畢業(yè)設(shè)計(jì)基于plc和mcgs在雙電梯聯(lián)動(dòng)控制與模擬畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文基于基于 PLCPLC 和和 MCGSMCGS 在雙電梯聯(lián)動(dòng)控制與模擬在雙電梯聯(lián)動(dòng)控制與模擬專業(yè)名稱 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 陳靜 指導(dǎo)老師 陳東雷 揚(yáng) 州 大 學(xué)2012 年 5 月摘要隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?。電梯性能的好壞?duì)人們生活的影響越來(lái)越顯著，因此必須努力提高電梯的系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效又安全可靠。采用 PLC 對(duì)電梯信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，開(kāi)發(fā)出了完整的電梯控制軟件，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。該系統(tǒng)具有先進(jìn)，可靠，經(jīng)濟(jì)的特色。該電梯控

2、制系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)功能，并具有指層，廳召喚，選層，選向等功能。具有集選控制的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：電梯，PLC，梯形圖 AbstractWith the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the life performance of the impact on peoples lives becoming more and

3、more obvious ,it must strive to improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the life is safe , realiable and energy efficient. The use of PLC signals on the elevator control system, the development of a complete elevator control software, to improve the level of the elev

4、ator control and improve the operation of the elevator comfort, ao that the life to reach a more satisfactory control effect.The system has advanced reliable and economic characertics. The elevator control system has the drivers to run the operation and no drives or manual and automatic functions ,a

5、nd has means layer called the office of the election story , election to the functions. With a set of features to control the election. Keyword:Elevator, PLC, Ladder Diagram 目 錄摘要.II1 緒論.01.1 課題研究的背景 .01.2 課題研究的意義 .11.3 課題的研究方法及內(nèi)容 .11.3.2 課題的提出.12 西門(mén)子 S7-200 PLC 產(chǎn)品介紹.42.1 可編程控制器介紹 .42.1.1 可編程控制器的基本結(jié)

6、構(gòu).42.1.2 可編程控制器的特點(diǎn).4一PLC 的特點(diǎn).4二PLC 控制電梯的優(yōu)點(diǎn).62.1.3 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域.62.1.4 PLC 的設(shè)計(jì)步驟.7一硬件設(shè)計(jì).7二軟件設(shè)計(jì).72.2 西門(mén)子 PLC 系列產(chǎn)品介紹 .72.2.1 西門(mén)子 PLC 產(chǎn)品分類.72.2.2 西門(mén)子 PLC 產(chǎn)品簡(jiǎn)介.83 電梯的群控制.93.1 電梯簡(jiǎn)介 .93.1.1 電梯的分類.93.1.2 電梯的基本結(jié)構(gòu).93.1.3 電梯技術(shù)發(fā)展情況.133.1.4 電梯發(fā)展展望.133.2 電梯群控系統(tǒng)設(shè)計(jì) .143.2.1 電梯群控系統(tǒng)的概述.143.2.2 電梯群控控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì).153.2.3 電

7、梯群控控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式.164 控制系統(tǒng)的主要硬件選型及實(shí)現(xiàn).174.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .174.2 可編程序控制器的分析和選擇 .184.2.1 PLC 選擇原則.184.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的分析及選擇 .205 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .235.1 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .235.2 程序框圖 .245.3 PLC 編程 .255.3.1 電梯升降模塊.255.3.2 二樓上升、下降梯形圖.265.3.3 二樓向下指示燈.265.3.4 一樓、五樓指示燈梯形圖.265.3.5 一樓內(nèi)呼燈.265.3.6 轎內(nèi)指令控制梯形圖.275.3.7 門(mén)廳召喚控制梯形圖.27圖 5.8 門(mén)廳召喚控制梯形圖.296 電

8、梯監(jiān)控系統(tǒng)的 MCGS 組態(tài)設(shè)計(jì).296.1 PLC 編程 MCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 .296.2 MCGS 組態(tài)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程 .306.3 建立電梯監(jiān)控系統(tǒng)工程 .316.4 電梯監(jiān)控畫(huà)面的編輯與設(shè)計(jì) .316.5 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與動(dòng)畫(huà)連接 .326.6 電梯監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行控制程序設(shè)計(jì) .396.6.1 MCGS 的腳本程序.396.6.2 運(yùn)行策略設(shè)計(jì).406.6.3 電梯監(jiān)控系統(tǒng)控制程序的設(shè)計(jì).406.7 監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警功能 .426.7.1 MCGS 的報(bào)警處理.426.7.2 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警設(shè)計(jì).437 設(shè)備的連接與監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試.457.1 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備連接 .45

9、7.2 電梯監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試 .457.2.1 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的模擬調(diào)試.457.2.2 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試.46附錄 程序清單.47結(jié) 論.1參考文獻(xiàn).31 緒論1.1 課題研究的背景課題研究的背景 電梯(elevator)是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，它裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物（也有臺(tái)階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱自動(dòng)電梯） ，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15的剛性導(dǎo)軌之間 ,轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。電梯系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩部分組成。其機(jī)械部分由曳引系統(tǒng)、轎廂和門(mén)系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)以及機(jī)械安全保護(hù)裝置等部分組成；而電氣控制部分由

10、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)系統(tǒng)組成。各系統(tǒng)相互聯(lián)系，共同構(gòu)成一個(gè)電梯系統(tǒng)。它由曳引系統(tǒng)、轎廂和門(mén)系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、機(jī)械安全保護(hù)裝置、電氣安全保護(hù)裝置、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)部分等組成。曳引式電梯靠曳引力實(shí)現(xiàn)電梯的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，曳引式電梯的曳引傳動(dòng)關(guān)系如圖 1.1 所示。安裝在機(jī)房的電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器、制動(dòng)器等組成曳引機(jī)，使曳引鋼絲繩通過(guò)曳引輪，一端連接轎廂，一端連接對(duì)重裝置，轎廂與對(duì)重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪繩槽內(nèi)產(chǎn)生摩擦力，這樣電動(dòng)機(jī)一轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩，拖動(dòng)轎廂和對(duì)重相對(duì)運(yùn)動(dòng)。轎廂上升，對(duì)重下降；轎廂下降，對(duì)重上升。于是，轎廂就在井道

11、內(nèi)沿導(dǎo)軌上下、反復(fù)運(yùn)動(dòng)【3】。與電梯類似的這種升降設(shè)備，起源于古代農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)中的原始起重升降機(jī)械。1765 年英國(guó)瓦特等人發(fā)明了蒸汽機(jī)后，到 1835 年在英國(guó)的一家工廠里裝用了一臺(tái)蒸汽機(jī)拖動(dòng)的升降機(jī)。1845 年，英國(guó)“湯姆遜”制作了第一臺(tái)水壓式升降機(jī)，這就是現(xiàn)代液壓式升降機(jī)的雛形。1853 年美國(guó)制造商奧的斯發(fā)明了以蒸汽做動(dòng)力的載人升降機(jī)?，F(xiàn)代電梯興盛的原因是采用電力作為動(dòng)力的來(lái)源。1831 年英國(guó)的法拉第發(fā)明了發(fā)電機(jī)。1880 年德國(guó)最早出現(xiàn)用電力拖動(dòng)的升降機(jī)電梯。1900 年交流感應(yīng)電機(jī)問(wèn)世以后，使電梯的速度提高，并改善電梯的平層準(zhǔn)確度和舒適感。與此同時(shí)，第一臺(tái)自動(dòng)扶手電梯試制成功。

12、1915 年，電梯平層控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功。1933 年，出現(xiàn) 6m/s 的高速電梯。1949 年，出現(xiàn)了群控電梯。1955 年，出現(xiàn)了小型計(jì)算機(jī)控制的電梯。1962 年，8m/s 的高速電梯投入市場(chǎng)。1963 年，制成無(wú)觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1971 年，集成電路應(yīng)用于電梯。1976 年，微機(jī)開(kāi)始用于電梯，使電梯的電氣控制，進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。1989 年，出現(xiàn)了第一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)電梯?，F(xiàn)在的電梯更具有高度的安全性和可靠性，已向超高速、低噪音、高效節(jié)能、全電腦智能方向發(fā)展。1.2 課題研究的意義課題研究的意義 PLC 的過(guò)程控制應(yīng)用已被廣泛應(yīng)用于連續(xù)過(guò)程控制領(lǐng)域，而且基于連續(xù)過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展

13、趨勢(shì)正在進(jìn)一步得到增長(zhǎng)。在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過(guò)程工業(yè)中，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開(kāi)關(guān)量為主的開(kāi)環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作;另外還有與順序、時(shí)序無(wú)關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制;以及大量的開(kāi)關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量為主的離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以 PLC 發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。近年來(lái)，可編程序控制器的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推

14、動(dòng)了可編程序控制器的發(fā)展，而可編程序控制器的發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了它們的發(fā)展。1.3 課題的研究方法及內(nèi)容課題的研究方法及內(nèi)容1.3.2 課題的提出課題的提出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(guó)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(diǎn)接線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大，嚴(yán)重地影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)對(duì)這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對(duì)使用單位來(lái)說(shuō)有一定困難，所以對(duì)電梯進(jìn)行局部改造是經(jīng)濟(jì)的、實(shí)際的。近年來(lái)，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來(lái)控制電梯

15、，取得了良好效果。利用 PLC 和變頻器對(duì)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(yùn)行費(fèi)用。1.PLC 在電梯中的應(yīng)用已很成熟 ,圖 1.1 是 PLC 應(yīng)用于電梯控制的控制框圖。PLC 作為主控制器，一方面通過(guò)采集電梯的各種輸入信號(hào)，包括電梯的位置、狀態(tài)、內(nèi)外指令的按鈕信號(hào)、門(mén)鎖信號(hào)、門(mén)區(qū)信號(hào)、井道內(nèi)的強(qiáng)迫減速信號(hào)、防沖信號(hào)以及消防信號(hào)等。另一方面把采集到的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和處理給出電梯的樓層信號(hào)和速度信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)、方向繼電器和抱閘繼電器，以控制電梯的運(yùn)行。圖 1.1 控制方框圖2.我們利用 PLC 內(nèi)的條件跳轉(zhuǎn)和主控制指令，把對(duì)電

16、梯的控制程序劃分為幾個(gè)程序段：檢修控制、正常加速和穩(wěn)速段、減速爬行段、以及開(kāi)關(guān)門(mén)階段（如圖1.2）。當(dāng)給電梯送電時(shí)， PLC 就開(kāi)始掃描電梯的所有輸入、輸出信號(hào)，檢測(cè)電梯的安全回路是否接通、廳門(mén)轎門(mén)是否關(guān)閉、電梯處在何種狀態(tài)。正常自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，PLC 檢測(cè)門(mén)鎖是否接通，若門(mén)鎖不通則給出關(guān)門(mén)信號(hào)，控制電梯關(guān)門(mén)；當(dāng)門(mén)鎖接通時(shí)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)收到指令信號(hào)電梯即起動(dòng)。當(dāng)電梯到達(dá)減速樓層時(shí)，通過(guò)比較樓層的基數(shù)脈沖和換速點(diǎn)脈沖是否相等，相等時(shí)給出電梯減速信號(hào),電梯減速運(yùn)行；判斷電梯是否到達(dá)平層區(qū)，若到達(dá)平層區(qū)，則給出平層、開(kāi)門(mén)信號(hào)；否則電梯繼續(xù)減速。圖 1.2 運(yùn)行流程圖3.我們乘坐電梯除要操作開(kāi)關(guān)門(mén)按

17、鈕外，還要給出要去的目的層指令，PLC根據(jù)電梯現(xiàn)在所在的樓層判斷運(yùn)行方向，然后起動(dòng)運(yùn)行。根據(jù)當(dāng)今電梯控制系統(tǒng)和電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，本設(shè)計(jì)采用西門(mén)子 S7-300 PLC，結(jié)合安川 VS-616G5 通用變頻器，實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)電梯的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。2 西門(mén)子 S7-200 PLC 產(chǎn)品介紹2.1 可編程控制器介紹可編程控制器介紹2.1.1 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來(lái)的嶄新的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。PLC 以基本代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制而廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，它已躍居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱的首

18、位。PLC 控制系統(tǒng)的硬件是由微處理器（CPU） 、存儲(chǔ)器（ROM 和 RAM） 、輸入/輸出（I/O）單元、電源單元及外圍設(shè)備等組成硬件結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。系統(tǒng)的規(guī)模可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。圖 2.1 PLC 結(jié)構(gòu)框圖2.1.2 可編程控制器的特點(diǎn)可編程控制器的特點(diǎn)一一PLCPLC 的特點(diǎn)的特點(diǎn)PLC 是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC 與普通微機(jī)一樣。以通用或?qū)Ｓ?CPU 作為字處理器，實(shí)現(xiàn)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，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。PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、維修。編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。1、可靠

19、性對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。(1) PLC 不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。(2) PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，使可靠性提高。(3) PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。(4) PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程錯(cuò)誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。(5) 在 PLC

20、 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；采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。(6) 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，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。2、易操作性PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：(1) 操作方便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(duì)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(hào)或接點(diǎn)

21、號(hào)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。(2) 編程方便PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(yǔ)言，十分有助于編程人員的編程。(3) 維修方便PLC 具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)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(gè)方面：(1) 編程的靈活性。PLC 采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。(2)

22、擴(kuò)展的靈活性。PLC 的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。(3) 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。二二PLCPLC 控制電梯的優(yōu)點(diǎn)控制電梯的優(yōu)點(diǎn)(1) 在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)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(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。(3) PLC 可實(shí)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(dòng)檢測(cè)報(bào)警顯示，提高運(yùn)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(yùn)行效率。(6) 更改控制方

23、案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。此外，微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒(méi)被廣泛采用。PLC 控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(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。2.1.3 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域的應(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)，使用情況主要分為如下幾類：（1） 開(kāi)關(guān)量邏輯控制（2） 運(yùn)動(dòng)控制（3） 閉環(huán)過(guò)程控制（4） 數(shù)據(jù)處理（5） 通信聯(lián)網(wǎng)2.1.4 PLC

24、 的設(shè)計(jì)步驟的設(shè)計(jì)步驟開(kāi)發(fā)應(yīng)用 PLC 的設(shè)計(jì)任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)兩部分。一硬件設(shè)計(jì)一硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)主要包括：（1） 確定安排 PLC 的輸入、輸出點(diǎn)；（2） 設(shè)計(jì)外圍電路，包括主電路；（3） 選購(gòu) PLC 并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝接線等內(nèi)容。二軟件設(shè)計(jì)二軟件設(shè)計(jì)大多數(shù)用梯形圖和指令程序，主要包括：（1） 設(shè)計(jì)控制流程，根據(jù)工藝要求先畫(huà)出工作循環(huán)，如有必要再畫(huà)詳細(xì)的狀態(tài)流程圖；（2） 根據(jù)工作循環(huán)圖，畫(huà)出虛擬的電路圖-繼電器梯形圖；（3） 按梯形圖編寫(xiě)指令程序表；系統(tǒng)調(diào)試：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，必要時(shí)還可對(duì)硬件進(jìn)行修改，直到符合要求為止。2.2 西門(mén)子西門(mén)子 PLC 系列產(chǎn)品介紹系列產(chǎn)

25、品介紹2.2.1 西門(mén)子西門(mén)子 PLC 產(chǎn)品分類產(chǎn)品分類SIMATIC PLC 是德國(guó)西門(mén)子公司在 1995 年推出的性能價(jià)格比較高的 PLC 系統(tǒng)。其中，微型的有 SIMATIC S7-200 系列，中小型的有 SIMATIC S7-300，中高檔性能的有 S7-400 系列。SIMATIC S7 系列 PLC 都具有模塊化、無(wú)排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)和易于用戶掌握等特點(diǎn)，使得 S7 系列 PLC 成為各種從小規(guī)模到中大規(guī)模應(yīng)用的首選產(chǎn)品。1.SIMATIC S7-200 系列可編程控制器相比較 S7-300，S7-200 針對(duì)的是中小系統(tǒng)，他的模塊可以擴(kuò)展多達(dá) 32 個(gè)模塊，背板總線也在模塊內(nèi)集成，它的

26、網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行，有 MPI（多點(diǎn)接口） 、Profibus 和工業(yè)以太網(wǎng)，使通訊和編程變的簡(jiǎn)單和多選性，并可以借助于 HWConfig 工具可以進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)。S7-200 的模塊稍微多一點(diǎn)，除了信號(hào)模塊（SM）和 200的 EM 模塊同類型之外，它還有接口模塊（IM）-用來(lái)進(jìn)行多層組態(tài)，把總線從一層傳到另一層；占位模塊（DM）-為沒(méi)有設(shè)置參數(shù)的信號(hào)模塊保留一個(gè)插槽或?yàn)橐院蟀惭b的接口模塊保留一個(gè)插槽；功能模塊（FM）-執(zhí)行特殊功能，如計(jì)數(shù)、定位、閉環(huán)控制相當(dāng)于對(duì) CPU 功能的一個(gè)擴(kuò)展或補(bǔ)充；通訊處理器（CP）-提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、Profibus 和工業(yè)以太網(wǎng)。CPU 設(shè)計(jì)模式選擇

27、器有：MRES=模塊復(fù)位功能；STOP=停止模式，程序不執(zhí)行；RUN=程序執(zhí)行，編程器只讀操作；RUN-P=程序執(zhí)行，編程器可讀寫(xiě)操作。狀態(tài)指示器：SF，BATF=電池故障；DC5V=內(nèi)部 5 V DC 電壓指示；FRCE=表示至少有一個(gè)輸入或輸出被強(qiáng)制；RUN=當(dāng) CPU 啟動(dòng)時(shí)閃爍，在運(yùn)行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存儲(chǔ)器復(fù)位請(qǐng)求時(shí)慢速閃爍，正在執(zhí)行復(fù)位時(shí)快速閃爍。MPI 接口用來(lái)連接到編程設(shè)備或其他設(shè)備，DP 接口用來(lái)直接連接到分布式I/O。2.2.2 西門(mén)子西門(mén)子 PLC 產(chǎn)品簡(jiǎn)介產(chǎn)品簡(jiǎn)介S7-200 是模塊化小型 PLC 系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。其模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

28、使得各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。1S7-200 的結(jié)構(gòu)體系中央處理單元(CPU)：各種 CPU 有不同的性能，例如，有的 CPU 上集成有PROFIBUS-DP 通訊接口等。 信號(hào)模塊(SM)：用于數(shù)字量和模擬量輸入輸出。 通訊處理器(CP)：用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。 功能模塊(FM)：用于高速計(jì)數(shù)，定位操作(開(kāi)環(huán)或閉環(huán)定位)和閉環(huán)控制。 負(fù)載電源模塊(PS)：用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120230V 交流電源，或244860110V 直流電源。 接口模塊(1M)：用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架(CR)和擴(kuò)展機(jī)架(ER)。S7-300 通過(guò)分布式的主機(jī)架(CR

29、)和 3 個(gè)擴(kuò)展機(jī)架(ER)，可以操作多達(dá) 32 個(gè)模塊。運(yùn)行時(shí)無(wú)需風(fēng)扇。 SIMATIC S7-200 適用于通用領(lǐng)域：高電磁兼容性和強(qiáng)抗振動(dòng)沖擊性，使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。2優(yōu)點(diǎn)S7-200 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）S7-200 配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展 I/O 模塊，A/D 模塊，D/A模塊和其它特殊功能模塊。（2）S7-200 指令功能豐富，有各種指令，且指令執(zhí)行速度快。（3）S7-200 可用內(nèi)部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時(shí)器 T，寄存器 D，計(jì)數(shù)器 C 的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。（4）S7-200 的編程可用編程器，也可以在 PC

30、 機(jī)上使用西門(mén)子公司的專用編程軟件STEP7-Micro/WIN 來(lái)進(jìn)行。編程語(yǔ)言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。 3 電梯的群控制3.1 電梯簡(jiǎn)介電梯簡(jiǎn)介3.1.1 電梯的分類電梯的分類（1）按用途分：乘客電梯、載貨電梯、客貨兩用電梯、病床電梯、住宅電梯、雜貨電梯、船舶電梯、觀光電梯、車輛電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、其他電梯。（2）.按速度分：低速電梯、快速電梯、高速電梯。（3）.按拖動(dòng)方式分：自流電梯、交流電梯、液壓電梯。（4） 按有無(wú)司機(jī)分：有司機(jī)電梯、無(wú)司機(jī)電梯、有/無(wú)司機(jī)電梯。（5） 按控制方式分：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電

31、梯（轎外按鈕電梯、轎內(nèi)按鈕電梯）、信號(hào)控制電梯、集選控制電梯、下集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、梯群程序控制電梯、梯群智能控制電梯。3.1.2 電梯的基本結(jié)構(gòu)電梯的基本結(jié)構(gòu)從總體來(lái)講，電梯有機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)兩部分組成。其機(jī)械部分由曳引系統(tǒng)、轎廂和門(mén)系統(tǒng)、重力平衡系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)以及安全保護(hù)系統(tǒng)等部分組成；電氣控制部分由電力拖動(dòng)系統(tǒng)、運(yùn)行邏輯功能控制和電氣安全保護(hù)等系統(tǒng)組成。圖3.1給出了電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖。機(jī)房用來(lái)安裝曳引機(jī)、電控屏、限速器等。機(jī)房可以設(shè)置在井道頂部，也可設(shè)置在井由自部。當(dāng)機(jī)房設(shè)于井道底部時(shí)，即為曳引機(jī)下置式曳引方式。這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建筑物承重大，對(duì)井道尺寸要求大，只有在機(jī)房無(wú)

32、法頂置時(shí)才使用。對(duì)于絕大多數(shù)電梯，橢均設(shè)于井道頂部。機(jī)房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風(fēng)條件。2.曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪組成。曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動(dòng)力源；曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對(duì)重裝置（或者兩端固定在機(jī)座房上） ，依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)轎廂的升降；導(dǎo)向輪的作用是分開(kāi)轎廂和對(duì)重裝置的距離，采用復(fù)繞型時(shí)還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)架上或重梁上。當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時(shí)，在轎廂和對(duì)重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個(gè)數(shù)可以是1個(gè)、2個(gè)，甚至3個(gè)，這與曳引比有關(guān)。3.導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系

33、統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上；導(dǎo)軌架是支承導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接；導(dǎo)靴裝在轎廂和對(duì)重架上，與導(dǎo)導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對(duì)重的運(yùn)動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向。4.門(mén)系統(tǒng)門(mén)系統(tǒng)門(mén)系統(tǒng)由轎廂門(mén)、層門(mén)、開(kāi)門(mén)機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門(mén)鎖等組成。轎廂門(mén)社在轎廂入口，由門(mén)扇、門(mén)導(dǎo)軌架、門(mén)靴和門(mén)刀等組成；層門(mén)社在層站入口，由門(mén)扇、門(mén)導(dǎo)軌架、門(mén)靴和門(mén)鎖裝置及開(kāi)鎖裝置組成；開(kāi)門(mén)機(jī)社在轎廂上，是轎廂門(mén)和層門(mén)啟閉的動(dòng)力源。5.轎廂轎廂轎廂是用以運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架。是由上橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成；轎廂

34、體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。6.門(mén)廳門(mén)廳每一層電梯門(mén)口裝的門(mén)，門(mén)上帶有機(jī)器鎖及電氣接點(diǎn)。客梯多為自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)，開(kāi)關(guān)門(mén)由轎廂門(mén)上的開(kāi)門(mén)刀帶動(dòng)廳門(mén)上的橡皮勒轆來(lái)完成的，而轎廂門(mén)是由轎廂上的開(kāi)關(guān)門(mén)裝置驅(qū)動(dòng)的。7.井道井道井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個(gè)在納電梯轎廂和對(duì)重的有限空間。為了出人，在每個(gè)層站開(kāi)有入口。8.圍壁圍壁圍壁的作用是將電梯與外界分隔開(kāi)，當(dāng)導(dǎo)軌架直接安裝在圍壁上時(shí)，它還應(yīng)承受費(fèi)切力。圍壁的結(jié)構(gòu)分為封閉式和空格式。9.頂板頂板井道的頂部是機(jī)房，它是維修人員工作的地方。因此頂板必須是封閉型的，將井道

35、與機(jī)房完全隔離。頂板還具有阻止機(jī)房即傳向井道的作用。對(duì)于快、高速電梯，為了取得良好的隔聲效果，常在井道頂部設(shè)隔音層，此時(shí)的井道頂成了雙層結(jié)構(gòu)。10.底坑底坑井道的底坑深入地面，用于安裝緩沖器、限速器、鋼絲繩漲緊裝置等。由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水設(shè)施。11.重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)該系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成，對(duì)重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯設(shè)計(jì)影響的裝置。12.電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)該系統(tǒng)由曳引機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置和變頻器等組成。對(duì)電梯實(shí)行速度控制。曳引電動(dòng)機(jī)是電梯的

36、動(dòng)力源，根據(jù)電梯的配置可用交流電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)；供電系統(tǒng)是為電動(dòng)機(jī)提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)，一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電動(dòng)機(jī)相連；調(diào)速裝置對(duì)曳引電動(dòng)機(jī)實(shí)行調(diào)速控制；變頻器可以通過(guò)改變頻率的大小來(lái)控制其運(yùn)行速度的快慢。13.電器控制系統(tǒng)電器控制系統(tǒng)該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它起著操縱和控制電梯運(yùn)行的作用。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開(kāi)關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急；位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機(jī)房中，由各類電氣控制元件（或

37、板）組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減速信號(hào)等作用。它可由機(jī)械式、繼電器式或電子式組成。14.安全保護(hù)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)電梯上設(shè)有機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，以保證電梯安全使用。機(jī)械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護(hù)作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護(hù)作用；切斷總電源的極限保護(hù)。圖 3.1電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖1-減速箱； 2-曳引輪；3-曳引機(jī)底座；4-導(dǎo)向輪；5-限速器； 6-機(jī)座；7-導(dǎo)軌支架；8-曳引鋼絲繩；9-開(kāi)關(guān)碰鐵； 10-緊急終端開(kāi)關(guān)；11-導(dǎo)靴； 12-轎架；13-轎門(mén)； 14-安全鉗；15-導(dǎo)軌； 16-繩頭組合；17-對(duì)重； 1

38、8-補(bǔ)償鏈；19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪； 20-張緊裝置；21-緩沖器； 22-底坑；23-層門(mén)； 24-呼梯盒；25-層樓指示燈； 26-隨行電纜；27-轎壁； 28-轎內(nèi)操縱箱；29-開(kāi)門(mén)機(jī)； 30-井道傳感器；31-電源開(kāi)關(guān)； 32-控制柜；33-曳引電機(jī)； 34-制動(dòng)器3.1.3 電梯技術(shù)發(fā)展情況電梯技術(shù)發(fā)展情況(1) 電梯的速度要求越來(lái)越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來(lái)愈多。(2) 電梯的拖動(dòng)技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點(diǎn)。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)房位置靈活等特點(diǎn)，使得在低樓層場(chǎng)合得到愈來(lái)愈 廣泛的應(yīng)用。交流拖動(dòng)電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級(jí)

39、調(diào)速（AC-VP）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（AC-VV）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（AC-VVVF） ，使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。(3) 電梯的邏輯控制已從過(guò)去簡(jiǎn)單的繼電器接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器（PLC）和微機(jī)控制，控制方式也從手柄控制、信號(hào)控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控 制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。(4) 電梯的管理功能不斷加強(qiáng)，電梯廣泛采用微機(jī)控制技術(shù)，不斷滿足擁護(hù)的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。(5) 智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。3.1.4 電梯發(fā)展展望電梯發(fā)展展望(1) 結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。隨著新技術(shù)、

40、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時(shí)，無(wú)機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會(huì)有較大速度發(fā)展。(2) 技術(shù)含量更高，性能更好。電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的 VVVF 電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)橛来磐綗o(wú)齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，所以永磁同步曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流；由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來(lái)很有可能取代 VVVF 技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。(3) 安裝更方便、更快捷高效、安全、可重復(fù)使用

41、的無(wú)腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來(lái)更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。(4) 理念是電梯發(fā)展趨勢(shì) 不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無(wú)漏油、無(wú)漏水、無(wú)電磁干擾、無(wú)井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩，鋼皮帶等無(wú)潤(rùn)滑油污染曳引方式。電梯空載上升和滿載下行電機(jī)再生發(fā)電回收技術(shù)。3.2 電梯群控系統(tǒng)設(shè)計(jì)電梯群控系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1 電梯群控系統(tǒng)的概述電梯群控系統(tǒng)的概述電梯群控系統(tǒng)(EGCS: Elevator Group Control System)，是一種對(duì)多臺(tái)電梯(2 臺(tái)或 2 臺(tái)以上)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度的系統(tǒng)。即

42、在一座大樓內(nèi)，根據(jù)大樓的功能及樓層人口分布狀況，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)控制器，將多臺(tái)電梯互連組成電梯群。在控制器采集完每臺(tái)電梯的召喚信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)之后，根據(jù)建筑物內(nèi)交通量的變化，選擇合理的群控算法，優(yōu)化每臺(tái)電梯的調(diào)度。電梯群控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括召喚按鈕、轎廂、電梯控制器、通信系統(tǒng)、電梯群控系統(tǒng)（調(diào)度模塊、交通模式識(shí)別模塊、數(shù)據(jù)管理模塊等） 、其他輔助設(shè)備（如聲音制導(dǎo)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等） 。一般情況下，電梯群控系統(tǒng)的工作過(guò)程如下:乘客在某樓層按下廳外召喚按鈕后，通信系統(tǒng)將此呼叫信號(hào)輸入到電梯群控系統(tǒng)中。電梯群控系統(tǒng)選擇與此時(shí)的交通模式相對(duì)應(yīng)的群控算法，根據(jù)客流、呼叫信號(hào)情況及各臺(tái)電梯的狀態(tài)，

43、選出一臺(tái)最合適的電梯。所選電梯運(yùn)動(dòng)至該樓層時(shí)，發(fā)出聲音、圖像或數(shù)字等通知顯示信息。停車開(kāi)門(mén)后，乘客進(jìn)入轎廂，登記目的樓層。電梯控制器將此目的樓層信號(hào)傳輸給電梯群控系統(tǒng)。電梯啟動(dòng)上行，到達(dá)目的樓層后開(kāi)門(mén)，乘客走出轎廂。在這個(gè)過(guò)程中，電梯控制器接收電梯群控系統(tǒng)的指令，控制單臺(tái)電梯的運(yùn)行，并將電梯的狀態(tài)反饋給電梯群控系統(tǒng)。電梯群控系統(tǒng)對(duì)電梯控制器發(fā)出控制指令，同時(shí)進(jìn)行信息處理。3.2.2 電梯群控控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)電梯群控控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)電梯群控系統(tǒng)起源于 20 世紀(jì) 40 年代，最早的電梯群控系統(tǒng)被稱為“自動(dòng)模式選擇系統(tǒng)” ，采用時(shí)間間隔控制。但是，這種群控系統(tǒng)由于存在線路復(fù)雜、功能

44、簡(jiǎn)單、故障率高等缺點(diǎn)，目前己經(jīng)很少使用。到了 20 世紀(jì) 70 年代初期，隨著集成電路開(kāi)始應(yīng)用于電梯群控系統(tǒng)中，電梯群控系統(tǒng)也由固定程序選擇方式發(fā)展為召喚分配方式。集成電路的使用，克服了硬件復(fù)雜、可靠性低、維修困難和效率低等缺點(diǎn)，可進(jìn)行較為復(fù)雜的邏輯計(jì)算。但是，這種群控系統(tǒng)不具備完善的運(yùn)算能力，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)具有人工智能的預(yù)報(bào)調(diào)度功能。進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代中期，人們將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于電梯群控系統(tǒng)后，便進(jìn)入到第 3 階段電梯交通的動(dòng)態(tài)特性研究階段【7】 【8】。近年來(lái)智能控制算法的出現(xiàn)，開(kāi)始使用基于專家系統(tǒng)、遺傳算法、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)來(lái)描述電梯交通系統(tǒng)的非線性、不

45、確定性、模糊性和擾動(dòng)性，進(jìn)一步提高了電梯交通系統(tǒng)的整體服務(wù)性能和電梯交通整體的優(yōu)化配置【9】。與國(guó)外相比，我國(guó)對(duì)電梯配置和電梯系統(tǒng)特征的研究還處于相對(duì)落后狀態(tài)。直到 1986 年，才開(kāi)始對(duì)電梯的配置理論和電梯的系統(tǒng)特性進(jìn)行研究。從 1990 年開(kāi)始，對(duì)電梯系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究。近幾年，我國(guó)在電梯群控方面的工作主要表現(xiàn)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品上，在此基礎(chǔ)上力爭(zhēng)推出自己的產(chǎn)品。 由于電梯群控系統(tǒng)的最優(yōu)控制，是一種基于時(shí)間最優(yōu)、能量最優(yōu)的動(dòng)態(tài)綜合最優(yōu)化策略。因此，電梯群控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)為：1電梯群控系統(tǒng)智能化 2電梯群控系統(tǒng)節(jié)能化 3電梯群控系統(tǒng)整體化4電梯群控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化5群控系統(tǒng)產(chǎn)品市場(chǎng)化3.2

46、.3 電梯群控控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式電梯群控控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式1.繼電器邏輯控制實(shí)現(xiàn)方式早期的電梯群空系統(tǒng)使用繼電器觸點(diǎn)控制，稱作“自動(dòng)模式選擇方式”，它是電氣群控的最簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)方式，也稱方向預(yù)選控制，它是用于兩臺(tái)或三臺(tái)電梯組成的梯群，每臺(tái)電梯靠方向預(yù)選控制來(lái)操作。這種群控系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多，線路復(fù)雜，在使用過(guò)程中觸點(diǎn)容易燒壞磨損，可靠性差故障率高，似的保養(yǎng)維護(hù)工作量大，費(fèi)用高；電器的電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高；存在控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪聲大等缺點(diǎn)。2 無(wú)觸點(diǎn)邏輯控制實(shí)現(xiàn)方式隨著數(shù)字集成電路的發(fā)展和應(yīng)用，電梯群控系統(tǒng)多由邏輯無(wú)觸點(diǎn)邏輯元件實(shí)現(xiàn)。由于數(shù)

47、字集成電路可以完成比較復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，所以這種群控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更加合理的群空調(diào)配方案。另外，群控系統(tǒng)可以制成電子線路板的形式，使它與個(gè)電梯的邏輯控制系統(tǒng)以插接方式連接而提高了可靠性。這種群控系統(tǒng)由于不具備完善的算術(shù)運(yùn)算能力，故不能實(shí)現(xiàn)具有智能的預(yù)報(bào)調(diào)度功能。3計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)方式計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用及人工智能的出現(xiàn)，使電梯控制進(jìn)入到了一個(gè)嶄新的階段?？删幊炭刂破鳎≒LC）的問(wèn)世，為電梯控制帶來(lái)了極大地生機(jī)，PLC 取到了中間繼電器，編程簡(jiǎn)單，面向控制過(guò)程的梯形圖語(yǔ)言預(yù)計(jì)電氣原理圖非常相似，在 PLC 中，傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)間幾乎沒(méi)有隔閡。在電梯這樣的控制邏輯十分復(fù)雜的大型電器控制

48、系統(tǒng)中采用 PLC 實(shí)現(xiàn)控制應(yīng)是最佳選擇，它具有功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的特點(diǎn)。能提高預(yù)測(cè)電梯到達(dá)某一層的準(zhǔn)確性。4 控制系統(tǒng)的主要硬件選型及實(shí)現(xiàn)4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)主要是由 PLC、變頻器、控制箱、顯示器、曳引電動(dòng)機(jī)組成的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)(Variable Voltage Variable Frequency，簡(jiǎn)稱 VVVF)。通過(guò)一臺(tái) PLC 去控制兩臺(tái)電梯運(yùn)行的方式，可以省去兩臺(tái)可編程控制器之間的相互通信,從而使得控制系統(tǒng)的可靠性更高,結(jié)構(gòu)顯得更加緊湊。本系統(tǒng)的硬件框圖如圖 4.1 所示。圖 4.1 PLC 雙電梯聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件框圖從圖 4.1 可以看出，該系統(tǒng)主要由兩個(gè)部

49、分組成，其中電梯控制的邏輯部分由PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)分析研究電梯的實(shí)際運(yùn)行情況和控制規(guī)律，從而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出一套雙電梯聯(lián)動(dòng)控制程序，使得一臺(tái) PLC 能夠控制兩臺(tái)電梯的運(yùn)行操作。電梯的調(diào)速部分則選用高性能的矢量控制變頻器，配以脈沖發(fā)生器(編碼器)測(cè)量鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而構(gòu)成電機(jī)的閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)的交流變頻調(diào)速(Variable Voltage Variable Frequency，簡(jiǎn)稱 VVVF)運(yùn)行。PLC 首先接收來(lái)自電梯的呼梯信號(hào)、平層信號(hào)，然后根據(jù)這些輸入信號(hào)的狀態(tài)，通過(guò)其內(nèi)部一系列復(fù)雜的控制程序，對(duì)各種信號(hào)的邏輯關(guān)系有序地進(jìn)行處理，最后向直流門(mén)控電機(jī)、變頻器

50、和各類顯示器適時(shí)地發(fā)出開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)，對(duì)兩臺(tái)電梯實(shí)施群控。在電梯控制系統(tǒng)中，由于電梯的控制屬于隨機(jī)性控制，各種輸入信號(hào)之間、輸出信號(hào)之間以及輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，邏輯關(guān)系處理起來(lái)非常復(fù)雜，這就給 PLC 的編程帶來(lái)很大難度。從某種意義上來(lái)說(shuō)，PLC 編程水平的高低就決定整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的好壞。因此，PLC 應(yīng)用在電梯控制中的編程技術(shù)就成為控制電梯運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，這同時(shí)也是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。在 PLC 向變頻器發(fā)出開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)的同時(shí)，為了滿足電梯的要求，變頻器又需要通過(guò)與鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)同軸連接的脈沖發(fā)生器和 PG 卡, 對(duì)電動(dòng)機(jī)完成速度檢測(cè)及反饋,形成閉環(huán)系統(tǒng)。脈沖發(fā)生器輸

51、出 A、B 兩相脈沖，PG 卡接收到脈沖信號(hào)以后，再將此反饋給變頻器內(nèi)部,以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。根據(jù) A、B 脈沖的相序,可判斷出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,并可以根據(jù) A、B 脈沖的頻率測(cè)得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于本設(shè)計(jì)選用的是通用型變頻器，因此其參數(shù)設(shè)置和外部線路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于電梯專用變頻器，其設(shè)置的好壞也將直接影響到電梯運(yùn)行的實(shí)際效果。4.2 可編程序控制器的分析和選擇可編程序控制器的分析和選擇4.2.1 PLC 選擇原則選擇原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程)的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則:1.PLC 的

52、選擇除了應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求之外，特別指出的是還應(yīng)重點(diǎn)考慮該公司產(chǎn)品的技術(shù)支持與售后服務(wù)的情況，一般應(yīng)選擇在國(guó)內(nèi)特別是在所設(shè)計(jì)系統(tǒng)本地有著較為方便的技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)或較有實(shí)力的代理機(jī)構(gòu)的公司產(chǎn)品，同時(shí)應(yīng)盡量選擇主流機(jī)型。2.最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。3.在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。4.保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。5.考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。當(dāng)然對(duì)于不同的用戶要求的側(cè)重點(diǎn)有

53、所不同，設(shè)計(jì)的原則應(yīng)有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品產(chǎn)量和安全為目標(biāo)，則應(yīng)將系統(tǒng)可靠性放在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，甚至考慮采用冗余控制系統(tǒng):如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化。4.2.2 PLC 的型號(hào)選擇及 I/O 地址及分配電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制核心是 PLC，由于 PLC 的品種、型號(hào)、規(guī)格、功能各不相同，需綜合多種因素考慮，來(lái)選擇 PLC。哪些信號(hào)需要輸入至 PLC，PLC 需要驅(qū)動(dòng)哪些負(fù)載,以及采用何種編程方式，都是需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題，都會(huì)影響到其內(nèi)部 I/O點(diǎn)數(shù)的分配。因此，I/O 點(diǎn)數(shù)的確定,是設(shè)計(jì)整個(gè) PLC 電梯控制系統(tǒng)首先需要解決的問(wèn)題,決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)

54、，也是系統(tǒng)軟件編寫(xiě)的前提。本系統(tǒng)是為一幢 5 層大樓所設(shè)計(jì),根據(jù) PLC 的 I/O 節(jié)點(diǎn)使用原則,應(yīng)留出一定的I/O 點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn) 47 點(diǎn),輸出點(diǎn) 40 點(diǎn),因此我們選用西門(mén)子 S7-300 PLC，其中 CPU 的型號(hào)選為 CPU315，輸入模塊的型號(hào)選為 DI32xDC24V，總共需要兩塊，輸出模塊的型號(hào)選為 DO32xDC24V/0.5A，總共也需要兩塊。I/O 地址分配表如表 4.1 所示3。表 4.1 I/O 地址及分配(a) 輸入點(diǎn)分配序號(hào)用途輸入點(diǎn)序號(hào)用途輸入點(diǎn)1門(mén)廳 1 樓上呼按鈕I0.0251#紅外感應(yīng)器I3.02門(mén)廳 2 樓上呼按鈕I0.126

55、1#上行限位I3.13門(mén)廳 2 樓下呼按鈕I0.2271#下行限位I3.24門(mén)廳 3 樓上呼按鈕I0.328電梯使用開(kāi)關(guān)I3.35門(mén)廳 3 樓下呼按鈕I0.4292#1 樓內(nèi)呼按鈕I4.06門(mén)廳 4 樓上呼按鈕I0.5302#2 樓內(nèi)呼按鈕I4.17門(mén)廳 4 樓下呼按鈕I0.6312#3 樓內(nèi)呼按鈕I4.28門(mén)廳 5 樓上呼按鈕I0.7322#4 樓內(nèi)呼按鈕I4.391#1 樓內(nèi)呼按鈕I1.0332#5 樓內(nèi)呼按鈕I4.4101#2 樓內(nèi)呼按鈕I1.1342#1 樓感應(yīng)器I4.5111#3 樓內(nèi)呼按鈕I1.2352#2 樓感應(yīng)器I4.6121#4 樓內(nèi)呼按鈕I1.3362#3 樓感應(yīng)器I4.7

56、131#5 樓內(nèi)呼按鈕I1.4372#4 樓感應(yīng)器I5.0141#1 樓感應(yīng)器I1.5382#5 樓感應(yīng)器I5.1151#2 樓感應(yīng)器I1.6392#上平層感應(yīng)器I5.2161#3 樓感應(yīng)器I1.7402#下平層感應(yīng)器I5.3171#4 樓感應(yīng)器I2.0412#開(kāi)門(mén)按鈕I5.4181#5 樓感應(yīng)器I2.1422#關(guān)門(mén)按鈕I5.5191#上平層感應(yīng)器I2.2432#開(kāi)門(mén)到位I5.6201#下平層感應(yīng)器I2.3442#關(guān)門(mén)到位I5.7211#開(kāi)門(mén)按鈕I2.4452#紅外感應(yīng)器I6.0221#關(guān)門(mén)按鈕I2.5462#上行限位I6.1231#開(kāi)門(mén)到位I2.6472#下行限位I6.2241#關(guān)門(mén)到位I2

57、.7(b) 輸出點(diǎn)分配序號(hào)用途輸出點(diǎn)序號(hào)用途輸出點(diǎn)77門(mén)廳 1 樓上呼燈Q8.0971#開(kāi)門(mén)輸出Q10.678門(mén)廳 2 樓上呼燈Q8.1981#關(guān)門(mén)輸出Q10.779門(mén)廳 2 樓下呼燈Q8.2991#高速運(yùn)行Q11.080門(mén)廳 3 樓上呼燈Q8.31001#低速運(yùn)行Q11.181門(mén)廳 3 樓下呼燈Q8.41012#1 樓內(nèi)呼燈Q12.082門(mén)廳 4 樓上呼燈Q8.51022#2 樓內(nèi)呼燈Q12.183門(mén)廳 4 樓下呼燈Q8.61032#3 樓內(nèi)呼燈Q12.283門(mén)廳 5 樓下呼燈Q8.71042#4 樓內(nèi)呼燈Q12.3851#1 樓內(nèi)呼燈Q9.01052#5 樓內(nèi)呼燈Q12.4861#2 樓內(nèi)

58、呼燈Q9.11062#BCD 碼低位Q12.5871#3 樓內(nèi)呼燈Q9.21072#BCD 碼中位Q12.6881#4 樓內(nèi)呼燈Q9.31082#BCD 碼高位Q12.7891#5 樓內(nèi)呼燈Q9.41092#上行指示燈Q13.2901#BCD 碼低位Q9.51102#下行指示燈Q13.3911#BCD 碼中位Q9.61112#上行輸出Q13.4921#BCD 碼高位Q9.71122#下行輸出Q13.5931#上行指示燈Q10.21132#開(kāi)門(mén)輸出Q13.6941#下行指示燈Q10.31142#關(guān)門(mén)輸出Q13.7951#上行輸出Q10.41152#高速運(yùn)行Q14.0961#下行輸出Q10.511

59、62#低速運(yùn)行Q14.14.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的分析及選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)的分析及選擇80 年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。在近 20 年的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 兩個(gè)大的進(jìn)展過(guò)程。目前從一般要求的小范圍調(diào)速傳動(dòng)到高精度、快響應(yīng)、大范圍的調(diào)速傳動(dòng)，從單機(jī)傳動(dòng)到多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，幾乎都可采用交流調(diào)速傳動(dòng)。因此可以說(shuō)在電氣調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)，以變頻器應(yīng)用技術(shù)為代表的交流調(diào)速傳動(dòng)已經(jīng)成為電氣調(diào)速傳動(dòng)的主流。電梯調(diào)速除了要求一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，舒適度是一項(xiàng)重要指標(biāo)。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行，以改善電梯運(yùn)行的舒適感；另外

60、，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)大的比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，通過(guò)對(duì)各主要生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品的性能指標(biāo)價(jià)格比分析，選用日本安川公司的變頻器。帶 PG(脈沖發(fā)生器)矢量控制方式的調(diào)速范圍寬廣，速度控制精度高，可以用于各種伺服驅(qū)動(dòng)、高精度速度控制和力矩控制。但是帶有 PG 矢量控制功能的變頻器(例如安川的 G7 系列)的價(jià)格相當(dāng)高，基于性價(jià)比方面因素的考慮，本次電梯調(diào)速控制的設(shè)計(jì)選用的是 VS-616G5 型通用變頻器, 選擇有 PG 矢量控制作為曳引鼠籠式電動(dòng)機(jī)的控制方式。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。