毕业论文：基于MCGS组态软件的四层楼电梯模拟控制-精品文档格式.doc
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维修保护方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。
当乘员进入电梯，按下楼层按钮，电梯门自动关闭。
控制系统进行下列运作：
根据轿厢所处位置及乘员所处层数，判定轿厢的运行方向，保证轿厢平层减速，将轿厢停在选定的楼层上，同时，楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门。
另外在轿厢外均要有信号灯显示电梯的运行方向及楼层数。
MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）即：
通用监控系统。
它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和处理，以及动画显示，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有通用性。
在自动化领域有着广泛的应用。
本文利用MCGS组态软件检验电梯PLC控制系统的运行情况。
1.电梯PLC控制系统
1.1什么是可编程控制器？
可编程序控制器（ProgrammableL0cController简称PLC）是以微处理器为核心，综合了计算机控制、自动化、通讯网络等技术的一种通用的工业控制装置。
PLC电梯控制系统有如下的特点：
（1）、PLC是基于工业环境下设计的控制装置，环境适应性强，可靠性高；
（2）、PLC最常用的编程语言是梯形图语言，编程语言形象、直观，编程简单，便于广大现场工程技术人员掌握。
（3）、PLC控制系统的体积小，重量轻，便于安装，维修方便。
（4）、PLC具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能，可以方便的实时监视系统的运行状态。
（5）、现代PLC具有传统控制系统无法比拟的远程数据传送、交换、控制和监视的网络通讯功能。
1.2系统结构和控制器选型
电梯的PLC控制系统的结构如图1所示，主要硬件包括：
可编控制器PLC、变频器、光电旋转编码器、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、门机及其他电气元
件等。
S7-200可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器。
它工作可靠，功能极其强大，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动2A的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强。
因此，能够满足电梯对电气控制系统的要求。
S7-200系列小型PLC（MicroPLC）可应用于各种自动化系统。
紧凑的结构，低廉的成本，强大的功能使得它成为各种小型控制任务的理想解决方案。
在本次设计中，利用它编写控制一个四层楼电梯的控制系统。
分别完成轿厢内指令，厅外召唤指令，楼层位置指示，开门控制等任务。
STEP7/WIN32是S7-200系列的PLC编程软件，可以对S7-200的所有功能进行编程。
该软件在Windows平台上运行。
其基本功能是协助用户完成应用软件任务。
例如：
创建用户程序，修改和编辑过程中编辑器具有简单的语法检查功能。
还可以直接用软件设置PLC的工作方式，参数和运行监控。
2.四层楼电梯模拟控制的设计控制要求
（1）开始时，电梯处于任意一层。
（2）当有外呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时3秒后自动关门）
（3）当有内呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时3秒后自动关门）
（4）在电梯轿厢运行过程中，即轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信号均不响应，但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。
例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在次过程中可以响应二层向上的外呼梯信号，但不响应二层向下的外呼梯信号。
当到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。
否则，电梯将继续运行至四楼，然后向下运行响应三层向下外呼梯信号。
（5）电梯具有最远反向外呼梯功能。
例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下呼梯，三层向下呼梯，四层向下外呼梯，则电梯轿厢先去四楼响应四层向下外呼梯信号。
（6）电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。
平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢开门，按关门按钮轿厢关门。
3.I/O点的分配如下
I0.0
S4
四层内呼叫
I0.7
U1
一层上呼
I0.1
S3
三层内呼叫
I1.0
U2
二层上呼
I0.2
S2
二层内呼叫
I1.1
U3
三次上呼
I0.3
S1
一层内呼叫
I1.2
SQ1
一层限位
I0.4
D4
四层下呼
I1.3
SQ2
二层限位
I0.5
D3
三层下呼
I1.4
SQ3
三层限位
I0.6
D2
二层下呼
I1.5
SQ4
四层限位
Q0.0
L4
轿厢在四层
Q1.0
SL2
内呼二层指示
Q0.1
L3
轿厢在三层
Q1.1
SL1
内呼一层指示
Q0.2
L2
轿厢在二层
Q1.2
UP1
外呼一层上指示
Q0.3
L1
轿厢在一层
Q1.3
UP2
外呼二层上指示
Q0.4
DOWN
轿厢上行
Q1.4
UP3
外呼三层上指示
Q0.5
UP
轿厢下行
Q1.5
DN2
外呼二层下指示
Q0.6
SL4
内呼四层指示
Q1.6
DN3
外呼三层下指示
Q0.7
SL3
内呼三层指示
Q1.7
DN4
外呼四层下指示
4.PLC编程程序如下：
4.1指令表：
LDsq1
=l1
LDsq2
=l2
LDsq3
=l3
LDsq4
=l4
Oup
LDM0.5
OM0.4
ALD
Osq1
Oup
ANM0.5
LDM0.7
OM0.6
OLD
=M2.0
Odown
Osq3
ANM0.6
LDM0.5
=M2.1
LDNM0.2
ANM3.0
ANdown
LDNsq1
ANsq2
ANsq3
ANsq4
=M3.3
Osq2
AM1.0
ANM0.7
OM2.0
AM3.3
=up
ANM2.7
ANup
=M3.4
AM0.3
ANM0.4
LDM2.1
OM3.6
AM3.4
=down
LDd4
Asq4
LDu3
Od3
Asq3
LDu2
Od2
Asq2
LDu1
Asq1
=M0.2
LDM0.2
ANM2.2
TONT37,20
LDT37
=M2.2
RM0.2,1
Odn4
=dn4
As4
OM1.6
=M1.6
LDdn4
=M1.0
LDd3
Odn3
LDNsq3
OM2.7
=dn3
As3
OM1.7
=M1.7
LDM1.7
=M0.6
LDd2
Odn2
LDNsq2
=dn2
Osq4
As2
OM1.5
=M1.5
LDM1.5
=M0.4
Oup1
ANsq1
=up1
As1
OM1.4
=M1.4
LDM1.4
=M0.3
LDup
ANs3
=M3.1
OM0.7
OM1.0
=M2.7
LDM0.6
OM0.3
=M3.0
Oup2
OM3.0
=up2
OM1.3
=M1.3
LDup2
=M0.5
Oup3
=up3
OM4.0
=M4.0
LDup3
=M0.7
LDSM0.1
SM3.6,1
RM3.6,1
LDM1.6
=sl4
=sl3
=sl1
=sl2
4.2梯形图：
5.MCGS组态过程以及相关画面如下：
5.1设计监控界面
在组态平台上，创建“四层电梯实验监控”用户窗口，单击“动画组态”，进入动画制作窗口。
利用组态工具，绘制四层电梯实验监控界面。
图2四层电梯PLC实验监控界面
5.2定义数据变量
实时数据库是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。
定义数据变量的内容主要包括：
指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。
（1）对象列表
名称
类型
注释
开关型
三层上呼
下降指示
上升标志
四层指示
三层指示
二层指示
一层指示
F1LEFT
数值型
一层门关
F2LEFT
二层门关
F3LEFT
三层门关
F4LEFT
四层门关
F1flag
一层门关标志
F2flag
二层门关标志
F3flag
三层门关标志
F4flag
四层门关标志
（2）属性设置
将开关型变量的基本属性中的对象初值设置为0,数值型变量的属性设置：
以F1LEFT为例，基本属性中的对象初值设置为100，最小值为0，最大值为100，其它变量的设置与其相似。
（3）MCGS中定义的实时数据库如下：
5.3动画连接
由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的，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，达到过程实时监控的目的。
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，并设置相应的动画属性。
在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，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。
（1）指示灯的属性设置
在用户窗口中，双击三层电梯PLC实验监控窗口进入，选中一层内选指示图标并双击，弹出单元属性设置窗口。
其它指示灯的属性设置和上面基本相同，只是表达式的值对应不同的数据变量，不在一一列举！
（2）轿厢属性的设置
双击界面中表示电梯上升下降的轿厢，弹出属性设置窗口，属性设置如下：
（3）数值型变量的设置
数值型变量有六个，以变量F1LEFT为例：
一层左门的属性设置如图所示。
一层右门设置同左门，区别在于变化方向相反。
5.4MCGS与PLC的连接
设备窗口是MCGS系统的重要组成部分，负责建立系统与外部硬件设备的连接，使得MCGS能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对工业过程的实时监控。
在MCGS组态软件开发平台上，单击“设备窗口”，再单击“设备组态”按钮进入设备组态。
在“设备工具箱”中，选中“串口通讯父设备”和“西门子_S7200PPI”）!
”，加到右面已选设备并分别设置两者的属性,与PLC的I/O设置保持一致！
基本设置如下图：
5.5编制循环策略
在“运行策略”中，双击“循环策略”进入，双击图标进入“策略属性设置”，把“循环时间”设为：
100ms，按“确定”。
双击进入脚本程序编辑环境，程序如下：
ifL1=1andUP=0andF1flag=1andF1LEFT>
0thenF1LEFT=F1LEFT-3
ifUP=1andL1=1andF1LEFT<
100thenF1LEFT=F1LEFT+3
ifF1LEFT=100thenF1flag=1
ifF1LEFT=0thenF1flag=0//一层电梯门开关控制
ifL2=1andUP=0andDOWN=0andF2flag=1andF2LEFT>
0thenF2LEFT=F2LEFT-3
if（（UP=1andL2=1）or（DOWN=1andL2=1））andF2LEFT<
100thenF2LEFT=F2LEFT+3
ifF2LEFT=100thenF2flag=1
ifF2LEFT=0thenF2flag=0//二层电梯门开关控制
ifL3=1andUP=0andL4=0andDOWN=0andF3flag=1andF3LEFT>
0thenF3LEFT=F3LEFT-3
if（（UP=1andL3=1）or（DOWN=1andL3=1））andF3LEFT<
100thenF3LEFT=F3LEFT+3
ifF3LEFT=100thenF3flag=1
ifF3LEFT=0thenF3flag=0//三层电梯门开关控制
ifL4=1andDOWN=0andF4flag=1andF4LEFT>
0thenF4LEFT=F4LEFT-3
ifDOWN=1andL4=1andF4LEFT<
100thenF4LEFT=F4LEFT+3
ifF4LEFT=100thenF4flag=1
ifF4LEFT=0thenF4flag=0//四层电梯门开关控制
if（（（SL2=1orUP2=1orDN2=1）andjiaoxiang>
-150）or（（SL3=1orUP3=1orDN3=1）andjiaoxiang>
-300）or（（SL4=1orDN4=1）andjiaoxiang>
-450））and（F1LEFT>
=100andF2LEFT>
=100andF3LEFT>
=100）andUP=1thenjiaoxiang=jiaoxiang-2//移动块（轿厢）上升控制
if（（（SL3=1orDN3=1orUP3=1）andjiaoxiang<
-300）or（（SL2=1orDN2=1orUP2=1）andjiaoxiang<
-150）or（（SL1=1orUP1=1）andjiaoxiang<
0））and（F2LEFT>
=100andF4LEFT>
=100）andDOWN=1thenjiaoxiang=jiaoxiang+2//移动块（轿厢）上升控制
按“确认”退出，完成脚本程序编写。
在菜单项“文件”中选“进入运行环境”或直接按“F5”或直接按工具条中图标，都可以进入运行环境。
6.实习中的问题
6.1组态画面的设计
本次实习之前，我们在DCS课程中接触过组态软件，当时使用的是浙江中控的产品，我们只是进行了简单的画面和相关操作员站的组态设计，没有和现场设备相连接。
我还记得当时
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