《基于S7-1200的電梯曳引電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》9300字（論文）

基于S7-1200的電梯曳引電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的提高和人民對(duì)美好生活的日益向往，使得城市的現(xiàn)代化進(jìn)程加快了步伐。一座座高層建筑拔地而起，電梯作為一種高效、安全、便捷的運(yùn)輸設(shè)備發(fā)揮了巨大的作用，事實(shí)上無論是在生活還是工作中，電梯早已成為人們密不可分的一部分。與此同時(shí)，隨著智能控制技術(shù)的蓬勃發(fā)展，PLC控制技術(shù)因其可擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)使其被廣泛應(yīng)用，在電梯領(lǐng)域也擁有良好的發(fā)展空間。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是基于S7-1200的電梯曳引電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的邏輯部分，首先需要根據(jù)電梯曳引電機(jī)控制系統(tǒng)需求，完成測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)和PLC硬件選型，使用TIA博途軟件完成PLC系統(tǒng)硬件組態(tài)、PLC編程和系統(tǒng)調(diào)試。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分在于PLC梯形圖程序的編寫，并通過對(duì)電梯進(jìn)行仿真來對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，從而完成本次設(shè)計(jì)的目的。關(guān)鍵詞：S7-1200PLC；電梯；控制；程序設(shè)計(jì)；虛擬電梯仿真目錄TOC\o"1-3"\h\u16826第一章緒論 1167631.1電梯概述 1161171.2繼電器控制、單板機(jī)控制與PLC控制比較 230992第二章電梯控制系統(tǒng)PLC的I/O分配和硬件選型 3249242.1電梯控制系統(tǒng)需求 3249242.2PLC的I/O分配 3270082.2.1輸入部分 3264782.2.2輸出部分 4241352.3PLC的硬件選型 519647第三章電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6229123.1主程序設(shè)計(jì) 6305163.2初始化程序設(shè)計(jì) 7114903.3呼梯程序設(shè)計(jì) 8210773.4停梯程序設(shè)計(jì) 10308503.4.1功能塊“停梯”程序設(shè)計(jì) 1040813.4.2功能塊“三級(jí)剎車”程序設(shè)計(jì) 1276023.5門系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 1371753.5.1功能塊“開關(guān)門”程序設(shè)計(jì) 1366383.5.2功能塊“電梯內(nèi)的開關(guān)門”程序設(shè)計(jì) 1598443.6按鈕和樓層顯示程序設(shè)計(jì) 15233963.6.1功能塊“電梯按鈕顯示”程序設(shè)計(jì) 1595963.6.2功能塊“樓層顯示”程序設(shè)計(jì) 17253943.7終端越程保護(hù)程序設(shè)計(jì) 204613第四章電梯模型仿真結(jié)果 22229124.1電梯初始化運(yùn)行仿真 22305164.2電梯正常運(yùn)行仿真 2423003總結(jié)與展望 2724083參考文獻(xiàn) 29第一章緒論1.1電梯概述在當(dāng)今時(shí)代，電梯是人們?nèi)粘W(xué)習(xí)工作、生產(chǎn)生活中不可缺少的一部分，其帶給人們更加便利的通勤體驗(yàn)。而早在公元前1100年，當(dāng)時(shí)的古代周朝時(shí)期就曾發(fā)明出類似于電梯的垂直運(yùn)輸工具，名叫轆轤，是一種簡單卷揚(yáng)機(jī)，它是由木制支架、手動(dòng)搖桿裝置和圓形卷筒組成。在生產(chǎn)力落后的古代，人們?nèi)∷男室驗(yàn)檫@種裝置的發(fā)明而大大提高。此外，在古代歐洲的土地上，勤勞的人們也研究出了由人力驅(qū)動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)，幫助人們大大提高了生產(chǎn)效率，使人們的物質(zhì)水平得到提高。以上便是電梯的雛形。在電梯的發(fā)展過程中，以電為驅(qū)動(dòng)能源具有劃時(shí)代的意義。十九世紀(jì)末德國研發(fā)出了升降機(jī)，其動(dòng)力方式為電力拖動(dòng)。升降機(jī)作為電梯的前身，其廣泛的應(yīng)用和高效的運(yùn)輸能力使人們從中看到了它的優(yōu)勢(shì)，盡管此時(shí)的升降機(jī)還存在著不少問題和安全隱患，但人們還是從中看到了希望，于是紛紛著手研究更加安全，高效的電梯設(shè)備。早期電梯是由坐在電梯內(nèi)的司機(jī)控制的，轎廂的上下運(yùn)行、制動(dòng)、平層等判斷和操作都是由司機(jī)主觀完成，不僅操作繁瑣，浪費(fèi)人力，且乘客體驗(yàn)較差。人們的需求成為驅(qū)動(dòng)發(fā)展的動(dòng)力，1894年，奧的斯公司強(qiáng)勢(shì)推出了可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平層的技術(shù)，且是通過控制器實(shí)現(xiàn)的。這一技術(shù)成功引領(lǐng)了電梯發(fā)展的潮流，也為電梯的后續(xù)的發(fā)展方向提供了思路。在電梯發(fā)展過程中，交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)因其生產(chǎn)和維修方便、價(jià)格較低的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電梯的電機(jī)拖動(dòng)部分。此外，交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)是可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)要求改變的，通過這種方法來實(shí)現(xiàn)雙速控制的要求，這使得電機(jī)的拖動(dòng)部分更加簡單，在達(dá)到高低速控制要求的同時(shí)，不僅節(jié)省了電梯的生產(chǎn)成本，還使可靠性大大加強(qiáng)。隨著對(duì)電子技術(shù)的進(jìn)一步研究，交流電動(dòng)機(jī)的交流調(diào)速拖動(dòng)獲得了良好的發(fā)展，這也大大推動(dòng)了交流調(diào)壓調(diào)速到變頻變壓調(diào)速的發(fā)展進(jìn)程，這個(gè)發(fā)展擁有良好的節(jié)能效果，可以在一定程度上取代直流拖動(dòng)系統(tǒng)。電梯行業(yè)新的發(fā)展依賴于單板機(jī)和PLC控制技術(shù)，并且在逐步取代以往有觸點(diǎn)的繼電器控制方式。這使得電梯控制系統(tǒng)更加嚴(yán)密，安全性能更高，可靠性更強(qiáng)，也使電梯的拖動(dòng)控制、自動(dòng)運(yùn)行更上了一個(gè)臺(tái)階。在人們的需求和科技發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，電梯技術(shù)也會(huì)產(chǎn)生新的發(fā)展方向和更加符合現(xiàn)代文明的控制要求。如今，城市化的推進(jìn)使高層建筑越來越多，隨之而來的是電梯的廣泛應(yīng)用，以滿足人們的通勤需求。很多高層建筑選擇使用多臺(tái)電梯協(xié)同運(yùn)行，這對(duì)整個(gè)梯群的協(xié)調(diào)、調(diào)度的能力是新的挑戰(zhàn)。在現(xiàn)代社會(huì)中，綠色、環(huán)保、高效、節(jié)能逐漸成為人們衡量一項(xiàng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。同樣在電梯行業(yè)，無污染、低噪音、綠色節(jié)能成為人們大力研究的方向。這不僅需要人們?cè)陔娞莸臋C(jī)電部分設(shè)計(jì)和機(jī)械部分的設(shè)計(jì)中投入更大的精力，同時(shí)也要在控制系統(tǒng)的邏輯部分進(jìn)行更多調(diào)試工作和研究，如此才能生產(chǎn)出符合現(xiàn)代要求的綠色環(huán)保電梯。除此之外，電梯的安全性是最基本、最重要的性能之一，也在電梯技術(shù)發(fā)展過程中得到了一步步強(qiáng)化。現(xiàn)代電梯的安全保障系統(tǒng)承擔(dān)的職責(zé)很多，比如在發(fā)生自身故障或者一些諸如火災(zāi)的災(zāi)害時(shí)，電梯的控制系統(tǒng)要有故障報(bào)警、診斷等功能，從而保證乘客的安全。電梯實(shí)現(xiàn)基本的載人、載物等運(yùn)輸功能之后，人們開始對(duì)電梯的搭乘體驗(yàn)有了新的要求，這主要體現(xiàn)在電梯運(yùn)行的速度和運(yùn)行的加速度方面，速度曲線如果設(shè)定的不合理的話，乘客會(huì)感到生理上的不適，甚至使乘客因此而受傷。如何讓乘客在搭乘電梯時(shí)有更加舒適的體驗(yàn)，這還需要實(shí)踐測(cè)試來不斷改進(jìn)速度曲線，使用PID對(duì)電梯的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，如此設(shè)計(jì)出的電梯使乘客的搭乘體驗(yàn)有了很好的改善。乘客搭乘電梯的舒適度在未來電梯發(fā)展的趨勢(shì)中也擁有重大意義。1.2繼電器控制、單板機(jī)控制與PLC控制比較由眾多繼電器組合而成的電梯控制系統(tǒng)，根據(jù)不同的基本控制要求調(diào)整繼電器的接線方式。這種控制方式對(duì)控制要求發(fā)生變化的適應(yīng)性較差，每次控制需求的變化，都需要重新設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，改變繼電器選型和硬件接線。繼電器控制模式的控制速度較慢，這是由其機(jī)械動(dòng)作決定的，這也使得它的壽命較短，可靠性較差，觸點(diǎn)多，連線多，故障也較多，安裝、施工起來較為繁瑣，且后期投入運(yùn)行后維護(hù)困難，工作量大，故障也不易查找。因此，電梯繼電器控制系統(tǒng)在現(xiàn)代基本被淘汰，但它在電梯控制發(fā)展過程中起的作用是承上啟下，不可或缺的。單板機(jī)將微型計(jì)算機(jī)的功能系統(tǒng)電路組裝成印制電路板，包括中央處理器、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、I／0接口等。其功能比單片機(jī)更強(qiáng)，但是與PLC相比還是差一些，因?yàn)镻LC有更加強(qiáng)大的擴(kuò)展性，也更加易于集成系統(tǒng)，且對(duì)需求變化后邏輯部分設(shè)計(jì)的調(diào)整也更加便捷，這是PLC相較于單板機(jī)的優(yōu)勢(shì)所在。S7-1200PLC的成本雖然比S7-200smartPLC的成本高一點(diǎn)，但是S7-1200PLC支持的點(diǎn)數(shù)多，這也意味著它將擁有更好的擴(kuò)展性，更強(qiáng)的可靠性。此外，S7-200SmartPLC的應(yīng)用環(huán)境是一些小型的單機(jī)項(xiàng)目，而S7-1200PLC就可以應(yīng)用于更大的聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，且其的編程環(huán)境是在博途上進(jìn)行，更加有利于與西門子的控制系統(tǒng)集成。S7-1200PLC的靈活度和適應(yīng)性也更強(qiáng)，面對(duì)現(xiàn)實(shí)中電梯運(yùn)行的不同環(huán)境和不同的需求，人們也需要時(shí)常對(duì)電梯的控制系統(tǒng)進(jìn)行修改和調(diào)試，也需要對(duì)電梯的功能進(jìn)行擴(kuò)展，因此S7-1200PLC的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯，更容易獲得人們的青睞。電梯控制系統(tǒng)PLC的I/O分配和硬件選型2.1電梯控制系統(tǒng)需求1）初始化電梯當(dāng)電梯啟動(dòng)，控制系統(tǒng)接收到自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)時(shí)，它將執(zhí)行必要的初始化工作，使電梯位于目標(biāo)初始化樓層。呼梯控制呼梯可分為外呼和內(nèi)呼，控制系統(tǒng)需根據(jù)樓層的不同，設(shè)置電梯的目標(biāo)標(biāo)志位，使外呼和內(nèi)呼都能到達(dá)目標(biāo)樓層。停梯控制當(dāng)電梯即將到達(dá)乘客指定的目標(biāo)樓層時(shí)，控制系統(tǒng)需根據(jù)停梯程序使電梯平層。通過高速接觸器和低速接觸器的轉(zhuǎn)換以及三級(jí)制動(dòng)完成停梯。門系統(tǒng)控制電梯平層后，門系統(tǒng)啟動(dòng)，完成開關(guān)門任務(wù)。電梯門在關(guān)閉過程中，如果有乘客進(jìn)出轎廂，安裝在電梯門上的光幕裝置就會(huì)被觸發(fā)，光幕信號(hào)觸發(fā)開門繼電器，電梯門打開，使乘客正常完成上下電梯。注意當(dāng)電梯門處于開啟或關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)难訒r(shí)，以保證乘客有足夠的時(shí)間進(jìn)出轎廂。按鈕和樓層顯示控制電梯的呼梯按鈕控制系統(tǒng)由安裝在轎廂的樓層按鈕和每層的上下行外呼按鈕組成，且轎廂內(nèi)有樓層顯示的功能，便于乘客確認(rèn)當(dāng)前電梯所處的樓層。超載保護(hù)當(dāng)電梯內(nèi)乘客較多，超過轎廂最大承載能力時(shí)，應(yīng)發(fā)出超載信號(hào)，電梯門不得關(guān)閉。當(dāng)轎廂的載重量低于最大載重量時(shí)，電梯門可以正常關(guān)閉，電梯可以正常運(yùn)行。終端越程保護(hù)當(dāng)電梯出現(xiàn)故障以至于發(fā)生沖頂或蹲底時(shí)，控制系統(tǒng)的終端越程保護(hù)應(yīng)立即啟動(dòng)，使電梯不會(huì)超過第2限位從而避免嚴(yán)重后果的發(fā)生。2.2PLC的I/O分配2.2.1輸入部分本次設(shè)計(jì)的是六層電梯的控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)輸入點(diǎn)進(jìn)行測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)。電梯外部呼梯按鈕分配10個(gè)點(diǎn)位，其中一層至五層擁有上行呼梯按鈕，二層至六層擁有下行呼梯按鈕。電梯內(nèi)部轎廂分配6個(gè)點(diǎn)位，分別滿足一層至六層的內(nèi)呼要求。電梯門系統(tǒng)分配4個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，即開/關(guān)門按鈕和開/關(guān)門到位。電梯還將設(shè)置2個(gè)平層信號(hào)，即上/下平層信號(hào)，用于判斷電梯所在樓層和進(jìn)行制動(dòng)操作。電梯的上/下限位共分配4個(gè)點(diǎn)位，用于在終端保護(hù)，防止電梯發(fā)生沖頂或蹲底。電梯還將分配3個(gè)點(diǎn)位，分別用于自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)、光幕信號(hào)和檢修信號(hào)。此外，還設(shè)置有當(dāng)前載重量，這是為了檢測(cè)電梯內(nèi)載人的重量，防止過載情況發(fā)生。如圖2-1所示，為輸入變量列表。圖2-1輸入變量列表2.2.2輸出部分根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)輸出點(diǎn)進(jìn)行測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)。電梯外部呼梯按鈕指示燈分配10個(gè)點(diǎn)位，上行呼梯按鈕指示燈被設(shè)置在一層至五層，下行呼梯按鈕指示燈被設(shè)置在二層至六層。電梯內(nèi)部轎廂樓層指示燈分配6個(gè)點(diǎn)位，用于樓層顯示的數(shù)碼管分配7個(gè)點(diǎn)位。電梯需分配6個(gè)點(diǎn)位用于指示，分別是上/下行指示、照明指示、風(fēng)扇指示、滿載指示和故障指示。電梯需分配6個(gè)點(diǎn)位用于接觸器和繼電器控制，分別是上/下行接觸器、開/關(guān)門繼電器、高/低速接觸器。準(zhǔn)備就緒信號(hào)和電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)分別需要PLC為其分配1個(gè)點(diǎn)位。PLC還需為1級(jí)制動(dòng)、2級(jí)制動(dòng)、3級(jí)制動(dòng)各分配1個(gè)點(diǎn)位。如圖2-2所示，為輸出變量列表。圖2-2輸出變量列表2.3PLC的硬件選型根據(jù)控制系統(tǒng)I/O端口的分配情況，PLC需要分配29個(gè)DI、40個(gè)DQ和1個(gè)AI。因此，選擇的中央處理器是1214CDC/DC/DC，它有相對(duì)較大的50KB工作內(nèi)存，還有14個(gè)DI、10個(gè)DQ和2個(gè)AI。此外，還需在PLC右側(cè)配置一個(gè)SM1221數(shù)字量輸入模塊和兩個(gè)SM1222數(shù)字量輸出模塊。SM1221模塊擁有16個(gè)DI，供電電源為24V直流電，符合選型要求。SM1222模塊擁有16個(gè)DQ，供電電源為24V直流電，符合選型要求。第三章電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1主程序設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主程序由兩部分組成。在“初始化”部分中，電梯上電后完成初始化工作。當(dāng)給到電梯一個(gè)自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)時(shí)，程序執(zhí)行“初始化”模塊，且此模塊只調(diào)用一次。初始化完成后，程序就進(jìn)入常規(guī)運(yùn)行部分。在“常規(guī)運(yùn)行”部分中，在準(zhǔn)備就緒信號(hào)置位的情況下，電梯執(zhí)行“呼叫電梯”、“停梯”、“樓層顯示”、“電梯按鈕顯示”和“終端越程保護(hù)”模塊，完成對(duì)電梯控制的要求。此外，當(dāng)電梯需要檢修時(shí)，其也設(shè)置有故障指示，并關(guān)閉電機(jī)，保障檢修人員的安全。如圖3-1，主程序梯形圖如下：圖3-1主程序梯形圖3.2初始化程序設(shè)計(jì)電梯初始化程序設(shè)計(jì)分為三個(gè)部分。即“初始向上運(yùn)行”部分、“初始化計(jì)算樓層”部分和“初始向下運(yùn)行”部分。在“初始向上運(yùn)行”部分中，電梯在收到自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)后，曳引電機(jī)就會(huì)啟動(dòng)，電梯上行接觸器和低速接觸器置位，使電梯開始以低速向上運(yùn)行，上行至觸到上端站第一限位時(shí)，置位3級(jí)減速制動(dòng)，復(fù)位上行接觸器，使電梯運(yùn)行速度降為零，并將當(dāng)前樓層設(shè)置為七層。電梯完成停梯后，置位下行接觸器，復(fù)位3級(jí)減速制動(dòng)，電梯將開始向下低速運(yùn)行。在“初始化計(jì)算樓層”部分中，控制系統(tǒng)將完成初始化階段的當(dāng)前樓層判斷工作。利用上/下平層信號(hào)是否觸發(fā)來完成樓層識(shí)別。在“初始向下運(yùn)行”部分中，當(dāng)電梯下行至設(shè)定的目標(biāo)初始化樓層時(shí)，電梯置位3級(jí)減速制動(dòng)。完成停梯后，復(fù)位3級(jí)減速制動(dòng)、上/下行接觸器和低速接觸器，置位高速接觸器、照明指示、風(fēng)扇指示和準(zhǔn)備就緒信號(hào)，此時(shí)電梯完成“初始化”部分的運(yùn)行，在主程序中，控制系統(tǒng)將進(jìn)入“常規(guī)運(yùn)行”部分。如圖3-2，初始化程序梯形圖如下：圖3-2初始化程序梯形圖3.3呼梯程序設(shè)計(jì)呼梯程序設(shè)計(jì)可分為三個(gè)部分，即“置位目標(biāo)標(biāo)志樓層”、“確定上/下行”和“上/下行接觸器控制”部分。在“置位目標(biāo)標(biāo)志樓層”部分中，樓層的外呼上/下行或電梯轎廂的內(nèi)呼選層，都可以使目標(biāo)樓層標(biāo)志位觸發(fā)，并與功能塊“電梯按鈕顯示”里的程序配合使標(biāo)志位置位，由此便可確定電梯運(yùn)行的目標(biāo)樓層。在“確定上/下行”部分中，通過比較當(dāng)前樓層和目標(biāo)樓層大小，確定上下行，并發(fā)出上行或者下行指示，在此處的程序設(shè)計(jì)中，要注意上行指示和下行指示相互閉鎖，即不能同時(shí)觸發(fā)上行指示和下行指示，同樣應(yīng)注意的還有上行接觸器和下行接觸器，開門繼電器和關(guān)門繼電器等。在“上/下行接觸器控制”部分中，根據(jù)上述確定上/下行指示后，在確保3級(jí)減速制動(dòng)復(fù)位的情況下，觸發(fā)相應(yīng)的上/下行接觸器，電梯以高速進(jìn)行上/下行運(yùn)行。如圖3-3，呼梯程序梯形圖如下：圖3-3呼梯程序梯形圖3.4停梯程序設(shè)計(jì)3.4.1功能塊“停梯”程序設(shè)計(jì)功能塊“停梯”可分為三部分，即“到達(dá)指定層數(shù)后進(jìn)行剎車”、“到達(dá)樓層后，復(fù)位電梯內(nèi)外呼梯指示燈”和“停梯開關(guān)門控制”部分。在“到達(dá)指定層數(shù)后進(jìn)行剎車”部分中，當(dāng)電梯即將行至目標(biāo)樓層時(shí)，電梯進(jìn)行制動(dòng)操作，即執(zhí)行功能塊“三級(jí)剎車”的程序，使電梯完成平層，并復(fù)位上/下行指示。在“到達(dá)樓層后，復(fù)位電梯內(nèi)外呼梯指示燈”部分中，電梯到達(dá)目標(biāo)樓層時(shí)，將對(duì)電梯外呼指示燈和轎廂內(nèi)呼指示燈復(fù)位，使其熄滅，表示電梯已完成內(nèi)外呼需求。在“停梯開關(guān)門控制”部分中，電梯平層后，電梯門系統(tǒng)啟動(dòng)來進(jìn)行開/關(guān)門控制，即執(zhí)行功能塊“開關(guān)門”和“電梯內(nèi)的開關(guān)門”的程序，完成門系統(tǒng)的控制任務(wù)，讓乘客進(jìn)出電梯。如圖3-4，功能塊“停梯”程序梯形圖如下：圖3-4功能塊“停梯”程序梯形圖3.4.2功能塊“三級(jí)剎車”程序設(shè)計(jì)功能塊“三級(jí)剎車”可分為三部分，即“制動(dòng)”、“控制1級(jí)減速制動(dòng)和2級(jí)減速制動(dòng)”和“平層后對(duì)1、2級(jí)減速制動(dòng)進(jìn)行復(fù)位”部分。當(dāng)電梯判斷即將到達(dá)目標(biāo)樓層時(shí)，將高速接觸器復(fù)位，置位低速接觸器的同時(shí)，根據(jù)實(shí)際控制的要求對(duì)1、2級(jí)減速制動(dòng)的置位進(jìn)行延時(shí)。當(dāng)電梯平層后，復(fù)位1、2級(jí)減速制動(dòng)和低速接觸器，置位3級(jí)減速制動(dòng)，完成停梯操作。如圖3-5，功能塊“三級(jí)剎車”程序梯形圖如下：圖3-5功能塊“三級(jí)剎車”程序梯形圖3.5門系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)3.5.1功能塊“開關(guān)門”程序設(shè)計(jì)電梯的“開關(guān)門”程序設(shè)計(jì)可分為三部分，即“到達(dá)樓層后，進(jìn)行開關(guān)門控制”、“開關(guān)門完成后復(fù)位制動(dòng)”和“開關(guān)門沖突”部分。當(dāng)電梯平層以后，置位開門繼電器，電梯門就會(huì)打開。開門到位后，復(fù)位開門繼電器，根據(jù)具體控制要求延時(shí)一段時(shí)間后，置位關(guān)門繼電器，電梯門就會(huì)關(guān)閉，程序判斷關(guān)門到位后，復(fù)位“制動(dòng)”，使電梯控制程序能正常執(zhí)行新的命令。在此過程中，當(dāng)乘客通過電梯門時(shí)，光幕信號(hào)會(huì)被觸發(fā)，電梯門應(yīng)打開，待延時(shí)一段時(shí)間后再正常關(guān)閉。當(dāng)轎廂內(nèi)乘客較多，以至于超過額定的載重量時(shí)，電梯門不會(huì)關(guān)閉，直到電梯的當(dāng)前載重量小于額定載重量時(shí)，電梯門才會(huì)正常關(guān)閉。如圖3-6，功能塊“開關(guān)門”程序梯形圖如下：圖3-6功能塊“開關(guān)門”程序梯形圖3.5.2功能塊“電梯內(nèi)的開關(guān)門”程序設(shè)計(jì)電梯的功能塊“電梯內(nèi)的開關(guān)門”程序?qū)崿F(xiàn)了乘客在轎廂內(nèi)進(jìn)行開關(guān)門操作的需求。當(dāng)電梯正在執(zhí)行關(guān)門操作時(shí)，乘客按下開門按鈕，開門繼電器就會(huì)置位，電梯門將打開，根據(jù)具體控制要求經(jīng)過一段時(shí)間的延時(shí)后，電梯再執(zhí)行關(guān)門的程序。如圖3-7，功能塊“電梯內(nèi)的開關(guān)門”程序梯形圖如下：圖3-7功能塊“電梯內(nèi)的開關(guān)門”程序梯形圖3.6按鈕和樓層顯示程序設(shè)計(jì)3.6.1功能塊“電梯按鈕顯示”程序設(shè)計(jì)電梯的功能塊“電梯按鈕顯示”程序可分為四部分，即“顯示上下呼叫對(duì)應(yīng)的燈”、“電梯內(nèi)選層的燈”、“超重”和“滿載指示”部分。電梯的外呼對(duì)應(yīng)的燈、內(nèi)呼對(duì)應(yīng)的燈與呼梯程序配合，使標(biāo)志位置位，由此可確定電梯運(yùn)行的目標(biāo)樓層。“超重”、“超重指示”部分與“開關(guān)門”程序相配合，使電梯能夠在不超重的情況下正常運(yùn)行。如圖3-8，功能塊“電梯按鈕顯示”程序梯形圖如下：圖3-8功能塊“電梯按鈕顯示”程序梯形圖3.6.2功能塊“樓層顯示”程序設(shè)計(jì)電梯的功能塊“樓層顯示”程序可分為三部分，即“判斷是否到底或到頂”、“計(jì)算當(dāng)前樓層”、“數(shù)碼管顯示當(dāng)前樓層”部分。在“判斷是否到底或到頂”部分中，當(dāng)上端站第1限位被觸發(fā)，當(dāng)前樓層就會(huì)被賦值為7層，當(dāng)下端站第1限位被觸發(fā)，則給當(dāng)前樓層賦值為0層。在“計(jì)算當(dāng)前樓層”部分中，當(dāng)電梯下行時(shí)，上平層信號(hào)被觸發(fā)，下平層信號(hào)不被觸發(fā)，當(dāng)前樓層減1。當(dāng)電梯上行時(shí)，下平層信號(hào)被觸發(fā)，上平層信號(hào)不被觸發(fā)，當(dāng)前樓層加1。如圖4-9所示為電梯模型原理示意圖。在“數(shù)碼管顯示當(dāng)前樓層”部分中，對(duì)七段數(shù)碼管的亮滅分別進(jìn)行控制，來完成樓層的顯示。如圖3-10，功能塊“樓層顯示”程序梯形圖如下：圖3-9電梯模型原理示意圖圖3-10功能塊“樓層顯示”程序梯形圖3.7終端越程保護(hù)程序設(shè)計(jì)電梯終端超程保護(hù)程序可分為上端保護(hù)和下端保護(hù)兩部分。當(dāng)電梯發(fā)生沖頂或蹲底時(shí)，上端或下端第1限位被觸發(fā)時(shí)，應(yīng)立即復(fù)位高/低速接觸器，置位1、2級(jí)減速制動(dòng)。當(dāng)2限位被觸發(fā)時(shí)，電梯應(yīng)立即置位3級(jí)減速制動(dòng)，保證電梯停止運(yùn)行。如圖3-11，終端越程保護(hù)程序梯形圖如下：圖3-11終端越程保護(hù)程序梯形圖第四章電梯模型仿真結(jié)果電梯模型仿真結(jié)果4.1電梯初始化運(yùn)行仿真在本次設(shè)計(jì)中，使用ElevatorSimulationBasic單部電梯仿真軟件進(jìn)行測(cè)試，對(duì)梯形圖進(jìn)行調(diào)試。首先可以根據(jù)需求對(duì)電梯的初始化樓層進(jìn)行設(shè)置，我們?cè)O(shè)定電梯初始化的目標(biāo)樓層為一層，下面將對(duì)初始化過程中電梯運(yùn)行情況具體說明。按下自動(dòng)運(yùn)行按鈕，發(fā)出“自動(dòng)運(yùn)行”信號(hào)，程序執(zhí)行“初始化”模塊。電梯判斷未觸發(fā)上端站限位或下端站限位時(shí)，電梯電機(jī)啟動(dòng)，電梯開始自動(dòng)執(zhí)行上行操作。當(dāng)上端站第1限位被觸發(fā)時(shí)，電梯上行接觸器和低速接觸器置位，電梯開始以低速向上運(yùn)行，觸到上端站第一限位時(shí)，復(fù)位上行接觸器，置位3級(jí)減速制動(dòng)，并將當(dāng)前樓層設(shè)置為七層。電梯完成停梯后，復(fù)位3級(jí)減速制動(dòng)，置位下行接觸器，電梯開始以低速向下運(yùn)行，如圖4-1所示為電梯初始化準(zhǔn)備下行。圖4-1電梯初始化準(zhǔn)備下行在“初始化計(jì)算樓層”部分中，電梯完成初始化階段當(dāng)前樓層的判斷，利用上/下平層信號(hào)是否觸發(fā)來完成樓層識(shí)別。在“初始向下運(yùn)行”部分中，當(dāng)電梯下行至設(shè)定的目標(biāo)初始化樓層時(shí)，電梯置位3級(jí)減速制動(dòng)。完成停梯后，復(fù)位3級(jí)減速制動(dòng)、上/下行接觸器和低速接觸器，置位高速接觸器、照明指示、風(fēng)扇指示和準(zhǔn)備就緒信號(hào)，此時(shí)電梯完成“初始化”部分的運(yùn)行，如圖4-2所示為電梯初始化完成。圖4-2電梯初始化完成參考文獻(xiàn)4.2電梯正常運(yùn)行仿真電梯初始化后，轎廂在一樓平層。假設(shè)乘客乘坐一樓的電梯到六樓，然后再到四樓。下面將對(duì)這一過程中電梯運(yùn)行情況具體說明。乘客按1層上行呼梯按鈕，此時(shí)當(dāng)前樓層即為目標(biāo)標(biāo)志樓層，所以電梯門系統(tǒng)啟動(dòng)，電梯執(zhí)行開門操作，如圖4-3所示。乘客走入電梯，此時(shí)轎廂的當(dāng)前載重量大于額定值，發(fā)出滿載指示信號(hào)，如圖4-4所示，電梯門不執(zhí)行關(guān)門操作。當(dāng)判斷不超重時(shí)，電梯門在一段時(shí)間延遲后關(guān)閉。乘客按下轎廂6層的呼叫按鈕，如圖4-5所示。電梯經(jīng)過判斷后發(fā)出上行指示，電梯接通高速接觸器，開始上行。當(dāng)電梯行至當(dāng)前樓層識(shí)別為六層時(shí)，電梯執(zhí)行三級(jí)減速制動(dòng)，轎廂平層后，電梯門打開，乘客走出電梯，如圖4-6所示。圖4-3電梯平層于一層并開門圖4-4滿載指示信號(hào)亮起圖4-5按6層內(nèi)呼按鈕圖4-6電梯平層于六層并開門乘客于六層進(jìn)入電梯，此時(shí)轎廂的當(dāng)前載重量小于額定值，不會(huì)發(fā)出滿載指示信號(hào)，電梯門正常執(zhí)行關(guān)門操作。然后乘客按下轎廂4樓的呼叫按鈕，如圖4-7所示。電梯通過樓層判斷后發(fā)出下行指示，如圖4-8所示。電梯接通高速接觸器，開始下行。當(dāng)電梯行至當(dāng)前樓層識(shí)別為四層時(shí)，電梯執(zhí)行三級(jí)減速制動(dòng)，并復(fù)位高速接觸器。轎廂平層后，門系統(tǒng)啟動(dòng)，電梯門打開，乘客離開電梯，如圖4-9所示。圖4-7按4層內(nèi)呼按鈕圖4-8電梯運(yùn)行信號(hào)指示圖4-9電梯平層于四層并開門總結(jié)與展望本次設(shè)計(jì)完成了基于S7-1200的電梯曳引電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的邏輯部分，根據(jù)電梯曳引電機(jī)控制系統(tǒng)需求，完成了測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)和PLC硬件選型，使用TIA博途軟件完成了PLC系統(tǒng)硬件組態(tài)、PLC編程和系統(tǒng)調(diào)試。其中設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分在于PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)，并通過仿真來對(duì)梯形圖進(jìn)行調(diào)試，從而完成了本次設(shè)計(jì)的目的。由于缺乏電梯的理論知識(shí)和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，以及設(shè)計(jì)時(shí)間的限制，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還存在一些缺陷。而且電梯作為人們?nèi)粘＝佑|頻多的電氣設(shè)備，對(duì)安全性的要求自然很高，因此這套控制系統(tǒng)距離應(yīng)用于實(shí)際還有一段路程。因此，在未來的設(shè)計(jì)工作中，可以從以下幾個(gè)方面達(dá)到優(yōu)化和改進(jìn)控制系統(tǒng)的目的：在電梯上升/下降時(shí)，其加速度和加速度率的大小將直接影響乘客體驗(yàn)。為了使乘客在搭乘電梯時(shí)有更好的舒適度，同時(shí)也能夠做到精確的平層停車，電梯的速度曲線設(shè)計(jì)是重要一環(huán)。在設(shè)計(jì)工作中，通過對(duì)電梯運(yùn)行過程的分析、多次實(shí)踐測(cè)試和函數(shù)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)合理的多段速度PID調(diào)節(jié)方式是不錯(cuò)的選擇，可以為后續(xù)設(shè)計(jì)研究提供思路。在當(dāng)代城市中，高層建筑林立，很多高樓同時(shí)擁有多部電梯用于滿足人們的通勤需求，這對(duì)多部電梯的控制和配合提出了新的挑戰(zhàn)。在實(shí)際生活中，特別是在工作日，往往會(huì)出現(xiàn)早高峰和晚高峰，因此人們對(duì)電梯的效率也更加重視。電梯如何安全、快速、高效地完成任務(wù)，這涉及了建筑電氣智能化的知識(shí)，為后續(xù)設(shè)計(jì)出更加符合發(fā)展要求的電梯提供經(jīng)驗(yàn)。在此次設(shè)計(jì)中，電梯控制系統(tǒng)能夠完成順向截梯工作，即當(dāng)電梯在上行或下行過程中，順向的目標(biāo)樓層可以完成截梯，提高了電梯工作的效率。但反向不截梯尚存在問題，為后續(xù)設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供了方向。通過這次設(shè)計(jì)，我明白了完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)研究所需的完整步驟，并積累到了一些實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。由于這是我第一次著手此類設(shè)計(jì)，所以遇到了一些對(duì)我來說不可避免的困惑和難題。首先在剛開始進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于我不清楚如何入手，且對(duì)PLC的了解不充分，導(dǎo)致對(duì)此次設(shè)計(jì)的流程與目的不明確，從而使整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)度發(fā)展較慢。在老師的耐心解答下，我找到了學(xué)習(xí)PLC的方法，知曉了設(shè)計(jì)的流程，也逐漸步入正軌，從而能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]麥斯提熱古·吐遜.基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].內(nèi)江科技,2014,35(7):66-67.[2]李德生.淺析電梯曳引機(jī)設(shè)計(jì)中的安裝與維修[J].中國機(jī)械,2014(18):150-151.[3]王蘇華.新型電梯曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)