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1、第二節(jié) 五層樓電梯PLC控制與監(jiān)控組態(tài)設計 一、電梯的基本功能 在進行上位機程序以及下位機程序編寫之前，首先要做的工作是確定電梯本身所具有的功能和電梯在乘客進行某種操作后應具有的狀態(tài)。 1電梯內(nèi)部部件功能簡介 在電梯內(nèi)部，應該有五個樓層（1-5層）按鈕、開門和關門按鈕以及樓層顯示器、上升和下行顯示器。當乘客進入電梯后，電梯內(nèi)應該有能讓乘客按下的代表其要去目的地的樓層按鈕，稱為內(nèi)呼叫按鈕。,,電梯停下時，應具有開門、關門的功能，即電梯門可以自動打開，經(jīng)過一定的延時后，又可自動關閉。而且，在電梯內(nèi)部也應有控制電梯開門、關門的按鈕，使乘客可以在電梯停下時隨時地控制電梯的開門與關門。 電梯內(nèi)部還
2、應配有指示燈，用來顯示電梯現(xiàn)在所處的狀態(tài)，即電梯是上升還是下降以及電梯處在樓層的第幾層，這樣可以使電梯里的乘客清楚地知道自己所處的位置，離自己要到的樓層還有多遠，電梯是上升還是下降等。,2電梯的外部部件功能簡介 電梯的外部共分五層，每層都應該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈，以及樓層顯示器。 呼叫按鈕是乘客用來發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應的呼叫請求之前應一直保持為亮，它和上升指示燈、下降指示燈、樓層顯示器一樣，都是用來顯示電梯所處的狀態(tài)的。 五層樓電梯中，一層只有上呼叫按鈕，五層只有下呼叫按鈕，其余三層都同時具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器應相同。
3、,3電梯的初始狀態(tài)、運行中狀態(tài)和運行后 狀態(tài)分析 1）電梯的初始狀態(tài)：設電梯位于一層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處于以下狀態(tài)： a.各層呼叫燈均不亮； b.電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”； c.電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關。 2）電梯在運行過程中： a.按下某層呼叫按鈕（1-5層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應該層呼叫； b.電梯上行或下行直至該層；,,c.各樓層顯示隨電梯移動而改變，各層指示燈也隨之而變； d.運行中電梯門始終關閉，到達指定層時，門才打開； e.在電梯運行過程中，支持其它呼叫。 3) 電梯運行后狀態(tài)：在到達指定樓層后，電梯會繼續(xù)待命，直至新命令產(chǎn)生。 a.電梯在到達
4、指定樓層后，電梯門會自動打開，經(jīng)一段延時自動關閉，在此過程中，支持手動開門或關門； b.各樓層顯示值為該層所在位置，且上行與下行指示燈均滅 。,二、 實際運行中的情況分析 1. 分類分析 1) 電梯上行分析： 若電梯在上行過程中，某樓層有呼叫產(chǎn)生時，可分以下兩種情況： a.若呼叫層處于電梯當前運行層之上目標運行層之下,則電梯應在完成前一指令之前先上行至該層,完成該層呼叫后再由近至遠的完成其它各個呼叫動作； b.呼叫層處于電梯當前運行層之下，則電梯在完成前一指令之前不響應該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。,2）電梯下行分析： 若電梯在下行過程中，樓層有呼叫產(chǎn)生時，分以下兩種情
5、況： a. 若呼叫層處于電梯當前運行層之下目標運行層之上，則電梯應在完成前一指令之前先下行至該層，完成該層呼叫后再由近至遠地完成其它各個呼叫動作； b. 若呼叫層處于電梯運行層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。 2.總結規(guī)律 由以上各種分析可以看出，電梯在接受指令后，總是由近至遠地完成各個呼叫任務。電梯機制只要依此原則進行設計動作，就不會在運行時出現(xiàn)電梯上下亂跑的情況了。,五層樓電梯控制組態(tài)仿真界面,,左半部分是電梯的內(nèi)視圖，其中包括一個樓層顯示燈、開門按鈕、關門按鈕、一層到五層的呼叫按鈕以及電梯的上升和下降狀態(tài)指示燈等。兩扇電梯門打開后可以看到樓
6、道的景象。 右半部分是五層樓宇電梯的外視圖，表示五層樓宇和一個電梯的轎箱。在電梯的外視圖中，一層有一個上呼叫按鈕五層有一個下呼叫按鈕，二、三和四層有上、下呼叫按鈕各一個，每個呼叫按鈕內(nèi)都有一個相應的指示燈，用來表示該呼叫是否得到響應。轎箱的電梯門和每層的電梯門都可以打開。,3仿真電梯的控制要求 1）接受每個呼叫按鈕（包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并作出相應的響應。 2）電梯停在某一層（例如3層）時，此時按動該層（3層）的呼叫按鈕（上呼叫或下呼叫），則相當于發(fā)出打開電梯門命令，進行開門的動作過程；若此時電梯的轎箱不在該層（在1、2、4、5層），則等到電梯關門后，按照不換向原則控制電梯向上或
7、向下運行。 3）電梯運行的不換向原則是指電梯優(yōu)先響應不改變現(xiàn)在電梯運行方向的呼叫，直到這些命令全部響應完畢后才響應使電梯反方向運行的呼叫。例如現(xiàn)在電梯的位置在一層和二層之間上行，此時出現(xiàn)了一層上呼叫、二層下呼叫和三層上呼叫，則電梯首先響應三層上呼叫，然后再依次響應二層下呼叫和一層上呼叫。,4）電梯在每一層都有一個行程開關，當電梯碰到某層的行程開關時，表示電梯已經(jīng)到達該層。 5）當按動某個呼叫按鈕后，相應的呼叫指示燈亮并保持，直到電梯響應該呼叫為止。 6）當電梯停在某層時，在電梯內(nèi)部按動開門按鈕，則電梯門打開，按動電梯內(nèi)部的關門按鈕，則電梯門關閉。但在電梯行進期間電梯門是不能被打開的。 7）當電
8、梯運行到某層后，相應的樓層指示燈亮，直到電梯運行到前方一層時樓層指示燈改變。,三、設計部分 首先，應該做上位機與下位機之間的任務分工： 上位機主要用來完成仿真界面的制作及動畫連接工作。 下位機則主要用來完成PLC程序的編寫。 其實，上位機與下位機的設計工作是密切配合的。它們無論在通訊中使用的變量，還是在進行界面仿真時控制的對象都應該是一致的?？傮w上講，仿真界面是被控對象，PLC是存儲運行程序的裝置，而控制指令則由仿真界面中的仿真控制器件發(fā)出。另一方面，仿真界面中仿真電梯的運動，門的運動等，都是由力控組態(tài)軟件所提供的命令語言來完成的。,1PLC程序中I/O點的定義 在編程過程中
9、，所用到的I/O地址分配如下表所示。編程過程可分為電梯內(nèi)部和電梯外部兩部分進行。,I/O分配表,（續(xù)上表）,2. 電梯內(nèi)部的PLC編程 1）五層樓的內(nèi)呼叫燈PLC程序 電梯內(nèi)部的五個呼叫按鈕，指定的是電梯的運行目標。因此在電梯未達到指定目標時，該層呼叫燈應一直有顯示（為綠），因此輸出時就應該使用保持繼電器。另外，當電梯達到指定樓層時，呼叫燈應該滅掉，即保持繼電器斷開。 先以一層內(nèi)呼叫燈為例，所得的程序如下圖所示。,,五層樓內(nèi)呼叫燈的PLC梯形圖程序如下圖:,,2）電梯內(nèi)的樓層顯示器 樓層顯示器是以電梯是否碰到行程開關來決定的。顯示器同樣有保持特性。另外要替換某一顯示器的值，需要電梯接
10、觸到其上層或下層的行程開關。 綜合以上因素可得程序如下圖所示（以第二層顯示器為例）。,,3）電梯內(nèi)的電梯升降顯示器 升降顯示器的狀態(tài)共三種：顯示上升、顯示下降、或都不顯示。另外，無論上升還是下降，都與電梯的呼叫有密切關系。上升包括了從第一層到第五層的上升運動，下降也同樣如此。因此程序應從最基本、簡單的過程入手?，F(xiàn)以電梯從第四層到第五層的上升為例。 若五層有呼叫，包括兩種情況：電梯內(nèi)呼叫、電梯外呼叫。若電梯由第四層上行至第五層，此時Y10亮,Y11滅,下降觸點YF斷開，上升觸點YE閉合。并列的條件還有四層外部上呼叫閉合、五層下呼叫閉合、五層呼叫按鈕的閉合，這些條件同樣使得四層顯示器改變，因
11、此在編程時都要考慮。,,,四層升至五層的升降顯示器PLC程序如下圖：,由三層升至五層的升降顯示器PLC程序如下圖：,,由上面的分析可以看出，整個電梯上升顯示程序即是對各層的上升程序取程序塊并聯(lián)邏輯操作。 電梯下降指示燈的程序編寫方法與上升指示燈的編寫方法是一樣的。,3. 電梯到達樓層后的停止 由于在電梯外部有上升呼叫和下降呼叫，所以當呼叫方向與電梯運行方向相同時，電梯才能停止。 下面以向下呼叫停止R201為例說明。而上升呼叫停止R200的編程思路與下降呼叫停止R201相似。,,,電梯到達呼叫樓層后停止的PLC程序如下圖所示。,當電梯一直顯示向下運行，即Y11接通時，只有當每層樓的向下呼
12、叫即Y3、Y5、Y7和該層的行程開關接通時，電梯到達各層后R201才接通，否則并不接通。 另外，如果電梯一直停在某一層，不顯示上升與下降，該層的上呼叫接通時R201也接通。,4. 電梯的開、關門程序 以電梯的開門Y12程序為例說明。 首先，只有當電梯既不上升也不下降時才能進行開門，即Y12才能輸出。無論電梯的上升停止或下降停止，只要R200或R201有一個輸出，電梯經(jīng)過延時后都會自動開門。如果電梯停在某一層，按下該層的外部呼叫也會輸出R200或R201，電梯門也會打開。當開門Y12輸出時，關門Y13斷開。如果關門Y13接通時，Y12也應立即斷開。,,電梯開門的PLC梯形圖程序如下圖
13、：,5 電梯外部操作與顯示的PLC程序 1）外部呼叫 電梯外部呼叫與內(nèi)部呼叫是類似的。一個呼叫燈的接通對應于相應的外部呼叫接通，其關閉條件為相應行程開關閉合，相應升降指示燈閉合。另外，外部呼叫同樣有保持特性，故也應使用保持繼電器作為輸出。需要指出的是第一、第五層的呼叫是單向的，故其關閉條件也相應變?yōu)樾谐涕_關閉合“AND”電梯升降斷開。,,,,a.2層4層以2層為例：,b. 1層、5層以1層為例：,1層電梯外部呼叫梯形圖,2層電梯外部上呼叫梯形圖,下呼叫與上呼叫類似，不同之處在于關閉條件中的Y10（上升指示）應換為Y11（下降指示）。 2）樓層的電梯位置指示燈 外部樓層的電梯位置指示燈與電
14、梯內(nèi)的位置指示燈相同。 3）電梯的上升與下降 設電梯從一層到五層上升。 由于電梯在第一層，此時構成電梯上升的因素包括：二層上/下呼叫、三層上/下呼叫、四層上/下呼叫、五層下呼叫、內(nèi)二層呼叫燈、內(nèi)三層呼叫燈、內(nèi)四層呼叫燈、內(nèi)五層呼叫燈，這11種條件對于電梯的上升是一種邏輯“OR”的關系，而這些條件的產(chǎn)生的前提條件則是電梯此時在一層，即一層位燈Y9有輸出?？梢姡琘9與前11個“OR”邏輯是“AND”的關系。,電梯從一層到五層上升的梯形圖如下圖：,,電梯由二層上升到五層、三層上升到五層、四層上升到五層的編程思路與一層上升到五層相似，不同之處為上升條件同某層位燈邏輯“AND”運算之后還應排除電梯下
15、降指示的情況，這里將電梯下降指示Y11的常閉觸點與之串聯(lián)。另外由于電梯上升，電梯門應關門，電梯下降線圈YF應斷電，這又是和以上程序塊取邏輯“AND”與的過程。 電梯下降程序的編寫方法與上升程序的編寫方法相似。 需要指出的是：電梯上升與下降都是建立在開門和關門繼電器線圈不接通的情況下。因此，在電梯上升與下降的過程中要將這兩個因素考慮在內(nèi)。,四、五層樓電梯PLC控制參考程序 五層樓電梯仿真系統(tǒng)的PLC控制參考程序如教材圖7-32所示。由于篇幅的限制，有關五層樓電梯仿真系統(tǒng)界面的制作、腳本程序的編寫、仿真系統(tǒng)的運行過程以及系統(tǒng)編程時易出現(xiàn)的問題和解決辦法在這兒就不詳細地敘述了。讀者可把本書配套光盤中的應用程序“五層樓電梯”裝載到自己的計算機中運行，通過實際操作了解電梯的基本功能，仔細分析該仿真系統(tǒng)的設計過程，從中學習利用監(jiān)控組態(tài)軟件進行PLC系統(tǒng)設計的方法和技巧。,
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