《電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）》

電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u19325摘要 173771緒論 238061.1課題的研究背景及意義 2246491.2電梯的組成及分類(lèi) 2103121.3系統(tǒng)研究的思路 2170832電梯控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 4262412.1電梯控制的工藝設(shè)計(jì) 46392.2控制方案的選擇 4139612.3控制方案的確定 6267663電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7300823.1可編程控制器的選型 7320793.2變頻器的選型 8212123.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)思路 9247133.4變頻器電路的接線設(shè)計(jì) 9196983.5可編程控制器的接線設(shè)計(jì) 10179434電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 13254654.1I/O分配設(shè)計(jì) 13258774.2程序流程功能圖設(shè)計(jì) 14139304.3程序的設(shè)計(jì) 15219185電梯控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì) 23157045.1上位機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程 23310625.2系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析 26251646總結(jié) 2811595參考文獻(xiàn) 29摘要本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要以五層電梯為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)電梯的原理分析、動(dòng)作流程設(shè)計(jì)系列的軟硬件設(shè)計(jì)，達(dá)到五層電梯自動(dòng)化控制的目的。系統(tǒng)采用可編程控制器作為電梯控制系統(tǒng)的控制單元，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的工藝要求，通過(guò)程序仿真調(diào)試，完成系統(tǒng)的各種動(dòng)作要求，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。按照PLC設(shè)計(jì)的思路，對(duì)五層電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行工藝要求設(shè)計(jì)和控制方案確定，在此基礎(chǔ)上完成設(shè)備的選型設(shè)計(jì)和硬件I/O分配設(shè)計(jì)。根據(jù)外部的輸入輸出和電路要求，對(duì)五層電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行原理接線圖設(shè)計(jì)。對(duì)系統(tǒng)的工藝流程按照方案和要求繪制，分析程序的設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)上位機(jī)的仿真設(shè)計(jì)，對(duì)各種工藝功能進(jìn)行驗(yàn)證，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，并且能夠滿足后期的升級(jí)改造。五層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合了設(shè)計(jì)實(shí)際工藝，系統(tǒng)可行穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：PLC電梯控制軟硬件設(shè)計(jì)變頻器1緒論1.1課題的研究背景及意義在城市的辦公樓、高層酒店、廠房、以及住宅樓等高層建筑物，電梯作為最基本的重要的上樓下樓交通工具，使用越來(lái)越多。隨著高樓大廈的驟然增加，電梯的需求也日益增長(zhǎng)，并且在控制方面的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，隨著人們對(duì)電梯的工藝改進(jìn)越來(lái)越迫切，對(duì)電梯的工藝以及流程提出更高的意見(jiàn)和要求。包括安全的使用、調(diào)速精度、調(diào)速范圍等，在靜態(tài)工作和動(dòng)態(tài)工作特性下都提出幾近苛刻的要求。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)五層電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足五層電梯的上行、下行和開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)控制的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)五層電梯的防擠壓系統(tǒng)和剎車(chē)系統(tǒng)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)上位機(jī)的仿真實(shí)現(xiàn)五層電梯的控制設(shè)計(jì)要求。1.2電梯的組成及分類(lèi)現(xiàn)代電梯，按照設(shè)計(jì)的國(guó)家電梯標(biāo)準(zhǔn)，主要由曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、對(duì)重裝置、上下行導(dǎo)軌、安全保護(hù)裝置、轎廂裝置以及電氣控制系統(tǒng)等組成。曳引機(jī)的主要作用是通過(guò)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轎廂上行和下行，是電梯的動(dòng)力部分。對(duì)重裝置是電梯的必不可少部分，主要平衡轎廂。導(dǎo)軌是轎廂的移動(dòng)軌跡，轎廂移動(dòng)通過(guò)導(dǎo)軌進(jìn)行上移和下移。在每個(gè)電梯中，往往需要安裝安全防護(hù)檢測(cè)裝置和保護(hù)裝置，比如上行限位開(kāi)關(guān)、下行限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)平層限位開(kāi)關(guān)失效后，需要通過(guò)上行或下行限位開(kāi)關(guān)，緊急停止設(shè)備；對(duì)防夾傳感器進(jìn)行安裝，主要目的是防止乘客在電梯關(guān)門(mén)狀態(tài)下進(jìn)入電梯，對(duì)乘客造成的傷害，當(dāng)電梯發(fā)生意外墜落過(guò)程中，通過(guò)失重傳感器檢測(cè)，并且輸出剎車(chē)系統(tǒng)，將電梯抱閘，防止造成重大事故。當(dāng)電梯超重后，由超重傳感器發(fā)出信號(hào)，表示當(dāng)前電梯超重，需要減重才能繼續(xù)運(yùn)行。按照現(xiàn)代電梯的分類(lèi)，主要分為高速電梯、中速電梯和低速電梯，高速電梯的運(yùn)行速度大于二米每秒，而中速電梯的運(yùn)行速度為一米到兩米之間每秒，低速電梯的速度為小于一米每秒。1.3系統(tǒng)研究的思路按照五層電梯的研究?jī)?nèi)容，主要對(duì)曳引機(jī)和門(mén)電機(jī)進(jìn)行變頻控制,并且按照電梯的上行、下行、開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)的工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，此課題基本思路是了解電梯的工藝要求，進(jìn)行系統(tǒng)的變頻電路設(shè)計(jì)和PLC電路設(shè)計(jì)，通過(guò)程序功能分析實(shí)現(xiàn)電梯的控制要求。（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先對(duì)五層電梯控制系統(tǒng)的功能和原理進(jìn)行分析，通過(guò)基本原理和功能工藝要求，選擇系統(tǒng)的控制方式。在控制類(lèi)項(xiàng)目中，控制方式比較多，本設(shè)計(jì)對(duì)控制方式進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)的分析和比較，選擇的方式為PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（2）在硬件設(shè)備選型中，重點(diǎn)對(duì)可編程控制器進(jìn)行詳細(xì)介紹，通過(guò)I/O計(jì)算和比較選擇，選擇合適的可編程控制器作為本系統(tǒng)的控制單元，對(duì)變頻器、傳感器進(jìn)行介紹和型號(hào)選擇確定，在設(shè)備選型基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)，明確輸入部分和輸出部分，分析硬件控制思路和基本控制要求。（3）在硬件設(shè)計(jì)中，按照系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行硬件分析，并且通過(guò)AUTOCAD繪圖軟件，對(duì)該系統(tǒng)的各項(xiàng)電路圖進(jìn)行繪制，主要完成PLC的電路圖、主電路執(zhí)行單元的電路圖以及其他的電路圖。按照設(shè)計(jì)規(guī)范，考慮電路圖的使用安全，設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)功能。（4）在本系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)，首先明確了本系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)分配，對(duì)本系統(tǒng)的工藝進(jìn)行詳細(xì)分析并完成程序流程圖的設(shè)計(jì)。按照程序流程圖完成系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)和說(shuō)明，對(duì)程序的邏輯控制和數(shù)據(jù)計(jì)算等進(jìn)行設(shè)計(jì)。（5）為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可視化，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)的設(shè)計(jì)，通過(guò)組態(tài)設(shè)計(jì)的步驟，詳細(xì)完成各項(xiàng)工作設(shè)計(jì)。通過(guò)仿真調(diào)試步驟對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，達(dá)到系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)要求。2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)五層電梯設(shè)計(jì)，按照電梯的基本工藝要求，進(jìn)行自動(dòng)控制，在實(shí)現(xiàn)電梯上行、下行以及開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)控制。具體的工藝分析如下：（1）電梯分為外呼按鈕和內(nèi)呼按鈕，外呼按鈕除過(guò)一層為上行按鈕、五層為下行按鈕之外，其他樓層分別有上行按鈕和下行按鈕；內(nèi)呼按鈕為樓層選擇按鈕，當(dāng)乘客進(jìn)入電梯，通過(guò)內(nèi)呼按鈕進(jìn)行選擇目標(biāo)樓層，電梯根據(jù)目標(biāo)樓層指令，開(kāi)始執(zhí)行上行或下行動(dòng)作。（2）當(dāng)電梯上行或下行時(shí)，對(duì)反向的主令信號(hào)將不接受。在反方向的外呼按鈕輸入時(shí)，在沒(méi)有其他內(nèi)呼輸入的情況下，就對(duì)反方向的外呼按鈕進(jìn)行響應(yīng)。并且電梯設(shè)計(jì)必須要有最遠(yuǎn)反向外呼相應(yīng)功能。（3）電梯每個(gè)樓層有平層檢測(cè)傳感器，當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)樓層時(shí)，該平層傳感器動(dòng)作，電梯停止運(yùn)行，并停在目標(biāo)樓層，并且自動(dòng)開(kāi)門(mén)，當(dāng)延時(shí)一段時(shí)間，將自動(dòng)關(guān)門(mén)。（4）對(duì)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)通過(guò)限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)是否開(kāi)門(mén)到位或關(guān)門(mén)到位。當(dāng)關(guān)門(mén)到位，電梯才能執(zhí)行上行或下行動(dòng)作，如果在關(guān)門(mén)過(guò)程中，突然有乘客進(jìn)入電梯，防夾傳感器響應(yīng)信號(hào)，將重新開(kāi)門(mén)，以免乘客被門(mén)夾傷。按照以上的電梯工藝設(shè)計(jì)要求，對(duì)五層電梯進(jìn)行控制方案的選擇，并完成硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)上位機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)五層電梯的控制功能。2.2控制方案的選擇通過(guò)五層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行控制方案的設(shè)計(jì)和選擇，控制方案的選擇主要考慮現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用環(huán)境、系統(tǒng)的功能要求以及經(jīng)濟(jì)成本的投資考慮等進(jìn)行分析。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求務(wù)必做到控制穩(wěn)定、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)環(huán)境、并且能夠?yàn)楹笃谏?jí)改造提供空間?？刂品桨傅倪x擇直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，功能實(shí)現(xiàn)的完整性以及控制方便快捷，為后期的系統(tǒng)升級(jí)改造留有空間，并且能方便進(jìn)行系統(tǒng)的改造升級(jí)。最主要的是系統(tǒng)控制方案直接關(guān)系到項(xiàng)目設(shè)計(jì)的成本和開(kāi)發(fā)周期，下面對(duì)常用的系統(tǒng)控制方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)的分析并進(jìn)行比較，選擇出適合本系統(tǒng)的控制方案。（1）單片機(jī)系統(tǒng)方案單片機(jī)的功能比較強(qiáng)大，能夠應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種控制功能，控制精度高，自動(dòng)化程度也高，而且能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝要求，實(shí)現(xiàn)各種功能，達(dá)到控制的工藝目的。單片機(jī)在進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，首先進(jìn)行硬件電路板的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，其次進(jìn)行軟件程序的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。特別在電路板硬件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，要求謹(jǐn)慎細(xì)微，稍有差錯(cuò)，該電路板設(shè)計(jì)將成為次品，因此單片機(jī)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中周期比較長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試如果工藝發(fā)生較大改變，該已有的單片機(jī)電路板硬件有可能面臨廢棄，可能重新設(shè)計(jì)電路板。對(duì)于軟件設(shè)計(jì)程序，一旦固化在存儲(chǔ)器內(nèi)，將難以進(jìn)行改變。而且單片機(jī)系統(tǒng)方案對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的抗干擾要求比較嚴(yán)格，擴(kuò)展性能比較差，不能適應(yīng)于作業(yè)惡劣的工業(yè)環(huán)境，后期系統(tǒng)升級(jí)困難。所以按照本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，需要為后期升級(jí)改造留有空間，因此單片機(jī)系統(tǒng)方案無(wú)法滿足本系統(tǒng)的工藝要求，故此方案不作考慮。（2）可編程控制器系統(tǒng)方案可編程控制器的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)本身是針對(duì)工業(yè)控制環(huán)境的特定要求而研制，可編程控制器結(jié)合當(dāng)前研究最新成果，特別是計(jì)算機(jī)的技術(shù)發(fā)展、通信技術(shù)發(fā)展、傳感器應(yīng)用發(fā)展等領(lǐng)域的研究，都可以通過(guò)可編程控制器的特定功能模塊得以實(shí)現(xiàn)。面對(duì)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，可編程控制器設(shè)計(jì)最初，就考慮抗干擾能力性能、高可靠性能、高穩(wěn)定性能等，所以可編程控制器的應(yīng)用比較廣泛?？删幊炭刂破骺梢酝ㄟ^(guò)模塊擴(kuò)展進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照現(xiàn)場(chǎng)的工藝要求以及功能，可以進(jìn)行模塊選擇，我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的控制需要，選擇相應(yīng)的擴(kuò)展模塊，比如現(xiàn)場(chǎng)I/O點(diǎn)較多，可以根據(jù)I/O的點(diǎn)數(shù)，選擇數(shù)字量擴(kuò)展模塊；比如現(xiàn)場(chǎng)需要模擬量的控制，可以根據(jù)模擬量控制的多少選擇模擬量擴(kuò)展模塊；比如現(xiàn)場(chǎng)需要完成特定通訊協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線，需要選擇適合該通訊協(xié)議的通信模塊。在軟件設(shè)計(jì)方面，可以根據(jù)PLC的品牌和型號(hào)，選擇不同的程序設(shè)計(jì)軟件。對(duì)常用的邏輯控制、數(shù)學(xué)計(jì)算、PID調(diào)節(jié)、通信設(shè)計(jì)等進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，當(dāng)設(shè)計(jì)完程序，通過(guò)編程電纜進(jìn)行程序下載即可。如果現(xiàn)場(chǎng)工藝發(fā)生改變，完全可以對(duì)程序進(jìn)行修改和功能增加，二次開(kāi)發(fā)比較容易，在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，需要按照要求進(jìn)行外部輸入輸出余量保留，為后期改造升級(jí)提供諸多方便。對(duì)于可編程控制器的大量普及和應(yīng)用，本次設(shè)計(jì)就考慮采用可編程控制器作為總控制單元，進(jìn)行該系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)。（3）可編程控制器+上位機(jī)系統(tǒng)方案對(duì)于本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需要進(jìn)行當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控、參數(shù)修改、記錄查詢、報(bào)表查詢等要求，這就需要通過(guò)上位機(jī)人機(jī)界面進(jìn)行顯示，工作人員可以通過(guò)人機(jī)界面了解當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。上位機(jī)和可編程控制器之間通過(guò)通訊協(xié)議進(jìn)行連接，將可編程控制器的內(nèi)部變量進(jìn)行實(shí)時(shí)更新交互，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)可視化控制監(jiān)控的目的，該控制方案對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)很有幫助，并且能根據(jù)不同的生產(chǎn)工況進(jìn)行數(shù)據(jù)更改，是當(dāng)前比較熱門(mén)的控制方案。按照本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和控制策略，考慮采用可編程控制器+上位機(jī)的控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)以上控制方案的比較和選擇，按照五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本控制策略，選擇采用可編程控制器+上位機(jī)的控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中分為系統(tǒng)的硬件圖紙、可編程控制器的軟件程序、上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)。通過(guò)三大分部設(shè)計(jì)，進(jìn)行最終調(diào)試仿真，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求。2.3控制方案的確定本設(shè)計(jì)采用可編程控制器對(duì)五層電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)曳引機(jī)和門(mén)電機(jī)，達(dá)到節(jié)能控制和調(diào)速的功能，通過(guò)變頻器的電位器調(diào)節(jié)輸入0-10V模擬量信號(hào)，進(jìn)行速度給定控制，通過(guò)變頻器加速減速時(shí)間控制，使電梯達(dá)到舒適度的要求。按照工藝的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)輸入部分主要包括內(nèi)呼按鈕輸入、外呼按鈕輸入、平層檢測(cè)輸入、限位開(kāi)關(guān)輸入等；系統(tǒng)輸出部分主要包括電梯的上行輸出和下行輸出、開(kāi)門(mén)輸出和關(guān)門(mén)輸出、樓層指示輸出、上呼指示輸出、下呼指示輸出、內(nèi)呼指示輸出。并且通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行電梯當(dāng)前狀態(tài)監(jiān)控，通過(guò)仿真調(diào)試，達(dá)到本設(shè)計(jì)的方案控制。按照該控制方案，本設(shè)計(jì)的控制方案框圖如下設(shè)計(jì)。圖2-1系統(tǒng)控制方案框圖3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可編程控制器在市場(chǎng)上應(yīng)用比較多，可編程控制器可以解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各種問(wèn)題，包括現(xiàn)場(chǎng)邏輯控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、通信功能以及過(guò)程控制的實(shí)現(xiàn)功能等?？删幊炭刂破鞑捎脤Ｓ玫某绦蚓幾g軟件，通過(guò)該軟件的組態(tài)設(shè)計(jì)、工藝程序設(shè)計(jì)等方法，幫助完成工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的各種復(fù)雜的工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種通訊，和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，達(dá)到客戶的要求?？删幊炭刂破骶哂懈呖煽啃浴⒏叻€(wěn)定性、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的主力產(chǎn)品。（1）中央處理單元中央處理單元作為可編程控制器的“大腦”，承擔(dān)可編程控制器一切的運(yùn)轉(zhuǎn)功能。中央處理單元主要的功能包括系統(tǒng)電源的自我檢查、外部硬件組態(tài)的檢查、系統(tǒng)存儲(chǔ)器以及用戶存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)調(diào)用、外部輸入輸出點(diǎn)的狀態(tài)檢查、用戶程序的循環(huán)掃描執(zhí)行、將運(yùn)算結(jié)果輸出等。當(dāng)可編程控制器處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，CPU將進(jìn)行設(shè)備組態(tài)狀態(tài)自檢，如果外部設(shè)備與內(nèi)部設(shè)計(jì)組態(tài)不相符，將通過(guò)報(bào)警方式輸出；當(dāng)外部組態(tài)自檢成功后，CPU將從輸入映像寄存器將信號(hào)調(diào)用，并循環(huán)掃描用戶程序，通過(guò)用戶程序的邏輯運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果輸出到輸出映像寄存器，并控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行單元。CPU通過(guò)循環(huán)掃描的方式對(duì)用戶的程序進(jìn)行處理，按照用戶程序的工藝編譯，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的各種方式控制。用戶可以進(jìn)行中斷設(shè)計(jì)，通過(guò)各種條件調(diào)用中斷程序，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的某些特殊條件進(jìn)行程序處理。強(qiáng)大的CPU運(yùn)算功能是衡量可編程控制器品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)。（2）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器作為可編程控制器的重要存儲(chǔ)單元，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行存放，能夠使可編程控制器正常運(yùn)行。系統(tǒng)存儲(chǔ)器為可編程控制器內(nèi)部的數(shù)據(jù)，該內(nèi)部程序用于可編程控制器循環(huán)自檢、對(duì)設(shè)備硬件和用戶程序嚴(yán)重錯(cuò)誤問(wèn)題進(jìn)行報(bào)警輸出等，不允許工程人員對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)和更改。用戶存儲(chǔ)器主要存放用戶編譯的程序以及用戶數(shù)據(jù)，可編程控制器在運(yùn)行時(shí)，將用戶程序進(jìn)行調(diào)用掃描，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件出現(xiàn)特殊情況，可以采用中斷控制的要求進(jìn)行編譯，將中斷事件按照條件中斷或者時(shí)間中斷的方式進(jìn)行調(diào)用，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的特殊事件進(jìn)行處理。（3）通信接口可編程控制器要與外界進(jìn)行通訊，必須依賴通訊接口得以實(shí)現(xiàn)。通訊接口主要用于可編程控制器和外部設(shè)備及計(jì)算機(jī)之間，通過(guò)某種通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。通過(guò)程序內(nèi)部組態(tài)，決定通信接口處于何種通信協(xié)議?？删幊炭刂破骶哂型ㄐ艛U(kuò)展功能模塊，常見(jiàn)的通信功能模塊包含以太網(wǎng)功能模塊、MODBUS功能模塊、Profibus-DP功能模塊等，以滿足各種不同工況下的通信功能。（4）電源可編程控制器作為電子控制電源，需要外部供電才得以工作，電源供電質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到可編程控制器能否安全穩(wěn)定的工作。常用的可編程控制器，該工作電源主要為兩種，分別為AC220V工作交流電源，DC24V工作直流電源。可編程控制器對(duì)電源的要求為電壓穩(wěn)定，諧波較少。對(duì)于DC24V工作直流電源，需要通過(guò)外部開(kāi)關(guān)電源得以實(shí)現(xiàn)。按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，采用西門(mén)子S7-200CPU226可編程控制器作為系統(tǒng)的控制單元，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)選擇的CPU226型號(hào)，外部輸入端子為24個(gè)，外部輸出端子為16個(gè)，再選用EM221擴(kuò)展模塊作為數(shù)字量輸出模塊.采用的工作電源為AC220V，產(chǎn)品如下所示。圖3-1可編程控制器3.2變頻器的選型變頻器作為工業(yè)應(yīng)用常用的驅(qū)動(dòng)單元，通過(guò)變頻控制技術(shù)以及現(xiàn)代微電子應(yīng)用技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作電動(dòng)機(jī)進(jìn)行頻率、轉(zhuǎn)矩控制的電力設(shè)備。變頻器的分類(lèi)主要包括高壓大功率變頻器和低壓小功率變頻器，常用變頻器的工作電源使用工頻交流電源。按照資料查詢，電梯的曳引機(jī)，按照載重1000KG、運(yùn)行速度1.75m/s考慮計(jì)算，曳引機(jī)的功率如下計(jì)算：按照以上計(jì)算，曳引機(jī)計(jì)算功率為20.580KW，需要選擇變頻器為22KW。通過(guò)對(duì)變頻器的原理及應(yīng)用分析，按照本設(shè)計(jì)的要求，對(duì)變頻器采用外部端子輸入啟?？刂?，并且通過(guò)電流模擬量信號(hào)進(jìn)行變頻器的調(diào)速控制，負(fù)載類(lèi)型為一般負(fù)載，安裝的電壓等級(jí)為AC380V，系統(tǒng)使用現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境良好，按照此應(yīng)用要求和范圍，MM440變頻器按照本設(shè)計(jì)的工作要求，選用的變頻器額定輸入電壓為AC400V，額定電流為43A，頻率調(diào)節(jié)范圍為0-1000HZ，冷卻方式為風(fēng)扇冷卻，安裝方式為壁掛式安裝，控制方式為V/F電壓頻率控制，通過(guò)外部端子進(jìn)行變頻器的啟?？刂疲ㄟ^(guò)模擬量進(jìn)行變頻器的速度調(diào)節(jié)。圖3-2MM440變頻器示意圖3.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)思路在五層電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件方面的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)PLC控制系統(tǒng)的電氣圖紙?jiān)O(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行學(xué)習(xí)和掌握，對(duì)圖紙中涉及的各種電器元件的符號(hào)和接線方式要熟悉了解。（1）對(duì)可編程控制器的硬件接線設(shè)計(jì)，要對(duì)輸入部分和輸出部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分配，在輸入輸出部分的基礎(chǔ)上，考慮五層電梯控制系統(tǒng)的后期升級(jí)改造，需要對(duì)可編程控制器留有升級(jí)改造的空間，預(yù)留部分余量。（2）變頻器的硬件接線主要包括外部正反轉(zhuǎn)接線，模擬量信號(hào)輸入接線等。變頻器的啟動(dòng)方式為外部端子啟動(dòng)；變頻器的速度給定方式采用外部模擬量速度給定，給定信號(hào)為0-10V模擬量。當(dāng)輸入模擬量為0V時(shí)，給定頻率為0HZ，當(dāng)輸入模擬量為10V時(shí)，給定頻率為50HZ。變頻器采用的控制方式為V/F控制。通過(guò)參數(shù)設(shè)置完成變頻器的V/F控制方式要求。3.4變頻器電路的接線設(shè)計(jì)按照電梯控制系統(tǒng)的工藝分析要求以及控制策略，結(jié)合總體設(shè)計(jì)方案，選擇MM440變頻器進(jìn)行主電路的設(shè)計(jì)，變頻器額定輸入電壓為AC380V，頻率調(diào)節(jié)范圍為0-50HZ，控制策略為V/F電壓頻率控制，通過(guò)外部端子進(jìn)行變頻器的啟?？刂疲冾l器的速度給定方式采用外部模擬量速度給定，給定信號(hào)為0-10V模擬量。當(dāng)輸入模擬量為0V時(shí)，給定頻率為0HZ，當(dāng)輸入模擬量為10V時(shí)，給定頻率為50HZ。變頻器主電路設(shè)計(jì)元件包括斷路器、變頻器等，斷路器的作用是通斷電動(dòng)機(jī)主電路回路，當(dāng)主電路發(fā)生過(guò)流現(xiàn)象時(shí)，斷路器將立即動(dòng)作，切除故障線路。對(duì)于變頻器控制的工藝要求，通過(guò)認(rèn)真學(xué)習(xí)變頻器的硬件接線手冊(cè)，對(duì)變頻器進(jìn)行接線設(shè)計(jì)。如下圖所示。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)對(duì)于五層電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，PLC的接線是重要的組成部分。可編程控制器的接線是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的重要部分，市場(chǎng)上各個(gè)品牌的可編程控制器接線原理基本相同，接線基本由電源接線部分、DI輸入接線部分和DO輸出接線部分三部分組成。按照五層電梯控制系統(tǒng)的控制策略和總體設(shè)計(jì)方案，已經(jīng)明確了可編程控制器的輸入部分和輸出部分，按照本系統(tǒng)的可編程控制器選型，選用的電源電壓為AC220V,因此輸入部分單元和輸出部分單元的電壓等級(jí)和電源電壓等級(jí)相同，都為AC220V。按照硬件設(shè)計(jì)分析及可編程控制器電路設(shè)計(jì)規(guī)范，為后期系統(tǒng)的升級(jí)改造考慮，留有充足的輸入備用部分和輸出備用部分。本系統(tǒng)的輸入電源端子為N和L，分別接入交流AC220V電源的N極和L極，并且通過(guò)斷路器進(jìn)行電源的接通和斷開(kāi)。在DI輸入部分，公共端分別為1M和2M等，該公共端需要接入電源的N極，對(duì)于輸入部分的按鈕等電器元件，對(duì)于輸入的按鈕，需要進(jìn)行兩端接線，其中一段和PLC的正極相連接，另外一端將接入PLC的DI端子內(nèi)。在進(jìn)行DO輸出部分，公共端子有1M、1L等，所有公共端子的M端與電源的N極接通，所有公共端子的L端與電源的L極接通。本系統(tǒng)的硬件接線如下圖3-4所示。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電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1I/O分配設(shè)計(jì)對(duì)于五層電梯系統(tǒng)的I/O分配設(shè)計(jì)，通過(guò)工藝的分析確定了輸入功能和輸出功能，對(duì)這些輸入和輸出的功能進(jìn)行具體的I/O分配設(shè)計(jì)，首先通過(guò)I/O分配設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)，能夠充分考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完整性，比如要考慮系統(tǒng)的各種功能輸入和輸出，系統(tǒng)的保護(hù)功能輸入和輸出以及系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能，通過(guò)全面考慮系統(tǒng)的需求，可以做到有條不紊，防止遺漏。通過(guò)I/O分配設(shè)計(jì)，在軟件程序設(shè)計(jì)中，能夠?qū)壿嬁刂朴?jì)算和輸出等有所幫助。具體的分配設(shè)計(jì)如下表所示。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Q0.3五層內(nèi)呼I0.4五層內(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Q1.3五層外呼下I1.4五層外乎下指示Q1.4開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)I1.5電梯上行輸出Q1.5關(guān)門(mén)開(kāi)關(guān)I1.6電梯下行輸出Q1.6一層平層I1.7門(mén)電機(jī)開(kāi)Q1.7二層平層I2.0門(mén)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Q2.2五層平層I2.3一層指示Q2.5開(kāi)門(mén)限位I2.4二層指示Q2.6關(guān)門(mén)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I2.7五層指示Q3.14.2程序流程功能圖設(shè)計(jì)對(duì)于五層電梯上下行控制流程圖設(shè)計(jì)。假設(shè)電梯停在N（N=1,2,3,4,5）樓,M樓有信號(hào),M＞N時(shí)，電梯上行；M＜N時(shí)，電梯下行。如下圖所示。圖4-1電梯上下行控制流程圖對(duì)于電梯上下行控制流程，當(dāng)電梯運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)反向的輸入外呼將不接受該指令，如果沒(méi)有內(nèi)呼信號(hào)輸入，當(dāng)其他反向輸入外呼信號(hào)，將進(jìn)行響應(yīng)。通過(guò)該流程圖可知，電梯具有最遠(yuǎn)反向的響應(yīng)功能，當(dāng)電梯在某一層時(shí)，如果該上層的外呼下信號(hào)都有輸入時(shí)，將響應(yīng)最遠(yuǎn)的外呼下信號(hào)；同理，當(dāng)電梯在某一層時(shí)，如果該下層信號(hào)外呼上信號(hào)都有輸入時(shí)，將響應(yīng)最遠(yuǎn)的外呼上信號(hào)。對(duì)于該最遠(yuǎn)反向響應(yīng)的功能，如下流程圖所示。圖4-2電梯最遠(yuǎn)反向響應(yīng)流程圖對(duì)于電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)控制，當(dāng)電梯到達(dá)某一目標(biāo)樓層時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出開(kāi)門(mén)輸出的信號(hào)，電梯門(mén)開(kāi)始打開(kāi)，當(dāng)碰觸開(kāi)門(mén)限位時(shí)，電梯門(mén)停止，并且進(jìn)行延時(shí)，當(dāng)延時(shí)時(shí)間到后，如果沒(méi)人進(jìn)入電梯，將自動(dòng)關(guān)門(mén)。當(dāng)碰觸到關(guān)門(mén)限位后，電梯門(mén)將停止。當(dāng)電梯門(mén)在關(guān)門(mén)狀態(tài)時(shí)，如果有乘客進(jìn)入電梯，將立即打開(kāi)電梯門(mén)，并重新延時(shí)，當(dāng)延時(shí)時(shí)間到后，如果沒(méi)人進(jìn)入電梯，將自動(dòng)關(guān)門(mén)。圖4-3電梯開(kāi)關(guān)門(mén)流程圖4.3程序的設(shè)計(jì)采用STEP7-Micro/win作為編程軟件，根據(jù)電梯控制系統(tǒng)的控制要求設(shè)計(jì)情況及PLC控制系統(tǒng)I/O的分配情況，進(jìn)行程序編寫(xiě)。在設(shè)計(jì)中，按照需要實(shí)現(xiàn)的程序條例清晰，方便編寫(xiě)，也便于調(diào)試。梯形圖及注釋如下：5電梯控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)5.1上位機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程本設(shè)計(jì)主要針對(duì)五層電梯進(jìn)行組態(tài)王設(shè)計(jì)，按照組態(tài)王設(shè)計(jì)的步驟和要求，對(duì)工程管理器打開(kāi)后，進(jìn)行項(xiàng)目的建立，如下圖5-1所示。圖5-1工程管理器在對(duì)工程的建立過(guò)程中，主要進(jìn)行工程的名稱命名，對(duì)項(xiàng)目的保存地址進(jìn)行設(shè)置。系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為開(kāi)發(fā)和運(yùn)行兩部分，所謂開(kāi)發(fā)就是對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行驅(qū)動(dòng)組態(tài)、變量的設(shè)計(jì)和建立、畫(huà)面的設(shè)計(jì)并且對(duì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行設(shè)計(jì)。而對(duì)于運(yùn)行部分，主要進(jìn)行系統(tǒng)仿真運(yùn)行，通過(guò)運(yùn)行軟件可以模擬當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況。就可以建立新項(xiàng)目，如下圖5-2所示。圖5-2項(xiàng)目建立對(duì)話框當(dāng)項(xiàng)目的名稱和保存地址設(shè)置好后，就開(kāi)始進(jìn)行項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)組態(tài)設(shè)計(jì)，主要方法是將項(xiàng)目的串口進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)串口的設(shè)置，對(duì)通訊波特率、奇偶校驗(yàn)以及地址等進(jìn)行設(shè)置。按照本設(shè)計(jì)，采用9600波特率，使用的通訊方式主要為RS232。如下圖5-3所示。圖5-3串口設(shè)置對(duì)話框當(dāng)通訊驅(qū)動(dòng)設(shè)置完后，就進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的添加，本設(shè)計(jì)主要針對(duì)西門(mén)子S7-200系列的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行建立，設(shè)置好驅(qū)動(dòng)的地址和相應(yīng)的通訊參數(shù)，如下圖5-4所示。圖5-4驅(qū)動(dòng)程序建立對(duì)話框當(dāng)驅(qū)動(dòng)建立好后，就需要進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，首先按照系統(tǒng)的工藝要求和設(shè)計(jì)可視化的目的，對(duì)系統(tǒng)的變量進(jìn)行添加設(shè)計(jì)，變量設(shè)計(jì)過(guò)程中，包括I/O離散、I/O整數(shù)以及內(nèi)存離散和內(nèi)存整數(shù)等。對(duì)變量設(shè)計(jì)按照工程的實(shí)際，進(jìn)行初始值和限制值的設(shè)置。如果沒(méi)有特殊要求，保存默認(rèn)就可以。如下圖5-5所示。圖5-5變量設(shè)置對(duì)話框按照變量添加的步驟，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，對(duì)每