電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

1、提供完整版的各專業(yè)畢業(yè)設(shè)計，（2011屆）專科畢業(yè)設(shè)計（論文）資料題 目 名 稱： 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動化技術(shù) 學(xué) 生 姓 名： 班 級： 學(xué)號 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 最終評定成績： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處（2011屆）?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）資料電梯控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣自動化 學(xué) 生 姓 名： 班 級： 學(xué)號 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 最終評定成績： 2011 年 6 月 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）摘 要隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。

2、傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制電路，這種控制易出故障，維護(hù)不便，運行壽命短，占地空間大，正逐步被淘汰。 為了提高自動控制系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的工作效率，設(shè)計了一套以plc和變頻器為核心控制器的電梯自動控制系統(tǒng)，用來取代以往的較復(fù)雜的繼電器接觸器控制。系統(tǒng)的核心部分（控制部分）使用了西門子公司生產(chǎn)的s7200型plc，因為在核心控制部分采用的是軟件程序控制，從而在保證電梯正常運行這個要求的情況下，大大的提高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性，同時還克服了手動操作所帶來的一些人為干擾因素，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。以變頻器來控制電梯在升降啟停過程中的速度，大大滿足了人們的舒適感。關(guān)

3、于plc 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及電梯控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試重點介紹如下。關(guān)鍵詞：電梯， 變頻調(diào)速， pg卡，接觸器，梯形圖，閉環(huán)系統(tǒng) ，旋轉(zhuǎn)編碼器， 變頻器，swopc-fxgp/win-c，vvvf，pc，ledabstractwith the continuous development of city construction, increasing high-rise buildings. elevator as high-rise buildings of transportation vertically operation already and peoples daily life

4、 are inseparable. the traditional elevator control system adopts is relay logic control circuit, this control easy malfunction, maintenance, operation, short life inconvenience covers a large space, is gradually be eliminated. in order to improve the reliability of the automatic control system equip

5、ment and work efficiency, designed a set of plc and inverter in the elevator for core controller of automatic control system that replaced previous complex relays - contactor controlling. the core of the system part (control section) uses the siemens company produces the s7-200 type plc, because in

6、the core control part adopts is software program control, in order to guarantee the normal operation of the elevator requirements of the situation, greatly improve the elevator breakdown checking and maintenance convenience and ease, also overcome the manual brings some human interference factors, a

7、nd have achieved good economic and social benefits. to control the elevator inverter in the speed of lifting start-stop process, greatly satisfy the people intimacy. about plc control system the basic structure and the elevator control system installation and commissioning introduced below. keywords

8、: the elevator, frequency control, pg card, contactor, ladder diagram, closed-loop system, revolving encoder, frequency converter, swopc - fxgp/win - c, vvvf, pc, led 目 錄 第1章 緒論11.1 設(shè)計背景11.2 設(shè)計內(nèi)容21.3 設(shè)計的目的和意義2第2章 方案設(shè)計32.1 課題的提出32.2 電梯的功能要求32.3 電梯控制系統(tǒng)的幾種可行方案32.4 plc控制系統(tǒng)與其它控制方式的比較32.4.1 plc控制系統(tǒng)與繼電器控制系

9、統(tǒng)的比較32.4.2 plc控制系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)的比較42.4.3 plc控制系統(tǒng)與單片機控制系統(tǒng)的比較42.5 plc控制電梯的優(yōu)點52.5 電梯的控制系統(tǒng)52.6 電梯plc控制系統(tǒng)總框圖5第3章 硬件電路設(shè)計73.1 電梯的的主要電氣設(shè)備73.1.1 曳引電動機73.1.2 自動門機73.1.3 層樓指示73.1.4 呼梯盒73.1.5 操縱箱73.1.6 平層及開門裝置73.1.7 停車裝置83.1.8 開關(guān)裝置83.1.9 旋轉(zhuǎn)編碼器與plc的連接83.2 plc芯片介紹93.3 工作原理介紹103.3.1 變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的控制技術(shù)103.3.2 開門控制及安全保護(hù)113.3.

10、3 電梯的關(guān)門環(huán)節(jié)113.3.4 外召喚/內(nèi)指令信號處理113.3.6 自動選向控制123.3.7 層樓位置指示123.3.8 消防和鎖梯控制123.5 外部接線圖15第4章 軟件設(shè)計174.1 電梯控制系統(tǒng)軟件主程序框圖設(shè)計174.2 梯形圖設(shè)計及狀態(tài)分析18第5章 電梯系統(tǒng)模擬調(diào)試及其安裝345.1電梯系統(tǒng)模擬調(diào)試345.2 電梯系統(tǒng)安裝調(diào)試34總 結(jié)36參考文獻(xiàn)37致 謝38附 錄3945 第1章 緒論1.1 設(shè)計背景1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司為滿足市場需求，適應(yīng)汽車生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，將汽車的生產(chǎn)方式由大批量、少品種轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨?、度品種。為此要解決因汽車不斷改型而

11、重新設(shè)計汽車裝配線上各種繼電器的控制線路問題，要尋求一種比繼電器更可靠、響應(yīng)速度更快，功能更強大的通用工業(yè)控制器。于是可編程控制器應(yīng)運而生，1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界上第一臺可編程控制器，從此，plc開始活躍于控制領(lǐng)域。而且其影響也越來越大，應(yīng)用也越來越廣。70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計算機的迅猛發(fā)展，是plc從開關(guān)量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱pc（programmable controller）。但由于pc容易與個人計算機（programmable computer）相混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用plc作為可

12、編程控制器的縮寫。plc的定義：可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制器，它采用了可以編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。plc是繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學(xué)處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢。繼電器在控制系統(tǒng)中主要起兩種作用：(1)邏輯運算（2）弱點控制強電plc是集自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)個通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，以躍居工業(yè)

13、自動化散打支柱（plc、robot、cad/cam）的首位?？删幊炭刂破?，簡稱plc。它在集成電路、計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。具有1、可靠性高、抗干擾能力強2、設(shè)計、安裝容易，維護(hù)工作量少3、功能強、通用性好4、開發(fā)周期短、成功率高5、體積小、重量輕、能耗低等特點。具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小，重量輕等優(yōu)點。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動化控制的各個領(lǐng)域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。與繼電接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電接觸器控制系統(tǒng)??；價格上能與繼電接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序。便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動電磁閥、接觸器與之

14、相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機構(gòu)；能向中央執(zhí)行機構(gòu)、中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。1.2 設(shè)計內(nèi)容本次設(shè)計從一下幾個方面對plc電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證：（1）電梯類型的選擇：綜合電梯的類別和各類的特點和要求，在本次設(shè)計中，主要研究五層電梯的上下行控制，開、關(guān)控制、內(nèi)外呼叫控制。（2）電梯硬件系統(tǒng)的設(shè)計：本次設(shè)計的電梯要求運行迅速準(zhǔn)確度高，在電梯的各層檢測系統(tǒng)中許啊用用在工業(yè)自動控制上大量運用的具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運用感應(yīng)器的開關(guān)量信號輸入給plc來實現(xiàn)plc對電梯的控制。在硬件系統(tǒng)的設(shè)計過程中主要考慮了電梯的經(jīng)濟實用、穩(wěn)定的需要。（3）電梯控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計：本次設(shè)計選用了目前

15、運用最多的plc編程語言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設(shè)計出機械手控制的要求，梯形圖的編寫運用swopc-fxgp/win-c編程軟件，此軟件支持全部三菱fx系列的plc，并且具有強大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維修時間。1.3 設(shè)計的目的和意義隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，電梯已成為人類現(xiàn)代生活廣泛使用的人員運輸工具。隨著人們對電梯運行安全性、高效性、舒適性等要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由plc代替原來的繼電器控制?？删幊炭刂破鳎╬lc）因為穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、成本低

16、廉、簡單易學(xué)、功能強大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣、最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。電梯控制要求介入設(shè)備使用簡便，對應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單，具有人性化的人機界面，配備應(yīng)用程序庫，加快編程和調(diào)試速度。通過plc對程序設(shè)計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感。因此plc在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，非常有實際價值。第2章 方案設(shè)計2.1 課題的提出plc以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國內(nèi) 7080 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點接線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大，嚴(yán)重地影響

17、電梯運行質(zhì)量。應(yīng)對這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對使用單位來說有一定困難，所以對電梯進(jìn)行局部改造是經(jīng)濟的、實際的。近年來，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（plc）來控制電梯，取得了良好效果。利用 plc 和變頻器對舊電梯進(jìn)行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運行費用。2.2 電梯的功能要求（1）電梯運行到指定位置后應(yīng)具有手動或自動開/關(guān)門的功能。（2）利用指示燈顯示電梯廂外的呼喚信號、電梯廂內(nèi)的指令信號和電梯的到達(dá)信號。（3）能自動判斷電梯的運行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號。（4）電梯的上行下行有一臺電機牽引。電機正傳，電

18、梯上升；電梯反轉(zhuǎn)，電梯下降。（5）電梯轎廂門由另一臺小功率電機驅(qū)動。電機正傳，轎廂門打開；電機反轉(zhuǎn)，轎廂門關(guān)閉。（6）每一層樓設(shè)有呼叫按鈕；轎廂內(nèi)設(shè)有開關(guān)轎廂門按鈕；轎廂內(nèi)的層面指令按。2.3 電梯控制系統(tǒng)的幾種可行方案電梯控制系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境要求和人為要求轉(zhuǎn)化為控制指令主要控制電梯上下運行和開門關(guān)門，面對這些指令需邏輯運算處理才能被輸出信號，能滿足處理這些指令邏輯關(guān)系的控制系統(tǒng)就能達(dá)到我們控制電梯運行的指定要求。根據(jù)這些要求我們提出繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)以及可編程控制器（plc）控制等多種方式。這幾種電梯控制系統(tǒng)都具有可行性。2.4 plc控制系統(tǒng)與其它控制方式的比

19、較2.4.1 plc控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實現(xiàn)電梯控制的方法。但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電氣控制的弱點就越來越明顯?？删幊炭刂破鳎╬lc）最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被plc控制所代替。同時，由于機電交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，plc控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點。電梯繼電器控制系統(tǒng)

20、的優(yōu)點：所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握；系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器；大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜；多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯、技術(shù)成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉，掌握的人較多。但是，電梯繼電器控制系統(tǒng)存在很多的問題：系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復(fù)雜、且觸點容易燒壞磨損，成接觸不良，因而故障率較高；普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高；電磁機構(gòu)及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

21、龐大，能耗較高，機械動作噪音大；由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高，而且檢查故障困難，費時費工。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾，且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。2.4.2 plc控制系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)的比較計算機控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中，其主機一般采用能夠在惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠運行的工控機。工控機有通用微機應(yīng)用發(fā)展而來，在硬件結(jié)構(gòu)方面總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強，軟件資源豐富，能提供實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速，實時性強，模型復(fù)雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢，但是

22、，它的使用和維護(hù)要求工作人員應(yīng)具有一定的專業(yè)知識，技術(shù)水平較高，且工控機在整機水平上尚不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。可編程控制器對此進(jìn)行了改進(jìn)，變通用為專用，有利于降低成本，縮小體積，提高可靠性等特性，更適應(yīng)過程控制的要求。2.4.3 plc控制系統(tǒng)與單片機控制系統(tǒng)的比較單片機控制具有成本低，通用性強等優(yōu)點，但它不適于較復(fù)雜的控制算法和故障診斷等要求，所以我們暫時不考慮。2.5 plc控制電梯的優(yōu)點plc是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方式。plc與普通微機一樣，以通過或?qū)Ｓ胮lc作為字處理器，實現(xiàn)通道（字）的運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器（布爾處理器），進(jìn)行點（位）運算

23、與控制，plc控制一般具有可靠性高，易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。plc控制電梯的優(yōu)點：（1）在電梯控制中采用了plc、用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。（2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。（3）plc可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4）plc可進(jìn)行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。（5）用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。（6）更改控制方案時不需要改動硬件接線。2.5 電梯的控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要由plc、變頻器及旋轉(zhuǎn)編碼器組成。可編程控制器(plc)負(fù)責(zé)處理各種信號的邏輯關(guān)系，從而向變頻器發(fā)出起

24、、停等信號，同時變頻器也將工作狀態(tài)信號送給plc，形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系,它是系統(tǒng)的核心。變頻器實現(xiàn)電機的調(diào)速。本文所選用的西門子s7-200通用變頻器可實現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動機達(dá)到理想輸出。為滿足電梯的要求，變頻器又要通過與電動機同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器和pg卡，完成速度檢測及反饋，形成閉環(huán)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機同軸連接，對電動機進(jìn)行測速。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出a、b兩相脈沖，旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù)a、b脈沖的相序，可判斷電動機轉(zhuǎn)動方向，并可根據(jù)a、b脈沖的頻率測得電動機的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給pg卡, pg卡再將此反饋信號送給變頻器內(nèi)部，以便進(jìn)行運算調(diào)節(jié)。所以旋轉(zhuǎn)編碼器和pg卡實現(xiàn)了閉環(huán)運。2.6

25、 電梯plc控制系統(tǒng)總框圖本設(shè)計通過多種方案的比較和參照，可看出plc控制具有顯著的優(yōu)點：在電梯控制中采用了plc，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高；可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能；可進(jìn)行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性和可靠性，并便于檢修；用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。電梯的plc控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖2-6所示，控制系統(tǒng)的核心為plc主機。來自操縱箱、呼叫盒、井到裝置及安全裝置的外部信號通過輸入接口送入plc內(nèi)部進(jìn)行邏輯運算與處理，再經(jīng)過輸出杰克分別向指示燈、呼梯信號燈發(fā)出顯示信號，向主回路和門機電路發(fā)出控制信號，從而實現(xiàn)電梯運行狀態(tài)的控制

26、。由于plc內(nèi)部的運算和處理功能取代了繼電器控制系統(tǒng)里中間繼電器和時間繼電器的邏輯運算功能，大大的減少了系統(tǒng)運行的使用數(shù)量，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了故障率，減少了控制柜的體積。 21電梯plc控制系統(tǒng)總框圖 第3章 硬件電路設(shè)計3.1 電梯的的主要電氣設(shè)備3.1.1 曳引電動機 曳引電動機作為提升機構(gòu)，主要由驅(qū)動電動機、電磁制動器 （也稱電磁抱閘）、減速器及曳引輪組成。如3.1.1曳引電動機示意圖。 1轎廂 2曳引輪 3對重 3.1曳引電動機示意圖3.1.2 自動門機 用來完成電梯的開門與關(guān)門：電梯的門有廳門（每層站一個）和轎門（中有一個）只有當(dāng)電梯?？吭谀硨诱緯r，此層廳門才允許開啟（由 門機

27、拖動轎門，轎門帶動廳門完成）；也只有當(dāng)廳門、轎門全部關(guān)閉后才允許啟動運行。 3.1.3 層樓指示 層樓指示也叫層顯，過去常有低壓燈泡構(gòu)成，安裝在每層站廳的上方和轎門的上方；現(xiàn)多由數(shù)碼管或led點陣結(jié)構(gòu)組成，與呼梯盒、運行方向指示做成一體結(jié)構(gòu)。3.1.4 呼梯盒 呼梯盒用以在每層站召喚電梯。常安裝在廳門外，離地面1米左右的墻面上?；九c頂站有一個按鈕，中間層站由上呼與下呼兩個按鈕組成。按鈕帶有呼梯記憶燈，燈亮?xí)r表示呼梯號已被接收并記憶；當(dāng)電梯滿足呼梯要求并停層開門時，呼梯記憶燈熄滅?；镜暮籼莺猩?，常帶有鑰匙開關(guān)，供電梯管理員開關(guān)電梯。3.1.5 操縱箱操縱箱安裝在轎廂內(nèi)，供司機及乘客對電梯發(fā)布

28、動作指令。操縱箱上沒有與電梯經(jīng)層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕（帶有標(biāo)記），上下層啟動按鈕（帶有上、下行指示燈，檢修時用），開關(guān)門按鈕，急停按鈕，電梯運行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)（選擇電梯是自動運行還是檢修狀態(tài)）以及風(fēng)扇，照明等控制開關(guān)。3.1.6 平層及開門裝置 平層及開門裝置由磁鐵板和上、下平層感應(yīng)器1kr、2kr組成，上行時，1kr首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至2kr插入隔磁鐵板時，發(fā)出停車及開門信號，電機停轉(zhuǎn)，機械抱閘；下行時，2kr首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號至1kr插入隔磁鐵板時，發(fā)出停車及開門信號。3.1.7 停車裝置在電梯的井道內(nèi)每層站裝有一只磁鐵板，當(dāng)轎廂運行到相應(yīng)層站時，

29、磁鐵板插入平層感應(yīng)器內(nèi)，以此檢測電梯所處位置和平層信號。3.1.8 開關(guān)裝置安全窗及其開關(guān)，安全鉗及其開關(guān)，上、下限位開關(guān)，上、下強迫停止開關(guān)，極限開關(guān)。電梯的轎廂頂部開有安全窗，供緊急情況下疏散乘客，當(dāng)安全窗打開時，電梯不允許運行。安全鉗是為防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運行的機械裝置。用以在事故情況下，將轎廂夾持在軌道上。限速器是用以檢測電梯運行速度的機械裝置。當(dāng)電梯超速運行時，限速器動作，帶動安全鉗使電梯停止運行。以上三種裝置的動作，通過其相應(yīng)開關(guān)來檢測。當(dāng)電梯運行至上、下限位置時仍不停車，上、下限位開關(guān)動作，發(fā)出停車信號，若不能停車，將壓下上、下強迫停止開關(guān)，強制電梯停止運行；若還不能停車

30、，將通過機械裝置帶動極限開關(guān)動作，切斷電梯曳引電動機的電源，以達(dá)到停車的目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂與蹾底事故。3.1.9 旋轉(zhuǎn)編碼器與plc的連接3.2旋轉(zhuǎn)編碼器與plc的連接如圖3.2所示:脈沖信號輸入到(160-p的0000端，oooi端接硬件復(fù)位信號，用于當(dāng)電梯運行至端站時高速計數(shù)器復(fù)位校正樓層計數(shù)及消除累計誤差。當(dāng)復(fù)位信號從oin轉(zhuǎn)為off時，高速計數(shù)器從零開始計數(shù)。3.2 plc芯片介紹傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器-接觸器控制。這種控制系統(tǒng)較復(fù)雜，并且大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低，也間接地降低了設(shè)備的工作效率。采用可編程控制器較好的解決了這一問題，可編程控制器是一種將計算機技術(shù)、自動控制

31、技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動控制設(shè)備，不僅能實現(xiàn)對開關(guān)量信號的邏輯控制，還能實現(xiàn)與上位計算機等智能設(shè)備之間的通信。因此，將可編程控制器應(yīng)用于電梯控制，完全能滿足控制要求，且具有操作簡單，運行可靠，工藝參數(shù)修改方便，自動化程度高等優(yōu)點。在本控制系統(tǒng)中，所需的開關(guān)量輸入為28點，開關(guān)量輸出為23點，考慮到系統(tǒng)的可擴展性和維修方便性，選擇模塊式plc。由于本系統(tǒng)的控制是順序控制，選用西門子s7-200cpu的plc來控制整個系統(tǒng)，之所以選擇這種plc，主要考慮s7-200系列plc有以下特點：(1)可靠性:對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 a.plc不需要大量的活動元件和

32、接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。 b.plc采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計，例如，冗余設(shè)計，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了mtbf，降低了ml tr使可靠性提高。 c.plc有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發(fā)生操作的錯誤。 d. plc是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。 e.在plc的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件:采

33、用先進(jìn)的工藝制造流水線制造;對干擾的屏蔽、隔離和濾波等;對電源的斷電保護(hù);對存儲器內(nèi)容的保護(hù)等。 f.plc的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波;軟件自診斷;簡化編程語言等。 (2)易操作性，plc的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面: a、操作方便對plc的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)plc采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的plc，編程器采用了crt屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或crt上顯示。 b、編程方

34、便plc有多種程序設(shè)計語言可供使用。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言時，十分有助于編程人員的編程。 c、維修方便plc具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。 (3)靈活性，plc的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面: a.編程的靈活性。plc采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。 b.擴展的靈活性。plc的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴展、

35、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。c.操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。3.3 工作原理介紹3.3.1 變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的控制技術(shù) 3.3 電梯變頻調(diào)速控制原理框圖電梯變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的原理如圖3.3所示。其變頻器采用交直交形式。整流器將三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，通過控制晶閘管導(dǎo)通角的大小，并由濾波電容濾去整流紋波，可獲得期望的直流電。晶體管逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率不同的交流電壓，且通過pwm控制晶體管逆變器，實現(xiàn)變頻變壓控制。脈沖發(fā)生器根據(jù)電動機的不同轉(zhuǎn)速發(fā)出不同的脈沖數(shù)，由此可以得到電動機的轉(zhuǎn)速。數(shù)字調(diào)節(jié)器包括速度調(diào)節(jié)和電流參量調(diào)節(jié)兩部分，速度調(diào)節(jié)部分根據(jù)速度指令機速

36、度反饋信號計算出滑差頻率，將結(jié)果送到電流參量調(diào)節(jié)部分，計算出電流信號值，使之符合一定的矢量要求。pwm控制器根據(jù)電流指令及反饋值控制電動機電流，使之符合信號要求。3.3.2 開門控制及安全保護(hù) 正常情況下，開門的條件有以下幾種:本層開門、停車狀態(tài)按轎內(nèi)開門按鈕、關(guān)門過程中有紅外線檢測信號(這種情況下將重新開門)、正常運行換速平層停車自動開門。開門到位后，若沒有碰到開門限位開關(guān)，或限位開關(guān)失靈，則由于開門繼電器吸合，門電機會發(fā)生堵轉(zhuǎn)，時間一長電機可能燒毀。為此設(shè)計了門電機保護(hù)程序，當(dāng)開門動作時間超過正常開門時間2-3秒后，通過定時器計時自動斷開開門信號，停止開門。如沒有外界開門信號，則定時器開始

37、計時，當(dāng)計時時間到，如限位開關(guān)仍未動作，則通過定時器閉點斷開其相應(yīng)觸點，停止開門。并由定時器開點使定時器自鎖，其相應(yīng)觸點維持off,當(dāng)有開門信號時，其閉點off，定時器復(fù)位,可再次進(jìn)行開門控制。3.3.3 電梯的關(guān)門環(huán)節(jié)關(guān)門的條件有以下幾種:停車狀態(tài)下按關(guān)門按鈕、無司機狀態(tài)下自動關(guān)門時間到、鎖梯時鑰匙開關(guān)斷開。停止關(guān)門或不關(guān)門的條件:關(guān)門到位碰關(guān)門限位開關(guān)、有開門信號、開門繼電器吸合、超載開關(guān)動作。在關(guān)門梯形圖中也設(shè)置了關(guān)門安全保護(hù)，因為關(guān)門限位開關(guān)若不動作或失靈，同樣容易將門電機燒毀。與開門過程保護(hù)一樣，可在開始關(guān)門后通過定時器計時，超過正常關(guān)門時間，自動停止關(guān)門，以保護(hù)門電機。3.3.4

38、外召喚/內(nèi)指令信號處理 該環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)轎內(nèi)指令的登記及消除，顯示基本層(停車)消息。信號的登記采用自鎖原理，不論電梯上行或下行，當(dāng)轎廂運行至有內(nèi)指令的樓層時，均要換速停車，并消除登記信號，不需反向信號。將1-5層轎內(nèi)指令按鈕信號輸入到plc的相應(yīng)端子，此端子為1-5層樓層位置信號，此端子為內(nèi)指令登記信號。,有司機操作時，現(xiàn)設(shè)電梯停在一層處于停止?fàn)顟B(tài),q2.0,q2.1都為off,司機按下,則.,.都為,當(dāng)電梯達(dá)到層的樓層感應(yīng)器處時.即層的轎內(nèi)指令被清除,表明該指令執(zhí)行完畢,所以.復(fù)位,但.繼續(xù)執(zhí)行,只有當(dāng)電梯達(dá)到層時信號才能被清除.同理, 無司機內(nèi)選外呼。3.3.5 反向截梯無論在有司機或無司

39、機運行狀態(tài)，對內(nèi)指令，電梯均需換速平層停車，并且直駛時只停內(nèi)選層站，當(dāng)外召喚方向與電梯運行方向相同時，電梯換速停車，即順向截車只有在無司機運行狀態(tài)，電梯才對反向召喚信號應(yīng)招服務(wù)。當(dāng)有多個反向呼梯信號時，先應(yīng)招最遠(yuǎn)的反向呼梯信號，即最遠(yuǎn)反向截梯，然后再以順向截車方式應(yīng)招其他外召喚信號。外召喚信號的作用主要在于順向截梯與最遠(yuǎn)反向截梯。此功能只寫部分程序。3.3.6 自動選向控制當(dāng)電梯接受到信號時,立即判斷是上行還是下行,當(dāng)上行為時就鎖定下行為,上行執(zhí)行完畢后再執(zhí)行下行.同理下行時鎖定上行,下行執(zhí)行完畢后在執(zhí)行上行.電梯的定向是綜合考慮電梯的運行方式、轎內(nèi)指令、廳外召喚及電梯所處樓層的位置的基礎(chǔ)上，

40、確定電梯的運行方向。選層是在有轎內(nèi)指令或廳外召喚信號的情況下，電梯應(yīng)響應(yīng)哪個信號;電梯即將到達(dá)有轎內(nèi)指令登記或與電梯運行方向相同的廳外召喚信號的樓層時，發(fā)出換速信號。在有司機正常運行狀態(tài)下，由轎內(nèi)指令及電梯所處的位置來確定電梯的運行方向;在無司機正常運行狀態(tài)下，廳外召喚信號根據(jù)電梯的所處位置來參與電梯的定向。3.3.7 層樓位置指示 plc輸出端直接與七段數(shù)碼管連接，無需外部硬件譯碼器，由plc軟件進(jìn)行七段譯碼，直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示層樓數(shù)。 在七段譯碼真值表中，當(dāng)輸出筆段狀態(tài)為1時表示該段亮，當(dāng)輸出筆段狀態(tài)為0時表示該段滅。 其中各字段狀態(tài)為0表示消隱，狀態(tài)為1表示點亮，表中狀態(tài)0有18個，而狀

41、態(tài)1有30個，因而若按真值表中點亮狀態(tài)設(shè)計七段譯碼顯示梯形圖會占用plc太多的內(nèi)部觸點，程序較長:而按消隱狀態(tài)設(shè)計可簡化梯形圖，故選擇按消隱狀態(tài)設(shè)計。3.3.8 消防和鎖梯控制電梯的消防運行包括兩種狀態(tài):消防返基站和消防員專用。(l)消防自動返回下基站當(dāng)接通消防開關(guān)i3.2為on，并由其產(chǎn)生一個上升微分信號，該信號用于將所有內(nèi)選外呼消號。當(dāng)電梯正在上行時，m1.6為0n，由m 1.0立即發(fā)出消防強迫換速信號，就近平層，在停車后自動使內(nèi)選一層信號m0.5為0n;如電梯處于停車狀態(tài)或正在下行，自動消號后，電梯也將自動內(nèi)選一層返回基站。(2)消防員專用電梯自動返回下基站停車后，可以按鍵i3.使電梯恢

42、復(fù)運行進(jìn)入消防狀態(tài)。在消防狀態(tài)下,任何外喚按鈕無效,此次功能在程序中不再說明3.4 輸入輸出點的分配現(xiàn)場輸入信號。電梯作為一種多層站、長距離運行的大型設(shè)備、在井到、廳外及轎箱內(nèi)有大量的信號要送入pc，現(xiàn)在以五層為列（1）轎內(nèi)指令按鈕1an-5an，共五個，用于司機下達(dá)各層轎內(nèi)指令。（2）廳外指令按鈕11asz-4asz、2axz-5axz，宮八個，用于廳外乘客發(fā)出召喚信號。（3）樓層感應(yīng)管1g-5g，宮五個，安裝在井道中每曾平層位置附近，在轎箱上安裝有隔磁鋼板，當(dāng)電梯上行或下行，是隔磁鋼板進(jìn)入干簧管內(nèi)時，干簧管中的觸點動作發(fā)出控制信號，如圖3.4所示。干簧管的作用有兩個方面：一是發(fā)出電梯減速信

43、號；二是發(fā)出樓層指示信號。 3.4樓層感應(yīng)干簧管動作示意圖（4）平層感應(yīng)管有spg、xpg、mqg，共3個，安裝在轎箱頂部，在井道相應(yīng)的位置上裝有隔磁鋼板，當(dāng)鋼板同時位于spg、xpg和mqg之間時，電梯干好處于平層位置。（5）廳門開光，轎門開關(guān)，共個，分別裝廳門、轎門上。當(dāng)他們?nèi)块]合時，說明所有的門都已經(jīng)關(guān)好，電梯充許運行；假如上述開關(guān)有任何一個沒有閉合，說明電梯有門是打開的，這是不充許運行的。（6）開門按鈕，關(guān)門按鈕，用于司機開、關(guān)門控制。（7）強迫換速開關(guān)shk、xhk，共2個shk和xhk分別裝在井道中對應(yīng)最高層（5層）站和最低站（1層）層的相應(yīng)位置。如果電梯運行到最高位置或最低位置

44、時，正常的換速沒有起作用，則碰到這兩個開光使電梯強迫減速。（8）報警按鈕和接觸報警按鈕共2個?，F(xiàn)場輸出信號。由交流雙速電梯拖動原理可知，有以下部分需要有pc輸入信號控制。 1）接觸器sc、xc、kc、kjc、1kjc、2kjc，共7個。 2）樓層指示燈1zd-5zd共5個。自動開、關(guān)門控制信號，共2個。廳外呼梯信號指示燈1szd-4szd、2xzd-5xzd共8個，報警指示燈共一個。 有上面的分析可知，現(xiàn)場輸入信號有31個，輸出信號23個。故選西門子s7-200型pc能滿足設(shè)計要去。為了便于對電梯的工作原理及plc控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，現(xiàn)列出電梯的輸入輸出點的分配，見表4.2.8：表4.2.8輸入

45、輸出點的分配序號名 稱輸入點序號名 稱輸出點1五層下召喚按鈕5axzi0.015四轎內(nèi)指令按鈕4ani1.62四層下召喚按鈕4axzi0.116三轎內(nèi)指令按鈕3ani1.73三層下召喚按鈕3axzi0.217二轎內(nèi)指令按鈕2ani2.04二層 下召喚按鈕2axzi0.318一轎內(nèi)指令按鈕1ani2.15下平層感應(yīng)干管xpgi0.419四層上召喚按鈕4aszi2.26上平層感應(yīng)干管spgi0.520三層上召喚按鈕3aszi2.37門區(qū)感應(yīng)干管mqgi0.621二層上召喚按鈕2aszi2.48門連鎖回路i0.722一層上召喚按鈕1aszi2.59五層感應(yīng)干管5gi1.023下強迫換速開關(guān)xhki2

46、.610四層感應(yīng)干管4gi1.124上強迫換速開關(guān)shki2.711三層感應(yīng)干管3gi1.225開門按鈕akgi3.012二層感應(yīng)干管2gi1.326關(guān)門按鈕agmi3.113一層感應(yīng)干管1gi1.427報警/鎖梯按鈕x i3.214五轎內(nèi)指令按鈕5ani1.528解除報警/鎖梯按鈕sx i3.3序號名 稱輸入點序號名 稱輸出點1五層位置指示燈5zdq0.012四層下召喚指示燈4xzdq1.42四層位置指示燈4zdq0.113五層下召喚指示燈5xzd q1.53三層位置指示燈3zdq0.214自動開門輸出信號q1.64二層位置指示燈2zdq0.315按鈕關(guān)門輸出信號q1.75一層位置指示燈1z

47、dq0.416上行接觸器scq1.06一層上召喚指示燈1szdq0.517下行接觸器xcq2.17二層上召喚指示燈2szdq0.618快速接觸器kcq2.28三層上召喚指示燈3szdq0.719慢速接觸器mcq2.39四層上召喚指示燈4szdq1.020快加速接觸器kjcq2.410二層下召喚指示燈2xzdq1.221第一慢速接觸器1mjcq2.511三層下召喚指示燈3xzdq1.322第二慢速接觸器2mjcq2.623報警指示ldq2.73.5 外部接線圖硬件外部接線圖如圖3.5 圖3.5 pc外部接線圖 第4章 軟件設(shè)計4.1 電梯控制系統(tǒng)軟件主程序框圖設(shè)計 圖4.1 運行控制軟件主程序框

48、圖運行控制軟件分為三部分，有選層運算、速度圖形運算和電梯安全安全運算等。選層器運算主要根據(jù)與曳引電動機同軸的脈沖編碼器所產(chǎn)生的脈沖信號，經(jīng)過cpu處理，計數(shù)算出轎廂位置信號和曾站信號，并能計數(shù)最佳停層減速點。cpu根據(jù)內(nèi)外指令信號確認(rèn)電梯的運行方向和控制電梯的起動、穩(wěn)速、停層及開門控制。速度圖形運算是cpu實時計算的結(jié)果，其軟件在每個周期都計算出即時的電梯運行速度指令數(shù)據(jù)，并發(fā)給速度控制器，使速度控制器在給定的數(shù)據(jù)下對電梯進(jìn)行理想的速度控制。軟件流程圖如圖4.1所示。4.2 梯形圖設(shè)計及狀態(tài)分析(1)樓層信號控制環(huán)節(jié)如圖4.2所示。樓層的信號由以下的梯形控制環(huán)節(jié)產(chǎn)生，這些信號用來控制樓層指示燈

49、、選向、選層等。 圖4.2 樓層信號控制(2)轎內(nèi)指令信號控制環(huán)節(jié)如圖4.3所示。該環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)轎內(nèi)指令的登記及消除中間繼電器m.的一個或者幾個為時，表示相應(yīng)樓層的轎內(nèi)指令被登記，反之則表示相應(yīng)指令信號被消除。圖4.3 轎內(nèi)指令信號控制梯形圖(3)廳外召喚信號控制環(huán)節(jié)如圖4.4所示。其梯形圖如下，它實現(xiàn)廳外召喚指令的登記及消除，它的編程形式與轎內(nèi)指令環(huán)節(jié)基本相似，其廳外召喚的選向梯形圖在此論文不再做解析。設(shè)電梯在一樓，二、四樓廳外乘客欲乘電梯上行，故分別按下、，同時二樓還有乘客欲下行，按下x，于是圖中的i2.4，i2.2、i0.3，輸出繼電器q0.6、q1.0，分別是信號燈2szd，4szd，

50、2xzd 亮。司機接到指示信號后操縱電梯上行（外召喚的選向和運行梯形圖在此論文省略），故m0.6。當(dāng)電梯到達(dá)二樓時q0.3，故q0.6，2szd燈熄滅。由于四樓上召信號q1.0依然處在登記狀態(tài)，故上行控制信號m0.6此時并不釋放。因此電梯雖然目前停在二樓，但該層下召喚信號q1.2依然不能清除，燈2xzd依然亮。只有當(dāng)電梯執(zhí)行全部上行任務(wù)返回到二樓時，由于m0.7、q0.3，下召喚信號q1.2才能被消除。當(dāng)電梯停在該層超過二十秒時，該層的上召信號或該層的下召信號消除。圖4.4 廳外召喚信號控制梯形圖(4)自動選向控制環(huán)節(jié)如圖4.5所示。選向就是電梯根據(jù)司機下達(dá)的轎內(nèi)指令自動地選擇合理的運行方向（

51、在這里廳外選向指令同理相同，在這里不再說明）。圖中內(nèi)部中間繼電器m0.6m0.7分別稱為上下方向控制中間繼電器，它們直接決定方向輸出繼電器q2.0q2.1的 on或off狀態(tài)，從而控制接觸器scxc，即決定著電梯的運行方向。圖4.5 自動選向控制梯形圖(5)起動換速控制環(huán)節(jié)如圖4.6和圖4.7所示。電梯啟動時快速繞組接通，通過串入和切除電抗器改善起動舒適感。電梯運行到達(dá)目的層站的換速點時，應(yīng)將高速繞組斷開，同時接通低速繞組，使電梯慢速運行，稱為換速。換速點就是樓層感應(yīng)干管所安裝的位置。圖4.6 換速信號的產(chǎn)生和復(fù)位梯形圖圖4.7 起動換速控制梯形圖(6)平層控制環(huán)節(jié)如圖4.8所示。如下是電梯平層控制的梯形圖，其中i0.4、i0.5、i0.6分別為下平層信號，上平層信號，門區(qū)信號和上平層信。平層原理為：如果電梯換速后欲在某層?？繒r上行超過了平層位置，則sp離開隔磁板，使i.、m1.2，則.由.、1.2、1.1的動斷觸點和1.4常開觸點接通。電梯在接觸器作用下反向運動，直至隔磁板重新進(jìn)入spg，使m140。當(dāng)電梯位于平層位置時，m1.2、m1.3、m1.4均為，.、.均變?yōu)?，即電動機脫離三相電源，并施以抱閘制動。圖4.8平層控制梯形圖(7)開關(guān)門控制環(huán)節(jié)如如圖4.9所示。電梯在某層平層后自動關(guān)門，司機按下開、關(guān)門按鈕應(yīng)能對開、關(guān)門進(jìn)行手動操縱。電梯在運行中，由于