自动控制课程设计--基于plc的三层电梯系统的设计

自动控制课程设计--基于plc的三层电梯系统的设计内容摘要：

层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。 电力拖动系统 电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，对电梯实行速度控制。 曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或直流电机。 供电系统是为电机提供电源的装置。 速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号。 一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电机相联。 调速装置对曳引电机实行调速控制。 电气控制系统 电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成 ,它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。 操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱。 控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件组成，是电梯实行电气控制的集中组件。 位置显示是指轿内和层站的指层灯。 层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。 选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。 安全保护系统 安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。 机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用；缓冲器起冲顶和撞底保护作用 ；还有切断总电源的极限保护等。 14 第 3 章 力控组态软件的概述 组态就是用 应用软件 中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。 工业控制中形成的组态结果是用在 实时监控 的。 力控组态软件具有以下特点： 方便、灵活的开发环境， 提供各种工程、画面模板、大大降低了组态开发的工作量； 高性能实时、历史数据库，快速访问接口在数据库 4万点数据负荷时，访问吞吐量可达到20200次 /秒； 强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能； 支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏； 强大的 ACTIVEX 控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性； 全新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和 事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板； 完整的网络冗余及软件容错解决方案 设备控制层 力控软件支持大型的 PLC的冗余方式如 SIEMENS 公司的 S7400H， GE的 GE9070系列 PLC的冗余模式，也支持专用的 DCS控制站的冗余，若冗余的设备损坏或者通讯出现故障，软件会根据设备故障标识或者网络状态自动进行切换； 力控支持与控制站通过多条物理链路进行网络通讯，当其中任意一条网络中断时，力控会自动切换到其它网络通讯，保证了系统的稳定。 管理监控层 力控软件可以组成一个分布式的网络结构，不同节点的力控可 以互相通讯，可以互为服务器和客户端，客户端有标准的 C/S网络方式客户端，也有 “ 瘦 ” 客户端； 主、从服务器的切换可以是自动或手动 2种方式，根据控制规模的大小可以配置客户端来保证操作人员监控、操作的需要，小规模的控制系统可以不需要配置客户端； 力控软件的标准客户端支持服务器、网络冗余方式，即主服务器因为故障，从服务器接管时，客户端能自动切换到从服务器上，同时也适应不同网段的多重网络的切换。 易于集成的图形开发系统 方便友好的开发环境、面向对象的设计，使组态工作量大大降低，用户可以打造自己的开 15 发环境和操作风格； 单独的进程管理器管理力控所有的的后台进程，具备自诊断和自恢复功能； 预制图形模板、工程模板，提供上千种丰富的工业图形元素，支持多达几百种过度色和渐进色调色板，动画连接可以构成逼真强大的动画效果，可以提供多种工业标准的复合图形组件来完成过程的监控； 支持 HMI图元的对象图层，通过脚本可灵活控制图元对象图层的显示与隐藏； 提供自定义图库开发工具，用户可以方便地生成自己的自定义图库； 支持大画面漫游功能、支持单机多屏和系统自定义菜单功能； 方便的变量管理，可以查找、批量替换、定位、重命名变量等； 可嵌入各种格式（ BMP、 GIF、 JPG、 JPEG、 CAD等）的图片，方便画面制作； 灵活、强大的报表解决方案 报表开发工具提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，比如利用报表函数可以在报表上同时显示实时数据和任意时刻的历史数据，并加以统计处理，例如取行平均、列平均，统计出最大最小值。 报表文件格式兼容 Excel工作表文件，提供类 Excel的绝大部分功能，包括：编辑功能、计算功能、图表功能等。 支持图表显示自动刷新，可输出多种文件格式： Excel、 TXT、 PDF、 HTML、 CSV等。 可实现多 层表头，可以实现报表嵌套，可以制作复杂的报表格式。 具备打印、打印预览、页眉页脚打印功能，支持逐行打印。 报表数据源支持实时数据库和各种关系数据库，可显示、处理实时和历史数据，可直接遍历关系数据库数据。 提供灵活报表设计器，可以设计多套报表模板，方便报表制作。 强大的对象容器和组方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、大大降低了组态开发的工作量；。 强大的对象容器和组件 全新的面向对象的设计， HMI的对象容器重新定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性。 16 支持力控 OCX容器的事件型脚本功能，支持更多类型的 OCX控件。 增强的 SQL脚本：可根据 SQL脚本函数返回值判断执行结果、支持模糊查询、支持时间类型字段的处理等。 全新的图形组件及图形库 强大的多媒体支持，播放各种格式的视频、音频文件，如 Flash、幻灯片等，可以有效的集成视频监 控； 复合的趋势曲线、 XY曲线、报警、报表、总貌、温控曲线等组件，所有复合组件相比以前版本增加了大量的方法和属性，通过脚本可以在后台进行灵活的控制。 多功能图片显示组件可支持 GIF透明动画、 CAD图形等实用图形格式。 所有的标准的 WINDOWS 控件如文本输入、下拉框、列表框、复选框、多选按钮、起始时间、时间范围、历史追忆等都增加了大量的方法和属性。 大量的矢量子图如 PID调节器、手操器等方便您构建控制工程。 灵活、强大的 “ 脚本 ” 编译系统 变量 支持间接寻址功能，系统内置间接变量、中间变量、数据库变量等多种变 量方式； 系统变量可自动提取 IO通讯状态，报警信息、系统时钟等； 函数及方法 强大的系统函数、友好的在线帮助，方便您快速构建 SCADA系统； 内置的组件具备大量的方法和属性，在脚本环境中可任意调用； 支持自定义函数； 编译开发环境 面向对象设计的脚本编译环境， “ 所见即所得 ” ，方便引用方法和变量； 类 “Basic” 的语言环境，提供面向对象编程方式； 脚本类型和触发方式多样，支持条件动作、数据变化动作、窗口动作、循环动作等； 脚本支持多种结构，支持数组运算和 FOR循环结构； 报警与事件系统 软件在运行时可以自动 记录系统状态变化、操作过程等重要事件，一旦发生事故，可就此作为分析事故原因的依据，为实现事故追忆，提供基础资料； 操作人员可以根据生产需要将生产重要画面、曲线实时抓拍并存放到本地保存； 报警和事件记录可以存放关系型数据库中，便于分析、查询和统计； 17 报警方式： 提供多种报警检查方式，使您轻松构建报警系统； 支持传统的声光报警，语音文件报警，支持操作人员报警确认管理机制； 支持 GSM方式短信报警，生产出现问题的时候，通过移动网络可以将报警信息及时的发送到管理者的手机上； 支持电话语音报警、 EMIAL通知方式报 警； 报警自诊断 ： 支持内部自诊断、对 IO通讯故障、网络通讯故障都可以进行报警提示 完善的用户安全管理： 力控提供了完备的安全保护机制，以保证生产过程的安全可靠，力控的用户管理具备多个级别，并可根据级别限制对重要工艺参数的修改，以有效避免生产过程中的误操作； 力控提供了安全区的概念，同级别，不同安全区的数据不可以互相操作，保证了数据的分布式的管理。 提供基于远程的用户管理，增加更多的用户级别及安全区，管理所有用户的远程登陆信息； 加密管理： 支持工程加密，用户可以通过加密琐自己定义工程密码，没有此加密锁任何 非法用户无法侵入，保护了自己的工程结构； 操作事件： 可以详细的记录操作事件和系统事件，方便事故追忆； 开机自动运行设置、有效的屏蔽系统键盘，可以防止非法用户入侵； 高效的数据处理 高效能的实时历史数据库 软件内嵌分布式实时数据库，数据库是整个软件的核心，负责将采集的实时数据进行处理、发布； 分布在网络的实时数据库节点可以充当为 IO通讯服务器、报警服务器、历史服务器等； 实时数据库完成历史数据的存储、归档，报警的检查，报警数据的存储等功能； 数据库具备强大的数据处理功能，丰富的参数类型，内置的多种功能块，可 实现累计、统计、控制、线形化、 PID控制、各种运算等功能； 数据库对数据按区域、单元、子单元管理，分为 6层结构，方便数据的管理； 18 用户可根据实际需要自定义自己的各类数据库结构，方便对数据的管理和查找。 良好的开放性与国际化 开放性： 软件为开放式体系结构，全面支持 DDE、 OPC、 ODBC/SQL、 OLE DB XML、 ActiveX 等标准。 以 OLE、 COM/DCOM、动态链接库等多种形式提供外部访问接口，便于用户利用各种常用开发工具（如： VC++、 VB等）进行深层的二次开发。 数据服务： 支持以串口、网络、 MODEM、 GPRS、 CDMA等方式将数据主动上传及转发； 提供标准的 ACTIVEX 标准的开放控件，通过它，第三方开发工具（如： VC++、 VB等）可以通过网络或本地方式可以来访问实时数据库的实时和历史数据； 力控软件是标准的 OPC、 DDE SERVER，第三方软件可遍历数据库的各种参数； 可以和常见的各种关系数据库如 SQL SERVER、 ORACLE等进行数据交互。 通讯驱动接口： 提供串口对象，用户无须掌握高级编程就可以在编译环境下就可以写自己的设备驱动程序； I/O驱动程序的体系结构为开放式结构，其接 口部分源代码完全公开，用户可以自行开发新的驱动程序，可以提供 SDK开发包。 国际化： 产品面向国际化设计，支持多语言环境 ，同时具有英文版、繁体版，在英国、荷兰、中亚、东南亚等很多国家都有力控 174。 软件的应用实例。 19 第 4 章 电梯控制 的 要求 及运行分析 应用可编程控制器 (PLC)实现智能化控制核心，设计完成电梯控制中各输入信号、输出信号 ,以及输入、输出信号之间复杂的逻辑关系，实现电梯安全、可靠、平稳、准确运行。 电梯模型 PLC 控制系统设计 由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。 即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。 另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送 PLC的计数器来进行控制。 同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。 为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用 LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示 (开关上带有指示灯 )。 为了提高电梯的运行 效率和平层的精度，系统要求 PLC能对轿 20 厢的加、减速以及制动进行有效的控制。 根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。 为了电梯的运行安全，系统应设置可靠的故障保护和相应的显示。 根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。 其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。 上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位 置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。 控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。 当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该。