電梯控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)也已經(jīng)進(jìn)入一個新的時代，其應(yīng)用越來越廣。而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活日益緊密相關(guān)。隨著人們對其要求的提高，電梯技術(shù)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代替了原來的繼電器控制。&

2、lt;/p><p>　　電梯的電氣系統(tǒng)由拖動系統(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)計使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，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。</p><p>　　本文用PLC作控制器，完成對7層變頻調(diào)速電梯的自動控制，從而提高了

3、電梯控制的自動化程度。在采用PLC和通用變頻器實現(xiàn)電梯常規(guī)控制的基礎(chǔ)上，利用旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號構(gòu)成位置反饋，實現(xiàn)電梯的精確位移控制。通過PLC程序設(shè)計實現(xiàn)電梯的安全保護(hù)功能、樓層信號自動檢測、樓層選擇、運(yùn)行方向選擇、開關(guān)門控制、運(yùn)行控制及運(yùn)行指示等功能。通過合理的選擇與設(shè)計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC控制；變頻調(diào)速；電

4、梯；舒適感</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of the economy, microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly. The

5、 AC variable frequency technology has been in a new state. It’s application is becoming more and more widely .But the elevator as an important traffic in skyscraper, it also has developed quickly with the improving requi

6、rement of the people. It’s dragging technology has developed from DC timing to AC variable frequency timing and it’s logic control-relay c</p><p>　　The elevator electrical system is composed by the dragging

7、system and the control system two parts.The traditional electricity control system uses because relay logic control electronic contact many, failure rate high, reliability bad, volume big and so on shortcomings, is being

8、 eliminated gradually.At present the elevator design uses programmable controller (PLC), the request function change is nimble, the programming is simple, the breakdown are few, the noise is low.The service maintenance i

9、s</p><p>　　The article using PLC to control elevator, has completed 8-frequency conversion governor lifts automatic, thereby enhancing the degree of automation of the elevator control. It is based on the use

10、 of PLC and the general frequency converter, using the pulse-coding devices issued a position feedback signals to achieve lift precision displacement control. Procedures designed to achieve the adoption of PLC lift secur

11、ity protection functions, automatic signal detection floors, floor selection, the di</p><p>　　Key words：PLC control；frequency conversion timing；elevator；feeling of comfort</p><p><b>　　目 錄&

12、lt;/b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　第2章 方案論證2</p><p>　　2.1 基本方案概述2</p><p>　　2.1.1. 電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn)3</p><p>　　2.1.2. PLC控制電梯的特點(diǎn)3</p&

13、gt;<p>　　2.2 變頻器的選擇4</p><p>　　2.2.1 安川VS-616G5型變頻器特點(diǎn)4</p><p>　　2.2.2 安川VS-616G5型變頻器配置5</p><p>　　2.3 可編程控制器（PLC）選擇5</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計7</p><p>

14、<b>　　3.1 概述7</b></p><p>　　3.1.1 電梯PLC控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)7</p><p>　　3.1.2 電梯信號控制系統(tǒng)組成7</p><p>　　3.1.3 電梯控制系統(tǒng)原理框圖8</p><p>　　3.2 電梯控制系統(tǒng)功能及速度曲線9</p><p>　　

15、3.2.1 電梯控制系統(tǒng)功能9</p><p>　　3.2.2 電梯速度給定曲線9</p><p>　　3.3 PLC輸入輸出信號及系統(tǒng)選型10</p><p>　　3.3.1 PLC輸入輸出信號10</p><p>　　3.3.2 PLC系統(tǒng)選型12</p><p>　　3.4 控制系統(tǒng)I/O地址分配13

16、</p><p>　　3.5 PLC及擴(kuò)展模塊外部接線設(shè)計14</p><p>　　3.5.1 PLC主機(jī)外部接線設(shè)計14</p><p>　　3.5.2 擴(kuò)展模塊外部接線設(shè)計16</p><p>　　3.6電梯PLC系統(tǒng)控制電氣設(shè)計17</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計18</p>&

17、lt;p>　　4.1 程序中使用的通用繼電器及功能18</p><p>　　4.2 計數(shù)脈沖的確定19</p><p>　　4.3 基于高速計數(shù)器的相關(guān)設(shè)計19</p><p>　　4.3.1 高速計數(shù)器初始化19</p><p>　　4.3.2 轎廂所處樓層位置的確定22</p><p>　　4.3.

18、3 門廳及轎廂處樓層顯示23</p><p>　　4.3.4 減速信號的確定23</p><p>　　4.4 開關(guān)門控制26</p><p>　　4.4.1 開門控制26</p><p>　　4.4.2 關(guān)門控制28</p><p>　　4.5 內(nèi)呼外喚及定向信號的獲取29</p><p

19、>　　4.5.1 內(nèi)指令信號處理29</p><p>　　4.5.2 外召喚信號處理29</p><p>　　4.5.3 內(nèi)呼外喚及定向信號獲取梯形圖29</p><p>　　4.6 選層定向及反向截梯32</p><p>　　4.7 呼梯鈴控制與故障報警35</p><p>　　第5章 結(jié) 論37&

20、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p><b>　　致 謝40</b></p><p><b>　　附 錄Ⅰ41</b></p><p><b>　　附 錄Ⅱ46</b></p><p><b

21、>　　緒 論</b></p><p>　　自1889年美國奧梯斯升降機(jī)公司推出世界第一部以電動機(jī)為動力的升降機(jī)以來，電梯在驅(qū)動方式上經(jīng)歷了卷筒式驅(qū)動、牽引式驅(qū)動等歷程，逐漸形成了直流電機(jī)拖動和交流電機(jī)拖動兩種不同的拖動方式。如今電梯已成為人們進(jìn)出高層建筑不可或缺的代步工具；而且作為載人工具，人們在運(yùn)行的平滑性、高速性、準(zhǔn)確性、高效性等一系列靜、動態(tài)性能方面對它提出了更高的要求。由于早期的電梯繼電

22、器控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線復(fù)雜、一旦接收完成不易更改等缺點(diǎn)，所以需要開發(fā)一種安全、高效的控制方式。可編程控制器（PLC）既保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)性能。因此，PLC在電梯控制領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用。</p><p>　　可編程序控制器(PLC)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

23、設(shè)計的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯控制由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展成為計算機(jī)控制的一個重要方向，成為當(dāng)今電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。通過PLC控制電梯，大大提高了電梯控制的自動化程度，給人們的生活帶來便利。</p><p>　　鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制所代替。同時，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的

24、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)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點(diǎn)。本設(shè)計就是選用PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)電梯的全集選控制的。</p><p><b>　　方案論證</b></p><p><b>　　基本方案概述</b></p><p>　　電氣控制系統(tǒng)決

25、定著電梯的性能，自動化程度和運(yùn)行可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)引進(jìn)工作的進(jìn)一步開展，電氣控制系統(tǒng)發(fā)展換代迅速。在國產(chǎn)電梯中，在拖動方面，除速度V≤0.63m/s的低速電梯仍有部分產(chǎn)品采用交流雙速電動機(jī)變極調(diào)速外，對于速度V≥1.0m/s的各類電梯，均已采用交流調(diào)壓調(diào)速和交流變頻調(diào)速拖動系統(tǒng)。在中間邏輯控制方面，已淘汰繼電器控制，采用PLC和微機(jī)控制。新電氣控制系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)的出現(xiàn)，不但改善了電梯的性能，而且提高了電梯的運(yùn)行可靠性，使我

26、國電梯工業(yè)提高到一個新的水平，基本實現(xiàn)乘用安全、可靠、舒適的愿望。</p><p>　　目前電梯的控制普遍采用兩種方式：一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程序控制器（PLC）取代微機(jī)實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模

27、較小，自己設(shè)計和制造微機(jī)控制裝置成本較高。雖然在智能控制方面微機(jī)控制系統(tǒng)有較強(qiáng)大的功能，但其存在抗干擾性差，系統(tǒng)設(shè)計較復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷。而PLC控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。本設(shè)計便是選用第二種方式實現(xiàn)電梯控制的。最終完成了電梯控制系統(tǒng)中變頻器和可編程序控制器的選擇。</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)主要由電力拖動部分

28、和電氣控制部分兩部分組成。電力拖動部分（即主電路）由三相交流輸入、變頻驅(qū)動、曳引機(jī)和制動單元幾部分組成。通過合理設(shè)計完成電梯的拖動任務(wù)。電氣控制部分又稱為控制電路，它是電梯控制系統(tǒng)的核心。本設(shè)計中由PLC作控制器，完成電梯的邏輯控制。用PLC控制變頻器調(diào)速，PLC根據(jù)輸入的轎內(nèi)指令、響應(yīng)信號、現(xiàn)行位置及其他相關(guān)信號，經(jīng)運(yùn)算后向變頻器送去上行、下行、換速、平層等控制信號。最終實現(xiàn)電梯的信號全集選控制。</p><p&g

29、t;　　電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn)</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的高速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)也有了十分迅速的發(fā)展。其已成為當(dāng)今節(jié)電, 改善工藝流程以及提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速憑借著優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果、廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)勢，而被國內(nèi)外公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。</p><p&

30、gt;　　近年來，電梯調(diào)速系統(tǒng)很多采用變頻調(diào)速控制。主要原因在于變頻器不但可以提供良好的調(diào)速性能，并能節(jié)約大量電能。電梯屬位能負(fù)載，并且要求頻繁起停。隨著載客量多少的變化、上下行的變換，要求電動機(jī)在四象限內(nèi)運(yùn)行。更重要的是要滿足乘客的舒適感和保證平層精度(即準(zhǔn)確停車)。這些要求是變頻器在電梯中應(yīng)用的特殊之處。</p><p>　　變頻調(diào)速電梯的特點(diǎn)如下:</p><p>　?。?）變頻調(diào)速

31、電梯使用的是交流電動機(jī)，與同容量的直流電動機(jī)相比具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　?。?）變頻調(diào)速電源采用先進(jìn)的SPWM技術(shù)和SVPWM 技術(shù)，使電梯運(yùn)行質(zhì)量和性能有了明顯的改善；由于變頻調(diào)速為無極調(diào)速，調(diào)速范圍寬，因此電梯乘坐的舒適感也有了大大提高。</p><p>　?。?）變頻調(diào)速電梯控制精度高，且具有良好的動態(tài)響應(yīng)、動態(tài)品質(zhì)和抗負(fù)

32、荷干擾能力，已逐漸取代直流電機(jī)調(diào)速。</p><p>　　（4）變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。</p><p>　　PLC控制電梯的特點(diǎn)</p><p>　　PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計。實質(zhì)上屬于計算機(jī)控制方式。PLC與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ?/p>

33、CPU作為微處理器，實現(xiàn)通道的運(yùn)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(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。它采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械的生產(chǎn)過程。</p><p>　　PLC具有抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)；編程方便易于使用；功能完善；設(shè)計、施工、調(diào)試周期短；體積小，維護(hù)操作方便等

34、特點(diǎn)。其在電梯控制中更具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　（1）采用PLC控制電梯，用軟件實現(xiàn)對電梯運(yùn)行的自動控制，使系統(tǒng)的可靠性大大提高。</p><p>　?。?）去掉了選層器及大部分繼電器，使得控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。</p><p>　?。?）采用PLC控制電梯具有極強(qiáng)的靈活性，系統(tǒng)可方便地增加或改變控制功能，實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制要求。</p&g

35、t;<p>　?。?）PLC可進(jìn)行故障自動檢測與報警顯示，使運(yùn)行安全性得以提高，并易于檢修。</p><p>　?。?）可用于群控調(diào)配和管理，提高了電梯的運(yùn)行效率。</p><p>　?。?）更改控制方案時系統(tǒng)硬件接線可不改動。</p><p><b>　　變頻器的選擇</b></p><p>　　隨著變頻

36、器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速已應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用。1987年，上海三菱電梯有限公司首先從日本三菱引進(jìn)技術(shù)，在國內(nèi)電梯行業(yè)率先推出了全計算機(jī)控制交流變頻變壓（VVVF）調(diào)速電梯(專用變頻器控制)，在電梯行業(yè)引起轟動。十幾年來，VVVF控制技術(shù)的電梯已成為電梯行業(yè)的追求，并得到了普遍運(yùn)用。</p><p>　　目前國內(nèi)VVVF電梯拖動系統(tǒng)主要有兩種類

37、型：專用變頻器控制和通用變頻器+PLC(可編程序控制器)控制。專用變頻器控制電梯，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但其價格相對較貴。因此，本設(shè)計沒有采用專用變頻器，而是選用安川VS-616G5型全數(shù)字通用變頻器，通過合理的配置、設(shè)計和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。這是本設(shè)計的特點(diǎn)之一。</p><p>　　本設(shè)計選用的安川VS-616G5型全數(shù)字通用變頻器，具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功

38、能，可以最大限度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率，同時降低電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。</p><p>　　另外，VS-616G5型變頻器的起動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的S曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0.01%—0.02%，使得電梯運(yùn)行舒適感更好，零速抱閘、平層精度更高。無須配專用電機(jī)，可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)。采用高性能IGBT

39、，載波頻率20KHz，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦波波形，使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。</p><p>　　安川VS-616G5型變頻器特點(diǎn)</p><p>　　VS-616G5型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的21世紀(jì)通用型變頻器。是一種“多控制方式”的通用變頻器。具有：無PG(速度傳感器)U/f控制；有PG U/f控制；無PG矢量控制；有PG矢量控制等四種控制方式。這種變頻器不僅

40、考慮了U/f控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。</p><p>　　VS-616G5型變頻器的特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　?。?）有豐富的內(nèi)存與選擇功能。</p><p>　?。?

41、）由于采用了最新式的硬件，因此功能全、體積小。</p><p>　　（4）保護(hù)功能完善、維修性能好。</p><p>　?。?）通過LCD操作裝置，可提高操作性能。</p><p>　　安川VS-616G5型變頻器配置</p><p>　　VS-616G5型變頻器用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中，必須配PG卡及旋轉(zhuǎn)編碼器，以供電動機(jī)測速及反饋。VS-616

42、G5用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中，還必須配置制動電阻。當(dāng)電梯減速運(yùn)行時，電動機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能。這時，同步轉(zhuǎn)速下降，交-直-交變額器的直流部分電壓升高，制動電阻的作用就是消耗回饋電能，抑制直流電壓升高。其基本配置如下：</p><p>　?。?）616G5變頻器。</p><p><b>　　（2）PG卡。</b></p><p>&l

43、t;b>　　（3）旋轉(zhuǎn)編碼器。</b></p><p><b>　?。?）制動電阻。</b></p><p>　?。?）電梯運(yùn)行曲線輸入板（可選配）。</p><p>　　可編程控制器（PLC）選擇</p><p>　　本設(shè)計轎廂位置檢測利用旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)。目前，PLC一般都有高速脈沖輸入端或?qū)Ｓ糜嫈?shù)單

44、元，計數(shù)準(zhǔn)確，使用方便，因此在電梯PLC控制系統(tǒng)中，可用編碼器測取電梯運(yùn)行過程中的準(zhǔn)確位置，編碼器可直接與PLC高速脈沖輸入端相連，電源也可利用PLC內(nèi)置24V直流電源，硬件連接簡單方便。</p><p>　　用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置，要求可編程序控制器必須具有高數(shù)計數(shù)器。又因為電梯是雙向運(yùn)行的，所以PLC還需具有可逆計數(shù)功能。綜合考慮后，本設(shè)計選擇了德國西門子（SIEMENS）公司S7系列SIMATIC S7-

45、200第二代產(chǎn)品CPU22*系列。</p><p>　　S7-200系列SIMATIC簡介</p><p>　　德國西門子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電氣、電子制造商，一直以品質(zhì)精良的電氣、電子產(chǎn)品聞名于世，也是國際上較早研制和生產(chǎn)PLC產(chǎn)品的主要廠家之一。西門子最早的PLC產(chǎn)品為S3系列，1975年投放市場。1979年西門子推出SIMATIC S5系列取代了S3，以后一直主推S5系

46、列并獲得巨大成功。20世紀(jì)90年代初，西門子公司開始組織力量研制出了新一代PLC產(chǎn)品S7系列SIMATIC，它比S5系列PLC在功能上有了許多發(fā)展和改進(jìn)。</p><p>　　西門子公司的自動化產(chǎn)品在各個領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用是因為它的PLC產(chǎn)品系列能夠滿足自動化方面的需求。它具有的各種功能，各種尺寸，各種結(jié)構(gòu)適用于許多應(yīng)用場合。有適用于起重機(jī)械或各種氣候條件的堅固型；有適用于狹小空間具有高速處理性能的密集型；有運(yùn)行

47、速度極快且具有優(yōu)異的擴(kuò)展能力的機(jī)型，可配置種類繁多的輸入/輸出模塊、智能模塊、編程軟件、過程通信和顯示部件等，所以在邏輯控制、運(yùn)動控制﹑過程控制以及工廠全自動化系統(tǒng)中均得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　微型S7-200系列可編程序控制器是德國西門子公司研制的一種新型可編程序控制器。SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)

48、立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能、價格比。S7-200系列在集散自動化系統(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單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測、自動化控制有關(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。</p><p>　　S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：</p>&

49、lt;p>　?。?）極高的可靠性。</p><p>　　（2）極豐富的指令集。</p><p><b>　?。?）易于掌握。</b></p><p><b>　　（4）便捷的操作。</b></p><p>　　（5）豐富的內(nèi)置集成功能。</p><p><b>

50、;　?。?）實時特性。</b></p><p>　?。?）強(qiáng)勁的通訊能力。</p><p>　?。?）豐富的擴(kuò)展模塊。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　電梯PLC控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)<

51、;/p><p>　　電梯PLC控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣，主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖3.1為電梯PLC控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖。主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展單元、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。</p><p>　　圖3.1 電梯PLC控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)。操

52、縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器，向召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機(jī)控制系統(tǒng)等發(fā)出控制信號。</p><p>　　電梯信號控制系統(tǒng)組成</p><p>　　電梯PLC信號控制系統(tǒng)框圖如圖3.2所示。輸入到PLC的控制信號有：運(yùn)行方式選擇(如自動、有司機(jī)、檢修等)、運(yùn)行控制、安全保護(hù)信號、轎內(nèi)指令、廳外召喚、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖信號、開關(guān)門及限位

53、信號、門區(qū)或平層信號等。</p><p>　　圖3.2 電梯PLC信號控制系統(tǒng)</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)原理框圖如圖3.3所示，主要由轎箱內(nèi)指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機(jī)電路、開關(guān)門電路、起動運(yùn)行線路、開關(guān)門控制線路、樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC電路等組成的。</p><p>　　圖3

54、.3電梯控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)功能及速度曲線</p><p><b>　　電梯控制系統(tǒng)功能</b></p><p>　　電梯控制系統(tǒng)功能較多，根據(jù)實際要求的不同控制系統(tǒng)需實現(xiàn)的功能略有差異。本設(shè)計中電梯為7層變頻調(diào)速全集選客梯設(shè)計，其可實現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)的基本要求，具體實現(xiàn)的功能如下：</p><p

55、>　　（1）兩臺電機(jī)：一臺作為拖動電機(jī)控制電梯上升和下降。另一臺作為門機(jī)實現(xiàn)開關(guān)門控制。</p><p>　?。?）電梯操作方式采用全集選，即登記所有廳門和轎廂召喚；上行時順應(yīng)答轎廂和廳門上召喚，直至最高層自動反向應(yīng)答下召喚和轎廂召喚。</p><p>　　（3）電梯具有自動運(yùn)行、有司機(jī)運(yùn)行、檢修運(yùn)行三種運(yùn)行方式。</p><p>　　（4）電梯到位后具有手動

56、和自動開關(guān)門功能。</p><p>　?。?）電梯對轎內(nèi)指令信號、廳外呼梯信號具有記憶功能。并能及時對轎內(nèi)和廳外召喚信號作出響應(yīng)。</p><p>　?。?）電梯內(nèi)、外設(shè)有運(yùn)行方向指示燈及樓層信號指示燈，以顯示電梯運(yùn)行位置。</p><p>　　（7）電梯具有自動定向、自動換向等功能。</p><p>　?。?）電梯具有滿載直駛；超載停駛；端

57、站強(qiáng)迫換速及其它安全保護(hù)等功能。</p><p><b>　　電梯速度給定曲線</b></p><p>　　電梯的工作特點(diǎn)是頻繁起制動，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時，準(zhǔn)確平層，即“無速停車抱閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即直接停止。要做到這一點(diǎn)關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號，在接近層樓面時按距離精確的自動矯正速度給定曲線。</p>

58、;<p>　　本設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置，只要電梯運(yùn)行，計數(shù)器就可以精確地確定走過的距離，達(dá)到與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時即可發(fā)出減速命令。旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸直接與拽引電動機(jī)轉(zhuǎn)軸相連接。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出與轉(zhuǎn)角對應(yīng)的脈沖數(shù)。利用變頻器PG卡輸出端，將脈沖信號引入PLC的高速計數(shù)器輸入端，構(gòu)成位置反饋。通過累計脈沖數(shù)可直接算出轎廂相應(yīng)位置行程，進(jìn)而算出電梯運(yùn)行過程中轎廂所處層樓位置、確定換速點(diǎn)、提前開門區(qū)、平層停車

59、點(diǎn)等。</p><p>　　為了滿足舒適感提高運(yùn)輸效率及正確平層要求，電梯的速度給定曲線是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。人們對于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑的加速和減速。</p><p>　　根據(jù)大量的研究和試驗表明，人可接受的最大加速度amax≤1.5m/s2，加速度變化率ρm≤3 m/s3，電梯的理想運(yùn)行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲線實

60、現(xiàn)較為困難，而三角形曲線的最大加速度和在啟動及制動段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的加速度變化率均大于梯形曲線，即+ρm跳變到-ρm或由-ρm跳變到+ρm的變化率，故很少采用。因梯形曲線容易實現(xiàn)并且具有良好加速度變化率頻繁指標(biāo)，故被廣泛采用。本設(shè)計便是采用此種梯形加速度曲線。</p><p>　　采用梯形加速度曲線的電梯理想運(yùn)行速度給定曲線如圖3.4所示（圖中a為加速度，v為速度）。</p><p>　　圖3

61、.4 電梯理想運(yùn)行速度給定曲線</p><p>　　PLC輸入輸出信號及系統(tǒng)選型</p><p><b>　　PLC輸入輸出信號</b></p><p>　　由于采用PLC作為邏輯控制部件，故變頻器和PLC通訊時采用開關(guān)量而不用模擬量。為了完成PLC選型，首先確定PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。PLC需要的I/O點(diǎn)數(shù)隨電梯層數(shù)的不同而不同。</p

62、><p>　　本設(shè)計中電梯為7層，按電梯各個功能部分分類統(tǒng)計，PLC的輸入信號有：</p><p>　　變頻器與PLC通訊：變頻器“運(yùn)轉(zhuǎn)”與“故障”信號共占2個輸入點(diǎn)。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC：旋轉(zhuǎn)編碼器向PLC送入A、B兩相高速脈沖信號，A、B兩相脈沖輸入各占1個輸入點(diǎn)。</p><p>　　運(yùn)行方式選擇開關(guān)：有/無司機(jī)操作方式

63、轉(zhuǎn)換開關(guān)；檢修開關(guān)；急停按鈕各占一個輸入點(diǎn)。其中檢修運(yùn)行又有檢修向上運(yùn)行與檢修向下運(yùn)行按鈕。</p><p>　　轎內(nèi)指令按鈕：位于轎內(nèi)的操縱箱上，每層各一個，7層共占7個輸入點(diǎn)。</p><p>　　門廳召喚按鈕：位于電梯的廳門口，除頂層7層只有下召，底層1層只有上召外，其余每層均有上、下呼梯兩個按鈕，這樣門廳召喚共占12個輸入點(diǎn)。</p><p>　　開關(guān)門：有

64、廳門、轎門電氣觸點(diǎn)開關(guān)（用于保證電梯廳、轎門都關(guān)好，開關(guān)接通時才能運(yùn)行）、開門限位開關(guān)、關(guān)門限位開關(guān)、手動開關(guān)門按鈕，共占12個輸入點(diǎn)。</p><p>　　其他：有超載、上/下極限開關(guān)、上/下強(qiáng)迫換速開關(guān)、警鈴按鈕、底層鑰匙開關(guān)、紅外線傳感開關(guān)、直駛開關(guān)共占9個輸入點(diǎn)。</p><p>　　PLC的輸出信號有：</p><p>　　指示燈：1-6層的上召指示燈；2

65、-7層的下召指示燈；轎內(nèi)內(nèi)選指示燈；轎內(nèi)上/下運(yùn)行指示燈共占21個輸出點(diǎn)。</p><p>　　電梯運(yùn)行位置指示：電梯運(yùn)行位置指示采用七段碼顯示，由PLC軟件實現(xiàn)譯碼。占7個輸出點(diǎn)。</p><p>　　其他：上/下行接觸器；開/關(guān)門繼電器；檢修繼電器；換速信號繼電器；平層停車?yán)^電器；蜂鳴器共占8個輸入點(diǎn)。</p><p>　　綜上可知，系統(tǒng)所有輸入/輸出均為開關(guān)量

66、。共有開關(guān)量輸入點(diǎn)48個，開關(guān)量輸出點(diǎn)36個。</p><p>　　輸入/輸出信號及對應(yīng)的電氣符號如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 輸入/輸出信號及對應(yīng)的電氣符號表</p><p><b>　　續(xù)表 3.1 </b></p><p><b>　　PLC系統(tǒng)選型</b></p>

67、;<p>　　S7-200系列小型可編程序控制器，發(fā)展至今經(jīng)歷了兩代產(chǎn)品。其第二代產(chǎn)品的CPU模塊為CPU22*，是在21世紀(jì)初投放市場的。它的運(yùn)算速度很快，且具有極強(qiáng)的通訊能力。其五種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元如下：</p><p>　　（1）CPU221 本機(jī)集成6輸入/4輸出，I/O共計10點(diǎn)。無I/O擴(kuò)展能力。程序和數(shù)據(jù)存儲容量較少，有一定的高速計數(shù)處理能力，非常適合于少點(diǎn)數(shù)控制系統(tǒng)。<

68、;/p><p>　?。?）CPU222 本機(jī)集成8輸入/6輸出，I/O共計14點(diǎn)。和CPU221相比，它可以進(jìn)行一定的模擬量控制和2個模塊的擴(kuò)展，因此是應(yīng)用更為廣泛的全功能控制器。</p><p>　?。?）CPU224 本機(jī)集成14輸入/10輸出，I/O共計24點(diǎn)。和前兩者相比，存儲容量擴(kuò)大了一倍，它可以連接7個擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計數(shù)處理能力，是使用最多的S7-

69、200產(chǎn)品。</p><p>　?。?）CPU226 本機(jī)集成24輸入/16輸出，I/O共計40點(diǎn)。和CPU224相比，增加了通訊口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)。它可用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）CPU226XM 這是西門子公司后來推出的一種增強(qiáng)型主機(jī)，它在用戶程序存儲容量和數(shù)據(jù)存儲容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和CPU226相同。</p>

70、<p>　　由于系統(tǒng)所需開關(guān)量輸入點(diǎn)51個，開關(guān)量輸出點(diǎn)37個，系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)較多，S7-200系列PLC硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機(jī)包含一定數(shù)量的輸入/輸出（I/O）點(diǎn)，同時可以擴(kuò)展I/O模塊和各種功能模塊。所以選用主機(jī)為CPU226（24入/16繼電器輸出）一臺，再加上兩個擴(kuò)展模塊EM223（16入/16繼電器輸出）。這樣配置可以滿足系統(tǒng)需求而且比較經(jīng)濟(jì)。整個PLC系統(tǒng)配置框圖如圖3.5所示。</

71、p><p>　　圖3.5 PLC系統(tǒng)配置框圖</p><p>　　控制系統(tǒng)I/O地址分配</p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)輸入/輸出信號進(jìn)行I/O地址分配，其中A/B兩相高速脈沖輸出信號I/O地址分別為I0.0、I0.1。變頻器“運(yùn)轉(zhuǎn)”和“故障”信號I/O地址分別為I0.3、I0.4。I/O地址分配如表3.2所示。</p><p>　　表3.2

72、I/O地址分配表</p><p><b>　　續(xù)表 3.2</b></p><p>　　PLC及擴(kuò)展模塊外部接線設(shè)計 </p><p>　　3.5.1 PLC主機(jī)外部接線設(shè)計</p><p>　　根據(jù)I/O地址分配進(jìn)行PLC及擴(kuò)展模塊外部接線，PLC外部接線如圖3.6所示， </p><p>　　

73、圖3.6 PLC外部接線圖</p><p>　　3.5.2 擴(kuò)展模塊外部接線設(shè)計</p><p>　　擴(kuò)展模塊外部接線如圖3.7所示。 </p><p>　　圖3.7 擴(kuò)展模塊外部接線圖</p><p>　　3.6電梯PLC系統(tǒng)控制電氣設(shè)計</p><p>　　電梯系統(tǒng)接線圖如圖3.8所示。</p>&l

74、t;p>　　圖3.8 電梯系統(tǒng)接線圖</p><p>　　其中：Q1—— 三相電源斷路器 </p><p>　　K1—— 變頻器電源控制接觸器</p><p>　　K2—— 負(fù)載電機(jī)通斷控制接觸器</p><p>　　JKM —— 開門繼電器</p><p>　　JGM —— 關(guān)門繼電器</

75、p><p>　　RZD—— 制動電阻</p><p>　　M—— 門機(jī)（380V交流電動機(jī)）</p><p>　　M3～—— 主拖動曳引電機(jī)（三相籠型異步電動機(jī)）</p><p>　　編碼器和變頻器之間用屏蔽電纜相連，該電纜連接于變頻器速度卡PG-B2的TA1端子上，1、2為編碼器供電電源。屏蔽線接于TA3端子。選用高速計數(shù)器HSC0作

76、為轎廂的定位計數(shù)器，配置為A/B相正交計數(shù)器，工作模式9。HSC0工作模式9的A、B兩相脈沖的輸入端子分別為I0.0和I0.1，無啟動/復(fù)位端子，所以TA2端子的兩相脈沖輸出分別接于PLC的I0.0和I0.1輸入端。PLC的I0.2和I0.3輸入端接變頻器的“運(yùn)轉(zhuǎn)”和“故障”信號輸出端。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p>　　程序中使用

77、的通用繼電器及功能</p><p>　　在本梯形圖設(shè)計中使用了許多PLC內(nèi)部通用繼電器。所使用的通用繼電器及功能如表4.1所示。</p><p>　　表4.1 程序中使用的通用繼電器及功能表</p><p><b>　　計數(shù)脈沖的確定</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)的選擇取決于PLC允許輸入的頻率、梯速

78、、計數(shù)精度等。</p><p>　　S7-200系列CPU226允許脈沖輸入頻率為20KHz，記為f0。選擇梯速V=1.5m/s，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1000r/min，若取每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)p=100，則</p><p><b>　　脈沖當(dāng)量</b></p><p><b>　　（mm/脈沖）</b></p><p&

79、gt;<b>　　脈沖頻率</b></p><p><b>　?。糵0</b></p><p>　　故可選每轉(zhuǎn)100個脈沖的編碼器。此時每個脈沖相當(dāng)于轎廂運(yùn)行0. 9mm，每轉(zhuǎn)一圈電梯運(yùn)行0.09m。</p><p>　　本設(shè)計中脈沖計數(shù)方式采用絕對計數(shù)方式，從一層平層點(diǎn)開始計數(shù)到七層平層點(diǎn)，然后改變計數(shù)方向，直到返回一層

80、平層點(diǎn)計數(shù)器復(fù)位。HSC0在電機(jī)正轉(zhuǎn)（上行）時，自動加計數(shù)。在電機(jī)反轉(zhuǎn)（下行）時，自動減計數(shù)。高速計數(shù)器復(fù)位通過程序?qū)崿F(xiàn)。其特點(diǎn)是每個位置檢測點(diǎn)對應(yīng)的脈沖數(shù)均不相同。</p><p>　　按梯速1.5m/s，電機(jī)轉(zhuǎn)速1000r/min，層高3米，旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)100設(shè)計。對于7層7站電梯，則需19998個脈沖。理想情況（忽略電梯運(yùn)行之初調(diào)試及維修時修正機(jī)械誤差原因帶的計數(shù)器定位誤差）下，電梯從一層分別到二、

81、三、四、五、六、七層對應(yīng)的脈沖數(shù)為定值，依次為3333、6666、9999、13332、16665、19998。</p><p>　　基于高速計數(shù)器的相關(guān)設(shè)計</p><p><b>　　高速計數(shù)器初始化</b></p><p>　　S7-200系列CPU226的高速計數(shù)器型號為HSC0～HSC5六種，均為32位雙向計數(shù)器。其高速計數(shù)器指令格式

82、如表4.2所示。</p><p>　　表4.2 S7-200系列CPU高速計數(shù)器指令格式</p><p>　　其中定義高速計數(shù)器指令（HDEF）用于定義某高速計數(shù)器的工作模式。高速計數(shù)器指令（HSC）用于計數(shù)的執(zhí)行。</p><p>　　高速計數(shù)器的初始化除了要選定工作模式，安排輸入端口外，在程序中還需為規(guī)定的存儲單元送入高速計數(shù)器的控制字及初始值、設(shè)定值。<

83、/p><p>　　初始化安排在PLC上電時刻，程序完成的任務(wù)有：</p><p>　　（1）為HSC0的控制字SMB37送入16#F8，其功能為：定義計數(shù)方向為增；允許更新計數(shù)方向；允許寫入新當(dāng)前值；允許寫入新設(shè)定值；允許執(zhí)行HSC指令。</p><p>　　（2）設(shè)置HSC0工作模式為9。</p><p>　?。?）將斷電保持電梯位置用存儲單元

84、中的電梯現(xiàn)實位置值送入HSC0的初值存儲單元SMD38。</p><p>　?。?）將50000送HSC0的預(yù)置值存儲單元SMD42。（層高3米，正常計數(shù)范圍為0～23333，HSC0初始化設(shè)定預(yù)置值為50000是因為程序中不打算用當(dāng)前值等于預(yù)置值事件，便設(shè)了一個永遠(yuǎn)不可能達(dá)到的數(shù)字。）</p><p>　?。?）安排計數(shù)方向改變中斷，并編寫一段中斷程序重置SMB37為16#F0。<

85、/p><p>　　（6）使能中斷程序并激活高速計數(shù)器HSC0。</p><p>　　本設(shè)計用高速計數(shù)器HSC0初始化程序如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 高速計數(shù)器HSC0初始化程序</p><p>　　轎廂所處樓層位置的確定</p><p>　　高速計數(shù)器HSC0經(jīng)以上初始化后，在編碼器的驅(qū)動下完成計數(shù)工作

86、。當(dāng)轎廂上升時增計數(shù)，當(dāng)轎廂下降時減計數(shù)。高速計數(shù)器的當(dāng)前值是轎廂在井道中的準(zhǔn)確位置。轎廂位置的確定有多重用處。其一，實現(xiàn)門廳及轎廂內(nèi)樓層數(shù)字指示；其二，用于運(yùn)行定向；其三，用于確定平層制動時刻。</p><p>　　當(dāng)前樓層位置信號獲取梯形圖如圖4.2所示。M0.0～M0.7為轎廂所處樓層位置信號通道。</p><p>　　圖4.2 當(dāng)前樓層位置信號獲取梯形圖</p>&l

87、t;p>　　門廳及轎廂處樓層顯示</p><p>　　當(dāng)轎廂樓層位置中間信號M0.0～M0.6為ON時，將轎廂當(dāng)前位置數(shù)據(jù)送到當(dāng)前值存儲單元VB5保存，VB5中的數(shù)值即用來作為門廳及轎廂處樓層顯示的數(shù)據(jù)。</p><p>　　門廳及轎廂處樓層顯示梯形圖如圖4.3所示。</p><p><b>　　減速信號的確定</b></p>

88、<p>　　按理想情況設(shè)計，由數(shù)據(jù)傳送指令將電梯從一層分別到二、三、四、五、六、七層對應(yīng)的脈沖數(shù)依次分別送入存儲單元VD100、VD102、VD104、VD106、VD108、VD110，作為正常運(yùn)行時PLC實現(xiàn)測距和控制減速的參考信號。</p><p>　　設(shè)換速距離對應(yīng)的脈沖數(shù)為1500。當(dāng)電梯在一、二層之間上行時，通過比較指令將HSC0當(dāng)前值與1500比較，相等時M10.0為ON，發(fā)出一層減速

89、信號。當(dāng)電梯在一、二層之間下行或二、三層之間上行時，通過減法指令或加法指令將二層距一層的脈沖數(shù)減或加1500，然后送到VD201、VD200中，緊接著將其和HSC0當(dāng)前值比較，相等時M10.1為ON，發(fā)出二層減速信號，同理，M10.2、M10.3、M10.4、M10.5、M10.6為三、四、五、六、七層減速信號。轎廂路過確定減速點(diǎn)時，發(fā)出減速信號，但電梯是否減速并停止取決于選層信號是否有效。</p><p>　　

90、減速信號獲取梯形圖如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.3 門廳及轎廂處樓層顯示梯形圖</p><p>　　圖4.4 減速信號獲取梯形圖</p><p><b>　　開關(guān)門控制</b></p><p><b>　　開門控制</b></p><p><b>　　

91、1.本層開門</b></p><p>　　本層開門是指電梯在停車狀態(tài)和非檢修(有/無司機(jī))條件下，當(dāng)轎廂所在層樓有上召喚且沒有定下方向，或有下召喚而沒有定上方向時，電梯自動開門。電梯本層開門的條件也可簡化為，在停車狀態(tài)下當(dāng)轎廂所在層樓有廳外召喚時，電梯自動開門。如假設(shè)轎廂現(xiàn)停在二層，則M0.1為ON，當(dāng)二層廳外有上召喚信號時I3.1為ON，在沒有定下方向，且停車狀態(tài)下，M7.2為ON，發(fā)出本層開門控制

92、信號。</p><p>　　本層開門信號獲取梯形圖如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 本層開門信號獲取梯形圖</p><p>　　2.開門控制及安全保護(hù)</p><p>　　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(yùn)行換速平層停車自動開門。<

93、/p><p>　　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(jī)會發(fā)生堵轉(zhuǎn)，時間一長電機(jī)可能燒毀。為此設(shè)計了門電機(jī)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。開門過程中若沒有外界開門信號，則定時器T37開始計時，當(dāng)計時時間到，如限位開關(guān)仍未動作，則通過T37閉點(diǎn)斷開Q4.0，停止開門。并由T37開點(diǎn)使定時器自鎖，Q4.0維持OFF。當(dāng)

94、有開門信號時I2.3或M7.2為ON，其閉點(diǎn)OFF，定時器復(fù)位，T37閉點(diǎn)為ON，可再次進(jìn)行開門控制。</p><p>　　開門控制及安全保護(hù)梯形圖如圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6 開門控制及安全保護(hù)梯形圖</p><p><b>　　關(guān)門控制</b></p><p>　　關(guān)門的條件有以下幾種：停車狀態(tài)下按

95、關(guān)門按鈕、無司機(jī)狀態(tài)下自動關(guān)門時間到、鎖梯時鑰匙開關(guān)斷開。</p><p>　　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。如鎖梯時，底鑰開關(guān)I1.6閉點(diǎn)為ON，可使Q4.1為ON,執(zhí)行關(guān)門動作；而超載時，閉點(diǎn)I1.0為OFF, Q4.1也為OFF，不能關(guān)門運(yùn)行。</p><p>　　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

96、或失靈，同樣容易將門電機(jī)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(jī)。</p><p>　　關(guān)門控制及安全保護(hù)梯形圖如圖4.7所示。</p><p>　　圖4.7 關(guān)門控制及安全保護(hù)梯形圖</p><p>　　內(nèi)呼外喚及定向信號的獲取</p><p><b>　　內(nèi)指令信號處理

97、</b></p><p>　　內(nèi)指令信號的處理包括信號的登記，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(yùn)行至有內(nèi)指令的樓層時，均要換速停車，并消除登記信號，不消反向信號。將1-7層轎內(nèi)指令按鈕信號輸入到PLC的I5.0-I5.6端子，M0.0-M0.6為1-7層樓層位置信號，M1.0-M1.6為內(nèi)指令登記信號。如有人想到4層時，按下4層的內(nèi)指令按鈕，則I5.3為ON；

98、若轎廂不在4層，則M0.3閉點(diǎn)為ON，所以M1.3為ON，信號被登記。當(dāng)轎廂到4層時M0.3閉點(diǎn)為OFF，起消號作用。</p><p><b>　　外召喚信號處理</b></p><p>　　廳外召喚信號同樣需要進(jìn)行登記、顯示本層停車信號，此外還具有反向運(yùn)行保號功能。</p><p>　　當(dāng)M6.0或M6.1為ON時，分別進(jìn)行上召喚和下召喚信號

99、的直駛和反向運(yùn)行保號。如當(dāng)下行時，Q4.3為ON，則M6.0為ON；或上行時Q4.2為ON，如按直駛I1.1為ON，則M6.0為ON。此時在運(yùn)行過程中，上召喚梯形圖中的層樓信號M0.0-M0.6的各點(diǎn)被M6.0并聯(lián)，不能起消號作用，因而實現(xiàn)了反向運(yùn)行保號和直駛保號。</p><p>　　內(nèi)呼外喚及定向信號獲取梯形圖</p><p>　　內(nèi)呼外喚及定向信號獲取梯形圖如圖4.8所示。</

100、p><p>　　圖4.8 內(nèi)呼外喚及定向信號獲取梯形圖（1）</p><p>　　圖4.8 內(nèi)呼外喚及定向信號獲取梯形圖（2）</p><p><b>　　選層定向及反向截梯</b></p><p><b>　　1.司機(jī)內(nèi)選定向</b></p><p>　　有司機(jī)操作時I0.4開

101、點(diǎn)為OFF，則M6.4為OFF，因而M6.2、M6.3均為OFF。此時只有內(nèi)指令信號登記通道M1.0-M1.6能對選層信號通道M2.0-M2.6對應(yīng)位置位，而廳外上下召喚信號登記通道M4.0-M4.5、M5.0-M5.5的信號不能對M2.0-M2.6置位。</p><p>　　當(dāng)M2.0-M2.6中有選層信號后，是定上行方向還是定下行方向，取決于內(nèi)指令信號在轎廂所處樓層的上方還是下方。即位置通道M0.0-M0.6

102、中某一位為ON時，其閉點(diǎn)OFF，將定向梯形圖中M2.0-M2.6的各點(diǎn)分為兩部分，若M2.0-M2.6中選層信號的最高位低于M0.0-M0.6中狀態(tài)為ON的位，則定下方向，M7.4為ON；反之，M2.0-M2.6選層信號位高于M0.0-M0.6中狀態(tài)為ON的位，則定上方向，M7.3為ON。</p><p>　　2.無司機(jī)內(nèi)選外呼定向</p><p>　　無司機(jī)狀態(tài)下I0.4開點(diǎn)為ON。當(dāng)滿

103、足轎門鎖I0.5為ON的條件時，M6.4為ON。在停車狀態(tài)下M6.2和M6.3均為ON，所以廳召喚信號M4.0-M4.6、M5.0-M5.6中各位可對M2.0-M2.7置位，發(fā)出選層信號，即而可進(jìn)行定向。其原理與有司機(jī)定向相同。</p><p><b>　　3.反向截梯</b></p><p>　　無論在有司機(jī)還是無司機(jī)狀態(tài)，對內(nèi)指令，電梯均需換速平層停車，并且直駛時

104、只停內(nèi)選層站。當(dāng)外召喚方向與電梯運(yùn)行方向相同時電梯換速停車，即順向截梯。只有在無司機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，電梯才對反向召喚信號應(yīng)召服務(wù)。當(dāng)有多個反向呼梯信號時，先應(yīng)召最遠(yuǎn)的反向呼梯信號，即最遠(yuǎn)反向截梯，然后再以順向截梯方式應(yīng)召其他外召喚信號。</p><p>　　外召喚信號的作用主要在于順向截梯與最遠(yuǎn)反向截梯。梯形圖中，電梯上行時M6.2為ON，因而廳外上召喚信號M4.0-M4.5可對M2.0-M2.6置位，M6.2起上行順

105、向截梯的作用。同理，M6.3用于下行順向截梯。</p><p>　　反向截梯時，若轎廂向上運(yùn)行，位置通道M0.0-M0.6中數(shù)據(jù)為1的位逐位上移，其閉點(diǎn)為OFF，所有下召喚信號不能對M2.0-M2.6置位，即反向呼梯信號不能選層換向停車。只有當(dāng)轎廂運(yùn)行到較高位，M6.5為OFF，則其閉點(diǎn)為ON，M6.3為ON，下召喚信號才能對M2.0-M2.6置位，進(jìn)行最遠(yuǎn)反向截梯。</p><p>　　

106、選層定向及反向截梯梯形圖如圖4.9所示。</p><p>　　圖4.9 選層定向及反向截梯梯形圖（1）</p><p>　　圖4.9 選層定向及反向截梯梯形圖（2）</p><p>　　圖4.9 選層定向及反向截梯梯形圖（3）</p><p>　　呼梯鈴控制與故障報警</p><p>　　在司機(jī)運(yùn)行方式下I0.4為ON

107、，當(dāng)有廳外召喚時，蜂鳴器發(fā)出聲音向司機(jī)提示有呼梯信號。當(dāng)某層站有上召喚或下召喚信號時，均使Q3.7為ON，由該點(diǎn)輸出接通呼梯鈴。超載時，利用PLC的特殊功能繼電器SM0.5，使蜂鳴器發(fā)出周期為1s的報警聲；按下警鈴時利用SM0.4產(chǎn)生周期為1min的報警聲。</p><p>　　呼梯鈴控制與故障報警梯形圖如圖4.10所示。</p><p>　　圖4.10呼梯鈴控制與故障報警梯形圖</

108、p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設(shè)計基本上達(dá)到了設(shè)計目的與要求。系統(tǒng)基于電氣集選控制原則，利用通用變頻器和PLC實現(xiàn)了對電梯的控制。采用脈沖計數(shù)方法，用脈沖編碼器取代井道中原有的位置檢測裝置，實現(xiàn)位移控制。用軟件代替部分硬件功能，既降低系統(tǒng)成本，又提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性，改善了電梯運(yùn)行的舒適感，并節(jié)約了電能。實現(xiàn)了電梯的全數(shù)字化控制。&l

109、t;/p><p>　　通過本次設(shè)計，我的知識領(lǐng)域得到進(jìn)一步擴(kuò)展，專業(yè)技能得到進(jìn)一步提高，同時增強(qiáng)了分析和解決工程實際的綜合能力。另外，也培養(yǎng)了自己嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實的工作作風(fēng)。當(dāng)然，本次設(shè)計還存在一些不足之處，例如:對于變頻器的參數(shù)設(shè)置和使用說明沒有作以說明，僅限于實現(xiàn)PLC與變頻器間的信號控制。另外，由于實際條件的限制，本設(shè)計不能進(jìn)行調(diào)試，這也是不足之處。當(dāng)然，設(shè)計中肯定還有其他不足和紙漏之處，請各位專家

110、和老師指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 毛宗源等.微機(jī)控制電梯.北京：國防工業(yè)出版社，1996：220-234</p><p>　　[2] 葉安麗.電梯技術(shù)基礎(chǔ).北京：中國電力出版社，2004：113-130</p><p>　　[3] 常路德，張曉明.常見電梯電路注解圖集

111、.北京：人民郵電出版社，2004：114-121</p><p>　　[4] 陳家盛.電梯結(jié)構(gòu)原理及安裝維修.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：149-159</p><p>　　[5] 袁任光.交流變頻調(diào)速器選用手冊.廣州：廣東科技出版社，2002：439-446</p><p>　　[6] 趙海峰.變頻變壓調(diào)速技術(shù)在電梯中的應(yīng)用.新技術(shù)新工藝，1997，(4)：9

112、-10</p><p>　　[7] 崔納新.變頻調(diào)速器在電梯改造中的應(yīng)用.電氣傳動自動化， 2000，22(2)：12-14</p><p>　　[8] 張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實例：西門子S7-200系列.北京：中國電力 </p><p>　　出版社，2005：134-143</p><p>　　[9] 殷洪義.可編程序控制器選擇設(shè)計