富士断路器SC-E4P

富士断路器SC-E4P
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rsc实现。上位机首先向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首尾校验字节。否则，plc拒绝向上位机传送数据。上位接收到plc传送的数据，富士断路器SC-E4P也要判断正确与否，如果正确，则接收，否则，拒绝接收。
由于cpma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cqm-cif来实现的，其硬件连接如所示。
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，计算机具有更高的**级。首先，计算机向plc发出命令帧，然后，plc作出响应富士断路器SC-E4P，向计算机发送回响应帧。其中命令帧和响应帧的格式如下
命令帧格式。富士断路器SC-E4P为了方便计算机和plc的通讯，cpma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。
响应帧格式。由plc发出的对应于命令格式的响应帧格式如所示。
其中，富士断路器SC-E4P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。
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，程序必须*所要使用的串行端口号，windows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。
input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。
inputlen设定串行端口读入字符串的长度。
inputmode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。
控件参数的初始化。
初始化程序如下
mscommcomport= ｀使用串口com
mscommsettings=“， e， 7， ” ｀波特率，偶校验，7位数据位，位停止位
mscommportopen=true ｀打开通信端口，准备通信
计算校验码fcs，计算fcs的vb自定义函数如下
function fcsbyval inputstr as string as string
dim slen， i， xorresult as integer
dim temfes as string
slen=leninputstr ｀求输入字符串长度
xorresult =
for i =  to slen
xorresult = xorresult xor ascmid$inputstr， i，  ｀按位异或
next 
tempfes=hex$xorresult ｀转化为进制
if lentempfes=then tempfes =“”+tempfes
fcs = tempfes
end function
计算机与plc通信程序。
主要是一个自定义函数。
function readdatabyval inputstr as string， byval num as integer as string
dim outputstr as string
dim instring as string
dim returnstr as string
dim endstring as string
dim fcsstring as string
dim returnfcsstring as string
mscomminbuffercount=
outputstr=inputstr+fcsinputstr+“” ｀给出命令帧
mscommoutput=outputstr+chr$ ｀向plc传送命令帧
do
doevents
loop while mscomminbuffercount 《
instring=mscomminput ｀获取plc的响应帧
结束码判断
endstring = mid$instring， leninstring -
num- ，富士断路器SC-E4P
if endstring = “” then
readdata = “error”
exit function
elseif endstring = “” then
readdata = “error”
exit function
elseif endstring = “” then
readdata = “error”
exit function
elseif endstring = “8” then
readdata = “error”
exit function
elseif endstring = “a” then
readdata = “error”
exit function
elseif endstring = “a8” then
readdata = “error”
exit function
end if
｀响应帧校验
endstring = mid$instring， ， leninstring -
returnfcsstring = mid$instring，leninstring - ，
fcsstring = fcsendstring
if fcsstring 《》 returnfcsstring then
readdata = “error”
exit function
end if
returnstr = mid$instring，
leninstring - num - ， 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获取信息的正确性，而且提高了计算机监控的实时性。
本文介绍的通信方法在我校cims研究中心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可靠，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。
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，因此电梯群控系统elevator group control system应运而生。与此同时，随着自动化技术的快速发展，也较大地促进了电梯控制技术的进步， 大量先进的控制技术
应用于电梯群控系统， 使得电梯群控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，对电梯的群控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。
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 Voltage Variable 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可靠性更高，结构显得更加紧凑。本系统的硬件框如所示。
PLC双电梯联动控制系统硬件框
从可以看出，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高性能的矢量控制变频器，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Variable Voltage Variable Frequency，简称VVVF运行。
PLC首先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，对两台电梯实施群控。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。富士断路器SC-E4P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重点。
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， 对电动机完成速度检测及反馈，形成闭环系统
。脉冲发生器输出AB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AB脉冲的相序，可判断出电动机的转动方向，并可以根据AB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。
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核心是PLC，富士断路器SC-E4P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电梯控制系统首先需要解决的问题，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7点，输出点点，因此我们选用西门子S7-PLC，其中CPU的型号
选为CPU，输入模块的型号选为DIxDCV，总共需要两块，输出模块的型号选为DOxDCV/A，总共也需要两块。I/O地址分配表如表所示。
变频器的选型及参数设置
基于价格等方面因素的考虑，本次电梯调速控制的设计选用的是VS-G 型通用变频器， 选择有PG矢量控制作为曳引鼠笼式电动机的控制方式。
PLC通过向安川G变频器发出电梯上行输出和电梯下行输出信号，从而控制曳引电动机的转动方向，决定电梯的上/下行运动；PLC通过向安川G变频器发出电梯高速运行和电梯低速运行信号
，从而间接控制曳引电动机的转动速度，决定电梯的高速/低速运动。电动机通过脉冲发生器编码器和PG卡将速度信号及时反馈给安川G变频器，从而形成速度闭环控制。接线如所示。
变频器拖动部分线路
由于本控制系统选择的是有PG矢量控制，因此在运行之前，需要变频器对电机单体进行自学习，否则变频器将不能正常工作。其具体做法是先将电机铭牌上面记载的额定电压额定电流额
定频率额定转数PG卡脉冲数及电机较数输入至变频器，然后启动变频器，使电机空载运转，后这些数值通过自学习，自动地计算后写入到变频器的电机参数中。因此对于这些参数，没有必要
去人工进行设置。