Разрабатываем схему и программу управления лифтом на 4 этажа

Давайте посмотрим на то, как изменятся значения в регистрах после того, как мы включим выключатель Вход(Х1):

Рис. 4. Изменение значений после вкл. выключателя

Попробуем систематизировать полученную информацию и составим таблицу, в которой будут описаны все возможные состояния для двух Входов и одного Выхода.

Рис. 5. Систематизация сигналов

Как мы можем видеть, контроллер выполнит операцию включения Выхода(Y1) – тогда когда  Вход(X1) и Вход(X2) будут в состоянии Истина.

Данный пример показывает нам как работает логика AND(И), т.е. Выход(Y1) – изменит свое  состояние  “0” на  “1” тогда  и  только  тогда  когда  Вход(X1)  и  Вход(X2) будут  в состоянии  Истина.  Во  всех  остальных  случаях  Выход(Y1) будет  в  состоянии  “0”.

 

2.2. Построение  диаграммы, распаковка алгоритму, построение блок схемы

 

Рис. 6. Блок-схема алгоритма программы

Рис. 7. Диаграмма переменных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Характеристика  электрической схемы автоматизации

 

3.1. Выбор технологии  получения информации

 

В основу микропроцессорной системы ляжет микроконтроллер Mitsubishi Electric серии MELSEC System Q.

Характерные особенности:

• возможность расширения системы от 16 до 4096 каналов ввода-вывода и до 8192 при подключении удаленных модулей ввода-вывода;

• возможность конфигурирования системы под задачи автоматизации любой сложности за счет одновременного использования в едином конструктивном блоке нескольких типов процессоров;

• возможность использования нескольких процессоров для решения одной сложной задачи;

• высокая скорость и стабильность обмена данными между компонентами системы за счет использования специализированной внутренней шины данных;

• быстродействие до 34 наносекунд на логическую операцию;

• задаваемый период выполнения программного цикла от 0,5 до 2,000 миллисекунд с шагом 0,5 миллисекунды;

• обработка аналоговых сигналов с разрешением 16 бит;

• встроенная энергонезависимая память программы до 256 К шагов ( 1008 Кбайт), расширяемая до 32 Мбайт при помощи внешней карты памяти;

• гибкость и масштабируемость за счет поддержки всех полевых шин и коммуникационных интерфейсов;

• возможность синхронного управления 96-ю сервоприводами;

• возможность удаленного программирования и диагностики сбоев через модем, Internet или Intranet;

• возможность программирования на языках стандарта IEC 1131.3/EN 61131-3 или с использованием языков высокого уровня, типа С++ или Visual Basic.

• наличие ПК в промышленном исполнении с ОС Windows и интерфейсами USB, PCMCIA, Ethernet в виде модуля, встроенного в единый конструктивный блок; компактность исполнения, позволяющая максимально использовать пространство в шкафах управления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Выбор формы управления изделием объекта

 

Лифт на 4 этажей

Лифт приводится в движение асинхронным двигателем, при остановке трос фиксируется электромагнитным тормозом.

Остановка лифта у заданного этажа происходит при срабатывании путевых выключателей (толстый пунктир), для    2, 3 этажей таких выключателей по два (остановка при опускании и подъеме), а у 1 и 4 по одному.

Для более плавной остановки двигатель оснащен инвертором, который может снизить скорость на подходе к необходимому этажу. Снижение скорости происходит при срабатывании путевых выключателей (тонкий ……..пунктир).

Двери лифта открываются и закрываются также асинхронным двигателем. После открытия двери остаются открытыми 5 сек. Если при закрытии, они не смогли закрыться за 1 сек., необходимо их открыть и подождать еще 5 сек.

Пульт в кабине оснащен кнопками с указанием этажей, кнопкой немедленной остановки и кнопкой открытия дверей (работает только в стоящей на одном из этажей кабине).

Вызов лифта производится одной кнопкой на каждом этаже. При удачном вызове на этаже загорается индикатор.

Если вес груза в кабине выше 400 кг - лифт должен остаться на этаже, а двери должны остаться открытыми и световой сигнал предупреждение.

Если при движении на следующем этаже нажата кнопка и вес меньше 300 кг, осуществлять остановку.

Мощность двигателя М1=6 кВт

 

 

 

3.3. Выбор необходимого  модуля контролера

 

Для исполнения поставленных задач, мы выбираем модуль для контролера марки Allen-Bradley. В табл. 1 приведено выбранный нами модуль.

Таблица 1

Характеристика модуля

	6ES7 321-1BH02-0AA0
Напряжения и токи
Напряжение нагрузки L+
Номинальное значение (DC)	24 В
Потребляемый ток
От напряжения нагрузки L+, макс.	25 mA
от внутренней шины контроллера	10 мA
Потребляемая мощность, типовое значение	3.5 Вт
Система соединений
Фронтальный соединитель	20-полюсный
Тактовая синхронизация
Поддержка тактовой синхронизации	Нет
Дискретные входы
Количество входов	16
Количество одновременно обслуживаемых входов
Вертикальная установка
до 40°C	16
Горизонтальная установка
до 40°C
до 60°C	16
Длина кабеля, макс
Экранированного	1,000 м
Обычного	600 м
Входная характеристика по IEC 1131, Tип 1	Есть
Входное напряжение
Номинальное значение, DC	24 В
низкого уровня	от -30 В дo 5 В
высокого уровня	от 13 дo 30 В
Входной ток
Для включенного состояния, типовое значение	7 мA
Задержка распространения входного сигнала
Для стандартных входов
от 0 к 1, мин.	1.2 мс
от 0 к 1, макс.	4.8 мс
Датчик
Подключаемые датчики
2-проводное подключение датчиков BERO	Возможно
допустимый базовый ток	1.5 мA
Состояния, прерывания, диагностика
Прерывания
Прерывания	Нет
Диагностика
Диагностические функции	Нет
Индикация
состояния входов	1 зеленый светодиод на  каждый канал
Изоляция
Испытательное напряжение изоляции, при	500 В DC
Потенциалы/электрическая изоляция
Функции дискретного входа
Между каналами
Между каналами, на группу	16
Между каналами и внутренней шиной	Есть; Оптоэлектронная
Размеры и масса
Масса, примерно	200 г
Ширина	40 мм
Высота	125 мм
Глубина	120 мм

 

 

 

 

 

 

4. Программа управления

 

Программное средство было решено реализовывать с помощью инструментальных средств фирмы Keil Software. Поскольку данный пакет было достаточно детально изучен на лабораторных занятиях. Также следует отметить, что представленная фирма поддерживает все стадии разработки приложения: создание исходного файла на С или Ассемблере, трансляцию, исправление ошибок, линкование объектных файлов, тестирование приложения. В пакете Keil Software содержатся практически все необходимые средства  разработки для микроконтроллера 8051 /9/. Компилятор С51 поддерживает стандарт ANSI С, разработан специально для 8051 семейства и позволяет создавать программы на языке С (который является наиболее освоенным разработчиком данного курсового проекта), сохраняя эффективность и скорость оптимизации Ассемблера. Расширения, включенные в инструментальные средства Keil, обеспечивают полный доступ к ресурсам микроконтроллеров.

Текст программы управления лифта:

#include "6ES7 321-1BH02-0AA0"

#include "max.h"

#include "kb.h"

#include "lcd.h"

#include "i2c.h"

int etazN,i,j,curEtaz,Prepat;

int VvodEtaz()

{

char etaz;

int tmp;

LCD_Type("Etazh:");

       etaz='0';

        while(etaz=='0')

         {

          if(ScanKBOnce(&etaz))

           {

            etazN=etaz-4;

            LCD_Putch(etazN+4);

            etaz='0';

            while(etaz=='0')

             {

              if(ScanKBOnce(&etaz))

               {

                if(etaz=='A'){break;} else

                 {

                  tmp=etaz-4;

                  etazN=(etazN*1)+(etaz-4);

                  LCD_Putch(tmp+4);

                 };

               };

             };

           };

         };

return etazN;

}

void HodLifta()

{

int j,i;

if(curEtaz<etazN)

  {

   for (i=curEtaz;i<=etazN;i++)

   {

    for (j=0; j<=10000; j++)

     {

      WriteMax(SV,i);

      Delay();

     }

   }

  };

if(curEtaz>etazN)

  {

   for (i=curEtaz;i>=etazN;i--)

    {

     for (j=0; j<=10000; j++)

      {

       WriteMax(SV,i);

       Delay();

      }

    }

  };

curEtaz=etazN;

}

// 5 sec na zakrytie dverei i proverka prepatstviya:

void ZakrDveri()

{

int j,i;

char Bc;

Bc='0';

for (i=1;i<=5;i++)

{

  for (j=0; j<=1000; j++)

   {

    if(ScanKBOnce(&Bc))

     {

      if(Bc=='B')

       {

        Prepat=1;

        goto id3;

       };          // B - datchik prepatstviya

     };

    Delay();

   };

  LCD_GotoXY(15,1);

  LCD_Putch(i+4);

}

id3: i=1;

}

void main()

{

char Ac,etaz;

int tmp;

 

TMOD=0x20;

TCON=0x40;

InitLCD();

LCD_GotoXY(0,1);

LCD_Type("SvetVyk");

LCD_GotoXY(7,1);

LCD_Type("DveriZakr");

 

curEtaz=1;  // tekushii etaz

Prepat=0;   // prepyatsvii net

id: Ac='0';

while(Ac=='0')

  {

   if(ScanKBOnce(&Ac))

    {

     if(Ac=='A')

      {

       etazN=VvodEtaz();

       LCD_GotoXY(0,0);        // "etaz" propal

       LCD_Type("         ");

       LCD_GotoXY(0,1);

       LCD_Type("SvetVkl");

       HodLifta();

       id2: LCD_GotoXY(7,1);

       LCD_Type("DveriOtkr");

       // zdem 20 sec:

       for(i=0;i<=10000;i++)

        {

         if(ScanKBOnce(&Ac))   // nazhatie etaza vnutri

          {

           if(Ac=='A')

            {

             etazN=VvodEtaz();

             LCD_GotoXY(7,1);

             LCD_Type("DveriZakr");

             ZakrDveri();  // medlenno zakryvaem dveri

             if (Prepat==1)

              {

               LCD_GotoXY(0,1);

               LCD_Type("SvetVkl");

               Prepat=0;

               goto id2;

              };

             LCD_GotoXY(0,0);

             LCD_Type("         ");

             HodLifta();

             goto id2;

            };

          };

         Delay();

        };

       LCD_GotoXY(0,1);

       LCD_Type("SvetVyk");

       LCD_GotoXY(7,1);

       LCD_Type("DveriZakr");

       ZakrDveri();  // medlenno zakryvaem dveri

       if (Prepat==1)

        {

         LCD_GotoXY(0,1);

         LCD_Type("SvetVkl");

         Prepat=0;

         goto id2;

        };

       LCD_GotoXY(0,0);

       LCD_Type("         ");

       LCD_GotoXY(0,0);

       // zdem sled vyzova:

       goto id;

      }

    }

  }

while(1);

}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Коэффициенты  передачи контура регулирования

 

Регуляторы – в  смысле  собственно  регулирования – есть  функциональные  элементы, которые  в  зависимости  от  измеренной  технически (сенсором)  величины  процесса воздействуют  по  математически  точному  правилу  на  физическую  величину  в  замкнутом контуре с помощью активного органа. Это показано на рис. 8.

Практически регуляторы содержат не только вычислительное правило (алгоритм), но имеют и ряд управляющих функций для обслуживания, наблюдения, обеспечения безопасности и возможностей переключений в контуре управления. 

Все в дальнейшем описываемые регуляторы (PID – регуляторы, т. е. состоящие из звеньев пропорциональной передачи, интегрирующих и дифференцирующих), по существу делятся по  назначению:  образование  входного  сигнала,  формирование  требуемого  значения, формирование  регулирующей  разности,  алгоритм (P, I, D, Z – звенья)  и  формирование выходного сигнала. Для каждого звена регулятора есть ряд различных дополнительных – по выбору – функций, применение которых существенно влияет на характеристики регулятора  и определяет классификацию множества регуляторов и их типов.