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基于FP1—C24和力控組態(tài)軟件的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2017-05-13 13:28:29汪金萍
青春歲月 2017年6期

【摘要】五層電梯控制系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成,上位機(jī)由PC機(jī)及三維力控組態(tài)軟件(Force Control V7.0)組成,主要包括工程創(chuàng)建、窗口創(chuàng)建、變量定義、I/O設(shè)備定義、動(dòng)畫(huà)鏈接、腳本程序編寫(xiě)及系統(tǒng)配置等;下位機(jī)由松下FP1-C24的PLC硬件及梯形圖軟件組成,主要包括I/O端口分配,外部接線,程序梯形圖等。開(kāi)發(fā)了五層電梯控制梯形圖程序并調(diào)試仿真運(yùn)行正確,設(shè)計(jì)結(jié)果能在開(kāi)發(fā)界面上直觀的反映電梯的運(yùn)行狀態(tài),該系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)是:系統(tǒng)簡(jiǎn)單,運(yùn)行穩(wěn)定,方便調(diào)試。

【關(guān)鍵詞】力控組態(tài)軟件;五層電梯;梯形圖;PLC

本設(shè)計(jì)中,可編程序控制器(PLC)及組態(tài)軟件以其通用靈活的控制性能,適應(yīng)環(huán)境的可靠性與簡(jiǎn)單方便的使用性能完全能適合電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。基于FP1-C24和力控組態(tài)軟件的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要是對(duì)電梯控制系統(tǒng)的模擬運(yùn)行,以及繪制人機(jī)界面的友好顯示圖,從而為實(shí)現(xiàn)電梯的高效快速運(yùn)行奠定基礎(chǔ),滿足廣大顧客的需求。當(dāng)繪制仿真圖形界面,3D版組態(tài)軟件是用來(lái)模擬在工程窗口的電梯房圖和操作按鈕,使動(dòng)畫(huà)連接。并設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù),建立數(shù)據(jù)點(diǎn),并給上位機(jī)和下位機(jī)設(shè)置通信方式,最后實(shí)現(xiàn)模擬電梯控制系統(tǒng)被該控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

一、電梯模型控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

本五層電梯控制系統(tǒng)由PC機(jī)、松下FP1-C24的PLC及三維力控軟件Force Control V7.0組成,在三維力控軟件工程界面繪制模擬的五層電梯實(shí)物圖,在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立46個(gè)數(shù)字點(diǎn)、并對(duì)每個(gè)點(diǎn)添加動(dòng)畫(huà)連接,在FPWIN GR里編寫(xiě)梯形圖控制程序,下載到PLC里,選用松下電工FP系列PLC作為硬件設(shè)備,使PLC和PC機(jī)能相互通信,使組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換,最終可實(shí)現(xiàn)PLC和PC機(jī)的通信連接,從而完成對(duì)控制程序梯形圖的調(diào)試和仿真運(yùn)行。設(shè)計(jì)者和使用者都可在開(kāi)發(fā)界面上直觀、確切地觀看電梯的運(yùn)行狀況,以及進(jìn)行一些相關(guān)的調(diào)試監(jiān)控操作。最終結(jié)果可以看到,本五層電梯具有四大優(yōu)點(diǎn):運(yùn)行界面直觀反映電梯狀態(tài)、運(yùn)行安全放心、抗電磁干擾能力強(qiáng),自動(dòng)化程度高。

為使系統(tǒng)能夠在最佳性能狀態(tài)運(yùn)行。經(jīng)過(guò)分析,確定如圖一所示的設(shè)計(jì)過(guò)程。

二、模擬電梯界面設(shè)計(jì)

1、電梯控制組態(tài)仿真界面

力控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)的主要過(guò)程有:首先,在三維軟件里新建項(xiàng)目為項(xiàng)目命名(new APP1);在組態(tài)窗口中新配置邏輯設(shè)備,然后選擇松下PLC,F(xiàn)P1串口,PPI通信協(xié)議、設(shè)備地址1和通訊口COM1;命名新I/O設(shè)備名稱(5層電梯)并優(yōu)化設(shè)備信息。其次,在力控組態(tài)軟件的主窗口中,繪制電梯實(shí)物圖,把界面上各個(gè)按鈕設(shè)置上各自的對(duì)象屬性,按需求制作動(dòng)畫(huà)連接,使設(shè)置按鈕按各自的功能情況變化,檢驗(yàn)和測(cè)試PLC電梯控制系統(tǒng)在組態(tài)開(kāi)發(fā)界面的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。最后,組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)變量和PLC的數(shù)據(jù)地址鏈接,可實(shí)現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件的通信,PLC和組態(tài)軟件的串口設(shè)置相同的通訊參數(shù),使PLC和PC實(shí)現(xiàn)互相通信。顯示畫(huà)面如圖二所示。

2、PLC程序中I/O端口分配

首先,依據(jù)27點(diǎn)輸入和19點(diǎn)輸出,構(gòu)思I/O地址分配,使PLC內(nèi)部繼電器的輸入和輸出和每個(gè)輸入和輸出信息一一對(duì)應(yīng)。電梯的控制系統(tǒng)要求,電梯內(nèi)部有5層的選擇命令按鈕,電梯平層行程開(kāi)關(guān),開(kāi)門(mén)按鈕和關(guān)門(mén)按鈕,大廳呼叫按鈕,電梯上行和下行指示燈等,共需開(kāi)關(guān)量輸入口27個(gè)。控制電梯的上下,上下指示燈,轎廂外的開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)控制,顯示1至5樓位置指示數(shù)字,電梯轎廂外部各層指令信號(hào),共需開(kāi)關(guān)量輸出口19路。在Draw導(dǎo)航器中選擇“I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)/PLC/松下電工/FP系列串口”對(duì)話框。

設(shè)備的名稱,第一步:起名為“5層電梯”,設(shè)備地址為“1”,數(shù)據(jù)更新周期為“1000”,通信方式為RS232,第二步:串口設(shè)置為COM1,通信參數(shù)配置:波特率和PLC設(shè)備的波特率必須保持一致,我選擇的松下FP1-C24的PLC只有兩種類型的波特率,為19200或9600,若波特率選擇不一致,則無(wú)法正常通信,本設(shè)計(jì)選用波特率19200,奇偶校驗(yàn),奇校驗(yàn),數(shù)據(jù)位8位。

3、動(dòng)畫(huà)連接

經(jīng)制作動(dòng)畫(huà)連接賦予顯示畫(huà)面“血液”使其動(dòng)起來(lái),開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、界面運(yùn)行系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都是力控的基本組成部分,開(kāi)發(fā)系統(tǒng)系統(tǒng)主要完成五層電梯的模擬,界面運(yùn)行系統(tǒng)主要完成仿真運(yùn)行,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要完成過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、處理、歷史數(shù)據(jù)處理等。對(duì)一個(gè)圖形對(duì)象制作動(dòng)畫(huà)連接,使其“活動(dòng)”起來(lái),動(dòng)畫(huà)連接使對(duì)象隨變量的值的改變而改變。我們要讓電梯門(mén)在水平方向上變化,選用鏈接“動(dòng)畫(huà)連接/尺寸旋轉(zhuǎn)移動(dòng)”。設(shè)置值變化和移動(dòng)像素變化。如法炮制,我們定義電梯其他按鈕的動(dòng)作。

三、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、軟件編程流程圖

基于對(duì)本設(shè)計(jì)軟件的分析與控制需求,確定總體系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)流程,如圖三。

2、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)作腳本的編程與調(diào)試

為了使工程界面的圖形控件的動(dòng)畫(huà)效果更加逼真的呈現(xiàn)在開(kāi)發(fā)界面,我們需要對(duì)某些細(xì)節(jié)采用對(duì)變量進(jìn)行動(dòng)作腳本編程的操作,在導(dǎo)航欄工程項(xiàng)目下點(diǎn)擊功能/動(dòng)作/應(yīng)用程序動(dòng)作,雙擊進(jìn)入腳本編輯器。如:電梯門(mén)打開(kāi),正確設(shè)置門(mén)控與水平移動(dòng)變量像素值,選擇運(yùn)行時(shí)周期執(zhí)行,就可實(shí)現(xiàn)各樓層開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)的動(dòng)畫(huà)效果,并且水平移動(dòng)多少,由門(mén)所處工程界面的位置及對(duì)應(yīng)門(mén)相對(duì)距離決定。電梯上下行速度隨上下層電梯位置之間的距離而變,本次腳本編程編寫(xiě)的腳本程序經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、運(yùn)行、最終達(dá)到與現(xiàn)場(chǎng)同步。

四、PLC與力控組態(tài)軟件聯(lián)合仿真

1、進(jìn)入系統(tǒng)仿真運(yùn)行

PLC狀態(tài)開(kāi)關(guān)置為運(yùn)行,梯形圖程序下載到PLC,啟動(dòng)力控組態(tài)運(yùn)行系統(tǒng),進(jìn)入開(kāi)發(fā)界面,檢驗(yàn)電梯控制系統(tǒng)仿真運(yùn)行狀態(tài),觀察電梯仿真界面的運(yùn)行是不是符合邏輯控制關(guān)系,最終滿足設(shè)計(jì)者的最佳想法,實(shí)現(xiàn)電梯的智能化功能,完成組態(tài)軟件對(duì)PLC的控制及PLC對(duì)組態(tài)軟件仿真模型的控制功能。

2、仿真結(jié)果

進(jìn)入開(kāi)發(fā)系統(tǒng),開(kāi)始運(yùn)行。由于對(duì)電梯初始化的設(shè)計(jì),包括電梯停止時(shí)處于關(guān)門(mén)狀態(tài),所有顯示值為“1”及不響應(yīng)任何樓層的呼叫。如圖四。

電梯處于二層開(kāi)門(mén)。如圖五。

五、結(jié)論

基于FP1-C24和力控組態(tài)軟件的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易懂,性能穩(wěn)定,采用FPWIN GR軟件編寫(xiě)梯形圖,編程易學(xué)易懂,功能強(qiáng)大。然后,把梯形圖下載到PLC里,并設(shè)置通信參數(shù)和力控組態(tài)軟件參數(shù)保持一致。最后,界面設(shè)計(jì)在三維力控組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)界面描述,此開(kāi)發(fā)界面靈活、方便,通過(guò)添加數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn),對(duì)每一個(gè)按鈕制作動(dòng)畫(huà)連接,選擇松下I/O設(shè)備,最后實(shí)現(xiàn)PLC和PC機(jī)雙向通信。在組態(tài)軟件運(yùn)行界面可以實(shí)時(shí)監(jiān)控界面,操作方便,可視性強(qiáng),直觀的展示電梯運(yùn)行狀態(tài)。因此,在實(shí)踐中,可以進(jìn)行設(shè)計(jì),近似真實(shí)的模擬調(diào)試,PLC控制電梯具有很強(qiáng)特點(diǎn):高性能、電路簡(jiǎn)單、成本低。經(jīng)調(diào)試,通過(guò)PLC控制電梯,實(shí)現(xiàn)電梯的基本功能,并能達(dá)到穩(wěn)、準(zhǔn)、快的要求,該設(shè)計(jì)已基本完成任務(wù)的要求,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),在今后的生活和生產(chǎn)實(shí)踐中具有良好的應(yīng)用前景。

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【作者簡(jiǎn)介】

汪金萍(1991—),女,漢族,甘肅會(huì)寧人,西安科技大學(xué)通信學(xué)院2016級(jí)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)碩士研究生。

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