升降電梯畢業(yè)設(shè)計

1、升降電梯畢業(yè)設(shè)計igbt設(shè)備畢業(yè)論文摘要電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯;百貨大樓和賓館需要有客梯,自動扶梯在現(xiàn)代社會,電梯已像汽車、輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運輸工具。據(jù)統(tǒng)計,美國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)說它起源于公元前236年的古希臘。當(dāng)時有個叫阿基米德的人設(shè)計出-人力驅(qū)動的卷筒式卷揚機(jī)。1858年以蒸汽機(jī)為動力的客梯，在美國出現(xiàn),繼而又在英國出現(xiàn)水壓梯。1889年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機(jī)作為電梯動

2、力,這才出現(xiàn)名副其實的電梯,并使電梯趨于實用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺自動扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯,首批46臺群控電梯在紐約的聯(lián)合國大廈被使用。1955年出現(xiàn)了小型計算機(jī)(真空管)控制電梯。1962年美國出現(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)國只成了無觸點半導(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)開始用于電梯，使電梯的電氣控制進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期。 實際上，電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實際上是一個人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)

3、，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)作為信號控制單元，完成電梯的信號采集、運行狀態(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，這兩種方式并沒有太大的區(qū)別。國內(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： 1，可靠性高，由于采取了一系類的plc高可靠性的措施，plc的平均無故障時間（mtbf）一般可達(dá)35萬小時。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

4、作；2，編程簡單，plc最常用的編程語言是梯形圖語言。這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機(jī)知識，便于廣大現(xiàn)場工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)工作流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，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)點來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計算機(jī)編程語言的表達(dá)方式，獨具風(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)試和查錯都

5、很容易。用戶買到所需要的plc后，只需按說明書或提示，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算機(jī)編程語言知識。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、易與計算機(jī)接口、能對模擬量進(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。 總之

6、，電梯的控制是比較復(fù)雜的，在計算機(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代，很難設(shè)計出質(zhì)量優(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)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備，使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠、抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部件被機(jī)結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計算機(jī)的功能綜合在一起。因此它已成為電梯運行中的關(guān)鍵技術(shù)。目錄1 概述. . . . . . . . . . .

7、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 電梯控制概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1.2 電梯控制技術(shù)的發(fā)展. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 1.3 電梯的構(gòu)造. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 1.4 電梯的控制要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 1.5 本文研究主要內(nèi)容. .

8、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 總體設(shè)計方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 2.1 總體設(shè)計方案的確定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 2.2 設(shè)計思想. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83 電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.1四層電梯控制主回路原理圖 .

9、. . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.2 plc控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 3.3 可編程控制器機(jī)型選擇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.4 硬件設(shè)計方案的確定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 電梯信號控制軟件設(shè)計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.1 plc的編程語言. . . . . . . . . . . .

10、. . . . . . . . . . . 14 4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.3電梯控制梯形圖程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 電梯控制的仿真及調(diào)試. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.1 step7 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.2 程序仿真. . . . . . . . . . . . . . .

11、 . . . . . . . . . . . 266 總結(jié). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29參考文獻(xiàn). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30301 概述1.1 電梯控制概述電梯高層賓館、商店、住宅、多層 廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。1889年，美國奧梯斯升降機(jī)公司推出的世界上第一部以電動機(jī)為動力的升降機(jī)，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對電梯的調(diào)

12、速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制線路。這種控制線路，存在易出故障、維護(hù)不便、運行壽命短、占用空間大等缺點。從技術(shù)發(fā)展來看，這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。目前，由可編程控制器和微機(jī)組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用plc控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，已成為電梯控制的發(fā)展方向其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的?？删幊炭刂破鳎俏C(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理

13、器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機(jī)。plc在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的現(xiàn)今控制技術(shù)。plc現(xiàn)已成為現(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、易與計算機(jī)接口、能對模擬量進(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，日益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)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、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用?？傊?，電梯的控制是比較復(fù)雜的，在計算機(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，然后其控制性能與自身

14、的功能已無法滿足與適應(yīng)電梯控制的要求和發(fā)展。電梯使用繼電接觸控制的時代，很難設(shè)計出質(zhì)量優(yōu)良的電梯控制系統(tǒng)，而現(xiàn)在，plc的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。plc是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備，隨著plc應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強(qiáng)，因此，它已經(jīng)成為電梯運行中的關(guān)鍵技術(shù)。1.2 電梯控制技術(shù)的發(fā)展電梯的雛形是升降機(jī)，它起源于公元前236年的古希臘，當(dāng)時阿基米德設(shè)計出一種人力驅(qū)動的卷筒式卷揚機(jī)。到1835年，人們開始采用蒸汽機(jī)作為升降機(jī)的動力， 1858年，出現(xiàn)了世界上第一臺以蒸汽機(jī)作動力，帶安全裝置的載人升降機(jī)。這為以后

15、越來越高的高樓大廈提供了重要的垂直運輸工具。1889年，奧的斯升降機(jī)公司首先使用直流電動機(jī)作為升降機(jī)的動力，由于電動機(jī)具有體積小、功率大，控制方便等優(yōu)點，從而使電梯真正趨于實用化。2000年，深圳開始出現(xiàn)plc電梯控制系統(tǒng)，plc電梯控制器能夠靈活、智能化地控制電梯的運行管理。隨著人們對安全、智能、節(jié)能的要求越來越高，隨著科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑已成為現(xiàn)代社會的標(biāo)志。電梯在垂直運輸中起著越來越重要的作用。運用plc控制的電梯也廣泛地安裝在各種功能大廈的電梯當(dāng)中。目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、plc控制和微型計算機(jī)控制三種。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

16、的方法。它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，保養(yǎng)維修簡單，價格便宜，但是系統(tǒng)觸點繁多、接線復(fù)雜,而且機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精確度難以提高。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，已經(jīng)漸漸被淘汰了。微機(jī)控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在著抗干擾性差、系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜、設(shè)計調(diào)試周期長、難以維護(hù)等缺點。plc是一種專用計算機(jī)，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務(wù)，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作；又由于plc中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是plc系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性

17、，運行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更高，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計和調(diào)試周期短，plc控制是三種控制方式中最具有可靠性、實用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術(shù)改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術(shù)。1.3 電梯的構(gòu)造電梯是一種特殊的起重運輸設(shè)備，由轎廂及配重、拖動電機(jī)及減速傳動機(jī)械、井道及井道設(shè)備、召喚系統(tǒng)及安全裝置構(gòu)成。橋廂是載人或裝貨的部位，配重是為了改變電梯電機(jī)負(fù)載的特性以提高電梯安全性而設(shè)置的。圖1-1是電梯拖動系統(tǒng)示意圖，圖中可見電梯的轎廂及配重分系在鋼絲繩的兩端，鋼絲繩掛跨在曳引輪上，曳引輪經(jīng)減速機(jī)構(gòu)由電機(jī)拖動，形成轎廂的上下運動。 井道指建筑物中用

18、于安裝電梯并提升電梯運行的通道，轎廂及配重都是在井道中運行的。井道在各樓層設(shè)有門廳及呼梯設(shè)備。門廳有門廳門，廳門頂部裝有層樓指示燈，用于指示電梯的運行方向及電梯所在的位置。門廳里還設(shè)有呼梯盒，用于在每層站召喚電梯。呼梯盒常安裝在廳門外離地面1m左右的墻壁上，基站與頂部只有一個按鈕，中間層站有上呼與下呼兩個按鈕，按鈕下帶有呼梯記憶燈。基站的呼梯盒上還設(shè)有鑰匙開關(guān)，供司機(jī)開關(guān)電梯。為了實現(xiàn)轎廂的正常運行及準(zhǔn)確停車，井道中往往要安裝許多定位裝置及安全設(shè)備。井道的頂部和底部還設(shè)有沖頂及蹲底的緩沖設(shè)備。 轎廂中設(shè)有自動門機(jī)，用來完成電梯的開門及關(guān)門任務(wù)。電梯門分廳門及轎門，當(dāng)電梯?？磕硨訒r，此層的廳門在

19、轎門的帶動下開啟及關(guān)閉。電梯的操縱廂也安裝在轎廂內(nèi)，供司機(jī)及乘客對電梯發(fā)布動作命令。上面設(shè)有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕（帶有選指示記憶燈），上下行啟動按鈕（帶上下行指示記憶燈），開關(guān)門按鈕，急停按鈕，風(fēng)扇、照明、層樓指示燈的控制開關(guān)，電梯運行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)（選擇電梯是自動運行、司機(jī)狀態(tài)下運行，還是檢修狀態(tài)）等。電梯的安全是電梯最重要的技術(shù)指標(biāo)。電梯的安全設(shè)備有：安全窗及其開關(guān)、安全鉗及其開關(guān)、限速器及其開關(guān)、限速開關(guān)安全窗位于轎廂的頂部，供應(yīng)急情況下疏散乘客，當(dāng)安全窗打開時，電梯不準(zhǔn)運行。安全鉗是為了防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運行的機(jī)械裝置，用于在上述情況下將轎廂支持在軌道上。限速器是檢測

20、電梯運行速度的裝置，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。極限開關(guān)、強(qiáng)迫轉(zhuǎn)換開關(guān)是電梯位置安全裝置，當(dāng)電梯運行至上下極限位置時仍不停車，上下限開關(guān)動作，發(fā)出停車信號，若仍不能停車，將壓下上下強(qiáng)迫停車開關(guān)，強(qiáng)制電梯停止運行，若還不能停車，將通過機(jī)械裝置帶動極限開關(guān)切斷曳引電機(jī)電源，以達(dá)到停車的目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂與蹲底事故。1.4電梯的控制要求1) 開始時，電梯處于任意一層。2) 當(dāng)有外呼梯信號到來時，電梯響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，電梯停止運行，2秒后電梯門打開，延時5s后自動關(guān)門。3) 當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到來時，電梯響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延

21、時3s后自動關(guān)門。4) 在電梯運行過程中，電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外號，但不響應(yīng)二層向下外呼梯信號。同時，如果電梯到達(dá)三層，如果四層沒有任何呼梯信號，則電梯可以響應(yīng)三層向下外呼梯信號。5) 電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外梯響應(yīng)功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號。6) 電梯未平層或運行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運行后，按開門按鈕電梯門打開，按關(guān)門電梯門關(guān)閉。1.5 本文研究主要內(nèi)容電梯的控制系統(tǒng)分

22、為拖動控制和信號控制兩大部分。本文確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，主要研究由 plc 來實現(xiàn)的電梯信號控制，完成了可編程控制器（plc）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了 plc 的選型、i/o 點數(shù)分配與 plc 的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法基礎(chǔ)上，設(shè)計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，編制程序梯形圖，實現(xiàn)了電梯外召喚信號登記及消除、內(nèi)指令信號登記及消除、平層信號的處理、選層定向及自動手動開關(guān)門的控制。最后介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā),并對電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。 2 總體設(shè)計方案2.1總體設(shè)計方案的確定目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、plc控制和微型計算機(jī)控制三種。2.1.1 p

23、lc與繼電器控制系統(tǒng)比較從某種意義上說，plc是從繼電接觸控制發(fā)展而來的。兩者既有相似性又有不同之處。1) 繼電接觸控制全部用硬器件、硬觸點和“硬”線連接，為全硬件控制；plc內(nèi)部大部分采用“軟”電器、“軟”接點和“軟”線連接，為軟件控制。2) 繼電接觸控制系統(tǒng)體積大；plc控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。3) 繼電接觸控制全為機(jī)械式觸點，動作慢；plc內(nèi)部全為“軟接點”，動作快。4) 繼電接觸控制功能改變，須拆線、接線乃至更換元器件，比較麻煩；plc控制功能改變，一般僅需修改程序即可，極其方便。5) plc控制系統(tǒng)的設(shè)計、施工與調(diào)試比繼電接觸控制系統(tǒng)周期短。6) plc控制的自檢和監(jiān)控功能比繼電接

24、觸控制的強(qiáng)。7) plc的應(yīng)用范圍比繼電接觸控制的要廣泛。8) plc可靠性比繼電接觸控制的高。此外，可編程序控制器與繼電接觸器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同?？删幊绦蚩刂破魇且苑磸?fù)掃描的方式工作，是循環(huán)地、連續(xù)逐條執(zhí)行程序，任一時刻它只能執(zhí)行一條指令，也就是說可編程序控制器是以“串行”方式工作的。而繼電-接觸器是按“并行”方式工作的，或者說是按同時執(zhí)行方式工作的，只要形成電流通路，就可能有幾個電器同時動作。繼電-接觸器控制的并行工作方式因觸點動作的延誤易產(chǎn)生競爭和時序失配等問題，這些在串行工作方式的可編程序控制器中不會發(fā)生。2.1.2 plc與微型計算機(jī)的比較plc也是隨著微型計算機(jī)的發(fā)

25、展而發(fā)展，plc實質(zhì)上就是一臺專為工業(yè)生產(chǎn)控制設(shè)計的專用計算機(jī)。兩者既有相似處有差別，主要差別表現(xiàn)在以下幾個方面：1) plc輸出輸入接口較多，中大型plc輸出輸入接口更多，便于多路多點控制。2) plc編程簡便，因為plc是采用易于用戶理解、接收和使用的梯形圖編程語言，指令又不太多，而計算機(jī)使用匯編語言或其他高級語言編程，比plc編程復(fù)雜。3) plc可靠性高，因為plc是為工作環(huán)境條件比較惡劣的工業(yè)控制設(shè)計的，設(shè)計與制造plc時已采取了多種有效的抗干擾和提高可靠性措施。4) plc技術(shù)較容易掌握，使用維護(hù)方便，對使用者的技術(shù)水平要求比使用計算機(jī)時低。5) plc采用掃描方式進(jìn)行工作，加之其

26、他一些原因，所以plc輸入輸出響應(yīng)比計算機(jī)慢。6) 此外plc體積較小，調(diào)試周期短。從上邊的論述和比較可以看出，由plc的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場合設(shè)計的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計算機(jī)要好的多，而且它操作簡單靈活，易于實現(xiàn)系統(tǒng)升級和功能擴(kuò)展所以在本設(shè)計中采用plc來進(jìn)行邏輯控制。2.1.3 plc控制的電梯系統(tǒng)圖2-1 電梯plc控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖電梯plc的控制系統(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2-1為電梯plc控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括plc主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯

27、盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為plc主機(jī)、操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號通過plc輸入接口送入plc，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。2.2設(shè)計思想電梯信號控制基本由plc軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖2-2所示。圖2-2 電梯plc信號控制系統(tǒng)框圖輸入到plc的控制信號有：運行方式選擇（如自動、有/無司機(jī)、檢修、消防運行方式等）、運行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。根據(jù)不同的輸入控制信號，系統(tǒng)給出不同的輸出響應(yīng)，通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)電梯的上行下行和開關(guān)門，由限位開關(guān)來實現(xiàn)電梯停層。對于輸入

28、的轎內(nèi)外指令有呼梯指示、樓層指示等指示燈指示。3 電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 電梯的安全運行是電梯控制要考慮的首要問題，本設(shè)計及完成了電梯未知的確定與顯示、轎廂內(nèi)的運行命令及門廳的召喚、電梯自動運行時的信號響應(yīng)、電梯的平層與停車及電梯的開關(guān)門控制。由一臺曳引電機(jī)和一臺門電機(jī)分別控制電梯上下行和開關(guān)門。讓乘客能知道電梯的位置及運行方向，而且電梯自動關(guān)門時，門接觸處的傳感器能感應(yīng)外界阻力，安全開關(guān)門。3.1 四層電梯控制主回路原理圖根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖3-1所示。圖中m1，m2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器km1km4通過控制兩臺電動機(jī)的運行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對電

29、梯的控制。fr1，fr2為起過載保護(hù)作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。fu1為熔斷器，起過電流保護(hù)作用。 圖3-1電梯的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖l1、l2、l3為系統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動提供三相電源，當(dāng)接觸器km1接通時，電機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上行；當(dāng)電梯到達(dá)頂層或接到下行信號時，km2接通，電梯下行；在電梯上行或下行途中，若遇到限位開關(guān)的停層信號，曳引電機(jī)停轉(zhuǎn)，電梯停層，此時，門電機(jī)運行，實現(xiàn)電梯的開關(guān)門。qs為手動斷路器，實現(xiàn)手動的開機(jī)關(guān)機(jī)。3.2 plc控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計plc控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原

30、則：1)最大限度地滿足被控對象的控制要求2)保證plc控制系統(tǒng)安全可靠3)力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便4)適應(yīng)發(fā)展的需要3.3可編程控制器機(jī)型的選擇為了完成設(shè)定的控制任務(wù),主要根據(jù)電梯控制方式與輸入/輸出點數(shù)和占用內(nèi)存的多少來確定plc的機(jī)型。本系統(tǒng)為四層樓的電梯,采用集選控制方式,本設(shè)計選用西門子s7-200系列實現(xiàn)。所需輸入/輸出點數(shù)與內(nèi)存容量估算如下:1）輸入/輸出點的估算：采用plc構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機(jī)拖動，電動機(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

31、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關(guān)sq1sq4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕k10k7和指示燈h10h7；電梯開門和關(guān)門按鈕sb5和sb6，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵km3和km4控制，關(guān)門到位由行程開關(guān)st1檢測，開門到位由行程開關(guān)st2檢測。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。輸入點共有14個，輸出點共有16個,總共30個。2）內(nèi)存容量的估算用戶控制程序所需內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入/輸出點數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關(guān)。因此,在用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入/輸出點

32、數(shù)、控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度進(jìn)行估算。本系統(tǒng)有開關(guān)量i/o總點數(shù)有30個，模擬量i/o數(shù)為0個。利用估算plc內(nèi)存總?cè)萘康挠嬎愎?所需總內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量i/o總點數(shù)×(1015)+模擬量i/o總點數(shù)×(150250)再按30%左右預(yù)留余量。估算本系統(tǒng)需要約1k字節(jié)的內(nèi)存容量。綜合i/o點數(shù)以及內(nèi)存容量，s7200的cpu221及cpu222輸入，輸出點數(shù)大大滿足不了該設(shè)計的需求；cpu224有14個輸入，10個輸出點，需要接擴(kuò)展模塊，設(shè)置地址，把設(shè)計復(fù)雜話。故選有24個輸入16個輸出的cpu226，足以滿足要求。s7-200的cpu226的技術(shù)數(shù)據(jù)如表3-1所示，表3-1 cp

33、u226的存儲器分區(qū)及數(shù)量描述cpu226用戶程序/數(shù)據(jù)大小4k字/2.5k字定時器256個（t0-t255）計數(shù)器256個（c0-c255）輸入/輸出點數(shù)24輸入/16輸出接口2個rs-485接口輸入電壓20.4到28.8vdc3.4 硬件設(shè)計方案的確定3.4.1輸入/輸出點的分配該系統(tǒng)占用plc的30個i/o口，14個輸入點，16個輸出點，具體的i/o分配如表3-2所示。表3-2 i/o分配表序號名 稱輸入點序號名 稱輸出點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)呼一層i0.

34、44內(nèi)呼一層指示q0.45內(nèi)呼二層i0.55內(nèi)呼二層指示q0.56內(nèi)呼三層i0.66內(nèi)呼三層指示q0.67內(nèi)呼四層i0.77內(nèi)呼四層指示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q1.110三層外呼上行i1.210三層外呼上行指示q1.211二層外呼下行i1.311二層外呼下行指示q1.312三層外呼下行i1.412三層外呼下行指示q1.413四層外呼下行i1.513四層外呼下行指示q1.514手動開門i2.014門電機(jī)正轉(zhuǎn)q1.615手動關(guān)門i2.115門電機(jī)反轉(zhuǎn)q1.716開門限位i2.2   17關(guān)門限位i2.3&

35、#160;  18電梯上升極限位i2.4   19電梯下降極限位i2.5   3.4.2 plc外部接線圖本設(shè)計的plc外部接線圖如圖3-2所示.cpu226cn的傳感器電源24v(dc)可以輸出600ma電流，通過核算在本設(shè)計中plc容量完全滿足要求，cpu226cn的輸出繼電器觸點容量為2a，電壓范圍為530v（dc）或5250v（ac）。電梯現(xiàn)在由一樓上行，電機(jī)正轉(zhuǎn)，則q0.2輸出，km1閉合，同時q0.0輸出。上行記憶燈亮。當(dāng)二樓或以上樓層有人外呼電梯，則外呼梯信號i0.1輸入，sq2閉合。當(dāng)電梯抵達(dá)二樓平

36、層時，q1.6輸出，km3閉合，電梯開門，乘客進(jìn)入后，q1.7輸出，km4閉合，電梯關(guān)門。在上行過程中，可采集二、三樓信號，并進(jìn)行上行登記，當(dāng)電梯抵達(dá)頂層四樓時，信號由i0.3輸入，四樓位置開關(guān)sq4閉合。當(dāng)電梯有內(nèi)呼信號時，i0.4i0.7處輸入，k10k7處某一開關(guān)閉合q0.4q0.7處信號輸出。內(nèi)呼登記處信號燈亮，電梯由登記信號選擇平層?？俊Ｍ?，電梯下行時，q0.3信號輸出，km2帶電，電機(jī)反轉(zhuǎn)，所有內(nèi)外呼梯信號及平層停靠均同電梯上行時情況一樣。圖3-2 plc外部接線圖4 軟件設(shè)計4.1 plc的編程語言plc程序是plc指令的有序集合，plc運行程序就是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的

37、一條條指令。指令是指示plc動作的文字代碼或圖形符號。使用的編程語言不同，這些文字代碼和圖形符號就不相同。但從本質(zhì)上來講，指令的實質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計算機(jī)一樣，plc的編程軟件通過編譯系統(tǒng)把plc程序編譯成機(jī)器代碼。plc的編程語言一般有五種：順序功能圖(sequential function chart)、梯形圖(ladder diagram)、功能塊圖(function block diagram)、指令表(instruction list)和結(jié)構(gòu)文本(structured text)。其中，順序功能圖(sfc)、梯形圖(ld)、功能塊圖(fbd)是圖形編程語言，指令表(il)和

38、結(jié)構(gòu)文本(st)是文字語言。梯形圖(ld)是目前使用最廣泛的plc圖形編程語言，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言，編程軟件為step 7。該軟件能夠完成制作程序、對可編程控制器cpu的寫入/讀出、監(jiān)控程序運行、調(diào)試程序、plc錯誤診斷等一系列功能。4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖電梯運行的流程框圖如圖4-1,開始時電梯處于一層，等待外呼召喚信號。當(dāng)有外呼梯信號到來時，電梯響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開；當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到來時，電梯響應(yīng)該呼梯信號，到達(dá)該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開；電梯在上升的過程中只響應(yīng)向上的呼叫

39、，在下降的過程中只響應(yīng)向下的呼叫，電梯向上或向下的呼叫執(zhí)行完成后再執(zhí)行反向呼叫。電梯停止運行等待呼叫時，同時有不同呼叫時，誰先呼叫執(zhí)行誰。圖4-1 電梯控制流程圖4.3 電梯控制梯形圖程序1、外召喚信號登記及消除乘客或司機(jī)在廳外呼梯時，呼梯信號應(yīng)被接收和記憶。當(dāng)電梯到達(dá)該樓層，且定向方向與目的地方向一致時（基層和頂層除外），呼梯要求已滿足，呼梯信號應(yīng)被消除。該控制的梯形圖程序如下，2、內(nèi)指令信號登記及消除點動內(nèi)呼按鈕，信號登記顯示。到層信號取消。本系統(tǒng)設(shè)一樓為基站，兩分鐘內(nèi)無任何操作，電梯自動返回一樓。由t40實現(xiàn)2分鐘定時，定時時間到，t40閉合，q0.4動作，相當(dāng)于一樓內(nèi)呼，電梯返回到一樓

40、。實現(xiàn)該功能的梯形圖如下，3、電梯的平層信號處理 當(dāng)電梯位于某一層時，指層電梯感應(yīng)器產(chǎn)生該層的信號，以控制指層燈的狀態(tài)，離開該層時，該樓層信號應(yīng)被新的樓層信號所取代。實現(xiàn)該功能的梯形圖如下所示，4、電梯的選層定向 在自動運行狀態(tài)下，電梯首先應(yīng)確定運行方向，即定向。電梯的定向只有兩種情況，即上行和下行。電梯處于待命狀態(tài)，接收到內(nèi)選和外呼信號時，應(yīng)將電梯所處的位置與信號進(jìn)行比較，確定是上行還是下行。（1）.轎廂上行（2）轎廂下行5、內(nèi)指令外召喚信號的保持轎廂的內(nèi)呼指令與外召喚指令保持信號，用于在有乘坐需要的樓層停車，并自動或手動執(zhí)行開關(guān)門操作。開關(guān)門執(zhí)行一次之后，信號取消。使電梯能夠繼續(xù)響應(yīng)其他乘

41、坐信號。實現(xiàn)該控制功能的程序梯形圖如下，6、各樓層停車信號乘客或司機(jī)通過對轎廂內(nèi)操縱盤上14層選層按鈕的操作，可以選擇欲去的樓層。選層信號被登記后，選層按鈕下的指示燈亮。當(dāng)電梯到達(dá)所選的樓層后，停層信號即被消除，指示燈也應(yīng)熄滅。其梯形圖如下圖所示： 7、自動開關(guān)門電梯到層停車后，延時2s后自動開門，5s后自動關(guān)門。并設(shè)有手動開門按扭和關(guān)門按鈕。可實現(xiàn)即時開關(guān)門。由t37和t38分別完成2s和5s的定時。實現(xiàn)該功能的梯形圖如下，5 電梯控制程序的仿真調(diào)試5.1 step 7- micro/win概述step 7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

42、的組成部分。有下列版本的step 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包：用于simatic s7-200上簡單單站應(yīng)用的step 7 micro/dos和step 7 micro/win。用于使用帶有各種功能的simatic s7-300/st-400、simatic m7-300/m7-400和simatic c 7的step 7：- 可通過選擇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，可以對單個的程序部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化程序組織簡化，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)動程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動。它們還處理對錯誤的響應(yīng)組織塊決定各個程序部分執(zhí)行的順序用于循環(huán)程序處理的組織塊ob1的優(yōu)先級最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用ob