八层电梯PLC控制系统及组态设计.pdf

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1、 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 0 8 年 第2 7 卷 第1 1 期 经 验 交 流 T ec h nic aI Comm u r l ic at i on s 八层电梯 P L C控制系统及组态设计 李洪群，周悦(苏州工业职业技术学院，江苏 苏州 2 1 5 1 0 4)摘 要：本文主要介绍运_=f j P L C控制技术设计开发的八层观，l己 电梯系统 宄成丁电梯的运行、电梯门的开关闭合、轿箱内外呼叫应 答等功能，_许结俞变频器，完成了电梯的变频倜速。另外，本文利厢组态王软件开发_r电梯远程监视系统，通过电悌远程监测装 置实时监控电梯运行状态，保证了正常运作，大大提高了运干 于

2、 的安全和 1 丁 靠性。关键词：P L C控制技术；组态软件；实时监控 中图分类号：TM5 7 1 6 1 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 3 7 2 4 1(2 0 0 8)1 l _ _ l 0 0 9 6 0 5 P L C Co n t r o l a n d Re a l t i me Mo n i t o r i n g o f a Si g h t s e e i n g L i f t LI Ho ng-q u n，ZHOU Yue (S u z h o u I n s t i t u t e o f I n d u s t ria l T e c h n o l o

3、g y,S u z h o u 2 1 5 1 0 4 C h i n a)Abs t r a c t：Th i s p a p e r p r e s e n t s t h e PL C c o n t r o l o f a s i g h t s e e i n g 1 i“f o r a n e i g h t flo o r b u i l d i n g I t c o n t r o l s o f t h e l i l t o p e r a t i o n a n d t h e i n v e r t e r I n a d d i t i o n，a r e mo t

4、 e mo n i t o r i n g s y s t e m f o r t h e l i f t i s a l s o d e v e l o p e d b a s e d o n t h e Ki n g v i e w Ke y wo r ds：P LC c o n t r o l t e c h n o l o g y；Ki n g v i e w s o f t wa r e；r e a l t i me mo n i t o r i n g 1 引言 随着城市建设的不断发展，超级市场，商务大楼，宾 馆，度假村的建筑正在不断的增加，它们通过中央开放 式的造型来创造一个舒适

5、的空 间。观光电梯在这高雅 装饰的气氛中发挥了巨大的威力。电梯是根据外部呼叫信号以及 自身控制规律等运 行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式 的控制系统，电梯系统涵盖了电机拖动技术、变频技 术 P L C技术、电工电子技术、电气控制技术、装配技 术、通讯技术、工控组态监控技术等。电梯控制系统采用随机逻辑方式。当变频器接收 到 P LC发出的呼梯方向信号，变频器依据设定的速度及 加速度值，启动电动机，达到最大速度后，匀速运行，在 到达 目的层的减速点时，控制器发出切断高速度信号，变频器 以设定的减速度将最大速度减至爬行速度。利用工控组态软件实现 P L C与上位计算机通信 ，实时远程

6、控制和监视电梯的运行，通过监控界面可实现 内层呼叫、开关门控制；查看电梯的当前状态，楼层显 收稿 日期：2 0 0 8 0 6 2 7 示，上行、下行动画跟踪显示，各层的实际呼叫登记情 况。另外，经过一定的修改，可以把监控程序设计为一 个教学仿真电梯系统，用来检验 P LC程序的可行性。在 P LC、组态软件应用及电梯控制等课程教学 中，具有突 出的优点和很好的利用价值。2 电梯 P L C系统 该装置 由本体及控制器组成。其中本体包括底座、立柱、轿厢及内、外选控控制面板等；控制器包括 P L C、变频器及开关电源等组成。系统组成如 图 1。图1 电梯系统框图 经 验 交 流 Te c hn

7、i c a I Co m mun i c a t ion s 自动化技术 与应 用 2 0 0 8年第 2 7卷第 1 1 期 电梯共分八层，每层有数码显示轿厢所处楼层数，外呼按钮，外呼登记指示。轿厢内呼面板包括 l 8 层 内 呼按钮，开、关门按钮，内呼登记显示，电梯上、下行 运行 指 示。若使 PL C主机对模型实现完全控制，应选用 8 0点 机型(输人 口大于 3 4点、输出口大于 3 4点)。电梯具有硬件、电气极限保护，不会因编程错误而 冲出 1 8 层 的运行范围。主控制板背部设有电源插座及保险管座，保险管规 格为 2 5 0 V1 0 A。本装置电源电压为交流 2 2 0 V 5

8、0 Hz。应 使用带保护接地 的三芯单相插座。2 1 电梯输入信号及其意义(1)位置信号。位置信号由安装于电梯停靠位置的 8 个传感器 XK1 XK8 产生。平时为OF F，当电梯运行 到该位置 时 O N。(2)指令信号(内呼)。指令信号有 8 个，分别由“l 8”(K1 1 K1 8)8 个指令按钮产生。按某按钮，表示电梯 内乘客欲往相应楼层。(3)呼梯信号。呼梯信号有 1 4 个，分别由K2 1 K3 4 个呼梯按钮产生。按呼梯按钮，表示电梯外乘客欲乘电 梯。例如，按 K2 3则表示二楼乘客欲往上，按 K2 4则表 示三楼乘客欲往下。(4)开、关门控制信号2 个，开门、关门到位信号2 个

9、。2 2 电梯输出信号及其意义(1)运行方 向信号。运行方向信号有两个，由两个 箭头指示灯组成，显示电梯运行方向。(2)指令登记信号(内呼)。指令登记信号有 8 个，分 别由L1 1 L1 8个指示灯组成，表示相应的指令信号已 被接受(登记)。指令执行完后，信号消失(消号)。例如，电梯在二楼，按“三”表示电梯内乘客欲往三楼，则 L1 3 亮表示该要求已被接受。电梯 向上运行到三楼停靠，此 时 L 1 3灭。(3)呼梯登记信号。呼梯登记信号有 l 4 个，分别 由 L2 1 L3 4个指示灯组成，其意义与上述指令登记信号 相类似。(4)楼层数显信号。用 4 点输出BC D码，经 C D 4 5

10、1 1 译码后送七段数码显示，表示 电梯 目前所在的楼层位 置。L E D aL E Dg分别代表七段数码显示各段笔划。(5)开门、关门动作信号 2个。电梯上升、下降动 作信号，高速、中速控制信号 4个，送变频器。2 3 电梯运行原则(1)开始时，电梯处于任意一层。(2)接收并登记 电梯在楼层以外的所有指令信号、呼梯信号，给予登记并输出登记信号。(3)根据最早登记的信号，自动判断电梯是上行还 是下行，这种逻辑判断称为电梯的定向。电梯的定向根 据首先登记信号的性质可分为两种。一种是指令定向，指令定向是把指令指出的目的地与当前电梯位置比较 得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在二楼，指令 为一楼

11、则向下行；指令为四楼则向上行。第二种是呼梯 定向，呼梯定向是根据呼梯信号的来源位置与当前电梯 位置 比较，得出“上行”或“下行”结论。例如，电梯在 二楼，三楼乘客要向下，则按 K3，此时电梯的运行应该是 向上到三楼接该乘客，所以电梯应向上。(4)电梯接收到多个信号时，采用首个信号定向，同 向信号先执行，一个方向任务全部执行完后再换向。例 如，电梯在三楼，依次输入二楼指令信号、四楼指令信 号、一楼指令信号。如用信号排队方式，则电梯下行至 二楼一上行 至四楼 一下行至一楼。而用同向先执行方 式，则为电梯下行至二楼一下行至一楼 一上行至四楼。显然，第二种方式往返路程短，因而效率高。(5)具有同向截车

12、功能。例如，电梯在一楼，指令为 四楼则上行，上行 中三楼有呼梯信号，如果该呼梯信号 为呼梯向上(K2 5)，则当电梯到达三楼时停站顺路载客 如果呼梯信号为呼梯向下(K2 4)，则不能停站，而是先到 四楼后再返回到三楼停站。(6)一个方向的任务执行完要换向时，依据最远站 换向原则。例如，电梯在一楼根据二楼指令 向上，此时 三楼、四楼分别有呼梯向下信号。电梯到达二楼停站，下客后继续向上。如果到三楼停站换向，则四楼的要求 不能兼顾，如果到四楼停站换向，则到三楼可顺向截车。(7)当有外呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3 S后自 动关门。当有指令信号(内呼

13、梯)到来时，轿厢响应该呼 梯队信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢 门打开，延时 3 S自动关门。自 动 化 技 术与 应 用 2 0 0 8 年 第2 7 卷 第l 1 期 经 验 交 流 T e ch nic al Comm u nic at i on s (8)电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均 不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿 厢 门打开，按关门钮轿厢门关闭。(9)当电梯响应二层以上层间距时，电梯变频运行，中途高速运行，接近响应楼层时降为低速运行。若高速 运行 中途有新的呼叫需响应，且楼间不足两层，则变速 为低速响应。2 4 P L C程序设计 1 4 八层电梯

14、 P LC程序的编写，输入 输出点数多，情 况复杂，是对编程人员逻辑思维能力的极大考验。可以 分功能编写相关程序，再加 以综合。可分为呼叫登记，上行、下行决策，轿厢停车，开、关门控制，楼层数码显 示，高速运行逻辑等。为了便于组态王实现更好的监 控，增加辅助程序。3 电梯 系统的组态监控 组态王是北京亚控科技发展有限公司开发的一个 集成人机界面(HMI)系统和监控管理系统的工业上位 监控软件。可与可编程控制器(P LC)、智能模块、板卡 智能仪表、远程数据采集装置(R TV)等多种外部设备进 行通讯(。使现场的信息实时地传送到控制室，保证现 场操作人员和工厂管理人员都可以看到各种数据。管 理人员

15、不需要深入生产现场，就可 以获得实时和历史数 据，优化控制现场作业，提高生产率和产品质量。组态 王拥有丰富的工具箱、图库和操作向导，简单易学，在 工业控制中应用广泛。在系统运行的过程中，组态王通 过内嵌的设备管理程序完成与 I O设备 的实时数据交 换。P L C与组态王软件联合应用，可组成较为流行的监 控系统。八层电梯程序调试成功是整个监控系统正常运行的 前提。监控系统设计时要结合P L C程序，变量设置与P L C 的 I O分配一一对应。用北京亚控公司的k i n g v i e w6 5 3 组态王软件，利用此软件设计电梯监控系统主要包括进 行设备配置、设计图形监控界面、构造变量数据库

16、、建 立动画连接、运行调试等几方面。3 1 设备配置 3 设备配置就是完成与组态王通讯 的设备 的设置。由于本系统是 P L C与组态王间进行通讯，因此，将 P L C 的生产厂家、设备名称、通讯方 式等填入相应对话框 中即可。3 2 设计图形监控界面 图形监控 界面用于模 拟实 际工业 现场和工控设 备，本系统设计 图形界面的任务就是绘制电梯仿真画 面。如图 2 所示，电梯仿真画面 由电梯井道、轿厢、各 层 门厅，外呼显示，当前楼层显示、内呼按钮、手动 开关门按钮等组成。制作时要结合用“组态王”内部 图库和工具箱，同时采用位图插入等手段。在画门厅 的时候，电梯 门要能 向两边移动，在图层 的

17、设置上要 放 在 门框和墙的后 面。内呼按钮 和 内呼显示 和放在 同一位置的两个对象，方便后续的变量设置。轿厢放 在井道 的前面。图 2 组态监控界面 3 3 设置变量，构造数据库 数据是用来描述工控对象的各种属性，组态王定义 的各种变量构成数据库，其 中不需要与其它应用程序交 换数据的变量称为内存变量，而与其它应用程序交换数 据的变量称为 I O变量，从下位机采集来的数据、发送 给下位机的指令，比如“内、外呼按钮”等变量，都需要 设置成“I O变量”。在“组态王”系统运行过程中，每 当 I O变量的值改变时，该值就会自动写入远程应用程 序；每当远程应用程序 中的值改变时，“组态王”系统中

18、的 I O变量值也会自动更新。由于本系统用 P LC控制 电梯，因此可用 P L C的 I O地址另加少量内存变量来设 置 图形界面所需变量。本系统用到 5 9 个变量，其中 l 0 个内存整型变量，4 8 个 I O离散变量，1 个内存实型变量。如图 3所示。经 验 交 流 自 动 化技 术 与 应 用 2 0 0 8 年 第2 7 卷 第1 1 期 T e ch nic al C0mm u nic at i on s 图3 变量数据库 3 4 建立动画连接 动画连接是指在界面上的的图形对象与数据库的 数据变量之间建立一种关系，当变量的值改变时，在画 面上以图形对象的动画效果表示出来；或者由

19、软件使用 者通过图形对象改变数据变量的值，以实现图形界面与 对象间的双向控制。本系统的动画连接包括轿厢、楼层 显示、内呼按钮、门的开关演示等。为了使电梯轿厢的移动具有真实性，不跳跃性变化；门的开启、关闭也具体较好的效果，必须编写画面属性 命令语言，程序如下：轿厢运动 ff(m1 5 0=1)k3=k3+4 5l ff(m1 5 1=1)k3=k3+7 5；i f(m1 5 2=1)k3=k3-7 5；ff(m1 5 3=1)k3=k3-4 5l M 1 5 0 是低速向上运行的辅助继电器，M1 5 1 是高速向上运行的辅助继电器，M 1 5 2是高速向下运行的辅助继电器，M 1 5 3是低速向

20、下运行的辅助继电器。楼层显示及桥箱定位 在事件命令语言中定义 以下开门 ff(i o 0=1)&(01 1=1)m ll=m l 1+7；ff(i 0 l=1)&(Ol 1-=1)m l 2=m l 2+7I ff(i 0 2=1)&(01 1=：1)m l 3=m l 3+7；ff(i 0 3=1)&(Ol 1=1)m 1 4=m 1 4+7 l ff(i 0 4=1)&(O1 1=1)m l 5=m l 5+7；ff(i 0 5=1)&(Ol 1=1)m 1 6-m 1 6+7；ff(i 0 6=1)&(0l 1=1)m l 7=m l 7+7；ff(i 0 7=1)&(Ol l=1)m

21、l 8=m l 8+7l 以下关门 ff(0 0=1)&(O l 0=1)自动 化技术与应用 2 0 0 8年第 2 7卷第 1 1期 m l l=m l 1 7l i f(i 0 l：=1)&(Ol 0=1)m l 2=m l 2-7；i f(i 0 2=：1)&(Ol 0=1)m l 3=m l 3-7；i f(i 0 3：=1)&(O1 0=1)m 1 4=m 1 4-7；if(i O 4=1)&(0 1 0=1)m l 5=m l 5-7；if(i 0 5：1)&(O1 0=1)m l 6=m l 6-7 if(i O 6=1)&(O1 0=：1)m l 7=m 1 7-7；i f(i

22、 0 7=1)&(Ol 0=：1)m l 8=m l 8-7；经 验 交 流 T e c hn i c a l Co m mun i c at i o n s 4运行 与调试 检查 电梯监控界面与电梯间实现的双向控制功能，通过按下电梯上的实际按钮观察电梯主画面中电梯的 开关门、上下行及显示等动画运行情况；相反也通过按 电梯监控界面上的每一个按钮观察实际电梯的开关门、上下行及显示等运行情况。通过调试，可以实现实时监控，效果 良好。图 4 实物效果图 5 结束语 此系统利用国产“组态王”实现对 电梯的数据采集 与监控，监控界面清晰，功能较强，取得了较好的双向控 制功能。电梯的本体部分，接口开放，可

23、以接受其他类型控 制器的控制(比如 AR M、MC U或P C机)，也可配用触摸 屏。增加DA模块可以对电梯的运行实现 P I D控制。多 台本体可以实现电梯的群控、模糊控制。参考文献：1 俞国亮 P L C原理与应用(三菱F X系列)M】北京：清华 大学出版社，2 0 0 5 【2】严盈富 监控组态软件与P L C入门【M】北京：人民邮电 出版，2 0 0 6 【3】薛迎成，何坚强 工控机及组态控制技术原理与应用f M】北京：中国电力出版社，2 0 0 7 4】4 程子华 P L C原理与编程实例分析 M】北京：国防工业 出版社，2 0 0 7 作者简介：李洪群(1 9 7 4一)，男，工学学士，讲师，研究 方 向：电 气 自动 化。