模拟电梯PLC程序说明(0618081836).pdf

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1、. ;. 模拟电梯 PLC 程序说明 2007.3 . ;. 一、系统软件 模拟电梯 PLC 是 SIEMENS 公司的 S7-200 系列 PLC，该系列 PLC 一般用在 小型控制系统上。 S7-200系列 PLC 的编程软件是 Step7-Micro/Win 4.0。在功能和使用上都比 STEP7 V5.3的软件要简单， SIEMENS 公司提供了 S7-200系统的详细说明书。 这里只简单介绍 Step7-Micro/Win 4.0 的中地址和通讯， 这与 S7-300/400PLC 有较的的不同。 1、变量地址 1.1 I/O 地址 相比 STEP7 V5.3 软件来说， Step7

2、-Micro/Win 4.0 要简单得多，没有硬件态 功能，所有的硬件I/O 地址都由模块物理位置确定的，从CPU 模块开始，依次 往后面排列。 开关量输入 /输出地址，分别表示为 I 和 Q，从 I0.0 或 Q0.0 开始一直往下排， I、Q 使用的是不同的地址空间，可以相同，如I3.2 和 Q3.2 同时出现是允许的 ; 模拟量输入 /输出地址，分别表示为AIW 和 AQW，从 AIW0 或 AQW0 开始 一直往后排，模拟量输入/输出的地址都是16 位的字，所以对于AI 来说，排列 的顺序应该是 AIW0 、AIW2 、AIW4 .，模拟量输出也是如此。 1.2 内存地址 (M) 顾名

3、思义， 这些地址都存放在 CPU 的内存中， 一般情况下， 断电后保存在 M 中的数据会丢失，但在CPU 的系统参数中可以将部分M 设置成保存，这样在重 新上电后，数据可以恢复（后面介绍） 。 M 地址支持位操作（如M3.2） 、字节操作（如MB4） 、字操作（如MW6） 、 双字操作（如 MD0） 。 S7-200 PLC中的 M 地址用法与 S7-300/400PLC中的一样。 . ;. 另外，系统中还有一些特殊的M 地址，用在中断、通讯等专用功能上，如后 面程序中用到的 SM0.0、SM0.1、SMB47 等。 1.3 存储数据区（ V） V 数据是可以断电保存， 相当于 S7-300/

4、400PLC的 DB，但比 DB 的用法要简 单，在 200PLC的 CPU 中只有一个连续的V 地址空间，使用前也不必要定义。 同 M 地址一样， V 地址也支持位操作（如V3.2） 、字节操作（如VB4） 、字 操作（如 VW6） 、双字操作（如VD0） 。 1.4 定时器 /计数器地址 分别保持定时器和计数器状态的地址。 特别要注意，在S7-200PLC 中，各个定时器的时间分辨率是不一样的，同 样是 200，在 T0 中表示 200MS，而在 T5 中则表示 20S。 分辨率最大值定时器号 1MS 32.767 s T0，T32，T64，T96 10 ms 327.67 s T1-T4

5、，T65-T68，T33-T36， T97-T100 100MS 3276.7 s T5-T31, T69-T95，T37-T63, T101-T255 2、通讯设置 在主画面上可以 打开 CPU 型号的对 话框，在S7200PLC 中，不同 CPU 型号， 不但地址空间有很大 差异，而且支持的系 统指令也不一样，这 一点在PLC 选型时 要特别注意。 如果是在线方式，可以用Read PLC 直接从 PLC 中读出 CPU 的型号。在 “Communication”可以设置 CPU 与计算机的通讯协议。 在 CPU226上有两个通讯口，一个是RS485通讯口（ P0） ，另一个（ P1）用 .

6、 ;. 来和计算机或编程器通讯，通讯协议是PPI。 200PLC 本身不能直接支持PROFIBUS 协议，但通过EMM277 转换可以实 现与 S7300/400的主从通讯。 图中的地址栏上， Local 指的是计算机的地址， Remote是 PLC 的地址； 在右侧的 PLC 栏目中，显示正与计算机通讯的200PLC 的型号和地址（如 果在线） ，双击可以重新扫描查找在线PLC； Set PG/PC interface 是设定控制面板上的SIEMENS PLC 专用的通讯协议。 在此选择 PC/PPI电缆，确定串口的端口号就可以了。 二、用户软件 Step7-Micro/Win 4.0 在程

7、序由主程序和子程序组成，从使用上和STEP7 V5.3 差不多，电梯系统较小，只有两个程序段： 主程序（ OB1） ：控制电梯系统的所有逻辑； 子程序（ SBR0） ：用来与 S7-400 PLC通讯。 1、OB1 . ;. N1 是调用 DP 通讯子程序（ SBR0） ，在 200PLC 中，子程序只能是条件调 用，所以要加个 SM0.0，SM0.0 是系统标志位，在PLC 运行时一直是 ON； N2 是清除急停信号，该信号是按下急停按钮时产生的标志位，每次上电时 自动清除，这句程序用到了系统标志位SM0.1，在 PLC 开始运行时， SM0.1 设 为 1，在保留一个扫描周期后又自动设为0

8、，一般用来实现初始化的功能。 这段程序作用是复位高速计数器。 模拟电梯的上下位置是用旋转编码器检测的，S7200PLC 接收编码器的信号 要使用高速计数指令。 可以使用向导程序调用向导程序使用下列信息：计数器的类型和模式、 计数 器的预置值、计数器的初始值和计数的初始方向。要启动HSC 指令向导，可以在 命令菜单窗口中选择 Tools Instruction Wizard ，然后在向导窗口中选择 HSC 指令。 . ;. 使用高速计数指令，首先要定义计数器号和运行模式。 电梯的位置编码器的A、B 项分别接到了开关量输入点I0.6 和 I0.7，所以选 择的输入计数器号是HSC1，模式是 9；

9、接着就要定义设置控制字、 设置初始值和预置值， 这些值都存在特殊存储器 字节MB36 -SMD62 中。见下表： . ;. 本段程序第 1 句是用字节传送指令MOV_B 传送 16进制数 #FC到 SMB47 中， SBB47 就是高速计数器HSC1 的控制字。 16 进制数 #FC 转换 2 进制格式就是 11111100 ，相当于给 SMB47 中每一位设定如下： SMB47.0 =0 HSC1复位信号为高电平有效； SMB47.1 =0 HSC1启动信号为高电平有效； SMB47.2 =1 HSC1正交计数频率为1 倍速； SMB47.3 =1 HSC1为增计数； SMB47.4 =1

10、HSC1为更新方向（电梯有上行/下行） ； SMB47.5=1 向 HSC1 写新的预置值； SMB47.6=1 向 HSC1 写新的初始值； SMB47.7=1 HSC1 有效（允许计数）； 第 2 句是用高速计数器定义指令设置HSC1 的模式：计数器号为 1，模式为 9； 3、4 两句是给计数器的设定值和初始值清0。 . ;. 这里要注意：在 200PLC中，数据传送指令 要严格区分数据类型， 如字节传送用 MOV_B 字传送用 MOV_W 等。 第 5 句将控制字清 0，实际上就是禁止计数， 最后面的 HSC 指令，用来启动高速计数器HSC1。 在急停状态下清除所有的输出信号和运行标志位

11、。 QD0 开关量输出的双字，包括Q0.0-Q3.7，具体是哪些输出可以在符号表中 找到： . ;. MD5 中包括了电梯的各楼层的平层标志（电梯到了可以开门的高度）； MD9 中包含了各层的上行和下行信号。 急停信号需要保存，所以用了（S）指令，指令下面的“ 1”标志只给 1 位 置位； （END）指令是跳转到程序结束。 . ;. 电梯变频器的速度给定没有用模拟量端口，是通过 PLC 的开关量端口发脉冲 的方式实现的， PLC 上电时要将该端口复位为0。 S7-200 集成有高速冲输出功能，其输出点Q0.0和Q0.1可形成高速脉冲串输出 （PTO ）或脉宽调制（ PWM）。 PTO 输出方波

12、（占空比 50% ），并可指定所输出的脉冲数量（从1到 4,294,967,295 ）和周期（以微秒或毫秒为单位）。脉冲序列输出（PTO ）功能可 以编程为产生一列脉冲或产生由多个脉冲序列组成的脉冲包络。在脉冲包络操作 方式中， PTO 功能被编程为控制一个步进电机运行一个简单的斜坡上升、运行和 斜坡下降操作序列或更复杂的操作序列。 PWM 可变占空比的固定周期的输出脉冲，周期和脉宽既可以用微秒又可以用 毫秒为单位。当脉宽等于周期时，占空比为100，输出恒定为 1；当脉宽等于 0 时，占空比为 0，输出恒定为 0。 电梯调速是 PWM方式，输出口是 Q0.1。 有关脉冲输出的指令可以使用向导程

13、序编程。 PLS 指令从特殊存储器 SM 读取数据，程序按照其存储值控制PTO/PWM发生器。 SMB67 控制PTO0 或者PWM0，SMB77 控制PTO1 或者PWM1。表6-36对用于控制 PTO/PWM 操作的存储器给出了描述。 可以使用表 6-37作为一个快速参考， 用其中的数值作 为PTO/PWM控制寄存器的值来实现需要的操作。 . ;. . ;. 电梯在手动运行时， 运行是不按电梯的运行的逻辑进行的，一般仅在调试中 使用，所以在切换到手动模式时， 为安全起见，首先将 PLC 所有的输出都设为0， 程序中用的是 8 为复位信号，一次复位1 个字节，与急停中的功能基本一样。 N7

14、中第 1 句是设定 PWM 输出的控制字，设定值为16进制数 #D3，转换为 2 进制为 11010011 ，即： SM77.0=1 更新周期值，因为变频器的速度要求是可变的，在PWM 方 式下， PWM 的脉冲频率就是变频器的给定速度； SM77.1=1 更新脉冲宽度值； SM77.2=0 是 PTO 方式的参数，在 PWM 方式下不用，可设为0； SM77.3=0 时间基准（分辨率）选择1s； SM77.4=1 更新方法为同步更新； SM77.5=0 是 PTO 方式的参数，在 PWM 方式下不用，可设为0； SM77.6=1 模式选择为 PWM； SM77.7=1 PWM 允许； 第 2

15、 句 设定 PWM 的周期值为 1000（s）； 第 3 句 设定 PWM 的脉冲宽度为 500（s）； 第 4 句 用 PLS指令启动 PWM 输出一个脉冲输出到Q0.1( 变频器给定脉冲 ) ， 脉冲的周期是 1000s，占空比是 50% 。 N7 只完成了变频器手动操作时的速度给定，但电梯的运行还需要一个启动 信号。 . ;. 这段程序是控制电梯变频器在手动运行（调试状态下） 时的启动信号， 逻辑 是：在手动运行模式下，按下手动上/下行按钮时，电梯上行或下行，在松开按 钮或碰到限位开关（上下基准限位和上下限位）时，停止运行。 . ;. 这段程序是控制电梯在手动运行（调试状态下） 时的开门

16、和关门动作， 逻辑 是：在手动运行模式下，按下手动开门按钮时，电梯开门，这是带保持回路的按 钮，电梯开门信号接通后，信号由轿厢安全开关保持，直到碰到开门限位（开到 最大位）或者碰到轿厢安全开关；按下手动关门按钮时，关门信号接通并保持， 直到碰到关门限位（关到位） ； . ;. 除了系统调试外， 一般情况下， 电梯应运行在自动方式下， 即按照真正的电 梯逻辑运行，所以在系统上电时， 要进入自动方式， 同时手动取消也可进入自动。 在手动方式下，程序跳转到最后，跳过电梯自动运行程序。 . ;. 这段程序用来判断和显示楼层，首先要明确几个概念： A、楼层高度是以编码器的脉冲数计量的，电梯在上下运行中，

17、旋转编码器随着 电梯电机一道旋转，产生一个脉冲序列，脉冲的数量直接反应了电梯的运行 距离，如果电梯从一楼运行到二楼产生的脉冲数为700，那么楼层的高度就 是 700。 B、 楼层下平层就是电梯在各楼层正常停稳后的高度，如电梯正常停在地一 层，此时旋转编码器的数值就是一层下平层的值。 C、楼层范围楼层的半高度；各层的楼层范围等于平层高度加上半层楼的高 度。 电梯运行到某一楼层的范围之内，相应楼层的指示灯亮。 这里要注意的是楼层越高， 旋转编码器的数值越大， 这一点对于理解后面的 程序至关重要。 下面的 N13-N18 都是楼层显示的程序。 . ;. 楼层的显示是以二进制编码的方式实现，如101

18、表示楼层为 5，在程序中， 电梯的楼层表示为1-6 层，这是为了避免 0 层显示和 PLC 无输出分不清的情况， 以 N13 为例： HC1 是高速计数器 HSC1 的当前值，是旋转编码器反馈来的 电梯高度，如果高度小于五层楼层范围（相当于上行到“四层半”的高度，因为 楼层越高，编码器的值越小）将显示驱动分别设置成如下值： Q4.0=0 Q4.1=1 Q4.2=1 Q4.3=0 表示为二进制数就是0110(十进制数 6)； 这四个输出都接到数码管的驱动电路上，用数码管显示楼层； 同时也以字节 （QB4）的方式送到 S7-400 PLC中供计算机和触摸屏使用。 . ;. . ;. 自动运行时的

19、PWM 输出设定与上面介绍过的N7 方法一样。这里设定的是 电梯复位时的速度。 电梯在每次上电时都有一个复位动作（自动调整），下行到基准位，这是为 了避免旋转编码器产生的累计误差，基准位是由行程开关（下行基准限位开关） 决定的。 设定电梯正常运行时的速度，与N19 方法相同。 . ;. 在正常运行时（不在复位状态） ，将发出正常运行速度的脉冲（再次提醒： 发出脉冲不等于运行， 只表示变频器有给定信号， 还需要运行信号， 电机才能运 行） 。 到达基准位置后， 电梯可以正常运行了， 首先就是将电梯位置的高速计数器 初始化，方法同 N3，但这里不同的是将计数器设定值（SMD52）设到 200000

20、0， 仅仅是为了让实际检测的值永远达不到设定值，这样可以避免产生过限的标志 位。 . ;. 电梯到达某一楼层的设定高度就叫“平层” ，但平层并不意味着反馈高度绝 对等于设定高度， 因为电机的惯性作用， 这也是根本达不到的， 程序中使用的是 一个高度范围，对底层来说，高度在下平层和上平层（300-340）之间都是“平 层” 。 . ;. 因为楼层的高度是固定的 （750） ，所以 1 到 5 层的平层范围都是在底层平层 范围的基础上推算出来的。 在每层的平层范围确定后，程序将根据旋转编码器的数值（HC1） ，判断各 楼层的是否平层， 如果电梯的高度在上平层和下平层高度之间，相应楼层的平层 信号设

21、为 1，否则为 0。 程序如下： . ;. 如果电梯在找原点，到此程序结束。 . ;. 这段程序的功能是锁存电梯内按钮信号，并输出按钮指示灯信号。以四层内 呼指示为例，分析这段程序的逻辑： 当电梯不在四层时（“四层平层信号” =0） ，在电梯内按下“ 4” （ “四楼内呼 按钮” ） ，或是在上位机上按“ 4” （ “四层内呼按钮REMOTE” ） ，按钮“ 4”指示 灯（ “四楼内呼指示”）亮；当电梯停在四楼 （四楼平层信号 =1）并且开门时 （ “开 门驱动” =1）时，按钮灯灭。 其它楼层的控制原理是一样的。 以下程序从 N32 到 N41 都是处理电梯门外的按钮及按钮指示信号。 . ;

22、. . ;. . ;. 同样以四楼为例说明外部按钮的逻辑： 在电梯门外按外部向上按钮 （ “四楼外呼上” =1）或在上位机上按向上按钮 （ “四楼外呼上 REMOTE”=1）后，按钮指示灯亮（ “四层上指示” =1） ； 当电梯往上运行（“四层往上运行” =1 或“电梯上行指示” =1） ，到达四楼 （ “四楼平层信号“ =1）并且电梯开门时（“开门驱动“ =1） ，按钮指示灯灭（“四 . ;. 层上指示” =0） 。其它楼层的逻辑一样。 要特别注意的是：“一层往下运行”接通时，并不表示电梯立即往下运行， 而是“可以”往下运行，也就是说，当电梯在从B 楼往 1 楼运行过程中，如果1 楼上方没有

23、人呼叫电梯，那么在电梯到达1 楼后，在 B 楼呼叫电梯，电梯立即 下行，否则电梯还会继续上行。 电梯不是简单地按呼叫的时间先后响应的，而是 要判断是否“顺路”。 N43-N49 都是同样的道理。 . ;. . ;. . ;. 正常运行时， 只有在两中情况下， 打开电梯门： 电梯运行到位或电梯内手动 开门。 首先分析到位时开门的逻辑。 以第四层上行到位为例： 当有人在厢内按 “4” 需要送上四楼，或在四楼门外呼叫电梯上来接后（“四楼上指示” =1） ，到达四楼 （ “四楼平层信号” =1）时开门；同样情况下，电梯下行到四楼时，门也打开 当电梯停在某个楼层时（ “电梯上行驱动” =0 并且“电梯下

24、行驱动” =0）用 电梯的按钮可以开门， “轿厢安全开关” =0 时，必须开门，防止夹伤乘客。 在三种情况下，开门驱动被设为0： A、按下关门按钮（包括上位机上的按钮） ； B、关门驱动为 1 时（开门 /关门是一台可逆电机执行的， 不允许同时接通正转信 号和反向信号）； C、门开到位时。 . ;. 在两种情况下执行关门动作： A、关门按钮（包括上位机上的按钮） ； B、开门到位延时 5 秒后。 在四种情况下复位关门动作： A、开门的瞬间； B、开门按钮（包括上位机上的按钮） ； C、安全开关（防止夹伤乘客） ； D、门关到位。 . ;. 电梯在一楼时，判断是否应该上行。 . ;. B 层没有

25、定义上行趋势标志，是因为只能向上，不需要定义； 五层没有定义是因为根本就没有向上运行。 . ;. 在两种情况下电梯的方向设为向上： A、各层设定的方向是向上时， B、电梯停在基准位或 B 楼时（不可能再向下了） ； 三种情况下清除电梯上行趋势： A、电梯下行到位； B、电梯到达五层 C、电梯到达上基准位或上限位。 N61 到 N64 判断各楼层的下行趋势，说明见段标题。 . ;. . ;. 五层没有定义下行趋势标志，是因为只能向下，不需要定义； B 层没有定义是因为根本就没有向下运行。 . ;. 在两种情况下电梯的方向设为向下： A、各层设定的方向是向上时， B、电梯停在上限基准位或五楼时（不

26、可能再向上了） . ;. 三种情况下清除电梯下行趋势： D、电梯上行到位； E、电梯到达 B 层 F、 电梯到达下基准位或下限位。 . ;. 该段程序是控制电梯上行和下行指示灯。 . ;. 电梯电机上行启动必须满足下列条件： A、门关到位； B、有电梯上行指示（由电梯内、外的呼叫按钮产生）； C、没有开门动作（门关到位只能表示门在关的位置，不能表示门是否正在 开） ； D、电梯不在下行； 电梯电机上行在下列条件下停止： A、电梯到位后开门时； B、电梯下行时； C、电梯下行指示（由电梯内、外的呼叫按钮产生）； D、到了安全限位（基准限位和上限位） ； 电梯下行驱动的控制逻辑和上行驱动是一样的，

27、只是运行方向不同而已。 . ;. 电梯的速度不是恒定的，在电梯刚启动时，速度是慢慢加上去的，N72 在电 机启动的瞬间设置加速标志位， 即开始加速； N73 在电梯停止或开始减速时 （接 近平层高度）清除加速标志。 N74 产生一周期为4 毫秒的方波信号， PLC 上电时， T32 触点不通，接通 T32 线圈； 4MS 后，T32 线圈接通， T32 触点也随之接通， T32 线圈自动断开， 开始新一轮循环。考虑到PLC 程序扫描时间，实际周期略大于4MS。 N75 在加速标志位为 1 时，每 4MS 给输出的速度加3，直至速度达到 800。 . ;. 第 1 句是设定每个楼层的减速距离（3

28、00） ； 第 2 句和第 3句是计算底层的 基准值： （上平层高度 +下平层 高度） /2；在上下平层之间， 产生电梯平层信号 （电梯到位 信号） ；其它各楼层的基准值 是根据底层的基准值和楼层 高度推算出来的。 . ;. N77 电梯下行时，计算电梯距离各楼层基准高度的距离，目的是为了在下 面的程序中判断电梯是否降到了该减速的位置了。HC1 是电梯的当前高度。 . ;. N78 电梯上行时，计算电梯距离各楼层基准高度的距离，目的是为了在下 面的程序中判断电梯是否升到了该减速的位置了。HC1 是电梯的当前高度。 . ;. . ;. 以四层为例，分析减速的逻辑： 上行时（电梯上行驱动 =1）

29、， 判断上行四层偏差是否小于等于设定的减速区段， 如果是则表示电梯进入了减速区；前面打圈部分的逻辑只是判断了一个情况：电 梯是否要停在四楼，通俗地说，就是电梯是否要送人到四楼或是到四楼去接人， 从前面的程序中可以看出，这一逻辑是有内呼或外呼按钮产生的。 其它楼层的逻辑都一样。 . ;. M3.0 是禁止减速的标志位，在电梯启动的瞬间（上行的上升沿及下行的上升 沿）设置减速禁止标志，该标志在储蓄2 秒后（ T33）自动清除，解除禁止。 在四种情况下，清除减速标志位： A、系统上电时； B、在手动运行时（调试状态） ； C、（电梯停稳）开门时； D、在电梯启动（上行、下行）之初的2 秒内。 减速时

30、，每 4MS 速度减 3，直到减到 400。 . ;. 2、 SBR0 子程序 该段子程序，功能是实现S7-200PLC和 S7-400PLC之间的通讯。 第 1 句是将 QD1 传送到 VD416。 QD1 是模拟电梯 PLC 的开关量输出信号，它包含了 Q1.0 到 Q4.7 共 32 位 （双字） 开关量输出信息，要了解这些开关量输出的内容可以在符号表中查看。 符号表是在编程前或编程过程中定义的，就是给PLC 的各种地址变量，定 义成有意义的符号名，并添加相关注释，便于程序的理解。 . ;. 从表中可以看到这些开关量输出信号有三种：指示灯、电梯驱动、楼层编码， 这些信息都要在上位机上显示

31、，所以要传送S7-400PLC上。 VD416 是传送到 400PLC 的数据缓冲区，在硬件组态中定义了S7-200PLC 与 S7-400PLC通讯的地址空间，从VB416 到 VB431 共 16 个字节是 S7-200PLC 的发送数据缓冲区，从VB400-VB415 共 16 个字节是 S7-200PLC 的接受数据缓 冲区。VD416 包括 VW416 和 VW418 两个字； VW416 包括 VB416 和 VB417 两 个字节， VB416 包括 V416.0 到 V416.7 共 8 个位。 这里用了双字传送指令，比32 个位传送效率更高，相当于： Q1.0传送到 V416

32、.0; Q1.1传送到 V416.1; Q1.2传送到 V416.2; Q1.3传送到 V416.3; . ;. 数据送到输出缓冲区后，一切都由PROFIBUS 协议自动完成，编程者不必 考虑这些数据是如何送到400PLC 中的，对于接收数据来说，过程也一样，只要 到接收缓冲区中读出需要的数据即可。 第 2 句是定义上位机发出的底层内呼按钮信号“底层内呼按钮REMOTE” ， 上位机包括计算机和触摸屏， 在转换开关切换到计算机时， 计算机的指令才能有 效，对触摸屏操作也是如此。 在程序中， “底层内呼按钮 REMOTE“标志位将和底层内呼按钮（电梯上的 按钮信号）并在一起，在不改变其它逻辑的情况下， 就可以实现电梯的远程控制。 后面所有的程序都和第2 句的功能一样。 上位机发来的命令标志位都在V400.0 到 V415.7 之间，这一地址区域就是 S7-200PLC接收数据的缓冲区。 S7-200和 S7-400之间通讯的组态，请参阅STEP7 V5.3快速入门； S7-400端的数据传送请参阅 PLC 程序说明 (STEP7 V5.3) 。