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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(shè)計(jì) 一、電梯的基本功能 在進(jìn)行上位機(jī)程序以及下位機(jī)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(jìn)行某種操作后應(yīng)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(yīng)該有五個(gè)樓層(1-5層)按鈕、開門和關(guān)門按鈕以及樓層顯示器、上升和下行顯示器。當(dāng)乘客進(jìn)入電梯后,電梯內(nèi)應(yīng)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(shí),應(yīng)具有開門、關(guān)門的功能,即電梯門可以自動(dòng)打開,經(jīng)過一定的延時(shí)后,又可自動(dòng)關(guān)閉。而且,在電梯內(nèi)部也應(yīng)有控制電梯開門、關(guān)門的按鈕,使乘客可以在電梯停下時(shí)隨時(shí)地控制電梯的開門與關(guān)門。 電梯內(nèi)部還
2、應(yīng)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(yuǎn),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(yīng)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(yīng)的呼叫請(qǐng)求之前應(yīng)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(shí)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(yīng)相同。
3、,3電梯的初始狀態(tài)、運(yùn)行中狀態(tài)和運(yùn)行后 狀態(tài)分析 1)電梯的初始狀態(tài):設(shè)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(guān)。 2)電梯在運(yùn)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(yīng)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(dòng)而改變,各層指示燈也隨之而變; d.運(yùn)行中電梯門始終關(guān)閉,到達(dá)指定層時(shí),門才打開; e.在電梯運(yùn)行過程中,支持其它呼叫。 3) 電梯運(yùn)行后狀態(tài):在到達(dá)指定樓層后,電梯會(huì)繼續(xù)待命,直至新命令產(chǎn)生。 a.電梯在到達(dá)
4、指定樓層后,電梯門會(huì)自動(dòng)打開,經(jīng)一段延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉,在此過程中,支持手動(dòng)開門或關(guān)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(shí)際運(yùn)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(shí),可分以下兩種情況: a.若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之上目標(biāo)運(yùn)行層之下,則電梯應(yīng)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(yuǎn)的完成其它各個(gè)呼叫動(dòng)作; b.呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之下,則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)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(shí),分以下兩種情
5、況: a. 若呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之下目標(biāo)運(yùn)行層之上,則電梯應(yīng)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(yuǎn)地完成其它各個(gè)呼叫動(dòng)作; b. 若呼叫層處于電梯運(yùn)行層之上,則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令,直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。 2.總結(jié)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(yuǎn)地完成各個(gè)呼叫任務(wù)。電梯機(jī)制只要依此原則進(jìn)行設(shè)計(jì)動(dòng)作,就不會(huì)在運(yùn)行時(shí)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(gè)樓層顯示燈、開門按鈕、關(guān)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(gè)電梯的轎箱。在電梯的外視圖中,一層有一個(gè)上呼叫按鈕五層有一個(gè)下呼叫按鈕,二、三和四層有上、下呼叫按鈕各一個(gè),每個(gè)呼叫按鈕內(nèi)都有一個(gè)相應(yīng)的指示燈,用來表示該呼叫是否得到響應(yīng)。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(gè)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(yīng)的響應(yīng)。 2)電梯停在某一層(例如3層)時(shí),此時(shí)按動(dòng)該層(3層)的呼叫按鈕(上呼叫或下呼叫),則相當(dāng)于發(fā)出打開電梯門命令,進(jìn)行開門的動(dòng)作過程;若此時(shí)電梯的轎箱不在該層(在1、2、4、5層),則等到電梯關(guān)門后,按照不換向原則控制電梯向上或
7、向下運(yùn)行。 3)電梯運(yùn)行的不換向原則是指電梯優(yōu)先響應(yīng)不改變現(xiàn)在電梯運(yùn)行方向的呼叫,直到這些命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反方向運(yùn)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(shí)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(yīng)三層上呼叫,然后再依次響應(yīng)二層下呼叫和一層上呼叫。,4)電梯在每一層都有一個(gè)行程開關(guān),當(dāng)電梯碰到某層的行程開關(guān)時(shí),表示電梯已經(jīng)到達(dá)該層。 5)當(dāng)按動(dòng)某個(gè)呼叫按鈕后,相應(yīng)的呼叫指示燈亮并保持,直到電梯響應(yīng)該呼叫為止。 6)當(dāng)電梯停在某層時(shí),在電梯內(nèi)部按動(dòng)開門按鈕,則電梯門打開,按動(dòng)電梯內(nèi)部的關(guān)門按鈕,則電梯門關(guān)閉。但在電梯行進(jìn)期間電梯門是不能被打開的。 7)當(dāng)電
8、梯運(yùn)行到某層后,相應(yīng)的樓層指示燈亮,直到電梯運(yùn)行到前方一層時(shí)樓層指示燈改變。,三、設(shè)計(jì)部分 首先,應(yīng)該做上位機(jī)與下位機(jī)之間的任務(wù)分工: 上位機(jī)主要用來完成仿真界面的制作及動(dòng)畫連接工作。 下位機(jī)則主要用來完成PLC程序的編寫。 其實(shí),上位機(jī)與下位機(jī)的設(shè)計(jì)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(jìn)行界面仿真時(shí)控制的對(duì)象都應(yīng)該是一致的??傮w上講,仿真界面是被控對(duì)象,PLC是存儲(chǔ)運(yùn)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(yùn)動(dòng),門的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)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(jìn)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(gè)呼叫按鈕,指定的是電梯的運(yùn)行目標(biāo)。因此在電梯未達(dá)到指定目標(biāo)時(shí),該層呼叫燈應(yīng)一直有顯示(為綠),因此輸出時(shí)就應(yīng)該使用保持繼電器。另外,當(dāng)電梯達(dá)到指定樓層時(shí),呼叫燈應(yīng)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(guān)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(guān)。 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(guān)系。上升包括了從第一層到第五層的上升運(yùn)動(dòng),下降也同樣如此。因此程序應(yīng)從最基本、簡單的過程入手。現(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(shí)Y10亮,Y11滅,下降觸點(diǎn)YF斷開,上升觸點(diǎn)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(shí)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(gè)電梯上升顯示程序即是對(duì)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(dá)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(dāng)呼叫方向與電梯運(yùn)行方向相同時(shí),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(dá)呼叫樓層后停止的PLC程序如下圖所示。,當(dāng)電梯一直顯示向下運(yùn)行,即Y11接通時(shí),只有當(dāng)每層樓的向下呼
12、叫即Y3、Y5、Y7和該層的行程開關(guān)接通時(shí),電梯到達(dá)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(shí)R201也接通。,4. 電梯的開、關(guān)門程序 以電梯的開門Y12程序?yàn)槔f明。 首先,只有當(dāng)電梯既不上升也不下降時(shí)才能進(jìn)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(gè)輸出,電梯經(jīng)過延時(shí)后都會(huì)自動(dòng)開門。如果電梯停在某一層,按下該層的外部呼叫也會(huì)輸出R200或R201,電梯門也會(huì)打開。當(dāng)開門Y12輸出時(shí),關(guān)門Y13斷開。如果關(guān)門Y13接通時(shí),Y12也應(yīng)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(gè)呼叫燈的接通對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的外部呼叫接通,其關(guān)閉條件為相應(yīng)行程開關(guān)閉合,相應(yīng)升降指示燈閉合。另外,外部呼叫同樣有保持特性,故也應(yīng)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(guān)閉條件也相應(yīng)變?yōu)樾谐涕_關(guān)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(guān)閉條件中的Y10(上升指示)應(yīng)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(shè)電梯從一層到五層上升。 由于電梯在第一層,此時(shí)構(gòu)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(duì)于電梯的上升是一種邏輯“OR”的關(guān)系,而這些條件的產(chǎn)生的前提條件則是電梯此時(shí)在一層,即一層位燈Y9有輸出。可見,Y9與前11個(gè)“OR”邏輯是“AND”的關(guān)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(yùn)算之后還應(yīng)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(diǎn)與之串聯(lián)。另外由于電梯上升,電梯門應(yīng)關(guān)門,電梯下降線圈YF應(yīng)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(guān)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(gè)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(guān)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(yùn)行過程以及系統(tǒng)編程時(shí)易出現(xiàn)的問題和解決辦法在這兒就不詳細(xì)地?cái)⑹隽?。讀者可把本書配套光盤中的應(yīng)用程序“五層樓電梯”裝載到自己的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行,通過實(shí)際操作了解電梯的基本功能,仔細(xì)分析該仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程,從中學(xué)習(xí)利用監(jiān)控組態(tài)軟件進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和技巧。,