基于PLC的電梯控制器設(shè)計(jì)PAGE37-目錄中文摘要 1英文摘要 21引言 32電梯 42.1概述 42.1.1電梯的發(fā)展 42.1.2電梯的應(yīng)用 52.1.3電梯的發(fā)展方向 52.1.4電梯的分類 62.2電梯的基本結(jié)構(gòu) 73總體設(shè)計(jì) 93.1設(shè)計(jì)要求 93.1.1標(biāo)準(zhǔn)功能 93.1.2特別功能 103.2設(shè)計(jì)方案 113.2.1電梯系統(tǒng)主要參數(shù)的選擇 113.2.2電機(jī)的選擇 113.2.3PLC的選擇 113.2.4調(diào)速方式的選擇 113.2.5變頻器的選擇 124可編程控制器 134.1概述 134.1.1可編程控制器的發(fā)展 134.1.2PLC的主要性能指標(biāo) 134.1.3PLC的分類 144.1.4PLC的特點(diǎn) 144.1.5PLC的功能 154.1.6PLC的工作流程 164.1.7PLC與其他自動(dòng)控制系統(tǒng)比較 174.2西門子S7-200PLC 184.2.1硬件系統(tǒng) 184.2.2通信與網(wǎng)絡(luò) 185電梯調(diào)速系統(tǒng) 205.1概述 205.2變頻器 205.2.1變頻器的形式與結(jié)構(gòu) 205.1.2西門子MicroMaster440型通用變頻器 226詳細(xì)設(shè)計(jì) 246.1硬件設(shè)計(jì) 246.2軟件設(shè)計(jì) 27結(jié)論 37謝辭 38參考文獻(xiàn) 39基于PLC的電梯控制器設(shè)計(jì)摘要：本文介紹了一種基于可編程控制器(PLC)的電梯控制方法。作者對(duì)電梯控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀作了分析，根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇系統(tǒng)硬件，利用現(xiàn)代控制技術(shù)改進(jìn)了傳統(tǒng)的電梯控制方法。該方法基于電氣集選控制原則，以PLC和變頻器為控制器和調(diào)速器，以交流異步電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，利用脈沖編碼器取代傳統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置進(jìn)行位置反饋，通過PLC與變頻器之間的通信來實(shí)現(xiàn)主電機(jī)與門電機(jī)的起停與調(diào)速控制。本文所述控制系統(tǒng)用軟件代替部分硬件功能，適當(dāng)?shù)臏p少了輸入和輸出點(diǎn)數(shù)，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。采用變頻器調(diào)速提高了電梯的平穩(wěn)性和乘客的舒適感，有效的提升了平層準(zhǔn)確性，同時(shí)提高了電梯的控制精度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的全數(shù)字化控制。設(shè)計(jì)了主電路與關(guān)鍵的控制電路原理圖，并給出主要軟件的流程圖和部分程序代碼。關(guān)鍵詞：電梯、變頻器、調(diào)速、PLC。DesignofPLC-basedelevatorcontrollerAbstract:Amethodofelevatorcontrolbasedonprogrammablelogicalcontroller(PLC)isintroducedinthispaper.Thepresentsituationofelevatorcontrolsystemisanalyzedinthefirst,thesystemhardwareischosenaccordingtotherelevantnationalstandards,thetraditionalcontrolmethodsareimprovedbymoderncontroltechnology.Inthemethodbasedontheprinciplesofelectricalcontrolassemblyelection,PLCandvariablefrequencytransducerareusedasmaincontrollerandregulatorrespectivelytocontrolthecontrolledobjectofthealternativecurrentinductionmotors,thepulseencoderisusedtoreplacethetraditionalpositiondetectdevicestoachievethepositionfeedback,thecommunicationbetweenPLCandtransducerisadoptedtostartandstopthemotorsandregulatethespeed.Apartofhardware'sfunctionsareimplementedbysoftwareintheproposedmethod,whichreducesthenumberofinputandoutputpointsandthecostofthewholesystemandimprovesthesecurityandthereliability.Thetransducerisusedtoimprovethesmoothliftandpassengercomfort,thelevelingaccuracyandtheliftcontrolprecision.Thefullydigitalcontroloftheelevatorisrealized.Themaincircuitsandthekeycontrolcircuitsareschematicallypresented.Theflowchartofthemainsoftwareandsomeprogramcodesarealsoproposed.Keywords:Elevator;Transducer;Governor;PLC1引言在現(xiàn)代復(fù)雜的樓宇建筑中，電梯成為不可或缺的運(yùn)輸工具，其使用越來越廣泛。隨著樓層的增加，人們對(duì)于電梯的安全性、準(zhǔn)確性、可靠性、效率等提出了更高的要求。電梯控制系統(tǒng)目前多采用兩種方式：一是PLC加變頻器控制系統(tǒng)，二是微機(jī)加變頻器控制系統(tǒng)。微機(jī)控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但抗干擾性差，系統(tǒng)較復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)，這些限制了微機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的廣泛性。PLC電梯控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠、容易實(shí)現(xiàn)、使用維修方便、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，正日益成為電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制系統(tǒng)方式[[]肖峰，賀哲榮.PLC編程100例[M].北京.中國(guó)電力出版社.2009][]肖峰，賀哲榮.PLC編程100例[M].北京.中國(guó)電力出版社.2009 PLC是以微處理器為核心，融合了自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，它能改造傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，又適用于現(xiàn)代過程控制。憑借其卓越的可靠性、抗干擾性和可編程性，目前已被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)過程的自動(dòng)控制中。本次設(shè)計(jì)選用西門子公司的S7-200系列PLC，它可靠性高，指令功能強(qiáng)，易于掌握，有較好的通信功能和性價(jià)比，在中小型控制系統(tǒng)中能充分發(fā)揮作用。 2電梯2.1概述2.1.1電梯的發(fā)展電梯發(fā)展的歷史，可以追溯到公元前236年的古希臘。當(dāng)時(shí)希臘有個(gè)叫阿基米德的人設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)，安裝在尼羅宮殿里。這種卷筒式卷揚(yáng)機(jī)被認(rèn)為是現(xiàn)代電梯的鼻祖。據(jù)有關(guān)資料記載，在古代埃及，當(dāng)時(shí)為了修建金字塔，曾經(jīng)使用過由人力驅(qū)動(dòng)的升降機(jī)械[[]周海賓.PLC在電梯模型中的應(yīng)用[D].上?？茖W(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院.2009]。[]周海賓.PLC在電梯模型中的應(yīng)用[D].上?？茖W(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院.20091852年，德國(guó)制造出人類歷史上最早的用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)提升繩索來使轎廂上下運(yùn)行的電梯，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無導(dǎo)軌、無安全裝置，僅供貨物運(yùn)送。1857年，美國(guó)人奧的斯研究升降梯的安全裝置成功后，世界上第一臺(tái)載人電梯問世。1858年美國(guó)研制出以蒸汽為動(dòng)力，并通過帶傳動(dòng)和蝸輪減速裝置驅(qū)動(dòng)的電梯。1878年英國(guó)的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓電梯，隨后水壓電梯的使用淘汰了蒸汽電梯。后來又出現(xiàn)了采用液壓泵和控制閥的電梯，并采用至今。1889年，美國(guó)奧的斯公司將卷筒式驅(qū)動(dòng)的電梯改進(jìn)為曳引輪驅(qū)動(dòng)，為開發(fā)行程長(zhǎng)、速度高的電梯奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)是直流電機(jī)，使用時(shí)具有控制困難、平層不準(zhǔn)確等問題，為了消除這些缺點(diǎn)，人們采用發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)組的直流變壓方式，從而實(shí)現(xiàn)了電梯的高速化。由于交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，1915年起人們開始使用交流式電梯。到了20世紀(jì)50年代，電梯廣泛采用了電子技術(shù)，設(shè)計(jì)制造出了群控電梯，提高了電梯自動(dòng)化程度。到了20世紀(jì)70年代，電梯控制系統(tǒng)應(yīng)用了集成電路、微處理機(jī)，使電梯的電氣控制進(jìn)入了以個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。電梯發(fā)展到了90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，電梯控制系統(tǒng)由并行信號(hào)傳輸向以串行傳輸為主的方式過渡。我國(guó)從1908年在上海匯中飯店等一些高層建筑安裝了第一批進(jìn)口電梯起，到新中國(guó)成立以前的1949年，全國(guó)各大城市中安裝的電梯已有數(shù)百臺(tái)。上海和天津等地也先后建立了幾家電梯修配廠，從事電梯的安裝與維修業(yè)務(wù)。新中國(guó)成立以后，先后在上海、天津、沈陽、西安、北京、廣州等地建立了電梯制造廠，使我國(guó)的電梯工業(yè)從無到有，從安裝維修到制造，從小到大地發(fā)展起來。我國(guó)從20世紀(jì)50年達(dá)開始生產(chǎn)電梯，用我國(guó)生產(chǎn)的電梯產(chǎn)品先后裝備了人民大會(huì)堂、北京飯店等政府機(jī)關(guān)和國(guó)家賓館。60年代開始生產(chǎn)自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道，生產(chǎn)的自動(dòng)扶梯裝備了北京地鐵車站，生產(chǎn)的自動(dòng)人行道裝備了北京首都機(jī)場(chǎng)。隨著我國(guó)對(duì)外開放，80年代開始引進(jìn)技術(shù)，我國(guó)的電梯工業(yè)得到飛速發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著人口的增加，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)城市化水平迅速提高，大批的高樓大廈拔地而起，電梯在人們生活中的地位逐步增強(qiáng)，成為重要的運(yùn)輸設(shè)備之一。2.1.2電梯的應(yīng)用 電梯應(yīng)用范圍很廣，一般安裝在高層樓內(nèi)較多，特別是大城市的居民住宅、政府機(jī)關(guān)、商場(chǎng)、飯店、醫(yī)院、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)場(chǎng)、礦井、船舶、車站、電廠、工地等地方。 我國(guó)的中小城市和大學(xué)企業(yè)在20世紀(jì)90年代前后也安裝了很多電梯。 飛機(jī)場(chǎng)的地下車庫(kù)，使用運(yùn)機(jī)梯垂直將飛機(jī)提升到機(jī)場(chǎng)跑道上；礦井下使用礦井梯供井內(nèi)運(yùn)送人員和貨物；船舶上使用電梯運(yùn)送人員和貨物；工地使用施工電梯來運(yùn)送建筑施工人員和材料；汽車場(chǎng)裝運(yùn)汽車的電梯；消防用電梯是在發(fā)生火警時(shí)，用來運(yùn)送消防人員、消防器材及乘客；還有防爆、耐熱、防腐蝕等特殊用途電梯及自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道等都是現(xiàn)代建筑中必備的交通設(shè)備。2.1.3電梯的發(fā)展方向 目前，電梯技術(shù)不斷發(fā)展，新型電梯不斷出現(xiàn)，但總的來說，電梯的未來在于四個(gè)方面。更加智能：電梯智能群控技術(shù)不斷出現(xiàn)，如基于專家系統(tǒng)的群控、基于模糊邏輯的群控、基于計(jì)算機(jī)圖像監(jiān)控的群控、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的群控、基于遺傳基因法則的群控等。這些群控系統(tǒng)能適應(yīng)電梯交通的不確定性、控制目標(biāo)的多樣化、非線性表現(xiàn)等動(dòng)態(tài)特性。隨著智能建筑的發(fā)展，電梯的智能群控系統(tǒng)將與大樓所有的自動(dòng)化服務(wù)設(shè)備結(jié)合成整體智能系統(tǒng)。更加高速：21世紀(jì)以來，世界各地城市化水平不斷提升，為了在有限的空間內(nèi)滿足人們的居住與工作需求，超高層建筑不斷出現(xiàn)，電梯的高速化成為電梯技術(shù)發(fā)展的重要方向。曳引式超高速電梯的研究繼續(xù)在采用超大容量電動(dòng)機(jī)、高性能的微處理器、減振技術(shù)、新式滾輪導(dǎo)靴和安全鉗、永磁同步電動(dòng)機(jī)、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等方面推進(jìn)。采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯也有較大研究空間。未來超高速電梯舒適感會(huì)有明顯提高。網(wǎng)絡(luò)化與信息化：電梯控制系統(tǒng)將與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，用網(wǎng)絡(luò)把各地的電梯監(jiān)管起來進(jìn)行維保；通過電梯網(wǎng)站進(jìn)行網(wǎng)上交易，包括電梯配置、招投標(biāo)等，也可以在網(wǎng)上申請(qǐng)電梯定期檢驗(yàn)。更加綠色環(huán)保：世界資源與能源問題的不斷突出，要求電梯在環(huán)保方面做出改變。能耗更低、減少油污染、電磁兼容性強(qiáng)、噪聲低、長(zhǎng)壽命、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等等。2.1.4電梯的分類 1、按用途分：乘客電梯（TK）：為運(yùn)送乘客而設(shè)計(jì)的電梯；住宅電梯（TZ）：為運(yùn)送居民而設(shè)計(jì)的電梯；載貨電梯（TH）：為運(yùn)送通常有人伴隨的貨物而設(shè)計(jì)的電梯；客貨電梯（TL）：主要為運(yùn)送乘客、同時(shí)也可運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)的電梯；病床電梯（TB）：為運(yùn)送病床、病人及醫(yī)療設(shè)備而設(shè)計(jì)的電梯；雜物電梯（TW）：服務(wù)于規(guī)定樓層站的固定式而設(shè)計(jì)的提升裝置；觀光電梯（TG）：為乘客觀光而設(shè)計(jì)的電梯；船用電梯（TC）：為船舶上使用而設(shè)計(jì)的電梯；車用電梯（TQ）：為運(yùn)送車輛而設(shè)計(jì)的電梯；建筑施工電梯：為建筑施工與維修而設(shè)計(jì)的電梯。此外還有一些特殊用途電梯，如：運(yùn)機(jī)梯、礦井梯、消防梯等。2、按速度分：低速電梯；快速電梯；高速電梯；超高速電梯；特高速電梯。3、按拖動(dòng)方式分：交流電梯：曳引電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)；直流電梯：曳引電動(dòng)機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)；液壓電梯：靠液壓傳動(dòng)的電梯，分為柱塞直頂式和柱塞側(cè)置式；齒輪齒條式電梯：靠齒輪在齒條上的爬行來驅(qū)動(dòng)轎廂的電梯。此外，除了以上三種分類方式外，還可以按控制方式分、按有無司機(jī)分、按動(dòng)力電源分、按機(jī)房位置分、按傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式分等，這里就不作敘述。2.2電梯的基本結(jié)構(gòu)電梯的結(jié)構(gòu)，按傳統(tǒng)方法可以分為機(jī)械部分和電氣部分。機(jī)械部分由曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、機(jī)械安全保護(hù)系統(tǒng)等組成。電氣部分主要由電氣控制系統(tǒng)、操縱箱等部件以及分別安裝在各有關(guān)電梯部件上的電氣元件等。1-減速箱； 2-曳引輪； 3-曳引機(jī)底座；4-導(dǎo)向輪；5-限速器；6-機(jī)座； 7-導(dǎo)軌支架； 8-曳引鋼絲繩；9-開關(guān)碰鐵；10-緊急開關(guān)；11-導(dǎo)靴； 12-轎架； 13-轎門； 14-安全鉗；15-導(dǎo)軌；16-繩頭組合；17-對(duì)重， 18-補(bǔ)償鏈；19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪；20-張緊裝置；21-緩沖器；22-底坑； 23-層門；24-呼梯盒；25-層樓指示燈；26-隨行電纜27-轎壁；28-轎內(nèi)操縱箱；29-開門機(jī)；30-井道傳感器；31-電源開關(guān)；32-控制柜；33-曳引電機(jī)；34-制動(dòng)器。圖1.1電梯的基本結(jié)構(gòu)[[]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)備維修分會(huì)《機(jī)械設(shè)備維修問答叢書》編委會(huì).電梯使用與維修問答[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2003[]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)備維修分會(huì)《機(jī)械設(shè)備維修問答叢書》編委會(huì).電梯使用與維修問答[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.20031、曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)主要由曳引電機(jī)、鋼絲繩、導(dǎo)向輪、反繩輪等組成。 曳引電機(jī)是驅(qū)動(dòng)電梯轎廂和對(duì)重裝置作上、下運(yùn)動(dòng)的裝置，可分為無齒輪曳引機(jī)和有齒輪曳引機(jī)兩種。無齒輪曳引機(jī)用在運(yùn)行速度v>2m/s的高速電梯上，這種曳引機(jī)的曳引輪緊固在曳引電機(jī)軸上，沒有機(jī)械減速機(jī)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。有齒輪曳引機(jī)廣泛用于運(yùn)行速度的各種貨梯、客梯、雜物電梯上。 電梯的載荷、運(yùn)行速度等主要參數(shù)取決于曳引機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速、蝸桿與蝸輪的模數(shù)與減速比、曳引輪的直徑和繩槽數(shù)，以及曳引比等。 在電梯的曳引機(jī)上一般裝有電磁式直流制動(dòng)器。2、導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)的功能是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)，主要由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架構(gòu)成。3、轎廂 轎廂的功能是運(yùn)送乘客或貨物，是電梯的工作部分，主要由轎廂架和轎廂體組成。4、重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)的功能是為了相對(duì)地平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂和對(duì)重的重量差保持在某一限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動(dòng)正常，由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。5、電力拖動(dòng)系統(tǒng) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能是提高動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)電梯的速度控制，主要由曳引電動(dòng)機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等構(gòu)成。供電系統(tǒng)為電梯的電動(dòng)機(jī)提供電源，電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置對(duì)曳引機(jī)和門機(jī)實(shí)行調(diào)速。6、電力控制系統(tǒng) 電力控制系統(tǒng)的功能是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制，主要由操縱裝置、位置顯示裝置、控制柜、平層裝置、選層裝置等組成。7、安全保護(hù)系統(tǒng) 安全保護(hù)系統(tǒng)主要由限速器、安全鉗、緩沖器、端站保護(hù)裝置等組成，其功能是保證電梯的安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。3總體設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)要求3.1.1標(biāo)準(zhǔn)功能基于PLC的電梯控制系統(tǒng)必須具備以下標(biāo)準(zhǔn)功能：（1）開關(guān)門：到達(dá)指定樓層平層后自動(dòng)開門，并有一定的開門保持時(shí)間，以保證所有乘客進(jìn)出轎廂后再自動(dòng)關(guān)門，門有格擋時(shí)重復(fù)開門，直到門關(guān)閉為止。長(zhǎng)時(shí)間開門時(shí)判定門有物體阻礙并報(bào)警，當(dāng)電梯處于停站狀態(tài)且有手動(dòng)開關(guān)門信號(hào)時(shí)不管開門保持時(shí)間響應(yīng)手動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。為保證電梯安全運(yùn)行，必須設(shè)置門鎖裝置，只有關(guān)門后且有門鎖信號(hào)時(shí)電梯才能升降；（2）層選控制：登記外部召喚與內(nèi)指令信號(hào)，根據(jù)轎廂所處位置，生成層選信號(hào)，判定轎廂運(yùn)行方向，電梯運(yùn)行時(shí)如有順路廳外呼叫，則順路停車載客并繼續(xù)運(yùn)行，對(duì)于反向呼叫電梯予以登記，并在響應(yīng)完所有正向呼叫后響應(yīng)反向呼叫信號(hào)；（3）電機(jī)起停與速度控制：在關(guān)門后且有門聯(lián)鎖信號(hào)時(shí)，由PLC發(fā)出起停信號(hào)，控制電機(jī)的起停，根據(jù)已知的速度曲線，發(fā)出加速或減速信號(hào)，控制電機(jī)在起動(dòng)后加速和平層時(shí)減速，為保證速度控制精度須設(shè)置速度反饋；（4）平層控制：保證電梯在到達(dá)指定樓層平層區(qū)時(shí)減速爬行，將轎廂停在選定的樓層上；（5）顯示功能：在轎廂內(nèi)外利用信號(hào)燈顯示電梯運(yùn)行方向、樓層位置及選定呼叫，在電梯響應(yīng)完登記的外部呼叫后消除所登記的外部呼叫，在電梯響應(yīng)完登記的內(nèi)指令后自動(dòng)消除所有已登記的內(nèi)指令信號(hào)；（6）稱重功能：過載時(shí)報(bào)警并持續(xù)開門，空載無人時(shí)快速運(yùn)行；（7）換站停靠[7]：通常電梯運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)一種情況，即在電梯?？繒r(shí)，由于所停層站出現(xiàn)故障或垃圾卡入地坎，電梯開門不到位，而門鎖開關(guān)脫開。如果對(duì)此沒有相應(yīng)保護(hù)措施，勢(shì)必會(huì)造成電梯在該層站呈僵持狀態(tài)，即不能開足門，也不能再運(yùn)行，使乘客無法進(jìn)入轎廂，其他層站的乘客也無法得到電梯服務(wù)。而且持續(xù)的過載運(yùn)行會(huì)使開關(guān)門電機(jī)有被燒壞的危險(xiǎn)。因此必須具有換站?？康墓δ埽喝绻娞萃Ｕ?，自動(dòng)開關(guān)門動(dòng)作持續(xù)一段時(shí)間后，門尚未開足，就作關(guān)門動(dòng)作，待門關(guān)閉后，根據(jù)轎廂內(nèi)指令或外部召喚運(yùn)行到其他層站開門放客。 （8）檢修功能：當(dāng)電梯需要檢修時(shí)，由操作人員按下檢修按鈕，電梯自動(dòng)進(jìn)行慢速的檢修上行或檢修下行，以檢查電梯性能； （9）消防功能：當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，外部的消防系統(tǒng)起動(dòng)并向電梯控制系統(tǒng)發(fā)出消防信號(hào)，電梯進(jìn)入消防模式，此時(shí)電梯迫降在最近層樓，轎廂內(nèi)指令可用，但禁止外部呼叫，待所有乘客離開轎廂后電梯禁止使用。為了防止消防系統(tǒng)的誤操作帶來電梯的迫降，消防模式也可設(shè)置在手動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)火情時(shí)，起動(dòng)電梯的消防模式。 （10）制動(dòng)功能：當(dāng)電梯平層停站時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)通過抱閘等形式使電梯固定在一定位置，確保電梯和乘客的安全，并在突然停電時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，再次來電時(shí)，必須由操作人員停止制動(dòng)系統(tǒng)后才能電梯再可以再次起動(dòng)。3.1.2特別功能有的電梯除了具有標(biāo)準(zhǔn)功能外還有其它特別功能[[]岳慶來.電梯現(xiàn)代智能控制技術(shù)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2009][]岳慶來.電梯現(xiàn)代智能控制技術(shù)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2009（1）門的光電裝置安全操作：為了防止乘客被電梯門夾住，電梯應(yīng)裝有安全觸板開關(guān)。但是，對(duì)于乘客來說，被安全觸板碰一下，雖然不會(huì)有什么損傷，但總不是一件舒服的事。為此，可以備有門的光電裝置安全操作功能?？紤]到萬一光電裝置發(fā)射部或接收部被堵住，如果沒有特別對(duì)策這臺(tái)電梯就永遠(yuǎn)不會(huì)關(guān)門，嚴(yán)重影響服務(wù)效率，因此可以采取以下對(duì)策：①只要按下關(guān)門按鈕，即使光電裝置的光線被擋住電梯照樣關(guān)門，因此按住關(guān)門按鈕者定是看到門間無人后才這么做的；②當(dāng)連續(xù)一段時(shí)間光線被阻擋，電梯仍然自動(dòng)關(guān)門，因?yàn)橐话阏f來，不可能連續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都有乘客進(jìn)出轎廂； （2）停電自動(dòng)平層操作：如果大樓內(nèi)沒有自備的緊急供電裝置，而遇到突然停電時(shí)，可能使正在運(yùn)行的轎廂卡在層樓之間，使乘客無法出來，因此配備緊急平層裝置有時(shí)是必要的。有了該裝置后，萬一遇到停電情況，電梯卡在層樓一段時(shí)間后，就利用緊急平層裝置起動(dòng)電梯，運(yùn)行到最近層?？亢?，自動(dòng)開門放客，保證了乘客的安全； （3）轎廂內(nèi)無用呼叫信號(hào)的自動(dòng)消除：有的乘客在乘電梯時(shí)，亂按了許多內(nèi)呼叫按鈕，如果沒有特別的操作，這些被登記的無用呼叫將使電梯空跑許多時(shí)間，即浪費(fèi)電能，又影響了電梯對(duì)其他乘客的服務(wù)效率。為此，設(shè)置無用呼叫的自動(dòng)消除是很有意義的，當(dāng)電梯探測(cè)到轎廂內(nèi)呼叫信號(hào)多于乘客人數(shù)時(shí)，就認(rèn)為其中有無用的呼叫信號(hào)，將已登記的轎廂呼叫信號(hào)全部消除，有真正需要的可重新登記，從而避免電梯空跑； （4）群控功能：有時(shí)，一個(gè)電梯對(duì)于某高層建筑來說是不夠的，會(huì)導(dǎo)致乘客等待時(shí)間過長(zhǎng)，因此需要安裝多部電梯，此時(shí)，應(yīng)有群控功能。群控時(shí)，所有群內(nèi)電梯是由群控系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)配的，即每臺(tái)電梯除了響應(yīng)本身的轎廂內(nèi)呼叫外，還要響應(yīng)群控系統(tǒng)分配的其他層站呼叫，從而提高服務(wù)效率。 除了上述功能外，有的電梯還具有自動(dòng)語音報(bào)站、上下班高峰服務(wù)、節(jié)能運(yùn)行、自動(dòng)學(xué)習(xí)、貴賓層服務(wù)等功能，這里不作一一介紹。3.2設(shè)計(jì)方案3.2.1電梯系統(tǒng)主要參數(shù)的選擇根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T7025.1-1997，電梯的主參數(shù)選擇如下：Ⅰ類：為運(yùn)送乘客而設(shè)計(jì)的電梯；住宅樓電梯；無司機(jī)電梯；額定載重量1000kg，可乘人數(shù)13人；轎廂寬度1100mm，深度2100mm，高度2200mm；轎門和層門寬度800mm，高度2000mm，型式為中分門；額定速度1.50m/s，基站為一層。3.2.2電機(jī)的選擇 眾所周知直流電動(dòng)機(jī)雖然調(diào)速性能很好，但構(gòu)造復(fù)雜，使用環(huán)境及容量都受到限制，相比而言，三相交流感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)，且目前已有不少交流電機(jī)的調(diào)速方法并且獲得了良好的控制效果，故選擇交流電動(dòng)機(jī)為電梯的曳引電機(jī)和門電機(jī)。曳引電機(jī)的主要參數(shù)為功率15kw ,平均轉(zhuǎn)速960r/min。3.2.3PLC的選擇 由于此次設(shè)計(jì)的建筑為9層，經(jīng)初步估算輸入與輸出點(diǎn)數(shù)約為50/40個(gè)，考慮到控制系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性要求，選擇西門子S7-200系列PLC作為電梯控制用PLC。西門子S7-200系列PLC為小型PLC，它可靠性高，指令功能強(qiáng)，易于掌握，有較好的通信功能，在中小型控制系統(tǒng)中能充分發(fā)揮作用。3.2.4調(diào)速方式的選擇 傳統(tǒng)的交流單速與雙速電梯由于其速度不可控且起停不夠平穩(wěn)、平層不夠準(zhǔn)確等缺點(diǎn)，已越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代生活，由于變頻器具有恒壓頻比、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，具有調(diào)速方便、節(jié)能、調(diào)速范圍寬、機(jī)械特性好、運(yùn)行舒適可靠的優(yōu)點(diǎn)，且可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，本次設(shè)計(jì)選擇變頻器來控制電動(dòng)機(jī)的速度。3.2.5變頻器的選擇 考慮到電梯調(diào)速性能的需要，根據(jù)電梯的速度、曳引比以及電梯的載重來確定曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，當(dāng)曳引機(jī)的功率和電壓確定之后，變頻器的選型要和曳引機(jī)相匹配，一般是選取大于曳引機(jī)功率的上一個(gè)檔次的數(shù)據(jù)來選擇。不能小也不能太大，太大不但造成成本的上升，而且導(dǎo)致控制精度的降低。使整個(gè)系統(tǒng)的性能下降。這里選擇西門子MicroMaster440型變頻器。西門子MicroMaster440型變頻器是一種多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器，它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過載能力，集成了RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊，具有過電壓、欠電壓保護(hù)，滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。4可編程控制器4.1概述4.1.1可編程控制器的發(fā)展 可編程控制器(ProgrammableLogicController)又稱PLC。早期的PLC是以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)的，在硬件上簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)的內(nèi)部電路，裝置中的器件主要采用分離原件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器，接口電路適合工業(yè)控制的要求，編程軟件和方法都比計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單，出現(xiàn)了面向問題的接近“自然語言”的編程方式。這個(gè)時(shí)期的PLC能夠?qū)崿F(xiàn)基本邏輯控制、順序控制、條件步進(jìn)和時(shí)間步進(jìn)控制等功能[[]劉鳳春等.可編程序控制器原理與應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2009][]劉鳳春等.可編程序控制器原理與應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2009 在20世紀(jì)70年代后期，人們開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元，從而使之得到了巨大的發(fā)展，其應(yīng)用日趨普及。自PLC問世以來，經(jīng)過三十幾年的發(fā)展，在歐美、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家PLC已經(jīng)成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其應(yīng)用幾乎覆蓋所有工業(yè)企業(yè)。我國(guó)PLC的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個(gè)階段。在20世紀(jì)70年代是初級(jí)認(rèn)識(shí)階段，20世紀(jì)80年代為引進(jìn)使用階段，20世紀(jì)90年代則是迅速普及和發(fā)展階段。 隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，大規(guī)模集成電路和高性能微處理器在PLC的應(yīng)用，使PLC的功能不斷增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大和眼神，而制造成本不斷下降，性價(jià)比原來越高。目前，PLC產(chǎn)品平均3-5年就更新?lián)Q代一次。其發(fā)展的明顯趨勢(shì)是集成度越來越高、工作速度越來越快、功能越來越多、工作越來越可靠、使用越來越方便。 通信和網(wǎng)絡(luò)功能是PLC發(fā)展的重要特征，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使得PLC構(gòu)成的過程控制系統(tǒng)比DCS的開放性更有優(yōu)勢(shì)。PLC的不斷發(fā)展也體現(xiàn)在編程軟件的多樣化和高級(jí)化，同時(shí)人機(jī)界面軟件及軟件接口也在迅速發(fā)展，開發(fā)適應(yīng)各種特殊控制要求的智能模塊也是PLC發(fā)展的明顯特征。4.1.2PLC的主要性能指標(biāo) 1、輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)：I/O點(diǎn)數(shù)是PLC最重要的技術(shù)指標(biāo)之一，因?yàn)樵谶x用PLC時(shí)，要根據(jù)控制對(duì)象的被檢測(cè)信號(hào)輸入的個(gè)數(shù)和控制量輸出的個(gè)數(shù)來確定機(jī)型； 2、存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)容量決定了PLC可以容納用戶程序的長(zhǎng)度； 3、掃描速度；掃描速度是PLC執(zhí)行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)，例如，西門子S7-200系列PLC執(zhí)行一條布爾指令所用的時(shí)間為0.37μs，這在微型機(jī)中屬于較快速度的； 4、編程指令的種類和條數(shù)：一般來說，PLC的編程指令的種類和條數(shù)越多，說明它的軟件功能越強(qiáng)，即處理能力和控制能力就越強(qiáng)； 5、擴(kuò)展能力和功能模塊種類：PLC的擴(kuò)展能力取決于主機(jī)CPU的尋址能力和電源容量。要完成復(fù)雜的控制功能，除了主機(jī)外，還需要配接各種功能模塊。主機(jī)可實(shí)現(xiàn)基本控制功能，一些特殊的專門功能需要配置各種功能模塊來實(shí)現(xiàn)。因此，功能模塊種類的多少也反映了PLC功能的強(qiáng)弱，是衡量PLC產(chǎn)品檔次高低的一個(gè)重要標(biāo)志。4.1.3PLC的分類 1、按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和模塊式兩種類型。整體式的PLC將電源、CPU、I/O電路都集中在以個(gè)機(jī)箱內(nèi)。一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。模塊式的PLC將各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊和各個(gè)功能模塊。一般大、中型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)；2、按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可分為微型機(jī)、小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)和超大型機(jī)等類型。一般微型機(jī)的數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)在64點(diǎn)以內(nèi)，存儲(chǔ)器容量為1～2KB，小型機(jī)的數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以內(nèi)，存儲(chǔ)器容量為2～4KB，中型機(jī)的數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以內(nèi)，存儲(chǔ)器容量為4～16KB，大型機(jī)的數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)在8196點(diǎn)以內(nèi)，存儲(chǔ)器容量為16～64KB，超大型機(jī)（或稱為巨型機(jī)）的數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)大于8196點(diǎn)，存儲(chǔ)器容量大于64KB；3、按功能的強(qiáng)弱，PLC可分為高、中、低檔機(jī)三類。低檔機(jī)具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位、自診斷、監(jiān)控等基本功能，有的還具有模擬量輸入/輸出、數(shù)據(jù)傳送、運(yùn)算、通信等功能。中檔機(jī)除具有上述功能外，還有數(shù)碼轉(zhuǎn)換、子程序調(diào)用、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有的還具備中斷控制、PID控制等功能。高檔機(jī)除具備上述所有功能外，還有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、模擬量調(diào)節(jié)、函數(shù)運(yùn)算、監(jiān)控、智能控制等功能。4.1.4PLC的特點(diǎn) 1、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)：PLC是專門為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣條件下使用而設(shè)計(jì)的，通過硬件的屏蔽、隔離、濾波等和軟件的故障檢測(cè)、數(shù)據(jù)保護(hù)和回復(fù)等措施，使PLC能夠在具有很強(qiáng)的電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)以及極端溫度和濕度的環(huán)境下安全的工作； 2、功能完善、通用性強(qiáng)、使用方便：現(xiàn)代PLC即能控制開關(guān)量，也能控制模擬量；即可以控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，也可控制一個(gè)生產(chǎn)過程。其通信聯(lián)網(wǎng)的功能，使PLC能與上位機(jī)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全工廠的自動(dòng)控制。由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，不同的組合，可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。在被控對(duì)象的硬件配置確定以后，可以編寫不同的用戶程序，方便快捷地改變工藝流程； 3、編程方法簡(jiǎn)單、容易掌握：PLC最基本的編程語言都是采用源于繼電器控制線路的梯形圖，這種圖形化的語言不需要使用者具備專門的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)，極易被一般工程技術(shù)人員理解和掌握。通過梯形圖入門后，也就容易掌握其他的編程語言和方法了； 4、設(shè)計(jì)容易、安裝快捷、維護(hù)方便：由于PLC產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，選用PLC組成控制系統(tǒng)時(shí)，世紀(jì)和安裝的過程類似于“搭積木”，由于前期可以使用仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，使現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作變得更加容易。由于PLC的故障率很低，使得維護(hù)成本大為減低，加之具備軟硬件的監(jiān)控和顯示功能，即使發(fā)生故障，也可很快查明原因并排除； 5、體積小、重量輕、功耗低：PLC是采用微電子技術(shù)制造的，具有結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固、體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)； 6、各公司的PLC互不兼容：各公司的PLC的軟硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉的而不是開放的。如專用總線、專家通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議，I/O模板不通用，甚至連機(jī)柜、電源亦不相同。編程語言雖多是梯形圖，但組態(tài)、尋址方式、語言結(jié)構(gòu)均不相同；4.1.5PLC的功能 1、邏輯控制：邏輯控制是用PLC的與、非、或指令取代繼電器觸點(diǎn)的串、并聯(lián)等邏輯連接，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的邏輯與順序控制，這是PLC最基本的功能； 2、定時(shí)與計(jì)數(shù)控制：定時(shí)與計(jì)數(shù)控制是用PLC的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令來取代時(shí)間繼電器等，實(shí)現(xiàn)某些操作的時(shí)間控制與計(jì)數(shù)控制； 3、數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理時(shí)用PLC的數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)碼轉(zhuǎn)換、編碼、譯碼以及數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等指令來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析和處理； 4、步進(jìn)控制：步進(jìn)控制時(shí)用PLC的步進(jìn)指令取代有硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器等，實(shí)現(xiàn)上、下道工序操作的控制； 5、運(yùn)動(dòng)控制：運(yùn)動(dòng)控制是通過高速計(jì)數(shù)器和位置控制模塊等來控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)，從而控制單軸或多軸生產(chǎn)機(jī)械，使其運(yùn)動(dòng)部件按照要求的速度作直線或圓弧運(yùn)動(dòng)； 6、過程控制：過程控制是通過A/D和D/A轉(zhuǎn)換，用PLC的PID指令對(duì)生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、速度、流量等模擬量進(jìn)行單回路或多回路的閉環(huán)控制，使這些物理量保持在給定值上； 7、通信與網(wǎng)絡(luò)控制：通過各種通信模塊能夠?qū)LC與PLC、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)行遠(yuǎn)程I/O訪問或數(shù)據(jù)傳輸?shù)瓤刂乒δ埽瑯?gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)； 8、監(jiān)控功能：監(jiān)控功能是指PLC能夠監(jiān)控系統(tǒng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警或自動(dòng)終止運(yùn)行，通過人機(jī)界面可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)狀態(tài)，從而方便地在線修改控制程序或?qū)/O和內(nèi)部某些存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。4.1.6PLC的工作流程 PLC是在系統(tǒng)軟件的控制和指揮下，采用循環(huán)順序掃描的方式工作的，其工作過程就是程序的執(zhí)行過程，一般分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，如圖1.2所示。輸入端輸入端掃描周期輸入映像寄存器程序段輸出端元件映像寄存器輸出鎖存器輸入采樣階段程序執(zhí)行階段輸出刷新階段用戶輸入設(shè)備用戶輸出設(shè)備刷新刷新讀寫圖1.2PLC的工作流程1、輸入采樣階段：在每次掃描周期開始時(shí)，CPU集中采樣所有輸入端得當(dāng)前輸入值，并將其存入內(nèi)存中各對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新，那些沒有使用的輸入映像寄存器位被清零。此后，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入信號(hào)如何變化，都不會(huì)再影響輸入映像寄存器，其內(nèi)容將一直保持到下一掃描周期的輸入采樣階段，才會(huì)被重新刷新；2、程序執(zhí)行階段：在掃描周期的執(zhí)行程序階段里，CPU執(zhí)行用戶程序總是按由上而下的順序依次地掃描，直到最后一條指令結(jié)束，除非遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。對(duì)于梯形圖程序，在掃描時(shí)總是按先左后右、先上后下的順序逐句掃描運(yùn)算的。中斷程序并不作為正常掃描周期的一部分來執(zhí)行，總是在中斷事件發(fā)生時(shí)才執(zhí)行，因此，中斷程序可能會(huì)在掃描周期的任意時(shí)刻被執(zhí)行；3、輸出刷新階段：此時(shí)，CPU將存放在輸出映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)輸出到輸出鎖存器中，并送給物理輸出點(diǎn)以驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。4.1.7PLC與其他自動(dòng)控制系統(tǒng)比較 1、PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較：PLC功能強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。另外，在可靠性和可維護(hù)性、體積和能耗、使用壽命和監(jiān)控以及設(shè)計(jì)與施工周期等方面，PLC都有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。繼電器控制系統(tǒng)唯一的優(yōu)勢(shì)就是價(jià)格比較便宜； 2、PLC與單片機(jī)控制系統(tǒng)比較：?jiǎn)纹瑱C(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。PLC在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理等方面不如單片機(jī)。PLC用于行業(yè)控制，穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，使用方面，但單片機(jī)的通用性和適應(yīng)性較強(qiáng)； 3、PLC與微機(jī)控制系統(tǒng)比較：在使用環(huán)境方面，微機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)環(huán)境要求較高，一般要在干擾小、溫度和濕度滿足要求的機(jī)房?jī)?nèi)使用，而PLC能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境下運(yùn)行。在抗干擾方面，微機(jī)控制系統(tǒng)主要通過弱電聯(lián)系，一般不進(jìn)行電氣隔離，而PLC主要控制強(qiáng)電設(shè)備，采用了光耦隔離進(jìn)行電氣隔離，抗干擾性好。在程序設(shè)計(jì)方面，微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要有較高的計(jì)算機(jī)知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而PLC的編程語言簡(jiǎn)單易學(xué)。在運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量方面，微機(jī)比PLC有較大的優(yōu)勢(shì)。4.2西門子S7-200PLC4.2.1硬件系統(tǒng)西門子S7-200PLC系統(tǒng)由一個(gè)S7-200CPU模塊，一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)、一套STEP7-Micro/WIN32編程軟件和一條通訊電纜等部分組成。這是一個(gè)最小PLC系統(tǒng)。 CPU模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制任務(wù)或過程進(jìn)行控制。S7-200系列提供了多種型號(hào)的CPU模塊，有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等，每種型號(hào)的CPU模塊都有24VDC和120-220VAC兩種電源供電的類型。 在CPU模塊的面板上下分別有兩排I/O狀態(tài)指示燈（LED），左側(cè)有3個(gè)運(yùn)行狀態(tài)指示燈（LED）和一個(gè)通信端口，內(nèi)部還有一個(gè)或兩個(gè)模擬電位器，下側(cè)有擴(kuò)展I/O端口用于連接各種擴(kuò)展模塊。 S7-200PLC提供5種數(shù)據(jù)保持方法，有超級(jí)電容方式、電池卡方式、數(shù)據(jù)塊方式、斷電自動(dòng)保存、用戶程序數(shù)據(jù)保持方式。S7200PLC內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖輸出、PID回路控制和通信功能。為了完成比較復(fù)雜的控制功能，S7-200PLC還有多種功能的擴(kuò)展模塊，如數(shù)字量的輸入和輸出擴(kuò)展模塊，模擬量的輸入和輸出模塊，溫度測(cè)量擴(kuò)展模塊，定位控制模塊，通信模塊等。但不同的CPU能夠連接的擴(kuò)展模塊的數(shù)量是不同的，其中，CPU221不能擴(kuò)展，CPU222能擴(kuò)展兩個(gè)模塊，CPU224及以上型號(hào)能擴(kuò)展7個(gè)模塊。4.2.2通信與網(wǎng)絡(luò)S7-200PLC提供了強(qiáng)大的通信功能，給CPU配置了不同的通信模塊，可實(shí)現(xiàn)近十種通信方式，如點(diǎn)到點(diǎn)（Point-to-point）PPI網(wǎng)絡(luò)通信、Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)通信、多點(diǎn)接口（Muti-Point）MPI協(xié)議、自由口（用戶定義協(xié)議）通信和Modem遠(yuǎn)程通信等。靈活多樣的通信功能，使S7-200PLC易于實(shí)現(xiàn)分散的、多級(jí)控制系統(tǒng)。 PPI協(xié)議是西門子專門為S7-200系列PLC開發(fā)的一個(gè)通信協(xié)議，可以提供兩芯屏蔽雙絞線聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6Kbit/s、19.2Kbit/s和187.5Kbit/s。PPI協(xié)議是一個(gè)主從協(xié)議。在這個(gè)協(xié)議中，主站給從站發(fā)送申請(qǐng)，從站進(jìn)行響應(yīng)。從站不初始化信息，但是當(dāng)主站發(fā)出申請(qǐng)或查詢時(shí)，從站才響應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)上所有的Some-200CPU都作為從站。 MPI協(xié)議適用于多點(diǎn)接口，它可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議，協(xié)議如何操作依賴于設(shè)備的類型。如果設(shè)備是S7-300CPU，則建立的是主/主連接，因?yàn)樗械腟7-300CPU但是網(wǎng)絡(luò)主站。如果設(shè)備是S7-200CPU，則建立的是主/從連接，因?yàn)樗械腟7-200CPU但是網(wǎng)絡(luò)主站。S7-200CPU可以通過集成通信接口或擴(kuò)展通信模塊EM277連接到MPI網(wǎng)上。其波特率是19.2Kbit/s或187.5Kbit/s。 Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議用于分布式I/O設(shè)備的高速通信。這些設(shè)備包括從簡(jiǎn)單的輸入輸出模塊到電動(dòng)機(jī)控制器、可編程控制器。S7-200CPU可以通過EM277Profibus-DP擴(kuò)展模塊連接到Profibus-DP協(xié)議支持的網(wǎng)絡(luò)中。Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)使用RS-485標(biāo)準(zhǔn)雙絞線。它允許在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段上最多連接32臺(tái)設(shè)備。 自由口通信協(xié)議是指由用戶定義通信協(xié)議，用戶可以通過設(shè)置特殊存儲(chǔ)器的參數(shù)改變通信口的數(shù)據(jù)傳輸率、數(shù)據(jù)格式，以適用不同的通信協(xié)議。自由口通信協(xié)議可以將CPU與任意通信協(xié)議公開的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，如：上位計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、條形碼閱讀器、變頻器等。也可用于兩臺(tái)CPU之間簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)交換。 5電梯調(diào)速系統(tǒng)5.1概述電梯的調(diào)速可以通過對(duì)曳引電機(jī)的調(diào)速實(shí)現(xiàn)。對(duì)曳引電機(jī)的調(diào)速主要有兩種方法，一種是變壓調(diào)速，使用繼電器—觸點(diǎn)的方式，即在需要變速時(shí)通過繼電器使觸點(diǎn)動(dòng)作來使變速線路接通或斷開（一般是控制電阻的接入或斷開），另一種則是變頻調(diào)速，通過變頻器U/f控制頻率的大小來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也可以通過矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制。繼電器—觸點(diǎn)的方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)速過程不夠平滑、有沖擊，而且有大量的能量消耗在電阻上，不夠節(jié)能。相比而言，變頻器調(diào)速方式通過頻率的連續(xù)變化，可以使變速過程十分平滑，若給變頻器加上回饋制動(dòng)單元，則可以在制動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)電能回饋電網(wǎng)。5.2變頻器5.2.1變頻器的形式與結(jié)構(gòu) 變頻器主要有三種結(jié)構(gòu)形式： 1、用可控整流器調(diào)壓：這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，但由于輸入環(huán)節(jié)用可控整流器，當(dāng)電壓或轉(zhuǎn)速較低時(shí)，電網(wǎng)端的功率因數(shù)較低。輸出環(huán)節(jié)多采用由功率開關(guān)元件組成的三相六拍逆變器，輸出的諧波較大，這是該形式的主要缺點(diǎn)； 2、用不可控整流器整流，斬波器調(diào)壓：這種方式是在主回路增設(shè)的斬波器上用脈寬調(diào)壓，而整流環(huán)節(jié)采用二極管不可控整流。這樣，顯然多增加了一個(gè)功率環(huán)節(jié)，但輸入功率因數(shù)高，克服了前一種方式的缺點(diǎn)，而逆變器輸出信號(hào)的諧波仍較大； 3、用不可控整流器整流，PWM型逆變器調(diào)壓：在這種方法中，喲與采用不可控整流器整流，故輸入功率因數(shù)較高。采用PWM型逆變器則輸出諧波可以減少。中央前兩種調(diào)壓控制方法中存在的缺點(diǎn)問題都解決了。諧波能減少的程度取決于功率開關(guān)元件的開關(guān)頻率，而開關(guān)頻率則受器件開關(guān)時(shí)間的限制。如果仍采用普通功率開關(guān)元件，其開關(guān)頻率比六拍逆變器也高不了多少，只有采用可控關(guān)斷的全控式功率開關(guān)元件以后，開關(guān)頻率才得以大大提高，逆變器的輸出波形幾乎可以得到非常漂亮的正弦波，成為當(dāng)前有發(fā)展前途的一種調(diào)壓控制方法。AC調(diào)壓AC調(diào)壓調(diào)壓調(diào)頻調(diào)頻調(diào)壓DCDCDCDC可控整流器PWM逆變器逆變器不可控整流器不可控整流器逆變器斬波器ACACACACAC調(diào)頻b)a)c) a)用可控整流器調(diào)壓 b)用不可控整流器整流，斬波器調(diào)壓c)用不可控整流器整流，PWM型逆變器調(diào)壓圖1.3變頻器的結(jié)構(gòu)形式變頻器的主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換成直流功率的“整流器”，吸收在變流和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，將直流功率變換為交流功率的“逆變器”，以及需要制動(dòng)時(shí)附加的“制動(dòng)回路”。1、整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)；2、平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有一定脈動(dòng)電壓，此外逆變流器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓波動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感或電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）；3、逆變器：同整流器相反，逆變器使將直流功率變換為所要求頻率的交流頻率，根據(jù)PWM控制信號(hào)使6個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到三相頻率可變的交流輸出；4、制動(dòng)回路：異步電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)區(qū)域使用時(shí)，再生能量?jī)?chǔ)存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。一般來說，由機(jī)械系統(tǒng)慣量積蓄的能量比電容器儲(chǔ)存的能量大，需要快速制動(dòng)時(shí)，可用可逆變流器向電源反饋或設(shè)置制動(dòng)回路把再生能量消耗掉。制動(dòng)回路制動(dòng)回路UVTSRW整流器平波回路逆變器圖1.4典型的變頻器5.1.2西門子MicroMaster440型通用變頻器西門子的通用多功能變頻器MM440采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性，采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使曳引機(jī)在低噪聲下運(yùn)行，系統(tǒng)更加平穩(wěn)。全面而完善的保護(hù)功能為系統(tǒng)提供了可靠而良好的保護(hù)性能，高性能的矢量控制技術(shù)，有多種控制方式靈活選用，適用不同的領(lǐng)域。在電梯控制系統(tǒng)中，采用的是閉環(huán)矢量控制。具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和超強(qiáng)的過載能力。眾多的自由功能模塊通過BICO(二進(jìn)制互聯(lián)連接)組成了大量資源供用戶使用，從而完成復(fù)雜的多種控制。通過MM440驅(qū)動(dòng)異步曳引機(jī)構(gòu)成的電梯系統(tǒng)完全滿足國(guó)標(biāo)GB7588-2003《電梯制造與安裝規(guī)范》，GB/T10058-1997《電梯技術(shù)條件》的要求。圖1.5MICROMASTER440型通用變頻器6詳細(xì)設(shè)計(jì)6.1硬件設(shè)計(jì)圖1.6基于PLC的電梯控制系統(tǒng)原理圖在電梯控制系統(tǒng)中，變頻器只完成驅(qū)動(dòng)電機(jī)和調(diào)速功能，邏輯控制部分是由PLC完成的。PLC與變頻器之間通過RS485進(jìn)行通訊。PLC負(fù)責(zé)處理各種信號(hào)的邏輯關(guān)系，對(duì)呼叫信號(hào)進(jìn)行判斷，從而向變頻器發(fā)出起停信號(hào)，控制變頻器的輸出，同時(shí)變頻器也將本身的工作狀態(tài)輸送給PLC，形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。系統(tǒng)還配置了與曳引電機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器及PG卡，完成速度反饋與位置反饋。 電梯主電路如圖1.7所示。1、在本次設(shè)計(jì)中輸入輸出（I/O）接點(diǎn)為40個(gè)輸入、35個(gè)輸出，S7200PLCCPU本身輸入、輸出接點(diǎn)數(shù)各為24、16，故需要附加擴(kuò)展模塊，選擇數(shù)字量輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM223和數(shù)字量輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM222各一個(gè)，接點(diǎn)數(shù)可滿足條件。CPU與擴(kuò)展模塊之間通過總線連接。PLC與數(shù)碼管連接，串聯(lián)一個(gè)電阻。 2、在系統(tǒng)中，設(shè)置了安全觸板實(shí)現(xiàn)反復(fù)開門，設(shè)置了門聯(lián)鎖繼電器保證電梯只有在門關(guān)好后才可運(yùn)行，設(shè)置了稱重系統(tǒng)，過載時(shí)向系統(tǒng)發(fā)出停止運(yùn)行、保持開門動(dòng)作并持續(xù)報(bào)警，在空載時(shí)電梯高速運(yùn)行；3、考慮到諧波影響與安全需要，在變頻器的三相輸入附加壓敏電阻與電容并聯(lián)的電路，在變頻器的三相輸出附加熱繼電器。壓敏電阻用于雷擊保護(hù)，電容用于濾波，消除短時(shí)尖峰脈沖，熱繼電器用于過流保護(hù)。4、傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)多使用磁感應(yīng)位置開關(guān)作為感應(yīng)信號(hào)，故障多、成本高，每層還要敷設(shè)信號(hào)線，不但施工麻煩，還要占用多個(gè)PLC的輸入點(diǎn)。在這里使用高速計(jì)數(shù)器（旋轉(zhuǎn)編碼器）計(jì)數(shù)代替開關(guān)就能克服以上缺點(diǎn)。5、考慮到轎廂是位勢(shì)負(fù)載，電梯下降時(shí)會(huì)有負(fù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，為避免變頻器因過流或過壓故障而跳閘，變頻器須配置制動(dòng)電阻，當(dāng)電梯減速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能，抑制直流電壓升高。6、西門子Micromaster440通用型變頻器的設(shè)置：設(shè)置為V/F控制。由于變頻器需要與PLC進(jìn)行通訊，因此要增加PROFIBUS通訊模塊。另外還需要Encoder脈沖編碼器計(jì)數(shù)模塊。

直接按圖接好線后，變頻器是不能運(yùn)行的，必須對(duì)變頻器進(jìn)行正確的設(shè)置。首先是變頻器的快速調(diào)試，這是變頻器“能轉(zhuǎn)起來”的基本步驟?？焖僬{(diào)試的目的是完成變頻器最基本的設(shè)置，決定變頻器的基本工作方式的選擇，對(duì)曳引機(jī)的參數(shù)進(jìn)行“學(xué)習(xí)”，使變頻器和曳引機(jī)匹配起來，更加精確的完成控制控制任務(wù)。在快速調(diào)試中，要輸入曳引機(jī)的基本參數(shù)，包括額定電壓P084、額定電P083流、額定功率P085、功率因數(shù)、額定頻率P081、額定速度P082等參數(shù)，根據(jù)MM440的數(shù)據(jù)手冊(cè)要求按曳引機(jī)名牌上的數(shù)據(jù)輸入，其他的幾個(gè)重要參數(shù)P0300要選擇異步電機(jī)，命令源P0700選用數(shù)字量輸入方式，選擇2，這樣才能滿足電梯控制的要求。按照步驟最后在P3900中輸入3快速調(diào)試結(jié)束并進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)計(jì)算。由于采用通訊的方法來控制變頻器，故需要設(shè)置P910=1，即變頻器工作在遠(yuǎn)程控制方式下，設(shè)置RS485串口的傳輸速率P092。變頻器作為通信從站，設(shè)置站地址P091，P0700=5

變頻器的控制方式選擇為通訊方式,加、減速時(shí)間P1120=5,P1121=2，波特率9600bit/s,平層精度； 7、本文中電梯控制系統(tǒng)采用PLC與變頻器通訊的方法來調(diào)速，節(jié)省了多個(gè)PLC的輸出點(diǎn)。Micromaster440變頻器采用多段速運(yùn)行方式，PLC根據(jù)呼叫信號(hào)計(jì)算出運(yùn)行方向，向變頻器發(fā)出上行、下行命令，使變頻器建立勵(lì)磁，輸出轉(zhuǎn)矩。變頻器發(fā)出RUN運(yùn)行信號(hào)給電機(jī)，延時(shí)后打開抱閘，變頻器根據(jù)PLC對(duì)變頻器多段速的設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行。由于曳引電機(jī)和門電機(jī)不會(huì)同時(shí)運(yùn)行，故這里使用同一個(gè)變頻器來控制。圖1.7電梯主電路6.2軟件設(shè)計(jì) 基于PLC的電梯系統(tǒng)控制流程圖如圖1.8所示。NNNNNNYYYYY開始輸入外召喚信號(hào)置初始狀態(tài)輸入內(nèi)指令信號(hào)啟動(dòng)關(guān)門啟動(dòng)、滿速運(yùn)行關(guān)門結(jié)束？層樓到？換速嗎？開門平層減速平層位置到？停止運(yùn)行？停止圖1.8基于PLC的電梯系統(tǒng)控制流程圖電梯運(yùn)行速度曲線如圖1.9所示。電梯的運(yùn)行過程可分為5個(gè)階段：加速段、高速運(yùn)行段、減速段1、爬行運(yùn)行段和減速段2。電梯在有門聯(lián)鎖信號(hào)后啟動(dòng)運(yùn)行經(jīng)加速后速度升至50Hz高速運(yùn)行(0～A)，在靠近目標(biāo)樓層一段距離即換速點(diǎn)B時(shí)，PLC向變頻器發(fā)出爬行信號(hào)，電梯經(jīng)減速后速度降至6Hz開始爬行運(yùn)行（C點(diǎn)），一段時(shí)間后進(jìn)入平層區(qū)，PLC發(fā)出平層信號(hào)，電梯進(jìn)行減速平層過程，當(dāng)高速計(jì)數(shù)器數(shù)值與門區(qū)脈沖數(shù)相等時(shí)，PLC發(fā)出平層停車信號(hào)，使變頻器停止輸出，延時(shí)后抱閘。DDCBA減速段2爬行運(yùn)行段減速段1高速運(yùn)行段加速段6Hz50Hz0f圖1.9電梯運(yùn)行速度曲線高速計(jì)數(shù)器用來累計(jì)比CPU掃描速率更快的事件。S7-200各個(gè)高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)頻率高達(dá)30kHz。S7-200各個(gè)高速計(jì)數(shù)器有32位帶符號(hào)整數(shù)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。若要存取高速計(jì)數(shù)器的值，則必須給出高速計(jì)數(shù)器的地址，即高速計(jì)數(shù)器的編號(hào)。樓層計(jì)數(shù)采用相對(duì)計(jì)數(shù)方式。運(yùn)行前通過自學(xué)習(xí)方式，用高速計(jì)數(shù)器（HSC0）測(cè)出相應(yīng)樓層高度脈沖數(shù)，對(duì)應(yīng)9層電梯的位置信息如換速點(diǎn)位置、平層點(diǎn)位置、制動(dòng)停車點(diǎn)位置等所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，分別存入相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。在電梯運(yùn)行過程中，通過旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)、實(shí)時(shí)計(jì)算以下信號(hào):電梯所在層樓位置、換速點(diǎn)位置、平層點(diǎn)位置，從而進(jìn)行樓層計(jì)數(shù)、發(fā)出換速信號(hào)和平層信號(hào)。樓層計(jì)數(shù)器（C48）為一雙向增/減計(jì)數(shù)器，當(dāng)?shù)竭_(dá)各層的樓層計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)運(yùn)行方向進(jìn)行加1或減1計(jì)數(shù)。運(yùn)行中，高速計(jì)數(shù)器累計(jì)值實(shí)時(shí)與樓層計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)進(jìn)行比較，相等時(shí)發(fā)出樓層計(jì)數(shù)信號(hào)，上行加1，下行減1。為防止計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)脈沖高電平期間重復(fù)計(jì)數(shù)，采用樓層計(jì)數(shù)信號(hào)上沿觸發(fā)樓層計(jì)數(shù)。如采用600P的電梯編碼器，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)編碼器向高速計(jì)數(shù)器發(fā)出600個(gè)脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速960r/min即16轉(zhuǎn)每秒，則每秒脈沖數(shù)為。 設(shè)電梯每層運(yùn)行5秒，即每層相隔個(gè)脈沖，提前1s減速爬行，即提前9600個(gè)脈沖。以第二層為例，電梯上行在38400或電梯下行在57600個(gè)脈沖時(shí)開始減速到6Hz頻率爬行。電梯首次運(yùn)行時(shí)以及每次下行到一層停車后必須給高速計(jì)數(shù)器復(fù)位，以避免曳引鋼絲繩打滑等硬件導(dǎo)致的計(jì)數(shù)器誤差累計(jì)。第1層第1層第2層脈沖數(shù)：38400→上行換速爬行點(diǎn)脈沖數(shù)：57600→下行換速爬行點(diǎn)脈沖數(shù)：48000→二層平層點(diǎn)脈沖數(shù)：0→一層平層點(diǎn)脈沖數(shù)：96000→三層平層點(diǎn)脈沖數(shù)：86400→上行換速爬行點(diǎn)脈沖數(shù)：9600→下行換速爬行點(diǎn)圖2.0第二層脈沖計(jì)算圖客梯講究乘坐舒適，而舒適感與運(yùn)行時(shí)間和加速度有關(guān)。要想乘坐舒適，就要延長(zhǎng)加、減速時(shí)間，降低加速度，這樣會(huì)使運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，電梯運(yùn)行效率降低。所以，為了使電梯具有較高的運(yùn)行效率，加、減速時(shí)間與加速度應(yīng)該取在以個(gè)合適的范圍，使變速過程平穩(wěn)。這里取加速至滿速時(shí)間為1.5s，減速至爬行速度時(shí)間為1s，平層時(shí)間為0.5s。電梯運(yùn)行時(shí)如有順路廳外呼叫，則順路停車載客并繼續(xù)運(yùn)行，對(duì)于反向呼叫電梯予以登記，并在響應(yīng)完所有正向呼叫后響應(yīng)反向呼叫信號(hào)。S7-200通過USS協(xié)議與西門子MicroMaster440通用性變頻器進(jìn)行通信，不僅可以讀/寫變頻器的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的運(yùn)動(dòng)控制。USS協(xié)議（通用串行接口協(xié)議）是西門子公司所有傳動(dòng)產(chǎn)品的通用通信協(xié)議，它是一種基于串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議。USS協(xié)議是主從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，在USS協(xié)議總線上可以有一個(gè)主站和最多30個(gè)從站。PLC的部分程序如下：1、高速計(jì)數(shù)器初始化和位置脈沖點(diǎn)程序：圖2.1程序開始與下行到一層高速計(jì)數(shù)器初始化程序圖2.2高速計(jì)數(shù)器初始化子程序高速計(jì)數(shù)器在程序開始時(shí)及每次下行到一層時(shí)都必須進(jìn)行初始化，對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，并避免硬件導(dǎo)致的累計(jì)誤差。高速計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值要很大，因?yàn)檫@里只用其來記錄位置脈沖，計(jì)數(shù)值超過預(yù)設(shè)值的情況用中斷來控制。其次將事先計(jì)算的各平層點(diǎn)、換速點(diǎn)脈沖數(shù)送入相應(yīng)的內(nèi)存單元備用；圖2.3寫入位置脈沖點(diǎn)數(shù)2、內(nèi)指令的登記、指示與登記撤銷程序：圖2.4內(nèi)指令的登記、指示與登記撤銷程序以三層為例，內(nèi)指令I(lǐng)0.5接通時(shí)，登記中間繼電器M0.5接通自鎖，指示燈Q0.4有輸出，由三層平層點(diǎn)信號(hào)M0.6來消號(hào)，即電梯運(yùn)行到三層時(shí)，三層平層點(diǎn)中間繼電器有輸出，其常開觸點(diǎn)斷開使登記中間繼電器失電；圖2.5平層點(diǎn)消除呼叫登記3、位置程序：圖2.6位置圖2.7位置顯示當(dāng)高速計(jì)數(shù)器值在某一范圍時(shí)，電梯處在某一位置。通過PLC的編碼ENCO與段碼SEG指令來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管使之作相應(yīng)的樓層位置顯示。4、變頻器控制程序[[]方強(qiáng)等.PLC可編程控制器技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐[M].北京.電子工業(yè)出版社.2009[7].董愛華.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京.中國(guó)電力出版社.2009[]方強(qiáng)等.PLC可編程控制器技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐[M].北京.電子工業(yè)出版社.2009[7].董愛華.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京.中國(guó)電力出版社.2009[8].方強(qiáng)等.PLC可編程控制器技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐[M].北京.電子工業(yè)出版社.2009[9].鄧則名等.電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2008[10].陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2003[11].于海生等.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京.清華大學(xué)出版社.1999[12].西門子（中國(guó)）有限公司.s7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)..2004[13].西門子（中國(guó)）有限公司.Micromaster440通用型變頻器手冊(cè)..2002[14].GB/T7025.1—1997電梯主參數(shù)及轎廂、井道、機(jī)房的型式與尺寸第1部分：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類電梯[S].1997[15].靜磁柵位移傳感器在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.秦寶..2006-7-10S7-200與變頻器通信之前需要進(jìn)行USS協(xié)議初始化。變頻器的參數(shù)對(duì)變頻器的控制起到至關(guān)主要的作用，所以準(zhǔn)確設(shè)置變頻器的參數(shù)是保證S7-200正確控制的前提。高速計(jì)數(shù)器值與換速點(diǎn)相等，則有換速信號(hào)，且使變頻器頻率為6Hz，輸出爬行信號(hào)。圖2.8USS協(xié)議初始化圖2.9電梯運(yùn)行PLC在有門鎖信號(hào)的前提下，置變頻器頻率為50Hz，輸出慢速運(yùn)行，上行與下行互鎖。圖3.0換速爬行5、層選程序：圖3.1上行層選1圖3.2上行以一層為例，電梯在一層時(shí)，若有轎廂內(nèi)指令SB2～SB9與外呼叫信號(hào)SB11～SB25，則電梯上行。下行與之類似。其他部分程序，限于篇幅，這里不一一敘述，即就開關(guān)門原理作簡(jiǎn)要分析：對(duì)于開關(guān)門程序，到達(dá)指定樓層平層后自動(dòng)開門，并有一定的開門保持時(shí)間，以保證所有乘客進(jìn)出轎廂后再自動(dòng)關(guān)門，門有格擋時(shí)重復(fù)開門，直到門關(guān)閉為止。長(zhǎng)時(shí)間開門時(shí)判定門有物體阻礙并報(bào)警，當(dāng)電梯處于停站狀態(tài)且有手動(dòng)開關(guān)門信號(hào)時(shí)不管開門保持時(shí)間響應(yīng)手動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。S7-200PLC的輸入/輸出地址分配如表1.1所示。表1.1S7200I/O地址分配表S7200I/O地址分配表輸入輸出名稱代碼地址名稱代碼地址高速脈沖HSC0I0.0～I(xiàn)0.2電梯上行指示HL33Q0.0內(nèi)指令SB1～SB9I0.3～I(xiàn)1.3電梯下行指示HL34Q0.11～8層上召SB10～SB17I1.4～I(xiàn)2.3內(nèi)指令指示HL1～HL9Q0.2～Q1.22～9層下召SB18～SB25I2.4～I(xiàn)3.31～8層上召指示HL10～HL7Q2.2～Q3.1開門限位開關(guān)SQ1I3.42～9層下召指示HL18～HL25Q3.2～Q4.1關(guān)門限位開關(guān)SQ2I3.5數(shù)碼管A～GHL26～HL32Q1.3～Q2.1安全觸板開關(guān)SQ3I3.6蜂鳴器BELLQ4.2手動(dòng)開門SB26I3.7USS協(xié)議保留Q4.3手動(dòng)關(guān)門SB27I4.0USS協(xié)議保留Q4.4門鎖信號(hào)MSI4.1USS協(xié)議保留Q4.5過載信號(hào)GZI4.2USS協(xié)議保留Q4.6空載信號(hào)KZI4.3USS協(xié)議保留Q4.7檢修JXSBI4.4曳引電機(jī)繼電器KM11Q5.0檢修上行JXSSBI4.5門電機(jī)繼電器KM12Q5.1檢修下行JXXSBI4.6緊急呼叫JJHJI4.7結(jié)論 本文在闡述電梯系統(tǒng)、PLC和變頻器的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)9層客用電梯，使用西門子S7200小型PLC，設(shè)計(jì)了電梯控制器，通過USS協(xié)議控制變頻器，實(shí)現(xiàn)了位置控制、指令的登記與消除控制、選層與定向控制、起停與變速控制、平層控制以及自動(dòng)開關(guān)門控制等功能。 在本次設(shè)計(jì)中，使用軟件代替了硬件的部分功能，提高了電梯運(yùn)行的舒適性、安全性與可靠性，方便了以后的維修與故障處理，節(jié)省了一定成本。 對(duì)于不同的高層建筑，該電梯控制系統(tǒng)只需對(duì)軟件與硬件作少量的更改，即可實(shí)現(xiàn)需要的功能，滿足使用要求，具有很強(qiáng)的通用性。PAGE40謝辭本設(shè)計(jì)是在儲(chǔ)昭碧老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。沒有儲(chǔ)老師的指導(dǎo)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是很難完成的。自開始設(shè)計(jì)以來，儲(chǔ)昭碧老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)和高度的責(zé)任心，使我感觸頗深，受益非淺。通過這次設(shè)計(jì)，我不僅在專業(yè)知識(shí)上有了很大的進(jìn)步，在專業(yè)素養(yǎng)上也有了不小的提升。在此，我要向儲(chǔ)昭碧老師表達(dá)深深的敬意和衷心的感謝!此外，在本次設(shè)計(jì)過程中，得到一些同學(xué)的幫助，在此一并表示感謝!由于時(shí)間的倉(cāng)促、客觀條件的限制和自身能力的有限，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)有許多不盡如人意的地方，在實(shí)用性方面沒有作相應(yīng)的驗(yàn)證，留下了不小的遺憾。最后，祝愿老師們工作順利，身體健康！祝愿同學(xué)們前程似錦，一切順利！參考文獻(xiàn)基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究HYPERLINK"/detail