深圳西门子中国代理商触摸屏供应商

1 引言

近年来,随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑和智能化建筑的不断涌现，人们对电梯提出了越来越高的要求，单台电梯往往不能满足建筑物内的交通需要，这时候就需要合理安装多台电梯来缓解电梯运行的压力，因此电梯系统(elevatorgroup control system)应运而生。与此同时，随着自动化技术的快速发展，也大地促进了电梯控制技术的进步,大量的控制技术应用于电梯系统,使得电梯系统的控制特性得到很大的改善。针对目前这一现状，本论文以两台五层电梯为设计对象，对电梯的问题进行了较为深入的分析研究，提出了一些自己的认识和看法，设计出了一套PLC双电梯联动控制系统。

2 控制系统的硬件设计

本系统是主要由PLC、变频器、控制箱、显示器、曳引电动机组成的交流变频调速系统(Variable VoltageVariable Frequency，简称VVVF)。通过一台PLC去控制两台电梯运行的方式，可以省去两台可编程控制器之间的相互通信,从而使得控制系统的性高，结构显得加紧凑。本系统的硬件框图如图1所示。

图1 PLC双电梯联动控制系统硬件框图

从图1可以看出，该系统主要由两个部分组成，其中电梯控制的逻辑部分由PLC来实现。通过分析研究电梯的实际运行情况和控制规律，从而设计开发出一套双电梯联动控制程序，使得PLC能够控制两台电梯的运行操作。电梯的调速部分则选用的矢量控制变频器，配以脉冲发生器(编码器)测量鼠笼式曳引电动机的转速，从而构成电机的闭环矢量控制系统，实现鼠笼式曳引电动机的交流变频调速(VariableVoltage Variable Frequency，简称VVVF)运行。

PLC接收来自电梯的呼梯信号、平层信号，然后根据这些输入信号的状态，通过其内部一系列复杂的控制程序，对各种信号的逻辑关系有序地进行处理，后向直流门控电机、变频器和各类显示器适时地发出开关量控制信号，对两台电梯实施。在电梯控制系统中，由于电梯的控制属于随机性控制，各种输入信号之间、输出信号之间以及输入信号和输出信号之间的关联性很强，逻辑关系处理起来非常复杂，这就给PLC的编程带来很大难度。从某种意义上来说，PLC编程水平的高低就决定整个系统运行质量的好坏。因此，PLC应用在电梯控制中的编程技术就成为控制电梯运行的关键技术，这同时也是本系统设计的一个。

在PLC向变频器发出开关量控制信号的同时，为了满足电梯的要求，变频器又需要通过与鼠笼式曳引电动机同轴连接的脉冲发生器和PG卡,对电动机完成速度及反馈,形成闭环系统。脉冲发生器输出A、B两相脉冲，PG卡接收到脉冲信号以后，再将此反馈给变频器内部,以便进行运算调节。根据A、B脉冲的相序,可判断出电动机的转动方向,并可以根据A、B脉冲的频率测得电动机的转速。由于本设计选用的是通用型变频器，因此其参数设置和外部线路设计的复杂程度要远远地电梯变频器，其设置的好坏也将直接影响到电梯运行的实际效果。

2.1 PLC的型号的选择及I/O点数分配

电梯逻辑控制系统的控制是PLC，哪些信号需要输入至PLC，PLC需要驱动哪些负载,以及采用何种编程方式，都是需要认真考虑的问题，都会影响到其内部I/O点数的分配。因此，I/O点数的确定,是设计整个PLC电梯控制系统需要解决的问题,决定着系统硬件部分的设计，也是系统软件编写的前提。

本系统是为一幢5层大楼所设计,根据PLC的I/O节点使用原则,应留出一定的I/O点以做扩展时使用。系统中实际需要输入点47点,输出点40点,因此我们选用西门子S7-300PLC，其中CPU的型号选为CPU315，输入模块的型号选为DI32xDC24V，总共需要两块，输出模块的型号选为DO32xDC24V/0.，总共也需要两块

1 引言
在工业控制领域中，plc作为一种稳定的控制器得到广泛的应用。但它也有自身的一些缺点，即数据的计算处理和管理能力较弱，不能给用户提供良好的界面等。而计算机恰好能plc的不足，它不但有很强的数据处理和管理能力，而且能给用户提供非常美观而又易于操作的界面。将plc与计算机结合，可使系统达到既能及时地采集、存储数据，又可处理和使用好数据，两者结合的关键是plc与计算机之间的通信。本文以omron公司的cpmia小型plc为例，详细的讨论了plc与计算机通信的原理和用vb如何实现plc与计算机的通信。
2 通行原理与方法
上位机要能够通过plc监控下层设备的状态，就要实现上位机与plc间的通信，一般工业控制中都是采用rs232c实现。上位机向plc发送查询数据的指令（实际上是查询plc中端子的状态和dm区的值等），plc接收了上位的指令后，进行校验（fcs校验码），看其是否正确，如果正确，则向上位机传送数据（包含尾校验字节）。否则，plc拒绝向上位机传送数据。上位接收到plc传送的数据，也要判断正确与否，如果正确，则接收，否则，拒绝接收。
由于cpm1a没有提供串行通信口，我们利用其提供的外设端口实现通信。plc与计算机之间的连接是通过omron提供的电缆cqm1-cif01来实现的，其硬件连接图如图1所示。


3 plc与计算机间的通信规约
计算机与plc间的通信是以“帧”为单位进行的，并且在通信的过程中，计算机具有高的级。，计算机向plc发出命令帧，然后，plc作出响应，向计算机发送回响应帧。其中命令帧和响应帧的格式如下:
（1） 命令帧格式。为了方便计算机和plc的通讯，cpm1a对在计算机连接通信中交换的命令和响应规定了相应的格式。当计算机发送一个命令时，命令数据主准备格式如图2所示。


其中@放在，表示以@开始，设备号为上位机识别所连接的plc的设备号。识别码为命令代码，用来设置用户希望上位机完成的操作，fcs为帧检验代码，一旦通信出错，通过计算fcs可以及时发现。结束符为“＊”和cr回车符，表示命令结束。
（2） 响应帧格式。由plc发出的对应于命令格式的响应帧格式如图3所示。

其中，异常码可以确定计算机发送的命令是否正确执行。其它的与正文中的含义相同。正文仅在有读出数据时有返回。
4 通信程序的设计
为了充分利用计算机数据处理的强大功能，我们可以采用计算机有权的方式，在计算机上编写程序来实现计算机与plc的通信， 计算机向plc发出命令发起通信，plc自动返回响应。本文中采用vb来编写计算机与plc间的通讯程序。在vb中提供了通信控件—应用通信控件（mscomm），实现通过串行端口传送和接受的功能。
下面介绍mscomm控件的属性:
＊commport:设定通信连接端口代号，程序所要使用的串行端口号，bbbbbbs系统使用所设定的端口与外界通信。
＊portopen:设定通信口状态，若为真，通信端口打开，否则关闭。
＊settings:设定通信口参数，其格式是"bbbb,p
,d,s"，其中bbbb为通信速率（波特率），p为通信检查方式（奇偶校验）， d 为数据位数，s为停止位数，其设定应与plc的设定一致。
＊bbbbb:将对方传送至输入缓冲区的字符读入到程序。
＊output:将字符写入输出缓冲区。
＊inbuffercount:传回接收缓冲区中的字符数。
＊outbuffercount:传回输出缓冲区中的字符数。
＊bbbbblen:设定串行端口读入字符串的长度。
＊bbbbbmode:设定接收数据的方式。
＊rthreshold:设定引发接收事件的字符数。
＊commevent:传回oncomm事件发生时的数值码
＊oncomm事件:无论是错误或事件发生，都会触发此事件。
（1） 控件参数的初始化。
初始化程序如下:
port=2 ｀使用串口com2
mscomm.settings="9600, e, 7, 2" ｀波特率9600，偶校验，7位数据位，2位停止位
mscomm.portopen=true ｀打开通信端口，准备通信
（2） 计算校验码fcs，计算fcs的vb自定义函数如下:
function fcs（byval bbbbbstr as bbbbbb） as bbbbbb
dim slen, i, xorresult as integer
dim tempfes as bbbbbb
slen=len（bbbbbstr） ｀求输入字符串长度
xorresult = 0
for i = 1 to slen
xorresult = xorresult xor asc（mid$（bbbbbstr, i, 1）） ｀按位异或
next i
tempfes=hex$（xorresult） ｀转化为16进制
if len（tempfes）=1then tempfes =“0”+tempfes
fcs = tempfes
end function
（3） 计算机与plc通信程序。
主要是一个自定义函数。
function readdata（byval bbbbbstr as bbbbbb, byval num as integer） as bbbbbb
dim outputstr as bbbbbb
dim inbbbbbb as bbbbbb
dim returnstr as bbbbbb
dim endbbbbbb as bbbbbb
dim fcsbbbbbb as bbbbbb
dim returnfcsbbbbbb as bbbbbb）
mscomm.inbuffercount=0
outputstr=bbbbbstr+fcs（bbbbbstr）+“＊” ｀给出命令帧
mscomm.output=outputstr+chr$（13） ｀向plc传送命令帧
do
doevents
loop while mscomm.inbuffercount < 15
inbbbbbb=mscomm.bbbbb ｀plc的响应帧
｀结束码判断
endbbbbbb = mid$（inbbbbbb, len（inbbbbbb） -
num- 5, 2）
if endbbbbbb = "13" then
readdata = "error"
exit function
elseif endbbbbbb = "14" then
readdata = "error"
exit function
elseif endbbbbbb = "15" then
readdata = "error"
exit function
elseif endbbbbbb = "18" then
readdata = "error"
exit function
elseif endbbbbbb = "a3" then
readdata = "error"
exit function
elseif endbbbbbb = "a8" then
readdata = "error"
exit function
end if
｀响应帧校验
endbbbbbb = mid$（inbbbbbb, 1, len（inbbbbbb） - 4）
returnfcsbbbbbb = mid$（inbbbbbb,len（inbbbbbb） - 3, 2）
fcsbbbbbb = fcs（endbbbbbb）
if fcsbbbbbb <> returnfcsbbbbbb then
readdata = "error"
exit function
end if
returnstr = mid$（inbbbbbb,
len（inbbbbbb） - num - 3, num）
readdata = returnstr
end function
从上面程序可以看到，计算机对plc返回的响应帧要进行fcs校验，并利用异常码排除返回的异常数据，这样不但可以提高计算机信息的正确性，而且提高了计算机监控的实时性。
5 结束语
本文介绍的通信方法在我校cims研究自行研制的一套机电一体化设备中得到实施运用，经试验运行，证明这种通信方法稳定、，确实是一种非常有效的方法。将plc与计算机通信网络连接起来，plc作为下位机，计算机作为上位机，形成一个优势互补的自动控制系统，实现了“集中管理，分散控制”。其中各个plc子系统或远程工作站在生产现场对各个被控对象进行控制，利用网络连接构成一个plc综合控制，满足了现代自动化系统向信息化、网络化、智能化的过渡。

1 引言

近年来,随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑和智能化建筑的不断涌现，人们对电梯提出了越来越高的要求，单台电梯往往不能满足建筑物内的交通需要，这时候就需要合理安装多台电梯来缓解电梯运行的压力，因此电梯系统(elevatorgroup control system)应运而生。与此同时，随着自动化技术的快速发展，也大地促进了电梯控制技术的进步,大量的控制技术应用于电梯系统,使得电梯系统的控制特性得到很大的改善。针对目前这一现状，本论文以两台五层电梯为设计对象，对电梯的问题进行了较为深入的分析研究，提出了一些自己的认识和看法，设计出了一套PLC双电梯联动控制系统。

2 控制系统的硬件设计

本系统是主要由PLC、变频器、控制箱、显示器、曳引电动机组成的交流变频调速系统(Variable VoltageVariable Frequency，简称VVVF)。通过一台PLC去控制两台电梯运行的方式，可以省去两台可编程控制器之间的相互通信,从而使得控制系统的性高，结构显得加紧凑。本系统的硬件框图如图1所示。

图1 PLC双电梯联动控制系统硬件框图

从图1可以看出，该系统主要由两个部分组成，其中电梯控制的逻辑部分由PLC来实现。通过分析研究电梯的实际运行情况和控制规律，从而设计开发出一套双电梯联动控制程序，使得PLC能够控制两台电梯的运行操作。电梯的调速部分则选用的矢量控制变频器，配以脉冲发生器(编码器)测量鼠笼式曳引电动机的转速，从而构成电机的闭环矢量控制系统，实现鼠笼式曳引电动机的交流变频调速(VariableVoltage Variable Frequency，简称VVVF)运行。

PLC接收来自电梯的呼梯信号、平层信号，然后根据这些输入信号的状态，通过其内部一系列复杂的控制程序，对各种信号的逻辑关系有序地进行处理，后向直流门控电机、变频器和各类显示器适时地发出开关量控制信号，对两台电梯实施。在电梯控制系统中，由于电梯的控制属于随机性控制，各种输入信号之间、输出信号之间以及输入信号和输出信号之间的关联性很强，逻辑关系处理起来非常复杂，这就给PLC的编程带来很大难度。从某种意义上来说，PLC编程水平的高低就决定整个系统运行质量的好坏。因此，PLC应用在电梯控制中的编程技术就成为控制电梯运行的关键技术，这同时也是本系统设计的一个。

在PLC向变频器发出开关量控制信号的同时，为了满足电梯的要求，变频器又需要通过与鼠笼式曳引电动机同轴连接的脉冲发生器和PG卡,对电动机完成速度及反馈,形成闭环系统。脉冲发生器输出A、B两相脉冲，PG卡接收到脉冲信号以后，再将此反馈给变频器内部,以便进行运算调节。根据A、B脉冲的相序,可判断出电动机的转动方向,并可以根据A、B脉冲的频率测得电动机的转速。由于本设计选用的是通用型变频器，因此其参数设置和外部线路设计的复杂程度要远远地电梯变频器，其设置的好坏也将直接影响到电梯运行的实际效果。

2.1 PLC的型号的选择及I/O点数分配

电梯逻辑控制系统的控制是PLC，哪些信号需要输入至PLC，PLC需要驱动哪些负载,以及采用何种编程方式，都是需要认真考虑的问题，都会影响到其内部I/O点数的分配。因此，I/O点数的确定,是设计整个PLC电梯控制系统需要解决的问题,决定着系统硬件部分的设计，也是系统软件编写的前提。

本系统是为一幢5层大楼所设计,根据PLC的I/O节点使用原则,应留出一定的I/O点以做扩展时使用。系统中实际需要输入点47点,输出点40点,因此我们选用西门子S7-300PLC，其中CPU的型号选为CPU315，输入模块的型号选为DI32xDC24V，总共需要两块，输出模块的型号选为DO32xDC24V/0.，总共也需要两块

实践证明，PLC双电梯联动控制系统能够运用于两台电梯的联动控制，具有较好的兼容性，并且可以达到稳定的性能。该系统很容易实现实现多台,具有广阔的应用前景

引言
电子技术的日益发展，通讯接口给工业控制的自动化集中控制带来的变化，系统的分布控制，网络的远程监控等都是通过通讯来实现监控。各个智能设备之间要进行正常通讯，要保证以下3个条件一致：通讯硬件界同；通讯参数设置一致；以及通讯协议一致。在串口的通讯中，界面都已经是标准化，参数设定亦可透过设定来保持一致。但在智能自动化设备中，由于和产品都存在差异，对于同一种产品，不同的就可能存在不同的通讯协议！所以，智能设备的通讯，设备的选择是关键！但针对同种协议的产品，就有可能缩小设备选型范围，势必会对系统的组成存在影响。如造成成本的提升，系统得不到优化等问题。
现就针对通讯协议，介绍永宏PLC的自由口通讯协议做介绍。即通过自由协议，可以跟任何一个智能设备进行连接，进行数据的传输。大大方便了技术人员的选型，有利控制系统的优化，性价比的提升！

1. 系统硬件要求

1.1 永宏FBs-PLC通讯功能
永宏FBs-PLC提供相当强大的通讯功能，SoC单晶片中集合5个高速通讯端口。主机自带一个通讯端口。多样的扩展方式，可以选择通讯模块或者通讯板实现通讯端口的扩展，单一主机可以多扩展至5个通讯端口；可以选择ASCII码或者速度快一倍的二进制码来传输；每个通讯端口通讯速率高达 921.6Kbps；支持RS-232,RS-485,USB和Ethernet等界面；通讯协议提供永宏标准通讯协议，工业界通用的ModBus标准协议，以及自由口协议。这里我们就永宏PLC的自由通讯协议做进一步探讨。
1.2 永宏PLC自由通讯协议简介
所谓自由通讯协议，永宏PLC作为主站，根据通讯的从站设备通讯格式来编写通讯传输数据格式，以保证通讯格式的一致性。在符合从站设备的数据格式时设备才能识别主站发送出来的命令要求，再根据命令来进行处理数据、做响应回复等工作。这样将大大提高PLC控制对象的通讯接口兼容。

图1.1 RS-485单主多从通讯示意图

如图1.1所示，一个永宏PLC可以跟多个智能从站进行通讯；智能从站可以同为一种设备不同，或者不同设备不同，例如其他的PLC、变频器、智能仪表等，只要符合RS-485通讯要求即可组网。

2. 软件系统要求与设计

2.1 串行口通讯协议格式
在串行通讯中，数据的格式一般如下图所示：

图1.2 串行口一般通讯数据格式

在协议中，一些通讯协议要求命令请求码，一些则不需要；从起始符到结束符，格式都相似。
起始符：表示通讯命令的开始， 常用02H表示。
地址：从站设备的地址， 范围在“00H~7FH”。
功能码：从站设备所规定的功能码，以响应主站的作动要求。
数据：根据命令码执行的数据区。
校验：为保证数据的准确的通讯，协议中都设定校验码。常见的校验有CRC,CHECKSUM。
结束符：表示一笔通讯命令的完成。通常使用03H表示。
在所使用的设备中会，做相关的协议规定和参数说明，所以我们只要依照设备的通讯格式编写通讯命令，请求从站执行命令，并根据主站是否要求做相关的回应，来完成响应。下面，我们会以与士林变频器通讯为实例，做相关的介绍。

2.2 永宏PLC端软件设计

永宏PLC在通讯编程方便提供相当便利的指令和编程方法。在指令方式，使用一个功能指令配合通讯表格，即可完成通讯命令。下面就对指令与表格编辑做相关介绍。永宏PLC提供两个通讯指令FUN150和FUN151，其中FUN150用于ModBus协议通讯用，这里就不做介绍，详细请参考《永宏PLC使用手册》介绍。FBs-PLC可由Por t 1、2、3 或4等四个通讯端口来作永宏多台CPU bbbb联机或与具有RS-232/RS-485通讯接口的智能型外围通过通讯方式作联机整合应用。
FUN151(Cbbbb)通讯联机便利指令可那个通讯端口以何种工作模式运作共有Mode 0～ 3 四种工作模式， 其中的Mode 3 模式为〝高速bbbb 网络〞模式只允许Port 2使用，其余都为“一般bbbb 网络”，下表是高速bbbb 与一般bbbb 指令模式的差别说明

一. 概述

一般波峰焊机比较大，流水线生产，但有些客户比如实验室、学校、小型工厂需要小型的无铅波峰焊机。某电子设备厂开发了这种产品，采用了永宏FBS系列PLC和Panelvisa触摸屏。该设备需要控制三个温度，共三个PID，永宏FBS系列PLC多实现8路PID，可以满足该设备要求。再配上Panelvisa触摸屏，具有很高的性价比。

二. 工艺简述

双波峰焊机要把焊锡温度、预热温度、预热补偿温度共三个温度加到设定的温度值。当条件成立后，整机就可以生产了。把PCB板放到轨道上，按启动开关，传输电机运行，气泵启动，喷助焊剂，PCB板助焊剂的喷涂完成，延时气泵停止。当PCB板到左边预热区后，传输电机停止，PCB板停在预热区，预热，时间到后，传输电机启动，PCB板向右运行，锡泵电机启动喷锡，PCB板经过预热补偿温度区，进入了喷锡区，过了喷锡区后，锡泵停止，当PCB板到右边后，传输电机停止，冷风电机启动。这样一个完整的循环就结束了。

三. 硬件配置

输入点：检测开关量、操作开关等。
检测的开关量有：右点开关、左点开关。
操作开关量有：启动开关，急停开关。
输出点：三个区域的加热固态继电器、传输电机、锡泵两台电机、排烟电机、气泵电机、 冷却电机、上电自保点。
模拟量输入点：三个区的温度检测。
传输电机和锡泵电机都需要调速，用的是变频器，速度需要通讯设定。

硬件配置：
型 号 数量 功 能
FBS-32MA 1 主控制器，交流220V输入，继电器输出
FB6EYT 1 8x24V,晶体管输出模块
FBS-6TC 1 4通道热电偶输入模块
Panelvisa触摸屏PV057TST 1 人机界面

四. 程序编写

程序编写包括PLC程序和触摸屏程序
包括四大功能：设备参数、手动调试、生产画面、报警查询。
以下是一些特点：设备的每个动作都可以在手动调试画面完成在开始调试设备和维修时非常有用。
设备参数可以从触摸屏上设定，包括温度、时间、PID系数。
报警查询，可以快速的找到故障原因。
生产画面是把生产用到的显示数据、按钮都放到这个画面了，方便用户在这个画面下监示三个区的温度、过程指示以及在这些画面中进行操作。
传输电机和锡泵电机的速度设定是触摸屏设定到PLC，再由PLC通过PORT1传到各电机的变频器。用到了PLC中MODBUS主站的功能，非常方便。
由于锡锅冷却下来需要一段时间，设定了关机按钮。当按此关机按钮，PLC计时，当温度降到80？切断电源。这样方便用户下班后，不必等温度降下来再走，比较。

五． 结束语

永宏PLC在某电子设备厂半自动精密丝印机成功应用后，又成功应用到了小型波峰焊机。设备厂家认为，永宏PLC与Panelvisa触摸屏成套供货，性价比是非常高的。今后这样的配置会陆续应用到多的设备上。