【基于PLC技術(shù)的家用電梯設(shè)計(jì)9200字（論文）】

第第V第1章電梯控制系統(tǒng)概述1.1電梯的誕生與結(jié)構(gòu)電梯是一種古老的電梯設(shè)備。它是由美國(guó)的ElizagravesOates在十九世紀(jì)中旬發(fā)明的?，F(xiàn)代電梯主要用于從高層建筑運(yùn)送貨物和人員。工業(yè)信息技術(shù)的飛速發(fā)展和現(xiàn)代城市的迅速崛起，推動(dòng)了電梯市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，提升了電梯的性能[1]。2003年，中國(guó)頒布了《電梯技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《電梯制造和安裝安全標(biāo)準(zhǔn)》于2013年頒布了相關(guān)法律和《特種設(shè)備安全法》。一百多年來，電梯的控制方法經(jīng)歷了手柄控制、按鍵控制、信號(hào)控制、人機(jī)交互等多個(gè)階段。目前，我國(guó)電梯控制系統(tǒng)主要采用可編程控制器（PLC）[2]。與普通繼電器控制相比，可編程控制器（PLC）具有安全性好、可靠性高的特點(diǎn)。高可靠性、電路簡(jiǎn)單、故障率低、能耗低、維護(hù)方便、數(shù)字化程度高是現(xiàn)代電梯的發(fā)展方向和趨勢(shì)[3]。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)已成為全球第一大電梯生產(chǎn)和消費(fèi)市場(chǎng)。世界各大電梯企業(yè)紛紛在中國(guó)成立獨(dú)資或中外合資企業(yè)，電梯行業(yè)已成為世界工廠和制造中心[4]。世界70%的電梯在中國(guó)制造，60%至65%的電梯產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)銷售。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，中國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)越來越集中，一路向好。泰森、康妮、奧的斯、三菱和許多其他電梯行業(yè)都有自己的控制系統(tǒng)[5]。我們有很多家用電梯或主板。除變頻器外，目前國(guó)內(nèi)也有很多，電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量都在穩(wěn)步提高。巨大的市場(chǎng)空間孕育了電梯的進(jìn)步和創(chuàng)新動(dòng)力[6]。1.2電梯控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)電梯已有150多年的歷史。它首次在1854年在紐約水晶宮舉行的世界博覽會(huì)上舉行。格雷夫斯·奧蒂斯首先介紹了電梯的發(fā)明。人類使用起重機(jī)械運(yùn)輸貨物的歷史也逐漸形成[7]。然而，這一時(shí)期出現(xiàn)了許多問題，其中最常見的是斷繩。隨著后來技術(shù)的發(fā)展，電梯的材料也變得五彩繽紛，從直線型到傾斜型也有多種操作控制，如手柄開關(guān)、按鈕控制、信號(hào)控制、集中控制、人機(jī)對(duì)話等[8]。此外，控制中還有許多電梯聯(lián)動(dòng)控制，智能控制等等。后來，電梯的功能和類型也趨于完善和人性化，人們的生活變得更加美好和幸福[9]。1901年，奧的斯在上海推出了中國(guó)第一部電梯。1951年，中國(guó)將在天安門廣場(chǎng)全面安裝國(guó)產(chǎn)電梯。改革開放以來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提高，我國(guó)電梯行業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期[10]。目前，中國(guó)是一個(gè)使用電梯的大國(guó)，但起步較晚。與此同時(shí)，我國(guó)電梯行業(yè)不斷改革創(chuàng)新，電梯靈活使用技術(shù)的引進(jìn)發(fā)展迅速。解放前，中國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了電梯，但在20世紀(jì)70年代，中國(guó)成功開發(fā)了高速直流選擇性控制電梯組和電梯[11]。朱伯良提出了永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）在電梯技術(shù)中的應(yīng)用。針對(duì)目前的升降機(jī)控制系統(tǒng)，本文介紹了一種新型的升降機(jī)轉(zhuǎn)向裝置。在確定電梯的控制模式和方向時(shí)，應(yīng)充分考慮其使用環(huán)境、運(yùn)行要求和投入。設(shè)計(jì)要求必須具備較高的管理能力，能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)生產(chǎn)，并能進(jìn)行后續(xù)的更新。系統(tǒng)的選取與系統(tǒng)的穩(wěn)定性、操作的完整性、管理的便利性有關(guān)，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)的更新與調(diào)整產(chǎn)生一定的影響。[12]。2.家用電梯控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1電梯控制的工藝設(shè)計(jì)針對(duì)電梯的基本技術(shù)要求，進(jìn)行了自控、上下、開門、關(guān)門指令的設(shè)計(jì)。具體的過程分析如下：1、電梯有內(nèi)部和外部的呼叫按鍵。外呼按鈕一層朝上，居民在樓下。其它部分設(shè)有上下按鍵，而內(nèi)部按鍵則可供選擇樓層。旅客在使用電梯時(shí)，可以通過內(nèi)部按鍵來選擇需要的樓層來控制升降。2、電梯在升降時(shí)，沒有逆向指示。在沒有內(nèi)部呼叫指示的情況下，可以對(duì)逆向指示作出反應(yīng)。另外，電梯的設(shè)計(jì)要求對(duì)應(yīng)的最大逆向呼叫能力。3、每一樓層都設(shè)有一臺(tái)水平探測(cè)感應(yīng)器。水平感應(yīng)器在達(dá)到目的層后會(huì)起作用。升降機(jī)停止工作，可以在指定的樓層停車。它能自己打開并在一定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉。4、依靠限位開關(guān)來檢查門的開關(guān)是否正確。電梯在正常情況下能升降。當(dāng)電梯關(guān)閉時(shí)，如果有人走進(jìn)了升降機(jī)，防夾式感應(yīng)器就會(huì)做出反應(yīng)，重新開啟升降機(jī)的大門，以免造成旅客的傷害。針對(duì)以上有關(guān)的設(shè)計(jì)需求，選取了家庭電梯的控制方案，進(jìn)行了軟硬件的設(shè)計(jì)，并利用PC計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行了模仿。2.2控制方案的選擇在住宅電梯的控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的選取與設(shè)計(jì)要以家庭電梯的實(shí)際需求為依據(jù)。在選擇系統(tǒng)的時(shí)候，要分析系統(tǒng)的使用環(huán)境、系統(tǒng)的性能要求、經(jīng)濟(jì)費(fèi)用等。該系統(tǒng)具有穩(wěn)定性和可控制的特點(diǎn)，具有較好的現(xiàn)場(chǎng)工作條件，在升級(jí)后尚有改善的余地。系統(tǒng)的選擇直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、功能的完善性和操作的便利性，為系統(tǒng)的進(jìn)一步完善與更新奠定了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)常見的控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并對(duì)其優(yōu)劣進(jìn)行了分析，并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化。2.2.1單片機(jī)系統(tǒng)方案PLC有兩種工作模式：工作模式和停機(jī)模式。在停止?fàn)顟B(tài)下，掃描僅包含兩種處理：內(nèi)部和通訊；在執(zhí)行時(shí)，它的工作方式是重復(fù)的。一旦接收到第一個(gè)指令，就會(huì)按一定的次序進(jìn)行相應(yīng)的處理，直至該程序結(jié)束。再一次掃描一次。PLC在兩個(gè)過程中，除了內(nèi)部和通訊信息，還包括輸入、輸出過程和執(zhí)行過程。執(zhí)行程序一般由三個(gè)階段組成：取樣、執(zhí)行和更新。另外，PLC在運(yùn)行中也能自動(dòng)進(jìn)行故障診斷，并能完成對(duì)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)傳遞。另外，在PLC的運(yùn)行過程中，采用了中央控制的輸入和輸出的方法，即使出現(xiàn)了異常的信號(hào)，也不會(huì)對(duì)內(nèi)存造成任何的影響。首先設(shè)計(jì)了單片機(jī)的硬件電路，然后進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。特別是R&amp；硬件電路板的設(shè)計(jì)必須謹(jǐn)慎。如果你粗心大意，電路板的質(zhì)量就會(huì)有缺陷，所以MCU在R&amp；D、如果現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過程發(fā)生重大變化，在此基礎(chǔ)上，微處理器的硬件廠商很可能會(huì)放棄在線路板上進(jìn)行設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候，如果有一個(gè)固定的記憶體，那么更改是非常困難的。另外，MCU系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求具備一定的抗干擾性，擴(kuò)展能力差，不能在惡劣的環(huán)境下工作，而且很難對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行很晚的改進(jìn)。因此，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，有必要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，預(yù)留開發(fā)空間，使得單片機(jī)的設(shè)計(jì)思路與系統(tǒng)技術(shù)需求不符，使得軟件無法滿足實(shí)際需要。2.2.2可編程控制器系統(tǒng)方案可編程序控制器是針對(duì)當(dāng)前工業(yè)控制環(huán)境，尤其是計(jì)算機(jī)、通訊等技術(shù)發(fā)展的需要而研制的?？删幊炭刂破髟赑LC（PLC）的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用?；谠摂U(kuò)展模塊，可編程控制器（PLC）可以根據(jù)實(shí)際情況和功能進(jìn)行選擇。例如，現(xiàn)場(chǎng)需要模擬控制和模擬控制信號(hào)選擇模塊。確保根據(jù)約定的通信線路選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ艈卧?。根?jù)PLC品牌和型號(hào)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)并選擇合適的軟件。研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)通常用于數(shù)學(xué)計(jì)算。編程后，從編程電纜下載程序。如果“過程”字段未更改，請(qǐng)修改該過程并添加函數(shù)。二次開發(fā)的研究相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)備布置必須保證外部的多余的輸入和輸出，以便更方便地進(jìn)行將來的改建和現(xiàn)代化。由于PLC在工程上的廣泛使用，因此本文以PLC為控制器，并在實(shí)際的系統(tǒng)中進(jìn)行了應(yīng)用。為了進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)已有的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、記錄、查詢和修改，必須將其顯示在上位計(jì)算機(jī)的人機(jī)接口中，通過人機(jī)接口來了解目前的運(yùn)行狀況，查詢有關(guān)的資料。PC與PLC之間采用通信協(xié)議進(jìn)行通信。實(shí)際上，PLC是一種抗干擾能力強(qiáng)的計(jì)算機(jī)控制。本文所使用的三菱fx-2n可編程控制器可以連續(xù)正常工作30小時(shí)。此外，PLC還具有故障顯示和報(bào)警功能，節(jié)省了時(shí)間，降低了后期維護(hù)的難度。與繼電器相比，PLC的中央計(jì)算程序邏輯減少了元件數(shù)量，有利于減少電氣元件和線路。PLC廣泛應(yīng)用于速度、液位和溫度的測(cè)量。與其它裝置的人機(jī)接口，使得整個(gè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可操作性。由于PLC具有體積小、占地少等優(yōu)點(diǎn)，所以可以節(jié)省能源、時(shí)間和電能。2.2.3電梯的工作原理升降機(jī)由鋼絲繩、導(dǎo)輪、減速器、剎車等組成。電梯依靠許多安全設(shè)備來確保電梯正常工作，比如導(dǎo)軌就是為了確保電梯的安全運(yùn)轉(zhuǎn)不會(huì)發(fā)生偏移和抖動(dòng)。電梯對(duì)復(fù)用是為了減少電機(jī)的動(dòng)力，平衡升降機(jī)的負(fù)荷，及時(shí)出現(xiàn)故障和停電故障也能保障旅客的人身安全。以上對(duì)升降機(jī)的工作原理作了簡(jiǎn)要的介紹，本課題所涉及的升降機(jī)系統(tǒng)與一般升降機(jī)的要求是一致的。隨著電梯的不斷進(jìn)步，電梯控制系統(tǒng)也得到了極大的改善，目前采用的是繼電器控制（由于少面臨停產(chǎn)）、可編程控制（PLC，適用于嚴(yán)酷的環(huán)境）和微機(jī)控制（現(xiàn)代廣泛應(yīng)用）。2.2.4繼電器控制在實(shí)際的電梯控制的系統(tǒng)中，采用繼電器進(jìn)行控制。繼電器之間的常開和常閉，以滿足最基本的邏輯操作。因?yàn)樗蕾囉谧詈?jiǎn)單的變化來滿足邏輯運(yùn)算的需要，所以它通常是電路邏輯運(yùn)算的另一部分，而不是電氣指令。它具有硬件實(shí)現(xiàn)所有邏輯功能的特點(diǎn)，因此相對(duì)簡(jiǎn)單直觀，工人很快就會(huì)熟悉傳統(tǒng)技術(shù)。他們使用電子控制組件，可以以非常低的成本購(gòu)買所有組件。部件的維護(hù)和安裝無需專業(yè)工具即可完成。制度更加完善和多樣化。然而，繼電器和控制系統(tǒng)的缺陷將成為許多原因，例如繼電器和控制系統(tǒng)的缺陷。有時(shí)，維護(hù)的次數(shù)會(huì)增加。由于在邏輯電路的運(yùn)算中，采用的繼電器數(shù)量較多，通訊手段也比較復(fù)雜，因此很難進(jìn)行其它功能的優(yōu)化。由于元件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，邏輯過程中會(huì)出現(xiàn)不同的響應(yīng)和延遲。當(dāng)各種機(jī)械一起工作時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生巨大的噪音，影響人們的舒適度。綜上所述，我們知道舊繼電器有很多缺點(diǎn)，需要定期維護(hù)。電梯故障率高，障礙物難以清除，給人以舒適感。2.2.5控制系統(tǒng)選擇我們?cè)诜治隽烁鞣N方法的利弊后，再根據(jù)主題和學(xué)校的實(shí)際情況，作出了一個(gè)選擇。根據(jù)實(shí)際需求本文選擇基于PLC進(jìn)行合理因此選擇PLC的方式，是此次課題的主要方式。2.3控制方案的確定本設(shè)計(jì)將PLC應(yīng)用于家用電梯的設(shè)計(jì)中，采用變頻控制主電機(jī)和電梯門，達(dá)到節(jié)能調(diào)速的目的，采用0~10V的電壓控制方式，采用變頻方式對(duì)一定轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，縮短了運(yùn)行周期，達(dá)到了舒適的目的。在本設(shè)計(jì)中，本系統(tǒng)采用平面層作為輸入模塊，內(nèi)部輸入為外部輸入，輸出系統(tǒng)包括電梯升降、門開關(guān)和內(nèi)部呼叫命令；此外，電梯的運(yùn)行狀態(tài)由上位機(jī)監(jiān)控，本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)通過仿真測(cè)試完成。參照控制圖，本次設(shè)計(jì)的控制圖如下：圖2-1系統(tǒng)控制方案框圖

3.家用電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1可編程控制器的選型目前，PLC應(yīng)用廣泛，可以處理工業(yè)領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)處理、邏輯控制等應(yīng)用。PLC是一種專業(yè)的編譯器。通過軟件的流程設(shè)計(jì)，有助于控制工業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜流程，滿足工業(yè)場(chǎng)所的通信需求，并可與互聯(lián)網(wǎng)連接，滿足用戶的需求。PLC可靠性高，穩(wěn)定性好，擴(kuò)展能力強(qiáng)。它是當(dāng)今工業(yè)發(fā)展的主流產(chǎn)品。3.1.1中央處理單元PLC“大腦”是控制PLC一切功能的中心處理器。CPU具有存儲(chǔ)、輸出計(jì)算結(jié)果、自檢系統(tǒng)功率等多種功能.CPU在運(yùn)行時(shí)能夠?qū)ρb置進(jìn)行狀態(tài)的檢測(cè)。如果外部結(jié)構(gòu)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不符合，則會(huì)有警報(bào)。在完成了外部組態(tài)的檢測(cè)之后，CPU能夠利用用戶流、控制單元和域執(zhí)行單元對(duì)用戶程序進(jìn)行持續(xù)的掃描。CPU會(huì)定期對(duì)用戶程序進(jìn)行掃描，然后按照用戶的程序進(jìn)行編譯，從而達(dá)到對(duì)用戶程序的實(shí)時(shí)控制。用戶可以根據(jù)中斷的設(shè)計(jì)和用途，對(duì)某些特定的情形進(jìn)行調(diào)度。CPU的性能是決定PLC控制系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。3.1.2存儲(chǔ)器內(nèi)存是PLC控制系統(tǒng)的重要組成部分。實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)及用戶的信息的存儲(chǔ)，確保了PLC的正常工作。該系統(tǒng)內(nèi)存是PLC的內(nèi)部資料，可以用來進(jìn)行循環(huán)自檢，報(bào)警硬件和使用者程式中的故障。使用者記憶體是用來儲(chǔ)存程式及使用者編譯之資料。在PLC工作時(shí)，能對(duì)用戶的軟件進(jìn)行掃描。在特定的環(huán)境下，可以使用一個(gè)中斷控制來啟動(dòng)編譯，并且在一個(gè)特定的環(huán)境下調(diào)用一個(gè)中斷事件。3.1.3通信接口為了與外界保持聯(lián)系，PLC必須有一個(gè)通信器。通信接口采用PLC與外部設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間的通信協(xié)議作為媒介，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。通信接口將根據(jù)程序的內(nèi)部狀態(tài)確定通信協(xié)議的類型。PLC具有擴(kuò)展功能、MODBUS模塊、以太網(wǎng)模塊、以太網(wǎng)模塊等通信功能模塊，可在各種工況下進(jìn)行通信。3.1.4電源PLC是一種僅由外部供電的電子控制電源。電力供應(yīng)的好壞，將直接關(guān)系到PLC的穩(wěn)定運(yùn)行。目前最常用的PLC為AC220V工作交流電源，DC24V工作DC供電?？删幊炭刂破餍枰€(wěn)定的電壓和不存在的諧波。DC24V工作的直流電源，必須使用外部的開關(guān)來進(jìn)行工作。以西門子S7-200cpu226型可編程控制器為控制單元，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用Cpu226型，外輸入端24個(gè)，外輸出端16個(gè)。將em221的擴(kuò)展模塊作為一個(gè)數(shù)字的輸出。電源采用AC220V。如下圖所示：圖3-1可編程控制器3.2變頻器的選型變頻器是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的傳動(dòng)裝置，它利用變頻調(diào)速技術(shù)和現(xiàn)代微電子應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、扭矩進(jìn)行控制。變頻調(diào)速有高壓、大功率、低電壓之分，通常采用工頻AC供電。根據(jù)查詢的信息，升降機(jī)的主控系統(tǒng)，是根據(jù)承重1000公斤，每秒1.75米每秒的運(yùn)行速度來計(jì)算的，其動(dòng)力公式如下：經(jīng)上述計(jì)算，該升降機(jī)的主功率為20.580kw，其頻率為22KW。本文從理論上分析了變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理及應(yīng)用，并按此設(shè)計(jì)的需要，采用外部輸入方式來實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，并利用模擬電流信號(hào)來實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。選用的通用電源采用AC380V供電，系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)工作條件較好。針對(duì)目前的應(yīng)用需求及應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了MM440型變頻調(diào)速裝置，其額定電壓為AC400V，電流為43A，頻率范圍為0~1000Hz。選用風(fēng)機(jī)進(jìn)行制冷，選用壁掛方式，V/F控制，變頻調(diào)速通過外部終端進(jìn)行，變頻調(diào)速通過模擬信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。圖3-2MM440變頻器示意圖3.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)思路在設(shè)計(jì)家用電梯控制系統(tǒng)的圖紙時(shí)，必須熟悉PLC電氣設(shè)計(jì)圖紙、電氣設(shè)計(jì)圖紙、電氣元件的連接方式和符號(hào)、硬件設(shè)計(jì)、PLC接口、統(tǒng)計(jì)、輸入/輸出結(jié)構(gòu)等，電梯控制系統(tǒng)的改造和改造有一定的空間。外部正負(fù)轉(zhuǎn)換線是變頻器的連接設(shè)備。變頻器是一種外部驅(qū)動(dòng)裝置。轉(zhuǎn)換器使用外部模擬來確定速度。如果輸入0V的模擬值，則對(duì)應(yīng)0Hz的頻率；當(dāng)輸入10V模擬信號(hào)時(shí)，其頻率為50Hz。變壓器為v/F型。通過參數(shù)設(shè)置，使其符合V/F控制模式。3.4變頻器電路的接線設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)主回路時(shí)，選用MM440型變頻調(diào)速，其頻率可在0~50hz之間調(diào)整，利用V/F控制，通過外接端子對(duì)變頻調(diào)速進(jìn)行控制，通過外部模擬值來確定轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)速。如果是0V，那就是0Hz，如果是10V，那就是50Hz。斷路器、變頻調(diào)速裝置等是變頻調(diào)速系統(tǒng)的重要組成部分，斷路器用于切斷主電路，一旦主電路發(fā)生過流，斷路器就會(huì)立即啟動(dòng)，斷開故障。關(guān)于變頻器控制的工藝要求，要對(duì)變頻器的硬件電路進(jìn)行詳細(xì)的了解，能設(shè)計(jì)出相應(yīng)的接線圖。在圖3-3中可以看到：圖3-3變頻器的接線圖3.5可編程控制器的接線設(shè)計(jì)在住宅電梯的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，PLC配線是其中一個(gè)重要組成部件。PLC的布線是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。目前，市面上所有PLC產(chǎn)品的指導(dǎo)方針基本一致。電源、輸出輸出、輸出端和輸出端共同構(gòu)成了線路的設(shè)計(jì)原理。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合CRS系統(tǒng)的控制策略，給出了系統(tǒng)的輸入和輸出比例。所有的電源都是AC220V。參考裝置設(shè)計(jì)分析及PLC電路的設(shè)計(jì)需求，為后續(xù)系統(tǒng)的改善做好準(zhǔn)備。下圖給出的是此次系統(tǒng)里面的硬件接線情況。圖3-4可編程控制器的接線圖圖3-5擴(kuò)展模塊的接線圖

4.家用電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1I/O分配設(shè)計(jì)家用電梯系統(tǒng)里面的I/O配置設(shè)計(jì)顯示在下表中：表4-1I/O分配設(shè)計(jì)表功能I點(diǎn)地址功能O點(diǎn)地址一層內(nèi)呼I0.0一層內(nèi)呼指示Q0.0二層內(nèi)呼I0.1二層內(nèi)呼指示Q0.1三層內(nèi)呼I0.2三層內(nèi)呼指示Q0.2四層內(nèi)呼I0.3四層內(nèi)呼指示Q0.3家用內(nèi)呼I0.4家用內(nèi)呼指示Q0.4一層外呼上I0.5一層外呼上指示Q0.5二層外呼下I0.6二層外乎下指示Q0.6二層外呼上I0.7二層外呼上指示Q0.7三層外呼下I1.0三層外呼下指示Q1.0三層外呼上I1.1三層外呼上指示Q1.1四層外呼下I1.2四層外乎上指示Q1.2四層外呼上I1.3四層外呼下指示Q1.3家用外呼下I1.4家用外乎下指示Q1.4開門開關(guān)I1.5電梯上行輸出Q1.5關(guān)門開關(guān)I1.6電梯下行輸出Q1.6一層平層I1.7門電機(jī)開Q1.7二層平層I2.0門電機(jī)關(guān)Q2.0三層平層I2.1電梯上行指示Q2.1四層平層I2.2電梯下行指示Q2.2家用平層I2.3一層指示Q2.5開門限位I2.4二層指示Q2.6關(guān)門限位I2.5三層指示Q2.7電梯上升極限位I2.6四層指示Q3.0電梯下降極限位I2.7家用指示Q3.14.2程序流程功能圖設(shè)計(jì)對(duì)家庭電梯上下運(yùn)行的控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)。設(shè)置電梯在N(N=1、2、3、4、5）樓層，M層接受信號(hào)，當(dāng)M大于N時(shí)，電梯上升；M的時(shí)間是N，電梯在下降。下面是詳細(xì)的圖表。圖4-1電梯上下行控制流程圖對(duì)于升降程序的控制，在運(yùn)行過程中沒有逆向指示。如果沒有內(nèi)部電話，那么只有當(dāng)命令被下達(dá)時(shí)，它才會(huì)被回應(yīng)。從這個(gè)流程圖中可以看到，升降機(jī)的第一個(gè)作用是反向的。當(dāng)升降機(jī)在某個(gè)樓層停下時(shí)，上層收到下行信號(hào)，就會(huì)對(duì)最遠(yuǎn)處的下行鏈路信號(hào)作出反應(yīng)；類似地，在一個(gè)特定的樓層，如果在下面的樓層發(fā)布了一個(gè)上行指令，那么這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)對(duì)第一個(gè)上行信號(hào)做出反應(yīng)。這個(gè)響應(yīng)的最大反轉(zhuǎn)函數(shù)顯示在下面。圖4-2電梯最遠(yuǎn)反向響應(yīng)流程圖在電梯開關(guān)門控制中，當(dāng)電梯到達(dá)某一樓層時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出打開電梯門的信號(hào)。當(dāng)電梯達(dá)到一定程度時(shí)，電梯將自動(dòng)關(guān)閉。如果無人進(jìn)入，電梯將自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)觸摸門開關(guān)時(shí)，電梯門將暫時(shí)關(guān)閉。當(dāng)電梯門關(guān)閉時(shí)，如果乘客進(jìn)入，電梯將自動(dòng)打開并等待。如果無人乘坐，電梯將自動(dòng)關(guān)閉。圖4-3電梯開關(guān)門流程圖4.3程序的設(shè)計(jì)采用STEP7-Micro/Win編程，根據(jù)電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及PLC對(duì)I/O的配置進(jìn)行編程。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，按照要求，程序規(guī)定必須清晰，易于編制和調(diào)試。下面的圖表顯示了某些梯形圖和說明：1號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入樓層關(guān)門，2號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入樓層關(guān)門，3號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入下降區(qū)域，4號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入樓層關(guān)門開始復(fù)位。隨后開始在第五號(hào)樓層停止。在一層與第五階段之間開始閃光，在電梯燈之間的開始經(jīng)常性上下運(yùn)行。不同的階段之間運(yùn)行燈是不一樣的。不一樣的樓層之間的開門定時(shí)程序設(shè)計(jì)與關(guān)門是不一樣的設(shè)計(jì)，各種設(shè)計(jì)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)下進(jìn)行控制。不同級(jí)別對(duì)應(yīng)的樓層對(duì)應(yīng)電機(jī)的流程去控制上下，不同的指示燈去表示不同的樓層到達(dá)。圖4-4程序梯形圖4.4家用電梯控制的上位機(jī)設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)在以家用電梯為目標(biāo)對(duì)組態(tài)王實(shí)施設(shè)計(jì)，根據(jù)組態(tài)王設(shè)計(jì)的流程和需求開啟工程管理器，構(gòu)建項(xiàng)目，詳情見下圖：圖4-5工程管理器當(dāng)建立專案工程時(shí)，請(qǐng)為專案工程命名，并決定專案的存放地點(diǎn)。該體系的設(shè)計(jì)包含了開發(fā)與操作，而開發(fā)則是該項(xiàng)目的概念與變數(shù)。從運(yùn)行角度，著重闡述了該系統(tǒng)的具體實(shí)施。通過運(yùn)行該軟件，可以實(shí)時(shí)掌握該系統(tǒng)的工作狀況。詳細(xì)信息顯示在下面的圖表中。圖4-6項(xiàng)目建立對(duì)話框設(shè)置好了名稱和地址之后，就可以開始進(jìn)行驅(qū)動(dòng)配置了，主要是通過串行接口來設(shè)置通訊頻率、地址等。下面的圖片展示了該設(shè)計(jì)采用RS232通訊模式9600波特率。圖4-7串口設(shè)置對(duì)話框該系統(tǒng)是以西門子為核心的。下面給出了驅(qū)動(dòng)地址和相應(yīng)的通訊參數(shù)。圖4-8驅(qū)動(dòng)程序建立對(duì)話框驅(qū)動(dòng)程序完成后，下一步是根據(jù)流程可視化的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)變量包括I/O整數(shù)和I/O離散。在設(shè)計(jì)方面，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)踐確定初始變量和約束條件。如果沒有其他條件，則為默認(rèn)值請(qǐng)看下圖。圖4-9變量設(shè)置對(duì)話框?qū)⒃黾拥淖兞窟^程與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求相結(jié)合，對(duì)每個(gè)變量進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并給出了具體的附加結(jié)果。圖4-10變量列表圖添加了一個(gè)新的變量，接下來就是一個(gè)可視化的界面，這個(gè)界面的設(shè)計(jì)，就是盡可能的將當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置都展示出來。依賴于工具包的添加和變化，根據(jù)地點(diǎn)的不同而進(jìn)行設(shè)計(jì)。指示燈、數(shù)據(jù)顯示等都是屬于屏幕設(shè)計(jì)的內(nèi)容.請(qǐng)看下面的圖表。圖4-11畫面設(shè)計(jì)圖在系統(tǒng)中加入動(dòng)畫，特別是指示燈和某些要用動(dòng)畫演示的對(duì)象，系統(tǒng)依賴于增加物體的加工要求來實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的顯示。請(qǐng)看下面的圖。圖4-12動(dòng)畫設(shè)計(jì)對(duì)話框

5.結(jié)論本論文的目的是根據(jù)電梯的基本原理，對(duì)電梯的主、門、電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻控制，在設(shè)計(jì)中要滿足上下、上下兩種要求，以了解電梯的技術(shù)要求，通過編程分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的控制。首先，分析人員利用電梯的工作原理和作用，根據(jù)其工作原理和工藝要求，選擇合適的控制模式。本設(shè)計(jì)對(duì)各種不同的控制方法進(jìn)行了比較，并對(duì)其優(yōu)點(diǎn)與不足進(jìn)行了比較，選擇了最合適的方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。其次，在硬件和模型的選擇上，重點(diǎn)是可編程控制器的設(shè)計(jì)，通過I/O計(jì)算和比較，選擇符合系統(tǒng)的可編程控制器，介紹和選擇變頻器和傳感器，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的總體方案，確定輸出和輸入，并分析了硬件的操作和需求。最后，在硬件的設(shè)計(jì)上要參考整個(gè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，主要是對(duì)主要電路的電路圖和其它的電路圖進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。根據(jù)電路的安全要求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的保護(hù)功能。同時(shí)，在軟件方面也存在著一些需要改進(jìn)的地方。相關(guān)的系統(tǒng)輸入、輸出及系統(tǒng)的分析都有待于進(jìn)一步的優(yōu)化。在程序設(shè)計(jì)中，增加了對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和邏輯的控制，以確保圖形設(shè)計(jì)與軟件的正常匹配。

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