流程和企業(yè)成熟度模型(PEMM)框架和六層電梯的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計-畢業(yè)論文

學士學位論文1緒論1.1電梯的概述1.1.1電梯的分類電梯主要就是利用轎廂在固定軌道中把乘客或者物品豎直的運送到一定位置的固定設(shè)備。通常來說無論它的驅(qū)動方式怎么樣，我們都能把電梯作為建筑物內(nèi)部垂直運輸交通工具的總稱。通過對建筑物的各類需要的考慮，從而設(shè)計出不同種類的電梯。目前電梯基本分類方法大致如下。1.按用途分類乘客電梯，載貨電梯，客貨電梯，病床電梯，住宅電梯，雜物電梯，汽車電梯，特種電梯，觀光電梯。2.按驅(qū)動方式分類交流電梯，直流電梯，液壓電梯，齒輪齒條電梯，螺桿式電梯，直線電動機驅(qū)動的電梯。3.按速度分類低速梯，中速梯，高速梯，超高速梯。4.按電梯有無司機分類有司機的電梯，無司機電梯，有/無司機電梯。5.按操縱控制方式分類手柄開關(guān)操縱，按鈕控制電梯，信號控制電梯，集選控制電梯，并聯(lián)控制電梯，群控電梯，1.1.2電梯的組成1.曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)主要的作用是使轎廂進行上下運行，為其提供動力。2.導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)的主要的作用是為轎廂的運動指引方向，為轎廂的運行提供正確的線路。3.轎廂轎廂主要是運載乘客和貨物的箱式設(shè)備，是電梯的主題部分。4.門系統(tǒng)門系統(tǒng)的主要功能是作為轎廂的門使用，使轎廂內(nèi)部封閉更加安全。5.重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(tǒng)的主要功能是對所承載的人或貨物進行測量，防止超過固定值。6.電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)的功能主要是拖動整個轎廂系統(tǒng)，把電梯的速度控制在一定范圍內(nèi)。7.電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的功能是對電梯的運行和各方面的步驟進行全面設(shè)計和控制。8.安全保護系統(tǒng)安全保護系統(tǒng)保證電梯安全使用，可以防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。1.1.3電梯的工作原理電梯在工作時，電梯的曳引繩兩邊一頭接轎廂的主體另一頭接對重部分，把曳引輪和導(dǎo)向輪連接在一起，并纏繞起來，曳引電機運行后通過變頻器變速以后再使曳引輪變速運行，然后通過曳引繩與曳引輪之前相互摩擦而產(chǎn)生出的牽引力做功來使轎廂和對重上升下降，以此可以把人或物品運送到指定位置。把導(dǎo)靴放置在轎廂上沿著位于建筑墻體上的導(dǎo)軌重復(fù)的做上升下降運動，以防轎廂在運動的過程中發(fā)生偏斜或擺動的問題。在電動機運行時常閉塊式制動器一旦出現(xiàn)松閘，可使電梯運行，如果在失電時下制動的情況發(fā)生的話，可能會使轎廂停止上升下降運行，并且在指定目標樓層上保持轎廂停止的狀態(tài)，讓里面的人或貨物逃出。轎廂的作用就是把乘客或者其他載貨物運送到指定位置的一個箱體，對重主要是用來平衡轎廂的載荷、減少電動機的功率。補償裝置的作用是對曳引繩運動時張力和重量的變化進行補償，能夠穩(wěn)定曳引機的負載能力，也可以將轎廂安全的停止。電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對電梯各方面的控制。指示呼叫系統(tǒng)可以把轎廂的運動方向和所在樓層的位置顯示出來。安全裝置的作用是使電梯在運行過程中得到安全的保障。1.2PLC控制電梯的優(yōu)勢自1889年美國奧梯斯升降機公司推出世界第一部以電動機為動力的升降機以來，電梯在驅(qū)動方式上經(jīng)歷了卷筒式驅(qū)動、牽引式驅(qū)動等歷程，逐漸形成了直流電機拖動和交流電機拖動兩種不同的拖動方式。如今電梯已成為人們進出高層建筑不可或缺的代步工具；而且作為載人工具，人們在運行的平滑性、高速性、準確性、高效性等一系列靜、動態(tài)性能方面對它提出了更高的要求。早期的自動控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實現(xiàn)的，其特點是：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、抗干擾能力強，可以實現(xiàn)集中控制和遠距離控制，但是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點的開關(guān)動作，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。在當今時代，人類的高科技技術(shù)以飛速的方式發(fā)展，我們的微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也有了非常好的前景，電梯現(xiàn)如今已經(jīng)成為我們在生活中必不可少的一種運輸工具。另外，現(xiàn)如今生活對電梯在運行的安全性、高效性、舒適性等要求不斷的提高的同時，其各種技術(shù)也隨之非常快速的提高，其中電梯的拖動技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，電梯的邏輯控制能力現(xiàn)在已經(jīng)由PLC逐步取代了過去的一些元件控制。電梯控制要求介入的設(shè)備使用起來比較簡單，對應(yīng)用于系統(tǒng)組態(tài)的編程也要簡單，具有人性化的人機界面，配備應(yīng)用程序庫后，加快了編程和調(diào)試的速度。通過PLC對于程序進行編輯，改善了電梯的控制能力，加強了電梯在運行中的安全性能。因此PLC在電梯的控制系統(tǒng)中的應(yīng)用就非常廣泛，并且非常具有實際價值[1]。1.3電梯的發(fā)展趨勢1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器PLC（ProgrammableLogicController），其特點是：具備邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，編程語言采用直觀的梯形圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好?？删幊炭刂破鳎≒LC）既保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機接口、維修方便等諸多高品質(zhì)性能。因此，PLC在電梯控制領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC（可編程控制器）在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用。PLC是一種基于數(shù)字計算機技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出口，完成一系列邏輯、順序、定時、記數(shù)、運算等確定的功能，來控制各種類型的機電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過程。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。當今世界,電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標志之一[1]。2總體設(shè)計方案依據(jù)實驗室中的六層電梯裝置模型，設(shè)計一個六層交流調(diào)速電梯控制系統(tǒng)，按照電梯的一般控制原則編制相應(yīng)的軟件程序，繪制出相關(guān)圖紙。利用實驗室的現(xiàn)有設(shè)備進行系統(tǒng)的模擬實驗。對畢業(yè)設(shè)計進行總結(jié)，并撰寫畢業(yè)設(shè)計報告。2.1THBCDT-2型多層電梯實驗?zāi)Ｐ?.1.1概述THBCDT-2型群控多層電梯實訓(xùn)裝置是依據(jù)國家數(shù)控及機電一體化教學要求而開發(fā)的，適合機械制造及自動化、機電一體化、自動化、電氣工程等專業(yè)的相關(guān)課程開設(shè)實驗課。可編程控制器可采用目前市面上比較流行的西門子PLC。該裝置涵蓋了PLC技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、位置控制、復(fù)雜的開關(guān)量控制、時序邏輯控制有機結(jié)合成一體的教學儀器。適合用于大、中專院校、高職高專學校的學生PLC實驗實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計、課程設(shè)計、實習實驗等。1組成與特點(1)．多層電梯層數(shù)為六層，樓層號標為“-1、1～5”，高度188cm，實驗裝置結(jié)構(gòu)和電氣線路布線合理，做工精致，美觀大方。(2)．電梯模型的電氣部分由永磁低速同步電動機、變頻器、PLC、歐姆龍旋轉(zhuǎn)編碼器、語音到站鐘等組成(3)．機械部分有框架、導(dǎo)軌、轎廂、配重及電梯呼盒組成。(4)．本實驗裝置提供實現(xiàn)現(xiàn)代化電梯控制各種功能的檢測信號、控制執(zhí)行機構(gòu)和顯示器件。檢測信號分為外呼信號、內(nèi)選信號、平層信號、位置檢測信號、轎廂門開閉位置信號、轎廂門防夾人保護信號、上、下極限位保護信號等。電梯轎廂可上下運行，轎廂門具有開關(guān)和限位等保護功能。顯示實現(xiàn)每個樓層的當前轎廂所處位置樓層顯示、運行方向顯示、外呼/內(nèi)選信號的回應(yīng)顯示。(5)．電梯的主拖動由變頻器驅(qū)動同步電機實現(xiàn)，能夠仿真實際電梯的運行速度。帶有檢測電梯位置的編碼器能精確檢測轎廂位置，從而控制電梯的加速、減速過程。(6)．檢修、消防站，在電梯出現(xiàn)故障/測試電梯運行時，可在檢修站操作電梯，控制電梯的運行方向，在安全時刻打開電梯門。消防：模擬練習在出現(xiàn)火災(zāi)等情況下，電梯的運行情況。2通過編程和操作，可實現(xiàn)如下實驗功能(1).變頻調(diào)速控制(2).傳感器檢測和調(diào)整(3).電機傳動(4).旋轉(zhuǎn)編碼器定位(5).電梯控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(6).變頻調(diào)速、PLC編程、傳感器調(diào)整等方面的綜合訓(xùn)練(7).電梯檢修訓(xùn)練(8).電梯消防直駛通過編程，使上述功能按一定順序排列即可完成同實現(xiàn)生活中電梯同樣的控制功能。2.1.2技術(shù)性能1．輸入電源：單相三線220V±10%50Hz2．工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃相對濕度＜85%(25℃)海拔＜4000m3．絕緣電阻：大于3MΩ4．外形尺寸：80cm×50cm×188cm2.1.3操作、使用說明1．使用時先將后下方電源線插在單相電源插座上，打開檢修站內(nèi)部的電源總開關(guān)。正常顯示，各樓層顯示00，變頻器得電。2．本實驗裝置上帶有開關(guān)電源提供DC24V、DC5V，如顯示不正常，請上電檢查電源輸出是否正常。3.用PC/PPI編程電纜連接PLC與計算機，打開PLC電源開關(guān)，PLC工作正常，方可對PLC進行下載程序等操作。4．實驗始終，裝置上要保持整潔，不可隨意放置雜物，以免影響電梯運行。5．實驗完畢，應(yīng)及時關(guān)閉電源開關(guān)，并及時清理實驗裝置。6．若發(fā)生不能上電，請檢查空氣開關(guān)邊上保險絲是否完好。7.若不能排除故障請聯(lián)系售后服務(wù)，在無把握時請勿隨意改動模型。8．電梯上下運行極限需通過PLC編程控制，不可盲目編程讓轎廂一直上行或一直下行，以免損壞硬件。在編程了解電梯運行情況時，應(yīng)時刻注意轎廂的運行情況，禁止將電梯運行出限位開關(guān)以外的位置。9.群控實驗時，將其中一臺電梯估為主站，下載主站程序，另一臺做為從站，下載從站程序。用DP網(wǎng)線連接二臺PLC的0號通訊口，進行PPI通訊。2.2控制要求A.設(shè)計應(yīng)符合國家的相關(guān)標準B.設(shè)計控制系統(tǒng)應(yīng)符合故障安全準則C.電梯具有維修控制功能D.應(yīng)有樓層和方向數(shù)碼顯示E.電梯的運行應(yīng)符合方向優(yōu)先等原則F.應(yīng)具有自動調(diào)整功能2.3電梯模型控制系統(tǒng)構(gòu)成六層電梯實際模型控制系統(tǒng)的硬件是由三相異步電動機、變頻器、傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器等組成，其中PLC和變頻器的型號分別是S7-200、MM420，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖2.1電梯模型PLC控制系統(tǒng)框圖3硬件系統(tǒng)的組成3.1可編程控制器簡介可編程序控制器，英文稱ProgrammableController，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機（PersonalComputer）混淆，故人們?nèi)粤晳T地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。PLC是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。3.1.1PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源擴展器接口和外部設(shè)備接口等幾個主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖3.1PLC控制示意圖1.主機主機部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器。CPU是PLC的核心，它用以運行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如電腦、打印機等）的請求以及進行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。2．輸入/輸出（I/O）接口I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開關(guān)等）的控制信號。輸出接口是將主機經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項主要技術(shù)指標，通常小型機有幾十個點，中型機有幾百個點，大型機將超過千點。3．電源圖中電源是指為CPU、存儲器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。4．編程編程是PLC利用外部設(shè)備，用戶用來輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)視PLC的工作情況。通過專用的PC/PPI電纜線將PLC與電腦聯(lián)接，并利用專用的軟件進行電腦編程和監(jiān)控。5．輸入/輸出擴展單元I/O擴展接口用于將擴充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴展單元與基本單元（即主機）連接在一起。6.0外部設(shè)備接口此接口可將打印機、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。該設(shè)計選用的主機型號有西門子S7-200系列的CPU226(AC/DC/PL)。輸入點數(shù)為24，輸出點數(shù)為16[2]。3.1.2PLC的工作原理PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出作[2]。3.1.3PLC的程序編制1.編程元件PLC是采用軟件編制程序來實現(xiàn)控制要求。編程時要使用到各種編程元件，它們可提供無數(shù)個動合和動斷觸點。編程元件是指輸入寄存器、輸出寄存器、位存儲器、定時器、計數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲器等。PLC內(nèi)部這些存儲器的作用和繼電接觸控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點”，但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲器的存儲單元。當寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電，其動合觸點閉合，動斷觸點斷開。所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。S7-200系列CPU224、CPU226部分編程元件的編號范圍與功能說明如下表所示表3.1S7-200系列部分編程元件的編號范圍與功能元件名稱符號編號范圍功能說明輸入寄存器II0.1～I2.7共24點接受外部輸入設(shè)備的信號輸出寄存器QQ0.0～Q1.7共16點輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動外部設(shè)備位存儲器MM0.0～M31.7在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出定時器256(T0～t255)T0,T64保持型通電延時1msT1～T4,T65～T68保持型通電延時10msT5～T31,T69～T95保持型通電延時100msT32,T96ON/OFF延時,1msT33～T36,T97～T100ON/OFF延時,10msT37～T63,T101～T255ON/OFF延時,100ms計數(shù)器CC0～C255加法計數(shù)器，觸點在程序內(nèi)部使用高速計數(shù)器HCHC0～HC5用來累計比CPU掃描速率更快的事件順控繼電器SS0.0～S31.7提供控制程序的邏輯分段變量存儲器VVB0.0～VB5119.7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲元件局部存儲器LLB0.0～LB63.7使用臨時的寄存器，作為暫時存儲器特殊存儲器SMSM0.0～SM549.7CPU與用戶之間交換信息特殊存儲器SM（只讀）SM0.0～SM29.7接受外部信號累加寄存器ACAC0～AC3用來存放計算的中間值2.編程語言所謂程序編制，就是用戶根據(jù)控制對象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個控制要求描述出來的過程。PLC最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言，且兩者常常聯(lián)合使用。(1).梯形圖（語言）梯形圖是一種從繼電接觸控制電路圖演變而來的圖形語言。它是借助類似于繼電器的動合、動斷觸點、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語和符號，根據(jù)控制要求聯(lián)接而成的表示PLC輸入和輸出之間邏輯關(guān)系的圖形，直觀易懂。梯形圖中常用和圖形符號分別表示PLC編程元件的動合和動斷觸點，用（）表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號及標注的字母或數(shù)加以區(qū)別。觸點和線圈等組成的獨立電路稱為網(wǎng)絡(luò)，用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋。梯形圖的設(shè)計應(yīng)注意到以下三點：①梯形圖按從左到右、自上而下地順序排列。每一邏輯行（或稱梯級）起始于左母線，然后是觸點的串、并聯(lián)接，最后是線圈。②梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流，而是“概念電流”，從左流向右，其兩端沒有電源。這個“概念電流”只是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。③輸入寄存器用于接收外部輸入信號，而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器的觸點來驅(qū)動。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器的觸點，而不出現(xiàn)其線圈。輸出寄存器則輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當梯形圖中的輸出寄存器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅(qū)動輸出設(shè)備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現(xiàn)。輸出寄存器的觸點也可供內(nèi)部編程使用。(2).指令語句表指令語句表是一種用指令助記符來編制PLC程序的語言，它類似于計算機的匯編語言，但比匯編語言易懂易學，若干條指令組成的程序就是指令語句表。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號三部分組成[3]。3.1.4PLC的輸出方式1.CPU226主機有二種不同的輸出模式，一種為DC晶體管漏極輸出結(jié)構(gòu)，當對應(yīng)的輸出點使能時，此輸出點與1M之間的電壓等于1M與1L＋之間的電壓，不使能時，輸出端為高阻狀態(tài)。在眾多的工控設(shè)備廠家中，有不同的標準，比如西門子的PLC晶體管輸出為高電平，三菱的PLC又是集電極輸出結(jié)構(gòu)。在本系統(tǒng)中使用的各種驅(qū)動器中，相當部分使用的是共陽極，低電平輸入有效，為了使西門子的PLC也能驅(qū)動此類驅(qū)動器，我們在二者之間加裝一塊電平轉(zhuǎn)換板，使PLC原本輸出的高電平轉(zhuǎn)換為集電極輸出，使各驅(qū)動器得以識別。2.另一種輸出結(jié)構(gòu)為繼電器輸出，同一組內(nèi)的繼電器的一端全部連在一起，作為1M，另一端為輸出端。這種結(jié)構(gòu)可使輸出端應(yīng)用在交直流電路均可。但用于脈沖量輸出時，繼電器就不能承受高速的開關(guān)吸合，這會大大減小使用壽命。3.2PLC型號選擇PLC機型的選擇基本原則是，在所有功能都能滿足要求的前提下，選擇最可靠、穩(wěn)定，安全，維護使用比較方便的機型。S7-200系列PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型PLC，其中許多功能都能夠達到大型PLC的水平，但是其價格確實十分便宜。S7-200系列PLC通過CPU模塊進行區(qū)分一共能分成五種基本的規(guī)格的PLC。主要有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM.表3.2CPU各型號參數(shù)型號電源/輸入/輸出類型主機I/O點數(shù)CPU221DC/DC/DC6輸入/4輸出AC/DC/繼電器CPU222DC/DC/DC8輸入/6輸出AC/DC/繼電器CPU224DC/DC/DC14輸入/10輸出AC/DC/繼電器AC/DC/繼電器CPU226DC/DC/DC24輸入/16輸出AC/DC/繼電器CPU226XMDC/DC/DC24輸入/16輸出AC/DC/繼電器S7-200CPU22X的電源，對于每個型號，西門子廠家都提供24VDC和120V/240VAC兩種電源供電的CPU類型。輸出接口電路主要有三種類型，第一種也是較為常用的即交流繼電器輸出型，第二種是直流晶體管，第三種是晶閘管輸出型。本次設(shè)計根據(jù)具體情況，通過對輸入\輸出點的估算以及對編程軟件和機型的認識度，決定選用西門子的S7-200中的CPU226作為電梯的主要控制器。PLC是整個控制系統(tǒng)的核心部件，采用西門子S7-200系列可編程邏輯控制器，CPU226，它的運算能力以及通訊能力比其它PLC優(yōu)越，可方便地進行數(shù)據(jù)處理和通訊。CPU226共有24個輸入點、16個輸出點。最多可以帶7個擴展模塊。因為本次設(shè)計所用輸入和輸出點數(shù)超過CPU226的固有點數(shù)，所以根據(jù)本次設(shè)計的實際情況通過I/O接口模塊來實現(xiàn)的。另外根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的I/O點數(shù)時應(yīng)可以再增加10%～20%的備用量，可隨時可以增加控制功能。根據(jù)估算這次設(shè)計的I/O點數(shù)大約為輸入33點，輸出32點。所以本次設(shè)計中IO擴展模塊應(yīng)采用EM223的模塊。此型號數(shù)字量擴展既有輸入點擴展也有輸出點擴展。所以能滿足本次設(shè)計的要求。本次設(shè)計選擇其中的輸入16點，輸出16點的EM223模塊。3.3變頻器的概述3.3.1變頻器的選擇西門子MM420系列變頻器是用于控制三相交流電動機速度的變頻系列。本系列有多種型號，從單相電源電壓到三相電源電壓，額定功率110W到11KW可供選用。該變頻器由微處理器控制并采用具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機運行時的噪聲。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。MM420具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡單的電動機控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動裝置。由于MM420具有完善的控制功能在設(shè)置參數(shù)以后，他也可用于更高級的電動機控制系統(tǒng)，既可以用于單機驅(qū)動系統(tǒng)，也可以集成到自動化系統(tǒng)中。選用的MM420額定參數(shù)為：電源電壓：220V～230V額定輸出功率：0.75kW額定輸入電流：9.9A額定輸出電流：3.9A外形尺寸：A型操作面板：基本操作板（BOP）(1)主要特點①易于安裝與調(diào)試②牢固的EMC設(shè)計③可由IT（中性點不接地）電源供電④對控制信號的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的⑤參數(shù)設(shè)置的范圍很廣，確?？蓪V泛的應(yīng)用的對象進行配置⑥電纜連接簡單⑦采用模塊化設(shè)計，配置非常靈活⑧脈寬調(diào)制的頻率高，因而電動機運行的噪音低⑨詳細的變頻狀態(tài)信息和信息集成功能（2）性能特征①磁通電流控制（FCC）,改善了動態(tài)響應(yīng)和電動機的控制特性②快速電流限制（FCL）功能，實現(xiàn)了正常狀態(tài)下的無跳閘運行③內(nèi)置的直流注入制動④復(fù)合制動功能改善了制動特性⑤加速/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能⑥具有比例，積分控制功能的閉環(huán)控制⑦多點V/F特性（3）保護特性①過壓和欠壓保護②變頻器過熱保護③接地故障保護④短路保護⑤I2t電動機過熱保護3.3.2變頻器的控制方式變頻器有多種控制方式，有操作面板控制，端子控制和通信控制。端子控制又分為開關(guān)量控制和模擬量控制。本次畢業(yè)設(shè)計采用的就是端子控制。本次設(shè)計所用MM420變頻器中UVW接電動機，有三個口接PLC的正轉(zhuǎn)、急停和反轉(zhuǎn)口，另外有RST接三相電源供電。3.3.3變頻器調(diào)速原理變頻器顧名思義是把工頻電通過既定好的變化轉(zhuǎn)換成其它各種頻率的交流電，這樣就使電動機的運行方式處于改變速度的運行的狀態(tài)。當今時代采用的變頻器都流行VVVF變頻方式，首先讓工頻交流電和整流器連接起來，通過它繼而變?yōu)橹绷麟娫?，之后把直流電源進行進一步的變換，轉(zhuǎn)換后的頻率可以進一步調(diào)節(jié)，同樣轉(zhuǎn)換后的電壓也可以進一步地調(diào)節(jié)，將此信號傳送至電動機。變頻器的電路主要包括四個部分，具體的來說：第一部分即最先開始的是整流環(huán)節(jié)，第二部分為中間直流部分，緊隨其后的是第三部分是逆變環(huán)節(jié)，最后的是第四部分為控制環(huán)節(jié)。變頻器調(diào)速技術(shù)的作用機理是依賴電動機的轉(zhuǎn)速與工作時的電源輸入頻率成正比的關(guān)系得到的即[4]：n=60f(1-s)/p（3.1）n表示電機轉(zhuǎn)速f為電動機正常工作時電源的頻率s為電動機的轉(zhuǎn)差率p為電動機所固有的磁極對數(shù)由式（3.1）可知，頻率變化了轉(zhuǎn)速也隨之變化，這就是變頻器調(diào)速的原理。變頻器的運行曲線依靠外部指令提供的速度指令和控制曲線形狀和速度的變頻器參數(shù)配合使用的，首先設(shè)定好變頻器的快速頻率、中速頻率、慢速頻率，還要設(shè)置電機加速、減速時間，變頻器的上限頻率、下限頻率等參數(shù)設(shè)定，這些參數(shù)通過對電梯模型進行系統(tǒng)調(diào)試后得出最后比較合理的參數(shù)值。得到的電梯運行的速度曲如圖3.2所示圖3.2電梯調(diào)速圖3.4旋轉(zhuǎn)編碼器的測速原理旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機相連，當電動機轉(zhuǎn)動時，帶動碼盤旋轉(zhuǎn)，便發(fā)出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角信號。旋轉(zhuǎn)編碼器可分為絕對式和相對式兩種。絕對式編碼器在碼盤上分層刻上表示角度的二進制編碼或循環(huán)碼，通過接收器將數(shù)碼送入計算機。絕對式編碼器常用語檢測轉(zhuǎn)角，若需得到轉(zhuǎn)速信號，必須對轉(zhuǎn)角進行微分處理。增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器在碼盤均勻的刻制一定數(shù)量的光柵，當電動機旋轉(zhuǎn)時，碼盤隨著電動機一起轉(zhuǎn)動。通過光柵的作用，持續(xù)不斷地開放或封閉光路，因此，在接收裝置的輸出端便得到頻率與轉(zhuǎn)速成正比的方波脈沖序列，從而可以計算轉(zhuǎn)速。增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器的關(guān)鍵技術(shù)在和主要技術(shù)難點都集中在光柵的制造上，因為光柵直接影響檢測的精度、檢測信號的可靠性以及抗沖擊性。增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器的光柵一般有金屬和玻璃兩種。若用金屬制造，則在轉(zhuǎn)盤上開通光柵（孔）；若用玻璃制造，則在玻璃表面涂一層遮光膜，再加工形成透明線條。在槽數(shù)少的場合下（一般小于1000P/r)，可以在金屬圓盤使用沖壓或腐蝕的方法開槽，當槽數(shù)較多時，腐蝕加工也是很困難的，光刻技術(shù)幾乎成了唯一的手段。光電旋轉(zhuǎn)編碼器已成為檢測旋轉(zhuǎn)角度和線性位置最要的工具。隨著工業(yè)自動化事業(yè)的發(fā)展，光電旋轉(zhuǎn)編碼器的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U大。圖3.3增量式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖上述脈沖序列正確反映了轉(zhuǎn)速的高低，但不能鑒別方向。為了獲得轉(zhuǎn)速的方向，可增加一對發(fā)光接收裝置，使兩對發(fā)光和接收裝置錯開光柵節(jié)距的1/4，則兩組脈沖序列A和B的相位相差90度。正轉(zhuǎn)時A相超前B相；反轉(zhuǎn)時B相超前A相。采用簡單鑒相電路可以分辨轉(zhuǎn)向。圖3.4區(qū)分旋轉(zhuǎn)方向的A、B兩組脈沖序列若碼盤的光柵數(shù)為N，則轉(zhuǎn)速分辨率為1/N，常用的旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024、2048、4096等，再增加光柵數(shù)將大大增加旋轉(zhuǎn)編碼器的制作難度和成本。3.5系統(tǒng)安全設(shè)計電梯運行的充分與必要條件就是電梯的各種安全保護必須可靠有效。這是為了保證電梯最安全，最可靠的運行。根據(jù)電梯安全標準的要求，不論何種電梯均要符合標準中的安全保護要求?，F(xiàn)就一般電梯常用的且必不可少的安全保護環(huán)節(jié)簡介如下。(1)超速斷繩保護這一保護是很重要的，凡是在有可能使各類人員進入電梯轎廂內(nèi)的電梯，必須設(shè)置這一保護，是極為重要的保護環(huán)節(jié)，絕不能等閑視之，但只有在不允許，也不能進入各類人員的小型雜物電梯上才可不設(shè)置這一保護環(huán)節(jié)。(2)層門鎖保護電梯運行的三個充分與必要條件中之一是電梯必須關(guān)閉好門后方可運行。因此電梯門(包括轎廂門和各層樓的所有層門)必須閉鎖；若沒有閉鎖好，是不允許電梯運行的!并且還要求不可能隨意強制撥開各個層樓的層門。所以各樓層的層門必須要有機械和電氣的聯(lián)鎖保護，即只有當各個層門確實關(guān)閉好后，機械的鉤子鎖鎖緊后電氣觸點才能接通，這樣電梯就可安全地運行。由上述可知，層門閉鎖保護是機械和電氣不可分割的環(huán)節(jié)。因此在電梯安裝竣工驗收時必須提供某一類型的層門閉鎖保護裝置的型式試驗報告和性能檢測報告。(3)電梯門的安全保護環(huán)節(jié)這一保護環(huán)節(jié)主要是指在關(guān)門過程中防止夾傷乘客等人員的保護裝置。一般有：安全觸板，光電保護或電子光幕保護裝置和關(guān)門力限制保護等。這些保護裝置可任選一種或兩種以上均可。這些保護裝置是在電梯關(guān)門過程中才起作用的。當有乘客或其他人員在電梯關(guān)門過程中碰撞(或接近)電梯門扇時使電梯門停止關(guān)閉，并立即開啟，從而使乘客不致被門扇夾痛(傷)。(4)上、下端站的強迫減速保護為了防止電梯在兩端站的永磁感應(yīng)器或選層器觸點等失效而產(chǎn)生不了減速信號所導(dǎo)致的快速沖頂或蹲底，根據(jù)電梯安全標準規(guī)定，必須在電梯井道內(nèi)的兩端設(shè)置強迫減速裝置。(6)上、下方向限位保護及終端保護對于速度不大于lm／s的交流雙速電梯，應(yīng)另設(shè)置終端極限開關(guān)。當方向限位保護不起作用時，則最后通過碰鐵使極限開關(guān)動作，切斷電梯的動力電源，迫使電梯強行停止。(7)缺相、錯相保護如當供給電梯用電的電網(wǎng)系統(tǒng)，由于檢修人員檢修時不慎而造成三相動力線的相序與原相序有所不同時，就可使電梯原定的運行方向變更為相反的方向，這樣就會給電梯運行造成極大的危險性，帶來不堪設(shè)想的后果。此外也為防止電梯曳引電動機(或原動機)在電源缺相情況下的不正常運轉(zhuǎn)而導(dǎo)致燒損電動機現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此要求在電梯控制系統(tǒng)中必須設(shè)置：缺相、錯相的保護繼電器。當輸入交流曳引電動機(或直流電梯中的交流原動機，或主變壓器)接線端子前的任一部分(例如熱保護繼電器、接觸器的主觸頭、熔斷器、總電源開關(guān)等等)發(fā)生問題而導(dǎo)致的缺相，均應(yīng)通過缺相、錯相保護繼電器的動作而切斷控制電路中的安全保護回路?，F(xiàn)在，人們常將缺相和錯相的兩種保護作用合并在一個繼電器內(nèi)，這就是我們通常所稱的缺相、錯相保護繼電器。(8)電梯電氣控制系統(tǒng)中的短路保護一般的電氣設(shè)備均應(yīng)有短路保護，在電梯的電氣控制系統(tǒng)中也與其他電氣設(shè)備一樣，均用不同容量的熔斷器進行短路保護。熔斷器中的熔絲保護。曳引電動機(或直流電梯中的交流原動機或主變壓器)的過載保護一般最常用的過載保護是熱繼電器保護，當電梯長期過載(即電動機中的電流大于額定電流)，熱繼電器中的雙金屬片經(jīng)過一定時間(該時間將隨電動機中電流大小而變化)后變形而斷開串接在安全保護回路中的熱繼電器觸點，從而切斷全部控制電路，強令電梯停止運行，從而保護電動機(或主變壓器)不因長期過載而燒損[6,7]。3.6硬件外部接線圖圖3.5電梯控制系統(tǒng)外部接線圖4軟件設(shè)計4.1流程圖圖5.1控制程序流程圖4.2輸入/輸出（I/O）分配表表4.1輸入/輸出分配表高速計數(shù)輸入A相I0.0DIN1（下行驅(qū)動）Q0.0高速計數(shù)輸入B相I0.1DIN2（電梯急停）Q0.1轎廂安全開關(guān)I0.2DIN3（上行驅(qū)動）Q0.2五層外呼下I0.3DIN4Q0.3四層外呼上I0.4NCQ0.4四層外呼下I0.5關(guān)門驅(qū)動Q0.5三層外呼上I0.6開門驅(qū)動Q0.6三層外呼下I0.7五層下指示Q0.7二層外呼上I1.0四層上指示Q1.0二層外呼下I1.1四層下指示Q1.1一層外呼上I1.2三層上指示Q1.2一層外呼下I1.3三層下指示Q1.3底層外呼上I1.4二層上指示Q1.4下基準位限位I1.5二層下指示Q1.5下極限位限位I1.6一層上指示Q1.6檢修開關(guān)I1.7一層下指示Q1.7手動開門按鈕I2.0底層向上指示Q2.0手動關(guān)門按鈕I2.1顯示驅(qū)動AQ2.1手動上行按鈕I2.2顯示驅(qū)動BQ2.2手動下行按鈕I2.3顯示驅(qū)動CQ2.3緊急停車按鈕I2.4顯示驅(qū)動DQ2.4消防I2.5電梯上行指示Q2.5關(guān)門限位開關(guān)I2.6電梯下行指示Q2.6開門限位開關(guān)I2.7底層內(nèi)呼指示Q2.7底層內(nèi)呼按鈕I3.0一層內(nèi)呼指示Q3.0一層內(nèi)呼按鈕I3.1二層內(nèi)呼指示Q3.1二層內(nèi)呼按鈕I3.2三層內(nèi)呼指示Q3.2三層內(nèi)呼按鈕I3.3四層內(nèi)呼指示Q3.3四層內(nèi)呼按鈕I3.4五層內(nèi)呼指示Q3.4五層內(nèi)呼按鈕I3.5叮咚Q3.5轎廂開門按鈕I3.6電梯上行Q3.6轎廂關(guān)門按鈕I3.7電梯下行Q3.7上基準位限位I4.04.3電梯的運行流程（1）電梯的初始狀態(tài)。為了方便分析，假設(shè)電梯位于-1層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處于以下狀態(tài)：①各層呼叫燈均不亮。②電梯內(nèi)部及外部各層顯示器均為“-1”。③電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關(guān)。（2）電梯在運行過程中：①按下某層呼叫按鈕（-1～6層）后，該層呼叫燈亮，電梯響應(yīng)該層呼叫。②電梯上行時，若呼叫層處于電梯當前運行之上目標運行層之下，則電梯在完成前一指令之前先上行至該層，完成改層呼叫后再由近及遠的完成其他各個呼叫動作。若呼叫層處于電梯當前層之下，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。③電梯下行時，若呼叫層處于電梯當前運行之下目標運行層之上，則電梯在完成前一指令之前先下行至該層，完成改層呼叫后再由近及遠的完成其他各個呼叫動作。若呼叫層處于電梯當前層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。④各樓層顯示隨電梯移動而改變，各層指示燈也隨之而變。⑤運行中電梯門始終關(guān)閉，到達指定層時，門才打開。⑥在電梯運行過程中支持其它呼叫。（3）電梯運行后狀態(tài)：在到達指定樓層后，電梯會繼續(xù)待命，直至新命令產(chǎn)生。①電梯在到達指定樓層后，電梯門會自動打開，經(jīng)一段延時自動關(guān)閉。②各樓層顯示值為該層所在位置，且上行下行指示燈均滅。4.4電梯的控制要求(1)接受每個按鈕（包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相應(yīng)的響應(yīng)。(2)電梯停在某一層（例如3層）時，此時按動該層（3層）的呼叫按鈕（上呼叫或下呼叫），則相當于發(fā)出打開電梯門命令，進行開門的動作過程；若此時電梯的轎廂不在該層（在其余6層），則等到電梯關(guān)門后，按照不換向原則控制電梯向上或向下運行。（3）電梯運行的不換向原則是指優(yōu)先響應(yīng)不改變現(xiàn)在電梯運行方向的呼叫，直到這些命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反向運行的呼叫。例如現(xiàn)在電梯位置在2層和3層之間上行，此時出現(xiàn)了2層上呼叫、3層下呼叫和4層上呼叫，則電梯首先響應(yīng)4層上呼叫，然后再依次響應(yīng)3層下呼叫和2層上呼叫。（4）電梯在每一層都有一個行程開關(guān)，當電梯碰到某層行程開關(guān)時，表示電梯已經(jīng)到達該層。（5)當按動某個呼叫按鈕后，響應(yīng)的指示等亮并保持，直到電梯響應(yīng)該呼叫為止。（6)當電梯停在某層時，在電梯內(nèi)部按動開門按鈕，則電梯門打開，按動電梯內(nèi)部的關(guān)門按鈕，則電梯門關(guān)閉。但在電梯行進期間電梯門是不能被打開的。（7)當電梯運行到某層后，相應(yīng)的指示燈亮，直到電梯運行到前方一層時樓層指示燈改變[5]。4.5控制程序設(shè)計4.5.1開門、關(guān)門控制程序電梯轎廂的開門、關(guān)門控制程序應(yīng)遵循以下原則：（1）不論是外呼梯信號還是內(nèi)呼梯信號，只要電梯轎廂到達最低樓層或最高樓層，就一定要打開電梯轎廂門響應(yīng)該呼梯信號。（2）任一樓層的內(nèi)呼梯信號為“ON”時，（如三層的內(nèi)呼梯信號為“ON”），只要電梯轎廂到達該樓層，就一定要打開電梯轎廂門響應(yīng)該呼梯信號。（3）所有的與電梯轎廂運行方向同向的外呼梯信號為“ON”時（例如，電梯轎廂向上運行，三層的向上呼梯信號為“ON”），只要電梯轎廂到達該樓層，就一定要打開電梯轎廂門響應(yīng)該呼梯信號。（4）所有的與電梯運行方向反方向的外呼梯信號為“ON”時（例如，電梯轎廂向上運行，三層的向下呼梯信號為“ON“），只要其前方樓層沒有任何內(nèi)呼梯或外呼梯信號，那么電梯轎廂到達該樓層時就一定要打開電梯轎廂門響應(yīng)該呼梯信號。如果電梯轎廂門在打開的過程中，有人按下了關(guān)門按鈕，電梯轎廂門開門驅(qū)動器就應(yīng)該釋放。電梯轎廂的關(guān)門控制比較簡單，當電梯轎廂內(nèi)有人按下了關(guān)門按鈕，或則電梯轎廂門打開一段時間后，電梯轎廂門就應(yīng)該關(guān)閉。在電梯轎廂門關(guān)閉的過程中，如果有人按下了開門按鈕，或則關(guān)門已經(jīng)完成，又或者電梯轎廂門時安全的，電梯轎廂關(guān)門驅(qū)動器就應(yīng)該釋放。4.5.2呼梯信號的鎖定與清除程序電梯控制中的呼梯信號包括外呼梯信號（在電梯轎廂外選擇的請求上樓或下樓的信號）和內(nèi)呼梯信號（乘客需要到達的樓層）。內(nèi)呼梯信號的鎖定與清除比較簡單。只要電梯轎廂不處于某一樓層，并且該樓層有內(nèi)呼梯信號，那么該呼梯信號就需要被鎖定。只要電梯到達對應(yīng)的樓層，該呼梯信號就應(yīng)當被響應(yīng)。響應(yīng)的標識是電梯到達該樓層時停止運行，打開轎廂門。外呼梯信號的鎖定與清除相對來說要復(fù)雜一點，只要某一樓層有外呼梯信號，那么該呼梯信號就需要被鎖定。當電梯的運行方向與呼梯方向相同，那么就需要響應(yīng)該呼梯信號；如果電梯的運行方向與呼梯方向相反，那么就需要等待電梯轎廂運行回來后，再響應(yīng)該呼梯信號。電梯轎廂在運行過程中，如果有多個反方向的呼梯信號同時存在，例如，在電梯轎廂向上運行過程時同時存在有一層向下呼梯信號、二層向下呼梯信號、三層向下呼梯信號、四層向下呼梯信號，此時就要優(yōu)先響應(yīng)最遠的反方向呼梯信號，即四層向下呼梯信號，然后電梯轎廂轉(zhuǎn)為向下運行，依次響應(yīng)其余的呼梯信號（此時，其余的呼梯信號已經(jīng)變?yōu)橥蚝籼菪盘?。如果電梯轎廂在向上運行的過程中，達到某一層遇到反方向的呼梯信號，并且該樓層的前方再沒有其他的任何呼梯信號時，那么就需要開門響應(yīng)。以上程序表示的就是電梯轎廂響應(yīng)一層往下外呼信號的控制程序。當電梯轎廂往下運行，到達一層時就需要開門響應(yīng)該呼梯信號；如果電梯轎廂往上運行，一層樓層前方再沒有其他的任何呼梯信號，那么到達一層時就需要開門響應(yīng)該呼梯信號。二層到五層的外呼梯信號的鎖定與復(fù)位程序以此類推。4.5.3平層判斷控制程序平層判斷控制程序主要是為了判斷電梯轎廂目前是否處于平層。電梯轎廂運行的位置是用高速計數(shù)器的脈沖數(shù)來定位的，所以使用了高速計數(shù)器控制字。當電梯轎廂運行到下基準位置時，高速計數(shù)器的控制字首先被清零，然后高速計數(shù)器被啟動。高速計數(shù)器的設(shè)定計數(shù)方式為雙向、AB正交脈沖計數(shù)。以上程序是用來控制六層電梯的，所以使用了六條比較指令來判斷電梯是否平層。平層控制是有一定的誤差的，只要高速計數(shù)器經(jīng)過值處于平層允許誤差之內(nèi)，就認為已經(jīng)到達該樓層的平層位置，需要的時候可以停止電梯轎廂的運行，打開電梯轎廂開門。4.5.4電梯上下行指示電梯轎廂的運行趨勢確定后，只要有任何呼梯信號，電梯運行方向就應(yīng)該顯示出來，以提供給乘坐電梯的乘客。電梯的運行方向確定后，如果電梯轎廂門關(guān)閉，那么電梯轎廂就可以在井道里上下運行。運行方向控制程序如下所示。電梯轎廂在井道里運行期間，上行如果碰到上基準限位開關(guān)，下行如果碰到下基準限位開關(guān)或下極限保護開關(guān)，或者電梯轎廂開門，均應(yīng)該停止運行。4.5.5自動復(fù)位控制程序當電梯在自動控制模式下由斷電狀態(tài)變?yōu)橥姞顟B(tài)，或者由手動控制模式轉(zhuǎn)為自動控制模式時，需要執(zhí)行自動復(fù)位控制程序。這段程序的目的是使電梯恢復(fù)到初始狀態(tài)，即電梯轎廂門關(guān)閉，電梯處于下基準位置。復(fù)位控制的過程是用自動調(diào)整信號繼電器來記憶復(fù)位過程。當電梯轎廂安全監(jiān)測到轎廂門已經(jīng)安全時，轎廂門可以關(guān)閉。轎廂門的關(guān)閉限位開關(guān)監(jiān)測到轎廂門關(guān)閉后，如果電梯轎廂不在下基準位置，電梯轎廂正轉(zhuǎn)驅(qū)動器繼電器將閉合，電梯轎廂下行，直到下基準位置時停止。到達下基準位置后，復(fù)位過程結(jié)束。4.5.6調(diào)試過程中遇到的問題與解決方案（1）、電梯運行到每一樓層停下時，電梯門打開一半就不能繼續(xù)開門了，開門延時了很長一段時間都不能關(guān)門，得手動按下電梯的“關(guān)門按鈕”電梯門才能關(guān)閉，繼而才能繼續(xù)運行，后來甚至到每一平層時電梯門都不能打開，得手動按下電梯的“關(guān)門按鈕”電梯才能繼續(xù)運行，剛開始還以為是程序編寫有問題，不過檢查了半天也沒發(fā)現(xiàn)程序有啥毛病，運行時監(jiān)控狀態(tài)發(fā)現(xiàn)”開門按鈕“觸點接通了，后來請教導(dǎo)師時導(dǎo)師說可能是開門按鈕的保險絲燒了，所以門才開不了門，導(dǎo)師說保險絲得讓廠家來維修，所以以后的調(diào)試實驗轎廂到達每一平層時都得手動按下”關(guān)門按鈕“電梯才能繼續(xù)運行。（2）、調(diào)試過程中，電梯上行到五層時所有的下呼信號都不響應(yīng)了，開關(guān)門信號也不能響應(yīng)，換句話說電梯運行到五層時就停止運行了，但是在其他的樓層時所有的呼叫信號都好使，后來用STEP_7-MicroWIN_V4_SP3編程軟件的“程序狀態(tài)監(jiān)控”功能發(fā)現(xiàn)電梯在五層時“五層平層信號”沒有響應(yīng)，原來是高速計數(shù)器的值沒能大于“五層下平層”的值，初步判斷“五層下平層”的值設(shè)置過高，后來發(fā)現(xiàn)是“樓層高度值”設(shè)置過高。于是參考PLC里面的原始程序，發(fā)現(xiàn)原始序里的“樓層高度值”為1470，而我所設(shè)置的高度是1525，當把樓層高度改為1470后電梯上行到五層就能運行了。結(jié)論整個系統(tǒng)用PLC做為主控器件安全可靠，用變頻器控制速度可以達到穩(wěn)、準、快等控制要求。基本達到了設(shè)計的預(yù)定目的，利用可編程控制器（PLC）控制技術(shù)控制電梯，充分利用了現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計算機原理和檢測技術(shù)，達到了對電梯的可靠控制。通過參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計，提高了電梯運行的可靠性。采用PLC改造后的電梯結(jié)構(gòu)緊湊、維修簡單、故障率低。PLC與交流變頻調(diào)速控制技術(shù)結(jié)合將提升電梯的的效率和舒適感，有利于電梯的節(jié)能。具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。電梯的拖動控制正在由直流電機拖動逐漸向變頻調(diào)速轉(zhuǎn)變，由于時間有限對此沒有做過多研究，這也是本文的一大不足。發(fā)現(xiàn)問題，面對問題，才有可能解決問題。希望以后有機會可以對電梯的拖動控制進行詳細研究，對電梯的上下行速度進行控制，讓電梯的運行更舒適、安全。致謝本論文雖然凝聚著自己的汗水，但卻不是個人智慧的產(chǎn)品，沒有導(dǎo)師的指引和幫助，沒有父母和朋友的幫助和支持，我在大學的學術(shù)成長肯定會大打折扣。當我打完畢業(yè)論文的最后一個字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達終點的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。我首先要感謝我的導(dǎo)師付麗君老師，對我的構(gòu)思以及論文的內(nèi)容不厭其煩的進行多次指導(dǎo)和悉心指點，付老師多次詢問進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。付老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，卻給以終生受益無窮之道。對付老師的感激之情是無法用言語表達的，使我在完成論文的同時也深受啟發(fā)和教育。感謝給我提出寶貴意見的各位同學，沒有你們的意見我是不可能這么快就完成論文的。感謝每個專業(yè)課老師給我們傳授各種知識我才有這個能力做這次的畢業(yè)論文。參考文獻[1]李曉霞.PLC在電梯控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2010:2-10[2]吳中俊,黃永紅.可編程序控制器原理及運用.機械工業(yè)出版社,2009:36-55[3]揚后川，張冬冬，組先鋒.西門子S7-200PLC編程速學與快速應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2010:129-152[4]姚錫祿.變頻器控制技術(shù)入門與應(yīng)用實例.中國電力出版社,2009:53-60[5]常斗南.PLC運動控制實例及解析.機械工業(yè)出版社,2010:129-145[6]魏偉.PLC控制技術(shù)與應(yīng)用[M].中國輕工業(yè)出版社,2010:35-50[7]趙景波，李杰臣.西門子S7—200PLC實踐與應(yīng)用.機械工業(yè)出版社,2012:150-175附錄附錄A英文原文ElevatorSystemBasedonPLCJohnR.HackWorth,FrederickD.HackWorth,JrComposedbytheorderofrelaycontrolsystemisarealizationofthefirstelevatorcontrolmethod.However,toenterthenineties,withthedevelopmentofscienceandtechnologyandthewidespreadapplicationofcomputertechnology,thesafetyofelevators,reliabilityoftheincreasinglyhighdemandontherelaycontrolweaknessesarebecomingevident.

Elevatorcontrolsystemrelaysthefailureratehigh,greatlyreducesthereliabilityandsafetyofelevators,andescalatorsstoppedoftentotakewiththestaffabouttheinconvenienceandfear.Andtheeventratherthantakingtheliftorsquatattheendoftheliftwillnotonlycausedamagetomechanicalcomponents,butalsopersonalaccidentmayoccur.

ProgrammableLogicController(PLC)isthefirstorderlogiccontrolinaccordancewiththeneedsofdevelopedspecificallyforindustrialenvironmentapplicationstooperatetheelectronicdigitalcomputingdevice.Givenitsadvantages,atpresent,therelaycontrolthelifthasbeengraduallyreplacedbyPLCcontrol.Atthesametime,ACvariablefrequencymotorspeedcontroltechnology,thewaytheliftdragspeedhasbeenagradualtransitionfromDCtoACfrequencyconverter.Thus,PLCcontroltechnologyincreasesVVVFElevatormoderntechnologyhasbecomeahotindustry.1.PLCelevatorcontroladvantages(1)usedinelevatorcontrolPLC,withsoftwareforautomaticcontrolofliftoperation,reliabilitygreatlyincreased.

(2)layerwasremovedandamajorityoftherelay,thecontrolsystemstructureissimple,tosimplifytheexternalcircuit.

(3)PLCcanbeavarietyofcomplexcontrolsystem,easytoaddorchangecontrolfunctions.

(4)PLCcanbeautomatedfaultdetectionandalarmdisplaytoimprovetheoperationofsecurityandeaseofmaintenance.

(5)forthegroupcontroltheallocationandmanagement,andimprovetheefficiencyofelevatoroperation.(6)donotneedtochangethecontrolschemechangeswhenthehardwareconnection.2.VVVFelevatorcontrolcharacteristicsWiththepowerelectronics,microelectronicsandcomputertechnologytocontroltherapiddevelopmentoftechnology,communicationtechnologyVVVFalsoaveryrapidrate.ACvariablefrequencymotorspeedcontroltechnologyisthepowertoimprovetheprocessinordertoimproveproductqualityandimprovingtheenvironmentandpromotingtechnologicalprogressasaprimarymeans.Frequencyofitsexcellentperformanceandthespeedbrakefromasmoothperformance,highefficiency,highpowerfactorandpower-savingeffectofabroadscopeofapplicationandmanyotheradvantagesofbeingathomeandabroadrecognizedasthemostpromisingapproachspeed

ExchangecharacteristicsofVVVFElevator(1)lowenergyconsumption(2)lowloadcircuit,therequiredemergencypowersupplydeviceofsmall

Intheaccelerationstage,therequiredstart-upcurrentoflessthan2.5timestheratedcurrent.Peakstartingcurrentandtimeisshort.Sincethestartingcurrentisdrasticallyreduced,sopowerconsumptionandpowersupplycablediametercanbereducedalot.Requiredforemergencypowersupplydevicesarealsorelativelysmallsize.

(3)highreliabilityandlongservicelife.

(4)goodcomfort

Elevatoroperationisbesttofollowthespeedcurveofagivenoperation.Theircharacteristicscanbeadaptedtohumanfeelings,andtoensurethatnoiseoperation,smoothbrake

Pinglayerandhighprecision(5)Stablenoise-free(6)Inthecar,theengineroomandadjacentareastoensurethatnoise.Becausetheirsystemsuseahighclockfrequency.Alwaysproduceatruesinewavepowersupplycurrentyet.Motortorquerippledoesnotappear.Therefore,toeliminatevibrationandnoise.3.ElevatorcontroltechnologyTheso-calledelevatorcontroltechnologyreferstotheelevatordrivesystemandelectricalcontrolsystemofautomaticcontrol.70asthe20thcenturyinChina'selevatorwasmarkedbytheexchangeoftwo-speedelevator.Itsspeedisusedtochangetheelevatortractionmotoroftheveryfew,twoormulti-levelapproachtothenumberofwindings,veryfewofthemashigh-speedwindingofthewinding,averyfewnumberofwindingsasthelow-speedwinding.Windingsforhigh-speedelevator-speedstart-upandrunning,low-speedwindingsforbrakingandthemaintenanceofelevators.

Theearly80s,VVVFinvertercontrolledvariableliftsystemavailable.ItusesACmotordrives,areabletoreachthelevelofDCmotor,controlthespeedofthecurrenthasreached6m/sec.Itssmallsize,lightweight,highefficiency,energysaving,includingthepastalmostalltheadvantagesofthelift.Isthelatestelevatordrivesystem.

Operationinverticallift,thereisalsothestartingpointoftheterminusstation.Formorethanthree-storyelevatorbuildings,thestartingpointoftheterminalstationsandstopsbetweenthehadnot,thestartingpointforthesestationsatthefirstflooroftheterminallocatedatthehighestfloor.Startingpointinthefirstfloorofthestationknownasbasestations,knownasthestartingpointatbothendsoftheterminalstationsandstationsatbothendsofintermediatestopsbetweenstations.

Outsidethestationhasacallbox,boxsetareusedbystaffforelevatorcallbuttonortouchthecallbutton,thegeneralendsoftheliftstationsinthecallboxontheSettingsbuttonortouchofabutton.Middlelayerofthestationsetupthecallboxbuttonortouchbutton2.Nodriversforthecontrolofelevators,atvariousstationsaresetupcallsmeonabuttonortouchbutton.Elevatorcarandtheinternalsettings(exceptfordebriselevator)tomanipulateme.Controlboxswitchonthehandleorsetupstationsandthecorrespondinglayerofbuttonsortouch-buttoncontrolboxonthetouch-controlbuttonorcommandbuttonortouchthecitybutton.Outsidethecommandbuttonortouch-buttonissueasthesignaloutsidethecommandsignal,withinthecommandbuttonortouch-buttonissuewithinthesignalasacommandsignal.80Inthemid-20thcentury,thetouchbuttonhasbeenreplacedbymicro-button.

Astheelevatorcallboxoutsidethebasestation,inadditiontosetupacallbuttonortouchbutton,butalsosetakeyswitchinordertoworktheelevatorclearance.Driversormanagementstafftoopentheelevatortothebasestationcanwrigglethroughadedicatedkeytothekeyswitch.Closetheelevatorinplacetoautomaticallycutofftheelevatorcontrolpowersupplyorpowersupply.4.PLCControlElevatorDesignWiththecontinuousdevelopmentofurbanconstruction,theincreasinghigh-risebuildings,elevatorsandlifeinthenationaleconomyhasabroadapplication.Elevatorhigh-risebuildingsasameansoftransportintheverticalrunofdailylifehasbeeninextricablylinkedwithpeople.Infacttheliftisbasedonexternalcallcontrolsignals,aswellasthelawsoftheirown,suchasrunning,andthecallisrandom,theliftisactuallyaman-machineinteractivecontrolsystem,simpletousecontrolorlogiccontrolordercannotmeetthecontrolrequirements,andtherefore,elevatorcontrolsystemusesarandomcontrollogic.Elevatorcontroliscurrentlygenerallyusedintwoways,first,theuseofcomputerasasignalcontrolunit,thecompletionoftheliftsignalacquisition,operationandfunctionoftheset,toachievetheliftandsettheautomaticschedulingfunctiontoruntheelection,dragthecontrolfrominvertertocomplete;thesecondcontrolmodewithprogrammablelogiccontroller(PLC)toreplacethecomputercontrolsignalsetstheelection.Fromthecontrolandperformance,thesetwotypesofmethodsandthereisnosignificantdifference.Mostofthedomesticmanufacturerstochoosethesecondapproach,becausethesmallerscaleofproduction,theirdesignandmanufactureofhighcostofcomputercontroldevices;andPLChighreliability,convenientandflexibleprogramdesign,anti-interferenceability,stableandreliableoperationofthecharacteristicsofTherefore,theelevatorcontrolsystemisnowwidelyusedtorealizeprogrammablecontroller.5.ElevatorcontrolsystemcharacteristicsOperationoftheliftcurveisabovethestarttoruncomfortindicatorsliftthekeyfeatures,andcomfortaredirectlyrelatedwiththeacceleration,accordingtocontroltheory,foracertainamountofchangeaccordingtothelawmustbedirectlycontrolled,forelevatorcontrolsystem,accordingtotheidealacceleration