三层电梯与组态王仿真.docx

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三层电梯与组态王仿真

《PLC课程设计》报告

（2013-2014学年第二学期）

课程设计题目：

三层电梯控制

一、课程设计性质和目的

PLC课程设计是《PLC原理及应用》课程与实验结束后的一门应用性很强的实践课。

所选题目《三层电梯控制》紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力，使学生将所学的PLC知识运用到现实中。

通过GXDeveloper进行控制程序的编写，并且用组态王开发出模拟控制的交互界面，极大地提高了学生的综合设计能力。

要求学生将PLC软件和组态王软件的功能结合起来，实现仿真效果，锻炼学生实践能力。

二、课程设计的内容及要求

（一）设计内容

本设计是基于组态王的三层电梯控制，电梯控制程序由三菱PLC编程软件GXDeveloper开发，人机界面由组态王开发。

电梯控制要求如表1所示。

输入点分配如表2所示。

输出点分配如表3所示。

表1三层电梯控制要求

序号

输入

输出

原停层

呼叫层

运行方向

运行结果

1

1

3

升

上升到3层同时开门，4s后关门

2

2

3

升

上升到3层同时开门，4s后关门

3

3

3

停

开门，4s后关门

4

1

2

升

上升到2层同时开门，4s后关门

5

2

2

停

开门，4s后关门

6

3

2

降

下降到2层同时开门，4s后关门

7

1

1

停

开门，4s后关门

8

2

1

降

下降到1层同时开门，4s后关门

9

3

1

降

下降到1层同时开门，4s后关门

10

1

2,3

升

先上升到2层，开门，4s后关门；

再上升到3层开门，4s后再关门

11

2

先1后3

先降后升

先下降到1层，开门，4s后关门；

再上升到3层开门，4s后再关门

12

2

先3后1

先升后降

先上升到3层开门，4s后再关门；

再下降到1层，开门，4s后关门

13

3

2,1

降

先下降到2层，开门，4s后关门；

再下降到1层开门，4s后再关门

14

任意

报警

任意

报警指示灯亮

15

在轿厢运行期间不能开门

16

轿厢关好门后，才允许运行

17

按下轿厢开门按钮，开门（只在电梯停在楼层时动作）

18

按下轿厢关门按钮，立即关门（不需要等待4s）

19

电梯运行期间，暂时不接受呼叫指令，等待到达指定楼层，开门、关好门后，才接受下一次的呼叫指令。

注意：

本次课程设计必须完成序号1~9,15~19中的要求；如有时间，在此基础上进行扩展完成1~18的要求。

表2输入点分配

序号

名称

输入点

0

轿厢内，呼1层按钮

X000

1

轿厢内，呼2层按钮

X001

2

轿厢内，呼3层按钮

X002

3

轿厢内，开门按钮

X003

4

轿厢内，关门按钮

X004

5

轿厢内，报警按钮

X005

6

第1层，上行按钮

X006

7

第2层，下行按钮

X007

8

第2层，上行按钮

X020

9

第3层，下行按钮

X021

10

第1层限位开关

X022

11

第2层限位开关

X023

12

第3层限位开关

X024

13

开门限位开关

X025

14

关门限位开关

X026

表3输出点分配

序号

名称

输出点

0

电梯上行

Y000

1

电梯下行

Y001

2

上行指示灯

Y002

3

下行指示灯

Y003

4

开门

Y004

5

关门

Y005

6

报警指示灯

Y006

其中X005，Y006为扩展任务预留I/O分配。

（二）功能要求

1、在三菱软件GXDeveloper8.0中设计出三层电梯的梯形图控制程序；

2、在组态王软件中设计出三层电梯模拟控制的人机界面；

3、将组态王运行界面与PLC程序联合仿真调试，模拟出电梯控制。

三、课程设计的进度及安排

进度及安排如下表所示

序号

项             目

时  间

1

布置课程设计任务、讲授控制方法和要求

1天

2

MXOPC与GXSimulator通信调试

1天

3

组态王软件操作学习

1天

4

创建三层电梯控制画面

1天

5

三层电梯控制PLC程序的编写与调试

1天

6

组态王命令语言的编写

1天

7

组态王动画的编程及设置

1天

8

组态王三层电梯控制系统整体调试

1天

9

检测验收、写课程设计报告

1天

10

答辩

1天

四、设计所需软件平台

1、GXDeveloper8.0PLC编程软件；

GXDeveloper8.0PLC编程软件是用来对三菱可编程控制器进行软件开发仿真的软件，它主要的功能有程序开发、维护，编程，项目数据管理，在线监控、诊断等。

仿真则通过计算机的虚拟软元件进行。

2、MXOPCServer软件；

OPC软件是用于联接控制元件与设备的软件，能将两边的实时变化连接起来，相互反馈，反映出控制过程的真实情况。

3、组态王6.53软件。

组态王软件可提供了可视化监控画面，有利于实验人员实时现场监控，方便地设计监控仿真画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。

它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。

五、设计思路及梯形图程序

根据任务书的电梯控制要求对电梯控制程序进行分析，将控制要求拆分成多个部分来设计，现将程序分成以下几个部分：

（一）开门、关门的控制部分：

如图1所示：

手动开门时：

当电梯运行到位后，按开门按钮，开门常开触点闭合，开门线圈Y004得电打开电梯门直至门到位，开门限位开关接通开门过程结束；

自动开门时：

电梯运行到位后，相应的楼层限位开关闭合，运行到位辅助继电器得电接通，开门线圈得电动作；

手动关门时：

按下关门按钮，断开开门线圈，接通关门线圈关门；

自动关门时：

开门到位后，定时器接通计时到4秒，常开触点闭合，关门线圈得电开始关门直到关门限位开关闭合；

M12的作用：

用于辅助电梯运行到位的判断；

图1

（二）电梯到站指示：

如图2所示：

M10、M11是单双数楼层联锁中间继电器。

Y11表示电梯在一楼，Y12表示电梯在二楼，Y13表示电梯在三楼。

图2

（三）楼层呼叫指示及轿厢内去某层指示控制：

曾呼叫指示控制，即当乘客在电梯外层按下呼叫按钮是，电梯经过上下行判断，开始向相应呼叫层运行，到达该层，相应楼层接近开关闭合，自动开门，同时呼叫指令撤销。

箱内去某层时，同样经过上下行判断开始执行。

楼层呼叫指示如图3所示，轿厢内去某层指示控制如图4所示，上下行控制判断如图5所示。

图3

图4

图5

（四）电梯上下行运行：

当电梯完成上下行判断，辅助继电器M19接通，控制电梯上行或下行。

Y006是报警按钮，当按下X005，线圈Y006接通，所有常闭出点断开，停止电梯的运行，开、关门的动作，以保证人身安全。

当按下报警取消按钮X027，Y006线圈断电，所有动作恢复正常，控制程序如图6所示，

图6

六、组态王人机界面设计

打开组态王软件，新建一个工程，然后在画面窗口进行电梯仿真图的绘制，按照任务书的要求将电梯的基本画面及基本操作按钮绘制出来，电梯仿真界面如图。

绘制三个矩形作为楼层，再绘制两个小矩形作为电梯门，右侧的矩形代表电梯箱体。

图7

绘制完电梯仿真界面后，对界面进行MXOPCServer软件建立连接。

选择GXDeveloper作为输出端，CPU型号选择FX2N，时间为100ms，如图7所示。

名称及数据设计如图8-10所示。

图8

图9图10

建立完文件后，设置联接端口如图所示。

图11

图12

设置完后即开始建立数据词典，如图13-15所示。

图13

图14图15

数据词典设置完后，开始动画连接的设置：

图16是开关门动画连接设置；

图16

图17是电梯升降的动画设置；

图17

图18是楼层显示灯的动画设置；

图18

图19是上下行指示按钮动画设置；

图19

图20-21是呼叫按钮的动画设置；

图20

图21

设置完动画联接后，对组态王命令语言进行编辑，示例如图22所示。

具体命令语言见附录3；

图22

完成所有设置后，可以对界面进行美化，设置一些优美的背景。

图23

七、调试运行

调试：

电梯初始位置设为三楼，当按下一楼呼叫按钮，，下行线圈Y001和下行指示灯得电，电梯下行。

，

下行到位后开始开门，4秒后自动关门；

软元件仿真正确后，通过OPC与组态王联机进行仿真，一楼呼叫仿真界面如图24所示；

图24

运行到一楼后，电梯门自动打开，如图25所示；二楼呼叫仿真界面如图26所示；

图25图26

图27为报警按钮按下以后，电梯停止下行，报警指示灯闪烁。

图27

八、结果及分析

开始在plc程序调试过程中，电梯可以成功的从1楼上到2楼，从3搂按钮到2楼，2楼到3楼等楼层方向都可以顺利运行。

但是，对于开关门这一部分却出了问题，然后到程序中找错误，在这一环节花费了很大的精力，查阅了很多图书馆的资料，然后反复调试才解决问题。

最终符合控制要求。

在组态王中调试电梯动态画面时，因为命令语言参数设置刚开始出现问题，结果仿真时，电梯门全部不见了（实际是全部打开了）。

然后在命令语言程序中寻找错误，发现启动初始值有错，并且再次调试运行时开门程序。

经过一次次的调试，直到符合控制要求。

同时电梯上下行的无法实现，原因是由于粗心大意把命令语言运行时的高度变量变化换成了上下行变量，最后经过想当长的时间才找到问题之所在。

最后调试结果都符合三层电梯控制要求。

九、心得体会

通过两周的学习，三层电梯的PLC控制课程设计全部结束，掌握了程序编写及仿真，以及掌握了三菱OPC服务软件和组态王的基本知识，加深了PLC的学习，场合的运用。

在本次设计过程中，无论从理论还是实践得到了一个系统的学习。

也锻炼了自己的动手能力及解决问题的能力。

 在调试时的问题最多最严重，因为对实际情况的不了解和粗心，对设计造成了很大的影响。

这次的课程设计使我认识到实践的重要性，平时的理论知识只有用到实际中才能发现自身的问题。

只有通过动手才能将自己的能力提高，才能将学到的知识与动手能力结合。

虽然课程设计过程中流下了汗水，碰到了很多的问题，总的来说，本次课程设计痛苦并快乐着，但一切的困难的解决过程都为我以后学习做了一个很好的铺垫。

十、参考文献

[1]王阿根.《电气可编程控制原理与应用》-第2版.清华大学出版社.2010年1月出版

[2]王兆明.可编程控制器原理、应用与实训.机械工业出版社.2008.1

[3]杨思国、江力.可编程控制器应用教程.合肥工业大学出版.2008.7

[4]《组态王6.5初级培训教程》.北京亚控科技发展有限公司.2007

[5]《组态王6.51使用手册》.北京亚控科技发展有限公司.2005

十一、致谢

在本次课程设计中，在同学和老师的精心指导下，我在规定时间内完美地完成课程设计。

在此，非常感谢指导我的同学和我的指导老师崔宁老师。

附录

附录1

附录2

//开关门限位开关判断0

if（\\本站点\一楼开关门程度（新）==0||\\本站点\二楼开关门程度（新）==0||\\本站点\三楼开关门程度（新）==0）

{\\本站点\开门限位开关=1;}else{\\本站点\开门限位开关=0;}

if（\\本站点\一楼开关门程度（新）==500&&\\本站点\二楼开关门程度（新）==500&&\\本站点\三楼开关门程度（新）==500）

{\\本站点\关门限位开关=1;}else{\\本站点\关门限位开关=0;}

//电梯门

if（\\本站点\电梯开门==1&&\\本站点\第一层限位开关==1）

{\\本站点\一楼开关门程度（新）=\\本站点\一楼开关门程度（新）-50;}

if（\\本站点\电梯开门==1&&\\本站点\第二层限位开关==1）

{\\本站点\二楼开关门程度（新）=\\本站点\二楼开关门程度（新）-50;}

if（\\本站点\电梯开门==1&&\\本站点\第三层限位开关==1）

{\\本站点\三楼开关门程度（新）=\\本站点\三楼开关门程度（新）-50;}

if（\\本站点\电梯关门==1&&\\本站点\第一层限位开关==1）

{\\本站点\一楼开关门程度（新）=\\本站点\一楼开关门程度（新）+50;}

if（\\本站点\电梯关门==1&&\\本站点\第二层限位开关==1）

{\\本站点\二楼开关门程度（新）=\\本站点\二楼开关门程度（新）+50;}

if（\\本站点\电梯关门==1&&\\本站点\第三层限位开关==1）

{\\本站点\三楼开关门程度（新）=\\本站点\三楼开关门程度（新）+50;}

//楼层限位开关判断

if（\\本站点\电梯升降程度==454）

{\\本站点\第一层限位开关=1;}else{\\本站点\第一层限位开关=0;}

if（\\本站点\电梯升降程度>=254&&\\本站点\电梯升降程度<=274）

{\\本站点\第二层限位开关=1;}else{\\本站点\第二层限位开关=0;}

if（\\本站点\电梯升降程度==85）

{\\本站点\第三层限位开关=1;}else{\\本站点\第三层限位开关=0;}

//报警

if（\\本站点\厢内报警按钮==1）

{\\本站点\报警指示灯=1;}

if（\\本站点\报警取消按钮==1）

{\\本站点\报警指示灯=0;}

//楼层显示

if（\\本站点\电梯升降程度==454）

{\\本站点\电梯一楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=1;}

if（\\本站点\电梯升降程度==262）

{\\本站点\电梯二楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=2;}

if（\\本站点\电梯升降程度==85）

{\\本站点\电梯三楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=3;}

if（\\本站点\电梯上行==1&&（\\本站点\电梯升降程度>=262&&\\本站点\电梯升降程度<454））

{\\本站点\电梯一楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=1;}

if（\\本站点\电梯下行==1&&（\\本站点\电梯升降程度>=250&&\\本站点\电梯升降程度<454））

{\\本站点\电梯二楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=2;}

if（\\本站点\电梯上行==1&&（\\本站点\电梯升降程度>=85&&\\本站点\电梯升降程度<262））

{\\本站点\电梯二楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=2;}

if（\\本站点\电梯下行==1&&（\\本站点\电梯升降程度<=85&&\\本站点\电梯升降程度<262））

{\\本站点\电梯三楼指示灯=1;\\本站点\楼层显示=3;}

\\本站点\电梯升降程度=\\本站点\电梯升降程度-10;

\\本站点\电梯升降程度=\\本站点\电梯升降程度+10;

\\本站点\三楼开关门程度（新）=500;

\\本站点\电梯三楼开关门程度=\\本站点\电梯三楼开关门程度+50;

附录3