基于贝加莱X20四层电梯模拟控制

自动化系统助理工程师测试报告测试题目基于贝加莱X20四层电梯模拟控制考生姓名赵新颖测试教师/职称徐振方/讲师成绩___________________________________________二零一三年七月课程实训1摘要随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，电梯也已成为人类现代生活中广泛使用的运输工具。随着人们对电梯运行的安全性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。可编程控制器（PLC）因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。电梯控制要求接入设备使用简便，对应系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯的电梯运行的舒适感。本文争对以上优点，对电梯运行进行了改进，使其达到了比较理想的控制效果。关键词贝加莱PLC电梯控制系统目录课程实训21控制目的..........................................................32控制工程原理及要求................................................32.1PLC控制系统的构成..............................................32.2工作原理及过程..................................................33总体方案设计......................................................44硬件设计.........................................................55软件设计..........................................................75.1软件设计........................................................75.2程序编写........................................................76上位显示设计.....................................................86.1PC与PLC、触摸屏的通信..........................................86.2I/O分配表.....................................................106.3触摸屏4PP320.1043-31画面设计..................................117调试过程.........................................................117.1软件调试过程...................................................117.2硬件调试过程...................................................118测试结果分析.....................................................149本系统设计主要调试问题及解决.....................................13总结与心得体会.....................................................15参考文献...........................................................16附录PLC源程序....................................错误!未定义书签。课程实训31控制目的利用贝加莱PLC设计一个四层电梯控制系统，实现电梯的上下基本功能，同时在上位机上显示出相应的画面。这样通过动手操作更好的理解贝加莱的软硬件，同时也提升自己的相应方面的能力2控制工程原理及要求2.1PLC控制系统的构成及要求模拟电梯有四层，要求通过按键控制电梯到达相应的楼层，实现四层电梯的控制。电梯的模型图如图2.1图2-1电梯模拟示意图2.2工作原理及过程（1）设定电机，电机power上电后，设定电机的运转速度，同时将电机的Home和MoveAbsolute置1。（2）设置楼层按钮，设定一到四层四个楼层按钮，通过按钮实现电梯楼层之间的移动。（3）计算楼层的位置，通过电机的绝对位置运动功能方面的实现电梯的课程实训4楼层转换。例如电梯在一层要到二层去，一层的绝对位置设定为0米，二层的绝对位置设定为5米，则电机运转5米后自动停止，这样就到了二层。（4）由于贝加莱电机的运转功能，可以不用特定控制电机的正反转就可以直接实现功能。例如电梯在4楼要下一楼，设定四楼的绝对位置是15米，可以控制电机运转到0米，电机自动反向运转到0米停止，实现了电梯从四楼下一楼，其他楼层间的移动原理类似。3总体方案设计本次设计采用贝加莱PLC，CPU选用X20CP1484-1进行对电梯的控制。采用4PP320.1043-31显示屏对电梯进行模拟显示。1、贝加莱公司介绍贝加莱（B&R）工业自动化有限公司是一家自动化技术领域的领导厂商，总部位于奥地利Eggelsberg，于1979年由ErwinBerneker先生和JosefRainer先生共同创建。它的产品线包括：控制系统、人机界面、运动控制、工业计算机、AutomationStudio软件工具。控制系统的核心产品是可编程计算机控制器（ProgrammableComputerController，PCC），代表目前自动化领域最先进的控制技术，综合了PLC和工业PC两者的技术优势，如前者的高可靠性和定时时钟，后者的多任务运行、高速运算能力、良好的扩展性和开放的通信等。2、控制系统产品介绍X20系列——新一代PCC控制器，丰富的性能级别可选，实现灵活配置方案根据我公司的项目需求，选用X20系列PCC比较适合。从结构上分析，该系列PCC包括三部分：底板模块、X20模块、端子排。从模块分类上分析，包括CPU模块、总线控制器、电源模块、底板模块、IF模块、电气模块、总线接收和总线中继模块、I/O模块。AutomationStudio3.0软件工具对贝加莱全系列产品完成控制、显示、运动控制及通讯的开发。贝加莱的整体硬件如图3.1课程实训5图3.1整体硬件图4硬件设计根据控制要求，主控设备CPU选用PLC（X20CP1484-1），上位机用4PP320.1043-31，开关量输入通道用X20DI9371，开关量输出通道用X20DO9322。贝加莱自带电机，可以正反转，可以设置电机的运动速度，还可以设置电机是绝对位移还是相对位移，对本四层电梯设计来说，采用绝对位移比较方便而且控制起来比较简单，电机采用的是8V1010.50-2。贝加莱做工程控制，有一个好的图画界面上位机，它能记录下工程控制的运动状态，还可模拟实际操作的正确性和可行性，使工程控制更形象，对认识控制过程有很大的帮助。本次采用的是4PP320.1043-31。如图4.1课程实训6图4.1上位机在AS软件中本次设计硬件添加如图4.2图4.1硬件添加图课程实训75软件设计5.1软件设计贝加莱自动化编程软件，即AutomationStudio，不仅支持IEC61131-3标准的编程语言，同时还支持高级编程语言（如C，Basic等），在一个项目中，还可以多种编程语言共同使用。PCC分时多任务的运行机制更体现了贝加莱在自动化领域强大的优势。梯形图（LAD,LadderLogicProgrammingLanguage）是PLC使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。AS软件是贝加莱自己开发功能比较强大的软件，它可以通过添加硬件将软件程序与实际硬件良好的连接在一起，从而可以实现各种控制，也就是说贝加莱的AS软件是和贝加莱硬件是成对搭配的。本次四层电梯设计就是采用贝加莱的AS软件，而且AS软件里自带的有电机的基本控制程序，这样的话，使用起来更方面，可以将basic程序直接调用，减少了编程的困难。本次设计的程序在电机基本程序的基础编写实现电梯的楼层间移动的功能。5.2程序编写梯形图程序课程实训86上位显示设计6.1PC与PLC、触摸屏的通信6.1.1屏4PP320.1043-31与PLC的通信第一次在AS3.0软件上建立工程，并设计完成时需要对PLC的CPU芯片及与其相连的屏进行烧卡，使屏与PLC的CPU建立通信协议。具体操作如图6.1所示。课程实训9图6.1烧卡操作步骤详图6.1.2PC与PLC的CPU之间的通信烧卡完成之后即可以在电脑上通过设置IP、屏的站点号就可以通过以太网直接对PLC进行下载操作。对PLC的CPUX20CP1484-1设置IP操作如图6.2所示。图6.2设置CPU的IP对触摸屏4PP320.1043-31设置IP如图6.3所示。课程实训10图6.3设置触摸屏的IP最后，对触摸屏4PP320.1043-31设置站点，即操作对象触摸屏的站点号设置。如图6.4所示。图6.4设置触摸屏的站点号6.2I/O分配表根据系统设计要求，I/O分配表如表1所示。课程实训11表1I/O分配表6.3触摸屏4PP320.1043-31画面设计本系统中，所涉及到的BitmapGroup有diantiBitmapGroup。根据设计要求使BitmapGroup与程序变量相关联并进行切换进而显示相应的画面，达到预想的设计效果。对应表如表2所示BitmapGroupBitmap_2Bitmap_3Bitmap-4Bitmap-5变量AA2A3A4表2BitmapGroup与程序变量对应表7安装调试过程7.1软件调试过程7.1.1程序分析将电机上电，初始化，同时设置绝对为移动的运动方式，设置电机的运动速度为1米每秒，设置好之后，根据程序，在界面上按下相关联变量A的按钮，表示电梯运动到一层，同理按下A2，A3，A4相关联的按钮表示电梯运动到二，三，四层。7.1.2程序编制中定时器的选择本系统设计中要求按钮是点触，所以接通后延时一段时间要自动断开，实现电梯的功能。延时定时器是用来精确定时的，定时基准的选择尤为重要。本设计选择时基为10ms的定时器（TON-10ms）。7.2硬件调试过程设计完成后将电脑与对应的操作对象PLC的CPU相连接，然后下载程序。课程实训12一切准备就绪后，将输入通道连接的power，Home,MoveAbsolute推上置1，与此同时，上位机会显示出画面分别按上位机屏幕上的四个按钮，电机会转动，同时画面会切换如图7.2课程实训13图7.2上位机显示图8统设计主要调试问题及解决这是我首次基础贝加莱PLC及AS3.0设计软件，对其不是太熟练，以至于在设计、调试过程中遇到了如下问题：1、PC、PLC、触摸屏之间的IP设置问题，刚开始时，设计完成后，总连接不到想要连接的PLC的CPU,或者是上位机连不上PLC，显示不出画面。这个问课程实训14题在上位显示章节中已经介绍过了，就是正确设置PLC的CPU,及触摸屏的IP，和触摸屏的站点。2、画面的切换问题，如何在上位机上显示相应的画面，操作起来比较复杂，对图像的处理不够，对变量与图像关联问题掌握的不够，无法正确的关联起来，造成设计，老是出问题，解决起来也比较吃力。9结果分