电梯毕业设计

1、东北大学秦皇岛分校毕业论文电梯控制系统设计及实现Design and Realization of Elevator Control System系 别：自动化工程系学生姓名：郑卫新专 业：测控技术与仪器班 级：5003指导教师：顾德英教师职称：教授2001年6月16日摘 要本文搭建了以实际的电梯模型为控制对象，基于罗克韦尔公司工业网络的电梯控制系统。该系统采用三层网络结构即以太网(Ethernet/IP)、控制网(ControlNet)、设备网(DeviceNet)，以ControlLogix处理器实现多电梯运行优化控制算法，采用柔性Flex I/O方便地解决了电梯繁多的硬接线，采用变频器驱

2、动电梯运行，运用RSView32实现系统的监控画面。本文深入研究了电梯控制系统的算法，利用ControlLogix5550高速、大存储、数据结构灵活等特点，提出了一种全新的基于数据库原理的编程方法，实现了更简便的电梯调度的PLC控制。运用设备网ODVA(Open DeviceNet Vendor Association)协议进行网络优化，实现了变频器故障的自动设备替换(ADR)功能，提高了系统的可靠性。根据电梯的控制要求，通过建立新的数据结构体实现了一个标准化的虚拟电梯，提高了电梯控制算法实现的效率。吸收了工业监控的特点，采用RSView32、ADS、IIS、WebServer等实现了电梯系统

3、不同层次的本地及远程监控。本文实现部分都经过实际模型运行的检验，所得出的结论对电梯控制理论及其实现、电梯在实际工程的应用都有很大的指导意义和参考价值。关键词：电梯控制；三层网络；虚拟电梯；RSView32AbstractThis paper designed an elevator control system, which take the actual elevator model as control object, based on Rockwell NetLinx architecture. This system adopts three network architectures

4、 -Ethernet/IP, ControlNet, DeviceNet, and has realized the multi-elevators movement optimization control arithmetic by ControlLogix processor, has overcame inconveniences of various hardware connections through utilizing Flex I/O, has driven the elevator to perform by using 160SSC driver, has realiz

5、ed data monitoring through applying RSView32.This paper did some deep research into the arithmetic of elevator control system, making use of the advantages of ControlLogix5550, such as high speed, large storage, flexible data construction, brought forward a brand-new programming method grounding on

6、database principle, thus realized a simpler and more convenient elevator dispatches PLC control. It used ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) agreement to optimize the DeviceNet, has realized the function of automatic device replace (ADR) when the driver break down, thus enhanced the reliability

7、 of the system. According to control requirement of the elevator, it realizes a standard virtual elevator by way of establishing a new data construction body, and greatly improved the realization efficiency of the elevator control algorithm. It realizes different level of structure in elevator syste

8、m of local and long-distance control, by absorbing the characteristics of industry monitoring, through RSView32, ADS, IIS and WebServer.All the realized part of the paper has been proved by practical performances, and the conclusions drew from it are of great instructive meaning and referenced value

9、 to the theory and realization of elevator control, and to the elevator application in practical project.Keywords：Elevator control; NetLinx; Virtual elevator; RSView32目 录摘 要IAbstractII第1章绪 论11.1电梯及其控制技术发展概述11.2本文的工作目的及意义2第2章整体设计32.1设计目标32.2多层次的功能设计3第3章模型搭建53.1电梯模型硬件介绍53.2控制系统硬件构成63.2.1拓扑结构73.2.2实际硬件

10、搭建83.2.3安全设计123.3控制系统软件构成143.4本章小结15第4章调度策略实现164.1调度策略实现方式的重要性164.2调度设计及编程164.2.1PLC的硬件及编程特点174.2.2电梯控制常用设计184.2.3数据库模式的编程思想184.2.4模块化的程序设计194.2.5单梯控制的实现234.3多梯调度244.4本章小结25第5章监控及远程发布265.1RSView32监控设计275.1.1RSView32功能、特点285.1.2RSView32的电梯监控设计325.2RSView ADS方式395.2.1现实需求，特点395.2.2实现架构、效果405.3RSView W

11、ebServer方式425.3.1现实需求、特点425.3.2实现架构、效果425.4其他发布方式445.5数据安全设计465.6本章小结47第6章结论和建议486.1结 论486.2尚待解决的问题496.3对今后的建议49致 谢51参考文献52有参考价值的网站53附 录a个人简历f插图清单图 3.1 电梯模型正面外观尺寸5图 3.2 电梯模型结构图5图 3.3 系统的网络结构图7图 3.4 电机运行的S型曲线9图 3.5 ADR的功能设置13图 3.6 ADR的两步实现13图 3.7系统软件结构14图 4.1 数据库模式程序示例19图 4.2 电梯控制系统模块结构图20图 4.3 自定义变频

12、器输入数据格式22图 4.4 电梯输入信号含义23图 4.5 电梯所用标志位功能说明23图 5.1 常规过程控制中软件硬件配置31图 5.2 OPC系统中的软、硬件配置31图 5.3 建立通道33图 5.4 建立节点33图 5.5 OPC服务器的建立(在RSLinx中)34图 5.6 OPC连接的建立35图 5.7 设置数据采集时间间隔35图 5.8 标签库的建立36图 5.9 一般操作员界面37图 5.10 安全管理功能条37图 5.11 高级管理员界面38图 5.12 用户登陆管理窗口38图 5.13 标志及辅助功能块39图 5.14 ADS启动界面40图 5.15 ADS客户端通讯建立4

13、0图 5.16 ADS方式的浏览器插件41图 5.17 通过浏览器访问的监控界面43图 5.18 WebServer方式监控主界面44图 5.19 通过拨号到ISP(VPN)46图 5.20 直接连接到Internet(VPN)47附表清单表 3.1 设备网设备地址分配10表 3.2 电梯端子排对照表11表 4.1 数码管与电梯位置对照表21表 5.1 国内知名的监控组态软件26表 5.2 国际上知名的监控组态软件27缩写词及名词术语注释表缩写词：A-B：Allen-BradleyADR：Automatic Device ReplaceAAR：Auto-Address RecoveryCR：C

14、onfiguration RecoveryMAC：Machine Aided CognitionODVA：Open DeviceNet Vendor AssociationEGCS：Elevator Group Control SystemDCOM：Distributed Component Object ModelIIS：Internet Information ServerOPC：OLE for Process Control名词术语注释表：调度策略：一种算法，根据采集到的电梯信息，按一定的规则进行分析计算后向电梯发出控制信号，指挥电梯协调运行虚拟电梯：将电梯的功能提取出来，虚拟的、抽象的

15、电梯模型DeviceNet Scaner：网络设备扫描器，是网络设备的管理者信息层网络：Ethernet(以太网)、工业标准的10/100 MB/1G Ethernet网络控制层网络：DH-485，Data Highway Plus(DH+)和ControlNet设备层网络：Device Net(设备网)和Universal Remote I/O第1章 绪 论电梯有广义和狭义两个概念：广义的电梯是垂直运行的电梯、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。狭义的电梯是指服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15度的刚性导轨之间。轿厢尺

16、寸与结构型式便于乘客出入或装货物。本文主要讨论狭义电梯。1.1 电梯及其控制技术发展概述很久之前，人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物。公元前1100年前后，我国古人发明了辘轳，它采用卷筒的回转运动完成升降动作，因而增加了提升物品的高度。公元前236年，希腊数学家Archimedes设计制作了由绞车和滑轮组构成的起重装置。这些升降工具的驱动力一般是人力或畜力。19世纪初，在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。1845年，威廉汤姆逊研制出1台液压驱动的升降机，其液压驱动的介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进行不断改进，然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现，直到1852年世界

17、第1台安全升降机诞生。1889年，升降机开始采用电力驱动，真正出现了电梯。有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高。据估计，截至2002年，全球在用电梯约635万台，其中垂直电梯约610万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。电梯在驱动控制技术方面的发展经历了直流电机驱动控制，交流单速电机驱动控制，交流双速电机驱动控制，直流有无齿轮、无齿轮调速驱动控制，交流调压调速驱动控制，交流变压变频调速驱动控制，交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。电梯在操纵控制方式方面的发展经历了手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集

18、选控制等过程，对于多台电梯出现了并联控制、智能群控等更高层次的控制。电梯的其他方面也出现了一些更高的要求，如为了使电梯的维护的工作能更高效，科学，添加一个监控中心已经成为必须了。1.2 本文的工作目的及意义毕业设计主要做了以下工作：1. 对电梯及电梯控制进行了系统的学习，包括电梯的主要应用，实际的需求，实践的反馈，包括亲身体验与一些私人的调查，对电梯文化的简单了解。在此基础上搭建了以实际的电梯模型为控制对象，基于罗克韦尔公司工业网络的电梯控制系统。2. 应用罗克韦尔自动化公司的可编程控制器ControlLogix5550及其CAN总线控制技术的三层网(Ethernet、ControlNet、D

19、eviceNet)技术实现网络化控制。3. 深入研究了电梯控制系统的算法，利用ControlLogix5550高速、大存储、数据结构灵活等特点，提出了一种全新的基于数据库原理的编程方法，实现了更简便的电梯调度的PLC控制4. 根据电梯的控制要求，通过建立新的数据结构体实现了一个标准化的虚拟电梯，对可编程控制器及组态软件进行程序编制，通过这个虚拟电梯实现对电梯模型的控制，提高了电梯控制算法实现的效率。5. 采用软件RSView32、RSView ADS、WebServer和Windows IIS等，实现电梯系统不同层次的本地及远程监控。本文的主要目的及意义：1. 以电梯模型的逻辑控制为实例，对C

20、ontrolLogix系统的网络组态、系统配置和基于数据标签的梯形图编程进行一次尝试，为今后的更好地开发ControlLogix系统的工程应用积累经验。2. 以一种全新的编程思想进行PLC的梯形图编程，对于将来高性能的PLC的编程具有开拓性的意义。3. 对于电梯控制实现的研究也给后续的研究开辟了一个全新的方式，为更简捷完善的电梯群控的实现打下了坚实的基础，对电梯控制理论及其实现、电梯在实际工程的应用都有很大的指导意义和参考价值。4. 对于不同层次的本地及远程监控设计的探索与实践，也为开拓更广阔的控制领域做了很多工作，使得对设备的控制拓展到原来不敢想象的领域。第2章 整体设计在整体上对电梯的控制

21、进行提炼和规划，将一些控制要求提取出来，站在一个全局的高度对电梯系统的架构进行设计，主要为了方便下面的工作，使接下来的工作有计划地展开。2.1 设计目标设计目标：用一种全新的编程思想设计一个安全可靠具有相当实用性的典型电梯控制(群控)系统，使之具有正常电梯系统所具有的绝大部分功能并能有所突破。设计思想：运用全局设计观念来进行整个系统的设计实现，全面地考虑实际使用时的需要，不满足于实现基本功能，而是致力于实现一个完整的电梯控制系统。在此基础上将更多的精力投入到以下几点的实现：1. 着重对编程方式进行了突破，首度采用数据库结构的方式来实现电梯的调度策略2. 实现了ADR(Automatic Dev

22、ice Replace)功能，使设备的连续安全运行的能力和快速硬件修复能力全面提升。3. 建立了一个虚拟电梯的概念，将电梯控制提高的一个更抽象的高度。4. 将远程监控及客户服务支持的功能进一步完善，实现了有安全级别的受控制的访问。2.2 多层次的功能设计注重功能的层次化，全力设计一个模块化的，深入融合电脑程序设计思想的，结构清晰、合理，功能紧凑的电梯控制程序。并为功能更强大的群控的实现打下坚实的基础。1. 将各个电梯采用一种统一的格式，类似于建立一个虚拟的、抽象的电梯模型，(通过建立新的结构体实现具有电梯功能的但没有实际物理连接的虚拟模型)，将电梯控制提高的一个更抽象的高度，对于今后不同网络架

23、构的相同设备的控制设计具有很好的参考意义。2. 用一小块指令实现虚拟模型到实际模型的转换，即实现通过不同的转换程序，将标准的虚拟电梯模型的控制指令转化为实际电梯的动作。3. 用循环嵌套指令来实现四个单梯的控制，在程序中循环嵌套实现功能的完善如主程序套“单”梯控制程序，“单”梯控制程序嵌套各个功能模块。4. 进一步完善群控，通过完善请求分配来提高调度的效率，提高垂直交通运输能力。设计要求：u 功能合理：参考实际电梯的工作需求分析、程序可行性的分析u 程序简单：思路清晰，可读性好u 扩展性好：包括楼层的扩展性、程序的扩展性，与其他程序的接口简单，便于互相调用，互相兼容u 稳定、不易出错：体现模块化

24、设计的内聚性、意外数据出错后自动调整，没有累积效应u 明确的功能划分：各个模块应该功能明确，内聚性强，耦合性小，对外接口简单、统一，对上层程序而言底层是“透明”的，从而让上层的程序编写方便、直观、有效。u “再生性”好：可移植性好能够方便、快捷地进行再设计，能够迅速地进行类似系统的设计。第3章 模型搭建3.1 电梯模型硬件介绍设计中使用的模型电梯为在沈阳北方电梯厂专门定做，共四台。模型电梯在基本遵照实际电梯设计，基本可以反映真实的电梯的控制过程。模型电梯的机械结构图轿箱轿箱导轨对重导轨框架曳引机对重图 3.2 电梯模型结构图2201700300300mm170mm220mm220*9=1980

25、mm10mm2950mm图 3.1 电梯模型正面外观尺寸图 3.1 电梯模型正面外观尺寸图 3.2 电梯模型结构图u 模型电梯的主要数据如下：1. 楼层数：10层(各带搂层上下呼梯信号灯)2. 提升高度：2m3. 线速度：5cm/s4. 噪声：不大于55dB5. 曳引式升降。交流电机拖动，机械齿轮传动。6. 直流电动开门机、中分式轿门(开关速度快，客梯常用)u 电梯的主要零部件如下：1. 曳引机型号：D-DF电机功率：0.55kw曳引轮直径：60mm产地：德国额定转速：16r/min；2. 轿厢外型尺寸：200x250x200(深宽高)重量：7kg3. 开门机构：电机型号：PB-35GM电压：

26、12VDC产地：日本开门宽度：130mm4. 对重：6.5kg5. 接近开关：PK80461Honeywell6. 磁双稳态开关：KCB1瑞士7. 电梯位置指示器：24VDC七段代码管28. 上下行信号灯3.2 控制系统硬件构成为了体现控制的典型性，在系统设计的时候特意将四个电梯模型分别连接到四种不同的网络类型上，通过四种不同的网络介质、不同的途径，以一种最复杂的情况来搭建我们的控制平台，使本电梯系统的设计具有典型性与复杂性，也给电梯调度系统的设计增加了难度。3.2.1 拓扑结构电梯的控制从性质上可以分为两个方面：1. 传动系统的控制它是以速度给定曲线为依据，针对牵引机的不同调速方式构成开环或

27、闭环的速度控制系统，从而实现电梯运动状态的控制。主要执行机构是变频器。2. 逻辑系统的控制电梯控制系统实时地接受来自厅站、轿厢、井道、机房等不同位置、不同性质的外部信号，将它们按一定的逻辑关系进行综合处理，并利用其处理结果驱动显示系统、控制传动控制系统中各个执行机构控制电梯的运行。图 3.3 系统的网络结构图以太网控制网设备网3# 电梯PCServerFlex I/O160SSC-1160SSC-3160SSC-2Flex I/O2# 电梯Flex I/O1# 电梯160SSC-4Flex I/O4# 电梯ControlLogix系统远程I/O外部以太网内部局域网(企业办公网)工业三层网图 3

28、.3 系统的网络结构图逻辑控制系统的硬件主要采用了Rockwell公司的三层网络体系，PLC选用了基于ControlLogix平台的Logix5550处理器，该处理器具有强大的运算处理能力和强大的网络连接能力。Rockwell的三层网络划分：信息层网络:Ethernet(以太网) 工业标准的10/100 MB/1G Ethernet网络特点：传输数据速度快，数据量大控制层网络:DH-485，Data Highway Plus(DH+)和ControlNet特点：确定性 可以确定数据被传送的时间重复性 按固定的时间周期性地传送数据设备层网络:DeviceNet(设备网)和Universal Re

29、mote I/O特点：开放技术、网络规范由ODVA管理在单一网络上完成信号和供电网络带电情况下，可以完成设备的撤消，加入和更换由于该人机界面建立在工业以太网上，因此系统具有传输数据速度快，数据量大的优点，而且工业以太网使用了控制和信息协议(Control and Information Protocol简称CIP)，因此系统的实时性又得到了提高；EGCS(Elevator Group Control System) 5的控制部分由ControlLogix系统来实现，它主要控制电梯的运行，包括：电梯的上行和下行、轿箱的开关门等，同时通过三个不同的网络模块可以分别采集来自以太网、控制网以及设备网上

30、的I/O模块的数据作为ControlLogix处理器的输入量和状态量。三层网络都采用了全新的网络模式：生产者/消费者(Producer/Consumer)的模式，在该通讯模式下，不同的消费者(信息接收者)可以有选择的接受来自生产者(信息产生者)的信息，这样系统的网络通讯量可以显著减少，网络效率大大提高；EGCS的数据采集/发送部分由Flex I/O来实现，它一方面将采集到的电梯模拟量信号转换成数字量信号，经过相应的适配器传送到相应的网络上后，最终送到处理器，另一方面将处理器发送的数字量信息，通过网络传送给相应的Flex I/O，经Flex I/O进行数模转换后，最终控制电梯5。3.2.2 实际

31、硬件搭建PLC是一种采用集成电路和大规模集成电路等电子技术，专门为在工业环境下应用而设计的工业专用微机。它比继电器控制更可靠、功能更齐全、响音速度更快、使用和操作也更灵活方便。由于PLC采用面向问题、面向用户的指令语言来完成工业现场的逻辑运算、顺序控制、定时计数、数据运算和模拟控制；由于PLC可靠性高、抗干扰能力强、扩展方便所以它与数控技术、工业机器人被认为是机械工业自动化的三大支柱。PLC是一种顺序控制器，它的程序是由前到后一步一步执行，每执行完一遍为一个扫描周期，然后从头开始循环执行。电梯工作特点：电梯为位能性负载；要求电机在四象限运行；要求启动频繁，要求各种负载下启动、换速、换向平稳无冲

32、击(舒适感好)，平层精度高(定位准确)；要求低速力矩大。实践证明变频调速应用在电梯调速上能体现出良好的调速性能和稳定性，变频调速电梯越来越受到青睐，本控制系统就采用了先进的变频调速控制系统。近年来，电梯调速系统很多采用变频调速控制，而电梯属位能负载，并且要求频繁起停。随着载客量多少的变化、上下行的变换，要求电动机在四象限内运行。更重要的是要满足乘客的舒适感和保证平层的精度。因此变频器的选择对电梯的运行起着至关重要的作用。传动系统选用A-B(Allen-Bradley实时控制和系统链接方案)公司的160SSC变频器实现。160SSC变频器特点：提供4种控制方式；提供高激活转矩(0.5Hz180%

33、以上高激活转矩实现0.0Hz130%以上制动转矩实现)，能在低速下实现平稳启动；速度控制精度高；采用32位RISC芯片，反应快；提供PG03和PG04接口，能检测外部脉冲反馈或接收脉冲作为主频率给定；能预设两组电机参数；提供多种保护。系统工作过程：变频器驱动曳引机从启动、中速运行、减速爬行、到停车的一个过程为电梯的一个完整的运行过程。图 3.4 电机运行的S型曲线160SSC参数设置：设P30-启动时间为2.5秒，根据电梯实际运行需要，满足人体舒适性需要设P31-停止时间为2.5秒，根据电梯实际运行需要，满足人体舒适性需要设P32-最小频率为0设P33-最大频率为50HZ，电梯曳引机额定频率为

34、50HZ，电机运行的最小/最大频率为0-50Hz设P34-停止模式为Ramp to stop，S曲线斜坡停止设P35-正常频率为50HZ，电梯曳引机额定频率为50HZ，即电机的铭盘频率设P46-输入模式为2，即编程键盘模块或通讯模块控制模式设P53-S曲线为50%，电机S曲线斜坡按照50%的S曲线加减速设P56-Reset模式为2，使新P46-输入模式参数值有效设P58-内部频率为50，即电机稳态运行时的频率为50Hz设P59-通讯模式为网络控制，表示电机运行的频率通过网络设定设P107-输入集为21设P108-输出集为71输入、输出格式取决于系统的设定，在本系统中将ControlLogix5

35、550的输入、输出集合分别设置为21和71。而具体的区别可以参考参考文献6 Bulletin 160 DeviceNetM。The choice of which Input and Output Assembly to use should be based on what sort of information is appropriate in a particular system. See Appendix B for a description of the various Input and Output assemblies. In the example system, we

36、 will use Iutput Assembly 21 and Onput Assembly 716.表 3.1 设备网设备地址分配节点地址设备名称分配地址(DNB)文件大小21160SSC1：I.Date【1】4个字节22160SSC1：I.Date【2】4个字节23160SSC1：I.Date【3】4个字节24160SSC1：I.Date【4】4个字节021794-ADN1：I.Date【10】-【15】22个字节试车运行：为防试车时冲顶或蹲底，手动将轿厢升到中间位置，然后从慢车开始调试，根据调试情况调整S参数、加减速时间、多段运行频率，力求达到舒适感好、平层精度高。表 3.2 电梯端子

37、排对照表3.2.3 安全设计硬件故障处理实现(ADR部分)重要概念：u Automatic Device Replace (ADR)：自动设备替换u electronic key(vendor,product code, product type)：设备电子识别码(厂家、产品代码、产品类型)u Auto-Address Recovery(AAR)：自动地址设置(恢复)u Configuration Recovery(CR)：自动构造(配置)恢复u Electronic Data Sheet(EDS)：电子数据表格u Switches MAC ID：非易失性机器辅助识别码This read on

38、ly parameter reflects the state of the Node Address DIP switchesu Machine Aided Cognition(MAC)：机器辅助识别主要条件：u 网络上最好只有一个主扫描设备(如果有多个，则只能有一个设置ADR功能，其他侦听)u 主扫描设备支持ADRu 主扫描设备存储容量足够(所有设备设置都保存在主扫描设备)u 更换设备的电子识别码完全吻合u 设备支持软件设置节点号u 设备支持网络设置u 设备在主扫描设备清单内u 设备支持ADRu 每次只能有一个同种设备故障(同时出现多个故障就难以处理相同设备的电子识别号是一样的)u 新换入

39、的设备必须是节点号为63(设备出厂设置默认为63)。硬件故障处理一直是设计过程中的难点问题，怎么才能够迅速有效地提高实际系统的安全性，这是一个一直困扰无数工程技术人员的问题，随着自动化程度的提高，实际应用中迫切需要解决这个问题，ADR就是应这个实际需求而产生的。在ODVA协议里对设备故障的处理被设计为ADR的方式，通过Scanner的工作来处理设备故障。ADR的工作过程是这样的，如果设备出现故障，则Scanner的AAR功能自动将硬件的节点地址改为与故障设备相同，再由Scanner的CR功能自动恢复故障设备的原结构到新换入的设备，使系统迅速恢复工作，减少应停止生产而造成的经济损失。设置过程：图

40、 3.5 ADR 功能设置1. 首先将160SSC的DN2的拨码开关7、8位都设置为1波特率和节点地址都就由网络设定。2. 从ScanList剔除无关设备。3. 设定ADR启动方式为(CR&AAR)。4. 切断节点地址为24的160SSC的电源模拟设备故障。5. 将事先准备好的将节点地址软件改为63号的160SSC换上，Scanner自动找到新的160SSC并自动改节点地址为24。图 3.5 ADR的功能设置6. 同时CR功能直接将原有参数设置都导回到新的设备，大约五秒钟后，系统恢复正常，原有工作可以继续运行。图 3.6 ADR的两步实现7. 采用1784-PCIDS作为Scanner实现AD

41、R功能的实验，同时对故障恢复时间进行计时，从将节点地址改为63到恢复正常(仅从DN2的状态指示灯判断)共用了4秒，DNB上甚至没有出现通讯中断的迹象，加上自动构造恢复及其他时间可以控制在十秒以内，这个足够满足大多数实际使用的需要了。实际应用的时中，重要的设备应该可以事先安装一个作为备份，设置节点地址为63，开机待命。针对于整个设备网中只有一个这样的设备或者为重要的设备单独安装一个备份设备(预先设定节点地址63，开机但不加入Scanlist中)，并单独构建一个设备网。这对于现实安全功能的设定具有十分重要的作用，可以运用于实际的工程之中，这对于提高系统的安全级别具有突破瓶颈的作用。图 3.6 AD

42、R的两步实现3.3 控制系统软件构成RSNetWorx for DeviceNetRSNetWorx for ControlNetRSNetWorx for EthernetRSLinx(OPC/DDE)现场设备RSView ADS ServerWebServerRSLogix5000RSView32Windows IISInternet ExplorerRSView ADS Client图 3.7 系统软件结构图 3.7系统软件结构RSLinx是A-B可编程控制器在Windows环境下建立工厂所有通信方案的工具，是一款优秀的通讯组态软件，在整个网络中占有非常重要的地位。它为A-B的可编程控制

43、器与各种Rockwell Software及A-B应用软件，如RSLogix5/500、RSView32、RSBatch、PLC-5等软件之间建立起通信联系。RSLinx的Advance DDE接口支持处理器与MMI(人机界面)和组件软件间进行通信，也可与DDE兼容软件，如Microsoft Excel、Access及其它用户定制的DDE应用软件通信。它的C应用程序接口(API)支持用户使用RSLinx CSDK开发的应用软件。作为开发出真32位应用程序，RSLinx充分利用了Windows操作系统的多处理性能。通过各种通信接口，Reline可以同时为所支持的应用程序组合运行服务。本系统采用R

44、SLinx提供的OPC Server（OLE for Process Control），来与PLC建立连接，在该软件中建立一个OPC对话，将该对话路径指向已经找到的ControlLogix5550，选择数据刷新时间，然后将RSLinx作为服务启动，这样系统启动后，RSLinx便自动启动。RSNetWorx for DeviceNet是基于32位的Windows应用程序，它能够给用户提供设备网组态。使用图形或电子数据表格，用户可以组态设备网上所有的设备。附：OPC简介OPC是以OLE/COM和DCOM(Distributed Component Object Model)机制作为应用程序的通信标

45、准。OLE/COM是一种客户服务器模式，具有语言无关性、代码重用性、易于集成等优点。OPC规范了接口函数，不管现场设备以何种形式存在，客户都以统一的方式去访问，从而保证软件对客户的透明性。OPC是一种设备服务器的标准接口，他能被连接到I/O装置、PLC、现场总线等，该技术能提供一种即插即用的硬、软件组件，用户很容易将他们集成为完整的自动化系统。再者，利用OPC技术开发标准的OPC服务器来代替过去专用的I/O设备驱动器软件，并将各种应用设计成客户，这样在OPC客户和OPC服务器之间就可进行通信和互操作，OPC硬件和软件制造商就能够在互联问题上花费很少的时间，而将大量的精力放在应用问题上，从而减少

46、大量的劳动。OPC可以充当现场设备、数据传输和向上层的应用程序的接口。当作为下层现场设备的标准接口时他代替传统的“I/O驱动器”来完成与现场设备的通信。当作为数据传输服务器时，实际上是一个I/O驱动器。当OPC服务器向上层应用程序提供标准接口时，使上层的应用程序能够取到OPC服务器中的数据，从而向上实现互联。OPC提供了访问工业控制中的站端数据的一种通用方式。按此标准设计调度自动化系统，可使不同厂家的产品实现通用化，使系统能够实现即插即用和无缝连接。3.4 本章小结本章主要对模型的设计及实现做了一下简要的介绍，对于整个系统的架构问题做了阐述，分别说明了硬件网络体系的架构和软件层次结构，这是整个

47、实验的基础平台，本文所有的内容都是建立在以上模型的基础之上的。第4章 调度策略实现调度策略是电梯控制中最重要的一项内容，是整个电梯控制的灵魂所在，也是众多专家所关注研究的对象之一，提出了很多不同的理论，对于电梯的发展产生了深远的意义。但不知出于何种原因，众多研究都集中在调度策略的设计上，而对于具体的实现问题(特别使在PLC中的实现问题)都没有详细的研究探索，使得调度策略是实现大大滞后于理论的发展。使得理论的研究缺少实践的检验，也阻碍了理论的继续发展。本章主要针对调度策略的实现方式进行一些尝试，同时程序的良好的兼容性也是程序的特点之一。4.1 调度策略实现方式的重要性调度策略在很大程度上决定电梯

48、的运行效率、客户满意程度、机械磨损、能量损耗等电梯的主要参数，而其中调度策略的实现又是其中的瓶颈。本章针对这一情况，着重研究了调度策略在PLC上的实现方式与手段的问题。以一种全新的方式进行PLC的编程，使PLC对电梯调度及其他一些高级功能的支持达到一个全新的高度。并且使复杂的编程更为简单和容易理解、并更少产生错误。电梯调度策略可以分为：u 基于专家系统u 基于模糊逻辑u 基于计算机图像监控u 基于神经网络控制u 基于遗传基因法则u 4.2 调度设计及编程最新的PLC都具有强大的功能，主要体现为超高速，大容量，超大型，编程语言高级化(已经有部分选用BASIC实现)，网络化，软PLC等趋势。这些都

49、符合了数据库方式的运用条件。基于以上原因，本文选择了在PLC部分实现整个电梯的控制，包括调度策略与算法，这对于电梯控制来讲是具有实际应用价值的一种设计。4.2.1 PLC的硬件及编程特点PLC的产生：最初的PLC是为了用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，由此日本称它为顺序控制器(Sequence Controller)。控制器硬件是标准的、通用的，因而不需要每次另行设计；根据实际应用对象，将控制内容做成软件写入控制器的程序存储器内；控制器和被控对象连接方便。PLC硬件的基本构成：中央处理器(Central Processor Unit简称CPU)：它是可编程序控制器的心脏

50、部分。CPU由微处理器(Microproce-ssor)存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。电源(Power Supply)：给中央处理器和其他设备提供必需的工作电源。输入组件(Inputs)：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。输出组件(Outputs)：输出组件接收CPU的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备的执行器。PLC的编程特点：PLC通常不采用微机的编程语言，而是采用面向控制过程、面向问题的自然语言编程。国际电气技术联合会IEC于1

51、993年制定了PLC编程语言的国际标准(IEC1131-3)。该标准规定了5种编程语言，其中3种图形化语言，2种文体化语言。图形化语言有梯形图(Ladder Diagram-LD)，顺序功能图(Sequential Function Chart-SFC)，功能块图(Function Block Diagram-FBD)。文本化语言有指令表(Instruction List-IL)和结构文本(Structures Text-ST)。这5种语言够成了PLC的官方语言，而其中的梯形图和功能块图由于可操作性好，得到了大家的肯定，发展较快。罗克韦尔自动化公司推出PLC5系列处理器的时候，相应推出了与之配

52、套的RSLogix5软件。推出SLC500系列处理器的同时，相应的开发了RSLogix500。RSLogix5000软件是ControlLogix5550系列处理器专用的编程开发环境。利用RSLogix5000编程软件可以组态ControlLogix系统的I/O和通讯模块，以及对ControlLogix5550处理器编程，包括对运动控制编程。RSLogix5000继承了RSLogix500及RSLogix5系列编程软件的特点，用工程(Project)来管理每个工作项目，所有的梯形图、数据标签等都要一起存放在以工程名命名的文件里。与RSLogix系列其他编程软件相比，ControlLogix50

53、00最大的不同在于它全新的数据组织形式Tag(数据标签)，这与RSLogix500及RSLogix5系列软件的用来组织数据的N、B、T型等文件有着内在联系，但又有了重大的改进。Tag的使用不仅可以使编程人员随意使用能反映自己编程思想的数据名称，还为模拟量的传输带来了很多方便，因为它能通过直接向模拟量型Tag写数据来避免以前PLC、SLC编程中为处理模拟量的传输而使用的块传送指令。在Logix5000出现之前，Tag的用法还在罗克韦尔的人机交互组态软件RSView32中出现过。在Logix5000中直接使用数据标签Tag可以省略PLC、SLC的N、B、T等类型数据文件向Tag的转化过程。使编程软

54、件与人机交互软件结合更紧密，实现更迅速，使用更方便。4.2.2 电梯控制常用设计传统的电梯都是采用继电器控制的方式，也常被称为经典控制方式。但继电器控制有许多缺陷，如因为要依靠机械装置动作而使电梯控制系统的可靠性较差，并且存在接线复杂，故障率高，检修维护困难等问题。由于继电器控制的局限性，可编程控制器被广泛的应用于电梯控制中。可编程序控制器应用于电梯控制之中与传统电梯控制系统相比具有许多优势。由于可编程序控制器是采用程序控制，可以有效避免繁杂的接线，并且由于采用高性能的精密元器件，故能使电梯控制系统的可靠性大大提高。虽然与继电器控制相比，可编程序控制器的成本较高，但可编程序控制器的可编程特性和

55、其具有的高级运算功能可以实现电梯控制的高度自动化和人工智能化，这是继电器控制所无法比拟的，并且成本问题可以通过节省输入点、使用中间继电器的办法来得到一定程度上的解决。由于这些历史原因，电梯控制的PLC编程一直没有摆脱原始电器原理图的一些痕迹。基本局限于梯形图的单一思路，而一直没有突破。在实际的控制设计中虽然采用了PLC作为控制的中心，但主要的控制实现也还是基本按照原先电器原理图那样庞杂的继电器的简单逻辑的原理进行设计的，所以体现在程序上是逻辑复杂、不易读懂、不易修改。4.2.3 数据库模式的编程思想PLC的发展背景现代突飞猛进的电子技术和更加苛刻的控制要求使得原本简单的PLC在功能上有了新的发展。同时控制过程的复杂化也要求PLC系统及其控制程序能够适应这些新的变化。生产自动化的大背景为PLC提供了一个广阔的市场前景。正因为如此，除了SIEMENS、ROCKWELL、ABB、GE、三菱、OMRON等老牌PLC厂商之外，FUJI、日立(HITACHI)、TOSHIBA、LG等国际大公司都相继涉足PLC领域，适时推出自己的PLC系统。这些PLC都具有强大