六层电梯楼层组态方案设计书.docx
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六层电梯楼层组态方案设计书
MCGS组态课程设计
题目用组态软件实现六层电梯的设计
学号
姓名
同组人
专业班级
学院电气工程学院
指导教师
成绩
摘要.....................................................4
引言....................................................6
一、设计前的认识.........................................7
(一)梯的发展史.........................................7
(二)梯的运行工作情况..................................8
(三)电梯控制系统的组成.................................8
(四)电梯继电器控制的特点及存在的问题...................9
1.电梯继电器控制的特点..................................9
2.电梯继电器控制存在的问题.............................10
二、设计准备..........................................10
(一)设计内容与要求...................................10
(二)设计思路.........................................11
1.整体设计及实现功能..................................11
2.设计流程图..........................................11
三、组态画面的设计.....................................12
(一)电梯外部画面设计.................................12
(二)电梯内部画面设计.................................13
四、运行策略编写.......................................14
(一)实时数据库变量设置...............................14
(二)运行策略设置.....................................15
1.程序举例............................................16
2.策略设置调试........................................21
五、运行结果...........................................23
六、结论...............................................24
参考文献...............................................25
答谢.................................................26
用组态软件实现六层电梯的设计
学号:
姓名:
指导教师:
摘要随着现代城市的发展,高层建筑日益增多,电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具.电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著,因此必须努力提高电梯系统的性能,保证电梯的运行既高效节能又安全可靠.传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路,这种控制易出故障,维护不便,运行寿命短,占地空间大,正逐步被淘汰.为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率,设计了一套以PLC为核心控制器的电梯自动控制系统,用来取代以往的较复杂的继电器—接触器控制.本文介绍了电梯系统的设计过程。
本文首先对MCGS组态软件的功能作用及操作进行介绍,然后设计了基于组态软件MCGS的电梯系统。
利用组态软件MCGS环境的图形绘制、动画设计等功能设计了八层电梯的仿真实验平台,从而来了解基于MCGS仿真和演示实验平台的作用。
通过组态软件设计的仿真程序平台,可以直观、逼真地显示电梯MCGS动态控制过程,可以改进和验证该系统的可行性。
关键词:
MCGS,电梯,策略
ABSTRACT
Withthedevelopmentofmoderncities,anincreasingnumberofhigh-risebuilding,elevatorbecomeanindispensablemeansoftransportofdailylife.Thequalityoftheliftperformanceoftheimpactonpeople'slivesbecomingmoreandmoreobvious,itmuststrivetoimprovetheperformanceofelevatorsystems,andensuretheoperationoftheliftissafe,reliableandenergyefficient.Thetraditionalelevatorcontrolsystemuseslogicoftherelaytocontrolcircuit,thiskindofcontrolseasilytobecrash,maintainsinconveniently,themovementlifeisshort,andthatoccupyingalargeareaofspace,itbeingeliminatedgradually.Forraisingthecredibilityoftheautomaticcontrolsystemandtheworkefficiencyoftheequipments,designasetoftakePLCasthecorecontrolleroftheelevatorautocontrolsystem,usingtoreplaceformermorecomplicatedofafterelectricappliances-thecontactmachinecontrol.Thisarticledescribestheelevatorsystemdesignprocess.InthefirstpartofthefunctionofMCGSconfigurationandoperationsoftwarearedescribed,andthendesignedbasedontheconfigurationsoftwareMCGStheelevatorsystem.UsingconfigurationsoftwareMCGSenvironmentgraphicsrendering,animationdesign,functionaldesignoftheeight-storyelevatorsimulationplatform,tounderstandsothesimulationanddemonstrationexperimentbasedonMCGSplatformrole.Throughtheconfigurationsoftwaredesigningplatformsimulationandprogramcanbeintuitive,lifelikedisplayelevatorMCGSdynamiccontrolprocess,improveandverifythefeasibilityofthesystem.keywords:
MCGSElevatorStrategies
引言
近年来,随着城市建设的不断发展,高层建筑不断增多,电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。
电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。
在许多交通设备中,电梯是自动化程度最高的先进设备的一种。
以前的电梯主要采用单片机控制,其性能等各方面都不太完善,现在电梯控制系统多采用PLC,从电梯的性能、器件的灵活性及安全保障方面等都有了很大的提高。
所以,我们用MCGS工程组态软件可以提供较为直观、清晰、准确、稳定的电梯运行状态,进而为系统改进提供多方面的可能性,充分提高电梯控制系统的工作效率和安全性能,这对PLC也是一种保护。
MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem,通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,能够在Windows平台上运行。
通过对现场数据的采集处理。
以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式。
向用户提供解决实际工程问题的方案。
充分利用windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。
比以往使用专用机开发的工业控制系统更具通用性.在自动化领域有着更广泛的应用。
MCGS态软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面。
实时性强,有良好的并行处理性能和丰富生动的多媒体画面。
其开放式结构拥有广泛的数据获取和强大的数据处理功能,同时提供良好的安全机制,为多个不同级别用户设定不同的操作权限。
MCGS组态软件支持多种硬件设备,实现"设备无关",用户不必因外部设备的局部改动,而影响整个系统。
MCGS组态软件由"MCGS组态环境"和"MCGS运行环境"两个系统组成,两部分互相独立又紧密相关。
本文利用MCGS组态软件检验电梯控制系统的运行情况。
一、设计前的认识
(一)电梯的发展史
据有关资料表明,早在公元前2600年,埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统。
1203年,在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机,结束了用人力运送重物的历史。
1765年瓦特发明蒸汽机后,1858年美国研制出以蒸汽为动力,通过带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯。
1878年英国的阿姆斯特朗发明了水压梯,淘汰了蒸汽梯。
后又出现了液压泵和控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯。
这种液压梯至今仍为人们所采用。
电梯发展兴盛的根本原因在于采用了电力作为动力来源。
18世纪末发明了电机,随着电机技术的发展,19世纪初开始使用交流异步单速和双速电动机作动力的交流电梯,尤其是交流双速电动机的出现,改善了电梯的工作性能。
在20世纪初,美国奥的斯电梯公司首先使用直流电动机作为动力,生产出以槽轮式驱动的直流电梯,从而为后来的高速度、高行程电梯的发展奠定了基础。
世纪30年代,20美国奥的斯电梯公司为纽约市的102层摩天大楼制造和安装了74台速度为6.0m/s的电梯。
从此电梯一直日新月异地发展着。
随着电子工业的发展,PLC和电子计算机成功地应用到电梯的电气控制系统中,电梯产品的质量和运行效果显著提高。
(二)电梯的运行工作情况
电梯主要由轿厢、配重、曳引机、控制柜/箱、导轨等主要部件组成。
电梯在运行的过程中有起点站也有终点站。
起点站设在一楼,终点站设在最高楼。
各站的厅外设有召唤箱,箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮。
电梯的运行工作情况和汽车有共同之处,只是电梯的自动化程度比较高,一般电梯的乘用人员只需通过操纵箱上的按钮向电气控制系统下达一个指令信号,电梯就能自动关门、定向、起动、在预定的层站平层停靠开门。
乘客电梯的运行工作情况类似公共汽车,在起点站和终点站之间往返运行,在运行方向前方的停靠站上有顺向的指令信号时,电梯到站能自动平层停靠开门接乘客。
而载货电梯的运行工作情况则类似卡车,执行任务为一次性的,乘用人员控制电梯上下运行时一般一次只能下达一个指令任务,当一个指令任务完成后才能再下达另一个指令任务。
在执行任务的过程中,从一个层站出发到另一个层站时,若中间层站出现顺向指令信号,一般都不能自动停靠,所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。
(三)电梯控制系统的组成
电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。
1.电力拖动部分
电梯主拖动类型有直流电动机拖动、交流电动机拖动、直流发电机-电动机组供电(G-M)拖动、晶闸管供电(SCR-M)的直流拖动和交流双速电动机拖动、交流调压调速(AVCC)拖动、交流变频调速(VVVF)等。
为得到较好的舒适感,要求曳引电动机在选定的调速方式下,电动机的输出转矩总能达到负载转矩的要求。
考虑到电压的波动、导轨不够平直造成的运动阻力增大等因素,电动机转矩还应有一定的裕度。
2.电气控制部分
电气控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。
电气控制系统通过电路控制电力拖动系统工作程序,完成各种电气动作功能,保证电梯安全运行。
电梯一般是由电动机来拖动的,其运行过程大多包括启动、正(反)转、停止等,这整个过程是由电气控制系统来完成。
电梯电气控制系统与电力拖动系统比较,变化范围比较大。
电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。
以其体积小、PLC功能强、故障率低、寿命长、噪声低、维护保养简便、修改逻辑灵活、程序容易编制,易联成控制网络等诸多优点得到了广泛的应用。
(四)电梯继电器控制的特点及存在的问题
1.电梯继电器控制的特点
(1)所有控制功能及信号处理均由硬件实现,线路直观,易于理解和掌握,适合一般技术人员和技术工人。
(2)系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。
(3)大部分电器均为常用控制电器,更换方便,价格便宜。
(4)多年来我国一直生产这类电梯,技术成熟,熟悉掌握的人员较多。
2.电梯继电器控制存在的问题
(1)系统触点多,接线复杂,且触点易烧坏磨损,造成接触不良,故障率较高。
(2)普通控制电器及硬件接线方法难以满足较复杂的控制功能
(3)电磁机构及触点动作缓慢,机械和电磁惯性大,系统控制精度难以高。
(4)系统结构庞大,能耗高,机械动作噪音大。
(5)线路复杂,易出现故障,保养维修工作量大,费用高;且检查故障困难,费时费工。
电梯一旦发生冲顶或蹲底,不但会造成电梯机械部件损坏,还可能出现人身事故。
二、设计准备
(一)设计内容与要求
用MCGS组态设计一个6楼层单个载客箱的电梯演示实验,该演示实验达到的目的是控制电梯完成6个楼层的载客服务,其设计内容与要求如下:
1.电梯无司机驾驶,完全自动响应门厅和轿厢内;
2.起动后,若有呼梯信号,运行至呼叫所在楼层后经1秒钟自动开门;
3.到站后自动平层开门,3秒后自动关门;
4.站达请求楼层后,开门指示灯亮,开门3秒后电梯门自动关闭,关门指示灯灭;
5.内、外召唤指令信号自动定向。
(二)设计思路
利用MCGS组态软件设计仿真控制对象,是在计算机上运行事先编写好的MCGS仿真程序,用软件提供的图形动画来代替硬件(被控对象)的工作,借助计算机屏幕观察控制过程与结果。
1.整体设计及实现功能
在电梯内部,有6个楼层按钮和关门按钮。
当乘客进入电梯后,乘客按下的代表其要去的目的地的楼层按钮后,电梯运行,当电梯停下时,电梯门可以自动打开,经过一定的延时后,又可自动关门。
在电梯外部,设有6层楼梯间,每层都有呼叫按钮,呼叫按钮是乘客用来呼叫电梯的工具。
电梯在运行过程中,按下某层呼叫按钮后,电梯响应该呼叫信号,电梯轿厢上行或下行直至该层,运行中电梯门始终关闭,到达指定层时,电梯门自动打开,经一段延时自动关闭,在此过程,支持手动关门。
2.设计流程图
设计流程图表明了粗略的设计思路如下图示:
图a设计流程图
三、组态画面的设计
为了形象的表示现实中的机械设备,仿真人机界面的设计需要通过绘制逼真的平面或立体图形来展现。
在MCGS组态平台上,进入用户窗口的“动画组态”,即进入监控界面制作窗口。
图形绘制的方法和手段可以是多样的,
通过外部照片经过处理,例如电梯门开后的背景图像;可以是MCGS工具箱中的工具,例如电梯门就是矩形工具;可以是图形对象库中的元件,例如楼层呼叫按钮等。
此外,还可以自己利用工具箱中的工具自己设计所需要的图形。
(一)电梯外部画面设计
电梯外部画面构图如下:
图b电梯外部画面
(二)电梯内部画面设计
电梯内部画面构图如图:
图c电梯内部画面
四、运行策略编写
(一)实时数据库变量设置
实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。
数据变量是构成实时数据库的基本单元,建立实时数据库的过程也就是定义数据变量的过程。
定义数据变量的过程主要包括:
制定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围,确定与数据变量相关的参数,如存盘周期、存盘的时间范围和保存期限等。
变量类型可以是开关量、数值量、字符、数据组。
有了图形模拟的机械设备(控制对象),这些图形还需要动态显示PLC过程,需要对这些图形对象进行动画设计,真实地描述外界对象的状态变化,达到过程实时监控目的。
MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中
图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接,并设置响应的动画属性。
在系统运行过程中,图形动画的外观和状态特征由数据对象的实时采集值驱动,从而实现了图形的动画效果。
MCGS为用户制订了许多动画属性,如直线运动、闪烁、颜色变化、可见度等等,利用软件提供的这些动画属性,很容易设计出仿真生产现场的各种动态界面。
但是,有些动画需要在运行策略中编写脚本程序来实现。
电梯运行的实时数据库变量设置如下:
图d实时数据库变量设置
(二)运行策略设置
运行策略是MCGS为用户提供的一个较为高级的开发平台。
在这一平台中,MCGS提供了大量的策略构件,诸如脚本程序、窗口操作、存盘数据浏览、定时计数操作等等。
可以通过这一平台,编写与设计有关的动画城西或是编写与现场控制参数有关的数据处理控制程序,还可以利用其他提供的定时器构件实现现场需要的定时操作,打开关闭各种窗口及策略等。
1.程序举例
以电梯外控制为例说明本设计。
下面是程序内容:
IFkey1=1ANDZ=1ANDX<=1ANDup=0THEN
a=a+1
IFa>130THEN
竖直移动=竖直移动+10
Y=Y+0.08
up=1
IF竖直移动>0ANDkey1=1THEN
竖直移动=0
IFY>1THEN
Y=1
ENDIF
key1=0
Z=0
gat=1
X=1
up=0
ENDIF
ENDIF
ENDIF
IFkey22=1ANDZ=1ANDX<2ANDup=0THEN
a=a+1
IFa>130THEN
竖直移动=竖直移动+10
Y=Y+0.08
up=1
IF竖直移动>125ANDkey22=1THEN
竖直移动=125
IFY>2THEN
Y=2
ENDIF
key22=0
Z=0
gat=1
X=2
up=0
ENDIF
ENDIF
ENDIF
IFkey32=1ANDZ=1ANDX<3ANDup=0THEN
a=a+1
IFa>130THEN
竖直移动=竖直移动+10
Y=Y+0.08
up=1
IF竖直移动>250ANDkey32=1THEN
竖直移动=250
IFY>3THEN
Y=3
ENDIF
key32=0
Z=0
gat=1
X=3
up=0
ENDIF
ENDIF
ENDIF
IFkey42=1ANDZ=1ANDX<4ANDup=0THEN
a=a+1
IFa>130THEN
竖直移动=竖直移动+10
Y=Y+0.08
up=1
IF竖直移动>375ANDkey42=1THEN
竖直移动=375
IFY>4THEN
Y=4
ENDIF
key42=0
Z=0
gat=1
X=4
up=0
ENDIF
ENDIF
ENDIF
IFkey52=1ANDZ=1ANDX<5ANDup=0THEN
a=a+1
IFa>130THEN
竖直移动=竖直移动+10
Y=Y+0.08
up=1
IF竖直移动>500ANDkey42=1THEN
竖直移动=500
IFY>5THEN
Y=5
ENDIF
key52=0
Z=0
gat=1
X=5
up=0
ENDIF
ENDIF
ENDIF
IFkey6=1ANDZ=1ANDX<6ANDup=0THEN
a=a+1
IFa>130THEN
竖直移动=竖直移动+10
Y=Y+0.08
up=1
IF竖直移动>625ANDkey42=1THEN
竖直移动=625
IFY>6THEN
Y=6
ENDIF
key6=0
Z=0
gat=1
X=6
up=0
ENDIF
ENDIF
2.策略设置调试
在MCGS“运行策略”窗口中对“循环策略”、“用户策略”等分别进行组态和设置。
循环策略:
图e循环策略属性图
图f循环策略设置
运行策略:
图g运行策略列表
五、运行结果
本设计只能满足一般人的需要,实现最基本的电梯功能,装设了报警装置,每层电梯入口处都有上下请求开关等等,电梯外部控制和电梯内部控制都很合理。
但所设计的内容还有很多缺点,比如当电梯处于运行模式(上升活下降)时,不能中途拦截电梯,只能当电梯运行到指定楼层后再呼叫电梯,继续使用。
六、结论
这次设计简单分析了电梯的运行方式并利用MCGS组态软件来实现电梯的演示实验,证明了仿真地优点,仿真实验的实质就是借助于组态软件,生成仿真实验环境。
仿真实验教案以仿真动画代替实物模型既能节约大量的实验室经费,又能提高实验的安全性,缩短实验时间。
以仿真动画的形式表示控制和程序的执行结果,极大地增加了学生的参与实验的意识,提高了学生的动手能力,加深学生对课程的理解,提高教案的效果,特别是在培养学生的创新实验,锻炼创新精神时,是非常有用的。
以仿真程序代替实验设备,开发后不需要过多的维护,还可以增强实验的多样性。
此次课程设计将本学期所学的MCGS组态软件知识较好的串联起来,但本设计还有较多地方未能达到预期想法、效果,希望在今后的学习中能够将设计更加完善,提高自我!
参考文献
[01]赵春峰,范晓兰,林洁骏《基于MCGS的四层电梯仿真实验平台》,载《实验室研究与探索》2009年第7期,第37页~38页。
[02]《MCGS通用版组态软件初级教程》
[03]高钦和
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