【基于PLC的電梯智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8800字（論文）】

第2章基于PLC的電梯智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要隨著社會發(fā)展，建筑物數(shù)量激增，人們對電梯的需求也在增加，建筑樓層增加，電梯等科技產(chǎn)品也必須不斷地在做出改進(jìn)和創(chuàng)新才能滿足人們?nèi)找孀非蟮睦硐肷?。而在電梯系統(tǒng)更新設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)是一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)和運(yùn)行的核心，是電梯正常運(yùn)行的保障。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是針對電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)，從原理分析、動作流程設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對電梯的自動控制。該系統(tǒng)以PLC為控制單元，實(shí)現(xiàn)了對電梯的自動控制。根據(jù)PLC的設(shè)計(jì)思想，對電梯的工藝需求進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并確定了控制方案，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)備的選型、硬件I/O的設(shè)計(jì)。根據(jù)外部輸入、輸出、線路需求，對軟件的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞PLC；電梯；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u10902摘要 i1881第1章緒論 190051.1電梯的誕生與結(jié)構(gòu) 182531.2電梯控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 118455第2章電梯控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 33462.1電梯控制的工藝設(shè)計(jì) 3228642.2控制方案的選擇 3173072.2.1單片機(jī)系統(tǒng)方案 3301772.2.2可編程控制器系統(tǒng)方案 4298402.2.3電梯的工作原理 4156672.2.4繼電器控制 5178292.2.5控制系統(tǒng)選擇 5132912.3控制方案的確定 51591第3章電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7236013.1可編程控制器的選型 7182003.1.1中央處理單元 714243.1.2存儲器 7152433.1.3通信接口 7144973.1.4電源 7191313.2變頻器的選型 812913.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)思路 977283.4變頻器電路的接線設(shè)計(jì) 9278213.5可編程控制器的接線設(shè)計(jì) 107396第4章電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 12155924.1I/O分配設(shè)計(jì) 12327224.2程序流程功能圖設(shè)計(jì) 13285144.3程序的設(shè)計(jì) 14215654.4電梯控制的上位機(jī)設(shè)計(jì) 1513753第5章結(jié)論 208457參考文獻(xiàn) 21第1章緒論1.1電梯的誕生與結(jié)構(gòu)升降機(jī)是一種舊的升降機(jī)。這是美國伊麗莎白奧特斯于19世紀(jì)中期發(fā)明的?，F(xiàn)代化的升降機(jī)主要是用來把人和貨物從高樓上運(yùn)過來。隨著工業(yè)信息化的快速發(fā)展，以及現(xiàn)代化城市的快速發(fā)展，隨著對電梯的需求不斷增加，對其性能的要求也在不斷提高。中國于2003年發(fā)布了《電梯制造和安裝安全標(biāo)準(zhǔn)》《電梯技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，并于2013年出臺了《特種設(shè)備安全法》等相關(guān)法規(guī)。一百多年來，電梯控制技術(shù)經(jīng)過了手柄控制、按鍵控制、信號控制和人機(jī)交互控制。在國內(nèi)，PLC是目前電梯控制的主流。與常規(guī)的繼電器控制比較，PLC具有較好的安全性和可靠性。可靠性高，電路簡單，故障率低，能耗低，維護(hù)方便，數(shù)字化程度高，是當(dāng)今電梯發(fā)展的必然趨勢。中國目前已成為全球第一大升降機(jī)生產(chǎn)國和消費(fèi)國。現(xiàn)在，全球主要的電梯公司都在中國建立了自己的或中外合資的公司。中國生產(chǎn)的升降機(jī)占全球總升降機(jī)的70%，而中國的升降機(jī)銷量則占60%-65%。業(yè)內(nèi)人士表示，中國的升降機(jī)產(chǎn)業(yè)正朝著一個(gè)更加集中的方向發(fā)展。泰森，康妮，奧的斯，三菱，還有很多其它的升降機(jī)工業(yè)。我們有許多的升降機(jī)和主板。我國目前除了變頻調(diào)速之外，還有大量的升降機(jī)，其技術(shù)和產(chǎn)品的品質(zhì)也在不斷地提升。巨大的市場空間造就了升降機(jī)技術(shù)的發(fā)展與革新。1.2電梯控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢這臺升降機(jī)已經(jīng)使用了150多年。1854年，世界博覽會在紐約的水晶宮舉行。首先想到的是格雷夫斯·奧蒂斯。人們也開始利用起重機(jī)來運(yùn)送貨物。但是，在這個(gè)階段，卻產(chǎn)生了很多問題，尤其是斷裂的繩子。隨著科技的進(jìn)步，升降機(jī)的材質(zhì)也是五顏六色，由直線型到斜面式，亦有手柄切換、按鍵控制、信號控制、集中控制、人機(jī)對話等。另外，在控制系統(tǒng)中，也存在著很多的聯(lián)動、智能控制等。其后，升降機(jī)的功能、品種愈來愈多，愈加人性化，人們的生活變得更好了，越來越快樂。1901年，奧的斯公司將中國首臺升降機(jī)引入上海。中國將于1951年在天安門廣場上實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)升降機(jī)的全部安裝。我國電梯行業(yè)自改革開放后，已在國民經(jīng)濟(jì)中快速發(fā)展。中國是當(dāng)今世界上最大的國家，但發(fā)展相對滯后。我國在發(fā)展過程中，由于受到多種原因的制約，我國的發(fā)展機(jī)遇錯(cuò)失，科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平也相對滯后。所以，必須在經(jīng)濟(jì)體制改革和政治體制改革的大背景下，大力改革現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)體制。我們要抓住這次機(jī)遇，進(jìn)一步深化科技體制改革。在改革全面深化的前提下，要在一些重大領(lǐng)域率先突破、走在全國前列：一是科技體制改革要有新突破。當(dāng)前，我國的科技創(chuàng)新制度仍存在諸多問題，特別是以企業(yè)為主體的應(yīng)用創(chuàng)新，尚有較大的發(fā)展空間。我國高質(zhì)量的創(chuàng)新資源還很匱乏，創(chuàng)新平臺的建設(shè)還很落后，需要提升自己的創(chuàng)新能力，需要更多的科技投資，更需要完善的制度和機(jī)制。我國的科技創(chuàng)新已經(jīng)邁入21世紀(jì)，但是我國的科技成果轉(zhuǎn)化體系并未與之同步，這就更加增強(qiáng)了我國科技創(chuàng)新的緊迫性和使命感。要加強(qiáng)科技創(chuàng)新的動力，要主動適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對科技發(fā)展的新需求，使之真正落實(shí)。同時(shí)，我國的升降機(jī)產(chǎn)業(yè)也在不斷地進(jìn)行著變革和革新，采用靈活的升降機(jī)技術(shù)也得到了快速的發(fā)展。中國在解放前引入了電梯，上個(gè)世紀(jì)七十年代，中國已經(jīng)研制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電梯組和升降機(jī)。朱伯良介紹了將PMSM用于電梯技術(shù)的研究。針對電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，提出了一種新型的升降機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在確定電梯的控制方式和方向時(shí)，必須綜合考慮其使用環(huán)境、運(yùn)行要求和投入。設(shè)計(jì)要求必須具備良好的管理水平，能夠適應(yīng)現(xiàn)場的工業(yè)生產(chǎn)，并且能夠進(jìn)行后續(xù)的升級。系統(tǒng)的選取直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、操作的完備性、管理的便利性，從而影響系統(tǒng)的升級與調(diào)整的空間。第2章電梯控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1電梯控制的工藝設(shè)計(jì)根據(jù)電梯的基本技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)自行操控，上下行和開關(guān)門命令。詳細(xì)的工藝解析為：1.電梯有內(nèi)外呼兩種按鈕，外呼按鈕一層是上行、是下層以外，剩下的都設(shè)置有上下性按鈕；內(nèi)部按鈕的作用是選擇樓層，當(dāng)乘客乘坐電梯的時(shí)候，依靠內(nèi)部按鈕對需要樓層做出選擇，可以控制電梯上下。2.如果電梯正在上升或者下降，會不接收反向的指令。當(dāng)有反向外呼指令，沒有內(nèi)呼指令的時(shí)候，便能夠回應(yīng)反向的指令。而且設(shè)計(jì)電梯一定要具備最遠(yuǎn)反向外呼相應(yīng)的性能。3.電梯各個(gè)樓層都設(shè)置有平層檢測傳感器，當(dāng)?shù)诌_(dá)目標(biāo)層的時(shí)候，此平層傳感器便會工作，電梯不再運(yùn)行，而且能夠停止在目標(biāo)樓層，還能自行開門，并且有等待時(shí)候之后會自行關(guān)門。4.依靠限位開關(guān)去檢測是不是正常的開關(guān)門。當(dāng)正常開門，電梯便能上下行，若是關(guān)門的時(shí)候有人員步入電梯，防夾傳感器會回應(yīng)，再次打開電梯門，避免乘客受傷。根據(jù)上述電梯設(shè)計(jì)的相關(guān)要求去選擇控制電梯的方案，并且對軟硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，依靠上位機(jī)對控制電梯的功能進(jìn)行模擬。2.2控制方案的選擇根據(jù)電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，選用與設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)被選定時(shí)，應(yīng)分析使用環(huán)境、系統(tǒng)性能要求和經(jīng)濟(jì)成本。系統(tǒng)設(shè)計(jì)穩(wěn)定可控，現(xiàn)場工作環(huán)境良好，升級后仍有改進(jìn)空間?？刂葡到y(tǒng)的選擇將極大地影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性、功能完善性和控制方便性，為以后的系統(tǒng)改造與升級留出了余地，同時(shí)也為系統(tǒng)的進(jìn)一步完善與更新打下了基礎(chǔ)。最重要的是，成本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和研究時(shí)間密切相關(guān)，接著對幾種常見的控制方法進(jìn)行了分析對比，并對其進(jìn)行了優(yōu)劣對比，最終確定了一種適用于此的控制方案。2.2.1單片機(jī)系統(tǒng)方案PLC工作方式分為工作模式和停機(jī)模式。若在終止?fàn)顟B(tài)，則只有兩種處理流程：內(nèi)部和通訊；在工作的時(shí)候，它的工作模式是重復(fù)的。一旦收到第一條命令，就會按照一定的順序進(jìn)行相應(yīng)的處理，直到整個(gè)過程結(jié)束。然后再進(jìn)行一次，如此反復(fù)。PLC在運(yùn)行時(shí)，除內(nèi)部和通訊信息外，還包括輸入、輸出、執(zhí)行。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)行中也能自動進(jìn)行故障診斷，并能完成對終端設(shè)備的數(shù)據(jù)傳遞。另外，PLC的程序在運(yùn)行時(shí)，該系統(tǒng)采用了集中控制方式，即使有異常信號，也不會對內(nèi)存產(chǎn)生影響。首先，本文詳細(xì)地介紹了單片機(jī)的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。尤其是在R&D電路板的設(shè)計(jì)上要慎重。如果您的疏忽，可能導(dǎo)致線路板的品質(zhì)出現(xiàn)問題，因此，如果MCU在研發(fā)中，如果現(xiàn)場測試流程出現(xiàn)了很大的改變，那么MCU廠商很可能會放棄電路板的設(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)必須具備很好的抗干擾性，但擴(kuò)展性差，不適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，后期難以改善。所以，要按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，對其進(jìn)行改造，留出一定的發(fā)展空間，這使得它無法適應(yīng)系統(tǒng)的技術(shù)要求，也就無法滿足軟件的要求。2.2.2可編程控制器系統(tǒng)方案可編程序控制器是針對當(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。在此基礎(chǔ)上，PLC可編程控制器可根據(jù)具體的應(yīng)用條件和功能來進(jìn)行選擇。例如，在實(shí)踐中，需要進(jìn)行模擬和仿真控制的選擇。確保按照預(yù)定的通訊線路選擇合適的通訊設(shè)備。根據(jù)PLC的品牌及型號，進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)及選用。研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)一般都是用來進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的。在編程之后，您可以從編程的線纜中下載該軟件。如果沒有改變“過程”域，那么就修改這個(gè)過程，然后增加一個(gè)功能。二次開采的研究比較簡單，要求設(shè)備布置以保證外部剩余的投入和產(chǎn)出，從而更方便地進(jìn)行后續(xù)的改造和現(xiàn)代化。由于PLC在工程上的廣泛使用，因此，本文以PLC為控制單元，并將其用于實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。為了進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對已有的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測、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機(jī)和PLC通過通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。PLC對外界的抗干擾能力較強(qiáng)。本論文所采用的三菱fx-2n型可編程控制器，能夠在30個(gè)小時(shí)內(nèi)不間斷地工作。同時(shí)，該P(yáng)LC還具備故障顯示、報(bào)警等功能，節(jié)約了運(yùn)行周期，減少了后期維修工作的困難。與傳統(tǒng)的繼電器比較，PLC采用集中式運(yùn)算邏輯，可減少元件數(shù)目，減少電路及電路。PLC在速度、液位、溫度等方面有著廣泛的應(yīng)用。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)不會發(fā)生偏移和抖動。電梯對復(fù)用是為了減少電機(jī)的動力，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。以上對升降機(jī)的工作原理作了簡要的介紹，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繼電器控制在升降機(jī)的控制中，采用了繼電器。為了實(shí)現(xiàn)最基礎(chǔ)的邏輯運(yùn)算，保護(hù)繼電器的正常開啟和關(guān)閉。由于其依靠最簡單的變化。所以，在電路的邏輯運(yùn)算中，它比電子指令更為重要。它的特征是由硬件來完成所有的邏輯函數(shù)，所以操作起來比較簡單和直觀。他們采用了電子控制部件，可以很便宜地買到全部部件。不需要專門的工具就可以進(jìn)行零件的維修和安裝。系統(tǒng)越來越健全，越來越多元化。但是，由于繼電器及控制系統(tǒng)的不完善，會造成繼電器、控制系統(tǒng)等諸多問題。有時(shí)候，需要更多的時(shí)間來維持。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。在邏輯處理中，由于器件的機(jī)械移動，會產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)和滯后。不同的機(jī)器同時(shí)工作，必然會發(fā)出很大的噪聲，從而影響到使用者的舒適?？偠灾?，我們了解到，老的繼電器有許多缺陷，必須經(jīng)常進(jìn)行維修。電梯的故障率很高，很難清理，使人感到舒適。2.2.5控制系統(tǒng)選擇我們在分析了各種方法的利弊后，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，這是這次研究的重點(diǎn)。2.3控制方案的確定本設(shè)計(jì)將PLC應(yīng)用于電梯的設(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，壓控輸入0~10V模擬信號，通過變頻控制控制一定的速度，縮短時(shí)間，使電梯滿足舒適性要求。根據(jù)設(shè)計(jì)過程，檢測系統(tǒng)的輸入模塊為平層，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，通過計(jì)算機(jī)對升降機(jī)的工作狀況進(jìn)行監(jiān)測，本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)通過仿真測試完成。參照控制圖，本次設(shè)計(jì)的控制圖如下：圖2-1系統(tǒng)控制方案框圖第3章第3章電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1可編程控制器的選型PLC普遍的使用到市場上，PLC能夠處理工業(yè)現(xiàn)場出現(xiàn)的數(shù)據(jù)處理、邏輯控制等問題。PLC采用的是專門的編譯器，根據(jù)該軟件的流程設(shè)計(jì)方法，幫助完成各種復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程。滿足工業(yè)場地的所有通訊需求，并且連接到互聯(lián)網(wǎng)，滿足客戶的要求。PLC可靠性強(qiáng)、平穩(wěn)性優(yōu)、擴(kuò)展性強(qiáng)優(yōu)良等特點(diǎn)，是目前工業(yè)發(fā)展的主要產(chǎn)品。3.1.1中央處理單元PLC“大腦”是控制PLC各項(xiàng)功能的一個(gè)核心處理器。CPU具有系統(tǒng)存儲，計(jì)算結(jié)果輸出，系統(tǒng)自檢的作用。CPU在運(yùn)行時(shí)能夠?qū)ρb置進(jìn)行狀態(tài)的檢測。如果外部結(jié)構(gòu)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不符合，則會有警報(bào)。在完成了外部結(jié)構(gòu)的檢測之后，CPU可以通過用戶流程，控制和現(xiàn)場執(zhí)行單元，不斷地對用戶程序進(jìn)行掃描。CPU會定期地掃描用戶的程序，并根據(jù)使用者的程序編寫代碼，從而達(dá)到對用戶程序的實(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存儲器對于PLC的控制器來說，存儲器起到了至關(guān)重要的作用，它可以存儲系統(tǒng)和用戶的信息，確保PLC的工作。該系統(tǒng)內(nèi)存是PLC的內(nèi)部資料，可以用來防止PLC循環(huán)自檢，報(bào)警硬件和使用者程式發(fā)生嚴(yán)重的故障，阻止工程師進(jìn)入和修改他們的資料。用戶存儲器是用來存儲用戶編寫的程序和數(shù)據(jù)的，PLC可以在運(yùn)行的過程中使用掃描用戶的程序，如果遇到一些特殊的情況，可以通過中斷控制進(jìn)行編譯，或者是條件或者是時(shí)間限制來調(diào)用，這樣可以更好的處理特定的事件。3.1.3通信接口PLC要跟外面的世界保持聯(lián)絡(luò)，必須要有一個(gè)通訊器。通信界面是利用PLC與外部裝置、電腦之間的通信協(xié)議作為介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。通信界面會依據(jù)程序的內(nèi)部狀況來確定它是什么類型的通信協(xié)議。PLC內(nèi)部具有擴(kuò)充功能，如MODBUS模塊、以太網(wǎng)模塊等，這些模塊都是常用的通信功能模塊，可以在各種工作條件下進(jìn)行通信。3.1.4電源PLC是一種電子控制的電力，必須要有外部的電力供應(yīng)，電力供應(yīng)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到PLC是否能正常工作。目前最常用的PLC是交流電源AC220V和直流電源DC24V。PLC要求穩(wěn)壓、低諧波。DC24V直流電源必須采用外部的電源。該控制器由西門子S7-200CPU226組成，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用CPU226型，24個(gè)外部輸入，16個(gè)外部輸出。DSP芯片采用EM221作為DSP芯片。電源使用以下的AC220V：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)對電動機(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，其動力公式如下：經(jīng)以上計(jì)算，升降機(jī)的主功率為20.580kW，所選用的變頻器為22KW。MM440變頻器根據(jù)其工作原理和用途，根據(jù)該設(shè)計(jì)要求，采用外接輸入來控制變頻，并利用模擬電流信號來控制變頻調(diào)速器的轉(zhuǎn)速，選擇了AC380V的電壓，系統(tǒng)的工作環(huán)境非常好，MM440變頻器根據(jù)需要，選擇了AC400V和43A的額定電流，頻率可以在0-1000hz之間調(diào)整，選擇風(fēng)扇制冷，采用壁掛式安裝，采用V/F控制，依靠外部終端控制變頻，依靠模擬值來實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。圖3-2MM440變頻器示意圖3.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)思路在電氣電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要學(xué)習(xí)和掌握PLC控制系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖紙，熟悉相關(guān)的圖紙，電氣元件的連接方法和符號，硬件設(shè)計(jì)，PLC的接口，統(tǒng)計(jì)和輸入/輸出的結(jié)構(gòu)。在此背景下，對電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，要有充足的空間。外部正負(fù)轉(zhuǎn)換線屬于變頻器的連接裝置。變頻器是一個(gè)外部驅(qū)動器。轉(zhuǎn)換器采用外部模擬作為速度確定方法。若輸入0V模擬量，則對應(yīng)0Hz頻率；如果輸入10V模擬信號，則對應(yīng)50Hz頻率。變壓器采用V/F控制。根據(jù)參數(shù)設(shè)置滿足V/F控制模式的要求。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，利用外部的模擬量，通過外部模擬值來確定變換器的轉(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，斷路器就會立即啟動，斷開故障。關(guān)于變頻器控制的工藝要求，要對變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路有較好的理解，能設(shè)計(jì)出相應(yīng)的線路。如圖3所示：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)在電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，PLC配線是最重要的環(huán)節(jié)。PLC的配線是整個(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、輸入、輸出端同構(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。下面的圖片顯示了這一次的系統(tǒng)的連接。圖3-4可編程控制器的接線圖圖3-5擴(kuò)展模塊的接線圖第4章第4章電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1I/O分配設(shè)計(jì)下面的表格中顯示了升降機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的I/O結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：表4-1I/O分配設(shè)計(jì)表4.2程序流程功能圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)控制電梯上下行程序。設(shè)置電梯在N(N=1、2、3、4、5）樓層，M層接受信號，當(dāng)M大于N時(shí)，電梯上升；M小于N時(shí)，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至于上下樓的控制，在正常工作的情況下，是不會收到逆向的命令的，如果沒有內(nèi)呼，那么只有逆向的命令才會被觸發(fā)。從這張流程圖可以看出，電梯的反應(yīng)是第一個(gè)倒退的，當(dāng)電梯停在某一層的時(shí)候，如果上面的人接收到了下行信號，那么就會對外面的下一個(gè)信號做出反應(yīng)。同樣的，如果電梯在某一層，如果有上行命令，那么第一個(gè)上行信號就會響應(yīng)。下面的圖片顯示了最遠(yuǎn)距離的反向響應(yīng)。圖4-2電梯最遠(yuǎn)反向響應(yīng)流程圖在電梯打開和關(guān)機(jī)的控制上，當(dāng)電梯到達(dá)一定的樓層，系統(tǒng)會發(fā)出信號，讓電梯門打開，當(dāng)電梯到達(dá)一定程度的時(shí)候，電梯就會自動關(guān)閉，如果沒有人進(jìn)入，電梯就會自動關(guān)閉。在觸碰到門的開關(guān)時(shí)，電梯門將會暫時(shí)關(guān)閉。在電梯門關(guān)閉的時(shí)候，如果有乘客進(jìn)入，電梯就會自動打開，然后等待，如果沒有人乘坐，電梯就會自動關(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。一些梯形圖以及解釋見下圖：圖4-4部分程序梯形圖4.4電梯控制的上位機(jī)設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)在以電梯為目標(biāo)對組態(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工程管理器在建造項(xiàng)目時(shí)，要為項(xiàng)目命名，確定項(xiàng)目的存放地點(diǎn)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括開發(fā)與操作，而開發(fā)即是項(xiàng)目的畫面、變量等。在操作上，著重于對系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，通過運(yùn)行軟件可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的系統(tǒng)工作狀況。具體如下圖所示。圖4-6項(xiàng)目建立對話框設(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)置對話框設(shè)置好了通訊設(shè)備以后，就需要增加一個(gè)驅(qū)動程序，這個(gè)程序是根據(jù)西門子S7-200的驅(qū)動程序來設(shè)置的，并設(shè)置了相應(yīng)的通訊參數(shù)。圖4-8驅(qū)動程序建立對話框完成了驅(qū)動程序，下一步就是進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝要求和可視化的任務(wù)，設(shè)計(jì)變量，包括I/O整數(shù)、I/O離散等。在設(shè)計(jì)變量方面，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程實(shí)際，設(shè)置初始和約束條件。如果沒有別的條件，那就默認(rèn)。具體看下面的圖表。圖4-9變量設(shè)置對話框?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。依托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，請看下面的圖表。圖4-11畫面設(shè)計(jì)圖添加動畫到系統(tǒng)，尤其是指示燈和一些要通過動畫展示的目標(biāo)，系統(tǒng)依靠添加對象能夠參照工藝需求去顯示動畫。具體參見下圖。圖4-12動畫設(shè)計(jì)對話框第5章第5章結(jié)論本論文的目的是根據(jù)電梯的有關(guān)內(nèi)容，對電梯的主、門、電動機(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)對電梯的控制。（1）電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是對其工作原理與作用進(jìn)行分析，根據(jù)其工作原理及工藝要求，選取合適的控制模式。本設(shè)計(jì)對各種不同的控制方法進(jìn)行了比較，并對其優(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)。（2）在硬件設(shè)備和模型的選取上，重點(diǎn)是可編程控制器，通過I/O計(jì)算和比較，選擇符合系統(tǒng)的可編程控制器，并對變頻器和傳感器進(jìn)行了介紹和選擇