畢業(yè)設計---自動電梯的控制系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目： 自動電梯的控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　專 業(yè)：

2、 </p><p>　　學 院： </p><p>　　學習形式： </p><p>　　助學單位： </p><p>　　指導教師：

3、 </p><p><b>　　2011年 8 月</b></p><p>　　自動電梯的控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電梯已經成為了高層建筑不可缺少的運輸工具，它用于運送乘客和貨物，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器--接觸器進行控制

4、，由于其觸點多、可靠性差、故障率高、維修工作量大等缺點，為生產、生活帶來了極大的不便。而PLC作為一種工業(yè)控制微型計算機，它以其編程方便、操作簡單尤其是它的高可控性的優(yōu)點不僅在工業(yè)生產過程中得到了廣泛的應用，其組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述這些問題。</p><p>　　本論文通過論述電梯控制系統(tǒng)的組成，闡述PLC在電梯控制中的應用，采用松下PLC編程的程序控制方式，提出了五層電梯PLC控制系統(tǒng)的總體設計方案、

5、設計過程和組成，并列出了主要硬件電路、電梯的控制梯形圖以及指令表。同時給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖，在分析、處理隨機信號的邏輯關系的基礎上，提出了具體的PLC編程方法，設計了一套完善的方案關于電梯控制系統(tǒng)。采用此案實現(xiàn)電梯的控制，可以解決傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)的缺點，因而使運行更加安全、方便、舒適。 </p><p>　　關鍵詞：電梯；PLC；梯形圖；電梯控制</p><p>　　Autom

6、atic Elevator Control System Design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Elevator the necessary transportation tool for tall buildings these days, isused for transferring passengers and

7、 commodities . However,most of the traditional elevator control system adopts relay--- contactingmachine as its central director. But this system with so many disadvantages such as too many contacting points, high fault

8、rate,heavy repairing work is not as convenient as we want. however PLC (programmable controller) takes one industrial control microcomputer, it is convenient by its pro</p><p>　　This essay explains the appli

9、cation of PLC on elevator，by discussing the construction of elevator system.It also illustrates the general design project, the design processand construction of the PLC control system for three-storybuildings, listing t

10、he main circuit, trapezia controlchart of elevator and repertoires. It also shows the construction of frame chart and process flow chart. Thus the method of PLC programming is on the basis of analyzing and dealing with

11、the logic relationship of rando</p><p>　　Key Words：Elevator; PLC; Lader View; Lift control</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　

12、AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒 論1</b></p><p>　　第二章 概述及組成2</p><p>　　2.1 PLC的概述2</p><p>　　2.2電梯的概述3</p><p>　　2.3電梯的的控制部分主要電氣設備3</p>&l

13、t;p>　　2.3.1 曳引電動機3</p><p>　　2.3.2 自動門機4</p><p>　　2.3.3 層樓指示4</p><p>　　2.3.4呼梯盒4</p><p>　　2.3.5 操縱箱4</p><p>　　2.3.6 平層及開門裝置4</p><p>　　

14、2.3.7 停車裝置5</p><p>　　2.3.8開關裝置5</p><p>　　第三章 控制系統(tǒng)方案設計6</p><p>　　3.1電梯的控制系統(tǒng)6</p><p>　　3.2 PLC控制與其它控制方式的比較6</p><p>　　3.3控制系統(tǒng)方案設計7</p><p>　

15、　3.4電梯控制系統(tǒng)原理框圖設計7</p><p>　　3.5電梯控制系統(tǒng)硬件結構框圖8</p><p>　　第四章 控制系統(tǒng)的硬件設計9</p><p>　　4.1可編程控制器（PLC）9</p><p>　　4.1.1可編程控制器（PLC）的基本結構9</p><p>　　4.1.2可編程控制器（PLC）

16、的工作原理11</p><p>　　4.1.3可編程控制器（PLC）的性能指標12</p><p>　　4.1.4可編程控制器（PLC）的特點與應用12</p><p>　　4.1.5可編程控制器（PLC）的選擇13</p><p><b>　　4.2變頻器13</b></p><p>

17、　　4.2.1 變頻器的基本構成14</p><p>　　4.2.2變頻器的分類14</p><p>　　4.2.3變頻器的矢量控制原理15</p><p>　　4.2.4電梯變頻調速控制的特點16</p><p>　　4.2.5變頻器的選擇16</p><p>　　第五章 電梯控制系統(tǒng)的軟件程序設計18&

18、lt;/p><p>　　5.1電梯運行時控制的主要指標18</p><p>　　5.2 PLC的信號編排18</p><p>　　5.3梯形圖設計19</p><p>　　第六章 電梯系統(tǒng)模擬調試及其安裝26</p><p>　　6.1電梯系統(tǒng)模擬調試26</p><p>　　6.2電梯系

19、統(tǒng)安裝調試26</p><p>　　第七章 結 論28</p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　謝 辭30</b></p><p><b>　　附 錄31</b></p><p><b>　　

20、第一章 緒 論</b></p><p>　　傳統(tǒng)繼電器式電梯控制方式發(fā)展為計算機控制的形式，是當下電梯控制和技術改造的熱點之一。</p><p>　　本次設計的目的在于利用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制邏輯電路（繼電器接觸式），以充分利用PLC的優(yōu)點。本設計通過遠程監(jiān)控使電梯實際的運行更加可靠、高效。設計內容主要由電梯的控制技術，電梯控制系統(tǒng)的軟件設計（梯形圖程序設計）和電梯的監(jiān)控等部分

21、組成。</p><p>　　1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙?格雷夫斯?奧的斯第一次向全世界展示人類歷史上第一部安全升降梯。1889年12月，美國奧的斯電梯公司制造出了名副其實的電梯，它采用直流電動機為動力，通過蝸輪減速器帶動卷筒上纏繞的繩索，懸掛并升降轎廂。1892年，美國奧的斯公司開始采用按鈕操縱裝置，取代傳統(tǒng)的轎廂內拉動繩索的操縱方式，為操縱方式現(xiàn)代化開了先河。生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展

22、，電梯也在進步。150年來，電梯的材質、樣式，在操縱控制方面發(fā)生了變化[1]。</p><p>　　中國最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國奧的斯公司于1901年安裝的。1951年，黨中央提出要在天安門安裝一臺由我國自行制造的電梯，天津從慶生電機廠榮接此任。目前國內，電梯技術己趨成熟，微機控制電梯是電梯技術的方向，一些生產企業(yè)與科研單位相結合，相繼推出了微機控制的電梯新機型。使控制功能得到增強，電梯的性能得到改善，

23、明顯提高了可靠性。另外，用可編程序控制器取代繼電器控制系統(tǒng)的機型對電梯進行控制還是有前途的。有些生產企業(yè)開發(fā)了緊急供電裝置、放火廳們、地震控制、自檢測以及語言合成等電梯新功能；對機械系統(tǒng)采用了新結構、新材料、新技術和新工藝。國內電梯技術迅猛的發(fā)展速度使其達到世界先進水平。</p><p><b>　　第二章 概述及組成</b></p><p>　　2.1 PLC的概述

24、</p><p>　　可編程控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC或PC，在計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）， 簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制，隨著技術的發(fā)展PLC的功能已經超過了邏輯控制的范圍，當下的這種裝置稱作可編程控制器，其簡稱為PC。但

25、是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器的簡稱依然叫做PLC。</p><p>　　國際電工委員會（IEC）先后頒布了PLC 標準的草案第一稿，第二稿，而且在1987 年2 月通過了對它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶

26、的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?！?lt;/p><p>　　PLC問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產和發(fā)展統(tǒng)一化，美國電氣制造商協(xié)會NEMA經過四年的調查工作，將其正命名PC（Programmable Controller），并給PC 作了如下定義:“PC 是一個數(shù)字式的電子裝置

27、，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行PC 之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。” </p><p>　　隨著微處理器（CPU）、計算機和數(shù)字通信技術的飛速發(fā)展，計算機控制已經擴展到了幾乎所有的工業(yè)領域。當前用于工業(yè)控制的計算機可以分為幾類，類如可編程序

28、控制器、基于PC總線的工業(yè)控制計算機、基于單片機的測控裝置、用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調節(jié)器、集散控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）等。</p><p>　　PLC的應用廣、功能強大、使用方便，是現(xiàn)代工業(yè)自動化的主要設備之一。PLC已經廣泛地應用在各種設備和生產過程的自動控制系統(tǒng)中，PLC在其他領域，自動化的應用也得到了迅速的發(fā)展。</p><p><b>　　2.2

29、電梯的概述</b></p><p>　　(1)人們對于電梯的速度要求越來越高，高速電梯的數(shù)量逐年增加。</p><p>　　(2)電梯的拖動技術已有較大的發(fā)展，由于直流電梯能耗大、維修量大等缺點。正逐步被交流電梯所取代，液壓電梯由于其運行平穩(wěn)，機房位置靈活，使得其在低樓層場合得到較為廣泛的應用。與此同時交流拖動電梯更是得到較迅速的發(fā)展，己由之前的變級調速(AC-VP)發(fā)展成為調

30、壓調速(AC-VV)及調頻調壓調速(AC-VVV F)，使得電梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人們的預期要求，電梯的舒適度得以極大地改善。</p><p>　　(3)電梯的邏輯控制己由過去簡單的繼電器—接觸器式控制發(fā)展為可編程序控制(PLC)和微機控制，控制方式也由原有的手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等多種方式，電梯可靠性大大提高。</p><p>　　(4)電梯的

31、管理功能不斷得以加強，并廣泛采用微機控制技術，以不斷滿足用戶的使用要求。如緊急停車操作、消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。</p><p>　　(5)智能群控管理得到更加廣泛應用。</p><p>　　(6)機械傳動方面，由于國際上機械加工工藝水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應用普遍開來，使得電梯的傳動形式多樣化[3]。</p><p>　　2.3電梯的的

32、控制部分主要電氣設備</p><p>　　電梯是機電合一的大型復雜產品,機械部分相當于人的軀體,電器部分相當于人的神經.機與電的高度合一,使電梯成了現(xiàn)代科學技術的綜和產品.對于電梯的結構而言,傳統(tǒng)的方法是分為機械部分和電氣部分,但以功能系統(tǒng)來描述,則更能反映電梯的特點.下面簡單介紹電梯機械部分的結構,而我們的主要目的是怎樣來控制它。</p><p>　　2.3.1 曳引電動機</p&

33、gt;<p>　　曳引電動機具有提升機構，由電磁制動器（也稱電磁抱閘）、驅動電動機、減速器及曳引輪組成[2]。</p><p>　　2.3.2 自動門機</p><p>　　完成電梯的開門與關門：電梯的門有轎門（中有一個）和廳門（每層站一個）。只有電梯停靠在某層站時，此層廳門才允許開啟；同時也只有當廳門、轎門全部關閉時才允許啟動運行。</p><p>

34、　　2.3.3 層樓指示</p><p>　　層樓指示又叫層顯，過去常由低壓燈泡構成，安裝在每層站廳和轎門的上方；現(xiàn)多由LED點陣結或數(shù)碼管構組成，與運行方向指示、呼梯盒做成一體結構。</p><p><b>　　2.3.4呼梯盒</b></p><p>　　呼梯盒用以在每層召喚電梯。安裝在地面1米左右的墻面上。基站與頂站有一個按鈕，中間層站由

35、上呼與下呼組成。按鈕帶有呼梯記憶燈，燈亮時表示呼梯號已被接收并被記憶；當電梯滿足呼梯要求而停層開門時，呼梯記憶燈熄滅?；镜暮籼莺猩铣в需€匙開關，供電梯管理員開關電梯。</p><p><b>　　2.3.5 操縱箱</b></p><p>　　操縱箱安裝在轎廂內，供司機及乘客對電梯發(fā)布動作指令。操縱箱上沒有與電梯經層站數(shù)相同的內選層按鈕，上下層啟動按鈕，開關門按鈕

36、，急停按鈕，電梯運行狀態(tài)選擇鑰匙開關，照明等控制開關。</p><p>　　2.3.6 平層及開門裝置</p><p>　　平層及開門裝置由磁鐵板和上、下平層感應器組成，上行時，上層首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至下層插入隔磁鐵板時，發(fā)出停車及開門信號，電機停轉，機械抱閘；下行時，下層首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號至上層插入隔磁鐵板時，發(fā)出停車及開門的信號。</p&g

37、t;<p>　　2.3.7 停車裝置</p><p>　　電梯的井道內每層站裝有一只磁鐵板，當轎廂運行到相應層站時，磁鐵板插入平層感應器內，以此檢測電梯所處位置和平層信號。</p><p><b>　　2.3.8開關裝置</b></p><p>　　安全窗及其開關，安全鉗及其開關，上、下限位開關，上、下強迫停止開關，極限開關[4]

38、。</p><p>　　第三章 控制系統(tǒng)方案設計</p><p>　　3.1電梯的控制系統(tǒng)</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)由PLC、變頻器和旋轉編碼器組成?？删幊炭刂破?PLC)處理各種信號的邏輯關系，進而向變頻器發(fā)出起、停等信號，與此同時變頻器將工作狀態(tài)信號送給PLC，從而形成雙向聯(lián)絡關系,它是整個系統(tǒng)的核心。變頻器實現(xiàn)電機調速。為滿足要求，變頻器要通過與電動機

39、連接的旋轉編碼器和PG卡，完成速度檢測以及反饋，進而形成閉環(huán)系統(tǒng)。旋轉編碼器與電動機連接，對電動機進行測速[5]。</p><p>　　3.2 PLC控制與其它控制方式的比較</p><p>　　電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點：所有控制功能及信號處理由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解，適合于一般技術人員，絕大部分電器為常用控制電器，經濟，易換；多年來我國一直生產這類電梯、技術成已熟，技術資料圖紙等齊

40、全。</p><p>　　電梯繼電器控制系統(tǒng)的缺點：系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復雜以及故障率高；靠性和安全性不佳，控制功能不高，技術水平難以提高；電磁機構及觸點動作速度較慢，機械和電磁慣性較大，系統(tǒng)控制精度難提高；系統(tǒng)結構龐大，能耗高，機械動作噪音較大；而且檢查故障困難，耗費人力物力。經常造成停梯，給乘用人員帶來不便，且電梯一旦發(fā)生蹲底或沖頂，不僅會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故[6]。</p>

41、<p>　　PLC控制電梯的優(yōu)點：可靠性提高。控制系統(tǒng)結構簡單，線路簡化?？蓪崿F(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，可方便地增加或改變。可進行故障自檢與報警，進而提高運行安全性，方便檢修。方便群控調配和管理，提高電梯運行效率?？刂品桨父臅r不需要改動硬件接線。</p><p>　　計算機控制的優(yōu)點：主機一般采用能夠在惡劣工業(yè)環(huán)境下工作的可靠工控機。在硬件結構上總線標準化程度高，軟件資源豐富，品種兼容性強，能提供實時

42、操作支持，對實時性強，要求快速，模型復雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。</p><p>　　計算機控制的缺點：但它的使用和維護要求工作人員應具有一定專業(yè)知識，技術水平較高，且工控機尚不能適應惡劣的工作環(huán)境。PLC對此進行改進，變通用為專用，有利于縮小體積，降低成本，提高可靠性等特性，更適應過程控制的要求[6]。</p><p>　　3.3控制系統(tǒng)方案設計</p><p>

43、;　　本設計通過對三種方案的比較和參照，因而得出PLC控制具有顯著的優(yōu)點。所以在電梯控制中采用了PLC來實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性，和安全性大大提高；實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變；可進行故障自檢與報警顯示，提高安全性和可靠性，便于檢修；適用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。</p><p>　　綜上，本設計采用PLC控制。</p><p>　　3.4電梯控制系統(tǒng)原理框

44、圖設計</p><p>　　控制系統(tǒng)原理框圖如圖3-1所示，由轎箱內指令電路、主拖動電機電路、門廳呼叫電路、開門電路、按鈕記憶燈電路、檔層顯示電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC電路等組成[7]。</p><p>　　圖3-1電梯控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　3.5電梯控制系統(tǒng)硬件結構框圖</p><p>　　系統(tǒng)由開、關門機構，曳

45、引機構，轎廂、控制系統(tǒng)組成，如圖3-2所示。曳引系統(tǒng)的主要功能為輸出和傳遞動力。門系統(tǒng)的功能為封住層站入口和轎廂入口，而轎廂是運送乘客的電梯組件，是電梯的主要部分。</p><p>　　3-2電梯控制系統(tǒng)硬件結構</p><p>　　第四章 控制系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　隨著社會的迅速發(fā)展，電梯的應用也越來越廣泛和重要。對電梯的調速精度、調速范圍等靜態(tài)和動

46、態(tài)特性要求更高，且電梯的首要保證就是安全，可編程控制器是非常合適的選擇。</p><p>　　4.1可編程控制器（PLC）</p><p>　　可編程序控制器是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術而發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制。并且它具有體積小、功能強、靈活通用與維修方便等優(yōu)點。特別是它的高可靠性和較強的適應惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的歡迎。所以在冶金、交通、電力、

47、機械和化工等領域獲得了廣泛的應用，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一[8]。</p><p>　　由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對它下一個確切的定義是困難的。在二十世紀七十年代PLC問世后，由美國電氣制造商協(xié)會(National ElectricManufacturer Association-NEMA)對PLC下過如下的定義：PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，實現(xiàn)邏輯運算、順序運算、計數(shù)計

48、時和算術運算等功能，用來對各種機械或生產過程進行控制。</p><p>　　1987年，國際電工委員會(International Electrical Committee-IEC)頒布了PLC標準草案，其第3版對PLC作了如下的定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字

49、式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設計。</p><p>　　4.1.1可編程控制器（PLC）的基本結構</p><p>　　主要由中央處理單元CPU、存儲器、輸入、輸出等部分組成。</p><p>　　1、中央處理單元CPU</p><p&

50、gt;　　與通用微機CPU一樣，CPU在PC系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經中樞。其功能：用掃描方式接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據，并存入輸入寄存器或數(shù)據寄存器；接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據；診斷電源和PC內部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯誤；在PC進入運行狀態(tài)后：執(zhí)行用戶程序——產生相應的控制信號，進行數(shù)據處理，更新輸出狀態(tài)——輸出實施控制 。</p><p><b>　　2、存儲器</

51、b></p><p>　　系統(tǒng)程序存儲器——存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）、模塊化應用功能子程序、命令、解釋、功能子程序的調用管理程序和系統(tǒng)參數(shù)，不能由用戶直接存取。用戶程序存儲器——存放用戶程序。即用戶通過編程器輸入的用戶程序，可以由用戶直接存取。</p><p>　　3、輸入輸出接口電路(簡稱I/O)</p><p>　　輸入輸出接口是CPU和工業(yè)現(xiàn)場裝置之

52、間的連接部分，是PLC的一個重要組成部分。PLC將現(xiàn)場輸入信號轉換為微處理器可以識別的信號，并且盡全力排除干擾信號，提高可靠性；輸出將微處理器送出的弱電信號放大成強電信號，驅動各種負載。其與微機的I/O接口工作在弱電的情況下不同，PLC的I/O接口是按工作在強電情況下的要求而設計的，即輸入接口能接受強電信號，輸出接口能直接和強電設備相連接。</p><p>　?。?）輸入接口電路一般由光電耦合電路與微機輸入接口電

53、路組成。光電耦合電路由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光耦合器作為關鍵器件，輸入端加入變化的信號，發(fā)光二極管就產生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號，它會照射光電三極管導通。二極管和三極管是完全隔離的，信號不會反饋。而且二極管正向阻抗值比較低，外界干擾源內阻較高，干擾源饋送到輸入端的干擾噪聲很小，增強了抗干擾能力。微機的輸入接口電路一般由數(shù)據輸入寄存器、“選通”電路和中斷請求邏輯電路集成而成。</p><p>　?。?）

54、輸出接口電路一般由微機輸出接口和功率放大電路組成。前者由輸出數(shù)據寄存器、“選通”電路和中斷請求電路組成。功率放大電路一般采用繼電器、可控硅即晶閘管或晶體管輸出。由于輸入—內部電路—輸出在電器上完全隔離，從而有效地防止了現(xiàn)場的強電干擾。</p><p><b>　　4、編程器</b></p><p>　　編程器分為便攜式和CRT智能式兩大類，便攜式只能聯(lián)機狀態(tài)下才可以編

55、程，CRT智能式既可可以在聯(lián)機狀態(tài)下編程，又可以在脫機狀態(tài)下編程。便攜式編程器具有體積小，重量輕，可隨身攜帶等優(yōu)點，便于在工作現(xiàn)場使用。一般的小型PLC主要采用的是便攜式編程器。</p><p>　　編程器是專用的，因此不同型號的PLC都有自己專用的編程器。由于PLC正常工作時，不一定需要編程器。所以，同型號的PLC可以只配一個編程器[9]。</p><p>　　5、內部電源和其他設備&l

56、t;/p><p>　　PLC的內部電源是指將外部輸入的交流信號經過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉換成滿足內部電路工作需要的直流電源或電源模塊。PLC的外部設備還有盒式錄音機、打印機、EPROM寫入器及高分辨率屏幕彩色圖形監(jiān)控設備等。</p><p>　　4.1.2可編程控制器（PLC）的工作原理</p><p>　　當PLC運行時，用戶程序中眾多的操作需要執(zhí)行。但CPU是不

57、能同時執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。由于CPU的運算處理速度較快，因而外部出現(xiàn)的結果從宏觀來看幾乎是同步進行的，這種操作的過程叫做CPU對程序的掃描。</p><p>　　掃描從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，再無中轉或跳轉的狀態(tài)下，按存儲地址遞增的方向依次逐條掃描用戶程序即執(zhí)行，直到程序結束。每掃描完一次，就完成一個掃描周期。然后再從頭開始掃描，并重復。</p&g

58、t;<p>　　1、PLC的基本工作</p><p>　　（1）輸入現(xiàn)場信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點的狀態(tài)；</p><p>　?。?）執(zhí)行程序：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據輸入狀態(tài)和指令內容進行邏輯運算；</p><p>　　（3）輸出控制信號：根據邏輯運算的結果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點并行發(fā)出相應的 控制信號，實現(xiàn)所要求的邏輯

59、控制功能。上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。PLC的掃描周期通常為幾十毫秒。</p><p><b>　　2、自診斷程序</b></p><p>　　每次掃描開始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對各輸入輸出點、存儲器和CPU等進行診斷，診斷通常是測試出各部分的當前狀態(tài)，并與標準狀態(tài)進行比較，診斷結束后，如無故障，PLC繼續(xù)掃描，檢查是

60、否有編程器等的通信請求。如果有則做出相應的處理。處理完通信后，PLC繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場信息，順序執(zhí)行用戶程序，并輸出控制信號，完成一個掃描周期。</p><p>　　4.1.3可編程控制器（PLC）的性能指標</p><p>　　1、編程語言常用的有梯形圖語言、助記符語言、控制系統(tǒng)流程圖和某些高級語言等。不同的PLC可能采用不同的編程語言。</p><p>　　

61、2、用戶程序存貯容量：用戶程序存貯器存貯通過編程輸入的用戶程序，存貯量通常是以字為單位來計算。規(guī)定16位二進制數(shù)為一個字，每1024個字為1K字。</p><p>　　3、I/O總點數(shù)PLC的輸入和輸出量有開關量和模擬量兩種。對于開關量I/O，其I/O總數(shù)用最大I/O點數(shù)表示；對于模擬量I/O，其中I/O總數(shù)用最大I/O通道路數(shù)表示[10]。 </p><p>　　4、掃描速度以ms/K字

62、為單位表示。</p><p>　　5、指令種類數(shù)和總條數(shù)用以表示PLC的編程和控制功能。</p><p>　　6、內部繼電器種類和點數(shù)包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器(無斷電記憶和帶斷電記憶的)、計時器/計數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電器等。而每種繼電器點數(shù)也不一樣。</p><p>　　7、工作環(huán)境一般都能在下列環(huán)境條件下工作：溫度0-55攝氏度，濕度小于85%

63、(無結露)。</p><p>　　8、有的PLC還具有某些特種功能，例如自診斷功能，通信聯(lián)網功能，監(jiān)控功能，特殊功能模塊，遠程I/O能力等。</p><p>　　4.1.4可編程控制器（PLC）的特點與應用</p><p>　　可編程控制器最初是為了替代繼電器控制系統(tǒng)而研制的，而且自身又是一個計算機系統(tǒng)，所以它除了具備繼電器控制系統(tǒng)和微型計算機系統(tǒng)的原有功能外，還有

64、其自己的特點。</p><p>　　目前典型的PLC應用主要有幾個方面</p><p>　?。?）順序控制：這是可編程控制器最廣泛應用的領域，PLC取代了傳統(tǒng)的繼電器順序控制，例如裝配生產線、數(shù)控機床及電梯控制等。</p><p>　?。?）過程控制：在工業(yè)生產過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、電流等?？删幊炭刂破饔蠥/D和D/A轉換模塊，這樣可編程控制器可

65、以采用模擬控制用于過程控制。</p><p>　?。?）數(shù)據處理：一般可編程控制器都設有四則運算指令，可以很方便的對生產中的數(shù)據進行處理。用PLC可以構成監(jiān)控系統(tǒng)，進行數(shù)據采集和處理，監(jiān)控生產過程。較高檔次的可編程控制器都有位置控制模塊，用于控制步進電動機或伺服電動機，實現(xiàn)對各種機械的位置控制。</p><p>　?。?）通信聯(lián)網：某些控制系統(tǒng)需要多臺PLC連接起來使用或者由一臺計算機與多

66、臺PLC組成集選控制系統(tǒng)和總線控制系統(tǒng)[12]。</p><p>　　4.1.5可編程控制器（PLC）的選擇</p><p>　　可編程控制器作為工業(yè)自動化的核心設備其應用極為廣泛可以說只要有工廠，有控制要求，就會有PLC的應用。由于PLC的品種、型號、規(guī)格、功能各不相同，綜合多種因素考慮，本設計選擇了德國西門子公司生產的S7—200型機。</p><p>　　S7

67、—200型機專用于開關控制，其體積小，安裝起來節(jié)省空間，功能強。它不僅具有邏輯控制功能，而且還增加了數(shù)據運算、傳送與處理功能，成為具備計算機功能的一種通用工業(yè)控制裝置。性價比高（S7—200型機采用的是箱體結構），其價格便宜，可靠性高，易于擴展（該機型的任一種CPU箱和任一種擴展箱均可配置在一起）。因此，用戶可根據所需的I/O點數(shù)進行選件配置，使用靈活、方便[13]。</p><p><b>　　4.2

68、變頻器</b></p><p>　　80年代初通用變頻器實現(xiàn)了商品化。在近20年的時間內，經歷了由模擬控制到全數(shù)字控制，由采用BJT到采用IGBT兩個大的進展過程。當今要求從一般的小范圍調速傳動到高精度、快響應、大范圍的調速傳動，從單機傳動到多機協(xié)調運轉，幾乎都可采用交流調速傳動。因此可以說在電氣調速傳動領域內，以變頻器應用技術為代表的交流調速傳動已經成為電氣調速傳動的主流。</p>&

69、lt;p>　　在交流調速系統(tǒng)中，變頻器的作用是將頻率固定(通常為工頻50Hz)的交流電(三相的或單相的)變換成頻率連續(xù)可調(多數(shù)為0-400Hz)的三相交流電。變頻器的輸入(R.S.T)接至頻率固定的三相交流電源，輸出端(U.V.W)輸出的是頻率在一定范圍內是連續(xù)可調的三相交流電，接至電動機。</p><p>　　4.2.1 變頻器的基本構成</p><p>　　通用變頻器的基本結構

70、主要由主電路(整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成。</p><p>　　1、整流器電網側的變流器Ⅰ是整流器，它的作用是把三相(也可以是單相)交流電整流成直流電。</p><p>　　2、逆變器負載側的變流器Ⅱ為逆變器。最常見的結構形式是利用六個半導體主開關器件組成三相橋式逆變電路。只要有規(guī)律地控制逆變器中主開關器件的通與斷，就可以得到任意頻率的三相交流電輸出。</p>

71、<p>　　3、中間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負載為異步電動機，屬于感性負載。無論電動 機處于電動狀態(tài)或是發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能組件(電容器或電抗器)來緩沖，所以又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)[14]。</p><p>　　4、控制電路控制電路常由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅動電

72、路等構成。其主要任務是完成對逆變器的開關控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。高性能的變頻器目前己經采用微型計算機進行全數(shù)字控制，盡可能簡化硬件電路，主要依靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的控制[15]。</p><p>　　4.2.2變頻器的分類</p><p><b>　　1、按變

73、換環(huán)節(jié)分</b></p><p>　?。?）交—交變頻器又稱為直接式變頻器。它是把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調的交流電源。其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高，但其連續(xù)可調的頻率范圍窄，一般為額定頻率的1/2以下(0～<fN/2)，故它主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。</p><p>　?。?）交—直—交變頻器又稱為間接式變頻器。它是先把頻率固定的交流電整

74、流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調的交流電。由于把直流電逆變成交流電的環(huán)節(jié)較易控制，因此，在頻率的調節(jié)范圍內，在改替變頻后電動機的特性等方面，都具有明顯的優(yōu)勢，通用變頻器就屬于這種形式。</p><p>　　2、按輸出電壓的調制方式分</p><p>　?。?）PAM(脈幅調制)：變頻器輸出電壓的大小通過改變直流電壓的大小來進行調制。在中小容量變頻器中，這種方式已經很少采用。<

75、/p><p>　?。?）PWM(脈寬調制)：變頻器輸出電壓的大小通過改變輸出脈沖的占空比來進行調制。目前普遍應用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調制(SPWM)方式。</p><p>　　3、按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分</p><p>　　（1）電流型：直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電感線圈LF。</p><p>　　（2）電壓型：直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容

76、器CF。</p><p>　　4.2.3變頻器的矢量控制原理</p><p>　　矢量控制是一種新的傳動控制技術，是交流傳動控制理論上的一個質的飛躍。它的想法是設法模擬直流電動機的控制特點來進行交流電動機的控制。調速的關鍵問題是轉矩控制問題，直流電動機調速性能好的根本原因就在于它的轉矩容易控制。直流電動機轉矩表達式為M=CM￠Ia，可以分別控制電樞電流Ia和磁通￠兩個參數(shù)，它們之間互成90

77、°直角坐標正交關系且為兩個獨立變量，可分別進行調節(jié)，在電路上互不影響。而異步電動機的轉矩表達式為M=C￠MI2cos＆2，式中轉子阻抗角＆2=arctansx2/r2異步電動機的轉子電流I2和氣隙有效磁通￠m有關，且與轉速(轉差率s)有關，I2和￠M兩個參數(shù)既不成直角又不是兩個獨立的變量，轉矩的這種復雜關系成為異步電動機難以控制的根本原因。</p><p>　　為使交流電動機得到和直流電動機一樣的控制性

78、能，必須通過電機統(tǒng)一理論和坐標變換理論，把交流電動機的定子電流I1分解成磁場定向坐標的磁場電流分量I1M和與之相垂直的坐標轉矩電流分量I1T，把固定坐標系變換為旋轉坐標系解耦后，交流量的控制變?yōu)橹绷髁康目刂票愕韧谥绷麟妱訖C。即如果在電機調速過程中始終維持定子電流的磁場電流分量I1M不變，而控制轉矩電流分量I1T，它就相當于直流電動機中維持磁場電流不變，而通過控制電樞電流來控制電機的轉矩一樣，能夠使系統(tǒng)具有較好的動態(tài)特性。</p&

79、gt;<p>　　4.2.4電梯變頻調速控制的特點</p><p>　　隨著電力電子技術、微電子技術和計算機控制技術的飛速發(fā)展，交流變頻調速技術的發(fā)展也十分迅速。電動機交流變頻調速技術是當今節(jié)電改善工藝流程以提高產品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。</p><p>　　變頻調速以其優(yōu)異的調速性能和起、制動平穩(wěn)性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它

80、許多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。</p><p>　　1、電梯變頻調速使用的是異步電動機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小、結構簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優(yōu)點。</p><p>　　2、變頻調速電源使用了先進的SPWM技術SVPWM技術，明顯改善了電梯運行質量和性能：調速范圍寬、控制精度高，動態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調速。</p&

81、gt;<p>　　3、變頻調速電梯使用先進的SPWM和SVPWM技術，明顯改善了電動機供電電源的質量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯[14]。</p><p>　　4.2.5變頻器的選擇</p><p>　　目前，有為電梯控制而設計的專用變頻器早已問世，其功能較強，使用靈活，但其價格相對較貴。因此，本設計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器，通過合理的配置、設

82、計和編程，同樣可以達到專用變頻器的控制效果。</p><p>　　VS-616G5松下型變頻器是安川電機公司面向世界推出的21世紀通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉矩與較高的調速范圍。</p><p>　　VS-616G5松下變頻器的特點如下：</p><p>　

83、?。?）包括電流矢量控制在內的四種控制方式均實現(xiàn)了標準化。</p><p>　?。?）有豐富的內藏與選擇功能。</p><p>　　（3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。</p><p>　　（4）保護功能完善、維修性能好。</p><p>　?。?）通過LCD操作裝置，可提高操作性能。</p><p>

84、　?。?）功能較強，使用靈活。</p><p>　?。?）調速范圍寬、控制精度高，動態(tài)性能好。</p><p>　　第五章 電梯控制系統(tǒng)的軟件程序設計</p><p>　　5.1電梯運行時控制的主要指標</p><p>　　（1）電梯運行到位后具有手動開門關門功能。</p><p>　　（2）利用指示燈顯示廂外召喚信號

85、，廂內指令信號和貨梯到達信號。</p><p>　　（3）能自動辯別貨梯運行方向，并發(fā)出響應的指示信號。</p><p>　　5.2 PLC的信號編排 </p><p>　　PLC控制器選用西門子S7—200，CPU選擇221XP</p><p>　　表5-1輸入信號地址編</p><p><b>　　5.3

86、梯形圖設計</b></p><p>　　1. 起動控制梯形圖</p><p>　　X513 M130 M135 M134</p><p><b>　　M143</b></p><p>　　M141 M143 Y433 </p><p><b>　　Y4

87、32</b></p><p>　　Y431 M141 Y432 </p><p><b>　　Y433</b></p><p>　　2. 樓層感應控制梯形</p><p>　　M130 X400 </p><p>&

88、lt;b>　　M100 </b></p><p>　　M131 X405</p><p>　　M130 X401</p><p><b>　　M101</b></p><p>　　M131 X406</p><p>　　M130 X402</

89、p><p><b>　　M102</b></p><p>　　M131 X407</p><p>　　M130 X403</p><p><b>　　M103</b></p><p>　　M131 X410</p><p>　　M1

90、30 X404</p><p><b>　　M104</b></p><p>　　M131 X411</p><p><b>　　M100</b></p><p><b>　　M105</b></p><p>　　M101 M10

91、5</p><p><b>　　M101</b></p><p><b>　　M106</b></p><p>　　M100 M101 M102</p><p><b>　　M102</b></p><p><b>　　M107<

92、;/b></p><p>　　M101 M107 M103</p><p><b>　　M103 </b></p><p><b>　　M110</b></p><p>　　M102 M110 M104</p><p><b>　　M10

93、4 </b></p><p><b>　　M111</b></p><p>　　M103 M111</p><p>　　3. 轎內指令控制梯形圖</p><p>　　X500 M100</p><p><b>　　M112&

94、lt;/b></p><p>　　M130 M112</p><p><b>　　M131</b></p><p>　　X502 M102</p><p><b>　　M114</b></p><p>　　M130

95、 M114</p><p><b>　　M131</b></p><p>　　X503 M103</p><p><b>　　M115</b></p><p>　　M130 M115</p><p><b>　　M13

96、1</b></p><p>　　X504 M104</p><p><b>　　M116</b></p><p>　　M130 M116</p><p><b>　　M131</b></p><p>　　4. 門廳召

97、喚控制梯形圖</p><p>　　X000 </p><p><b>　　M119</b></p><p>　　M105 M119 M130</p><p><b>　　X505</b></p><p><b>　　M123</b>

98、</p><p>　　M106 M123 M131</p><p><b>　　X001</b></p><p><b>　　M120</b></p><p>　　M106 M120 M130</p><p><b>　　X506</b&g

99、t;</p><p><b>　　M124</b></p><p>　　M170 M124 M131</p><p><b>　　X002</b></p><p><b>　　M121</b></p><p>　　M107 M121

100、M130</p><p><b>　　X507</b></p><p><b>　　X003</b></p><p><b>　　M122</b></p><p>　　M110 M122 M130</p><p>　　5. 選向控制梯形圖<

101、;/p><p>　　M112 M105 M133 Y430 M131</p><p><b>　　M130</b></p><p>　　M113 M106 M105 </p><p>　　M114 M107

102、 M106 M105 M130</p><p>　　M115 M110 M107 M106 M105</p><p>　　M116 M111 M110 M107 M106 M105</p><p>　　M116 M111 M132 Y431 M13

103、0</p><p><b>　　M131</b></p><p>　　M115 M110 M111</p><p>　　M114 M107 M110 M111 M131</p><p>　　M113 M106 M107 M110 M111</p>

104、<p>　　M112 M105 M106 M107 M110 M111</p><p>　　X004 X511 </p><p><b>　　M132</b></p><p>　　6. 換速控制梯形圖</p><p>　　M105 M114 </p>

105、<p><b>　　M134</b></p><p>　　M113 M106</p><p>　　M114 M107</p><p>　　M115 M110</p><p><b>　　M111</b></p><p>　　M130

106、 M131</p><p><b>　　M134</b></p><p>　　7. 起動控制梯形圖</p><p>　　X513 M130 M135 M134</p><p><b>　　M143</b></p><p>　　M141 M143 Y4

107、33 </p><p><b>　　Y432</b></p><p>　　Y431 M141 Y432 </p><p><b>　　Y433</b></p><p>　　8. 電梯平層控制梯形圖</p><p><b>　　X412 </b>

108、</p><p><b>　　M140</b></p><p><b>　　X005</b></p><p><b>　　M142</b></p><p><b>　　Y430</b></p><p><b>　　Y431

109、</b></p><p>　　第六章 電梯系統(tǒng)模擬調試及其安裝</p><p>　　接上電梯電機，PLC程序應在未帶載情況下模擬并調試好，在接觸器等輸出狀態(tài)正確并將模擬調試完成后，再進行現(xiàn)場安裝，進行運行調試，確定參數(shù)，完善程序，最后交付使用。</p><p>　　6.1電梯系統(tǒng)模擬調試</p><p>　　由于客觀條件限制，開發(fā)

110、只能在實驗室對電梯程序進行模擬。輸入信號及反饋信號用按鈕模擬，輸出不接負載，由PLC輸出端的發(fā)光二極管顯示其負載狀態(tài)，調試時，按電梯的運行條件，設置輸入信號，并觀察輸出是否正確，同時通過編程器監(jiān)控內部各點狀態(tài)，并在輸入端接上手動按鈕在PLC的輸出指示燈上看輸出，輸入信號靠手動來控制。如按下X34是五層樓內呼，若此時電梯不在五層，則對應輸出指示燈亮，然后控制接近開關按鈕，到第五層時輸出指示燈滅，其它層樓的模擬運行調試同上。</p&g

111、t;<p>　　6.2電梯系統(tǒng)安裝調試</p><p>　　安裝調試是一個比較復雜且耗時的過程，首先要確定器件型號，選擇時除了要考慮機械設備、電壓、電流以外，還要考慮經濟及美觀問題。所有的器件都準備好以后，接下來就是安裝，主電路及PLC裝在控制柜內，要考慮互相干擾的問題，按鈕、數(shù)碼顯示或指示燈也按照同樣原理接線，所有的元器件都按照安裝好，確保無誤后，就可以調試了，由于調試過程中，輸入輸出點較多，且完

112、成一個動作所涉及的開關、按鈕、輸出顯示也較多，所以這里就不一一說明，只對一部分動作加以說明。</p><p>　　輸入信號檢修：觀察在運行中電梯在接受的各開關動作順序是否正常無誤。</p><p>　　輸出信號檢修：觀察主板的各輸出點與之相應的輸入聯(lián)系是否正確，工作是否正常，其控制的信號與接觸器的工作是否正常。</p><p>　　運行方向的檢查：將電梯置于非站端，

113、電梯開始運行，仔細觀察運行方向與指定方向是否一致，利用電梯上行與下行開關，試驗電梯上下電氣限位是否有作用按下呼叫開關，電梯是否能檢測到門廳的召喚信號。</p><p>　　包括單層運行,多層運行，箱內召喚指令，廳外召喚指令，舒適感等此種調試是在無規(guī)律呼梯時看電梯的運行。</p><p><b>　　第七章 結 論</b></p><p>　　可

114、編程控制器作為新一代的控制工具，核心是微處理器，其具有很強的抗干擾能力，梯形圖的編程語言又極易為工程技術人員所接受，因而被稱為真正的工業(yè)控制計算機（或藍領計算機）。尤其是隨著微電子技術、計算機技術等的發(fā)展，可編程控制器的功能已遠超繼電器控制系統(tǒng)，因而被廣泛應用于開關量控制、模擬量控制等各種工業(yè)控制場合。由于電梯控制系統(tǒng)采用可編程控制器，使其硬件結構簡蛋，編程方便，可靠性進一步改善。</p><p>　　通過本次電

115、梯控制系統(tǒng)設計，理論知識學習和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，同時也提高了我查閱文獻資料、設計手冊、等其他能力水平，并且通過整體的掌控，局部的取舍，以及細節(jié)的處理，都使自身的能力得到了鍛煉，經驗得以豐富。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 肖清、王中鋒.《西門子PLC課程設計指導書》. 2009, 21(3)

116、: 88.</p><p>　　[2] 葉安麗.《電梯控制技術》.機械工業(yè)出版社. 2007, 15(6): 27.</p><p>　　[3] 張海龍、高東紅.《幾種電梯運行模式的比較與應用》. 2008, 25(3): 107.</p><p>　　[4] 吳明亮.《電氣控制與PLC》.黃河水利水電出版社. 2009, 30(7): 59.</p>