PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前言進(jìn)入21世紀(jì)后社會(huì)的進(jìn)步越來(lái)越快，國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平也在不斷的提升。這造成高層建筑的不斷增多，使得電梯已不可避免地與人們的日常生活聯(lián)系起來(lái)。電梯是用于高層建筑物中的上下樓工具，被廣泛的應(yīng)用到高層的建筑中，而伴隨著城市建設(shè)步伐的加快，高層建筑也越來(lái)越多中。電梯被廣泛的安裝在高樓大廈中，成為人們?cè)诟邩侵写┧蟮墓ぞ?，人們?duì)電梯性能的追求也是越來(lái)越高。正是由于人們對(duì)電梯高性能的不斷追求，進(jìn)而促使了這個(gè)行業(yè)技術(shù)的不斷成熟。目前，世全球的各個(gè)從事電梯行業(yè)的公司仍在致力于開(kāi)發(fā)新的電梯產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)于舊的電梯的維修也在同時(shí)進(jìn)行，這也加劇了電梯行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)。使用微機(jī)作為信號(hào)控制單元控制電梯、使用可編程控制器控制電梯是目前電梯控制主要兩種方式。這兩種控制電梯的方式都被廣泛的運(yùn)用，也都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)但是相對(duì)來(lái)說(shuō)PLC較為簡(jiǎn)潔易懂。

1可編程控制器簡(jiǎn)介1.1PLC定義及構(gòu)成上世紀(jì)20年代出現(xiàn)了將接觸器、繼電器以及其他電器元件按一定邏輯關(guān)系連接的繼電器控制系統(tǒng),它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)便宜，易于使用者掌握。繼電器控制在一定范圍之內(nèi)能滿(mǎn)足一些控制要求，在工業(yè)生產(chǎn)中占有鰲頭地位。但它同時(shí)也存在缺點(diǎn)，即設(shè)備體積較大、運(yùn)作速度慢、可靠性不高、功能少且固定、不易于實(shí)現(xiàn)集成度較高的控制。尤其是因?yàn)樗且揽坑布M(jìn)行邏輯連線(xiàn)的原理，接線(xiàn)較為復(fù)雜，當(dāng)改變生產(chǎn)工藝的時(shí)候，之前的接線(xiàn)就要全部更換，缺乏通用性和靈活性。60年代末，正逢美國(guó)汽車(chē)飛速發(fā)展，制造業(yè)這行競(jìng)爭(zhēng)到了白熱化，隨著各種汽車(chē)型號(hào)的不斷出新，為滿(mǎn)足不同的需求，加工的生產(chǎn)線(xiàn)也得發(fā)生變化，整個(gè)繼電器控制系統(tǒng)就得重新配置，這花費(fèi)了大量的人力與物力。改革迫在眉睫，尋找一種比繼電器更可靠，兼具它的優(yōu)點(diǎn)，摒棄它的缺點(diǎn)的工業(yè)控制器被放上了議程。1969年，美國(guó)制造出了世界上第一臺(tái)PLC，并且成功的應(yīng)用于生產(chǎn)中?？删幊炭刂破鞯臍v史由此開(kāi)始，所以可以說(shuō)可編程控制器是生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物。PLC是人們?yōu)榱四軌蚋雍?jiǎn)單的使用機(jī)器而開(kāi)發(fā)出來(lái)的具有運(yùn)算能力的電子程序系統(tǒng)。它可以看作是一臺(tái)程序單一的電腦，能夠完成邏輯，計(jì)時(shí)，運(yùn)算等一些相對(duì)較為簡(jiǎn)單的功能。它通常被運(yùn)用到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，用來(lái)控制機(jī)器做出簡(jiǎn)單的程序化的運(yùn)動(dòng)。1.2可編程控制器的特點(diǎn)1.2.1可靠性高PLC作為現(xiàn)代技術(shù)有著較高的安全性，能對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的一些干擾性的因素做出應(yīng)對(duì)，從而達(dá)到防干擾的目的。這極大的減少了工業(yè)過(guò)程中的危險(xiǎn)問(wèn)題，從而導(dǎo)致故障問(wèn)題也就隨之而降低。此外PLC在運(yùn)行的過(guò)程中也會(huì)對(duì)自身進(jìn)行檢測(cè)，問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)。在用戶(hù)寫(xiě)入程序的時(shí)候PLC也會(huì)對(duì)程序進(jìn)行檢測(cè)，如果寫(xiě)入錯(cuò)誤不會(huì)運(yùn)行。這樣的方式能夠保證機(jī)器的安全。具有極高的可靠性。1.2.2易于維修PLC通過(guò)接口與機(jī)器相互連接，運(yùn)行過(guò)程中如果出現(xiàn)故障，可以通過(guò)排查機(jī)器和PLC的方式逐步檢測(cè)出問(wèn)題所在，只需要替換所損壞的零部件就能解決問(wèn)題。這極大的減少了維修的簡(jiǎn)易程度和花費(fèi)的資金。1.2.3編程簡(jiǎn)單，易學(xué)易用PLC大多運(yùn)用到工業(yè)行業(yè)中，并且深受人們的青睞。PLC語(yǔ)言相較于其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言較為簡(jiǎn)單，易于掌握。PLC的設(shè)計(jì)人為了方便用戶(hù)的使用，使得大多數(shù)PLC的編程語(yǔ)言都是形象直觀(guān)的，這樣工作人員只要稍加了解就可以稍微掌握其編程語(yǔ)言。1.2.4容易與機(jī)器結(jié)合PLC的體積很小，安裝時(shí)所占用的空間也就很小。因此它是機(jī)械電子的理想控制裝置。1.3PLC的基本組成各種可編程控制器的結(jié)構(gòu)，但它的組合物的一般原理是基本相同的，都是基于微處理器核心結(jié)構(gòu)，其功能是不僅實(shí)現(xiàn)基于角色的硬件，而且還依賴(lài)于支持軟件，事實(shí)上，可編程控制器是一種新型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)PLC的主要硬件結(jié)構(gòu)1.中央處理單元：即CPU，它是PLC的核心部分。2.存儲(chǔ)器：即ROM和RAM。3.I/O模塊：是連擊PLC和工業(yè)機(jī)器的部件。通信接口：是連接軟件部分的部件1.4可編程控制器的應(yīng)用PLC發(fā)展的初期因?yàn)樗鼉r(jià)格比繼電器控制系統(tǒng)要高，這在某種程度上限制了它的廣泛應(yīng)用。但在這幾年，PLC的應(yīng)用面開(kāi)始慢慢擴(kuò)大，一方面是由于微處理器芯片和有關(guān)元件的價(jià)格大幅度地下降，因此PLC的成本也隨之降低，另一方面則是因?yàn)镻LC的性能相對(duì)開(kāi)始時(shí)增強(qiáng)較為明顯，類(lèi)似于計(jì)算機(jī)，也能解決復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題?，F(xiàn)在，PLC在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在制造業(yè)中的各類(lèi)各業(yè)。

2電梯的起源與發(fā)展2.1電梯的起源與發(fā)展人們利用起重裝置的歷史可以追溯到古代埃及，古埃及人們建造金字塔時(shí)就利用了這個(gè)原理。13世紀(jì)初在法國(guó)的一個(gè)修道院安裝了一個(gè)用驢子的作動(dòng)力起重機(jī)，這結(jié)束了靠人力運(yùn)送重物的歷史。而在這之前人們使用升降工具的力量來(lái)源是人力。18世紀(jì)英國(guó)著名科學(xué)家瓦特改良了第一臺(tái)具有使用價(jià)值的蒸汽機(jī)。而后人們開(kāi)始探索如何把蒸汽機(jī)與升降系統(tǒng)相結(jié)合研究出新的升降裝置。雖然后人研究出了以液壓方式驅(qū)動(dòng)的升降裝置，并經(jīng)過(guò)一代又一代人的改良和創(chuàng)新，但是始終存在著一個(gè)巨大的隱患，那就是支撐平臺(tái)的纜繩如果去強(qiáng)度不夠發(fā)生斷裂，那么這個(gè)升降裝置就會(huì)發(fā)生重大事故。十九世紀(jì)下半葉，在那一年的世界博覽會(huì)上，美國(guó)發(fā)明家伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯完美的解決了這一重大問(wèn)題。即使纜繩被砍斷，升降平臺(tái)仍然能夠安穩(wěn)的停留在半空中。這就是人類(lèi)歷史上的真正意義上的第一臺(tái)‘電梯’。隨后這項(xiàng)發(fā)明被大量運(yùn)用到我們的生活當(dāng)中，并形成了我們今天意義上的電梯。而隨著當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電梯也在不斷的推陳出新。隨著節(jié)能的主機(jī)，低噪音控制柜耐用，環(huán)保復(fù)合鋼等技術(shù)的出現(xiàn)。讓建筑也更加的溫暖，使得人民生活更加豐富多彩。2.2國(guó)內(nèi)電梯發(fā)展情況伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速健康發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的不斷進(jìn)行深化，我國(guó)的電梯行業(yè)目前正處于一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)期。隨之而帶來(lái)的是電梯行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，大型企業(yè)電梯公司企業(yè)兼并整合和資本運(yùn)作日趨頻繁。促使著國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的電梯生產(chǎn)廠(chǎng)家越來(lái)越重視行業(yè)市場(chǎng)研究，尤其是在深入企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶(hù)需求的變化趨勢(shì)研究。正是因?yàn)槿绱?，?guó)內(nèi)優(yōu)秀的電梯制造企業(yè)隨之而迅速崛起，成為電梯行業(yè)中的領(lǐng)路者！由于存在著巨大的市場(chǎng)空間和利潤(rùn)，使得該行業(yè)獲得國(guó)外資本的投入較早，世界領(lǐng)先的電梯知名企業(yè)已在中國(guó)建立了獨(dú)資或合資企業(yè)來(lái)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，這些外國(guó)品牌電梯進(jìn)入到中國(guó)的市場(chǎng)當(dāng)中，隨之帶來(lái)了更為先進(jìn)的技術(shù)，更為科學(xué)的管理理念和更加合適經(jīng)營(yíng)模式，使得國(guó)內(nèi)電梯行業(yè)飛速的發(fā)展，并趕上先進(jìn)國(guó)家的腳步。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局看，國(guó)內(nèi)電梯行業(yè)已經(jīng)形成了一定的聚集范圍，電梯整機(jī)及零部件的制造生產(chǎn)基地主要聚集在我國(guó)的長(zhǎng)三角、珠三角等地區(qū)，除了一些高端高精密電梯零部件外，其他的電梯零部件已基本上能夠自主生產(chǎn)。社會(huì)快速發(fā)展和城市化進(jìn)程繼續(xù)推進(jìn)著對(duì)電梯的需求，房地產(chǎn)行業(yè)對(duì)電梯的需求仍舊很高。2.3發(fā)展的趨勢(shì)2.3.1綠色理念在目前的技術(shù)條件下新型的電梯要大大的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，材料結(jié)構(gòu)要采用新型的耗能少、無(wú)污染的材料。其結(jié)構(gòu)也要更加的合理。電梯提升繩索牽引尼龍合成纖維，鋼帶和其它非油污牽引模式。電梯的裝璜將采用無(wú)(少)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的材料為主要材料。電梯電動(dòng)機(jī)負(fù)載上升時(shí)和再生功率的下行鏈路完全恢復(fù)技術(shù)。安裝電梯將不需要安裝手腳架。電梯的零件在工廠(chǎng)的生產(chǎn)和使用地的使用管理過(guò)程中對(duì)環(huán)境問(wèn)題沒(méi)有直接影響并且使用過(guò)的材料是可以有效回收的。2.3.2裝載新的技術(shù)?，F(xiàn)在安裝電梯所需要花費(fèi)的人力和物力成本都比較高，而且在安裝的過(guò)程中還有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，這更加的加大了安裝的成本。如果人們發(fā)明更新的技術(shù)這將減少更多的安裝時(shí)間和安裝費(fèi)用。這將會(huì)為電梯行業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)革命。同時(shí)也對(duì)我們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)極大的便利。好處如下：（1）安裝電梯的時(shí)間會(huì)減少很多，直接的降低了安裝電梯所需要花費(fèi)的人力，進(jìn)而減少了電梯的成本。（2）在使用最新技術(shù)的同時(shí)也促進(jìn)了與新技術(shù)相關(guān)的方面領(lǐng)域的發(fā)展，這同樣也會(huì)使電梯的各個(gè)方面再次的得到提升。于此帶來(lái)的時(shí)電梯的性能更加的平穩(wěn)可靠。（3）電梯能夠與周?chē)脑O(shè)施或設(shè)備相結(jié)合，是他們密切融合。特別是，升降機(jī)和自動(dòng)扶梯可歸納為大廈管理系統(tǒng)或社區(qū)智能管理系統(tǒng)。

第3章電梯控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介3.1電梯的主要結(jié)構(gòu)1—控制柜(屏)2一拽引機(jī)3—拽引鋼絲繩4—限速器5—限速器鋼繩6—限速器張緊裝置7—轎廂8—安全鉗9—轎廂門(mén)安全觸板10—導(dǎo)軌11—對(duì)重12—廳門(mén)13—緩沖器圖3-1電梯的基本結(jié)構(gòu)3.2\o"返回頁(yè)首"電梯硬件（1）牽引系統(tǒng)（2）轎廂（3）門(mén)系統(tǒng)（4）重量平衡系統(tǒng)（5）電力拖動(dòng)系統(tǒng)（6）電氣控制系統(tǒng)（7）安全保護(hù)系統(tǒng)3.3電梯控制系統(tǒng)的組成3.3.1電力拖動(dòng)電力驅(qū)動(dòng)的部分是由拽引電機(jī)、開(kāi)關(guān)電路、抱閘和門(mén)電機(jī)組成。由于咱這個(gè)設(shè)計(jì)的情況只是一個(gè)簡(jiǎn)單模型，電梯的速度很低，甚至都低于1.5米每秒，所以呢只要能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)就是可以的，可行的，很棒的，其他的可以不去考慮它。當(dāng)這個(gè)電梯發(fā)動(dòng)的時(shí)候?yàn)榱丝梢詼?zhǔn)確地停在某一層，定子回路呢就需接入電抗器對(duì)它減速，然后呢再抱閘制動(dòng)讓它停下來(lái)。所以呢在制動(dòng)的過(guò)程中使用了三檔延時(shí)切換控制。3.3.2電氣控制電氣控制的那一塊又被叫做控制電路，就是對(duì)電梯進(jìn)行控制的系統(tǒng)。電氣控制主要包含兩個(gè)部分，首先第一個(gè)是信號(hào)控制電路，然后第二個(gè)是拖動(dòng)控制電路。拖動(dòng)控制電路因?yàn)殡娞菟捎玫耐蟿?dòng)方式的不同所以這個(gè)東西也有所區(qū)別，可以使用接觸器線(xiàn)圈相關(guān)的控制電路，一樣的咱們也可以使用電子元器件的門(mén)極電路。對(duì)于一些對(duì)速度有閉環(huán)控制要求的系統(tǒng)，同時(shí)必須考慮含有可以對(duì)電壓、速度進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)節(jié)的電路。信號(hào)控制電路和需要程序?qū)崿F(xiàn)的功能相關(guān)聯(lián)，和拖動(dòng)控制電路幾乎沒(méi)什么關(guān)系。因此，這兩個(gè)用了不同拖動(dòng)控制的電梯也是可以使用同一種信號(hào)控制電路。前面有提過(guò)，這次做的只是一個(gè)理論模型，因此這一部分只是簡(jiǎn)單地概括，在接下來(lái)的設(shè)計(jì)過(guò)程中也只作粗略的參考，應(yīng)用層面不作具體考慮。3.3.3PLC的選用在設(shè)計(jì)電梯上下行的系統(tǒng)程序的時(shí)候我們要盡可能的選擇合適的PLC。我們需要的PLC需要滿(mǎn)足價(jià)格低廉，性能良好，控制指令功能強(qiáng)大以及體積小占地不大等條件。結(jié)合本次的電梯控制的設(shè)計(jì)。依據(jù)上述的條件本系統(tǒng)選用西門(mén)子S7-200的CPU226型號(hào)的PLC這款PLC有24個(gè)輸入和16個(gè)輸出，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中也使用過(guò)，價(jià)格低廉，編程簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定能夠很方便的用程序控制各類(lèi)元器件。3.4控制要求1.當(dāng)電梯內(nèi)部／外部有呼叫電梯的信號(hào)時(shí)，電梯會(huì)立即響應(yīng)該信號(hào)，并運(yùn)到到該樓層，隨即停下。然后打開(kāi)電梯門(mén)，3秒后關(guān)閉。2.電梯在運(yùn)行的過(guò)程中不會(huì)響應(yīng)反方向的呼叫信號(hào)。3.電梯有最遠(yuǎn)反向轎廂外呼叫功能。4.電梯在沒(méi)有停止在某一層，不會(huì)響應(yīng)開(kāi)門(mén)的信號(hào)，同理電梯閉門(mén)后才能運(yùn)行。

第4章電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1電梯總體設(shè)計(jì)方案圖4-1為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖。圖4-1電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖電梯信號(hào)控制由PLC實(shí)現(xiàn)，如圖4-2所示。圖4-2PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖4.2主電路圖圖4-3主電路圖4.3PLC接線(xiàn)圖圖4-4PLC的I/O接線(xiàn)原理圖圖4-5中轉(zhuǎn)控制電路圖4.4IO分配表輸入輸出地址名稱(chēng)地址名稱(chēng)I0.0 內(nèi)呼1樓按鈕Q0.0 內(nèi)呼1樓指示燈I0.1 內(nèi)呼2樓按鈕Q0.1 內(nèi)呼2樓指示燈I0.2 內(nèi)呼3樓按鈕Q0.2 內(nèi)呼3樓指示燈I0.3 內(nèi)呼4樓按鈕Q0.3內(nèi)呼4樓指示燈I0.4 外呼1樓向上按鈕Q0.4外呼1樓向上指示燈I0.5 外呼2樓向上按鈕Q0.5外呼2樓向上指示燈I0.6 外呼2樓向下按鈕Q0.6外呼2樓向下指示燈I0.7 外呼3樓向上按鈕Q0.7外呼3樓向上指示燈I1.0 外呼3樓向下按鈕Q1.0 外呼3樓向下指示燈I1.1 外呼4樓向下按鈕Q1.1 外呼4樓向下指示燈I1.2 手動(dòng)開(kāi)門(mén)按鈕Q1.2電梯上行I1.3 手動(dòng)關(guān)門(mén)按鈕Q1.3電梯下行I1.4 1樓平層信號(hào)Q1.4 電梯開(kāi)門(mén)I1.5 2樓平層信號(hào)Q1.5 電梯關(guān)門(mén)I1.6 3樓平層信號(hào)I1.7 4樓平層信號(hào)I2.0 電梯開(kāi)門(mén)限位信號(hào)I2.1 電梯關(guān)門(mén)限位信號(hào)I2.2上升限位信號(hào)I2.3下降限位信號(hào)表4-1IO分配表第5章控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)第6章MCGS仿真設(shè)計(jì)6.1仿真界面的設(shè)計(jì)6.2定義參量6.3編寫(xiě)腳本6.4連接PLC6.4.1硬件接線(xiàn)6.4.2參數(shù)設(shè)置6.5仿真調(diào)試轎廂運(yùn)行到3樓，平層自動(dòng)開(kāi)門(mén)轎廂下行至2樓，未平層，不開(kāi)門(mén)

結(jié)束語(yǔ)在這次的設(shè)計(jì)中電梯采用PLC來(lái)控制，故障率和維修難度較以往的控制方式有了大幅度地降低，安全性和可靠性也有了顯著地提高。除此以外，PLC程序設(shè)計(jì)方便靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使非專(zhuān)業(yè)人士也能迅速上手。它的抗干擾能力強(qiáng)，在惡劣環(huán)境下也能穩(wěn)定地運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制，添加或更改控制功能時(shí)不需要更改硬件接線(xiàn)。以上種種優(yōu)點(diǎn)使得可編程控制器P邏輯LC倍受青睞，具有廣泛的應(yīng)用前景。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次對(duì)各學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通能力的考察，從多方面、多角度考察我們的知識(shí)掌握程度，從總體方案的策劃來(lái)檢驗(yàn)我們學(xué)生整體布局的能力。我在這一過(guò)程中收獲了許多，也明白了自己的不足。對(duì)我而言，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅是一次學(xué)習(xí)、鍛煉的機(jī)會(huì)，更是一個(gè)提高自身能力的