电梯控制系统设计(4)

平顶山学院2014届本科生毕业论文 电梯控制系统设计 王培培

3 PLC的通信

3.1 PLC通信简述

PLC的通讯包括PLC之间、PLC与上位计算机之间，以及PLC与其他智能设备之间的通讯。PLC与计算机可以直接和通信处理器，通信转换器被连接以形成一个网络，实现信息的交换，可以构成一个“集中管理，分散控制”的控制系统，满足电梯之间自动化系统发展需要，每个PLC和远程I/O模块根据功能被放置在现场总线PRO- FIBUS分布式控制，然后通过连接网络，集中管理的分布式网络系统。

采用两台西门子型PLC分别控制两台电梯的运行，PLC之间用现场总线PROF- IBUS连接，由现场总线来实现两台PLC的串行通信，收集和交换的每一个楼梯层的位置信号以及内部和外部呼叫信号和运行状态数据，以实现双电梯并联控制目标。 PLC在电梯中的应用已经非常成熟，图3.1是PLC在电梯控制的控制图的应用。PLC 作为主控制器，一方面通过采集电梯的各种输入信号，包括位置，状态，和指令的电梯按钮，门锁，门区信号的信号，井道强迫减速信号，信号和信号。另一方面，信号楼信号和转速信号的计算和处理采集的电梯，并驱动相应的开关信号，继电器和制动继电器，控制电梯的运行。这是其中一个电梯控制图。

安全和门锁回路 轿内指令和厅外按钮信号 井道信号 门区、门锁信号 [8]

PLC可编程序控制器 楼层显示器 中间继电器、接触器 轿内指令和厅外按钮信号

变频器驱动装置 速度反馈信号 牵引马达 图3.1 控制方框图

10

平顶山学院2014届本科生毕业论文 电梯控制系统设计 王培培

3.2 通信协议

PPI协议：点对点接口协议是一种主／从协议，在这个通信协议中，主站（其他CPU、SIMATIC编程器、TD 200中文文本显示器）向从站设备发送要求，从站响应。从站不主动发信息，只是等待主站发送的要求并作出相应的响应。网络上所有S7-200 CPU都默认为从站。如果在应用程序中允许PPI主站模式，一些S7-200 CPU模式下可以作为主站。一旦允许PPI主模式，你可以使用通信指挥网络读取和写入其他CPU，也可用于从其他站站查询请求和响应。任何一个从站可以与多个主站通信，而在网络中最多有32个主站。

PROFIBUS协议：PROFIBUS（过程现场总线）协议用于分布式I/O设备（远程I/O）的高速通信。PROFIBUS网络通常有一个主站和几个从站，主站初始化网络并核对网络上的从DP备和配置中的匹配情况。主站连续地将输由数据写到从站并从它们上读取输入数据。当DP（分布式外围设备）主站成功地组态一个从站时，它就拥有该从站。如果网络中有第二个主站它只能很有限地访问第一个主站的从站[9]。

3.3 现场总线PROFIBUS

3.3.1现场总线PROFIBUS的类型

PROFIBUS现场总线是已成功应用的开放式现场总线,是成熟的技术,主要用作自动化系统与分布的现场设备之间交换信息,PLC是PROFIBUS的典型主站设备(Master)。

西门子S7-200 PLC是西门子PLC最小的家庭，它可以很容易地完成网络的复杂的控制要求，配电系统。S7-200通过通讯口可以多种方式与现场设备相连,组成不同的通信网,完成电梯控制。尤其通过PROFIBUS现场总线,可以快速地传递控制信息,超越现场控制,与电梯之间管理系统相连,构成现代化的控制与管理网络,这是一般小型PLC无法比拟的

[10]

。

PROFIBUS由一系列兼容的模块构成,按照其应用范围,主要有3种通讯模块: PROFIBUS-FMS:在电梯现场通讯中,这是最通用的模块。FMS提供大量的通讯服务,用以完成以中等传输速度进行的循环和非循环的通讯服务。FMS以基本上被以太网取代，现在很少使用。

PROFIBUS-DP:一种优化的模块,适用于在对时间要求苛刻的场合,特别适合于PLC与现场级分布式I/O设备之间通讯。在自动控制系统和外围设备之间通信,用以取

11

平顶山学院2014届本科生毕业论文 电梯控制系统设计 王培培

代价格昂贵的24 V及4 mA-20 mA并行信号线。S7-300通过PROFIBUS-DP扩展从站模块EM277连接到PROFIBUS-DP网络。

PROFIBUS-PA:应用与过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输,由于传输技术采用IEC1158-2中规定的通信规程, 确保用于安全性要求较高的情况下，通过总线供电站点[11]。

3.3.2 采用PPI协议实现PROFIBUS-DP PLC的通讯

PPI 是主从协议 S7－22X 既可作主站又可作从站，通讯速率为 9．6K bit/s， 19．2K bit/s 和 187．5K bit/s 波特率；PPI 协议是 S7－200CPU 最基本的通信方式，通过原来自身的端口（PORT0 或 PORT1）就可以实现通信，是 S7－200 CPU 默认的通信方式。PPI是一种主－从协议通信，主－从站在一个令牌环网中。在 CPU 内用户网络读写指令即可。也就是说网络读写指令是运行在 PPI 协议上的。因此 PPI 只在主站侧编写程序就可以了，不在从站的网络读写指令。

因为S7-300系列PLC的大部分CPU都集成了RS485通讯口,具有普遍性,而且PPI协议的通讯格式符合PROFIBUS标准,这样就使PROFIBUS主站和S7-300 PLC采用PPI协议进行通讯具备可行性。另外,PLC在PROFIBUS现场总线控制系统中作为主站可实现复杂控制,因此对PROFIBUS从站的核心软件进行技术改造具有实际意义。文中主要以PROFIBUS-DP为模板来实现电梯之间数据交换、协同,其它现场总线产品的技术改造类似[12]。

3.3.3 PROFIBUS-DP基本功能

PROFIBUS-DP现场总线在高速数据传输领域的应用。主站定期读取输入信息和定

期发送输出信息。总线循环时间必须要比主站(PLC)程序循环时间短。除周期性数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态.诊断和报警处理。

①传输技术：RS-485双绞线.双线电缆或光缆。从9.6K比特/秒到1200万比特/秒的波特率。

②总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主-从传送。支持单主或多主系统。总线上站点(主-从设备)数为126。

③通信：点对点(用户数据传送)或广播(控制指令)。循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送。

12

平顶山学院2014届本科生毕业论文 电梯控制系统设计 王培培

④运行模式：运行.清除.停止。

⑤同步：控制指令允许输入和输出同步。同步模式：输出同步;锁定模式：输入同步。

⑥功能：DP主站的令牌的方法用于主站之间的通信通过地址，升序序列，控制令牌序列转移在问主人，获得令牌的站控制，也可以将数据发，，令牌的工作传递过程。DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。各DP从站的动态激活和不可激活。DP从站组态的检查。强大的诊断功能，三级诊断信息，输入或输出的同步。通过总线给DP从站赋予地址。通过部线对DP主站(DPM1)进行配置，每DP从站的输入和输出数据最大为246字节。

⑦可靠性和保护机制：所有信息的传输按海明距离HD=4进行。DP从站带看门狗定时器(Watchdog Timer)。DP从站的输入/输出进行存取保护。DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。

⑧设备类型：第二类DP主站(DPM2)是可进行编程、组态、诊断的设备。第一类DP主站(DPM1)是中央可编程控制器，如PLC、PC等。DP从站是带二进制值或模拟量输入输出的驱动器、阀门等[13]。

3.3.4 PROFIBUS-DP数据通信的过程

按照本设计主要运用DP主站之间的通信，DP主站之间采用令牌环方式进行通信，

主站按地址的升序依次排列，控制令牌按顺序一次在主站之问进行传递，获得令牌的站具有控制权，可发送数据，令牌的工作传递过程如图3.2所示。如主站1需向主站2发送数据，当令牌传递到主站l时，主站l将要发送的数据按图3.3所示的格式发往主站2，主站2将本站的地址与接受到的帧信息中的目的地址进行比较，两者不同，则主站2将帧信息继续传递后到达主站2。此时，主站2将本站的地址与接受到的帧信息中的目的地址进行比较，比较相同后，主站2对帧信息进行差错校验，并将校验结果以肯定或否定应答填入ACK（确认字符）段中，把该帧信息复制之后将其继续向下传递给主站l。主站1将本站的地址与源地址进行比较，比较相同后检查ACK是否为肯定应答，若检查到已为肯定应答，则去除帧信息，将令牌交出继续在环内传递。如果ACK的检查结果为否定应答，则主站l需重新发送[14][15][16]。

13

平顶山学院2014届本科生毕业论文 电梯控制系统设计 王培培

主站1 主站2 图3.2 逻辑令牌环 暂停位 目的地址 源地址 控制信息 DATA 差错校验 ACK 令牌 图3.3 帧结构

14

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库电梯控制系统设计(4)在线全文阅读。