1、毕 业 设 计题目：多电梯群控运行的 PLC 控制系统设计姓 名：_ 学 号：_学 院： 机电学院专 业： 机械工程及自动化指 导 教 师：_协助指导教师：_年 月 日北京联合大学 毕业设计 -I-摘 要随着社会经济的发展及科技的迅速发展以及人们对社会需求的多样化,促使电梯不断的发展以满足人们的需求。本毕业设计是针对多电梯的群控运行进行 PLC 控制系统设计。本设计采用的是德国西门子公司 S7-1200 系列的可编程控制器 CPU1214C 作为核心控制器，配合扩展模块 SM1223 来实现三部六层电梯的控制，并且采用触摸屏实现上位监控系统设计。本设计的电梯控制系统可以实现三部电梯的群控智能控
2、制，每部电梯均可实现降压启动、高速运行和低速的三级制动。关键词：电梯群控 PLC 控制系统 上位监控北京联合大学 毕业设计 -II-AbstractWith the development of social economy and the rapid development of science and technology and the diversification of peoples demand for the society, which has prompted the development of the elevator to meet peoples needs. Th
3、is graduation design is the design of PLC control system for the operation of the elevator group control. This design uses a series of German company Siemens S7-1200 PLC as the core controller CPU1214C， with expansion module SM1223 to achieve three six storey elevator control, and the touching scree
4、n to realize the design of the monitor system. The design of the elevator control system can realize the three elevators intelligent control, each elevator can realize step-down start, high speed and low speed three brakingKey words: Elevator PLC control system monitor北京联合大学 毕业设计 -III-目 录摘 要 .IAbstr
5、act.II引 言 .11.1 传统电梯存在的问题 .21.2 中国电梯市场前景 .21.3 主要研究内容 .22 总体方案设计 .32.1 电梯简介 32.2 控制工艺要求 .32.3 实现方案 .42.3.1 控制器选择 .42.3.2 曳引电机的选型 .42.3.3 上位软件的选择 .42.3.4 网络通信 .43.硬件设计 53.1 信号分析 53.2 硬件选型 63.3 硬件组态 73.4 I/O 分配 .83.5 硬件原理图 .113.5.1 主电路 .113.5.2 控制电路 .134 软件设计 .16北京联合大学 毕业设计 -IV-4.1 程序结构 164.2 OB100 程序
6、分析 174.3 主程序分析 .184.4 复位子程序 .204.5 自动运行子程序 .214.5.1 轿厢的启停控制及方向控制 .224.5.2 高低速控制 .234.5.3 低速制动子程序 .234.5.4 开关门控制 .234.6 群控子程序 .265 上位设计 275.1 上位画面结构 275.2 新建项目 .275.3 建立变量 285.4 运行画面 .295.5 监控画面 .305.6 报警画面 .306 调试 31结 论 .34致 谢 .35参考文献 .36北京联合大学 毕业设计 -1-引 言伴随我国经济的快速发展和城镇化进程的不断深入发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活
7、中有着广泛的应用。我国的电梯行业正经历着一个高速发展期，目前，我国在电梯产量、电梯保有量、电梯增长率方面均为世界第一。中国产业调研网发布的 2015-2020 年中国电梯行业现状研究分析及市场前景预测报告认为：随着我国二三线城市的快速发展以及城镇化进程的不断推进，带动经济建设快速发展。特别是国家在今后几年对保障房市场的投入，将使得包含保障性住房在内的住宅建设总量依然呈增长趋势，将带动电梯的需求量进一步增长。因此，我国在今后相当长的时间内还将是全球最大的电梯市场，仍有巨大潜力。电梯技术的发展水平体现了社会科学进步的程度，因此有效地改善电梯的客流调度及运输效果一直是国际电梯业所重视的课题之一。电梯
8、群组的合理控制不但要对电梯当前运行状况做出分析评价，还要对电梯将来运行需求做出推理预测，更要对电梯如何调度、如何控制做出决策。从电梯运行的控制智能化角度讲，要求电梯有优质的服务质量。控制程序中应采用先进的调度规则，使群控治理有最佳的派梯模式。现在的群控算法中已不是单一地依靠“乘客等候时间最短”为目标，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统的方法，将要综合考虑的因素（即专家知识）吸收到群控系统中往。现今国内多台电梯控制水平还不理想，有待进一步发展，目前国内使用的电梯群控系统大多数由国外电梯公司提供，其核心技术不公开，而国内电梯群控系统的研究起步较晚，还有相当大的差距不容乐观。因此对电梯群控系统核心
9、技术的的研究和掌握这些先进的控制技术对国内电梯行业的发展有极大的促进作用。北京联合大学 毕业设计 -2-1 绪论1.1 传统电梯存在的问题传统的继电器控制电梯存在发生故障率较高、控制可靠性能差、接线复杂等缺点；一旦某个触点接触不良就会引起故障，对于后期维修比较困难。因此开发一种安全、高效的控制电梯的方式呼之欲出。1.2 中国电梯市场前景在经济大发展的前提下，高楼建筑如雨后春笋越来越多，楼层也不断增高，电梯作为高楼大厦必不可少的工具。正改变着人们的生活水平，方便人们出行，电梯的应用逐年增高，市民们对电梯的舒适度，电梯安全和对电梯的速度的要求更加严苛。通过对电梯控制系统的改造设计，以 PLC 控制
10、的系统设计更能满足人们对物质生活的追求。 随着 可编程逻辑控制技术的不断发展, PLC 的体积在减小，功能越来越强大，对被控对象过程的控制更平稳。因此，PLC 已经成为电梯控制系统设计的核心技术之一。因此应用 PLC 设计稳定、可靠的电梯系统具有较大意义。1.3 主要研究内容本毕业设计主要研究多电梯群控运行的 PLC 控制系统设计，具体以实现三部六层电梯的集群控制控制为目的。具体任务包括电梯初始化功能，开关门控制，轿厢的启停控制，错误指令消除，待载休眠功能。以及对电梯整个运行系统进行上位监控并在异常状态做出相应报警。在满足单部电梯的基础上将三部电梯组成一组进行集中控制，合理分配；从而缩短乘客的
11、平均候梯和乘梯时间；减少系统整体能耗提高经济效益。北京联合大学 毕业设计 -3-2 总体方案设计2.1 电梯简介本毕业设计的电梯采用常见的曳引式电梯结构。一共有三部电梯，每部电梯均有六层，电梯主要由梯井，轿厢，曳引电机及各传感器组成。考虑到安全因素，在梯井的上下端分别安装上下端限位开关。轿厢主要由轿厢门及门电机，控制面板和部分相关传感器组成。具体单部电梯结构示意图如图 2-1 所示。图 2-1 电梯结构示意图2.2 控制工艺要求要实现对三部六层电梯的集群控制，首先应实现单部电梯基本功能；其中包括电梯初始化功能，开关门控制，轿厢的启停控制，轿厢选层信号的错误指令消除功能，电梯无任务时进入待载休眠
12、状态。其次要求能够实现对整个电梯系统当前的运行状态及运行状况进行实时监控并对单部电梯运行（异常）状态做出相应报警；第三，满足前 2 步的基础上实现集群电梯的控制。进入群控运行必须能够满足单部电梯的正常运行，即进入轿厢内可以根据乘客的呼梯需求，在此基础上必须能够发挥电梯集群控制的优点，实现电梯之间的协调运作的能力。北京联合大学 毕业设计 -4-2.3 实现方案本毕设针对实现三部六层电梯的集群控制,包括硬件设计，软件设计和上位设计。2.3.1 控制器选择当今的电梯普遍采用单片机和 PLC 方式控制，在功能上，PLC 控制器优于单片机、PLC 扩展性及可靠性好，功能更加强大，生产效率更高，程序的设计
13、相对方便，看干扰能力比单片机强，能为企业创造的利润更高。PLC 的品牌众多，而相对于其他品牌的PLC，因西门子 PLC 控制器价位中等，联网能力强，而本设计属于小型控制任务，在满足控制任务的需求同时考虑到经济简便的因素。故本设选用西门子小型 PLC 作为核心控制器。2.3.2 曳引电机的选型电梯行业中，电梯的种类繁多，有以下几种：交流双速电梯、变频调速电梯、调压调速电梯；现今以交流双速电梯在社会生活中应用较多。因其制作成本相对较低并可以适应频繁的起动和制动场景，并且交流双速电梯起动时电流小、力矩大，具有启动时机械特性硬、噪声较小等特点。因此选用交流双速电动机作为本毕业设计的曳引电机。2.3.3
14、 上位软件的选择就目前而言上位监控软件有组态王、F-BOX、WinCC 等等。组态王的特点是上位简洁，应用性强；F-BOX 的设置简单，在获取数据上没什么限制，但在下载数据时会受一些厂商的限制，相较与其他品牌在大型应用上较弱；因本项目中使用的 TIA 博图 V13编程软件集成了 SIMATIC STEP 7 Professional V13 软件 及 SIMATIC WinCC Professional V13 软件 ，因此可以通过 SIMATIC WinCC Professional V13 在 TIA PORTAL V13 编程软件中进行上位机组态，以实现对项目的监控。2.3.4 网络通信
15、由于西门子 S7-1200 有集成的以太网口，且工业以太网有较高的数据传输速率,其功能特别强大，使用非常方便等特性。因此其操作站与 S7-1200 控制器之间采用以太网通讯方式。结合本毕业设计本课题的系统结构绘制框图如图 2-2 所示。北京联合大学 毕业设计 -5-图 2-2 系统结构框图北京联合大学 毕业设计 -6-3.硬件设计根据控制工艺要求，选择相应控制驱动设备以及所需其他设备，进行信号分析，硬件选型，硬件组态进而进行 I/O 分配及硬件的原理图和接线图的设计。3.1 信号分析根据项目需求及本设计的控制工艺分析，并结合所需要控制的驱动设备。在分析相应的控制任务和需实现对三部电梯的各个功能
16、功能的情况下总结统计出，本设计共需要呼梯信号 28 个，内选和外呼信号 28 个，楼层显示信号 27 个，控制信号输入 60个，控制信号输出 39 个，统计共需要数字量输入信号 88 个及输出信号 94 个。具体的输入信号如下表 3-1，输出信号如表 3-2 所示。表 3-1 数字量输入信号点数分类 变量说明 单部数量 三部数量1-6 层站轿内指令登记按钮 6 181-5 层站上行呼叫按钮 5 5呼梯信号2-6 层站下行呼叫按钮 5 5轿厢内开、关门按钮 2 6开、关门到位传感器 2 6红外光幕信号 1 3超重感应器 1 3轿门锁开关 1 31-6 层站门锁开关 6 18平层传感器（上，下）
17、2 6端站强迫换速开关（上，下） 2 6上端站越位控制开关（上，下） 2 6控制信号检修开关 1 3合计 - 36 88北京联合大学 毕业设计 -7-表 3-2 数字量输出信号分类 变量说明 单部数量 三部数量1-6 层站轿内指令登记灯 6 181-5 层站上行呼叫按钮登记灯 5 5内选、外呼唤指示信号2-6 层站上行呼叫按钮登记灯 5 5七段数码管输出信号 7 21层楼信号显示 上、下行指示信号 2 6曳引电机启动信号 1 3上、下行方向接触器 2 6开、关门继电器 2 6电梯高速运行 1 3电梯低速运行 1 3制动减速接触器 3 9故障指示灯 1 3轿内照明 1 3控制信号风扇 1 3合计
18、 - 38 943.2 硬件选型根据总体方案设计，本毕业设计选用 S7-1200PLC 作为控制器。因本毕设未用到高速输出功能，因此西门子 1200 系列的 PLC 均可作为备选控制器。本设计选用的 CPU 型号为 6ES7 214-1AG40-0XB0。根据信号分析可知本设计共需数字量输入信号 88 个；数字量输出信号 94 个；因自带的 I/O 仅有 14 个输入 10 个输出点，所以还需要配备扩展模块，本毕设选用 SM1223 作为扩展模块。所需要材料与元器件型号具体清单如下表 3-3。北京联合大学 毕业设计 -8-表 3-3 主要硬件清单表序号 材料/器件 型号 /规格/订货号1 西门
19、子机架 6ES7-390-1AE80-0AA02 西门子 CPU 6ES7 214-1AG40-0XB03 数字量输入输出模块（16 位） SM12234 西门子 PROF I BUS-6XV1 屏蔽线 830-0AH105 空气开关（低压断路器） 5SJ62 MCB6 按钮（不带自锁）（54 个） ABW111EG101ec7 熔断器（2 个） RT18-32 330V 32A GB 135398 保险丝（1 匝） 201510*38 500W3A GB 135399 端子排（4 盒） SAK-2 5EN10 自锁开关（6 个） ABW111EG11 三相笼型异步电动机 YYTD 系列 4/
20、16 极12 门电机 YVP90-6S4 系列电机3.3 硬件组态根据本设计的课题任务，本项目使用博途软件 V13(TIA Portal V13)进行硬件组态和程序设计。首先，打开博途软件，创建新项目，切换至项目视图，添加新设备，选择控制器的类型及对应的订货号，如图 3-1 所示。图 3-1 添加硬件设备然后在项目树中找到所添加的设备，默认名称为“PLC_1”。双击项目树中该设备下的“设备组态”，进入设备视图，根据项目信号分析，I/O 口数量较多，S7-1200 原配的 I/O 点数不能够满足项目的 I/O 需求，经分析需要扩展 6 个 16 入 16 出的 SM1223北京联合大学 毕业设计
21、 -9-的 I/O 扩展模块才能满足项目需求。现将扩展模块 SM1223 添加至该设备中，设置好网络端口，选择 PC 的 PC/PG 端口，设为一致如本机 PC/PG 接口如图 3-2 所示。CPU 的 IP地址如图所示为 192.168.0.1。图 3-2 IP 地址及扩展模块的组态设置系统中如需用到系统存储器和时钟存储器时，可先将允许组态系统存储器字节和时钟存储器字节。在分配系统存储器字节和时钟存储器字节地址前，先查看分配列表避免重赋值的情况发生。在左侧项目树右键可查看分配列表。3.4 I/O 分配根据本设计的信号分析及对输入输出设备的分析，本项目为三部电梯，外呼信号共用以实现三部电梯的联
22、系；其中公共输入 10 个如表 3-4 所示，公共输出共 10 个如表 3-5 所示；其中 1 部电梯需要 36 个输入，38 个输出因而经分析三部电梯共需要 89个输入端口，95 个输出端口，所有 I/O 信号依次顺序排列；具体 I/O 分配如下表 3-6，表 3-7 所示。北京联合大学 毕业设计 -10-表 3-4 公共外呼输入信号序号 变量名称 符号（1 号梯/2 号梯/3 号梯）地址（1 号梯/2 号梯/3 号梯）1 六层下行按钮 1SB1/2SB1/3SB1 I3.02 五层下行按钮 1SB2/2SB2/3SB2 I3.13 五层上行按钮 1SB3/2SB3/3SB3 I3.24 四
23、层下行按钮 1SB4/2SB4/3SB4 I3.35 四层上行按钮 1SB5/2SB5/3SB5 I3.46 三层下行按钮 1SB6/2SB6/3SB6 I3.57 三层上行按钮 1SB7/2SB73SB7 I3.68 二层下行按钮 1SB8/2SB8/3SB8 I3.79 二层上行按钮 1SB9/2SB9/3SB9 I4.010 一层上行按钮 1SB10/2SB10/3SB10 I4.1表 3-5 公共外呼输出信号序号 变量名称 符号（1 号梯 /2 号梯/3 号梯）地址（1 号梯 /2 号梯/3 号梯）1六层外呼指示灯（下）1HL1/2HL1/3HL1 Q4.02五层外呼指示灯（下）1HL
24、2/2HL2/3HL2 Q4.13五层外呼指示灯（上）1HL3/2HL3/3HL3 Q4.24四层外呼指示灯（下）1HL4/2HL4/3HL4 Q4.35四层外呼指示灯（上）1HL5/2HL5/3HL5 Q4.46三层外呼指示灯（下）1HL6/2HL6/3HL6 Q4.57三层外呼指示灯（上）1HL7/2HL7/3HL7 Q4.68二层外呼指示灯（下）1HL8/2HL8/3HL8 Q4.79 二层外呼指示灯（上） 1HL9/2HL9/3HL9 Q5.0北京联合大学 毕业设计 -11-10一层外呼指示灯（上）1HL10/2HL10/3HL10 Q5.1表 3-6 电梯输入信号序号 变量名称 符号
25、（1 号梯/2 号梯/3 号梯）地址（1 号梯 /2 号梯/3 号梯）11 轿厢内按钮 6 1SB11/2SB11/3SB11 I4.2/I7.4/I10.612 轿厢内按钮 5 1SB12/2SB12/3SB12 I4.3/I7.5/I10.713 轿厢内按钮 4 1SB13/2SB13/3SB13 I4.4/I7.6/I11.014 轿厢内按钮 3 1SB14/2SB14/3SB14 I4.5/I7.7/I11.115 轿厢内按钮 2 1SB15/2SB15/3SB15 I4.6/I8.0/I11.216 轿厢内按钮 1 1SB16/2SB16/3SB16 I4.7/I8.1/I11.3北
26、京联合大学 毕业设计 -12-表 3-6 电梯输入信号(续)序号 变量名称 符号（1 号梯/2 号梯/3 号梯）地址（1 号梯 /2 号梯/3 号梯）17 轿厢门开按钮 1SB17/2SB17/3SB17 I5.0/I8.2/I11/418 轿厢门关按钮 1SB18/2SB18/3SB18 I5.1/I8.3/I11.519 红外光幕信号 1ST1/2ST1/3ST1 I5.2/I8.4/I11.620 超重信号 1ST2/2ST2/3ST2 I5.3/I8.5/I11.721 检修开关 1SA1/2SA1/3SA1 I5.4/I8.6/I12.022 轿厢门锁信号 1ST3/2ST3/3ST
27、3 I5.5/I8.7/I12.123 一层楼层门锁信号 1ST4/2ST4/3ST4 I5.6/I9.0/I12.224 二层楼层门锁信号 1ST5/2ST5/3ST5 I5.7/I9.1/I12.325 三层楼层门锁信号 1ST6/2ST6/3ST6 I6.0/I9.2/I12.426 四层楼层门锁信号 1ST7/2ST7/3ST7 I6.1/I9.3/I12.527 五层楼层门锁信号 1ST8/2ST8/3ST8 I6.2/I9.4/I12.628 六层楼层门锁信号 1ST9/2ST9/3ST9 I6.3/I9.5/I12.729 电梯门开到位信号 1ST10/2ST10/3ST10 I
28、6.4/I9.6/I13.030 电梯门关到位信号 1ST11/2ST11/3ST11 I6.5/I9.7/I13.131 上平层信号 1ST12/2ST12/3ST12 I6.6/I10.0/I13.232 下平层信号 1ST13/2ST13/3ST13 I6.7/I10.1/I13.333 上端站第 1 限位 1SQ1/2SQ1/3SQ1 I7.0/I10.2/I13.434 上端站第 2 限位 1SQ2/2SQ2/3SQ2 I7.1/I10.3/I13.535 下端站第 1 限位 1SQ3/2SQ3/3SQ3 I7.2/I10.4/I13.636 下端站第 2 限位 1SQ4/2SQ4/
29、3SQ4 I7.3/I10.5/I13.7表 3-7 输出信号序号 变量名称 符号（1 号梯 /2 号梯/3 号梯）地址（1 号梯/2 号梯/3 号梯）11 六层内呼指示灯 1HL11/2HL11/3HL11 Q5.2/Q8.6/Q12.212 五层内呼指示灯 1HL12/2HL12/3HL12 Q5.3/Q8.7/Q12.313 四层内呼指示灯 1HL13/2HL13/3HL13 Q5.4/Q9.0/Q12.414 三层内呼指示灯 1HL14/2HL14/3HL14 Q5.5/Q9.1/Q12.515 二层内呼指示灯 1HL15/2HL15/3HL15 Q5.6/Q9.2/Q12.616 一
30、层内呼指示灯 1HL16/2HL16/3HL16 Q5.7/Q9.3/Q12.717 七段数码显示 a 1LED1/2LED1/3LED1 Q6.0/Q9.4/Q13.0北京联合大学 毕业设计 -13-18 七段数码显示 b 1LED2/2LED2/3LED2 Q6.1/Q9.5/Q13.1北京联合大学 毕业设计 -14-表 3-7 输出信号（续）序号 变量名称 符号（1 号梯 /2 号梯/3 号梯）地址（1 号梯/2 号梯/3 号梯）19 七段数码显示 c 1LED3/2LED3/3LED3 Q6.2/Q9.6/Q13.220 七段数码显示 d 1LED4/2LED4/3LED4 Q6.3/
31、Q9.7/Q13.321 七段数码显示 e 1LED5/2LED5/3LED5 Q6.4/Q10.0/Q13.422 七段数码显示 f 1LED6/2LED6/3LED6 Q6.5/Q10.1/Q13.523 七段数码显示 g 1LED7/2LED7/3LED7 Q6.6/Q10.2/Q13.624 上行指示 1LED8/2LED8/3LED8 Q6.7/Q10.3/Q13.725 下行指示 1LED9/2LED9/3LED9 Q7.0/Q10.4/Q14.026 电机启动信号 1HL17/2HL17/3HL17 Q7.1/Q10.5/Q14.127 故障指示 1HL18/2HL18/3HL1
32、8 Q7.2/Q10.6/Q14.228 照明 1HL19/2HL19/3HL19 Q7.3/Q10.7/Q14.329 风扇 1KM10/2KM10/3KM10 Q7.4/Q11.0/Q14.430 上行 1KM1/2KM1/3KM1 Q7.5/Q11.1/Q14.531 下行 1KM2/2KM2/3KM2 Q7.6/Q11.2/Q14.632 开门 1KM3/2KM3/3KM3 Q7.7/Q11.3/Q14.733 关门 1KM4/2KM4/3KM4 Q8.0/Q11.4/Q15.034 高速运行 1KM5/2KM5/3KM5 Q8.1/Q11.5/Q15.135 低速运行 1KM6/2K
33、M6/3KM6 Q8.2/Q11.6/Q15.236 一级制动 1KM7/2KM7/3KM7 Q8.3/Q11.7/Q15.337 二级制动 1KM8/2KM8/3KM8 Q8.4/Q12.0/Q15.438 三级制动 1KM9/2KM9/3KM9 Q8.5/Q12.1/Q15.53.5 硬件原理图3.5.1 主电路根据 I/O 分配及总体方案设计，绘制硬件接线原理图，如图 3-4 所示，图中，QF1连接为交流双速曳引电机主电路图。图中三相异步电机 M1 为轿厢的曳引电机；KMI、KM2 对应三相异步电机 M1 的正/反转接触器，对电梯进行上升/下降控制；KM5/KM6 用于实现为电梯高低速运
34、行；KM11 为电梯的启动加速接触器；KM7、KM8、KM9对应电梯减速制动接触器；分别对应 I/O 分配中的一级，二级，三级制动，L1、L2 与R1、R2 为电路中的电抗与电阻，与 KM7 ，KM8， KM9 配合实现对电机的加、减速控制。当轿厢获取到平层指令后，KM5 接触器断电释放，KM6 接触器通电闭合，三相异步电机北京联合大学 毕业设计 -15-转为低速运行接法，串人阻抗实现制动功能，实现电梯启停的低速运行的功能，且 KM7 ，KM8,KM9 顺序接通，控制了制动减速的强度，提高停车制动的平稳性及舒适度；QF1 连接为门电机主电路图（1 号梯）。图中 KM3 为开门继电器，KM4 为
35、关门继电器，通过控制辅助触点可以实现开关门互锁。图 3-4 1 号梯硬件原理图主电路图（曳引电机和门电机）北京联合大学 毕业设计 -16-3.5.2 控制电路根据 I/O 分配及项目要求，曳引电机需要配合传统逻辑控制电路实现电机的启停控制，其中 YA 为抱闸装置。与图 3-4 联合分析，当 KM1 或 KM2 与 KM5 通电闭合时，电梯将启动上升或下降运行，触发 KT 通电延时时间继电器，KT 延时继电器延时后与接触器 KM11 通电吸合，切断 R1、L1，电梯转为上升或下降的稳速运行；轿厢到平层时，接触器 KM1，KM2 全部断电释放，同时因 YA 失电进行抱闸，电梯将停止运行。图 3-5
36、 曳引电机控制电路根据 I/O 分配及项目需求绘制如下图 3-7 所示的控制电路接线图；具体扩展模块见图 3-8 至图 3-14 所示。所有扩展模块外接电源均为直流 24V。图 3-6 PLC 控制电路接线图北京联合大学 毕业设计 -17-图 3-7 扩展模块 SM1223-1图 3-8 扩展模块 SM1223-2图 3-9 扩展模块 SM1223-3图 3-10 扩展模块 SM1223-4北京联合大学 毕业设计 -18-图 3-11 扩展模块 SM1223-5图 3-12 扩展模块 SM1223-6图 3-13 扩展模块 SM1223-7北京联合大学 毕业设计 -19-4 软件设计本毕设计主
37、要采用梯形图语言编程其中群控程序有 STL 语言编写，梯形图具有于程序编写简单、逻辑清晰易懂的特点，根据工艺要求实现对电梯的逻辑控制。4.1 程序结构根据项目任务与要求，要实现对三部电梯的集群控制，首先应该实现对单部电梯的基本功能控制，再将 1 号梯引申至 2 号梯，3 号梯实现部电梯的联动控制。电梯基本功能主要包含：初始化功能，开关门控制，轿厢的启停控制，轿厢选层信号的错误指令消除功能，电梯无任务时进入待载休眠状态。软件设计将电梯在任何情况下复位至最底层，并将所有之前的信号清零，从下限位升到的第一个楼层时记忆为第一层。程序中楼层显示以上下平层为信号源，上下对齐则记忆为楼层到位，再借助加减计数
38、器，对楼层进行记忆。考虑到电梯出现故障时需要点动和复位操作，因此设置手动运行程序，在手动模式下可以调用复位程序和点动程序。楼层到位后需要进行开关门信号处理。因此设置了开关门到位状态处理开关门信号。为了实现减少乘客的乘梯时间，在自动运行程序中进行高低速处理，将所有的内选及外呼信号集中设置一个子程序进行集中处理并对设备进行监控。程序的基本结构模块如图 4-1 所示。图 4-1 程序结构图北京联合大学 毕业设计 -20-4.2 OB100 程序分析电梯运行前，需要对之前的所有信号进行清零和复位操作。OB100 程序主要是对程序运行前的一个状态复位，保证程序开始不会被之前的状态标记影响，因此要对 3
39、个电梯进行清零操作，依次将各标记位信号清零。如图 4-2 所示程序，对 1 号梯的状态标志位，1 号梯状态指示标志位，1 号梯内部状态指示，1 号梯复位标记步以及 1 号梯上行指示；2 号梯和 3 号梯运行程序一样在此不赘述。图 4-2 OB100 程序（1 号梯）北京联合大学 毕业设计 -21-4.3 主程序分析主程序 OB1 主要是程序运行时对各子程序的条件调用，当功能需要时，相应的条件满足后可以调用相应子程序，或者无条件一些公共的程序如图 4-3 所示楼层显示FC28、楼层门区判别 FC5、开门到位状态 FC23 等无条件执行的程序，用以实现相应的控制需求。如图 4-4 所示，有且仅有当
40、三部电梯全部完成初始化复位返回自动运行信号，若初始化未完成则初始化状态置零继续初始化动作。图 4-3 OB1 流程图北京联合大学 毕业设计 -22-图 4-4 OB1 主程序（部分）北京联合大学 毕业设计 -23-4.4 复位子程序电梯初始化清零后无论轿厢当前在哪一层将电梯复位至一层待命，并返回初始化完成信号以确认初始化结束。电梯模型会收到准备就绪信号后即发出自动运行信号，再进行其他操作控制。以 1 号梯为例电梯先关门下行至下限位上升至一层。流程图如图 4-5 所示，具体程序如图 4-6 图 4-7 所示。图 4-5 复位子程序流程图有且只有三部电梯全部初始化完成复位至 1 层后后才能初始化结
41、束，如图 4-6 所示。图 4-6 初始化程序 2北京联合大学 毕业设计 -24-4.5 自动运行子程序自动运行程序是在电梯完成初始化后，进入载客运行的程序。主要功能：电梯通过接收到的内选及外呼信号来响应信号需求，从而控制电梯的升降启停和开关门等操作；同时返回相应的指示信号如上下行信号指示，楼层当前的状态及楼层位置。进入自动运行程序首先应在主程序中初始化完成后，接收到准备就绪信号调用自动运行程序；具体如图 4-7 所示图 4-7 主程序中调用自动运行模式进入自动运行程序后因程序功能的需要，如图 4-8 所示，需要调用外呼状态信号登记，内选信号登记等信号指令，为实现提高运行效率的目的，需要对电梯
42、的高低速进行判断处理，实现隔层高速及接近楼层是低速的功能调用高低速的判断子程序。根据项目要求，为乘客提供便利要实现错误指令消除的功能，需要调用错误指令消除的子程序，为保障电梯的安全运行调用故障报警指示子程序。北京联合大学 毕业设计 -25-图 4-8 自动运行子程序流程图4.5.1 轿厢的启停控制及方向控制由于程序较多且复杂，以下仅以 1 号梯的部分程序进行说明，首先应该明确若要电梯上升或下降则需要 3 个条件：电机启动，确定方向，给定高速或低速；其次需要考虑轿厢是否正在开关门，若正在开关门则不能升降，只有电梯门锁全部关闭才能升降运动；再判断轿厢的位置是不是在两端极限位置，若在上端限位则电梯不能上行，在下端位置电梯不能下行；然后对 3 个条件进行分析处理；具体如 4-9 图所示；图 4-9 1 号梯方向及电机启动控制
