西門子PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師二〇一一年月日-PAGEii-摘要當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況和使用數(shù)量已成為衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。隨著城市人口的不斷提高，人們物質(zhì)文化生活水平的提高，建筑業(yè)不斷的發(fā)展，已是高樓林立，電梯在人們的生產(chǎn)、生活、工作中日益重要。因此電梯的研究也越來(lái)越重要。國(guó)內(nèi)外對(duì)電梯的研究一直沒(méi)有停滯過(guò)。在中高層建筑中，電梯是必不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。人們對(duì)電梯安全性、高效性、舒適度的不斷追求推動(dòng)了電梯技術(shù)的進(jìn)步。電梯質(zhì)量的好壞在很大程度上取決于它的控制系統(tǒng)。目前，電梯控制系統(tǒng)已基本上淘汰了傳統(tǒng)繼電器控制方式．取而代之的是以PLC積分控制器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。其中，PLC由于編程簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便、設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視，被廣泛的應(yīng)用在電梯控制系統(tǒng)中。本文主要分析了電梯的主要結(jié)構(gòu)以及控制要求，對(duì)電梯的硬件進(jìn)行相應(yīng)的選擇，又對(duì)電梯的PLC軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此完成對(duì)基于PLC的電梯控制設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞電梯；PLC；三相異步交流電機(jī)AbstractSummaryoftoday'sworld,theelevatornumberofproductionandusehavebecomethemeasureofthedegreeofmodernizationofacountryoneofthesymbols.Withthecontinuousimprovementoftheurbanpopulation,people'smaterialandculturallivingstandards,theconstructionindustrycontinuestodevelop,hasthetallbuildings,elevatorsinpeople'sproductionandlivingandworkingintheincreasinglyimportant.Therefore,theelevatorresearchisincreasinglyimportant.Studyathomeandabroadontheelevatorhasnotbeenstagnant.Inthehigh-risebuildings,elevators,isessentialfortheverticaltransportationequipment.Peopleontheelevatorsafety,efficiency,comforttheconstantpursuitoftechnologicalprogresstopromotetheelevator.Liftthequalityofgoodorbaddependslargelyonitscontrolsystem.Atpresent,theelevatorcontrolsystemhaslargelyeliminatedthetraditionalrelaycontrolmode.IntegralcontrollerbasedonPLCisthecoredigitalcontrolsystem.PLC,whichhasadvantageofsimpleandeasytouseandeasymaintenance,designanddebugcycleisshort,anti-interferenceability,highreliability,iswidelyusedinelevatorcontrolsystem.Thispaperanalyzesthemainstructureoftheelevatorandthecontrolrequirementsoftheelevatorandmaketheappropriatechoiceofhardware,butalsoontheelevatorPLCsoftwaredesign,therebycompletingtheelevatorPLC-basedcontroldesign.KeywordsElevator;PLC;Three-phaseAsynchronousElectricMotors湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-目錄TOC\t"章,1,小節(jié),3,節(jié),2,F1,1,F2,2,F3,3"摘要 iAbstract ii前言 2第1章緒論 31.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題 31.1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 31.1.2電梯繼電器控制的缺點(diǎn) 31.2PLC及在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) 41.2.1PLC簡(jiǎn)介及其特點(diǎn) 41.2.2PLC控制電梯的邏輯關(guān)系 61.2.3PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn) 61.3電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn) 7第2章PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 82.1四層電梯主電路 82.1.1四層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖 82.1.2plc外部接線圖 92.2I/0點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇 92.2.1I/O點(diǎn)數(shù)的估算 92.2.2輸入/輸出的分配 102.2.3機(jī)型的選擇 11第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 113.1四層電梯梯形圖 113.1.1PLC的編程語(yǔ)言 123.1.2STEP7概述 123.1.3程序設(shè)計(jì)常用方法 133.2.1外召喚信號(hào)登記及消除 153.2.2內(nèi)指令信號(hào)登記及消除 163.2.3電梯的平層信號(hào)處理 173.2.4選層定向及反向截梯 183.2.5內(nèi)指令外召喚信號(hào)的保持 203.2.6各樓層停車信號(hào) 213.2.7自動(dòng)開(kāi)關(guān)門 22第4章結(jié)論 23參考文獻(xiàn) 24謝辭 25前言電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來(lái)的一種垂直運(yùn)輸工具。多層廠房和多層倉(cāng)庫(kù)需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯;百貨大樓和賓館需要有客梯,自動(dòng)扶梯……在現(xiàn)代社會(huì),電梯已像汽車、輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸工具。據(jù)統(tǒng)計(jì),美國(guó)每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。當(dāng)今世界,電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。追溯電梯這種升降設(shè)備的歷史,據(jù)說(shuō)它起源于公元前236年的古希臘。當(dāng)時(shí)有個(gè)叫阿基米德的人設(shè)計(jì)出人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷?yè)P(yáng)機(jī)。1858年以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的客梯，在美國(guó)出現(xiàn),繼而又在英國(guó)出現(xiàn)水壓梯。1889年美國(guó)的奧梯斯電梯公司首先使用電動(dòng)機(jī)作為電梯動(dòng)力,這才出現(xiàn)名副其實(shí)的電梯,并使電梯趨于實(shí)用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺(tái)自動(dòng)扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯,首批4—6臺(tái)群控電梯在紐約的聯(lián)合國(guó)大廈被使用。1955年出現(xiàn)了小型計(jì)算機(jī)(真空管)控制電梯。1962年美國(guó)出現(xiàn)了速度達(dá)8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進(jìn)工業(yè)國(guó)只成了無(wú)觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1967年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)筒化，性能提高。1971年集成電路被應(yīng)用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976年微處理機(jī)開(kāi)始用于電梯，使電梯的電氣控制進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。實(shí)際上，電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)應(yīng)采用隨機(jī)邏輯控制方式控制。目前電梯的控制普遍采用兩種控制方式：一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯的信號(hào)采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種方式并沒(méi)有太大的區(qū)別。國(guó)內(nèi)廠家大多采用答二種方式，其原因在于用PLC控制有許多優(yōu)點(diǎn)：1，可靠性高，由于采取了一系類的PLC高可靠性的措施，PLC的平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）一般可達(dá)3~5萬(wàn)小時(shí)。而且PLC的環(huán)境適應(yīng)性也很強(qiáng)，它能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作；2，編程簡(jiǎn)單，PLC最常用的編程語(yǔ)言是梯形圖語(yǔ)言。這種編程語(yǔ)言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，便于廣大現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)工作流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活；3，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維修方便。PLC的體積小，重量輕，便于安裝。一般PLC都具有自診斷、故障報(bào)警、故障種類顯示等功能。可編程控制器不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。用戶買到所需要的PLC后，只需按說(shuō)明書(shū)或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可以靈活而方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試都不需要具有專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)。PLC現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代有大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的繼電-接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、輕工、電子、紡織、食品、交通等各行各業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用?？傊娞莸目刂剖潜容^復(fù)雜的，在計(jì)算機(jī)誕生前的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展起到了巨大的作用，然而其控制性能與自身的功能已經(jīng)無(wú)法滿足與適應(yīng)電梯控制的要求和發(fā)展，與PLC相比較，存在質(zhì)的差別。電梯使用繼電接觸器控制的時(shí)代，很難設(shè)計(jì)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的電梯控制系統(tǒng)，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了更廣闊的空間。PLC是專門為工業(yè)過(guò)程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過(guò)程的控制更平穩(wěn)、可靠、抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部件被機(jī)結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。因此它已成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。第1章緒論1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題1.1.1電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):(1)所有控制功能及信號(hào)處理均有硬件實(shí)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。(2)系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無(wú)需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。(3)大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價(jià)格較便宜。(4)多年來(lái)我國(guó)一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已經(jīng)形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。1.1.2電梯繼電器控制的缺點(diǎn):(1)系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。(2)普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)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。(3)電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。(4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大。(5)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(fèi)用高；而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工?？傊娞堇^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，給乘客人員帶來(lái)不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。所以目前電梯的繼電器控制已經(jīng)很少使用了。1.2PLC及在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn)1.2.1PLC簡(jiǎn)介及其特點(diǎn)PLC即可編程控制器（ProgrammablelogicController，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程.“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！盤LC的特點(diǎn)1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5.體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1.開(kāi)關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2.模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4.過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。5.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；6.通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。1.2.2PLC控制電梯的邏輯關(guān)系電梯控制邏輯關(guān)系如下:1)行車方向由內(nèi)選信號(hào)決定,順向優(yōu)先執(zhí)行;2)行車途中如遇呼梯信號(hào)時(shí),順向截車,反向不截車;3)內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)具有記憶功能,執(zhí)行后解除。4)內(nèi)選信號(hào)、呼梯信號(hào)、行車方向、行車樓層位置均由信號(hào)燈指示5)停層時(shí)可延時(shí)自動(dòng)開(kāi)門、手動(dòng)開(kāi)門、(關(guān)門過(guò)程中)本層順向呼梯開(kāi)門;6)有內(nèi)選信號(hào)時(shí)延時(shí)自動(dòng)關(guān)門,關(guān)門后延時(shí)自動(dòng)行車;7)無(wú)內(nèi)選時(shí)延時(shí)5s自動(dòng)關(guān)門，但不能自動(dòng)行車;8)行車時(shí)不能手動(dòng)開(kāi)門或本層呼梯開(kāi)門,開(kāi)門不能行車。1.2.3PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，樓房越來(lái)越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。電梯從手柄開(kāi)關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

PLC在電梯控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開(kāi)關(guān)控制功能。由于PLC具有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯控制過(guò)程中，各種邏輯開(kāi)關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的控制。

本文主要討論研究利用西門子公司可編程控制器對(duì)四層電梯的控制，形成電梯控制系統(tǒng)。電梯的電氣系統(tǒng)由拖動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡(jiǎn)單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。當(dāng)乘員進(jìn)入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動(dòng)關(guān)閉后．控制系統(tǒng)進(jìn)行下列運(yùn)作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)．判定轎廂運(yùn)行方向，保證轎廂平層時(shí)減速。將轎廂停在選定的樓層上；同時(shí)，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動(dòng)開(kāi)關(guān)門。另外在轎廂內(nèi)外均要有信號(hào)燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。

1.3電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn)MM440是西門子公司生產(chǎn)的通用型矢量變頻器，它性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，功能齊全，在電梯行業(yè)首次使用?？删幊绦蚩刂破鱌LC和MM440變頻器之間的通訊可有兩種方式，一種是串行通訊,采用串行通訊只需一根雙芯屏蔽電纜西門子專用，它大大減少了布線的數(shù)量，無(wú)須重新布線即可更改控制功能，可以通過(guò)串行接口設(shè)置和修改變頻器的參數(shù)，還可以連續(xù)對(duì)變頻器的特性進(jìn)行監(jiān)視和控制另一種是并行通訊,圖中所示為端子控制端子1_8101617為輸入控制端子19_25為輸出控制端子然后定義每個(gè)端子的功能并且通過(guò)操縱面板設(shè)定其參數(shù)如P701=2為上行P702=1為下行P1001=48為正常運(yùn)行頻率P1002=2為爬行頻率等即PLC通過(guò)邏輯分析后發(fā)出控制信號(hào)如正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)高速中速點(diǎn)動(dòng)爬行等信號(hào)給變頻器變頻器接受指令并且按照預(yù)先設(shè)定好的曲線拖動(dòng)轎廂正常運(yùn)行另外變頻器還發(fā)出信息如零速變頻器是否故障抱閘等信號(hào)給PLC使其參加PLC的邏輯運(yùn)算以保證電梯的安全運(yùn)行另外變頻器上還安裝了編碼器模板這使得這種通用型MM440可以接成閉環(huán)速度反饋控制方式與無(wú)傳感器矢量控制SLVC和變壓/變頻V/F相比這種控制方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：1零速時(shí)仍然具有額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載能力2速度控制的精度3速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)性能得到改善通過(guò)我們的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)這種變頻器完全可以用到電梯控制系統(tǒng)中且運(yùn)行良好而且它還有一個(gè)其它變頻器所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)就是進(jìn)行電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)時(shí)電機(jī)的軸不轉(zhuǎn)動(dòng)這樣曳引機(jī)可在帶負(fù)載的情況下也能進(jìn)行自學(xué)習(xí)而不必像其它變頻器那樣必須把轎廂吊起使曳引機(jī)脫離負(fù)載后才能自學(xué)習(xí)這樣給電梯的安裝改造帶來(lái)很大方便。第2章PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1四層電梯主電路2.1.1四層電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖所示。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器KM1~KM4通過(guò)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來(lái)控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。FR1，F(xiàn)R2為起過(guò)載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運(yùn)行過(guò)載時(shí)斷開(kāi)主電路。FU1為熔斷器，起過(guò)電流保護(hù)作用。2.1.2plc外部接線圖本設(shè)計(jì)的PLC外部接線圖如圖所示.CPU226CN的傳感器電源24V(DC)可以輸出600mA電流，通過(guò)核算在本設(shè)計(jì)中PLC容量完全滿足要求，CPU226CN的輸出繼電器觸點(diǎn)容量為2A，電壓范圍為5~30V（DC）或5~250V（AC）。plc外部接線圖2.2工/0點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇2.2.1I/O點(diǎn)數(shù)的估算采用PLC構(gòu)成四層簡(jiǎn)易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕K1和指示燈H1，二層有上升呼叫按鈕K2和指示燈H2以及下降呼叫按鈕K4和指示燈H4，三層有上升呼叫按鈕K3和指示燈H3以及下降呼叫按鈕K5和指示燈H5，四層有下降呼叫按鈕K6和指示燈H6。一至四層有到位行程開(kāi)關(guān)SQ1～SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕K10～K7和指示燈H10～H7；電梯開(kāi)門和關(guān)門按鈕SB5和SB6，電梯開(kāi)門和關(guān)門分別通過(guò)電磁鐵KM3和KM4控制，關(guān)門到位由行程開(kāi)關(guān)ST1檢測(cè)，開(kāi)門到位由行程開(kāi)關(guān)ST2檢測(cè)。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。綜上所述，輸入點(diǎn)共有14個(gè)，輸出點(diǎn)共有16個(gè)。可編程控制器S7—200的CPU226輸入，輸出點(diǎn)數(shù)為24／16。足以滿足要求。2.2.2輸入/輸出的分配如下：該系統(tǒng)占用PLC的30個(gè)I/O口，14個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，具體的I/O分配如下圖所示：序號(hào)名稱輸入點(diǎn)序號(hào)名稱輸出點(diǎn)0一層平層I0.00電梯上行記憶Q0.01二層平層I0.11電梯下行記憶Q0.12三層平層I0.22電機(jī)正轉(zhuǎn)Q0.23四層平層I0.33電機(jī)反轉(zhuǎn)Q0.34內(nèi)呼一樓I0.44內(nèi)呼一樓指示Q0.45內(nèi)呼二樓I0.55內(nèi)呼二樓指示Q0.56內(nèi)呼三樓I0.66內(nèi)呼三樓指示Q0.67內(nèi)呼四樓I0.77內(nèi)呼四樓指示Q0.78一層外呼上行I1.08一層外呼上行指示Q1.09二層外呼上行I1.19二層外呼上行指示Q1.110三樓外呼上行I1.210三樓外呼上行指示Q1.211二樓外呼下行I1.311二樓外呼下行指示Q1.312三樓外呼下行I1.412三樓外呼下行指示Q1.413四樓外呼下行I1.513四樓外呼下行指示Q1.514手動(dòng)開(kāi)門I2.014門電機(jī)正轉(zhuǎn)Q1.615手動(dòng)關(guān)門I2.115門電機(jī)反轉(zhuǎn)Q1.716開(kāi)門限位I2.2

17關(guān)門限位I2.3

18電梯上升極限位I2.4

19電梯下降極限位I2.5

2.2.3機(jī)型的選擇SIMATICS7-200系列PLC及其編程軟件STEP7-Micro/WIN32SIMATIC小型S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實(shí)時(shí)特性；強(qiáng)勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊等。S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專門為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)，可用梯形圖（LAD）、語(yǔ)句表（STL）和功能塊圖三種編程語(yǔ)言編制程序，不同的編程語(yǔ)言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。STEP7-Micro/WIN32提供兩套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)指令集（IEC1131-3方式）。程序編制完成之后，利用PLC與計(jì)算機(jī)專用的PC/PPI電纜傳送程序至PLC。第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1四層電梯梯形圖3.1.1PLC的編程語(yǔ)言PLC程序是PLC指令的有序集合，PLC運(yùn)行程序就是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的一條條指令。指令是指示PLC動(dòng)作的文字代碼或圖形符號(hào)。使用的編程語(yǔ)言不同，這些文字代碼和圖形符號(hào)就不相同。但從本質(zhì)上來(lái)講，指令的實(shí)質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計(jì)算機(jī)一樣，PLC的編程軟件通過(guò)編譯系統(tǒng)把PLC程序編譯成機(jī)器代碼。PLC提供了功能較為完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用PLC的編程語(yǔ)言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序”。PLC的編程語(yǔ)言一般有五種：順序功能圖(SequentialFunctionChart)、梯形圖(LadderDiagram)、功能塊圖(FunctionBlockDiagram)、指令表(InstructionList)和結(jié)構(gòu)文本(StructuredText)。其中，順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能塊圖(FBD)是圖形編程語(yǔ)言，指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(ST)是文字語(yǔ)言。梯形圖(LD)是目前使用最廣泛的PLC圖形編程語(yǔ)言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達(dá)清楚。本系統(tǒng)PLC程序的編制采用梯形圖語(yǔ)言，編程軟件為STEP7。該軟件能夠完成制作程序、對(duì)可編程控制器CPU的寫(xiě)入/讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、PLC錯(cuò)誤診斷等一系列功能。3.1.2STEP7概述STEP7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。它是SIMATIC工業(yè)軟件的組成部分。有下列版本的STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包：·用于SIMATICS7-200上簡(jiǎn)單單站應(yīng)用的STEP7Micro/DOS和STEP7Micro/WIN?！び糜谑褂脦в懈鞣N功能的SIMATICS7-300/ST-400、SIMATICM7-300/M7-400和SIMATICC7的STEP7：-可通過(guò)選擇SIMATIC工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展-為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù)-強(qiáng)制和多處理器模式-全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊-使用通訊功能塊的事件驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)傳送-組態(tài)連接STEP7編程軟件允許結(jié)構(gòu)化用戶程序，可以將程序分解為單個(gè)的自成體系的程序部分從而使大規(guī)模的程序更容易理解，可以對(duì)單個(gè)的程序部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化程序組織簡(jiǎn)化，修改更容易系統(tǒng)的調(diào)試也容易了許多在7s用戶程序中可以使用如下幾種不同類型的塊:組織塊(OB)是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動(dòng)程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動(dòng)。它們還處理對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)組織塊決定各個(gè)程序部分執(zhí)行的順序用于循環(huán)程序處理的組織塊OB1的優(yōu)先級(jí)最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用OB1并用這個(gè)調(diào)用啟動(dòng)用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。功能（FC）屬于用戶自己編程的塊功能是“無(wú)存儲(chǔ)區(qū)”的邏輯塊FC的臨時(shí)變量存儲(chǔ)在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當(dāng)FC執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)就丟失了。功能塊（FB）屬于用戶自己編程的塊功能塊是具有“存儲(chǔ)功能”的塊，用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲(chǔ)器(背景數(shù)據(jù)塊)傳遞給FB的參數(shù)和靜態(tài)變量存在背景數(shù)據(jù)塊中，背景數(shù)據(jù)塊(背景DB)在每次功能塊調(diào)用時(shí)都要分配一塊給這次調(diào)用，用于傳遞參數(shù)。系統(tǒng)功能塊(SFB)和系統(tǒng)功能(SFC)是STEP7為用戶提供的己編程好的程序的塊，經(jīng)過(guò)測(cè)試集成在CPU中的功能程序庫(kù)SFB作為操作系統(tǒng)的一部分并不占用程序空間，是具有存儲(chǔ)能力的塊，它需要一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程序的一部分安裝到CPU中。3.1.3程序設(shè)計(jì)常用方法在工程中，對(duì)PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)有多種方法，這些方法的使用，也因各個(gè)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平和喜好有較大的差異?，F(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)要介紹如下。1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合。這種方法對(duì)于一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較湊效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的具體步驟如下：（1）確定輸入/輸出電器；（2）確定輸入和輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)、選擇PLC機(jī)型、進(jìn)行I/O分配；（3）做出系統(tǒng)動(dòng)作工程流程圖；（4）選擇PLC指令并編寫(xiě)程序；（5）編寫(xiě)其它控制控制要求的程序；（6）將各個(gè)環(huán)節(jié)編寫(xiě)的程序合理地聯(lián)系起來(lái)，即得到一個(gè)滿足控制要求的程序。2.邏輯設(shè)計(jì)法工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過(guò)繼電器等電器元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開(kāi)和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。該方法法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行PLC程序的設(shè)計(jì)，它使用邏輯表達(dá)式描述問(wèn)題。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫(huà)出梯形圖。3.順序控制法對(duì)那些按動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行編程。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長(zhǎng)，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動(dòng)作組成，在使用時(shí)它有一些使用規(guī)則，具體如下：步于步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開(kāi)；轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開(kāi)；轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫(huà)順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫(huà)圖時(shí)，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。一個(gè)順序功能圖中至少有一個(gè)出初始步。3.2.1外召喚信號(hào)登記及消除廳外召喚指令具有登記指示，到層取消。3.2.2內(nèi)指令信號(hào)登記及消除點(diǎn)動(dòng)內(nèi)呼按鈕，信號(hào)登記顯示。到層信號(hào)取消。本系統(tǒng)設(shè)一樓為基站，兩分鐘內(nèi)無(wú)任何操作，電梯自動(dòng)返回一樓。3.2.3電梯的平層信號(hào)處理3.2.4選層定向及反向截梯轎廂上行轎廂下行3.2.5內(nèi)指令外召喚信號(hào)的保持轎廂的內(nèi)呼指令與外召喚指令保持信號(hào)，用于在有乘坐需要的樓層停車，并自動(dòng)或手動(dòng)執(zhí)行開(kāi)關(guān)門操作。開(kāi)關(guān)門執(zhí)行一次之后，信號(hào)取消。使電梯能夠繼續(xù)響應(yīng)其他乘坐信號(hào)。3.2.6各樓層停車信號(hào)3.2.7自動(dòng)開(kāi)關(guān)門如梯形圖所示，電梯到層停車后，延時(shí)2s開(kāi)門，5s后自動(dòng)關(guān)門。并設(shè)有手動(dòng)開(kāi)門按扭和關(guān)門按鈕?？蓪?shí)現(xiàn)即時(shí)開(kāi)關(guān)門。第4章結(jié)論四層教學(xué)電梯系統(tǒng)在各類院校的實(shí)踐教學(xué)中得到廣泛的利用，它可以作為電氣及樓宇自動(dòng)化等專業(yè)的PLC、變頻器相關(guān)課程的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。但是由于實(shí)際硬件的教學(xué)電梯投入較大，對(duì)教學(xué)空間也比較苛刻，從而給各個(gè)院校的實(shí)踐教學(xué)帶來(lái)很大的困擾。利用工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)通信的方法簡(jiǎn)單易行，本四層教學(xué)仿真電梯系統(tǒng)利用工控組態(tài)軟件組態(tài)王，配合簡(jiǎn)單的PLC主機(jī)，在PC機(jī)界面上實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)訓(xùn)練平臺(tái)，投入較少，對(duì)教學(xué)空間要求不高，適合大批量學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練，符合大多數(shù)高等院校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的教學(xué)要求。所以利用PLC主機(jī)、PC機(jī)及工控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的四層教學(xué)仿真電梯系統(tǒng)，在PLC、組態(tài)軟件應(yīng)用及電梯控制等課程教學(xué)中，具有突出的優(yōu)點(diǎn)和很好的利用價(jià)值。參考文獻(xiàn)[1]王整風(fēng)，謝云敏.可編程控制器原理與實(shí)踐教程.上海：上海交通大學(xué)出版社，2007.[2]郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).南京：東南大學(xué)出版社，2003.[3]常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.[4]嚴(yán)盈富，羅海平，屋海勤.監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門.北京：人民郵電出版社，2006.[5]張運(yùn)剛，宋小春.從入門到精通——西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)戰(zhàn).北京：人民郵電出版2007.[6]西門子公司.SIMATICS7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè).[7]崔堅(jiān)西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南.機(jī)械工業(yè)出版社，2005.5[8]西門子（中國(guó)）有限公司深入淺出西門子S7－200plc.北京航空航天大學(xué)出版社，2005.2[9]吳明亮蔡夕忠可編程控制器實(shí)訓(xùn)教程.化學(xué)工業(yè)出版社，2005.8[10]楊志強(qiáng)，HYPERLINK"/kns50/detailref.aspx?filename=JZDF200001011&dbname=CJFD2000&filetitle=%e7%94%a8C%e8%af%ad%e8%a8