毕业设计论文-基于组态王的电梯远程监控系统设计

毕业设计论文-基于组态王的电梯远程监控系统设计内容摘要：

复杂控制功能。 S7200 系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块等。 S7200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。 使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。 应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。 STEP 7Micro/WIN 32 是西门子公司专门为 S7200 系列 PLC 设计在个人计算机 Windows 操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（ LAD）、语句表（ STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。 STEP 7Micro/WIN 32 提供两套指令集，即SIMATIC 指令集（ S7200 方式）和国际标准指令集（ IEC11313方式）。 程序编制完成之后，利用 PLC 与计算机专用的 PC/PPI 电缆传送程序至 PLC。 编码器与 PLC 的连接  THPLCDT 型四层电梯实验教学模型一台  安装了 STEP 7 MicroWIN 编程软件的计算机一台  PC/PPI 编程电缆一根  PLC 主机一台（西门子自配），应选用 40 点机型（输入口大于 20点、输出口大于 14 点）。 系统结构框图 18 图 2— 5 电梯开关门流程图 19 图 2— 6 电梯上升下降流程图 20 第三章 系统软件设计 四层电梯梯形图 PLC 的编程语言 PLC 程序是 PLC 指令的有序集合， PLC 运行程序就是按一定的顺序，执行这集合中的一条条指令。 指令是指示 PLC 动作的文 字代码或图形符号。 使用的编程语言不同，这些文字代码和图形符号就不相同。 但从本质上来讲，指令的实质都是二进制机器码。 同普通的计算机一样， PLC 的编程软件通过编译系统把 PLC程序编译成机器代码。 PLC 提供了功能较为完整的编程语言，以适应 PLC在工业环境中的应用。 利用 PLC 的编程语言，按照不同的控制要求编制不同的控制程序，这相当于设计和改变继电器控制的硬件接线，也就是所谓的“可编程序”。 国际电工委员会 (IEC）制定了一个关于 PLC 的国际标准 IEC61131，其中在IEC611313中提供了 5 种 PLC 的标准语 言，其中有三种图形语言，即梯形图（ LD，Ladder Diagram）、功能块图（ FBD， Function Block Diagram）和顺序功能图（ SFC，Sequential Function Chart）；两种文本语言，即结构化文本（ ST， Structured Text）和指令表（ IL， Instruction List）。 其中梯形图（ LD）是最早使用的一种 PLC的编程语言，也是现在最常用的编程语言。 它是从继电器控制系统的原理图的基础上演变而来的，它继承了继电器控制系统中的基本工作原理和电气逻辑关系的 表示方法，梯形图与继电器控制系统梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定的区别。 它最大的特点就是直观、清晰， 比较易于掌握、程序表达清楚。 本系统 PLC 程序的编制采用梯形图语言，编程软件为 STEP 7。 该软件能够完成制作程序、对可编程控制器 CPU 的写入 /读出、监控程序运行、调试程序、PLC 错误诊断等一系列功能。 STEP 7 概述 西门子 STEP 7是用于 SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包，可使用梯形图逻辑、功能块图和语句表进行编程操作。 它是 SIMATIC 工业软件的组成部分。 有下列版本的 STEP 7 标准软件包： 用于 SIMATIC S7200 上简单单站应用的 STEP 7 Micro/DOS 和 STEP 7 Micro/WIN。 用 于 使 用 带有 各 种 功 能 的 SIMATIC S7300/ST400 、 SIMATIC M7300/M7400 和 SIMATIC C 7 的 STEP 7： 可通过选择 SIMATIC 工业软件中的软件产品进行扩展 21 为功能模板和通讯处理器赋值参数 强制和多处理器模式 全局数据通讯 使用通讯功能块的事件驱动数据传送 组态连接 STEP7 编程软件允许结构化用户程序，可以将程序分解为单个的自成体系的程序部分从而使大规模的程序更容易理解，可以对单个的程序部分进行标准化程序组织简化，修改更容易系统的调试也容易了许多在 7s 用户程序中可以使用如下几种不同类型的块 : 组织块 (OB)是操作系统和用户程序的接口它们由操作系统调用，并控制循环和中断驱动程序的执行，以及可编程控制器如何启动。 它们还处理对错误的响应组织块决定各个程序部分执行的顺序用于循环程序处理的组织块 OB1 的优先级最高。 操作系统循环调用 OB1 并用这个调用启动用户程序的循环执行。 功能（ FC）属于用户自己编程的块功能是“无存储区”的逻辑块 FC 的临时变量存储在局域数据堆栈中，当 FC执行结束后，这些数据就丢失了。 功能块（ FB）属于用户自己编程的块功能块是具有“存储功能”的块，用数据块作为功能块的存储器 (背景数据块 )传递给 FB 的参数和静态变量存在背景数据块中，背景数据块 (背景 DB)在每次功能块调用时都要分配一块给这次调用，用于传递参数。 系统功能块 (SFB)和系统功能 (SFC)是 STEP7 为用户提供的己编程好的程序的块，经过测试集成在 CPU中的功能程序库 SFB 作为操作系统的一部分并不占用程序空间 ，是具有存储能力的块，它需要一个背景数据块，并须将此块作为程序的一部分安装到 CPU 中。 PLC 程序设计常用方法 在工业控制中根据不同的系统及控制要求，我们要设计出不同的 PLC 控制程序，而程序设计的方法根据设计者的习惯，喜好的不同又分为许多种。 而一般常用的几种 PLC 程序设计方法有： 经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并进行多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助 22 触点和中间编程环节，才能达到控制要求。 这种方法没有规律可遵循，与设 计质量和设计者的经验有很大的关系，所以称之为经验设计法。 这种方法对于一些简单的控制系统的设计是比较凑效的，可以收到快速、简单的效果。 经验设计法的具体步骤如下： （ 1） 确定输入 /输出电器； （ 2） 确定输入和输出点的个数、选择 PLC机型、进行 I/O 分配； （ 3） 做出系统动作工程流程图； （ 4） 选择 PLC指令并编写程序； （ 5） 编写其它控制控制要求的程序； （ 6） 将各个环节编写的程序合理地联系起来，即得到一个满足控制要求的程序。 ： 顺序控制设计法根据功能流 程图，从起始开始一步一步地设计下去。 对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，非常适合使用顺序控制设计法进行编程。 顺序控制法规律性很强，虽然编程相当长，但程序结构清晰、可读性。 在用顺序控制设计法编程时，功能图是很重要的工具。 功能图能够清楚地表现出系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。 此法的关键是画出功能流程图。 功能图由流程步、有向线段、转移和动作组成，在使用时它有一些使用规则，具体如下： （ 1）步于步之间必须用转移隔开； （ 2）转移与转移之间必须用步隔开； （ 3）转移和步之间用有向线段连接，正 常画顺序功能图的方向是从上向下或则从左向右。 按照正常顺序画图时，有向线段可以不加箭头，否则必须加箭头。 （ 4）一个顺序功能图中至少有一个出初始步。 电梯控制主程序流程图 23 图 3— 1 电梯控制主程序流程图 外召唤信号登记及消除 厅外召唤指令具有登记指示，到层取消。 内指令信号登记及消除 点动内呼按钮，信号登记显示。 到层信号取消。 24 本系统设一楼为基站，两分钟内无任何操作，电梯自动返回一楼。 电梯的平层信号处理 选层定向及反向截梯 轿厢上行 轿厢下行 内指令外召唤信号的保持 轿厢的内呼指令与外召唤指令保持信号，用于在有乘坐需要的楼层停车，并自动或手动执行开关门操作。 开关门执行一次之后，信号取消。 使电梯能够继续响应其他乘坐信号。 各楼层停车信号 自动开关门 如梯形图所示，电梯到层停车后，延时 2s 开门， 5s 后自动关门。 并设有手动开门按扭和关门按钮。 可实现即时开关门。 四层电梯 STL 语句表 25 第 四 章 软硬件的调试 组态王 的简介 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（ PLC）、智能模块、板卡智能仪表、远程数据采集装置（ RTV）等多种外部设备进行通讯。 组态王 是亚控科技根据目前的自动化技术发展趋势，面向高端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。 该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（ KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据总汇、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效的获取信息，及时的做出反应，一伙的最优化的结果。 组态王 保持了组态王早期版本运行稳定、使用方便的特点。 并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。 该款产品的历史曲线、温控曲线以及配方功能进行了大幅提升和改进，软件的功能和可用性有了很大的提高。 画面 、导航图：用户可以制作任意大小的画面，利用滚动条和导航图控制画面显示内容；绘制、移动、选择图素时，画面自动跟踪滚动。 ：可以单独替换某个画面中的变量，也可以在画面中任意选中的图素范围内进行变量替换。 ：支持二级子菜单。 ：系统提供丰富的图素提示条文本，包括简单图素和组合图素。 ：在画面中使用键盘和鼠标结合可以任意选择多个图素进行组合、排列等操作。 变量 ，例如变量属性、报警属性和记录属性等。 主要技术亮点。 26。 9组态王集成的报表系统。 组态王的基本操作 制作一个工程的一般过程 建立新组态王工程的一般过程是： 面（定义画面） （定义变量） 建立组态王新工程 创建工程路径 启动“组态王”工程管理器（ ProjManager），选择菜单“文件 \新建工程”或单击“新建”按钮 单击“下一步”继续。 弹出“新建工程向导之二对话框” 在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览 „ ”按钮，在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。 单击“下一步”继续。 弹出“新建工程向导之三对话框” 27 图 41 新建工程 创建组态画面 第 一步：定义新画面 进入新建的组态王工程，选择工程浏览器左侧大纲项“文件 \画面”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标 在“画面名称”处输入新的画面名称，如“ Test”，其它属性目前不用更改，（关于其它属性的设置请参见“第四章 组态王开发环境 —— 工程浏览器”）。 点击“确定”按钮进入内嵌的 组态王画面开发系统 第二步： 在组态王开发系统中从“工具箱”中分别选择“矩形”和“文本”图标，绘制一个矩形对象和一个文本对象 定义 IO设备 继续上节的工程。 选择工程浏览器左侧大纲项“设备 \COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标 左键双击“新建”图标， 运行 “ 设备配置向导 ” ， 选择 “ 仿真 PLC” 的 “ 串 行 ” 项，单击 “ 下一步 ” ，弹出 “ 设备配置向导 ” ， 为外部设备取一个名称，输入 PLC，单击 “ 下一步 ” ， 弹出 “ 设备配置向导 ” 为设备选择连接串口，假设为 COM1，单击 “ 下一步 ” ，弹出 “ 设备配置向 28 导 ” ， 填写设备地址，假设为 1，单击 “ 下一步 ” ，弹出 “ 设备配置向导 ” 设置通信故障恢复参数 (一般情况下使用系统默认设置即可 )，单击 “ 下一步 ” ，弹出 “ 设备配置向导 ” ， 请检查各项设置是否正确，确认无误后，单击 “ 完成 ”。 设备定义完成后，可以在工程浏览 器的右侧看到新建的外部设备 “PLC”。 在定义数据库变量时，只要把 IO 变量连结到这台设备上，它就可以和组态王交换数据了。 构造数据库 继续上节的工程。 选择工程浏览器左侧大纲项“数据库 \数据词典”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”。