安裝在 DIN 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上。電源模塊總安裝在機(jī)架最左邊 1 號槽位 ,CPU 模塊在 2 號槽位 ,如果有接口模塊 ,則放在 3 號槽位。信號模塊與通信處理模塊可不受限制地插到 4 至 11 號任何一個槽位 ,系統(tǒng)自動分配模塊地址。每個機(jī)架頂多可安裝 8 個信號模塊、功能 模塊或通信處理器模塊 ,最多能增加 3 個擴(kuò)展機(jī)架 (ER)[6]。 虛擬電梯設(shè)計中用到了電源模塊 (PS)、 CPU 模塊、通信處理器 (CP),因此只要對這三個模塊的相應(yīng)槽位組態(tài) ,具體組態(tài)步驟見“ STEP7 與 S7300PLC 間硬件組態(tài)”內(nèi)容。 西門子 S7300PLC 的 CPU 設(shè)計 [5] (1)模式選擇器 : MRES=模塊復(fù)位功能； STOP=停止模式 ,程序不執(zhí)行； RUN=程序執(zhí)行編程器只讀操作； RUNP=程序執(zhí)行 ,編程器可讀寫操作。 (2)狀態(tài)指示器 :SF,BATF=電池故障； DC5V=內(nèi) 部 5V DC 電壓指示； FRCE=表示至少有一個輸入或輸出被強(qiáng)制； RUN=當(dāng) CPU 啟動時閃爍 ,在運(yùn)行模式下常亮； STOP=在停止模式下常亮 ,有存儲器復(fù)位請求時慢速閃爍 ,正在執(zhí)行復(fù)位時快速閃爍。 (3)MPI 接口用來連接到編程設(shè)備或其他設(shè)備 ,DP 接口用來直接連接到分布式 I/O。 (1)裝載存儲器 : 它是一個可編程模塊 ,包括建立在編程設(shè)備上的裝載對象 (邏輯塊、數(shù)據(jù)塊和其他信息 ),它可以是存儲器卡或內(nèi)部集成的 RAM。存儲器卡一般有兩種 ,其中 ,采用 RAM 存儲器卡時 ,系統(tǒng)須配備電池 ,當(dāng)采用 Flash EPROM存儲器卡時 ,則斷電也不會丟失 ,但內(nèi)部 RAM中的數(shù)據(jù)仍要電池保持。 (2)系統(tǒng)存儲器 : 包括過程映象輸入和輸出表 (PII,PIQ),位存儲器 ,定時器 ,計數(shù)器和局部堆踐。保持存儲器是非揮發(fā)的 RAM,在沒有安裝后備電池的情況下也能用來保持一些數(shù)據(jù) ,設(shè)置 CPU 參數(shù)時要指定保持的區(qū)域。 (3)工作存儲器僅包含在運(yùn)行時間使用的程序和數(shù)據(jù) ,RAM工作存儲器集成在 CPU中 ,通過后備電池來保持。 西門子 S73OOPLC 的通信功能 西門子 S7300PLC 系統(tǒng)的主要通信網(wǎng)絡(luò)有如下四種 用于工廠管理與單元層的通信系統(tǒng) ,符合 國際標(biāo)準(zhǔn) ,可采用TCP/IP 或 IS0 協(xié)議 ,通過網(wǎng)關(guān)連接遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。 是一種具有國際化、開放化以及不依賴生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。它廣泛應(yīng)用于全集成自動化的工業(yè)車間級監(jiān)控和現(xiàn)場層通信系統(tǒng) ,符合 IEC61158 國際標(biāo)準(zhǔn) ,是目前世界上最成功的現(xiàn)場總線之一。包括 PROFIBUSDP、 PROFIBUSFMS、PROFIBUSPA 三類協(xié)議?？梢酝ㄟ^ CP 通信處理器將西門子 S7300PLC 與 PROFIBUSDP全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 總線 相連?？梢赃B接的設(shè)備包括 S7300/400PLC、運(yùn)行 STEP7 的編程器、西門子人機(jī)界面 (HMI)、數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、非西門子裝置等。 (MultiPoint Interface 多點(diǎn)接口 )即集成通訊功能多點(diǎn)接口 (MPI),是一種集成在SIMATIC S7 CPU 中的通訊接口。使用該接口可建立基本網(wǎng)絡(luò) ,同時連接幾個編程單元、操作者面板、 S7300/400PLC、運(yùn)行 STEP7 的編程器和西門子人機(jī)界面。 (PointtoPoint Connection)可以連接兩太 PLC,以及計算機(jī)、打印機(jī)、機(jī)器人控制系統(tǒng)、掃描儀等非西門子設(shè)備。使用 CP 通信處理器模塊或通過 CPU 集成的通信接口 ,可建立經(jīng)濟(jì)方便的點(diǎn)對點(diǎn)連接。點(diǎn)對點(diǎn)通信提供的接口有 RS232C(全雙工模式 )和 RS485(半雙工模式 )/RS422A[9]。 ASi(EN 50295)與傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行通訊的國際標(biāo)準(zhǔn)。 EIB(EN 50090,ANSI EIA 776)用于樓宇安裝系統(tǒng)和樓宇自動化的全球標(biāo)準(zhǔn)。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 3 虛擬電梯 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 虛 擬電梯 PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 虛擬電梯的 PLC 控制系統(tǒng)主要是信號控制系統(tǒng)與拖動系統(tǒng)組成 ,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如 所示 ,主要組成包括 PLC 控制系統(tǒng)、機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)、信號指示系統(tǒng)、按鈕系統(tǒng)、門機(jī)、光幕信號系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、拖動及調(diào)速系統(tǒng)等。外部控制信號通過輸入采樣寄存在輸入映像寄存器中 ,根據(jù)控制程序需要來讀取并在 CPU 中進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理 ,再把結(jié)果存入輸出映像寄存器 ,每個周期進(jìn)行一次輸出刷新 ,驅(qū)動外部執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,即分別向樓層顯示、呼梯信號燈、運(yùn)行方向信號燈發(fā)出顯示信號 ,向門機(jī)發(fā)出開關(guān)門控制信號 ,向變頻器發(fā)出上下行、換速等信號 ,從而達(dá)到對電梯運(yùn)行狀態(tài)的控制。 輸入 /輸出接口電路通過光電隔離和濾波把 PLC 和外部電路隔離 ,所以 PLC 有較強(qiáng)的抗干擾能力 ,無故障運(yùn)行率可達(dá) 4 至 5 萬小時。且控制邏輯由程序?qū)崿F(xiàn) ,減少了系統(tǒng)中繼電器的使用數(shù)量和控制柜的體積 ,大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性、可擴(kuò)展性和可靠性 [2]。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示： 圖 虛擬電梯 PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電梯控制系統(tǒng)的 I/O 分配 根據(jù)虛擬電梯控制功能的需求 ,計算出 PLC 的輸入 /輸出 (I/O)點(diǎn)數(shù) (以四層電梯為例 ),然后進(jìn)行模塊化編程。其中包括以下程序模塊 :電梯平 層停車、選向、電梯上行、電梯下行、開門、關(guān)門、檢修等 ,其 I/O 分配如下 : 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 表 31 輸入分配表 輸入信號作用 按鈕 /限位信號 輸入點(diǎn) 輸入信號口作用 按鈕 /限位信號 輸入點(diǎn) 門安全信號 門安全信號 緊急停止信號 緊急停止按鈕 外呼按鈕 一層上選按鈕 平層信號 一層平層信號 二層上選按鈕 二層平層信號 三層上選按鈕 三層平層信號 二層下選按鈕 四層平層信號 三層下選按鈕 上 平層感應(yīng)干簧管 四層下選按鈕 下平層感應(yīng)干簧管 內(nèi)呼按鈕 一層內(nèi)選按鈕 門區(qū)層感應(yīng)干簧管 二層內(nèi)選按鈕 減速開關(guān) 上強(qiáng)迫減速開關(guān) 三層內(nèi)選按鈕 下強(qiáng)迫減速開關(guān) 四層內(nèi)選按鈕 檢修信號 檢修慢上 開門內(nèi)選按鈕 檢修慢下 關(guān)門內(nèi)選按鈕 選擇信號 自動選擇開關(guān) 警鈴按鈕 消防選擇開關(guān) 直駛按鈕 檢修選擇開關(guān) 超載信號 超載觸點(diǎn) 表 32 輸出分配表 輸出信號 到位信號 輸出點(diǎn) 輸出信號 到位信號 輸出點(diǎn) 上行指示 上行接觸器 快速信號 快速接觸器 下行指示 下行接觸器 慢速信號 慢速接觸器 外呼指示 一層上選指示 開門 開門信號 二層上選指示 關(guān)門 關(guān)門信號 三層上選指示 樓層指示 一樓指示燈 二層下選指示 二樓指示燈 三層下選指示 三樓指示燈 四層下選指示 四樓指示燈 內(nèi)呼指示 一層內(nèi)選指示 快加速信號 快加速接觸器 二層內(nèi)選指示 第一慢加速信號 第一慢加速接觸器 三層內(nèi)選指示 第二慢加速信號 第二慢加速接觸器 四層內(nèi)選指示 點(diǎn)動檢修 點(diǎn)動檢修接觸器 報警信號 報警警鈴 PLC 編程軟件的選擇 經(jīng)過上述分析，再結(jié)合虛擬電梯的 I/O 分配需求 ,選擇西門子 S7300 中型 PLC 控制器 ,及相應(yīng)的 STEP7 編程軟件和 S7PLCSIM 仿真軟件進(jìn)行梯形圖控制程序的設(shè)計與仿真。 STEP7 編程軟件概述 STEP7 編程軟件用于西門子系列工控產(chǎn)品包括 SIMATIC S M C7 和基于 PC 的WINAC,是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具 ,是 SIMATIC 工業(yè)軟件的重要組成部分。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 STEP7 具有以下功能 :硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通訊組態(tài)、編程、測試、啟動和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。 STEP7 的所有功能均有在線幫助 ,用鼠標(biāo)選中某一對象 ,按F1 即可得到相 關(guān)的在線幫助。 在 STEP7 中 ,用項目來管理一個自動化系統(tǒng)的硬件和軟件。 STEP7 用 SIMATIC 管理器對項目進(jìn)行集中管理 ,它能方便地瀏覽 SIMATIC S M C7 和 WINAC 的數(shù)據(jù)。實現(xiàn)STEP7 各種功能所需的 SIMATIC 軟件工具都集成在 STEP7 中。 STEP7 的硬件接口 PC/MPI適配器用于連接安裝了 STEP7的計算機(jī)的 RS232C接口和 PLC 的 MPI接口。計算機(jī)一側(cè)的通信速率為 ,PLC 一 側(cè) 的 通 信 速 率 為~。除了 PC 適配器 ,還需要一根標(biāo)準(zhǔn)的 RS232C 通信電纜。 使用計算機(jī)的通信卡 CP561 CP5511 或 CP5512,可以將計算機(jī)連接到 MPI 或PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò) ,實現(xiàn)計算機(jī)與 PLC 的通信。 也可以使用計算機(jī)的工業(yè)以太網(wǎng)通信卡 CP1512 或 CP1612,通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)計算機(jī)與 PLC 的通信。 可在 SIMATIC Manager 管理器中執(zhí)行菜單命令 “Option” “Setting the PG/PC Interface”,打開 “setting the PG/PC Interface”對話框 ,選擇實際使用的硬件接口。點(diǎn)擊【 Select? ? 】按鈕 ,打開“ Install/Remove interfaces”對話框 ,安裝選擇框中沒有列出的硬件接口的驅(qū)動程序。 STEP7 與 S7300PLC 間系統(tǒng)通信 圖 STEP7 與 S7300PLC 間通信結(jié)構(gòu)圖 [7] 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 STEP7 與 S7300PLC 間通信方式可選擇 PROFIBUS 通信、 MPI 通信、工業(yè)以太網(wǎng)三種方式 ,通信結(jié)構(gòu)圖如圖 所示?？稍?SIMATIC Manager 管理器中雙擊“ hardware”圖標(biāo) ,進(jìn)入“ HW CONFIG” (硬件組態(tài) )界面后 ,雙擊 CPU模塊所在槽 ,在彈出的“ Properties” (屬性 )窗口的“ Communication” (通信 )選項卡中進(jìn)行選擇 ,至少應(yīng)該為 PG(編程器或計算機(jī) )通信和 0P(操作員面板 )通信分別保留 1 個連接。 STEP7 與 S7300PLC 間硬件組態(tài) 使用項目管理結(jié)構(gòu)來構(gòu)造一個自動化任務(wù)解決方案 ,使用“ New Project”向?qū)梢粋€新項目。使用菜單命令 File“ New Project” Wizard,打開 Wizard,對話框中將顯示你所建立的項目結(jié)構(gòu)。在項目中 ,站點(diǎn)代表 著可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu) ,它包含著每一個模板的組態(tài)數(shù)據(jù)以及參數(shù)賦值。 虛擬電梯梯形圖程序設(shè)計及分析 虛擬電梯 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn) 虛擬電梯系統(tǒng)設(shè)計時 ,在滿足電梯功能需求的前提下 ,還要盡可能地發(fā)揮 PLC 的控制功能和提高 PLC 的性價比。如下是 PLC 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計的要點(diǎn)和技巧。 [18] (1)模塊化設(shè)計 :電梯控制系統(tǒng)是集選式控制系統(tǒng) ,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 ,適合面向?qū)ο蟮哪K化編程方法 ,將各個輸出的信號按屬性分類做出程序模塊 ,模塊與模塊之間可以用中間寄存器