MCGS四层电梯.doc

组态软件与触摸屏控制技术课程
设计报告书
题目：四层电梯控制系统的MCGS界面控制设计
二级学院（直属学部）：
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2012年 11月1日

目录
绪论 2
第一章 课题介绍 3
第二章 控制要求 4
第三章 MCGS控制界面 5
3．1设计监控界面 5
3．2定义数据变量 8
3．3动画连接 10

3．4编制循环策略 18
第四章 设备连接 21
第五章 PLC程序说明 23
5．1 I/O分配 23
5．2 PLC程序语句 24
第六章 触摸屏控制画面及制作说明 30
第七章 运行调试 33
第八章 小结 34
第九章 问题回答 35

35

绪论
20世纪60年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制出了一种先进的可编程序控制器PLC（Programmable logic Controller），由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC在工业控制领域内得到广泛的应用愈加明显。
PLC是一种基于数字计算机技术，专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，它采用可编程程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出，完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。具体来讲PLC主要具有以下的特点：
（1）可靠性高，抗干扰能力强；
（2）编程方法简单、直观；
（3）体积小、耗能低、重量轻；
（4）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；
（5）系统的设计/安装、调试工作量少；
（6）维修工作量小、维护方便；
（7）接口模块功能强、品种多。

第一章 课题介绍
PLC在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯控制过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。
本设计是以三菱广泛应用的整体中型机FX2N-128为背景机，详细介绍其系统配置，兼顾介绍，指令系统，编程方法和控制系统设计方法，同时也介绍了模块式PLC的一些智能单元。本人设计的电梯包括电梯自动运行、PLC综合控制两个系统。此次课题对PLC的结构、特点、性能以及与现场控制对象的连线进行了具体的研究，并通过PLC实现了电梯的自动控制。
MCGS 是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft 的各种32位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、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。
本设计通过MCGS组态动画与三菱PLC的连接，模拟控制四层电梯的运动。
实验模版如下图：

第二章 控制要求
所设计的电梯模型共有四层。电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示；1—4所对应的指示灯表示楼层号，每层的楼厅均有输入（分上行和下行）按钮召唤电梯。工作中的电梯主要对各种呼梯信号和当时的运行状态进行综合分析，再确定下一个工作状态，为此它要求具有自动选向，顺向截梯和反向保号，外呼记忆，自动开、关门，停梯信号，自动达层等功能。
分析以上控制要求，将电梯控制要实现的功能罗列如下：
1. 开始时，电梯处于任意一层。
2. 当有外呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门自动打开，延时3秒后自动关门。
3. 当有内呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门自动打开，延时3秒后自动关门。
4. 在电梯运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反向下降（或上升）的呼梯信号均不响应；如果某反向呼梯信号前方再无其他呼梯信号，则电梯响应该呼梯信号。
5. 电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯停止运行后，按开门按钮可使电梯门打开，按关门按钮可使电梯门关闭。

第三章 MCGS控制界面
3．1设计监控界面
新建工程“四层电梯模拟控制”。

在用户窗口新建窗口“四层电梯模拟控制”，窗口属性设置如下：

进入窗口“动画组态”，利用组态工具绘制四层电梯模拟控制界面。
先在工具箱中选中“标签”，在窗口拖动成大小合适的矩形框，输入“四层电梯控制系统演示工程”。属性设置如下：

以1层电梯为例绘制轿厢：

然后绘制1层电梯的指示灯和外部按钮，如下图：

其他3层电梯的绘制方法相似，最后效果图如下：

绘制电梯内部指示,楼层指示为4个指示灯,1至四层内选为4个按钮,效果如下图所示:

四层电梯的整个效果图如下所示:

3．2定义数据变量
(1)对象列表
名称
类型
注释
名称
类型
注释
S1
开关型
一层内呼叫
S2
开关型
二层内呼叫
S3
开关型
三层内呼叫
S4
开关型
四层内呼叫
D4
开关型
四层下呼
D3
开关型
三层下呼
D2
开关型
二层下呼
U1
开关型
一层上呼
U2
开关型
二层上呼
U3
开关型
三层上呼
DOWN
开关型
下降指示
UP
开关型
上升指示
L4
开关型
四层指示
L3
开关型
三层指示
L2
开关型
二层指示
L1
开关型
一层指示
F1LEFT
数值型
一层门开
F2LEFT
数值型
二层门开
F3LEFT
数值型
三层门开
F4LEFT
数值型
四层门开
F1flag
开关型
一层门开标志
F2flag
开关型
二层门开标志
F3flag
开关型
三层门开标志
F4flag
开关型
四层门开标志
OPEN
开关型
手动开门
CLOSE
开关型
手动关门
（2）属性设置
将开关型变量的设置，以S1为例: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：基本属性的对象初值设置为100，最小值为0，最大值为100，其他变量的设置与其相似。

（3）MCGS中定义的实时数据库如下：

3．3动画连接
在用户窗口中双击“四层电梯模拟控制”窗口进去动画组态。
（1）指示灯的属性设置。
以一层电梯为例：选中指示灯双击，弹出单元属性设置窗口，设置如下：

其他几层指示灯的属性设置和上面基本相同，只要把表达式的值该成：第二层L2，第三层L3，第四层L4。

(2)电梯门的设置
还是以第一层电梯为例：
电梯左门的属性设置如下：

电梯右门的属性设置与左门相似，不同点在于方向相反，如下图：

其余几层电梯门的属性与第一层的相同。
（3）电梯上下运动设置
属性设置如下图：

（4）呼叫按钮的设置
以一层电梯为例：属性设置如下图：

“脚本程序”与“可见度属性”内不设置参数。
其他几层和内选呼叫的设置基本相似，只要把数据对象值操作的表达式改成对应的即可，二层上呼U2,二层下呼D2，三层上呼U3,三层下呼D3，四层下呼D4，一层内呼叫S1,二层内呼叫S2，三层内呼叫S3，四层内呼叫S4。

(5)手动开关门按钮的设置
手动开门的属性设置如下：

手动关门与手动开门的设置类似，把操作属性中的表达式OPEN改成CLOSE，脚本程序区别在于：

3．4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：
if L1=1 and UP=0 and F1flag=1 and F1LEFT>0 then F1LEFT=F1LEFT-3
if UP=1 and L1=1 and F1LEFT<100 then F1LEFT=F1LEFT+3
if F1LEFT=100 then F1flag=1
if F1LEFT=0 then F1flag=0 ‘一层电梯门开关控制

if L2=1 and UP=0 and DOWN=0 and F2flag=1 and F2LEFT>0 then
F2LEFT=F2LEFT-3
if((UP=1 and L2=1)or(DOWN=1 and L2=1))and F2LEFT<100 then F2LEFT=F2LEFT+3
if F2LEFT=100 then F2flag=1
if F2LEFT=0 then F2flag=0 ‘二层电梯门开关控制

if L3=1 and UP=0 and L4=0 and DOWN=0 and F3flag=1 and F3LEFT>0 then F3LEFT=F3LEFT-3
if((UP=1 and L3=1)or(DOWN1 and L3=1))and F3LEFT<100 then F3LEFT=F3LEFT+3
if F3LEFT=100 then F3flag=1
if F3LEFT=0 then F3flag=0 ‘三层电梯门开关控制

if L4=1 and DOWN=0 and F4flag=1 and F4LEFT>0 then F4LEFT=F4LEFT-3
if DOWN=1 and L4=1 and F4LEFT<100 then F4LEFT=F4LEFT+3
if F4LEFT=100 then F4flag=1
if F4LEFT=0 then F4flag=0 ‘四层电梯门开关控制

if(((L2=1 or U2=1 or D2=1)and jiaoxiang>-150)or((L3=1 or U3=1 or D3=1)and jiaoxiang>-300)or((L4=1 or D4=1)and jiaoxiang>-450))and(F1LEFT>=100 and F2LEFT>=100 and F3LEFT>=100)and UP=1 then jiaoxiang=jiaoxiang-2
‘轿厢上升控制
if(((L3=1 or U3=1 or D3=1)and jiaoxiang<-300)or((L2=1 or U2=1 or D2=1)and jiaoxiang<-150)or((L1=1 or U1=1)and jiaoxiang<0))and(F2LEFT>=100 and F3LEFT>=100 and F4LEFT>=100)and DOWN=1 then jiaoxiang=jiaoxiang+2
‘轿厢下降控制

第四章 设备连接
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“通用串口父设备”和“三菱FX系列编程口”。基本设置如下图：

第五章 PLC程序说明
5．1 I/O分配
表5-1 I/O分配表

5．2 PLC程序语句

第六章 触摸屏控制画面及制作说明
第1页制作开机动画，其中校标设置为，换页面按钮跳转至“主菜单”。

第2页设置主菜单，4个跳页按钮分别连接对应的页面。

第3页和第4页设置操作说明。

第5页设置系统操作。

第6页设置电梯外控制。

第7页设置电梯内控制。

第8页设置实时监控页面。

第七章 运行调试
第一步：将四层电梯的梯形图写入PLC。然后关闭FX-2N软件。
第二步：检查PLC与MCGS是否连接正常。
第三步：操作电梯的控制面板，并观察MCGS组态动画是否与之对应。
电梯由安装在各楼层门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿箱内设有楼层内选按钮S1～S4，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示……，SQ1～SQ4为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在一层，在三层轿箱外呼叫时，必须按三层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到三层），按三层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在四层，在三层轿箱外呼叫时，必须按三层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫，按三层上升呼叫按钮无效。
第八章 小结
在科学技术发展的推动下，电梯技术将产生各种新的变化，新的功能。基于PLC的电梯传动控制系统充分利用PLC的功能，速度给定及波形均由软件产生，系统结构简单，体积小，操作更方便，更灵活。与MCGS组态动画配合起来更加形象生动。
展望未来，超高层建筑物的出现将需要发展更高的运行速度的电梯，电梯工业产品将更加五彩缤纷。超高速电梯、无机房电梯、磁悬浮电梯、无绳电梯、“绿色电梯”等电梯将会出现，它们必将会给我们的生活带来更方便的服务。现代电梯技术的发展，不仅代表着科学技术的飞速发展，同时也标志着人类生活走向现代和文明。
通过这次比较完整的电梯控制系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富。总之，这次课程设计让我受益匪浅。

第九章 问题回答
1．如何使电梯的轿厢上下移动到适当的位置？
答：在MCGS中，电梯轿厢是手绘的矩形，想让它动起来必须在其属性设置里勾选出垂直移动这个选项。而轿厢又不能随便移动，不然会超出屏幕范围，所以得设置相应的脚本程序，让它有上下限值，并能在呼叫相应的地方停下。具体程序可参见本电梯中的循环脚本“电梯上下脚本程序”。

2．如何使电梯具有开关门功能？
答：电梯想要实现开关门的功能，画轿厢时必须画左右2个门，然后每个门属性勾选出大小变化（注意不能选择水平移动），在大小变化属性中可以选择缩小的方向。再编制相应的脚本程序，就可以实现电梯的开关门动画啦！具体程序可参见本电梯中循环脚本“电梯开关门程序”。

3．如何使PLC与MCGS顺利连接？
答：在MCGS的设备窗口中，注意选对PLC的型号，改对相应的参数，需要注意的是，PLC的通道要通过“内部属性”增加，不能直接增加虚拟通道，那样会是连接不上。连接过程中MCGS和Gppw软件最好不要同时开启，避免连接不上等问题。