1、基于PLC四層電梯控制系統(tǒng)設計 王斌1、四層電梯控制系統(tǒng)設計方案1.1設計方案比較電梯控制方式主要分為三種，分別是繼電器控制方式、微機控制方式和可編程控制器（PLC）控制方式，由于繼電器控制存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短的缺陷現(xiàn)在已逐漸被淘汰，微機控制可靠性差故也不多采用，而PLC控制采用一種巡回掃描的方式分時處理各項任務，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作。又由于PLC中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等是它本身系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，即無線圈又無觸點，使用次數(shù)不受限制，因此，它比繼電器控制有明顯的優(yōu)越性，比微機控制有明顯的可靠性，自動化水平更高。綜上所述PL

2、C控制是三種控制方式中最具有可靠性、優(yōu)越性和實用性的控制方式，它更適合用在電梯的技術(shù)改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術(shù)。1.2可編程控制器（PLC）的選擇目前市場是可編程控制器種類繁多，有西門子的、三菱的、歐姆龍的等。同一品牌的可編程控制器也有很多類型，僅西門子就S7-200/S7-300/S7-400這三個系列。結(jié)合自身學習特點，在學習期間接觸西門子s7-200的時間比較長，熟悉s7-200的各種功能指令，可以熟練利用s7-200各種功能指令編程。結(jié)合PLC s7-200本身具有的：模塊結(jié)構(gòu)、可靠性好、多功能性、易編程性等特點，本次系統(tǒng)設計需要輸入端口26個，輸出端口

3、11個。故設計中選用西門子PLC S7-200 CPU224。1.3 變頻器的選擇 電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，他的舒適度指標往往是選擇的一項重要內(nèi)容。本設計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行以改善電梯運行的舒適度。 由于西門子MM440變頻器具有：(1)調(diào)試簡單；（2）模塊化的結(jié)構(gòu)，配置靈活性最大；（3）6個可編程，帶隔離的數(shù)字輸入；（4）2個可表定的模擬輸入（0V至10V，0mA至20mA），它們也可作為第7和第8個數(shù)字輸入；（5）2個可編程的模擬輸出（0mA至20mA）；（6）3個完全可編程的繼電器輸出（30V直流/5A，阻性負載；250V交流

4、/2A，感性負載）；（7）當使用較高的開關頻率時，電機可以低噪音運行（在開關頻率較高情況下，要降格使用）（8）完善的變頻器和電動機保護功能。所以本次課題設計采用西門子MM440變頻器。2、硬件設計2.1系統(tǒng)框圖（1）控制系統(tǒng)框圖（如圖3.01） 圖2.01 控制系統(tǒng)框圖（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（如圖2.02）圖2.02 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2.1.1 時間t（s）/f（Hz）曲線2.2減速及平層控制電梯的工作特點是頻繁啟制動,為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時，準確平層，即“無速停車包閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘,即直接停止,要做到這一點是要準確發(fā)出減速信號,在接近層樓面時按距離

5、精確的自動矯正速度給定曲線。本設計采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測轎廂位置，只要電梯運行，計數(shù)器就可以精確地確定走過的距離，達到與減速點相應的預制數(shù)時即可發(fā)出減速命令。2.3電梯的安全保護環(huán)節(jié) (一)斷繩與超速保護； (二)轎門與層門鎖保護； (三)安全電路保護； (四)梯門入口安全保護； (五)上、下端站的強迫減速保護； (六)上、下方向限位保護及終端保護； （七）缺相、錯相保護； （八）電梯電氣控制系統(tǒng)中的短路保護； （九）拽引電動機（交流原動機、主變壓器）的過載保護； （十）電動機運轉(zhuǎn)時間限制保護； （十一）緊急停止保護； （十二）轎廂上行超速保護；2.4電梯控制系統(tǒng)操作過程(1)按動召喚按鈕,電梯牽

6、引機啟動到達召喚層停止、響鈴、電梯門和轎廂門同時打開。(2)人進入轎廂，超重保護沒有報警。(3)電梯門開的同時計時器開始計時5秒鐘,5秒鐘到電梯門和轎廂門自動關閉。(4)按動選層鍵,電梯牽引機啟動到達選擇層停止、響鈴、電梯門和轎廂門同時打開。(5)電梯門打開的同時計時器開始計時5秒鐘，5秒鐘到電梯門和轎廂門自動關閉。(6)當電梯行駛過程中收到正向召喚信號,則到達召喚樓層時停止,接收到反向召喚信號,電梯繼續(xù)執(zhí)行當前信號,在順向信號執(zhí)行完畢后執(zhí)行反向信號,執(zhí)行過程中自動相應最近的信號。(7)電梯門和轎廂門設有壓力傳感器,當受到一定推力時,門自動返回計時5秒后重新關閉。2.5電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能1

7、.電梯內(nèi)外當前樓層顯示；2.各層廳外召喚按鈕；3.轎廂內(nèi)樓層選擇指令鍵 ；4.一臺交流電動機拽引轎廂上升和下降；5待客召喚自動開門，當電梯在某層時，按下召喚信號自動開門；6感到壓力及時自動重新開關門；7.到站有自動響鈴提示并自動開門經(jīng)5秒自動關門；8.指令記憶，當轎廂接收多個指令后，電梯能按順序自動?？寇囬T，并自動選擇最佳運行方向；9.自動定向功能，當轎廂接收多個指令時，按照先入為主原則，自動確定運行方向；10.呼梯記憶和順向截梯功能，當電梯運行時，遇到順向召喚信號能?？繎?；11.自動換向功能，當電梯運行到頂層或最底層時，能自動換向運行；12.自動關門待客功能，當電梯全部完成轎廂內(nèi)指令，又無

8、廳外召喚信號時，電梯能自動關門停在原位待客。3、軟件設計3.1I/O(輸入/輸出)端口分配根據(jù)控制要求I/O端口分布（如圖4.1）圖3.1 輸入輸出端口分配2.外部接線圖（如圖3.2）根據(jù)I/O端口設計外部接線圖圖3.2 外部接線圖3.梯形圖4.梯形圖控制分析1. 網(wǎng)絡1至網(wǎng)絡6，實現(xiàn)外部召喚按鈕功能。當按下召喚按鈕I0.0、I0.1、I0.2、I0.3時，對應輔助繼電器，M0.0、M0.1和M0.2、M0.3和M0.4、M0.5得電，如果轎廂在呼叫層上方M0.0、M0.1、M0.3接通電梯下行輸出Q0.1，反之M0.2、M0.4、M0.5接通電梯上行輸出,當電梯開門時,才能將當前呼梯信號清除

9、,只有當前信號有效,轎廂到達時,才能自動開。當有多個呼梯信號同時發(fā)生，根據(jù)轎廂位置，利用時間繼電器，管理轎廂上行或者下行，例如轎廂在二層，一層、三層和四層同時有呼梯，轎廂先去三層四層，最后去一層。2. 網(wǎng)絡7至網(wǎng)絡網(wǎng)絡18，實現(xiàn)電梯內(nèi)部選層功能，當按下選層按鈕，如果是向上輔助繼電器M0.6、M0.7、M1.0、M1.2、M1.3、M1.6接通電梯上行輸出，電梯上行；反之M1.1、M1.4、M1.5、M1.7、M2.0、M2.1接通電梯下行輸出，電梯下行。同時，電梯能夠自行的執(zhí)行智能選擇程序，根據(jù)當前的電梯位置，管理電梯的上下行輸出。3. 網(wǎng)絡19至網(wǎng)絡24，實現(xiàn)對外部召喚按鈕的智能應答。利用時

10、間繼電器，將多個同時呼梯信號排序，如果轎廂在三層，這時一層、二層和四層同時有呼梯，通過網(wǎng)絡22輔助繼電器M2.5先斷開網(wǎng)絡1的M0.0和網(wǎng)絡6的M0.5，然后分別利用時間繼電器T41定時1秒、T42定時2秒接通M0.0和M0.5。使轎廂先去二層再去一層最后去四層。4. 網(wǎng)絡25至網(wǎng)絡30，實現(xiàn)對電梯內(nèi)部選層功能的智能應答。當有多個選層信號時，分別利用定時繼電器將信號延時輸入,起到對選層信號智能逐一執(zhí)行的作用。例如網(wǎng)絡25如果轎廂在二層當去一層、三層/四層時按下時，利用輔助繼電器M3.4先斷開網(wǎng)絡M1.3和網(wǎng)絡M1.4輸入，利用定時器T46延時5秒鐘接通M1.2和M1.3，使轎廂先去一層。5.

11、網(wǎng)絡31至網(wǎng)絡38，當轎廂運行時正好有順向呼梯信號，電梯運行到呼梯層停止并開門接客，然后繼續(xù)運行。例如，電梯在一層，去三層，二層有呼叫，電梯運行到二層開門。6. 網(wǎng)絡39至網(wǎng)絡40為電梯上行和下行輸出。上行和下行互鎖，都設有開門、關門、故障、開門限位保護。7. 網(wǎng)絡41至網(wǎng)絡45為電梯開門輸出，碰到開門限位開關I2.4時電梯停止開門。網(wǎng)絡45設有電梯門側(cè)壓力傳感器輸入I1.3，當側(cè)門感受到一定壓力時重新將門打開。Q0.4是電鈴，與開門輸出并聯(lián)，當門開時電鈴同時響。8. 網(wǎng)絡46至網(wǎng)絡47是電梯關門過程，當門碰到極限開關I2.4時停止開門，并接通定時器T45定時5秒鐘，T45接通關門輸出Q0.3，電梯門自動關閉，當碰到關門限位開關I2.5時斷開關門輸出Q0.3，電梯停止關門。9. 網(wǎng)絡48為電梯的安全保護輸入，當任何一個元器件發(fā)生故障時，Q1.1會立即被接通得電，并通過Q1.1的常閉觸點斷開電梯所有的輸入輸出，使電梯立即停止運行。10.網(wǎng)絡49是電梯超載保護輸入，當電梯超載時發(fā)出警告信號，并斷開關門輸出。當超載解除時繼續(xù)執(zhí)行關門輸出。11.網(wǎng)絡50至網(wǎng)絡53是電梯運行顯示指