plc控制變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、四層電梯的四層電梯的 PLCPLC 控制控制摘摘 要要在現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，電梯已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期,電梯控制技術(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 代替原來(lái)的繼電器控制，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)針對(duì)我國(guó)電梯業(yè)的現(xiàn)狀，將可編程序控制器(PLC)應(yīng)用于四層電梯進(jìn)行邏輯控制，通過(guò)合理的選擇和設(shè)計(jì)，不但提高了電梯可靠性、可維護(hù)性以及靈活性，同時(shí)延長(zhǎng)了使用壽命，縮短了電梯的開(kāi)發(fā)周期，并

2、提高了電梯的控制水平，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。本文所設(shè)計(jì)的電梯與傳統(tǒng)的電梯相比，在運(yùn)行上具有良好的舒適感，在生活中可以節(jié)約電能，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，達(dá)到了理想的目的。該電梯控制系統(tǒng)具有指層、廳召喚、選層選向、手動(dòng)和自動(dòng)等功能，具有集選控制的特點(diǎn)。在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了電梯的工作原理，闡述了 PLC 的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了電梯的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，研究并提出了基于 PLC 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案，最后對(duì)本論文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié)與展望。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 電梯 變頻器 PLC 控制 變頻調(diào)速Four-storey Elevator PL

3、C ControlAbstractAbstract In the modern social and economic activities, computer technology, automatic control technology and power electronic technology has been rapid development, the elevator has become a symbol of the material civilization city. Especially in the high-rise building, the elevator

4、 is indispensable vertical transportation equipment. With the rapid development of high-rise buildings today, elevator industry also has entered a new period of development, elevator control technology has been developed to the FM speed regulator, the logic control by the PLC to replace the original

5、 relay control, many of its functions traditional relay control system can not be achieved.The design for the Chinese elevator industry situation, programmable logic controller ( PLC ) is applied to the four layer elevator logic control, through the rational choice and design, not only improve the e

6、levators reliability, maintainability and flexibility, but also prolongs the service life, shortens the development period of the elevator, and improve the elevator control level, improve the operation of the elevator comfort, so that the lift to reach a more satisfactory control effect. The design

7、of the elevator with the traditional elevator, on the run with good comfort, and achieved good economic and social benefits, to achieve the desired purpose. The elevator control system with that layer, called the office, layer selection, manual and automatic functions, a set of features to control t

8、he election.After the introduction of the elevator on the basis of the basic structure, in-depth analysis of the working principle of the elevator, on the merits and characteristics of PLC, focuses on the analysis of the lift hardware design and software design, research and PLC based elevator contr

9、ol system design scheme, finally the research contents of the thesis are summarized and prospects.KeyKey wordswords: Elevator Inverter PLC control frequency conversion velocity modulation目錄目錄第第 1 1 章章 緒論緒論 .1第 1 節(jié) 電梯的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展展望 .1第 2 節(jié) 繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題 .2第 3 節(jié) PLC 及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) .3第第 2 2 章章 器件的選擇及其硬件設(shè)

10、計(jì)器件的選擇及其硬件設(shè)計(jì) .62.1 變頻器選擇及其參數(shù)設(shè)計(jì) .62.2 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .102.3 I/O 點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇 .122.4 編碼器與 PLC 的連接 .172.5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 .18第第 3 3 章章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .193.1 電梯的三個(gè)工作狀態(tài) .193.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法確定 .203.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .223.4 四層電梯 STL 語(yǔ)句表 .30第第 4 4 章章 結(jié)論結(jié)論 .35第第 5 5 章章 心得體會(huì)心得體會(huì) .36參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .37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

11、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。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。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)

12、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) 35 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

13、有自診斷、故障報(bào)警、故障種類顯示等功能?？删幊炭刂破鞑粌H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

14、）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?，電梯的控制是比較復(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)法滿足電梯控制的要求和發(fā)展，與 PLC 相比較，存在質(zhì)的差別?？删幊炭刂破鞯氖褂脼殡娞莸目刂铺峁┝烁鼜V闊的空間。PLC 是專門為工業(yè)過(guò)程控制而設(shè)計(jì)

15、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 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、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)，這兩種方法并沒(méi)有太大的區(qū)別。國(guó)內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和

16、制造微機(jī)控制裝置成本較高；而 PLC 可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。電梯是將機(jī)械原理應(yīng)用、電氣技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)、及空氣動(dòng)力學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)集于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑物中的永久性貨運(yùn)交通工具。為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代貨運(yùn)電梯的技術(shù)含量日益提高。在改善電梯性能的同時(shí)，對(duì)電梯的設(shè)計(jì)、管理和維護(hù)人員提出了更高的要求。第 1 節(jié) 電梯的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展展望今年上半年全國(guó)電梯產(chǎn)量同比增長(zhǎng)40%左右，遠(yuǎn)超市場(chǎng)預(yù)期。

17、其中，全國(guó)保障房建設(shè)成為政府采購(gòu)電梯市場(chǎng)最有潛力的增長(zhǎng)點(diǎn)。1999-2009年我國(guó)電梯產(chǎn)量年均復(fù)合增長(zhǎng)率為23.3%，2010年我國(guó)電梯產(chǎn)量為36.5萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)38.3%（2009年基數(shù)較低） ，年產(chǎn)值約為800億元。1、行業(yè)整合和淘汰，自主品牌加速崛起2012年，如果房地產(chǎn)行業(yè)繼續(xù)遭遇調(diào)控，因電梯行業(yè)目前以新裝電梯為主，電梯行業(yè)嚴(yán)重依賴房地產(chǎn)業(yè),調(diào)控、原材料上漲等不利因素將導(dǎo)致電梯行業(yè)的整合和淘汰速度加快。一些企業(yè)會(huì)由于無(wú)法獲得新的生產(chǎn)許可證而倒閉，另一些企業(yè)會(huì)由于市場(chǎng)占有率太少而無(wú)法生存，一些大品牌會(huì)開(kāi)始積極上市并吞并小企業(yè)。2、對(duì)節(jié)能電梯的需求日益旺盛我國(guó)政府提出的節(jié)約型社會(huì)，及市場(chǎng)

18、對(duì)新一代綠色、節(jié)能電梯的需求日益旺盛，在2012年將繼續(xù)有力帶動(dòng)電梯向節(jié)能環(huán)?；较虬l(fā)展。電梯耗電量巨大，是高層建筑最大能耗設(shè)備之一。節(jié)能電梯將成為行業(yè)發(fā)展方向，要求電梯節(jié)能、減少油污染、電磁兼容性強(qiáng)、噪聲低、長(zhǎng)壽命、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等。擁有節(jié)能電梯技術(shù)的企業(yè)可在未來(lái)新概念電梯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占得先機(jī)。3、超高速電梯繼續(xù)成為研究方向多用途、全功能的塔式建筑成為潮流，超高速電梯在2012年繼續(xù)成為研究方向。曳引式超高速電梯的研究繼續(xù)在采用超大容量電動(dòng)機(jī)、高性能的微處理器、減振技術(shù)、新式滾輪導(dǎo)靴和安全鉗、永磁同步電動(dòng)機(jī)、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等方面推進(jìn)。同時(shí)，采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯也有

19、較大研究空間，超高速電梯的舒適感也會(huì)有明顯提高。 針對(duì)電梯行業(yè)發(fā)展的新環(huán)境和近期出現(xiàn)的電梯安全事故，我們認(rèn)為電梯行業(yè)應(yīng)在以下幾個(gè)方面做足功課：1、節(jié)能與電梯安全節(jié)能電梯技術(shù)應(yīng)與其他技術(shù)相結(jié)合。與節(jié)能相比，使用者目前更為看重的還是電梯的安全性能。傳統(tǒng)電梯安全部件正在改用雙向安全系統(tǒng)，電梯使用的安全技術(shù)也在不斷擴(kuò)大。將節(jié)能技術(shù)和其他安全技術(shù)相結(jié)合有利于提升產(chǎn)品品質(zhì)，更容易進(jìn)入采購(gòu)商的視野。2、技術(shù)創(chuàng)新電梯行業(yè)技術(shù)要求較高。今后一段時(shí)間內(nèi)電梯技術(shù)將向著環(huán)保、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用永磁同步無(wú)齒曳引機(jī)、產(chǎn)業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，面對(duì)日益嚴(yán)峻的市場(chǎng)環(huán)境每個(gè)企業(yè)首先考慮如何生存。要生存下去就必須提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，在所

20、能夠改變競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則的因素中，技術(shù)變化屬于最顯著的一種。如何在電梯技術(shù)方面保持領(lǐng)先地位從而保持企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)電梯企業(yè)管理者必須制定一個(gè)企業(yè)電梯技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，只有這樣，才可能在競(jìng)爭(zhēng)中不被淘汰。3、人文關(guān)懷電梯產(chǎn)品和人們的生活息息相關(guān)，電梯行業(yè)應(yīng)以更多的人文關(guān)懷，去進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新和服務(wù)提升。特別是在后續(xù)維修服務(wù)上， 還有很大的提升空間。第 2 節(jié) 繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題2.12.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)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

21、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。 2.22.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題(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，

22、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。 總之，電梯繼電器控制系統(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。 第 3 節(jié) PLC 及其在電梯控制中的應(yīng)用特點(diǎn) 3.13.1 PLCPLC的定義及特點(diǎn)的定義及特點(diǎn)3.1.13.1.1 定義定義PLC 即可編程控制器（Programmable logic Controller，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)（Internatio

23、nal Electrical Committee）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 Programmable Logic Controller ,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

24、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)。 ”3.1.23.1.2 PLCPLC 的特點(diǎn)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?？梢杂糜诟鞣N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)

25、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

26、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。3.23.2 PLCPLC 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)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1.

27、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)

28、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)

29、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≈票怼?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

30、。3.33.3 PLCPLC 控制電梯的邏輯關(guān)系控制電梯的邏輯關(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。3.43.4 PLCPLC 控制電梯的優(yōu)點(diǎn)控制電梯的優(yōu)點(diǎn)隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，樓

31、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。 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

32、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)。第第 4 4 節(jié)節(jié) 電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn)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?PLC 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

33、端子 1_8 10 16 17 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

34、/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 器件的選擇及其硬件設(shè)計(jì)2.1 變頻器選擇及其參數(shù)設(shè)計(jì)2.1.12.1.1 變頻器變頻器1.定義變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，

35、能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。2變頻器常用功能參數(shù)因各類型變頻器功能有差異，而相同功能參數(shù)的名稱也不一致，為敘述方便，本文以普傳變頻器基本參數(shù)名稱為例。由于基本參數(shù)是各類型變頻器幾乎都有的，完全可以做到觸類旁通。（1）加減速時(shí)間加速時(shí)間就是輸出頻率從 0 上升到最大頻率所需時(shí)間，減速時(shí)間是指從最大頻率下降到 0 所需時(shí)間。通常用頻率設(shè)定信號(hào)上升、下降來(lái)確定加減速時(shí)間。在電動(dòng)機(jī)加速時(shí)須限制頻率設(shè)定的上升率以防止過(guò)電流，減速時(shí)則限制下降率以防止過(guò)電壓。加速時(shí)間設(shè)定要求是將加速電流限制在變頻器過(guò)電流容量以下，不使過(guò)流失速而引起變頻器跳

36、閘；減速時(shí)間設(shè)定要點(diǎn)是防止直流濾波電路電壓過(guò)高，不使再生過(guò)壓失速而使變頻器跳閘。加減速時(shí)間可根據(jù)負(fù)載計(jì)算出來(lái)，但在調(diào)試中常采取按負(fù)載和經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定較長(zhǎng)加減速時(shí)間，通過(guò)啟、停電動(dòng)機(jī)觀察有無(wú)過(guò)電流、過(guò)電壓報(bào)警；然后將加減速設(shè)定時(shí)間逐漸縮短，以運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生報(bào)警為原則，重復(fù)操作幾次，便可確定出最佳加減速時(shí)間。（2） 轉(zhuǎn)矩提升轉(zhuǎn)矩提升又叫轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，是為了補(bǔ)償因電動(dòng)機(jī)定子繞組電阻所引起的低速時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，而把低頻率范圍 f/v 增大的方法。設(shè)定為自動(dòng)時(shí)，可使加速時(shí)的電壓自動(dòng)提升以補(bǔ)償起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)加速順利進(jìn)行。如采用手動(dòng)補(bǔ)償時(shí)，根據(jù)負(fù)載特性，尤其是負(fù)載的起動(dòng)特性，通過(guò)試驗(yàn)可選出較佳曲線。對(duì)于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如

37、選擇不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)低速時(shí)的輸出電壓過(guò)高，而浪費(fèi)電能的現(xiàn)象，甚至還會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)時(shí)電流大，而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。（3） 電子熱過(guò)載保護(hù)本功能為保護(hù)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而設(shè)置，它是變頻器內(nèi) CPU 根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)電流值和頻率計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的溫升，從而進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)。本功能只適用于“一拖一”場(chǎng)合，而在“一拖多”時(shí)，則應(yīng)在各臺(tái)電動(dòng)機(jī)上加裝熱繼電器。電子熱保護(hù)設(shè)定值（%）=電動(dòng)機(jī)額定電流(A)/變頻器額定輸出電流（A）100%。（4） 頻率限制頻率限制即設(shè)置變頻器輸出頻率的上、下限幅值，是為了防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號(hào)源出故障，而引起輸出頻率的過(guò)高或過(guò)低而導(dǎo)致設(shè)備損壞的一種保護(hù)功能。在應(yīng)用中按實(shí)際情況設(shè)定即可。此功能還

38、可作限速使用，如有的皮帶輸送機(jī)，由于輸送物料不太多，為減少機(jī)械和皮帶的磨損，可采用變頻器驅(qū)動(dòng)，并將變頻器上限頻率設(shè)定為某一頻率值，這樣就可使皮帶輸送機(jī)運(yùn)行在一個(gè)固定、較低的工作速度上。2 2. .1 1. .1 1 變變頻頻器器結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)及及參參數(shù)數(shù)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)1.變頻器結(jié)構(gòu)主要由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成（1）整流器最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。 （2）平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6 倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為

39、了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。 （3）逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使 6 個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3 相交流輸出。以電壓型 pwm 逆變器為例示出開(kāi)關(guān)時(shí)間和電壓波形?？刂齐娐肥墙o異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的 “運(yùn)算電路”，主電路的 “電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路 ”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的 “驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的 “保護(hù)電路”組成。 1）運(yùn)算電路：將外部的

40、速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。 3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。 4）速度檢測(cè)電路 :以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器 (tg、plg 等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 5）保護(hù)電路：檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。2.參數(shù)設(shè)計(jì)（1）從 V2 口輸入 01A 直流信號(hào)時(shí)，F(xiàn)04=1，F(xiàn)69 的 001=0

41、.00 V（V2 輸入最小電壓），002=3.00V（V2 輸入最大電壓） 。（2）從 I2 口輸入 01A 直流信號(hào)時(shí)，F(xiàn)04=2，F(xiàn)69 的 004=0.00 mA（I2 輸入最小電流） 、005=20.00 mA（I2 輸入最大電流） 。（3）從 V2/I2 同時(shí)輸入兩路 01A 直流信號(hào)時(shí)，F(xiàn)04=3，F(xiàn)69 的 001=0.00V（V2 輸入最小電壓） 、002=3.00V（V2 輸入最大電壓） ，F(xiàn)69 的 004=0.00 mA（V2 輸入最小電流） 、005=20.00 mA（I2 輸入最大電流） 。具體連線見(jiàn)圖 1。（4）F09=2.0（加速時(shí)間 2 s） 。（5）F10=2

42、.0（減速時(shí)間 2 s） 。（6）其他功能參數(shù)采用默認(rèn)值。控制電路簡(jiǎn)單，目前變頻器在注塑機(jī)上的應(yīng)用不僅是一臺(tái)變頻器對(duì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單運(yùn)行方式，大型注塑機(jī)還有多泵集中控制方式，在實(shí)際使用中必須注意以下幾點(diǎn)：（1）要充分了解所選用變頻器的技術(shù)性能、使用要求、內(nèi)部功能并充分發(fā)揮其特長(zhǎng)；（2）要充分了解被使用設(shè)備的工藝要求、技術(shù)性能、使用要求包括負(fù)荷等；（3）要充分了解被使用設(shè)備的現(xiàn)有控制電路，液壓油路、各種附件的功能以不變或最少更動(dòng)原有設(shè)備的零部件為原則，如何巧妙取得控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有設(shè)備與變頻器的最簡(jiǎn)單的結(jié)合是十分重要的；（4）變頻器有時(shí)會(huì)對(duì)注塑機(jī)的溫度控制造成諧波干擾，應(yīng)采取一定措施，如保證設(shè)備

43、良好接地，變頻器的輸入、輸出線繞磁環(huán)并加上高頻吸收電容后再接入，對(duì)注塑機(jī)的控制電源采取隔離等。除此以外還要考慮環(huán)境、操作簡(jiǎn)便、易于維護(hù)等因素。注塑機(jī)的控制采用電腦板（單片機(jī)） ，其壓力設(shè)定，時(shí)序設(shè)定可按工藝條件人為給定，利用電腦板輸出電量值控制壓力比例調(diào)節(jié)閥，從而調(diào)節(jié)主油泵的壓力大小。它的輸出是個(gè)線性的 mA 量值電流，經(jīng)電流轉(zhuǎn)換器變成 420 mA，直接接入到變頻器控制輸入端，從而改變變頻器的輸出頻率，即改變主油泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)壓、節(jié)電雙重作用。該控制方案具有簡(jiǎn)便可靠、不需更改原電路、調(diào)節(jié)方便、控制精確等特點(diǎn)。2.1.22.1.2 變頻器調(diào)試時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題處理方法變頻器調(diào)試時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題處理方法

44、（1） 外部電磁干擾的處理方法如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過(guò)輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動(dòng)作，造成工作不正?；蛲C(jī)，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞變頻器。提高變頻器自身的抗干擾能力固然重要，但由于受裝置成本限制，在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得更合理，更必要。以下幾項(xiàng)措施是對(duì)噪聲干擾實(shí)行“三不”原則的具體方法：1）變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上須加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如 RC 吸收器；2）盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主線路分離；3）指定采用屏蔽線的回路，必須按規(guī)定進(jìn)行，若線路較長(zhǎng)，應(yīng)采用合理的中繼方式；4）變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定設(shè)置，不能同電焊，動(dòng)力接地混用

45、；5）變頻器輸入端安裝噪聲濾波器，避免由電源進(jìn)線引入干擾。以上即為不輸出干擾、不傳送干擾、不接受干擾的“三不”原則。（2）變頻器對(duì)周邊設(shè)備的影響及故障防范變頻器的安裝使用也將對(duì)其他電氣設(shè)備產(chǎn)生影響，有時(shí)甚至導(dǎo)致其他電氣設(shè)備故障。因此，對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析探討，并研究應(yīng)該采取哪些措施是非常必要的。由于目前的變頻器幾乎都采用 PWM 控制方式，這樣的脈沖調(diào)制方式使得變頻器運(yùn)行時(shí)在電源側(cè)產(chǎn)生高次諧波電流，造成電壓波形畸變，對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，通?？刹捎靡韵绿幚泶胧?）采用專用變壓器對(duì)變頻器供電，與供電系統(tǒng)隔離；2）在變頻器輸入側(cè)加裝濾波電抗器，降低高次諧波分量。對(duì)于有進(jìn)相電容器的場(chǎng)合，高次諧

46、波電流將使電容器發(fā)熱嚴(yán)重，為此必須在電容前串接電抗器，以減小諧波分量。此外，由于變頻器的軟件開(kāi)發(fā)更加完善，可以預(yù)先在變頻器的內(nèi)部設(shè)置各種故障防止措施，并使故障化解后仍能保持繼續(xù)運(yùn)行，例如：1） 對(duì)自由停車過(guò)程中的電機(jī)進(jìn)行再起動(dòng)；2） 對(duì)內(nèi)部故障自動(dòng)復(fù)位并保持連續(xù)運(yùn)行。2.2 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.2.12.2.1 四層電梯主電路四層電梯主電路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 KM1KM4 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)

47、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.PLC 主回路圖（上圖）3.PLC 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 530V（DC）或 5250V（AC） 。4PLC 接線圖2.3 I/O 點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇2.3.12.3.1 I/OI/O 點(diǎn)數(shù)的估算點(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)

48、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) SQ1SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕 K10K7 和指示燈H10H7；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

49、上所述，輸入點(diǎn)共有 14 個(gè)，輸出點(diǎn)共有 16 個(gè)?？删幊炭刂破?S7200 的 CPU226 輸入，輸出點(diǎn)數(shù)為 2416。足以滿足要求輸入/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

50、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 I I0 0. .0 0I I0 0. .1 1I I0 0. .2 2I I0 0. .3 3I

51、 I0 0. .4 4I I0 0. .5 5I I0 0. .6 6I I0 0. .7 7I I1 1. .0 0I I1 1. .1 1I I1 1. .2 2I I1 1. .3 3I I1 1. .4 4I I1 1. .5 5Q Q0 0. .0 0Q Q0 0. .1 1Q Q0 0. .2 2Q Q0 0. .3 3Q Q0 0. .4 4Q Q0 0. .5 5Q Q0 0. .6 6Q Q0 0. .7 7Q Q1 1. .0 0Q Q1 1. .1 1Q Q1 1. .2 2Q Q1 1. .3 3Q Q1 1. .4 4Q Q1 1. .5 5Q Q1 1. .6 6Q

52、 Q1 1. .7 71 1M M2 2M M2 24 4V V2 22 20 0V VF FU U1 1L L2 2L L3 3L LC CP PU U 2 22 26 6 C CN N一一樓樓位位置置開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)二二樓樓位位置置開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)三三樓樓位位置置開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)四四樓樓位位置置開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)一一樓樓內(nèi)內(nèi)呼呼指指令令二二樓樓內(nèi)內(nèi)呼呼指指令令三三樓樓內(nèi)內(nèi)呼呼指指令令四四樓樓內(nèi)內(nèi)呼呼指指令令一一樓樓上上行行二二樓樓上上行行三三樓樓上上行行二二樓樓下下行行三三樓樓下下行行四四樓樓下下行行上上行行記記憶憶下下行行記記憶憶電電機(jī)機(jī)正正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)電電機(jī)機(jī)反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一一樓樓內(nèi)內(nèi)呼呼登登記記二二樓樓內(nèi)內(nèi)呼呼登登記記三三樓樓內(nèi)內(nèi)

53、呼呼登登記記四四樓樓內(nèi)內(nèi)呼呼登登記記一一樓樓上上行行登登記記二二樓樓上上行行登登記記三三樓樓上上行行登登記記二二樓樓下下行行登登記記三三樓樓下下行行登登記記四四樓樓下下行行登登記記開(kāi)開(kāi)門門模模擬擬關(guān)關(guān)門門模模擬擬S SQ Q1 1S SQ Q2 2S SQ Q3 3S SQ Q4 4K K1 10 0K K9 9K K8 8K K7 7K K1 1K K2 2K K3 3K K4 4K K5 5K K6 6K KM M1 1K KM M2 2K KM M3 3K KM M4 4手手動(dòng)動(dòng)開(kāi)開(kāi)門門手手動(dòng)動(dòng)關(guān)關(guān)門門plc 外部接線圖PLC接線圖2.3.22.3.2 機(jī)型的選擇機(jī)型的選擇SIMATIC

54、 S7-200 系列 PLC 及其編程軟件 STEP 7-Micro/WIN 32SIMATIC 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

55、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。STEP 7-Micro/WIN 32 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。STEP 7-Micro/WIN 32 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。2.4 編

56、碼器與 PLC 的連接1、THPLC-DT 型四層電梯實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型一臺(tái)2、安裝了 V3.2 STEP 7 MicroWIN 編程軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)3、PC/PPI 編程電纜一根4、PLC 主機(jī)一臺(tái)（西門子自配） ，應(yīng)選用 40 點(diǎn)機(jī)型（輸入口大于 20 點(diǎn)、輸出口大于 14點(diǎn)） 。2.5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖電梯開(kāi)關(guān)門流程圖電梯開(kāi)關(guān)門流程圖電梯上升下降流程圖電梯上升下降流程圖第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 電梯的三個(gè)工作狀態(tài)3.1.13.1.1電梯的自檢狀態(tài)電梯的自檢狀態(tài) 將程序下載到 AB 公司的 MicroLogix1000 型 PLC 后上電，PLC 中的程序已開(kāi)始運(yùn)行，但因?yàn)殡娞萆形醋x入任何數(shù)據(jù)

57、，也就無(wú)法在收到請(qǐng)求信號(hào)后通過(guò)固化在 PLC 中的程序作出響應(yīng)。為滿足處于響應(yīng)呼叫就緒狀態(tài)這一條件，必須使電梯處于平層狀態(tài)已知樓層且電梯門處于關(guān)閉狀態(tài)。電梯自檢過(guò)程的目標(biāo)為：為先按下啟動(dòng)按鈕，再按下恢復(fù)正常工作按鈕，電梯首先電梯門處于關(guān)閉狀態(tài)，然后電梯自動(dòng)向上運(yùn)行，經(jīng)過(guò)兩個(gè)平層點(diǎn)后停止。3.1.23.1.2電梯的正常工作狀態(tài)電梯的正常工作狀態(tài)電梯完成一個(gè)呼叫響應(yīng)的步驟如下： （1）電梯在檢測(cè)到門廳或轎箱的呼叫信號(hào)后將此樓層信號(hào)與轎箱所在樓層信號(hào)比較，通過(guò)選向模塊進(jìn)行運(yùn)行選向。 （2）電梯通過(guò)拖動(dòng)調(diào)速模塊驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)拖動(dòng)轎箱運(yùn)動(dòng)。轎箱運(yùn)動(dòng)速度要經(jīng)過(guò)低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至減速點(diǎn)

58、。 （3）當(dāng)電梯檢測(cè)到目標(biāo)層樓層檢測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的減速點(diǎn)信號(hào)時(shí)，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由中速變?yōu)榈退伲⒁缘退龠\(yùn)行至平層點(diǎn)停止。 （4）平層后，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后開(kāi)門，直至碰到開(kāi)關(guān)到位行程開(kāi)關(guān)；再經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后關(guān)門，直到碰到關(guān)門到位行程開(kāi)關(guān)。電梯配件中的控制系統(tǒng)始終實(shí)時(shí)顯示轎箱所在樓層。3.1.33.1.3電梯強(qiáng)制工作狀態(tài)電梯強(qiáng)制工作狀態(tài)當(dāng)電梯的初始位置需要調(diào)整或電梯維修時(shí)，應(yīng)設(shè)置一種狀態(tài)使電梯處于該狀態(tài)時(shí)不響應(yīng)正常的呼叫，并能移動(dòng)到導(dǎo)軌上、下行極限點(diǎn)間的任意位置。控制臺(tái)上的消防/檢修按鈕按下后，使電梯立刻停止原來(lái)的運(yùn)行，然后按下強(qiáng)迫上行（下行）按鈕，電梯上行（下行）；一旦放開(kāi)該按鈕，電梯立刻停止，當(dāng)處理完

59、畢時(shí)可用恢復(fù)正常工作按鈕來(lái)使電梯跳出強(qiáng)制工作狀態(tài)。3.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法確定3.2.13.2.1 PLCPLC 的編程語(yǔ)言的編程語(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

60、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(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(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) P