课程设计（论文）-关于六层电梯的组态软件设计.doc

摘 要 本次课程设计是基于MCGS组态软件的6层电梯的模拟设计，在MCGS工作界面的用户窗口对电梯外观的设计，然后在实时数据库对所需数据的连接，以及在运行策略中进行程序的编写。通过电梯内部的楼层按钮对电梯进行上下行的操作以及在电梯外部的控制，实现电梯的模拟。利用组态环境对电梯进行设计和动画的仿真。最后通过组态通用运行环境直观逼真的显示电梯的动态运行控制过程。关键字 MCGS 组态软件 6层电梯ABSTRACTThis course design is based on the software MCGS 6 elevator simulate design. And it is imitate the elevator system design process. In the function of MCGS configuration and operation software are describes the design of the elevator appearance and the design based on the configuration software MCGS the elevator system. Using configuration software MCGS environment simulation, animation design, functional design of the six-story elevator simulation platform so to understand the simulation and demonstration experiment based on MCGS platform role. Key Words: MCGS Six-story Simulation目 录摘 要 IIABSTRACTII1、设计准备11.1前言11.2 MCGS简介113电梯控制的要求32、组态界面设计32.1 用户窗口画面设计32.2 实时数据库链接52.3运行策略设计73、程序的设计94、运行结果115、结论11参考文献12附 录13答 谢17161、设计准备1.1前言城市的建设不断进行,高级住宅小区，超市,商务大楼,宾馆,酒店的建筑正在不断的增加,它们的统一特点使越来越高，而电梯用得越来越广泛。电梯是根据人们的需求以及自身控制规律等运行的,而人工呼叫是随机的,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、PLC技术、电工电子技术、电气控制技术、装配技术、通讯技术、组态技术等。电梯控制系统采用随机逻辑方式。利用组态软件实时控制电梯的运行,可实现内层呼叫、开关门控制，查看电梯的当前状态,楼层显示,上行、下行显示。MCGS通用监控系统是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，能够在Windows平台上运行。通过对现场数据的采集处理。以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式。向用户提供解决实际工程问题的方案。比以往使用专用机开发的工业控制系统更具通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。MCGS组态软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面。实时性强，有良好的并行处理性能和丰富生动的多媒体画面。其开放式结构拥有广泛的数据获取和强大的数据处理功能，同时提供良好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。1.2 MCGS简介MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。使用MCGS，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能成熟，维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠主控窗口是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。设备窗口是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处理的程序，脚本程序的编程语法非常类似于普通的Basic语言，但在概念和使用上更简单直观，力求做到使大多数普通用户都能正确、快速地掌握和使用。对于大多数简单的应用系统，MCGS的简单组态就可完成。只有比较复杂的系统，才需要使用脚本程序，但正确地编写脚本程序，可简化组态过程，大大提高工作效率，优化控制过程。用户窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等 。实时数据库是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。运行策略主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（ifthen脚本程序），选用各种功能构件，如：数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。13电梯控制的要求用MCGS组态软件设计一个6楼层单个载客箱的电梯演示实验，该演示实验达到的目的是控制电梯完成六个楼层的载客服务其设计内容与要求如下： 1电梯无人控制,完全自动响应人们的需求 2通电起动后,若有呼梯信号,运行至呼叫所在楼层后经1秒钟自动 开门，然后进过3秒后自动闭门3运行到请求楼层的同时，电梯上楼指示箭头亮，并且显示电梯到达的楼层，到达后开门3秒后电梯门自动关闭 5在有内、外召唤指令信号的同时电梯自动定向移动。2、组态界面设计2.1 用户窗口画面设计 为了形象的表示现实中的机械设备，仿真人机界面的设计需要通过绘制逼真的平面或立体图形来展现。在MCGS组态平台上进入用户窗口的“动画组态”即进入监控界面制作窗口。图形绘制的方法和手段可以是多样的开始。通过对电梯内外部图像的处理，例如电梯的外形以及电梯开门后的背景图像，使电梯更逼真，且这些都可以在MCGS工具箱中的工具里找到。例如电梯门就是矩形工具，可以是图形对象库中的元件，例如楼层也是可以用大的凹面形画出来，还有在等待电梯的时候，上下按钮也可以在工具箱中找到。此外，整个用户窗口中背景画面也可以自己装载位图。用户窗口界面如下图所示： 图一 电梯外部设计 图二 电梯内部设计图三 楼梯上下移动界面2.2 实时数据库链接 MCGS用数据对象来表述系统中的实时数据，用对象变量代替传统意义的值变量。把用数据库技术管理的所有数据对象的集合称为实时数据库。实时数据库是MCGS的核心，是应用系统的数据处理中心，如下图所示，系统各个部分均以实时数据库为公用区交换数据，实现各个部分协调动作。设备窗口通过设备构件驱动外部设备，将采集的数据送入实时数据库；由用户窗口组成的图形对象，与实时数据库中的数据对象建立连接关系，以动画形式实现数据的可视化；运行策略通过策略构件，对数据进行操作和处理。实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。数据变量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变量的过程。定义数据变量的过程主要包括：制定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量相关的参数，如存盘周期、存盘的时间范围和保存期限等。变量类型可以是开关量、数值量、字符、数据组。有了图形模拟的机械设备、控制对象，这些图形还需要动态显示，而过程需要对这些图形对象进行动画设计真实地描述，以达到对外界对象的状态变化达到过程实时监控的目的。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置响应的动画属性。在系统运行过程中图形动画的外观和状态特征由数据对象的实时采集值驱动从而实现了图形的动画效果。MCGS为用户制订了许多动画属性如直线运动、闪烁、颜色变化、可见度等等。利用软件提供的这些动画属性很容易设计出仿真生产现场的各种动态界面。但是有些动画需要在运行策略中编写脚本程序来实现。本次设计中的数据链接如下图所示：2.3运行策略设计运行策略是MCGS为用户提供的一个较为高级的开发平台。在这一平台中MCGS提供了大量的策略构件，诸如脚本程序、窗口操作、存盘数据浏览、定时计数操作等等。还可以编写与设计有关的动画运动或是编写与现场控制参数有关的数据处理控制程序，还可以利用其提供的定时器构件实现现场需要的定时操作，打开关闭各种窗口及策略等。本次课程设计中，主要用到运行策略中的循环策略，在循环策略中写脚本程序，对电梯运行的控制。图一 策略属性的设置图二 循环策略的运行3、程序的设计在本次课程设计中，控制电梯的运行主要是程序的设计。在运行策略中主要完成工程运行流程的控制，在循环策略中添加脚本程序，主要应用脚本程序里自带的库函数，使之可以对电梯的开关门、上下移动进行操作。程序中主要设置了时间延时函数a、向下运动down、向上运动up、运行到楼层参数X、楼层显示Y、以及门内外控制gat n、k n，楼层控制key n。在楼层的上升下降过程中，门的宽度为132个单位，竖直运动以10个单位的速度移动，楼层的高度是125，则显示的楼层Y=Y+0.08(由1/125得到)。以门为例的简单控制程序：IF gat=1 AND X=1 THEN gat1=gat1+10ENDIFIF gat1132 THEN gat1=132ENDIFIF gat1=132 THEN a=a+1 IF a10 THEN a=1 gat=0ENDIFENDIF当门在一楼的时候，且门是开着的，此时门的移动自动加10，当加到大于们的宽度132时，延时函数自动加1，加到大于10的时候，延时自动变为1，门已经关上。在程序中出现的问题有：电梯里在按键按得太多的时候会出现按键的失灵，出现跳变的情况，例如，有人在六楼按下到一楼的时候有人在二楼按下打开电梯门，会先在二楼停下来。改正的方法就是在下楼的时候先设置优先级，具体的就是在先按下的上楼或者下楼的情况下，先设置优先级。4、运行结果本设计能实现最基本的电梯功能，能进行电梯的上下移动，能在所在楼层看见电梯所处位置指示及电梯的位置，能看见上升或下降指示。每层电梯入口处设有上下请求开关，能随时对楼体进行操作，最后当电梯处于运行模式上升或者下降时，不能中途拦截电梯，只能当电梯运行到指定楼层后再呼叫电梯再继续使用。5、结论本设计简单分析了电梯的运行方式，利用MCGS组态软件来实现电梯的演示实验，证明了仿真地优点，仿真实验的实质就是借助于组态软件，生成仿真实验环境。仿真实验教学以仿真动画代替实物模型既能节约大量的实验室经费，又能提高实验的安全性，缩短实验时间。以仿真动画的形式表示控制和程序的执行结果，极大地增加了学生的参与实验的意识，提高了学生的动手能力，加深学生对课程的理解提高教学的效果，特别是在培养学生的创新实验，锻炼创新精神时是非常有用的;以仿真程序代替实验设备，开发后不需要过多的维护，还可以增强实验的多样性。 此次课程设计将本学期所学的MCGS组态软件知识较好的串联起来。本设计还有较多地方未能达到预期想法、效果希望在今后的学习中能够将设计更加完善。参考文献1 吴中俊，黄永红 可编程控制原理及应用 北京：机械工业出版社，20042 廖常初 PLC基础及应用 北京：机械工业出版社，20053 张运波 工厂电气控制技术 北京：高等教育出版社，20024 齐占庆，王振臣电气控制技术 北京: 机械工业出版社，20025 史国生电气控制与可编程控制器技术 北京: 化学工业出版社，20036 郁汉琪电气控制与可编程序控制器应用技术 南京: 东南大学出版社， 2003附 录IF K1=1 AND Z=1 AND X=1 THENa=a+1IF a80 THEN 竖直移动=竖直移动+10 Y=Y+0.08up=1IF 竖直移动1 THENY=1ENDIFK1=0Z=0gat=1X=1up=0ENDIFENDIFENDIFIF K2=1 AND Z=1 AND X80 THEN 竖直移动=竖直移动+10Y=Y+0.08up=1IF 竖直移动125 AND K2=1 THEN竖直移动=125IF Y2 THENY=2ENDIFK2=0Z=0gat=1X=2up=0ENDIFENDIFENDIFIF K3=1 AND Z=1 AND X80 THEN 竖直移动=竖直移动+10Y=Y+0.08up=1IF 竖直移动250 AND K3=1 THEN竖直移动=250IF Y3 THENY=3ENDIFK3=0Z=0gat=1X=3up=0ENDIFENDIFENDIFIF K4=1 AND Z=1 AND X80 THEN 竖直移动=竖直移动+10Y=Y+0.08up=1IF 竖直移动375 AND K4=1 THEN竖直移动=375IF Y4 THENY=4ENDIFK4=0Z=0gat=1X=4up=0ENDIFENDIFENDIFIF K5=1 AND Z=1 AND X80 THEN 竖直移动=竖直移动+10Y=Y+0.08up=1IF 竖直移动500 AND K5=1 THEN竖直移动=500IF Y5 THENY=5ENDIFK5=0Z=0gat=1X=5up=0ENDIFENDIFENDIFIF K6=1 AND Z=1 AND X80 THEN 竖直移动=竖直移动+10Y=Y+0.08up=1IF 竖直移动625 AND K6=1 THEN竖直移动=625IF Y6 THENY=6ENDIFK6=0Z=0gat=1X=6up=0ENDIFENDIFENDIFIF K1=1 AND Z=1 AND X=1 THENa=a+1 IF a80 THEN 竖直移动=竖直移动-10Y=Y-0.08up=1IF