工业互联网创新应用与实践（项目驱动） 课件 第四篇 项目备战-PLC控制与电梯运行优化

工业互联网创新应用与实践（项目驱动）第四篇

项目备战-PLC控制与电梯运行优化目录content任务一PLC基础与智能电梯环境监测012一、搭建PLC控制系统环境二、监测PLC智能电梯环境任务二PLC协同控制优化与数据通信一、控制变频器联动调速二、开发无线通信02第四篇

项目备战-PLC控制与电梯运行优化第四篇

项目备战-PLC控制与电梯运行优化PLC凭借工业级硬件设计，成为智能电梯轿厢实现环境自适应与安全运行核心组件。实时监测温湿度、空气质量等环境参数，并联动通风系统，为乘客营造舒适安全的环境；精准执行开关门多重安全策略，处理防夹、时序控制等复杂场景。PLC支持系统集成与功能扩展，与楼宇自动化无缝联动，具备自诊断功能，便于维护管理。相比单片机、纯软件等替代方案，PLC在安全性、可靠性、灵活性和经济性方面优势显著，全方位保障智能电梯稳定运行。任务一PLC基础与智能电梯环境监测/01任务一PLC基础与智能电梯环境监测任务一PLC基础与智能电梯环境监测一、搭建PLC控制系统环境（一）安装Codesys软件Codesys是工业自动化领域的PLC/嵌入式系统集成开发环境，支持ST、LD、FBD、IL、SFC、CFC六大PLC编程语言的混合开发，可在同一项目中灵活组合使用。1.软件下载建议官方渠道：搜索引擎搜索“Codesys下载”，或访问Codesys的官方网站。版本兼容性：建议下载3.5.19.064位版本。非推荐版本可能出现升级提示或兼容性问题，影响开发稳定性。2.软件安装与启动指引安装：双击安装包，按提示完成环境配置、组件选择和路径设置。启动：安装完成后双击桌面快捷图标，启动后界面功能模块布局清晰，便于快速熟悉开发环境。任务一PLC基础与智能电梯环境监测（二）配置上云PLC环境1.上云PLC硬件介绍采用模块化架构，从左到右由5G模块（对应1-3）、PLC本体、模拟扩展模块组成，协同实现设备联网与自动化控制。（1）5G模块插手机卡即可联网，网线连接模块4、5接口后，PLC可通过5G稳定收发MQTT消息，快速接入工业物联网。（2）PLC本体集成多种功能接口与控制单元。9号位置盖板下，设有运行/停止切换开关与USB接口。开关可切换RUN或STOP模式，USB接口与计算机直连，实现程序下载与调试。（3）模拟扩展模块模块配备6个模拟量通道，前4路为模拟量输入通道，采集传感器电压、电流等信号；后2路为模拟量输出通道，支持输出信号控制调节阀、变频器等设备。任务一PLC基础与智能电梯环境监测2.连接Codesys与上云PLC（1）安装PLC设备库文件启动Codesys，点击菜单栏“工具”→“设备存储库”，在弹出窗口中，单击“安装”，导入配套设备库文件。安装成功后，库文件将显示在“其他项”栏目下，可在此处查看已安装的所有设备库。任务一PLC基础与智能电梯环境监测（2）创建工程选择菜单栏“文件”→“新建工程”，选择Standardproject，自定义工程名称和存储位置后，单击“确定”。在“设备”和编程方式界面中，按默认或实际需求配置。确认无误后单击“确定”完成工程创建。任务一PLC基础与智能电梯环境监测（3）添加设备右击Device，选择“添加设备”。在“添加设备”选择IoDrvMasterBoard，单击“添加设备”。成功添加后设备将显示在项目树中。任务一PLC基础与智能电梯环境监测（4）连接设备用专用数据线连接PLC的USB编程接口（9号位置盖板下），与计算机USB接口。接通PLC电源，确保状态指示灯（7号）正常亮起。双击Device，单击“网关”下拉按钮，选择“配置本地网关”。在“网关配置”对话框中单击“添加”，设置参数：•波特率：必须设置为115200。•端口：通过“设备管理器”查看数据线对应的COM端口（如COM21）。•

本地地址：与所选端口号保持一致（如使用COM21，则本地地址填21）设置完成后，单击“扫描网络”，系统自动搜索PLC设备，找到后单击“确定”完成连接。任务一PLC基础与智能电梯环境监测若端口配置正确但未找到PLC，按以下步骤操作：打开“开始”菜单，启动CODESYSGatewayV3。右击桌面右下角系统托盘CODESYSGatewayV3。选择AllowEdgeGatewayconfiguration命令，在确认窗口单击“是”。返回Codesys，再次单击“扫描网络”，PLC设备会显示在列表中。任务一PLC基础与智能电梯环境监测二、监测PLC智能电梯环境（一）控制数字信号集成13个数字输入接口与9个数字输出接口，灵活连接各类数字型外设。1.创建变量（1）打开目标工程启动Codesys软件，打开在“上云PLC环境配置”工程文件，确保已建立与PLC的连接。（2）变量创建步骤双击打开PLC_PRG主程序文件，在编辑区下方的“变量声明”区域添加以下两个变量。

2.建立I/O映射（1）配置打开设备双击IoDrvMasterBoard设备节点，进入硬件配置视图。（2）定位输出接口在设备配置窗口“I/O映射”选项卡，滚动至out4所在行。在PLC_PRG文件中定义两个BOOL类型变量：Key（模拟按钮状态，TRUE为按下、FALSE为松开）、LED（关联PLC输出接口O4，TRUE点亮LED、FALSE熄灭LED），通过二者配合实现基础数字量输入/输出控制逻辑。任务一PLC基础与智能电梯环境监测（3）变量映射操作在“变量列”的out4对应单元格双击，单击“...”按钮，打开“输入助手”窗口后，选中LED变量，即可完成out4到LED的映射。3.编写程序

（1）创建程序网络右击程序编辑区域，选择“插入网络”，新建程序网络用于编写控制逻辑。（2）添加梯形图元素从右侧“工具箱—梯形图元素”中，依次拖动“触点”和“线圈”到网络编辑区域的网格中。任务一PLC基础与智能电梯环境监测（3）变量绑定操作在梯形图编程中，“触点”表示开关，“线圈”表示输出；双击触点元件上问号，绑定Key变量（BOOL类型）作为逻辑条件；双击线圈问号，绑定LED变量（BOOL类型）作为输出载体，建立“Key状态控制LED输出”，实现数字信号的程序控制。（4）程序功能说明完成绑定后，Key变量为TRUE时，LED变量置为TRUE，out4端口输出信号点亮LED；Key为ALS时，LED熄灭。接入实物按键，将其连接的PLC输入接口映射到Key变量，实现硬件按钮直接控制LED。任务一PLC基础与智能电梯环境监测4.运行程序（1）下载程序单击“登录”按钮，完成程序下载。（2）启动程序下载完成后，单击“启动”运行程序。（3）添加变量监视为目标变量Key添加查看，在“监视”实时追踪该变量的数值变化。（4）模拟开关操作

变量默认值为FALSE，未连接实物按键，需通过写入值操作模拟Key变量开关状态：单击“监视”窗口中Key行“准备值”列的绿色单元格，单元格循环显示TRUE、FALSE或空白；显示TRUE时右击“写入值”，可模拟开关闭合，LED点亮；写入FALSE模拟开关断开，LED熄灭。任务一PLC基础与智能电梯环境监测（二）控制模拟信号上云PLC本体无模拟信号接口，通过模拟扩展模块实现信号采集。以模拟型温湿度传感器为例，其与PLC的连接方式如下：温度信号：温度传感器连接于in2接口（“I2+”，模拟输入2通道）。湿度信号：湿度传感器连接于in3接口（“I3+”，模拟输入3通道）。完成硬件连接后，通过编写程序读取传感器数据，实现温湿度的实时获取与处理。模拟型温湿度传感器参数及引脚说明。计算公式说明：温度(℃)=10×V-20（V为模拟输入电压值，范围0~10V）湿度(%)=10×V（V为模拟输入电压值，范围0~10V）任务一PLC基础与智能电梯环境监测1.创建工程

新建项目并自定义名称与路径；在I/O配置中添加IoDrvMasterBoard和IoDrvMasterScan主站驱动模块；打开IoDrvMasterScan配置界面，添加IoDrvSlave_TM3AM6模拟扩展模块，设置模块地址与模拟量输入通道参数，完成配置。2.创建变量定义变量：temperature（温度读数）、humidity（湿度读数）、result_t（最终温度）、result_h（最终湿度）、tmp_t（温度计算中间变量）。3.设置输入范围根据温湿度传感器输出信号范围为0~10V，对量程进行相应设置。操作步骤：双击IoDrvSlave_TM3AM6，切换至“Internal参数”选项卡，将In2和In3通道量程配置为0~10V，对应读数范围为0~10000。任务一PLC基础与智能电梯环境监测4.建立I/O映射双击IoDrvSlave_TM3AM6，进入“InternalI/O映射”选项卡，为In2和In3分别绑定对应变量，完成模拟量输入通道与逻辑变量的映射。5.编写程序编程时先将传感器读取的mV单位的温湿度数据换算为V（除以1000），按以下公式计算实际值，具体计算公式：温度(℃)=mV/100-20湿度(%RH)=mV/1006.运行程序将编写好的程序下载至控制器并启动，系统稳定后即可读取温湿度数据。温度约为27.8℃，湿度约为40.7%RH，与实际环境参数相符。任务二PLC协同控制优化与数据通信/02任务二PLC协同控制优化与数据通信任务二PLC协同控制优化与数据通信一、控制变频器联动调速（一）变频器简介变频器作为核心电力电子装置，通过动态调节交流电动机的供电频率，实现对电机转速、转矩等运行参数的精准控制。1.工作原理基于IGBT、MOSFET等器件的电能转换技术，将固定频率（50/60Hz）工频交流电转化为调频调压交流电，实现电机转速精准控制。核心流程分为四步：

整流环节：通过二极管或晶闸管整流器，将三相/单相交流电转换为直流电。滤波环节：利用电容或电感元件进行滤波处理，抑制电流纹波，输出平稳直流电源。逆变环节：通过PWM技术驱动逆变器，将直流电逆变为频率、电压双可调的交流电。通过精准控制脉冲宽度与频率，实现输出电参数的动态调节。控制环节：依托DSP、PLC或专用控制芯片，实现频率设定、电机过载保护、运行模式切换等功能，确保系统安全稳定运行。任务二PLC协同控制优化与数据通信2.主要功能

精准调速控制：基于生产工艺与设备运行需求，变频器可实现电机转速的无级调节。高效节能降耗：当设备无须满负荷运转时，变频器能自动匹配电机转速与负载需求，减少功率损耗。柔性启停保护：软启动/软停止功能，规避电机直启时5-7倍额定电流冲击，延长设备寿命。动态转矩调控：精准适配负载变化调节转矩，满足印刷、纺织等高精度工艺需求。多重安全防护：内置过流、过压、欠压、过热、短路等全方位保护机制，保障系统稳定运行。系统各组件间采用标准化接线方案，通过模拟量信号传输、数字量控制及电源回路的有序布局，实现调速系统稳定运行。模拟扩展模块Q0-与I0-端子短接，完成信号地共地。变频器LO+与+24V端子短接，激活数字量输入电源回路。变频器已预配置频率给定方式、启停控制模式等参数，可直接接入系统运行。（二）调速控制本任务基于工业级变频器与三相异步电机搭建调速系统通过模拟量+数字量信号协同控制，实现电机转速精准调节。任务二PLC协同控制优化与数据通信1.创建工程新建项目设置工程名称、存储路径，选定目标PLC型号及固件版本；依次添加IoDrvMasterBoard主站通信驱动、IoDrvMasterScan主站扫描引擎和IoDrvSlave_TM3AM6从站设备驱动，完成驱动参数与通信接口配置；检查并编译工程，验证组件兼容性与配置准确性。2.创建变量在PLC_PRG文件中，创建4个功能各异的变量。key：模拟开关state：存储变频器状态value0：临时变量AQ0：用于输出电机转速3.设置输出范围双击IoDrvSlave_TM3AM6组件，进入“Internal参数”选项卡，配置out0量程为4~20mA，对应数值范围需设置为4000~20000。任务二PLC协同控制优化与数据通信4.建立I/O映射双击IoDrvMasterBoard组件，进入“InternalI/O映射”选项卡，将out0通道与state变量建立映射关系。双击IoDrvSlave_TM3AM6组件，进入“InternalI/O映射”选项卡；在输出映射区将out0通道与AQ0变量建立映射，实现电机转速设置值从PLC变量到4~20mA模拟量硬件输出的转换。5.编写程序通过key变量控制变频器启停，利用state变量实现故障诊断与状态反馈，集成软启动斜坡、转速限幅、PID闭环控制等模块，搭建完整的电机调速控制系统。任务二PLC协同控制优化与数据通信6.运行程序下载程序至PLC，按以下步骤验证调速功能：写入key=TRUE触发变频器启动（数字量输出O0置位）；向AQ0变量写入4000~20000范围内的数值（对应4~20mA模拟量）调节转速，实测数值每增加1000，变频器输出频率约提升3.1Hz；通过HMI或变频器面板观测转速响应曲线，验证设置值与实际频率的匹配度。二、开发无线通信上云PLC的5G模块已预配置APN参数、安全隧道等，现场需插入有效5GSIM卡即可激活网络连接，开发基于5G通道的PLCMQTT通信协议。（一）配置PLC端MQTT在“调速控制”已创建的工程基础上，复用现有变量、I/O映射及控制逻辑，右击Device节点，选择“添加通信设备”，搜索并添加MQTT客户端模块，完成PLC端MQTT协议栈的初始化配置。任务二PLC协同控制优化与数据通信双击IoDrvMasterMqtt通信驱动组件，进入“Internal参数”配置界面，进行MQTT基础参数设置。1.MQTT基础配置Mqtt_FunctionType：选Enable启用MQTT传输功能。Mqtt_IPAddressType：推荐选择动态IP，无须手动配置IP。MQTT_SERVER_PORT：固定值1883。MQTT_SERVER_HOST：腾领服务器：125.39.141.131。2.身份认证配置Mqtt_Client_ID：系统自动生成，无须手动编辑。MQTT_Client_UserName：使用组态平台注册的设备序列号（需提前注册绑定）。MQTT_Client_PassWord：与UserName保持一致。3.主题订阅与发布MQTT_Client_SubscribeTopics：接收控制命