基于PLC的电梯群控的应用研究

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1、基于PLC的电梯群控的应用研究 摘 要电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运送工具。由于老式的电梯运营逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。采用这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运营寿命较短、占用空间大等缺陷。从技术发展来看，这种系统将逐渐被裁减。本文搭建了以实际的电梯模型为控制对象，基于罗克韦尔公司工业网络的电梯控制系统。该系统采用三层网络构造即以太网(Ethernet/IP)、控制网(ControlNet)、设备网(DeviceNet)，以ControlLogix解决器实现多电梯运营优化控制算法，采用柔性Flex I/O以便地解决了电梯繁多的硬接线，采用变频器驱动电梯运营，运用RS

2、View32实现系统的监控画面。该电梯控制系统具有指层、厅召唤、选层、选向等功能。具有集选控制的特点。核心词:电梯控制；三层网络；RSView32 Elevator Group Control Based on PLC ApplicationAuthor：yang leTutor：ren yanshuo High-rise building elevator is indispensable to the vertical transport. The logic of traditional elevator control system is used in relay logic con

3、trol circuits. Using this control circuit is apt to fail, to maintain the inconvenience, running short-lived, large, etc space. From the technology point of view, such a system will gradually be eliminated. This paper built a model of the actual elevator control object, based on Rockwells elevator c

4、ontrol system of industrial networks.The system uses three-tier network architecture is Ethernet (Ethernet / IP), control network (ControlNet), equipment, network (DeviceNet), to ControlLogix processors to achieve optimal control algorithm to run more lift, using flexible Flex I / O easy to solve ra

5、nge of hard-wiring the elevator, elevator operation by inverter drive, using RSView32 realize the system monitor screen. The elevator control system has that level, the Office of call, selected layers, choose the functions. A set of selected control features. Key Words: elevator control, three netwo

6、rks, Rsview 32 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权阐明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指引教师的指引下进行的研究工作及获得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和道谢的地方外，不涉及其她人或组织已经刊登或发布过的研究成果，也不涉及我为获得 及其他教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过协助和做出过奉献的个人或集体，均已在文中作了明确的阐明并表达了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指引教师签名： 日期： 使用授权阐明本人完全理解 大学有关收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校规定提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存

7、毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文；在不以获利为目的前提下，学校可以发布论文的部分或所有内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指引下独立进行研究所获得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不涉及任何其她个人或集体已经刊登或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承当。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全理解学校有关保存、使用学位论文的规定，批准学校

8、保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，容许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的所有或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定解决。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指引教师评阅书指引教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的夯实限度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究措施的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理

9、性 优 良 中 及格 不及格5、完毕毕业论文（设计）期间的出勤状况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体构造与否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、与否完毕指定的论文（设计）任务（涉及装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指引意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念与否有新意？设计与否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计阐明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选级别前的内画“”）指引教师： （签名） 单位： （盖章）年 月

10、日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体构造与否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、与否完毕指定的论文（设计）任务（涉及装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指引意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念与否有新意？设计与否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计阐明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选级别前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一

11、、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的论述状况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反映、理解、体现状况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体构造与否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、与否完毕指定的论文（设计）任务（涉及装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指引意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念与否有新意？设计与否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计阐明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评

12、估成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选级别前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日目 录1 绪论11.1 电梯概述11.2 设计背景11.3 本文目的、意义22 电梯控制技术32.1 电梯控制技术概述32.1.1 电梯控制技术的发展32.1.2 电梯控制技术的转变32.2 电梯的集选控制42.2.1 电梯的集选控制算法52.2.2 电梯的PLC集选控制系统63 系统总体设计73.1 电梯控制系统的模块化设计73.1.1 模块化设计思想73.1.2 电梯控制系统各模块间的关系73.2 电梯控制系统设计流程图93.2.1 系统功能

13、需求93.2.2 系统设计流程图94 电梯的硬件部分114.1 电梯的模型概述114.2 网络的组建135 电梯的软件部分设计145.1 编程与组态软件RSLOGIX5000145.2 创立系统工程文献145.3 CONTROLLOGIX系统组态165.3.1 I/O模块的组态165.3.2 通讯模块的组态175.4 电梯逻辑控制程序的设计215.4.1 指层环节215.4.2 轿内指令和厅外呼喊控制环节225.4.3 定向、换速与选层控制环节235.4.4 平层停车环节315.4.5 电梯启动运营环节325.4.6 轿门开关控制环节335.4.7 显示环节356 用RSVIEW32软件实现电

14、梯模型的实时监控376.1 建立RSView32工程376.2创立图形界面416.2.1 有关电梯模型的图形界面416.2.2 创立电梯模型的图形界面426.3组态趋势图436.3.1 有关趋势图436.3.2 创立电梯模型的趋势图446.3.3 组态电梯模型的趋势图446.4组态活动记录与数据记录466.4.1 组态活动记录466.4.2 组态数据记录47结论48致 谢49参照资料50附录521 绪论1.1 电梯概述电梯进入人们的生活已经150年了。生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。 随着高层建筑逐渐走进人们的生活，电梯已然成为现代生活中广泛使用的人员运送工具。人们对电梯安全性，舒服性，

15、高效性的不断追求推动着电梯技术的进步。现代高层建筑电梯呈现如下特点：电梯构造紧凑、体积小，因此占地面积小，且美观实用。电梯在频繁的启动、稳速及制动的过程中，安全可靠、舒服、迅速、平稳。电梯平层精度高，平层误差要在国家规定原则范畴内。高层建筑电梯的高效运营，必须使电梯具有最短的乘客候梯时间，才干有效避免由于高层人员集中、候梯时间过长而导致的拥挤现象。为满足电梯高效运营的需要，高层建筑电梯大都采用了高速及超高速电梯。高层建筑电梯必须具有极其灵活的控制方式，高层建筑中大量采用的微机控制或可编程控制器电梯可以满足人们对电梯的多种服务规定。消防电梯是高层建筑电梯的特有的运营方式，由于高层建筑火灾因素多、

16、人员密集、一旦发生火灾，电梯可作为消防人员的专用交通工具。高层建筑电梯的供电都采用双路电源方式（一用一备），保证电梯的安全可靠。为满足多功能大厦的服务需求，高层建筑电梯型式多种多样。1.2 设计背景罗克韦尔自动化公司（Rockwell Automation）是世界上最大的可编程控制器生产厂商，其生产的可编程序控制器及组态软件非常具有代表性并具有相称的先进性。1999年9月，罗克韦尔自动化公司在我校出资建立了东北大学罗克韦尔自动化实验室，首批捐赠了30万美元的设备，并不断补充最新的设备，使实验室的自动化设备在世界自动控制领域处在领先的地位。本文讨论的十层电梯模型控制系统使用的就是罗克韦尔自动化公

17、司最新一代的基于ControlLogix系统的可编程控制器Logix5550，变频器1305，FLEX I/O等自动化设备及RSView32组态软件来实现多梯控制。1.3 本文目的、意义ControlLogix是罗克韦尔自动化公司最新开发的可编程控制系统，与其前几代产品如PLC5系列、SLC500系列相比ControlLogix在诸多部分均有了较大的改善。在系统的编程与组态也有了某些不同。由于产品较新，在实际中的应用还不多。本文的工作目的是以电梯模型的逻辑控制为实例，对ControlLogix系统的网络组态、系统配备和基于数据标签的梯形图编程进行一次尝试，为此后的更好应用ControlLogi

18、x系统积累经验。同步，对十层电梯集选方式的逻辑控制程序也具有一定实用价值。2 电梯控制技术2.1 电梯控制技术概述2.1.1 电梯控制技术的发展所谓电梯控制技术是指电梯的传动系统及操纵系统的电气自动控制。在高层建筑中，人们曾设计并制造出许多具有良好的传动及操纵性能的电梯。现代电梯重要以高层建筑为服务对象，为了更好地满足高层建筑对电梯的需要，电梯控制技术同样也经历了由简朴到复杂，由低档向高档的发展阶段。现代电梯采用的都是曳引传动式电梯，曳引传动式是于20世纪初在美国诞生。曳引传动电梯废除了鼓轮，轿厢的牵引是靠钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力，对重用以平衡轿厢负载。曳引传动电梯的构造及其运营性能与鼓轮

19、式电梯相比，均有了很大的改善，并且具有鼓轮式电梯无法比拟的长处，因此在电梯发展的近一百年时间里，曳引传动作为电梯的基本传动方式始终没有变化。2.1.2 电梯控制技术的转变 随着智能化楼宇大厦的浮现，人们对电梯的控制规定越来越高，不仅要使电梯在运营过程中具有安全可靠、迅速、精确、平稳的特性，也即要使电梯具有良好的乘坐舒服感及享有感。同步也对电梯运营的高效、节能等提出的严格规定。而良好的电梯控制技术是电梯高质量运营的重要保证。老式的电梯都是采用继电器控制的方式，也常被称为典型控制方式。但继电器控制有许多缺陷，如由于要依托机械装置动作而使电梯控制系统的可靠性较差，并且存在接线复杂，故障率高，检修维护

20、困难等问题。由于继电器控制的局限性，可编程控制器被广泛的应用于电梯控制中。可编序程控制器应用于电梯控制之中与老式电梯控制系统相比具有许多优势。由于可编序程控制器是采用程序控制，可以有效避免繁杂的接线，并且由于采用高性能的精密元器件，故能使电梯控制系统的可靠性大大提高。虽然与继电器控制相比，可编序程控制器的成本较高，但可编序程控制器的可编程特性和其具有的高档运算功能可以实现电梯控制的高度自动化和人工智能化，这是继电器控制所无法比拟的，并且成本问题可以通过节省输入点、使用中间继电器的措施来得到一定限度上的解决。2.2 电梯的集选控制 电梯是一种高度自动化的机电一体化设备。对于单台运营的电梯，一般都

21、遵守集选调度原则，即“顺向截梯，反向不断，最远端除外”。此外，尚有“本层开门，端站返回”等功能。 电梯的运营工作状况和公交汽车有许多共同之处，但是汽车的起动、运营、停靠等全靠司机控制操作，并且在运营过程中也许遇到的状况比较复杂。而电梯的自动化限度较高，一般电梯的司机或乘用人员只需要通过操纵箱上的按钮向电梯的控制系统下达一种指令信号，电梯就能选层定向、自动关门、起动、加速，在预定的层站减速、停靠、开门。对于自动化限度较高的电梯，司机或乘用人员一次还可如下达一种以上的指令信号，电梯便能起动和停靠，依次完毕所有的指令任务。电梯在作垂直运营的过程中，有起点站也有终点站。对于三层以上的建筑物内的电梯，起

22、点站和终点站之间尚有停靠站。一般起点站设在一楼，终点站设在最高层，起点站常被作为基站使用。，各站的厅外设有召唤箱，箱上设立召唤按钮。在厅门上一般都设有专用的钥匙开关。管理人员可以使用专用钥匙启停电梯，也可以打开电梯门，对电梯进行维修。 正常状况下，电梯无人使用时总是关着门停在底层或某个层站(电梯一般都设立长时间空闲时自动返回基站的功能)。当电梯所停层站厅外有乘客想乘电梯时，按动召唤按钮，则电梯门自动打开，即“本层开门”。电梯待机时，当其她层浮既有厅外召唤信号时，电梯即自动启动运营。电梯在向某一方向运营过程中，在达到目的楼层之前，如前方浮现与电梯运营方向相一致的顺方向厅外召唤信号时，电梯予以应答

23、停车，开门，并把此层厅外的乘客捎走，而对于与电梯运营方向不一致的反方向召唤信号，则电梯不予响应。这就是“顺向截车，反向不断”。但如果最远端的厅外呼梯信号与电梯的运营方向相反，则电梯在此楼层停靠，并开门接走乘客，即“最远端除外”。电梯在应答完最远端一种召唤信号后，电梯即可自动换向，即“端站返回”。当乘客进入轿厢后，按下目的层站的选层按钮，便完毕了运营指令的预先登记，电梯便自动决定运营方向。电梯通过一定延时后关门。当门完全关闭后，门锁微动开关闭合，使门锁继电器吸合，电梯开始起动、加速、直至稳速运营。如果乘客不按下选层指令按钮，电梯就有也许被其她层的厅外召唤信号所召唤而自动定向运营，无法满足轿内乘客

24、的乘梯规定。 当电梯达到欲停靠的目的层站前方某一距离位置时，由井道传感器向电梯的动控制系统发出减速信号，电梯便自动减速准备停靠。当轿厢进入到平层区时，井道平层传感器动作，发出平层信号控制轿厢精确平层，并自动开门，并自动消除登记。2.2.1 电梯的集选控制算法电梯集选控制的基本原则是“顺向截梯，反向不断，最远端除外”。其中，最重要的部分是电梯的选层定向、起动与到站停车功能。选层定向就是在有轿内指令或厅外有向上、向下的召唤信号的状况下，电梯应当响应哪个信号并起动。停车功能即电梯达到轿内指令和厅外指令所指定的楼层，电梯自动减速、停车、开门的功能。当电梯上升时，如有上升祈求应当优先满足，使电梯尽量保持

25、上升状态。下降时也是如此。电梯目前的位置不能用各层的限位开关来表达，应当用电梯的位置批示灯来表达。由于电梯在两层之间运营时，仍需要保持上升或下降运营状态，而电梯的位置显示灯必须具有持续显示的功能。具体调度将在后文论述。电梯的上升、下降与停止的逻辑框图如下图2.1所示。 图 2.12.2.2 电梯的PLC集选控制系统20世纪80年代之前国内生产的各类电梯，几乎都是采用继电器作为中间过程和管理控制。但电梯继电器控制系统故障率高，继电器的寿命短、动作复位和运营噪音大，基本不适应电梯使用条件和使用环境的规定，运营效果不能令人满意。随着改革开放政策的深化，合资和独资电梯制造公司迅速增长，国外某些先进的电

26、子器件和装置急速涌入国内市场，PLC(可编程序控制器)是其中的一种，使国内的电梯控制技术发生跳跃式进步。相比较而言，PLC控制电梯有着很明显的长处：1.在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运营的自动控制，可靠性大大提高。2.去掉了选层器及大部分中间继电器，控制系统构造简朴，外部线路简化。3. PLC可实现多种复杂的控制系统，以便地增长或变化控制功能。4. PLC可进行故障自动检测与报警显示，便于检修，提高运营安全性。5.更改控制方案时基本不需改动硬件接线，重点可以放在程序的开发与调试上面。6. PLC较强的通信功能使得对双梯加并联功能或梯群加群控功能成为也许。3 系统总体设计3.1 电梯

27、控制系统的模块化设计3.1.1 模块化设计思想模块化程序设计使人们在软件开发的长期实践中总结出来的一种设计方略。模块是一种具有独立功能的程序，可以单独地设计、调试与管理。模块化就是按合适的原则把一种状况复杂、规模较大的程序系统划分为一种个较小、功能有关而又相对独立的模块。系统设计中可以采用“自顶向下”和“自底向上”两种设计措施。前者是从局部到整体，即先把某一部分（如最难的部分）设计好，然后再考虑其他部分；而后者则是从整体到局部，先考虑系统的总体构造，如整个系统由哪几部分构成，每一部分的功能如何，它们之间又有什么联系等等，然后再以同样的措施来考虑各个局部的设计，直到所有的模块都便于管理为止。本文

28、中采用了后一种措施。根据模块化的思想，设计时应把整个系统化提成若干模块，一种模块描述一种功能，并能较好地体现模块的独立性，给编制与调试都带来以便。所有模块以树状构造构成系统，这种构造层次清晰，各分支也可以自成系统，管理起来比较以便。模块大小应当适中，由于模块过大不容易控制复杂性，模块过小又会增长模块间的联系。3.1.2 电梯控制系统各模块间的关系电梯的控制从性质上可以分为两个方面：传动系统的控制和逻辑系统的控制，它们之间的关系如下页图所示：平层感应器平 层控 制 线 路主 拖 动系 统减 速 控 制 线 路换 速 点信 号指 层楼 层信 号轿 内 指 令厅 门 召 唤检 修控 制 线 路选 层

29、 定 向控 制 线 路信 号 指 示控 制 线 路显 示 输 出图3-1 电气控制系统框图传动系统的控制 它是以速度给定曲线为根据，运用模拟或数字控制装置，针对牵引机的不同调速方式构成闭环或开环的速度控制系统，从而实现电梯运动状态的控制。逻辑系统的控制它是指电梯控制系统能实时地接受来自厅站、轿厢、井道、机房等不同位置、不同性质的外部信号，将它们按一定的逻辑关系进行综合解决，并将其解决成果反映到传动控制系统中控制电梯的运营。3.2 电梯控制系统设计流程图3.2.1 系统功能需求电梯逻辑控制的性能决定着电梯操纵自动化限度的高下。本系统的功能需求如下： 基本功能l 轿内指令功能 由司机或乘客在轿内控

30、制电梯的运营方向和达到任一层站。l 厅外呼梯功能 由使用人员在厅外呼唤电梯前去该层执行运送任务。l 减速平层功能 电梯达到目的层站前的某一位置时，能自动地使电梯开始减速，当达到目的层站平面时，能自动使电梯停止。l 选层、定向功能 当电梯接受到若干个轿内、厅外指令时，能根据电梯目前的状态选择最合理的运营方向及停靠层站。l 批示功能 能在各层厅站及轿内内批示电梯目前所处位置，能在某按钮信号被响应时，消去其记忆。l 保护功能 当电梯浮现异常状况如超速、断绳、越限、运营中开门、过载等现象时，控制电梯停车或不能开动。 集选控制的特殊功能l 根据轿内楼层指令或厅外召唤信号自动定向，自动保持最远层站决定的方

31、向。l 实现顺向截车及最远层站反向截车。l 实现轿内指令和外召唤的各指令登记。l 自动起动运营，减速制动及平层停靠。l 具有检修功能。3.2.2 系统设计流程图实现以上功能需求，一方面进行了硬件部分的设计，涉及控制系统网络的组建、电梯模型I/O点的分派和硬件连线等；图 3.2设计梯形图程序写入、检查程序模 拟 调 试设计制作控制柜现场安装接线熟悉被控系统选择PLC型号拟定硬件配备分派I/O点，设计外部硬件接线图交付使用YesNoNo满足规定？满足规定？系统总调试Yes另一方面是软件部分的设计，也即对ControlLogix系统的I/O模块和通讯模块的组态、设备网地址的映射与梯形图的编制等；最后

32、在模型电梯上进行系统调试。本系统的设计流程图如上图所示。由于实验室条件所限，本次毕设最后总调试只采用Rsview仿真。4 电梯的硬件部分4.1 电梯的模型概述本次设计中使用的模型电梯是在沈阳北方电梯厂专门定做的，共有两台。模型电梯在设计中尽量遵循实际电梯，并简化了某些功能。在设计中力图达到仿真，以反映真实的电梯的控制过程。 模型电梯的重要数据如下: 1、楼层数：10层。 2、提高高度：2m 3、线速度：5cms 4、噪声：不不小于55db 5、曳引式升降。交流电机拖动，机械齿轮传动。6、中分式轿门，直流电动开门机 电梯的重要零部件如下: 1、曳引机 型号：DDF 电机功率：0.55kw 曳引轮

33、直径：60mm 产地：德国 额定转速：16rmin； 2、轿厢外型足寸：200x250x200(深x宽x高) 重量：7kg 3、开门机构： 电机型号：PB-35GM 电压：12VDC 产地：日本 开门宽度：130mm 4、对重：6.5kg 5、接近开关 PK80461 Honeywell 6、磁双稳态开关KCB1 瑞士 7、电梯位置批示器 24VDC 七段代码管 自制312456图4-2 模型电梯侧视图103220170220*9=19802950300图4-1 模型电梯正面示意图4.2 网络的组建由于这次的控制对象为模型电梯。电梯的轿内指令、厅外呼喊指令按钮都不具有。为了使电梯模型的控制更加

34、形象逼真，设计中充足运用了罗克韦尔自动化产品的网络通讯能力。 以太网（EtherNet） 控制网（CcontrolNet）带有Rslinx的个人计算机带有DH+、以太网、设备网通讯模块的ControlLogix系统DH+网上的操作员终端 设备网（DeviceNet）1305变频器设备网Flex I/O电梯控制模型图4-3 电梯模型的网络通讯示意图由于ControlLogix系统本地槽架上的I/O模块很有限，因此Logix5550解决器与电梯模型的通讯的I/O互换使用了设备网上的柔性I/O适配器（Flex I/O）所带的I/O模块。即，对模型电梯的I/O点采集和命令的发送是通过设备网完毕的。轿内

35、、厅外的呼梯采用了仿真的图形界面控制，图形界面显示在罗克韦尔的人机交互显示系统（Panel View600、900）上，而Panel View是通过挂接在DH+网络实现的。编程用的计算机与ControlLogix系统的解决器Logix5000的通讯采用了以太网（EtherNet）连接。5 电梯的软件部分设计5.1 编程与组态软件Rslogix5000罗克韦尔自动化公司推出PLC5系列解决器的时候，相应推出了与之配套的Rslogix5软件。推出SLC500系列解决器的同步，相应的开发了Rslogix500。Rslogix5000软件是Logix5550系列解决器专用的编程开发环境。运用Rslog

36、ix5000编程软件可以组态ControlLogix系统的I/O和通讯模块，以及对Logix5550解决器编程，涉及对运动控制编程。Rslogix5000继承了Rslogix500及Rslogix5系列编程软件的特点，用工程（Project）来管理每个工作项目,所有的梯形图、数据标签等都要一起寄存在以工程名命名的文献里。与Rslogix系列其她编程软件相比，Logix5000最大的不同在于它全新的数据组织形式Tag（数据标签），这与Rslogix500及Rslogix5系列软件的用来组织数据的N、B、T型等文献有着内在联系，但又有了重大的改善。Tag的使用不仅可以使编程人员随意使用能反映自己编

37、程思想的数据名称，还为模拟量的传播带来了诸多以便，由于它能通过直接向模拟量型Tag写数据来避免此前PlC、SLC编程中为解决模拟量的传播而使用的块传送指令。在Logix5000浮现之前，Tag的用法还在罗克韦尔的人机交互组态软件Rsview32中浮现过。在Logix5000中直接使用数据标签Tag可以省略PLC、SLC的N、B、T等类型数据文献向Tag的转化过程。使编程软件与人机交互软件结合更紧密，实现更迅速，使用更以便。5.2 创立系统工程文献在开始编程和组态控制器此前，必须先创立一种工程文献。工程文献是包具有梯形图逻辑和组态信息的文献，文献保存在顾客工作站的硬盘中。工程文献使用.ACD作为

38、扩展名。项目管理器梯形图编辑窗口图5-1 Rslogix5000编程环境一种新的工程，需要指定下列信息：l 解决器名称，该名称同步也将被用作工程名称（使用.ACD为扩展名）。该名称是必需的。l 框架类型：选择包具有控制器的框架类型。可以使用下拉菜单从提供的框架中选择。这里选择了1756-A10A ,这是一种十槽框架。l 槽号：选择安装控制器的槽号，要注意第一槽定义为零槽，解决器可以安装在任何一种空槽位上。l 解决器阐明：输入有关该控制器的阐明，这是可选选项。l 工程创立位置：通过此选项可定义工程文献的保存途径，顾客可使用默认途径（即安装软件是组态的途径）或制定一种不同位置。控制器名称及所有的数

39、据标签（Tag）名称、输入输出模块名称的命名都遵守国际原则IEC1131-3标记符规则，即：l 名称必须以字母或下划线（_）开头 l 名称中只能涉及字母、数字字符及下划线l 名称最多可以使用40个字符l 不能使用持续下划线或用下划线作为后缀如果没有针对某一控制器的工程文献，可以从控制器上载并创立此工程文献。但是，并非所有保存在工程文献中的内容都可以从控制器获取。如果从控制器上载，新的工程文献中将不涉及下列内容：l 梯级注释l 有关标签、任务、程序、例程、模块、或顾客自定义构造体的阐明l 别名链（指向另一种别名的别名）如果顾客从控制器上载一种应用程序，而该应用程序与顾客工作站中存在的程序同名。则

40、上载过程将不会重写目前的应用程序。上载过程将作为一种“upload as”过程来解决。来自控制器的逻辑程序和标签定义将保存在一种和本来应用程序不同名的文献中。这样就可以保持目前储存在工作站硬盘中的任何文献，避免重写存在的应用程序。5.3 CONTROLLOGIX系统组态5.3.1 I/O模块的组态ControlLogix系统的组态可以分为I/O模块的组态和通讯模块的组态。I/O模块的组态是在Rslogix5000的项目管理器中的I/O Configuration里完毕的，组态I/O模块必须是离线状态（Offline）状态下。在添加新模块时，需要拟定模块名称，模块所在槽号，通讯格式及电子锁等的配

41、备信息。5.3.2 通讯模块的组态ControlLogix系统具有非常强大的通讯能力。除了Logix5550自带的RS232串行通讯接口外，通过模块化的通讯组件，ControlLogix系统能使Logix5550解决器与以太网（Ethernet）、控制网（Controlnet）、设备网（Devicenet）、DH+网、Remote I/O链路等网络构成连接。并能通过网桥的作用，使顾客一旦登陆到某一网络上，便可以同步访问到其她多种网络层次上的设备和解决器。在本次设计中，对解决器的编程都是通过以太网通讯完毕的，对模型电梯的I/O点采集和命令的发送是通过设备网完毕的，轿内、厅外的呼梯仿真图形控制是通

42、过DH+网络实现的。串行通讯的配备：最初的网络组态都是通过RS232串行通讯接口实现的。用一根RS232串行通讯电缆将计算机上的串口与Logix5550解决器上的串口相连，再启动罗克韦尔的网络连接软件Rslinx，配备响应的串行通讯程序AB-DF1，便可以在计算机和解决器之间建立起串行连接。串行通讯驱动程序AB-DF1组态好ControlLogix系统的各个模块图5-2 Rslinx串行通讯配备窗口串行通讯建立后才可以将离线时添加的多种模块信息下载到解决器中使之被解决器辨认，从而被系统使用。 以太网通讯的配备由于串行通讯速度很慢，在最初将ControlLogix系统组态完毕后就不再使用了，而是

43、使用以太网通讯或控制网上的通讯。本设计中使用的是以太网通讯方式，编程中解决器所使用的以太网通讯地址定义为192.168.1.105。 设备网的配备由于ControlLogix系统本地槽架上的I/O模块很有限，因此Logix5550解决器与电梯模型的通讯的I/O互换使用了设备网上的柔性I/O适配器（Flex I/O）所带的I/O模块。图5-3 DeviceNet Manager对设备网的扫描成果设 备 网 扫 描 模 块1 7 5 6 D N B设 计 中 使 用 的 设 备 网 柔 性 I / O 适 配 器1 7 9 4 - A D N设 计 中 使 用 的 1 3 0 5变 频 器（C 系

44、列）Logix5550解决器与设备网的Flex I/O适配器通讯是通过设备网扫描模块（DeviceNet Scanner ）1756-DNB来完毕的。在ControlLogix系统的本地框架中添加设备网扫描模块的过程与添加其她模块的过程类似，这里就不再详述。扫描模块添加完毕后，重要的任务是要完毕设备网上的各个I/O点在扫描模块内存中的映射。映射的目的是让解决器可以像存取本地的I/O点同样来对远程的I/O点进行操作。I/O点的映射需要使用另一种专门对设备网进行组态的软件DeviceNet Manager和一种连接计算机和设备网的通讯模块1770-KFD。1770- KFD一端连在计算机的串口上，

45、一端通过T型头连接在设备网上。启动DeviceNet Manager并选择相应的COM口后，就可以对设备网上的设备进行扫描了。通过扫描，设备网上的设备就会出目前DeviceNet Manager的窗口中。如上页图所示。这时再双击设备的图标就会弹出相应的设备配备画面，在配备窗口里可以对该设备进行多种组态和参数设定。对设备网上的Flex I/O来说，重要进行的配备是安排每个模块的输入输出字节数。配备成果是： 第0槽的输入分派一种字； 第1槽的输出分派一种字； 第3槽的输出分派一种字；0槽输入模块的配备点击图5-4 Flex I/O的模块配备 适配器自身分派一种状态保存字，共两个输入字，两个输出字。

46、变频器的控制比较复杂，所需要传递的参数也较多，通讯量自然增大。在这里为变频器分派了输入、输出各20个字。图5-5 1305变频器的配备窗口最后要将配备的成果下载到设备网扫描模块（DeviceNet Scanner）中,才干使配备的成果生效。如果配备对的，扫描模块将开始接受设备网信息。最后各设备在扫描模块中的地址安排如下图所示。其中17是Flex I/O的设备网结点号，59是1305变频器的节点号。图5-6 设备网扫描器中的内存地址映像5.4 电梯逻辑控制程序的设计电梯逻辑控制系统从功能上可以分解为指层环节、轿内及轿外指令寄存环节、选向环节、换速控制环节、选层停车环节、轿门开关环节、批示环节等模

47、块，下面具体简介各个环节的设计过程。5.4.1 指层环节指层的功能由电梯的五个位置开关来完毕。磁双稳态开关是指层环节的核心部件，它与井道中放置的磁铁相配合，形成二进制编码信号，供可编程控制器来辨认电梯在井道中的位置，以决定电梯正位于哪个楼层。磁双稳态开关的触点的状态变化在两个条件下会产生变化：l 它受到与使触点处在现态的磁场相反的磁场极性的作用。l 开关元件的运动（即电梯运动）方向与本来使出点处在现态的运动方向相反。由此可见，磁双稳态开关只有在上述两个条件之一具有是状态才会发生翻转，而在此之前始终保持目前状态。这也许就是“双稳态”的来历。由于双稳态开关的保持状态作用，使得我们可以得到持续变化的

48、楼层批示信号。电梯位置与指层开关的关系如下:一楼1110（0001） 二楼1100（0011）三楼1101（0010） 四楼1001（0110）五楼1000（0111） 六楼1010（0101）七楼1011（0100） 八楼0011（1100）九楼0010（1101） 十楼0000（1111）由于位置信号是反信号输入，括号内是取反后的成果，可以看出位置信号是按照格雷码（每次只有一位发生变化）来分布的，这样安排可以使位置开关数量最省，判断起来最以便。5.4.2轿内指令和厅外呼喊控制环节轿内指令是指由司机或乘客在轿箱里面对电梯发出向上或向下运营的控制信号；而厅外召唤是指乘客在任意层厅上发出的呼梯信

49、号。由于都是运用主令元件（按钮）对电梯发出控制指令，因此轿内指令和厅外召唤控制有着基本相似的形式。实现自锁实现解锁图5-7 轿内指令的自锁与解锁无论是轿内指令还是厅外召唤，它们的核心问题都是指令的登记与消除。指令的登记必须由自锁功能实现，消除指令的过程也就是解锁的过程。轿内指令相对简朴。自锁的条件是：有轿内指令并且楼层批示未到该层。解锁的条件是：已到指令楼层并且电机已停。设计时注意到必须加入电机已停这条，否则楼层批示一到指令就被解锁。而此时电梯并未达到精确位置，并且换速、平层等信号都在指层信号后来才到来，根据轿内指令、厅外召唤实现换速及平层停车。如果提前将指令解锁将浮现严重问题，故必须保证停车

50、后再将信号解锁。厅外召唤稍复杂：实现自锁实现解锁特殊解锁图5-8 厅外指令的自锁与解锁自锁条件是:厅外有召唤并且指层显示未到该楼层。解锁条件是：前两条与轿内指令的解锁相似，但有一处特殊，即解锁时与电梯运营方向有关。当已登记的某一方向召唤信号若与电梯运营方向一致，则电梯运营到该层停车后，可以解锁，若已登记的召唤信号与电梯方向相反，则电梯虽然在该层停靠也不会对这个召唤解锁。这是由集选控制的特性决定的。例如：电梯从一楼上升到四楼响应上召唤，此时四楼和五楼同步也有下召唤信号。电梯在四楼停靠后，将紧接着去五楼响应下召唤信号，这时四楼的下召唤信号是不会被解锁的。由于虽然电梯已到四楼并停车，前两个梯级通路都

51、已断掉，但由于此时电梯的运营方向是向上，并且上行中间继电器被置位，因此由此通路保持着下召唤厅外信号。直至电梯由五楼响应完下召唤返回到四楼后，这时所有三级通路均被断掉，下召唤解锁完毕。5.4.3 定向、换速与选层控制环节1.定向；电梯不在10楼电梯不在9、10楼图5-9 判断顾客与否有使电梯向上的祈求电梯不在8、9、10楼电梯的定向是指控制系统根据电梯目前的位置及由使用者发出的轿内指令或厅外呼梯信号所制定的楼层，自动的选择电梯的运营方向。定向及选层控制是电梯逻辑控制系统中至关重要的构成部分。一方面应拟定使用者与否有使电梯向上或向下运动的企图。以向上运营时的7、8、9层为例。如果电梯不位于10楼，

52、但10楼有下召唤信号或厅内指令则将上行中间继电器1置位。如果电梯不在9楼或者10楼，但9楼有上、下召唤信号或轿内指令，则也可判断使用者有使电梯向上的规定，同样置位上行中间继电器1。参见上图5-9。同理，2到8楼如有向上祈求分别置位上行继电器2和3。最后由三个上行继电器1、2、3并联输出构成上行中间继电器。 如果电梯运营方向是向上，并且上行继电器导通（表达有向上运营的祈求），则上行继电器置位。即，使电梯维持原方向。如果电梯接到向上运营祈求，但运营方向正在向下，则程序将置位向上运营继电器并将其自锁。见下图5-10。图5-10 解决上行中间继电器的两种方式实现自锁的一种规定是向下运营继电器必须为反，

53、即向上运营和向下运营两个继电器不能同步导通。一种继电器必须在另一种复位之后才干导通。否则会导致命令电梯向上的同步又命令其向下的逻辑混乱状况。在电梯上行过程中，只有上行中间继电器的复位才会导致向上运营继电器的复位，而上行继电器复位的含义是“使用者没有使电梯向上运营的祈求了”。在电梯下行过程中，只有下行中间继电器的复位才会导致向下运营继电器的复位，而下行继电器复位的含义是“使用者没有使电梯向下运营的祈求了”。满足了这两点，就会使电梯始终响应一种方向的呼梯祈求，直至这个方向没有呼梯信号后才会反向来响应反方向的祈求。这正符合了集选控制中方向优先和顺向截梯的规定。 l 方向优先方式是：当电梯接受到多种轿

54、内指令时，会先把目前运营方向上的那些指令所有执行完毕，然后在执行与目前运营方向相反的指令。l 顺向截梯方式是：电梯先对那些与运营方向一致的召唤信号逐个停靠响应，而对厅外与运营方向相反的召唤临时不响应，但并不将它们的指令解锁，当电梯执行完所有目前方向的任务后反回来，再对与运营方向相反的已登记召唤信号逐个响应。显然，方向优先和顺向截梯的安排可以从整体上加快电梯的响应速度，减少乘客侯梯时间，从而提高电梯的运营效率。停车后才可换向方互相锁方向互锁图5-11 电梯运营方向的变化电梯的最后运营方向是由下面两行梯图决定的。参见下页图5-11。一方面要保证电梯在停车后才干换向，显然这是由安全的规定决定的。另一

55、方面要保证方向指令互锁，由于电梯的曳引电机是由变频器控制的，变化电梯的运营方向实际就是变化变频器中的运营方向控制位（Local:O.Data1.4和Local:O.Data1.5两位）。控制位的定义如下：l 10正转l 01反转l 11保持l 00无效Local:6.O.Data1.4和Local:6.O.Data1.5两位的特点是保持自身的状态直到有变化该位的命令到来，虽然停车这两位也会保持停车之前的状态，除非有命令换向的信号。可见如果没有互锁功能就有也许浮现变频器方向控制字为同步置1的状况。此时，电梯就会保持本来的方向，而无法正常换向。因此互锁功能必不可少。2.选层与换速：电梯的选层是指电

56、梯接到多种轿内或厅外命令时，自动地选择合理的停靠层站，而对没有内、外指令的楼层不予停靠。本程序中选层停车和换速环节是紧密联系的。换速是指电梯在达到内、外指令拟定的楼层平面之前，应当提前一定的距离开始减少速度的过程。程序设计的思想是，在电梯需要停靠的楼层达到之前使电梯换速，换速后再遇到平层信号就下达停车指令。由于每个楼层均有换速及平层信号，因此精确判断与否对该层换速信号产生反映就成为能否对的平层停车的核心。为了程序的清晰易读和不受程序梯图嵌套层次的限制，在程序的编制中使用了大量省略中间继电器。用省略中间继电器再去参与后续程序的编制，既能使程序构造清晰，又便于调试和查错，但省略中间继电器会占用解决

57、器的一部分内存。下面以对5、6层楼的判断为例，阐明设计的思想，如下页图5-12所示。遇到上召唤，并且电梯运营方向向上，则置位省略中间继电器。遇到上召唤，虽然电梯运营方向向下，但已经没有向下运营的祈求，置位省略中间继电器。省略继电器图5-12 换速楼层的判断以第5层上召唤为例。如果5楼有上召唤信号并且电梯正上行，则初步具有换速条件，这时置位省略中间继电器。如有上召唤而电梯运营方向向下，但已经没有对电梯向下运营的祈求了，这也初步具有换速条件，可置位省略中间继电器。省略中间继电器只是对厅外的召唤进行理解决，初步做出换速的判断，而对厅内的指令及所处楼层信息尚未做出判断。从逻辑规定来讲，只要到了某一楼层

58、并且有相应的该楼层的轿内指令，则电梯就应当换速停车。接下来的程序如下。图5-13 换速时对轿内指令的判断该段程序根据前面的省略中间继电器信息做出了1、8、9、10层楼与否换速的判断。其中的1层和10层比较特殊，她们没有用到省略中间继电器，由于判断这两层的换速信息较简朴。只要到了10层并且运营方向是向上，则遇到换速信号后必然换速，由于10层是顶层。同理，到了1楼并且运营方向是向下，则遇到换速信号后也必然换速，这是由于1楼是底层。而其她楼层就用到了省略中间继电器，以8楼为例。如果楼层批示已经到了8楼并且有8楼的轿内指令，则遇到换速信号后电梯必换速。而厅外呼喊通过省略中间继电器的判断与轿内指令并在一起，作用相称。2、3、4、5、6、7六个楼层的道理相似，她们的多种信息通过程序判断后，由省略中间继电器2和3给出与否满足初步换速的信号。换速继电器自锁图5-14 换速继电器自锁三个省略中间继电器并联在一起与电机的运营状态串联输出构成最后的换速继电器，换速继电器直接