基于變頻技術(shù)的PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計摘要隨著城市化的不斷推進(jìn)和高層住宅及辦公樓的興起，電梯已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡臇|西。隨著生活水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對電梯的要求也越來越高，除了滿足運送乘客的需求外，電梯的安全性，舒適度，穩(wěn)定性也同樣十分重要。為了提高電梯的安全性和舒適度，對電梯控制系統(tǒng)的改進(jìn)就顯得尤為重要。采用繼電器的電梯控制系統(tǒng)由于其可靠性差，體積大，接線復(fù)雜等缺陷，已經(jīng)不再成為電梯控制系統(tǒng)的主流選擇。而PLC因其具有體積小，易編程，可靠性高等優(yōu)點，目前廣泛應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)中。因此本設(shè)計選擇PLC作為五層電梯控制系統(tǒng)的核心控制器，硬件設(shè)計方面在完成了傳感器，轎廂電機(jī)，變頻器及PLC選型的基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)的主要電氣接線圖。軟件方面主要實現(xiàn)了等主要功能的程序設(shè)計。通過系統(tǒng)的仿真與測試，表明所設(shè)計的基于變頻技術(shù)的PLC五層電梯控制系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的控制要求。關(guān)鍵詞：PLC電梯控制；變頻器；可編程控制器目錄1緒論 緒論1.1課題的背景及其意義隨著城市化的不斷推進(jìn)和科技的不斷發(fā)展，城市中也出現(xiàn)了更多的高樓，電梯也隨之出現(xiàn)在大眾們的視野之中，在其他許多地方也有著電梯的身影，像私人別墅，甚至在輪船上都有電梯。，電梯已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪兴荒芑蛉钡臇|西。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，每年都有上億人乘坐電梯，電梯也已經(jīng)成為了乘坐量最高的交通工具。這也說明了電梯在我們?nèi)粘Ｉ钪惺制毡榍抑匾?，所以電梯的好壞在某種程度上也影響著人們的生活。電梯的安全以及舒適度也顯得格外重要，盡管現(xiàn)在的電梯技術(shù)已經(jīng)十分成熟了，但人們?nèi)栽趯で蟾邮孢m，更加安全的可乘電梯，隨著電梯技術(shù)的不斷發(fā)展，這種對電梯安全和舒服的追求會越來越迫切?？删幊炭刂破鱌LC電梯相比于普通的電梯系統(tǒng)，它更加安全，更加舒適。并且它可以通過對PLC的編程，實現(xiàn)許多傳統(tǒng)電梯所不能實現(xiàn)的功能，目前PLC電梯已經(jīng)成為電梯中的主流。所以在本篇文章中將討論關(guān)于PLC變頻調(diào)速電梯的有關(guān)內(nèi)容。1.2電梯的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1854年，第一臺電梯被展覽了出來，它是由美國奧的斯公司制造出來的。到如今，電梯也已經(jīng)發(fā)展了上百年，電梯的技術(shù)也愈加成熟，電梯也成為人們生活中十分重要的工具。經(jīng)過這么多年的發(fā)展國內(nèi)外也出現(xiàn)了許多優(yōu)秀的電梯公司，國外優(yōu)秀的電梯公司有美國的奧的斯公司，日本的日立公司，瑞士的迅達(dá)公司等等。國內(nèi)優(yōu)秀的電梯公司有上海三菱，快意，通力等公司。國外電梯發(fā)展較早，發(fā)展時間較長。電梯的科技也遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先國內(nèi)，而國內(nèi)的電梯行業(yè)發(fā)展較晚。但通過學(xué)習(xí)國外優(yōu)秀的電梯技術(shù)，我們的電梯行業(yè)也開始了自己的發(fā)展。1900年，美國奧的斯公司安裝了中國的第一臺電梯，電梯歷史在中國展開了嶄新的一頁。1947年，國家出現(xiàn)了電梯保養(yǎng)師的職業(yè)，負(fù)責(zé)維修保養(yǎng)電梯的日常損耗。1948年，也制定了定期檢查電梯的規(guī)章制度，這也體現(xiàn)出了國家對電梯管理工作的重視。1956年，上海電梯廠成功研發(fā)出了能夠自動開門和平層的交流雙速電梯，并在1957年成功的安裝到了武漢長江大橋上。并在之后的幾年里，上海電梯廠先后成功研發(fā)出了直流發(fā)電機(jī)電梯和直流群控電梯。1974年，電梯的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB816-74被發(fā)布了出來，這是電梯行業(yè)最早的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在幾年后的1987年，又一國家標(biāo)準(zhǔn)被發(fā)布出來，這一標(biāo)準(zhǔn)對電梯的安裝和制造質(zhì)量的保證有著巨大的意義。1992年，中國電梯協(xié)會在蘇州市成立了。同年也成立了全國電梯標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會。2001年，國際電梯展覽會在德國舉行，中國有7個單位參加了這一盛會。雖然我國的電梯行業(yè)發(fā)展較晚，但在改革開放后我國正在努力追趕國際上先進(jìn)的電梯技術(shù)。中國的電梯行業(yè)發(fā)展分為三個階段，第一個階段依靠進(jìn)口，對能對產(chǎn)品進(jìn)行銷售，安裝，維護(hù)而不能自主研發(fā)。第二階段為研發(fā)和生產(chǎn)階段，自動研究生產(chǎn)電梯。第三階段為高速發(fā)展階段，電梯行業(yè)迅速發(fā)展，電梯的生產(chǎn)安裝量甚至超過了40萬余臺，我國也已經(jīng)成為世界生產(chǎn)和出口電梯最多的國家。目前我國的電梯發(fā)展正在向更加智能節(jié)能的方向發(fā)展，在往滿足乘客乘坐的前提下，更加注重舒適性和安全性并且更加節(jié)能。節(jié)能電梯在國內(nèi)還不是太常見，因此節(jié)能電梯在國內(nèi)有著更廣闊的市場，并且國家政府每年也給予更多的政策和資金支持，相信在不遠(yuǎn)的將來我們就能坐上更加智能舒適的電梯。雖然我們國家的電梯技術(shù)與世界其他優(yōu)秀國家的電梯技術(shù)仍有差距，但國內(nèi)巨大的電梯市場正不斷的激發(fā)更多優(yōu)秀的人才和廠商，相信在不遠(yuǎn)的將來，中國的電梯技術(shù)一定能趕超世界先進(jìn)的電梯技術(shù)水平。1.3本文主要內(nèi)容本篇文章完成了完整的五層樓電梯PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)的設(shè)計，詳細(xì)的介紹了課題的背景以及意義，給出了系統(tǒng)任務(wù)要求的實現(xiàn)方法。在分別分析對比了繼電器控制和PLC控制的優(yōu)缺點后，最終確定了PLC為本系統(tǒng)的核心控制器。本文詳細(xì)的給出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，詳細(xì)的介紹了電梯的結(jié)構(gòu)及主要組成部件，并給出了實物圖方便理解。完成了變頻器的選擇，實現(xiàn)位置檢測和超重檢測的傳感器選擇，用于轎廂升降及開關(guān)門驅(qū)動的電機(jī)選擇，以及最重要的可控制編程器PLC的選擇。同時實現(xiàn)了電梯控制系統(tǒng)的程序設(shè)計并進(jìn)行了系統(tǒng)測試。。

2系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1任務(wù)總體要求本設(shè)計要求設(shè)計一個五層樓電梯控制系統(tǒng)，在保證安全的前提下運送乘客去到任意一至五層的任意樓層。設(shè)計的控制要求有上下行控制，內(nèi)外呼叫控制，開關(guān)門控制等等。開關(guān)門控制當(dāng)電梯運行到相應(yīng)的樓層后，電梯門將會自動開啟，并延時一段時間后關(guān)閉?；蛘呖梢酝ㄟ^手動控制按鈕來進(jìn)行門的開關(guān)控制。當(dāng)遇到超重或危險報警時電梯門也不關(guān)閉，電梯停止運行。樓層指示燈控制當(dāng)乘客摁下想去的樓層的按鈕后，對應(yīng)樓層的電梯指示燈就會自動亮起，當(dāng)電梯運行到該樓層時，指示燈與電梯的運行方向相同時，電梯的指示燈才會熄滅。內(nèi)外呼叫控制（上下行控制）內(nèi)呼叫控制：電梯內(nèi)每一個樓層都設(shè)有一個樓層鍵，當(dāng)電梯乘客摁下樓層鍵后，電梯去到指定樓層。外呼叫控制：電梯除了一層和五層只設(shè)有一個外呼按鈕外，其余樓層都設(shè)有兩個呼叫按鈕。當(dāng)乘客摁下外呼叫按鈕后，如其他樓層沒有其他呼叫，電梯達(dá)到相應(yīng)樓層開門。若電梯有其他外呼叫信號，若按鈕方向與電梯方向一致，電梯到達(dá)樓層后開門。若按鈕方向與電梯方向不一致，列如三層和五層都有信號要下一樓，電梯會先達(dá)到五層然后下降到三層接乘客去往一層。2.2系統(tǒng)總體方案確定2.2.1不同方案對比目前電梯系統(tǒng)控制技術(shù)主要有兩種，一種是繼電器控制，另一種是PLC控制，下面我們將對兩種控制方式分別進(jìn)行闡述并加以比較。繼電器控制：相比于PLC控制，繼電器控制是司機(jī)操作的。電梯內(nèi)裝有操縱箱，操縱箱里有各個樓層的按鈕。除了電梯的頂層裝有一個向下的按鈕，底層也裝有一個向上的按鈕，剩下的各樓層都裝有兩個按鈕，一個向上的按鈕和一個向下的按鈕。當(dāng)有乘客想要乘坐電梯時，則可以根據(jù)想去的樓層摁下想去樓層的按鈕。摁下按鈕后，召喚信號被登記，應(yīng)的樓層顯示亮起，蜂鳴器開始鳴叫。司機(jī)則會按照乘客的召喚請求，通過手動控制，自動判斷出電梯運行的方向，使電梯達(dá)到指定的樓層。電梯的上行控制和下行控制都是由司機(jī)通過按鈕控制的。PLC控制：電梯的PLC控制系統(tǒng)是由兩大系統(tǒng)組成。一是信號控制系統(tǒng)，它控制著信號的接收和發(fā)出。另一個是拖動控制系統(tǒng)，它控制著電梯轎廂的升降和電梯門的開關(guān)。PLC的核心是PLC主機(jī)，PLC的輸入接口模板連接著其他各個裝置的信號輸入。PLC的CPU將這些信號全部收集處理，變成一個個控制程序，程序的運算結(jié)果通過PLC的輸出在返回各個控制器，以此來控制電梯的各項功能。像電梯的上下行，電梯的開關(guān)門，電梯的樓層指示燈亮起等等。繼電器控制相比于PLC控制也有著一些優(yōu)勢，首先，它所使用的器件都十分便宜，而且繼電器控制技術(shù)在國內(nèi)也已經(jīng)十分成熟。其次，它的功能是由硬件實現(xiàn)的，當(dāng)出現(xiàn)問題時，方便查修，更換。但繼電器控制采用接線的方式來控制電梯的具體功能，而PLC則通過編程來控制電梯的具體功能。當(dāng)電梯需要進(jìn)行設(shè)計或者更新時，繼電器控制系統(tǒng)需要重新設(shè)計，重新接線，而PLC控制系統(tǒng)則只需要對程序進(jìn)行修改即可。繼電器控制速度慢，PLC控制快速且易操作。繼電器控制系統(tǒng)接線繁多，工作復(fù)雜，當(dāng)出現(xiàn)問題時維修的工作量太大。PLC控制系統(tǒng)安裝簡單，可靠性高且易于維修。我們通過對兩種方案的優(yōu)缺點進(jìn)行分析后，確定使用PLC為核心控制器來完成我們此次設(shè)計的控制要求。2.2.2總體方案確定確定了使用可編程控制器PLC后，我們將根據(jù)所要實現(xiàn)的控制要求來進(jìn)行設(shè)計，確定所必需的輸入輸出設(shè)備，在統(tǒng)計IO點數(shù)的基礎(chǔ)上選擇合適的PLC型號。輸入信號：首先是呼叫按鈕設(shè)計，每層設(shè)置一上一下兩個外呼按鈕，但頂層和底層只設(shè)置一個，一樓用來上呼，頂層用來下呼。電梯內(nèi)呼按鈕每層設(shè)置一個，一樓到五樓一共設(shè)置五個按鈕。其次是平層信號，各個樓層對應(yīng)的平層位置都放置了行程開關(guān)，當(dāng)電梯運行到各個樓層時，電梯觸碰行程開關(guān)，行程開關(guān)的觸頭被改變，行程開關(guān)改變電路，并且會產(chǎn)生電信號傳輸給PLC，這樣就形成了平層信號。開關(guān)門信號由PLC或者電梯內(nèi)開關(guān)門按鈕產(chǎn)生。電梯的開關(guān)門分為兩種控制，一是手動控制，當(dāng)電梯門達(dá)到指定樓層停止后，電梯內(nèi)的乘客可以通過手動按下開關(guān)門按鈕，以此來控制電梯門的開關(guān)。二是自動控制，當(dāng)電梯到達(dá)指定樓層時，電梯門自動開啟，并且在經(jīng)過設(shè)定的一段時間的延時后，若沒有人為控制，電梯門將自動關(guān)閉并響應(yīng)下一個樓層信號。安全信號包含報警信號，超重檢測信號。輸出信號：內(nèi)外按鈕的指示燈信號，超重指示燈，報警指示燈，開關(guān)門控制信號。電梯的系統(tǒng)框圖如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)框圖2.4本章小結(jié)本章介紹了電梯所要實現(xiàn)的部分功能，也分析了繼電器控制系統(tǒng)和PLC控制電梯系統(tǒng)的優(yōu)缺點，針對于兩者的優(yōu)缺點選擇了合適的控制系統(tǒng)。也針對PLC可編程控制器控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡單的設(shè)計，最后繪制出了系統(tǒng)框圖。3硬件系統(tǒng)設(shè)計本章在已經(jīng)確定使用可編程控制器PLC的前提下，根據(jù)設(shè)計的控制要求，確定了設(shè)計所需要的PLC和變頻器，完成了I/O端口地址的分配。本章也介紹了電梯的大概結(jié)構(gòu)以及電梯所需的部分器件，并提供了整體系統(tǒng)的電氣圖。也敘述了如何實現(xiàn)電梯的平層檢測和到達(dá)樓層時減速。3.1電梯大概結(jié)構(gòu)電梯是通過一個垂直的電動機(jī)連接轎廂將人送到其他樓層的機(jī)器，它由許多的設(shè)備組成，如圖3.1就是一個電梯的結(jié)構(gòu)圖。我們可以看到電梯由機(jī)房，機(jī)箱，一個垂直升降電機(jī)，一個控制開關(guān)門的電機(jī)，限速器，安全鉗等設(shè)備組成。圖3.1電梯結(jié)構(gòu)圖機(jī)箱升降系統(tǒng)電梯的機(jī)箱升降系統(tǒng)由電梯頂一臺電動機(jī)，鋼絲，曳引輪，對重組成。鋼絲繞過曳引輪，一端連接機(jī)箱，一端連接對重。當(dāng)上下行時，電機(jī)轉(zhuǎn)動曳引輪，鋼絲就帶著機(jī)箱上下移動。機(jī)箱開關(guān)門系統(tǒng)電梯的電梯門由門扇，門導(dǎo)軌，門地坎，門導(dǎo)軌等組成。機(jī)箱的上端裝有一臺電機(jī)，用來實現(xiàn)電梯門的開關(guān)。當(dāng)電梯達(dá)到相應(yīng)樓層時，PLC控制電機(jī)開關(guān)電梯門，但也可通過電梯內(nèi)開關(guān)門按鈕來控制電梯的開關(guān)。安全保護(hù)系統(tǒng)安全鉗，限速器保護(hù)系統(tǒng)：當(dāng)發(fā)生意外事故導(dǎo)致電梯高速下降時，限速器會緊急制動，通過安全操作拉桿，使安全鉗起作用，是電梯停止下落。如圖3.2。圖3.2限速器和安全鉗實物圖對重緩沖器保護(hù)：當(dāng)電梯因為限位開關(guān)失效導(dǎo)致電梯沖底，對重緩沖器可以減少電梯的沖擊力量，減少電梯內(nèi)乘客的傷害。門安全保護(hù)裝置：防止電梯門在關(guān)閉的時候夾傷乘客，電梯門的兩側(cè)安裝有安全觸板，當(dāng)電梯門關(guān)閉時，若安全觸板觸碰到有物體，會觸動與安全觸板相連接的聯(lián)桿，電梯門則會重新開啟。終端極限安全保護(hù)系統(tǒng)：當(dāng)電梯發(fā)生故障導(dǎo)致電梯下墜時，終端極限安全開關(guān)會切斷電源，使電梯停止運行。變頻器選擇3.2.1變頻器概述變頻器被稱為變頻驅(qū)動器，是用來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速的一種設(shè)備。它通過改變電動機(jī)的電源的頻率，從而控制交流電動機(jī)。變頻器由整流，濾波及驅(qū)動微處理單元等組成。在變頻器沒有被發(fā)明前，人們只能通過直流電動機(jī)才能在工業(yè)上控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，或者使用VS電動機(jī)。但變頻器的出現(xiàn)完美的實現(xiàn)了電動機(jī)調(diào)速的要求，變頻器的體積更小，并且相對于其他變頻方式來說，它更加方便，更加穩(wěn)定。變頻器的應(yīng)用范圍也十分廣泛，從家用的電器到工廠中使用的大型器件，他們中都有著變頻器的身影。并且隨著工業(yè)化不斷的發(fā)展，變頻器在工業(yè)的各個方面也都產(chǎn)生了十分重要的作用。國外的變頻技術(shù)起步較早，發(fā)展較國內(nèi)而言更加先進(jìn)，擁有了許多世界知名的變頻器公司，并且先行占據(jù)了變頻器廣大的市場。但與此同時，隨著先進(jìn)的變頻器技術(shù)走進(jìn)中國，國內(nèi)的變頻技術(shù)在一定程度上也得到了促進(jìn)，變頻器在國內(nèi)的發(fā)展也進(jìn)入了一個突飛猛進(jìn)的階段。國內(nèi)的變頻技術(shù)雖然起步的晚，但是隨著不斷學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的變頻器技術(shù)后，國產(chǎn)變頻器將在不久的將來綻放出自己的光芒。3.2.2變頻器的選擇變頻器的選擇一般會根據(jù)以下幾個方面：與所選的電機(jī)的輸出電流，電壓是否符合。電動機(jī)的容量，過載能力。變頻器的額定電壓是否與負(fù)載電壓保持一樣。是否經(jīng)濟(jì)適用所以，根據(jù)實際的工程情況，選擇合適的變頻器至關(guān)重要?？紤]到學(xué)校實驗室的變頻器是MM420，為了方便實驗，此次設(shè)計所用的變頻器也選擇的是MM420。變頻機(jī)與單片機(jī)的連接圖如圖3.3所示。圖3.3變頻器硬件連接圖3.3主要傳感器選擇3.3.1位置檢測知道電梯的實時位置對于電梯的控制十分重要，所以我們要想辦法可以實時的檢測電梯的位置。我們可以通過以下幾種方式來檢測電梯的實時位置。（1）簧管磁感應(yīng)器確定電梯的位置。當(dāng)電梯機(jī)箱經(jīng)過每層樓層時，固定在機(jī)箱上的隔磁板與每層的干簧管作用，使相應(yīng)樓層的繼電器吸合，從而發(fā)出電梯的位置信息。這種方法的缺點是，不能安裝在磁性較大的場所，會干擾信號的感應(yīng)。（2）旋轉(zhuǎn)編碼器確定電梯的位置。首先，要將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在電動機(jī)的曳引輪上，電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，電動機(jī)的曳引輪轉(zhuǎn)動，同時旋轉(zhuǎn)編碼器也進(jìn)行轉(zhuǎn)動，然后旋轉(zhuǎn)編碼器將發(fā)出一系列脈沖波。利用高速計數(shù)器用來收集旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時，高速計數(shù)器做加計數(shù)。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時，高速計數(shù)器做減計數(shù)。（3）行程開關(guān)確定電梯的位置。行程開關(guān)是一種開關(guān)電器，它通過與運動物件碰撞，使觸頭動作改變，系統(tǒng)的電路會因此改變，以此來達(dá)到控制的作用。將行程開關(guān)安裝到各個樓層的平層區(qū)域，當(dāng)電梯運行到相對應(yīng)的樓層時，行程開關(guān)被觸碰，會有信號傳送給PLC，以此來確定電梯的準(zhǔn)確位置。此次設(shè)計我們采用的是行程開關(guān)，因為設(shè)計的是五層樓電梯，樓層不高，所以使用的行程開關(guān)也不會太多。行程開關(guān)更換方便，造價便宜，這也是選擇行程開關(guān)的一個原因。3.3.2超重檢測對于乘客來說，電梯的安全性十分重要。而電梯超重會嚴(yán)重影響電梯的安全性，甚至?xí)斐蓸O大的危害。所以在乘客乘坐時及時檢測電梯內(nèi)是否超重就至關(guān)重要了，使用壓力傳感器檢測電梯是否超重十分方便。使用壓力傳感器檢測壓力時，電阻應(yīng)變片起到了十分重要的作用。電阻應(yīng)變片是一種電子器件，它也是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。它可以將應(yīng)變力轉(zhuǎn)換為電信號。電阻應(yīng)變片一般分為兩種，一種是金屬電阻應(yīng)變片，另一種是半導(dǎo)體應(yīng)變片。金屬電阻應(yīng)變片又分為兩種，一種是絲狀應(yīng)變片，另一種是金屬箔狀應(yīng)變片。通常情況下，我們將應(yīng)變片通過特殊的方式粘到被測的物體上，當(dāng)物體受力時，應(yīng)變片發(fā)生形變，應(yīng)變片的電阻也隨著發(fā)生改變，從而改變電阻上的電壓大小，以此來測出所受壓力的大小。壓力傳感器是工業(yè)上廣泛使用的一種傳感器，將應(yīng)變片貼在電梯下，當(dāng)收到壓力或者重量時，應(yīng)變片發(fā)生形變，電阻發(fā)生改變，電壓也隨之發(fā)生改變。經(jīng)過相應(yīng)的公式計算我們就可以得知電梯此時的承重是多少，以此我們就完成了電梯的超重檢測。3.4電機(jī)選擇電機(jī)的選擇十分多樣化，有永磁同步電機(jī)，交流電機(jī)和直流電機(jī)。但現(xiàn)在電梯上所使用的電機(jī)大多數(shù)是永磁同步電動機(jī)，主要是因為永磁同步電機(jī)具有功率大、容易做成低轉(zhuǎn)速的優(yōu)點。它自身的結(jié)構(gòu)十分緊湊，并且便于安裝，使用簡單。它由定子，轉(zhuǎn)子等部件組成，轉(zhuǎn)子上有永磁體的磁極。相對于其他的電機(jī)相比，永磁同步電動機(jī)也有其自己的特點。它的效率比其他電機(jī)要高的多，并且可以在處于低轉(zhuǎn)速的前提下實現(xiàn)高效率。因為永磁電動機(jī)可以將級數(shù)做的很高，所以它可以實現(xiàn)在低速的情況下還能保持效率。永磁電機(jī)的體積和重量比其他電機(jī)更小，更輕。因為它采用了稀土永磁材料，可以在低損耗前提下達(dá)到其他電機(jī)達(dá)到的功率。它的功率因數(shù)比其他電機(jī)高，相比于異步電動機(jī)來說，它的電流更小，所以對電機(jī)的定子銅耗也相對更小。而對于異步電動機(jī)，隨著電動機(jī)級數(shù)的增加，它的功率因數(shù)也隨之變低，效率也隨之降低。永磁電動機(jī)更加方便控制，并且它的轉(zhuǎn)速也恒定，不會隨著電壓，電流或者負(fù)載的波動改變。它也具有高過載，啟動時間短的優(yōu)點。而且永磁同步電機(jī)的響應(yīng)速度十分快，當(dāng)電梯負(fù)載有變化時，它可以通過改變夾角的角度來調(diào)節(jié)。3.5PLC選擇本次設(shè)計是五層樓PLC控制電梯系統(tǒng)，不會用到太多的輸入輸出模塊，且考慮經(jīng)濟(jì)實用。根據(jù)控制要求，需要24個輸入點數(shù)，24個輸出點數(shù)，而且還需要考慮到可能出現(xiàn)的輸入輸出點，并且方便在實驗室進(jìn)行試驗，所以這次設(shè)計將選擇西門子S7-200系列里面的CPU226PLC作為本設(shè)計的主機(jī)，搭配EM223DC的擴(kuò)展模塊。CPU226如圖3.4所示。圖3.4CPU226PLC的輸入信號：開門檢測信號，關(guān)門檢測信號，一樓檢測信號，二樓檢測信號，三樓檢測信號，四樓檢測信號，五樓檢測信號，轎廂開門按鈕信號，轎廂關(guān)門按鈕信號，一樓轎廂內(nèi)呼信號，二樓轎廂內(nèi)呼信號，三樓轎廂內(nèi)呼信號，四樓轎廂內(nèi)呼信號，五樓轎廂內(nèi)呼信號，一層上呼按鈕，二層上呼按鈕，二層下呼按鈕，三層上呼按鈕，三層下呼按鈕，四層上呼按鈕，四層下呼按鈕，五層下呼按鈕，報警信號，超重檢測信號。PLC的輸出信號：一樓外呼是上下指示燈信號，二樓外呼上下指示燈信號，三樓外呼上下指示燈信號，四樓外呼上下指示燈信號，五樓外呼上下指示燈信號，一樓內(nèi)呼指示燈信號，二樓內(nèi)呼指示燈信號，三樓內(nèi)呼指示燈信號，四樓內(nèi)呼指示燈信號，五樓內(nèi)呼指示燈信號，報警指示燈信號，超重指示燈信號，一至五樓指示燈信號。I/O地址分配表如表1所示。表1I/O端子表I/O分配表輸入輸出I0.0開門檢測Q0.0上行接觸器I0.1一層檢測Q0.1一層指示燈I0.2二層檢測Q0.2二層指示燈I0.3三層檢測Q0.3三層指示燈I0.4四層檢測Q0.4四層指示燈I0.5轎廂內(nèi)呼4Q0.5轎廂內(nèi)呼燈4I0.6轎廂內(nèi)呼3Q0.6轎廂內(nèi)呼燈3I0.7轎廂內(nèi)呼2Q0.7轎廂內(nèi)呼燈2I1.0轎廂內(nèi)呼1Q1.0轎廂內(nèi)呼燈1I1.1轎廂關(guān)門按鈕Q1.1關(guān)門繼電器I1.2轎廂開門按鈕Q1.2開門繼電器I1.3關(guān)門檢測Q1.3下行接觸器I1.4四層下呼按鈕Q1.4四層下呼燈I1.5三層下呼按鈕Q1.5三層下呼燈I1.6三層上呼按鈕Q1.6三層上呼燈I1.7二層下呼按鈕Q1.7二層下呼燈I2.0二層上呼按鈕Q2.0二層上呼燈I2.1一層上呼按鈕Q2.1一層上呼燈I2.2超重檢測信號Q2.2超重指示燈I2.3報警按鈕Q2.3報警指示燈I2.4五層檢測Q2.4五層指示燈I2.5轎廂內(nèi)呼5Q2.5轎廂內(nèi)呼燈5I2.6四層上呼按鈕Q2.6四層上呼燈I2.7五層下呼按鈕Q2.7五層下呼燈3.6電梯控制系統(tǒng)的部分電氣圖圖3.5控制系統(tǒng)部分電氣圖3.7本章小結(jié)本章詳細(xì)的介紹了電梯的結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)，據(jù)樓層設(shè)計選擇了合適的PLC和變頻器，完成了I/O端子地址的分配。使用行程開關(guān)實現(xiàn)了對電梯的位置檢測，也對超重檢測的實現(xiàn)選擇了合適的傳感器。選擇了合適的電機(jī)實現(xiàn)電梯的升降和控制電梯門的開關(guān)。最后也對應(yīng)I/O端子圖畫出了電梯控制系統(tǒng)的電氣圖。4軟件系統(tǒng)設(shè)計4.1電梯的控制方式可以通過兩種方式來對電梯進(jìn)行控制，一是自動控制方式，電梯工作在正常工作下。另一種是人為控制方式，一般用于電梯的維修或者電梯遇到什么危險時。一般情況下電梯通常都處于自動控制，電梯能實現(xiàn)基本的功能。4.2系統(tǒng)的程序設(shè)計4.2.1內(nèi)選和外呼指示燈控制1.內(nèi)選指示燈轎廂內(nèi)有各個樓層的按鈕和對應(yīng)樓層顯示的指示燈。當(dāng)轎廂內(nèi)的乘客摁下想去樓層的按鈕時，對應(yīng)樓層的指示燈亮起，然后電梯運行到指定樓層停下，電梯門自動開啟，與樓層對應(yīng)的指示燈隨之熄滅。內(nèi)選指示燈控制的梯形圖如圖4.1。圖4.1內(nèi)選指示燈控制梯形圖其中S為置位指令，R為復(fù)位指令。通電時，按下內(nèi)呼按鈕，當(dāng)沒有檢測到平層信號時，因為是常閉開關(guān)所以得電，內(nèi)呼指示燈亮起，并處于置位保存狀態(tài)，當(dāng)檢測到平層信號時，開門驅(qū)動得電，電梯門開啟，置位指令得電，內(nèi)呼指示燈熄滅。2.外呼指示燈除了頂樓與底層只有一個外呼按鈕，其余各樓層都是一上一下兩個外呼按鈕。乘客在任意樓層摁下想去樓層的按鈕后，外呼指示燈亮起，當(dāng)電梯運行到乘客所在的樓層后，外呼指示燈隨之熄滅。外呼指示燈控制梯形圖如圖4.2,圖4.3,圖4.4。在這里我只列舉了五層和四層的梯形圖，其他各樓層與其一致。圖4.2五層下呼指示燈梯形圖圖4.3四層上呼指示燈梯形圖圖4.4四層下呼指示燈梯形圖4.2.2電梯開關(guān)門控制開關(guān)門控制包括開門，關(guān)門兩個動作，還有一個開門的延時。開門包括電梯到達(dá)指定樓層后停下，電梯門自動開啟，還有一種情況是電梯到達(dá)指定樓層后，可以通過開關(guān)門按鈕手動控制電梯門的開關(guān)。電梯在自動開門后，還有一個開門的延時，在沒有其他信號的介入內(nèi)，在一段時間后，電梯門在自動關(guān)閉。開門控制開門控制的梯形圖如圖4.5。圖4.5開門控制梯形圖2.開門延時以及關(guān)門控制CPU226有兩個模擬電位器，SMB28和SMB29。他們是特殊寄存器，他們的數(shù)值大小取決于PLC外部的模擬量電位器0。我們可以通過小螺絲刀旋轉(zhuǎn)電位器來改變電位器0的量，以此來改變SMB28和SMB29的數(shù)值。T34是PLC中的一種定時器，我們選擇通電延時，我們?nèi)绻麑MB28作為它的設(shè)定值，這樣我們就可以通過用螺絲刀選擇電位器來選擇需要延時的時間，我們可以將這個作為電梯所要延時的時間，通過這種方式，在不修改程序下我們也可以控制電梯的開關(guān)門時間，這種方法十分方便，易操作。電梯的關(guān)門控制可以通過人為手動摁下關(guān)門按鈕或者等待開門延時后自己關(guān)閉。延時功能在之前已經(jīng)實現(xiàn)，接下來要實現(xiàn)的是手動關(guān)門。延時之后并關(guān)門控制的梯形圖如圖4.6。圖4.6開門延時及關(guān)門控制梯形圖4.2.3電梯上下行控制電梯的主要功能還是運送乘客到達(dá)指定樓層，當(dāng)乘客想從一樓去往二樓時，分為在轎廂外呼叫和轎廂內(nèi)呼叫。轎廂外呼叫是乘客摁下指定樓層的按鈕后，對應(yīng)樓層的外指示燈亮起，電梯運行到乘客所在樓層后，電梯指示燈熄滅，乘客則乘坐電梯到達(dá)二樓。轎廂內(nèi)呼叫則是，乘客已經(jīng)在電梯內(nèi)了，摁下樓層后，電梯將乘客運送到二樓。程序上下行部分題型圖如圖4.7,圖4.8,圖4.9。上行程序如下：從一樓升至二樓圖4.7一樓升二樓梯形圖從二樓升至三樓圖4.8二樓升三樓梯形圖下行程序如下：（下行程序與上行程序大致相同）從五樓降至四樓圖4.9五樓降四樓梯形圖4.2.4電梯超重檢測以及異常報警控制1.超重檢測在電梯的運行中，電梯的安全性最為重要，所以我們要從各個方面確保電梯的安全性。超重就是電梯中很重要的安全問題，輕則使電梯發(fā)生故障，重則甚至?xí)岆娞菹聣嫛Ｋ栽陔娞葸\行前檢測電梯是否超重就十分重要了。我們使用壓力傳感器來檢測電梯是否超重，壓力傳感器可以將受到的重量轉(zhuǎn)為電信號發(fā)送給PLC，若電梯超重了，電梯內(nèi)的超重指示燈則會亮起提醒乘客電梯，從而保證了電梯運行的安全性。超重檢測的梯形圖如圖4.10。圖4.10超重檢測梯形圖2.報警指示燈當(dāng)電梯遇到危險時，電梯內(nèi)乘客可以摁下緊急呼救按鈕，摁下后緊急呼救鈴聲響起，電梯內(nèi)乘客就能快速得到救援。報警指示的梯形圖如圖4.11。圖4.11報警指示梯形圖4.3小結(jié)本章簡要的概括了PLC變頻控制電梯需要實現(xiàn)的功能，并進(jìn)行了軟件設(shè)計，并給出了實現(xiàn)相應(yīng)功能的梯形圖和部分程序流程圖。5仿真去學(xué)校實驗室驗證了部分程序是否可以運行。1.將梯形圖下載到實驗室的PLC上。PLC下載程序如圖5.1。圖5.1PLC下載程序圖2.畫出梯形圖進(jìn)行驗證，所畫梯形圖如圖5.2。圖5.2畫的梯形圖3.當(dāng)五層檢測，超重檢測和電梯報警有信號時，所對應(yīng)的指示燈也隨之亮起，說明PLC中有輸入和輸出。PLC亮燈仿真圖如圖5.3。圖5.3PLC亮燈仿真圖6致謝不知不覺，大學(xué)四年的學(xué)校時光已要接近尾聲，每每回想過去四年的往昔，總感覺不太真切，一切的一切都仿佛還在昨日一般。對刻苦銘心的軍訓(xùn)時光，獲益良多的團(tuán)學(xué)會工作，灑滿熱血的體育運動會的記憶都在我的腦海中漸漸的清晰了起來。在這難忘的大學(xué)生活我認(rèn)識到了許多良師益友，對我們生活無微不至的彭雅琴和張玲老師，在專業(yè)課上對我們諄諄教導(dǎo)各科老師們。還有在大學(xué)四年無數(shù)日日夜夜陪伴我的室友們，熱愛探索的鄭洋洋，沉默有趣的翟安康還有熱愛游戲的朱江，在無數(shù)難過的日子里，是他們陪伴著我慢慢走出來。我還要感謝我的爸媽，是他們的無限支持才能讓我勇往無前，無所顧忌的往前沖。我還要特別感謝