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存档日期： 存档编号： 本科生毕业设计（论文） 电梯监控系统设计 论 文 题 目：姓 名： 学 院： 电气工程及自动化 专 业： 自动化 班 级 、 学 号： 08电51 08285021 指 导 教 师： 江苏师范大学教务处印制摘 要电梯在目前生活中已被广泛运用。电梯的电气控制由两部分组成：拖动系统和控制系统。传统的电气控制采用的是继电器逻辑控制，但其触点多，运行故障率高，体积大，可靠性差，因而正被plc控制方式所取代。在目前较先进的调速电梯上，也广泛采用plc作为逻辑控制，配以电梯专有的调压调速器或变频调速器构成控制系统。本文利用组态软件mcgs监控plc实现对电梯的自动控制，电梯的主要功能有：响应轿厢外和轿厢内召唤信号，手动开门和自动开关门等。运用mcgs组态软件设计模拟运行界面。根据设计要求设置对应元件属性，建立mcgs与plc的通信，对整个电梯系统的各个功能进行模拟运行，实现对整个电梯控制系统的优化。关键词：电梯 plc mcgs 控制系统abstractelevator has been widely used in the present life. elevator electrical control of two parts: drag system and control system. the traditional electric control uses is the relay logic control, but its contacts, running high failure, big volume and poor reliability, and are being replaced by plc control mode. in the current cash of the speed on the elevator, also widely used plc as logic control, match with elevator proprietary pressure regulating governor or frequency conversion governor constitute a control system. this paper use mcgs configuration software to monitor plc automatic control of elevator. the main function of the lift：responding the signals inside and outside which the elevator call. switch the door automatically. leveling displays the car position automatically and so on. simulate the entire system base on mcgs configuration software .according to the design requirements set corresponds to the component properties establish communication with the plc mcgs so the entire elevator system to simulate the operation of various functions realize the optimization of the elevator control system1213.key words: elevator plc mcgs control system目 录摘 要iabstractii1 绪论21.1 课题的研究背景21.2 课题的研究意义21.3 可编程控制器的发展状况21.4 可编程控制器的基本结构及特点22 系统硬件设计22.1 电梯的主要控制技术22.2 交流双速电梯的工作原理22.3 plc的选择及其输入、输出电路设计23 系统软件设计23.1 控制系统流程分析23.2 梯形图的设计24 组态监控设计24.1 mcgs组态过程以及相关画面24.2 动画连接24.3 mcgs与plc的连接24.4 编制循环策略25 系统调试26 总结2致 谢2附录一 五层电梯plc控制梯形图2附录二 组态脚本程序2参考文献2iii江苏师范大学本科生毕业设计 电梯监控系统设计1 绪论1.1 课题的研究背景随着我国经济的发展，城市中涌现出越来越多的高层建筑，而与之配套的电梯也成为人们日常生活中不可或缺的工具之一。同时，由于城市老龄化问题日益突出，多层建筑也开始使用电梯。电梯作为现代智能建筑内的代步工具，方便了人们的生活，节约了人们的时间及体力，起到越来越重要的作用。本课题的研究是在生活中取材，与所学知识相结合，简易模拟出电梯的运行。1.2 课题的研究意义在plc之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关，后来随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来，在20世纪6070年代，社会的进步要求制造出各种批量小、成本低、品种多、质量高的产品来不断满足市场需要，而且当时电子技术已经有了一定的发展，于是我们开始寻找一种能由存储逻辑来代替接线逻辑的新型工业控制设备，这就是我们现在所说的plc。plc采用的是大规模的集成电路控制技术，通过严格的生产工艺流程制造，其内部电路还采用了严格的抗干扰技术，因而可靠性很高。从plc的机外电路来看，使用plc构成的控制系统，电气接线及开关接点可以减少到同等规模的继电接触器系统的数百甚至数千分之一，同时故障率也就大幅降低。此外，plc带有故障电路的自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不足为怪了。本系统是利用组态软件mcgs监控plc实现对电梯的自动控制。该系统应用计算机构建动画，模拟电梯运行，直接、直观、准确地反映电梯的实际运行状态。通过此次设计，可以熟悉plc在自动控制系统中的应用及组态软件的开发方法10。1.3 可编程控制器的发展状况plc的过程控制应用已被广泛应用于连续过程控制领域，而且基于连续过程控制技术的发展趋势正在进一步得到增长。在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和通过物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，尤其是在制造工业中存在了众多的以开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作后再按照时序要求动作;另外还有与顺序、时序都没有关系的但按照逻辑关系进行联锁保护动作的控制;以及以大量的状态量包括脉冲量、开关量、计时、计数器、模拟量等为主的离散量的数据采集监视。为了达到这些控制和监视的要求， plc发展成为取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。近年来，可编程序控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关。这些高新技术的发展推动了可编程序控制器的发展，而可编程序控制器的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了它们的发展2。1.4 可编程控制器的基本结构及特点从广义上讲，plc实质上是一种以数字控制为主要特征的工业控制计算机，由硬件和软件两部分组成。因此，在硬件结构上，plc与计算机的组成十分相似，主要包括中央处理器（cpu）、存储器、输入/输出（i/o）接口、电源、编程器等。图1-1 plc结构框图1、中央处理器（cpu）cpu是plc的核心，它按plc中系统程序赋予的功能指挥plc有条不紊地进行工作，其主要任务如下：（1）当plc处于编程状态时，控制从编程器输入的用户程序和数据的接受与存储。（2）当plc处于运行状态时，用扫描的方式通过i/o部件接受现场的状态和数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中2。（3）监视plc的工作状态，判断plc内部电路是否有工作故障和编写的程序中是否有语法错误等。不同型号的plc的cpu芯片也是不同的，cpu芯片的性能关系到plc处理控制信号的能力和速度，一般情况下，cpu位数越高，系统能处理的信息量就会越大，运算速度也就越快。plc中常用的通用微处理器有8位和16位。随着芯片技术的不断发展，plc所用的cpu芯片档次也越来越高。2、 i/o模块i/o模块一般包括：输入接口电路和输出接口电路。i/o模块类型还可以按照驱动能力、操作时电平的高低以及各种用途来区分。如按照用途来分，i/o模块还包括：数据传送/校验、电气隔离、电平转换、串/并行转换、a/d及d/a转换以及其他功能模块等。输出模块通常有3种形式：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。i/o接口是plc与外界连接的接口。plc通过输入模块把控制现场的状态、信息读入主机，通过输出模块把经用户程序的运算与决策所得的操作结果输出执行机构。输入模块用于将控制现场输入信号变换成cpu能接受的信号，并对其进行滤波、电平转换、隔离、放大等。输出模块用于将cpu的决策输出信号变换成驱动控制对象执行机构的控制信号，并对输出信号进行功率放大，隔离plc内部电路和外部执行元件。3、电源plc电源用于为plc各模块的集成电路提供工作电源，还为输入电路提供24v的工作电源。电源输入类型有：交流电源、直流电源。plc内部还有一个开关是稳压电源。4、存储器plc存储器包括系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序存储器一般存放plc生产厂家的系统程序，并且固定在rom中，这是用户不可以访问和修改的。用户程序存储器包括用户程序存储器、功能存储器和参数区。用户存储器的容量大小，关系到用户程序容量的大小和内部器件的多少，是反映plc性能的重要指标。5、编程器编程器是plc的重要外围设备。编程器的主要任务是编辑程序、调试程序、监控plc内程序的执行，还可以在线测试plc工作状态和参数，与plc进行人机对话。因此编程器是开发、应用、监控运行和检查维护plc不可缺少的设备。plc是专为在工业环境下应用而设计的，具有以下主要特点14。（1）高可靠性、抗干扰性能力强plc具有很强的抗干扰能力，即使在恶劣的工业环境下也能可靠地工作。例如，它能抗击电源波动、震动、电噪声、电池干扰等，能抵抗1000v、1s脉冲的干扰；能在高湿、高温以及空气中存有很多强腐蚀粒子的恶劣环境下可靠地工作；还能承受电网电压的变化，可直接由交流市电供电，允许电压波动范围广。一般由直流24v供电的机型，电源电压允许为16v32v；由交流供电的机型，允许电压为115v/230v、47hz63hz的电源供电。即使在电源瞬间断电的情况下，仍可正常工作。（2）编程简单、使用方便plc的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图格式，形象直观，容易被电器工程人员接受。此外，编程采用梯形图格式的出错率比汇编语言低的多。plc还可以采用面向控制过程的控制系统流程图编程和语句表达方程式编程。梯形图、流程图、语句表之间可有条件地相互转换，使用极其方便。这也是plc能够迅速普及和推广的重要原因之一。（3）采用模块化结构plc各个部件，包括cpu、电源、i/o等均采用模块化设计，由机架和电缆将各模块连接起来。系统的功能和规模可根据用户的实际需求自行配置，从而实现最佳性能价格比。由于配置灵活，使扩展、维护更加方便。（4）安装方便、维修及调试方便plc安装简单方便，只需要把现场的i/o设备与相应的plc的i/o端子相连就完成了整个的接线任务，大大缩短了安装时间。plc的各模块上均有运行和故障指示灯，便于用户随时了解运行情况和查找故障。plc的调试工作分为现场调试和室内调试。室内调试时，首先是用模拟开关模拟输入信号，在其输入状态和输出状态来观察plc上的相应的发光二级管和编程器提供的信息，方便地进行测试、排错和修改。室内模拟调试后，就可以到现场去进行现场的联机调试5。（5）体积小、耗能低对于复杂的控制系统，使用plc后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型plc的体积仅有几个继电器的大小，减小了开关柜的占地面积。另外，plc的配线比继电器控制系统的配线少很多，这节省了大量的配线和附件，因此，可以节省大量费用。此外，plc的体积小、耗能低的优点，也便于设备的机电一体化控制3。42 系统硬件设计2.1 电梯的主要控制技术（一）继电器控制技术对使用者来说，在编写程序时，对于微处理器及存储器内部的复杂结构可以不考虑，也不需要用各种计算机语言，只是把plc看成是一个内部由许多“软继电器”组成的控制器，以便于让使用者按照设计继电器控制线路的形式来进行编程。这样，从功能上来讲，可以把plc的控制部分看作是由许多“软继电器”组成的等效电路。plc为用户提供的继电器一般是：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、特殊功能继电器、移位寄存器、计时器、计数器等。这些继电器统称为plc的元素。其中，输入、输出继电器与外部用户输入、输出设备连接，而其他继电器与外部用户设备没有联系，因此统称为内部继电器。（二）交流变频变压控制技术pwm控制技术是通用型变频器中应用十分广泛的一种电压和频率控制方法，它可以极为有效地抑制输出电压的谐波，而且动态响应较好。在频率控制、效率等诸方面都有着十分显著的优点6。2.2 交流双速电梯的工作原理2.2.1电梯的主电路图2-1为本设计的电梯的主电路图1。图中，m1电梯专用型双速笼型异步电动机（4/16极）；km1、km2为电动机正、反转接触器，用以实现电梯上、下行控制；km3、km4为电梯高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或低速运行；km5为启动加速接触器；km6、km7、km8为减速制动接触器；l1、l2与r1、r2为串入电动机定子电路中的电抗与电阻，与km5-km8配合实现对电机的加、减速控制。当km1或km2与km3通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动，延时后km5通电吸合，切除r1、l1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收停层指令后，km3断电释放，km4通电吸合，电动机转为低速接法，串入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且km6-km8依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动的舒适感；至平层位置时，接触器全部断电释放，机械抱闸，电梯停止运行。在检修状态时，电梯只能在低速接法下点动运行。图2-1 交流双速电梯的主电路图2.2.2电梯的主要电气设备1）曳引电动机齿轮曳引系统作为电梯的提升机构，主要由驱动电动机、电磁制动器、减速器及曳引轮组成。2）自动门机用来完成电梯的开门与关门。3）层楼指示层楼指示也叫层显，由数码管或led点阵结构组成，与呼梯盒、运行方向指示做成一体结构。4）呼梯盒呼梯盒用以在每层站召唤电梯。基站与顶站只有一个按钮，中间层站由上呼和下呼两个按钮组成。按钮带有呼梯记忆，灯亮时表示呼梯信号已被接收并记忆；当电梯满足呼梯要求并停层开门时，呼梯记忆灯熄灭。基站的呼梯盒上，一般有钥匙开关，供电梯管理员开关电梯。5）操纵箱操纵箱安装在轿厢内，供司机及乘客对电梯发布动作命令。6）平层、停层及开门装置在电梯的井道内每层站装有一只磁铁板，当轿厢运动到相应的层站时，磁铁板插入平层感应器内，以此检测电梯所处位置和产生平层信号，发出开门及停车信号。7）安全窗及其开关，安全钳及其开关，限速器及其开关，上、下限位开关，上、下强迫停止开关，极限开关。为了便于对电梯的工作原理及plc控制系统进行分析，表2-1列出5层电梯的电气元件。表2-1 5层5站电梯电气元件表元件符号名称及作用元件符号名称及作用km1上行接触器1sb1-4sb11-4楼上行外呼按钮km2下行接触器2sb2-5sb22-5楼下行外呼按钮km3高速接触器1hl-5hl1-5楼指示灯km4低速加速器6hl、7hl上、下行指示灯km5启动加速接触器hl6、hl7操纵箱上、下行只是记忆灯km6- km8制动减速接触器hl81楼外呼记忆灯km9开门接触器hl92楼上呼记忆灯km10关门接触器hl102楼下呼记忆灯sq5基站开关hl113楼上呼记忆灯sq6开门到位开关hl123楼下呼记忆灯sq7关门到位开关hl134楼上呼记忆灯sq8开门调速开关hl144楼下呼记忆灯sq9、sq10关门调速开关hl155楼下呼记忆灯sq11- sq151-5楼厅门锁开关sa1运行状态选择钥匙开关sq16轿门关闭到位开关sa2基站开关梯钥匙开关sq17上限位开关sq1安全窗开关sq18下限位开关sq2安全钳开关sq19上行强迫停止开关sq3限速器开关sq20下行强迫停止开关sq4轿内急停开关sb1开门按钮1kr上平层感应器sb2关门按钮2kr下平层感应器sb3上行启动开关3kr开门感应器sb4下行启动开关sq电源开关sb5-sb91-5楼内选层按钮2.3 plc的选择及其输入、输出电路设计plc性能指标众多，主要的有：输入/输出点数，应用程序的存储容量，扫描速度。常用的plc有三菱、西门子等，而三菱旗下又有很多系列。本设计的输入输出点都要求很多，选取三菱fx2n系列的fx2n-128mr来实现。将电梯运行过程中的各种输入信号，送入plc的输入口构成其输入电路图。完成电梯运行的各种执行元件及指示电梯运行状态的各种指示灯，均享受到plc输出口的控制。其输入/输出电路如图2-11。图2-2 输入/输出分配图61江苏师范大学本科生毕业设计 电梯监控系统设计3 系统软件设计3.1 控制系统流程分析根据电梯的功能要求与工作原理以及输入/输出点的地址分配表，绘制出电梯的程序流程和设计电梯的程序梯形图。电梯程序流程图为图3-1。图3-1 电梯程序流程图3.2 梯形图的设计梯形图的设计可以分为几个环节进行，然后再将这些环节组合在一起，形成完整的梯形图11。1.开门环节电梯的开门存在以下几种情况。1)电梯投入运行前的开门此时电梯位于基站，将开关电梯钥匙插入sa2(程序中x10)内，旋转至开电梯位置，此时plc电源接通，程序开始运行，电梯自动开门，乘客或司机进入轿厢，选层后电梯自动运行。2)电梯检修时开门检修状态下(x3接通)，开门均为手动状态，由开关门按钮sb1、sb2实施开门与关门。3)电梯自动运行时的停层的开门电梯在停层时，至平层位置，m140接通，电梯开门。4)电梯关门过程中的重新开门在电梯关门的过程中，当需要重新开门时，可以通过开门按钮x4实施重新开门。5)呼梯开门电梯达到某层后，若没有人继续使用电梯，电梯将停靠在该层站待命；若有人在该层站呼梯，电梯将首先开门，以满足用梯的要求。电梯在运行的过程中，当有外呼梯信号时，若顺向运行，则电梯停层开门；若逆向运行，则电梯不停层。6)防夹或超载开门当电梯在关门的过程中，如有东西夹在门上，则电梯在关门的过程中关不上，会使x37接通；或电梯超载，轿厢底下的称重开关x36接通，使程序中的m20接通，则电梯重新开门。7)电梯在运行中禁止开门开门环节的梯形图如图3-1。图3-1 开门环节程序梯形2、电梯的关门环节1)电梯停用后的关门此时电梯到达基站，司机或乘客离开轿厢，电梯自动关门，司机将开、关梯钥匙插入sa2,旋转到关梯位置，电梯的安全回路被切断，plc停止运行，电梯被关闭。2）自动关门电梯开门时开始计时，时间到后，电梯应自动关门。3）提前关门停站时间未到时，可以用按钮x5实现提前关门。4）检修关门考虑检修状态时的关门，检修关门不自锁。5）电梯超载时禁止关门关门环节的梯形图如图3-2。图3-2电梯关门环节程序梯形图3、开关门保护及故障显示电路电梯在关门的过程中因各种原因不能关门到位，电梯会重新开门，开门时间到后又会自动关门，关门不到位又要开门。如此开、关门反复动作，如现场没人及时处理，门很容易被损坏，因此要求在出现这种情况时，开、关门动作超过5次，电梯停止运行。程序梯形图如图3-3。图3-3 重复开、关门电路和故障显示程序梯形图关门时，m101接通，如正常关门到位时，x001接通，程序中常闭触点是断开时，m22不能接通，t6不接通，不会重新开门。如经过一段时间关门不能到位，x001的常闭点是接通的，m22得电，t6的触点接通，电梯重新开门，开门计时时间到，t5接通，又要关门，关门不到位，t6又接通，如此循环，当连续关门达到5次时，c0的触点接通，是电梯停止运行。且故障显示0、2交替出现。当电梯关门到位时。对c0复位。当电梯的安全继电器ka2断开时，即x0为off时，电梯停止运行，且故障显示0、1交替出现。利用主控和主控复位控制程序运行。其控制程序梯形图如图3-4、图3-5。图3-4 主控及主控复位程序梯形图图3-5 安全继电器断开时故障显示程序梯形图4、层楼信号的产生及清除当电梯到达某一楼层时，应产生位于该楼层的信号，通过控制楼层显示器显示出楼层所处的位置，离开该层时，该层信号应被新的楼层信号所取代。如图3-6，x040是上强迫行程开关，装在5楼，当电梯运行到5楼时，是d200为5。x041是下强迫楼层显示开关，装在1楼，当电梯运行到1楼时，使d200为1。在中间的某些楼层中，电梯上行过程中，每上一层，d200加1；当电梯下行过程中，每下一层，d200减1。另外电梯在1楼-5楼时，分别使m110-m114置on。如果电梯楼层显示有误，只要将电梯开到顶层或一层，就能显示正常。5、内选信号的登记、消除和显示环节乘客或司机通过对轿厢内操纵盘上1楼-5楼选层按钮的操作，可以选择欲去的楼层。选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选的楼层后，停层信号应被消除，指示灯也应被灭。其程序梯形图如图3-7。6、外呼信号的登记、消除和显示环节乘客在厅门外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯达到该楼层，且电梯的运行方向与呼梯目的方向一致时，呼梯要求满足，呼梯信号应被消除。其程序梯形图如图3-8。图3-6 层楼信号的产生与清除环节程序梯形图图3-7 内选信号的登记、消除和显示环节程序梯形图图中，按下外呼按钮时，相对应的外呼辅助继电器接通，外呼按钮下的指示灯亮，表示呼梯要求已被电梯接收并记忆。电梯运行方向与呼梯目的方向一致时，至呼梯楼层，电梯停止并开门，呼梯满足要求，呼梯信号被消除。电梯运行方向与呼梯目的方向相反时，如电梯从1楼向上运行，而呼梯要求从2楼向下，若有去3楼以上的内选层要求及外呼梯要求，电梯到达2楼时不停梯，呼梯没有满足要求，呼梯信号不能被消除；若3楼以上无用梯要求，电梯将停在2楼，但呼梯信号2楼下不能被立即消除，待乘客进入轿厢，选层去1楼后，电梯定向下行，此时2楼下呼梯信号已满足，呼梯信号被消除。电梯停在该楼层时，按下外呼按钮，此时呼梯指示灯应该亮。图3-8 外呼信号的登记、消除和显示环节程序梯形图7、电梯的定向环节在自动运行状态下，电梯首先应确定运行方向，及定向。电梯的定向只有两种情况，即上行和下行。电梯在处于待命状态下，接收到内选和外呼信号时，应将电梯所处的位置与内选信号和外呼信号进行比较，确定是上行还是下行，一旦电梯定向后，内选信号和外呼信号对电梯进行顺向运行要求没有满足的情况下，定向信号不能消除。检修状态下运行方向直接由上行和下行启动按钮确定，不需定向。其程序梯形图如图3-9。图3-9 定上行环节程序梯形图图3-9中m121、m122、m123、m124分别是2、3、4、5楼的内选辅助信号；m131、m132是2楼的外呼上行和下行辅助信号；m133、m134是3楼的外呼上行和下行辅助信号；m135、m136是4楼的外呼上行和下行辅助信号；m137是5楼的外呼下行辅助信号；m146是下行互锁；x3是检修选择开关；x2是自动选择开关；m111、m112、m113、m114分别是2、3、4、5的楼层辅助信号；y12是上行指示灯、图3-9中m103及m104在电梯上行及下行的全过程中，存在不能全程接通的情况，如上行至5楼时，一旦5楼层继电器m114接通时，m103则立即断开，而此时电梯仍处于上行状态，至5楼平层位置时才能停止。为解决这问题，引入m143-m146，使上行与下行继电器接通时间延长至上行及下行的全过程。若不使用m143-m146，可能会发生下述情况：4楼向上的外呼信号使电梯上行，电梯至4楼位置，m113使m103断开，在电梯至4楼位置到电梯停层开门，乘客进入轿厢内选5楼之前的时间内，1、2、3楼的外呼信号可以使电梯在未完成4楼向上的运动之前定下行方向。根据同样的道理，定下行环节的程序图如图3-10.图3-10中m120是1楼的内选辅助；m130是1楼的上向外呼；m144是上行互锁；y13是下行指示。图3-10 定下行环节程序梯形图8、停层信号的产生和消除环节电梯在停车制动之前，应首先确定其停层信号，即确定要停靠的楼层，每一层产生一个停层辅助信号，1楼-5楼的停层辅助分别是m150-m154。1楼的停层条件是电梯下行到1楼，5楼的停层条件是电梯上行到5楼；中间层条件是根据电梯的运行方向与外呼信号的位置和轿厢内选层信号比较后得出。其程序梯形图如图3-11。外呼信号方向与运行方向一致时，产生外呼所在楼层的停车要求；内选层信号产生欲去楼层的停层要求，满足停车要求时，停车信号应被取消。电梯运行过程中，所处的楼层若存在停车要求，则立即产生停车信号。图3-11中m103、m104常闭触点的作用是为了解决呼梯方向与电梯运行方向相反时的停车问题。图3-11 停层信号的产生和消除环节程序梯形图9、停车制动环节停层信号产生后，与上、下平层感应器配合，进行停车制动。停车制动之前，应先产生停车制动信号m105，然后由停车制动信号控制接触器实现停车制动。为解决电梯进入平层区间后才出现的停车信号致使电梯过急停车的问题，采用微分指令将x32及x33变成短信号。其程序梯形图如图3-12。电梯上行时，应先接通上行减速信号m32，则m106接通，使y5、y6、y7依次接通，电梯开始减速，当达到上平层信号x33接通时，电梯制动，同时使m140接通，电梯自动开门，稍后，t0时间到，t0触点接通消除停层信号m105。电梯下行时，先接通下行减速信号x33，电梯开始减速，当接通x32时，电梯停止。图3-12 停车制动环节程序梯形图10、自动运行时启动加速和稳定运行环节电梯启动的条件是运行方向已确定，门已关好。其程序梯形图如图3-13。图3-13 电梯的启动、加速和制动环节程序梯形图上行时，定上行信号m144接通，当门关好后x1接通，则y0、y2至on，电梯高速上行，通过1s延时，y4接通，电梯加速上行。下行时，定下行信号m146接通，门关好后x1接通，则y1、y2接通，电梯高速下行通过1s延时，y4接通，电梯加速下行。如果停车信号m107接通时，上行时，碰到上平层x33，则y0为off，电梯制动。下行时，碰到下平层信号x32，y1为off，电梯制动。当需要检修时，接通检修开关x3，通过按x6或x7，电梯直接上行或下行，门是否关好不影响电梯运行，此时y3接通，即电梯只能低速运行1。4 组态监控设计4.1 mcgs组态过程以及相关画面4.1.1 mcgs工作简介mcgs是一套基于windows平台用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，组态软件就是用应用软件中提供的工具、方法来完成某一具体任务的软件。mcgs为用户提供了解决实际工程问题的开发平台和完整方案，能够实现对现场数据的采集和历史数据的处理、动画显示、流程控制、趋势曲线和报表输出等功能。mcgs系统包括组态环境和运行环境两部分。用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行。组态环境相当于一套完整的工具软件，他帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境是一个独立的运行系统，按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。当组态工作完成，运行环境和组态结果数据库可以离开组态环境而独立运行于监控计算机上。mcgs运行环境如图4-1。图4-1 mcgs运行环境4.1.2 设计监控界面在组态软件上，创建“五层电梯”用户窗口，单击“动画组态”，进入动画制作窗口。利用组态工具，绘制五层电梯监控界面。图4-2 组态监控界面4.1.3定义数据对象实时数据库是mcgs的核心，是工程的数据交换和处理中心。数据对象是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也就是定义数据对象的过程。定义数据对象的内容主要包括：指定数据对象的过程，实际就是确定构造实时数据库的过程，是按照用户需求对数据对象的属性进行设置。4.1.4 mcgs中定义的实时数据库实时数据库的定义列表如图4-3。图4-3 实时数据库定义4.2 动画连接4.2.1指示灯的属性设置在用户窗口中，双击五层电梯组态设计窗口进入，选中一层指示灯图标并双击，弹出单元属性设置窗口。在数据对象选项下，单击可见度，点击其后的问号里选择数据对象hl1；在动画连接选项下，单击组合图符可见度，点击问号，选择数据对象hl1，点击向右箭头进入动画组态属性设置，表达式选择hl1，并在表达式非零时，对应图符可见，单击确认。其它二层至五层指示灯设置如hl1设置。在用户窗口中，单击楼层输入按钮开关sb1，进入单元属性设置界面。在数据对象选项下，设置数据对象为sb1；在动画连接下，设置动画连接的数据对象图4-4 指示灯动画属性设置为sb1,并点击向右的箭头，进入标准按钮构件属性设置，选择sb1的操作为按1松0，点击确认。其他楼层的按钮输入设置如sb1。图4-5 楼层输入属性设置对限位指示灯的设置如图4-6。点击组态界面的ls1，即进入单元属性设置，点击问号，选择数据对象为ls1，在动画连接选项下，点击问号，选择数据对象为ls1，单击向右箭头，进入动画组态属性设置，表达式一栏选择ls1，并设置为表达式非零时，对应图符可见。对其他指示灯的设置如ls1。图4-6 限位指示灯属性设置4.2.2电梯轿厢属性设置双击界面中表示电梯上升下降的轿厢，弹出属性设置窗口，属性设置如图4-7，动画连接为垂直移动，垂直移动的对应表达式为电梯，最大移动偏移量为-448，此时表达式值为100（根据所画图形的大小确定最大移动偏移量）。升降杆的设置如图4-8，属性设置中位置动画连接为大小变化，其表达式为电梯，最小变化百分比为100，对应的表达式值为0；最大变化百分比为20，对应的表达式值为100；变化方向选择向下剪切。图4-7 电梯轿厢属性设置图4-8 升降杆属性设置对向上向下显示箭头的设置如图4-9。点击向上向下图标进入单元属性设置，在数据对象选项下，设置m1=1，并点击向右箭头，在动画组态属性设置中，设置表达式为m1=1，填充颜色设置为0时白色，1时绿色；m2设置如m1。图4-9 向上向下标志属性设置时间设定的输入框设置如图4-10。数据对象为时间设定，并设置范围为0-60。图4-10 时间设定框属性设置4.3 mcgs与plc的连接设备窗口是mcgs组态设计的重要组成部分，负责建立系统与外部硬件设备之间的连接，使得mcgs 能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，最终实现对设备工作状态的实时检测和对工业过程的自动控制。图4-11 设备管理选定在mcgs组态软件开发平台上，单击“设备窗口”，在窗口下再单击“设备组态”，进入设备组态设置界面。在“设备工具箱”中，选中“通用串口父设备”和“三菱”， 添加到右面已选设备并对应设置两者的属性,保持与plc的i/o设置一致。部分基本设置如下图4-11、4-12。图4-12 通用串口属性设置4.4 编制循环策略在“运行策略”中，双击“循环策略”进入设置界面，双击图标进入“策略属性设置”，把“循环时间”设为：200ms。新增一个定时器，设置值为时间设定，当前值为zhv3，计时条件为zhv2=1，复位条件为zhv2=0，计时状态为zhv1。新增一个脚本程序，并双击进入编写环境。完成后按“确认”退出，完成脚本程序编写。在菜单项“文件”中选“进入运行环境”或直接按“f5”，或是按图标进入运行环境。5 系统调试（1）监控系统脱机调试在制作完组态监控界面以后，首先要进行的是脱机调试，使电梯能够响应呼梯信号，再根据不同的信号要求选择上行或下行，同时电梯门也适时的开与关。这需要我们在有一定的编程技巧基础上，还要熟练掌握mcgs脚本程序的编程应用。要达到预期结果，让电梯很好地动起来，首先动画界面的属性设置要完全正确，并且要与实时数据库中的数据对象一一对应起来，然后通过脚本程序来控制画面的运行。在调试过程中，会发现有些方面由于考虑不全面，使得电梯在运行时出现了问题。如电梯在上行后再下行，此时上、下行箭头m1、m2都显示绿色，仔细查找发现脚本程序中，m1、m2程序书写不到位，在电梯上行到达某层后再继续下行，程序中没有令m1=0的指示，导致m1一直为1，一直显示绿色。 （2）与plc通信调试在进行完最初的画面运行之后，开始进行与plc之问的通信调试。首先是选择通用串口父设备，进行各种属性设置，之后选择plc设备，建立输入、输出寄存器，进行通道的连接。6 总结毕业设计是一次对各学科知识融会贯通能力的考察，从多方面、多角度考察我们的知识掌握程度，从总体方案的策划来检验我们学生整体布局的能力。对我而言，这次毕业设计不仅仅是一次学习、锻炼的机会，更是一个提高自身能力的质的飞跃。由仅仅懂得可编程控制器一般原理到了解它的应用。通过理论和实践相结合，才真正把知识运用到日常生活和生产中去。在这次毕业设计中，我也发现了自己很多不足之处，例如：知识面较窄，思考问题过于狭隘，思路过于陈旧。因此，在以后的学习生活中，应广泛的学习各种知识，并把它们与自己所学的专业联系在一起，大胆地放开思路，勇于创新求实。这次的设计仅仅是对五层电梯的监控，目前高层建筑越来越多，五层已远远不能满足需求，随着科技的发展，可编程控制器的技术在不断进步，其处理速度、智能化模块的发展，可靠性都将得到进一步提高。致 谢整个毕业设计过程很快过去了，我学到了很多可编程控制器的知识，以及许多的课外知识。这次的设计从选题到完成的整个过程都是在指导教师包老师的悉心指导下完成的，从论文选题、实验指导、理论分析到论文修改，无不倾注了老师的辛勤汗水。在此，向所有曾经关心和帮助过我的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意！感谢江苏师范大学电气工程及自动化学院的老师们在这四年里不仅在专业的学习上给予我的帮助，更感谢他们在我的为人处事上给予的教诲。感谢评审论文的各位专家、老师为本文提出的宝贵的意见。附录一 五层电梯plc控制梯形图附录二 组态脚本程序if sb1 = 1 then hl1 = 1 if sb2 = 1 then hl2 = 1 if sb3 = 1 then hl3 = 1 if sb4 = 1 then hl4 = 1 if sb5 = 1 then hl5 = 1 if hl2 = 1 and 电梯 25 and flag = 0 then m1 = 1:电梯 =电梯+1if 电梯 = 25 thenm1=0:hl2 = 0 endifendifif hl3 = 1 and 电梯 50 and flag = 0 then m1 = 1:电梯 =电梯+1if 电梯 = 50 thenm1=0 :hl3 = 0 endifendifif hl4 = 1 and 电梯 75 and flag = 0 then m1 = 1:电梯 =电梯+1if 电梯 = 75 thenm1=0 :hl4 = 0 endifendifif hl5 = 1 and 电梯 75 and flag = 0 then m2 = 1:电梯 =电梯-1if 电梯 = 75 thenm2=0 :hl4 = 0 endifendifif hl3 = 1 and 电梯 50 and flag = 0 then m2 = 1:电梯 =电梯-1if 电梯 = 50 thenm2=0 :hl3 = 0 endifendifif hl2 = 1 and 电梯 25 and flag = 0 then m2 = 1:电梯 =电梯-1if 电梯 = 25 thenm2=0 :hl2= 0 endifendifif hl1 = 1 and 电梯 0 and flag = 0 then m2 = 1:电梯 =电梯-1if 电梯 = 0 thenm2=0 :hl1= 0 endifendifif 电梯 = 25 then 电梯 =25 if 电梯=25 then m1=0:hl2 = 0:zhv2 = 1 endifendifif zhv1 = 1 and hl3 = 1 and m2 = 0 then m1 = 1:电梯 = 电梯 + 1if 电梯 = 50 then 电梯 = 50 if 电梯 = 50 then m1=0:hl3 = 0:zhv2 =0:flag = 0 endifendifif 电梯 = 25 then 电梯 =25 if 电梯=25 then m1=0:hl2 = 0:zhv2 = 1 endifendifif zhv1 = 1 and hl4 = 1 and m2 = 0 then m1 = 1:电梯 = 电梯 + 1if 电梯 = 75 then 电梯 = 75 if 电梯 = 75 then m1=0:hl4 = 0:zhv2 =0:flag = 0 endif