四層電梯進(jìn)行邏輯控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 </p><p>　　一、題目 </p><p>　　二、起止日期

2、年 月 日至 年 月 日</p><p><b>　　三、主要任務(wù)與要求</b></p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　學(xué)院領(lǐng)導(dǎo) 簽字（蓋章）</p><p><b>　　年

3、 月 日</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)針對(duì)我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀，將可編程序控制器(PLC)應(yīng)用于四層電梯進(jìn)行邏輯控制，通過合理的選擇和設(shè)計(jì)，不但提高了電梯可靠性、可維護(hù)性以及靈活性，同時(shí)延長(zhǎng)了使用壽命，縮短了電梯的開發(fā)周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制

4、效果。本設(shè)計(jì)在分析傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)交流變頻調(diào)速電梯的結(jié)構(gòu)、電氣控制部分進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，并確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，由PLC來實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制，變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。在變頻器和PLC的類型選擇時(shí)，通過性能指標(biāo)等綜合考慮，選用了安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器和SIMATIC S7-300可編程控制器。本文所設(shè)計(jì)的電梯與傳統(tǒng)的電梯相比，在運(yùn)行上具有良好的舒適感，在生活中可以節(jié)約電能，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，達(dá)到了理想的目的。該

5、電梯控制系統(tǒng)具有指層、廳召喚、選層選向、手動(dòng)和自動(dòng)等功能，具有集選控制的特點(diǎn),樓層顯示功能和電梯平滑變速功能。</p><p>　　在介紹電梯基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析了電梯的工作原理，闡述了PLC的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了電梯的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),研究并提出了基于PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案，最后對(duì)本論文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié)與展望。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電梯 變頻器 PLC控制

6、 變頻調(diào)速</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design for the status quo of China's elevator industry will be a programmable logic controller (PLC) used for four-storey elevator con

7、trol logic, through the rational selection and design, not only to improve the reliability of the elevator, maintainability, and flexibility, while extending the of life and shorten the development cycle of the elevator

8、and the elevator control to raise the level of the elevator operation to improve the comfort, so that the lift to reach a more satisfactory co</p><p>　　In introducing the basic structure of the lift on the b

9、asis of the depth analysis of the working principle of the elevator, on the merits and characteristics of PLC, the focus of an analysis of the lift hardware design and software design, research and PLC based control syst

10、em designed to lift the achievement of the program, Finally, the study of this thesis are summarized and prospects. </p><p>　　Key words：Elevator PLC control Inverter Variable frequency speed regulation</p

11、><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論10</b></p><p>　　1.1電梯PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)狀10</p><p>　　1.2 電梯的分類11</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)的目的及意義11</p><p>

12、　　1.4本設(shè)計(jì)主要工作12</p><p><b>　　2 硬件設(shè)計(jì)13</b></p><p>　　2.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則13</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖14</p><p>　　2.2PLC的控制系統(tǒng)的組成15</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)思想15

13、</p><p>　　2.4變頻器的選擇16</p><p>　　2.4.1變頻器容量計(jì)算17</p><p>　　2.4.2速度運(yùn)行曲線17</p><p>　　2．5I/O點(diǎn)數(shù)的估算與分配21</p><p>　　2.5.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算21</p><p>　　2.5.2 S

14、7-300 輸入/輸出模塊選型表21</p><p>　　2.6 PLC的選擇22</p><p>　　2.6.1 SIMATIC S7-300系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成23</p><p>　　2.6.2 S7-300系列PLC模塊性能簡(jiǎn)介23</p><p>　　2.7旋轉(zhuǎn)編碼器24</p><p>　　2.

15、8曳引電機(jī)的選型25</p><p>　　2.8.1曳引機(jī)的工作原理25</p><p>　　2.8.2I/O點(diǎn)數(shù)的分配28</p><p>　　2.9 PLC外部接線圖29</p><p>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)30</p><p>　　3.1 軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)30</p><p>　　

16、3.2 軟件設(shè)計(jì)流程圖31</p><p>　　3.3子程序流程33</p><p>　　3.3.1電梯的外指令、內(nèi)召喚信號(hào)的登記、消除回路33</p><p>　　3.3.2 電梯的上升及下降回路35</p><p>　　3.3.3 電梯的選層定向及反向截梯回路36</p><p>　　3.3.4手動(dòng)自動(dòng)開

17、關(guān)門及其仿真38</p><p><b>　　結(jié) 論44</b></p><p><b>　　致 謝45</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)46</p><p><b>　　附錄147</b></p><p><b&g

18、t;　　附錄254</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　在現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，電梯已是城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備,每幢大型高樓都可以說是一座垂直的城市。電梯不僅是代步的工具，也是人類物質(zhì)文明的標(biāo)志。</p><p>　　在電梯控制系統(tǒng)方面，目前國外發(fā)達(dá)

19、國家的電梯正在推廣32位微機(jī)控制系統(tǒng)并已經(jīng)開始淘汰16位以下微機(jī)控制系統(tǒng)。利用微機(jī)對(duì)電梯的控制不僅能使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)提高，也將大大提高電梯運(yùn)行效率。它們都采用閉環(huán)反饋單微處理機(jī)控制系統(tǒng)或多微處理機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。在電梯傳動(dòng)系統(tǒng)方面，采用交流變壓變頻(VVVF)調(diào)速技術(shù)，使電梯從超低速到高速無級(jí)調(diào)速高精度運(yùn)行，具有節(jié)能、對(duì)電網(wǎng)污染小、乘坐舒適感佳等優(yōu)點(diǎn)。在交流電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中通常采用矢量控制技術(shù)，這種控制方式能使得電機(jī)在各種速度運(yùn)行時(shí)

20、具有良好的機(jī)械特性，特別是在低速控制時(shí)性能尤為突出。在電梯反饋系統(tǒng)方面，采用旋轉(zhuǎn)編碼器從電梯轎廂上反饋轎廂絕對(duì)位置信號(hào)，對(duì)曳引電機(jī)進(jìn)行以距離為原則的控制，以實(shí)現(xiàn)直接平層技術(shù)，來達(dá)到優(yōu)越的電梯運(yùn)行效果。</p><p>　　1.1電梯PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)狀</p><p>　　進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來

21、越明顯?？删幊绦蚩刂破?PLC)是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展電梯的拖動(dòng)方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。 PLC是一種用于自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡(jiǎn)單

22、、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 電梯采用PLC控制，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化，另外，可方便增加或改變控制功能，也可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。 隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動(dòng)機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)

23、</p><p>　　隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，樓群建筑不斷增多，電梯在當(dāng)今社會(huì)的生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為樓群建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的。因此，大部分電梯控制系統(tǒng)都采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自

24、動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　1.2 電梯的分類</b></p><

25、p>　　電梯的分類各式各樣：</p><p>　　(1) 按用途分類有客梯、貨梯、醫(yī)用梯、觀光電梯、雜物電梯、住宅電梯等。</p><p>　　(2) 按速度分類 低速電梯 1m/s以下</p><p>　　中速電梯 1～2m/s</p><p>　　高速電梯 2m/s以上</p>&l

26、t;p>　　超高速電梯 4m/s以上</p><p>　　(3) 按驅(qū)動(dòng)電源分類 交流電梯 速度一般小于2m/s</p><p>　　直流電梯 速度一般大于2m/s</p><p>　　(4) 按控制方式分類 有層間控制、簡(jiǎn)易集選控制、集選控制、有/無司機(jī)控制、群控等。</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)的目的及

27、意義</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)要求：電梯系統(tǒng)由拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電氣控制部分、控制面板、顯示部分等組成，要求根據(jù)控制要求，選用相應(yīng)的PLC作為控制器對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。電梯實(shí)現(xiàn)的功能有一臺(tái)電機(jī)控制上升和下降；各層設(shè)上/下呼叫開關(guān)電梯到位后具有手動(dòng)或自動(dòng)開門關(guān)門功能；待客自動(dòng)開門；自動(dòng)關(guān)門與提早關(guān)門；內(nèi)指令記憶；自動(dòng)定向；呼梯記憶與順向截停；自動(dòng)換向；自動(dòng)返基站。</p><p>　?。?/p>

28、2）設(shè)計(jì)的目的及意義：通過對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行PLC自動(dòng)控制設(shè)計(jì)，綜合應(yīng)用PLC、電氣控制相關(guān)課程知識(shí)，提高學(xué)生知識(shí)綜合運(yùn)用能力及PLC控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)能力。</p><p>　　1.4本設(shè)計(jì)主要工作</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的主要工作是根據(jù)本次的設(shè)計(jì)題目（基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)）的要求，主要對(duì)電梯的控制部分做以設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，首先要對(duì)控制部分的核心器件（PLC）、變頻器進(jìn)行選

29、型設(shè)計(jì)，以達(dá)到本次設(shè)計(jì)要求和電梯的控制要求；其次是針對(duì)本次設(shè)計(jì)要求確定出輸入/輸出（I/O）分配口且畫出I/O口分配表以及I/O口外部接線圖；再次根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求繪畫各塊流程圖并根據(jù)輸入/輸出（I/O）分配口畫出梯形圖并對(duì)部分功能進(jìn)行仿真；最后按要求完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。</p><p><b>　　2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本

30、原則</p><p>　　任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則:</p><p>　　(1) 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求</p><p>　　充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員

31、在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。</p><p>　　(2) 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠</p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如:應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而在非正常情況下(如突然掉

32、電再上電、按鈕按錯(cuò)等)也能正常工作。</p><p>　　(3) 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便</p><p>　　一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單

33、、經(jīng)濟(jì)，而要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。</p><p>　　(4) 適應(yīng)發(fā)展的需要</p><p>　　由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/0點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。</p><p&g

34、t;　　2.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示，硬件部分由PLC、變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器、曳引電機(jī)、轎廂等組成，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。</p><p>　　圖2-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 </p><p>　　2.2PLC的控制系統(tǒng)的組成</p>

35、<p>　　電梯PLC的控制系和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖2-2為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指示器、門機(jī)、調(diào)速裝置與拖動(dòng)系統(tǒng)等。</p><p>　　系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過PLC輸入接口送入PLC，由PLC作出正確的控制決策，向拖動(dòng)和門機(jī)系統(tǒng)發(fā)出控

36、制信號(hào)，完成電梯門的開關(guān)動(dòng)作。</p><p>　　圖2-2 電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　2.3 設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　電梯信號(hào)控制基本由PLC軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖2-3所示，輸入到PLC的控制信號(hào)有:運(yùn)行方式選擇、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開關(guān)門及

37、限位信號(hào)、門區(qū)和平層信號(hào)等。各種數(shù)字信號(hào)通過輸入接口輸入PLC內(nèi)部再由PLC通過輸出接口控制各種功能的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　圖2-3 電梯PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　2.4變頻器的選擇</b></p><p>　　隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速在電梯行

38、業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。目前有為電梯控制而設(shè)計(jì)的專用變頻器早已問世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但價(jià)格相對(duì)較貴。電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行，以改善電梯運(yùn)行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。</p><p>　　因此，本設(shè)計(jì)沒有采用專

39、用變頻器，而選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器。它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能，可以最大限度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率，同時(shí)降低了電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場(chǎng)合。</p><p>　　另外，VS-616G5變頻器的啟動(dòng)、制動(dòng)具有可任意調(diào)節(jié)的S曲線和零頻仍可輸出150%力矩的特點(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可達(dá)0.01～0.02%使得電梯運(yùn)行舒適感好，零速抱

40、閘，平層精度高。VS-616G5型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的21世紀(jì)通用型變頻器，這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動(dòng)調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。采用高性能IGBT，載波頻率20KHZ，從而使變頻器輸出一個(gè)不失真的正弦流波形，使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。</p><p>　　2.4.1變頻器容量計(jì)算</p>&l

41、t;p>　　變頻器的功率可根據(jù)曳引機(jī)電機(jī)功率、電梯運(yùn)行速度、電梯載重與配重進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　設(shè)電梯曳引機(jī)電機(jī)功率為P。，電梯運(yùn)行速度為V，電梯自重為W1，電梯載重為W2，配重為W3，重力加速度為g，變頻器功率為P。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為P2：P2=[(Wl+W2+W3)g+F]·V。其中F=( Wl+W2+W3)g+為摩擦力，可忽略不計(jì)。</p><

42、p>　　電機(jī)功率P1，變頻器功率P應(yīng)接近電機(jī)功率P1，相對(duì)于P2留有安全裕量，可取</p><p>　　P=1.5P2。k=0.02，Wl=2000Kg，W2=1000Kg，W3=2400Kg，g=9.8m/s，V=1.5m/s</p><p>　　所以：P2=(600×9.8+108×9.8)×1.5≈10.4kW</p><p&g

43、t;　　又所以：P=1.5P2=15.6KW</p><p>　　由于采用變頻調(diào)速，效率高。依照計(jì)算結(jié)果選1.5倍裕量，取變頻器容量為15kW。</p><p>　　PLC通過向安川616G5變頻器發(fā)出電梯上行輸出和電梯下行輸出信號(hào)，從而控制曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，決定電梯的上/下行運(yùn)動(dòng)；PLC通過向安川616G5變頻器發(fā)出電梯高速運(yùn)行和電梯低速運(yùn)行信號(hào)，從而間接控制曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，決

44、定電梯的高速/低速運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2.4.2速度運(yùn)行曲線</p><p>　　乘客對(duì)電梯需要包括生理需求和心理需求，從生理和心理上滿足乘客需設(shè)計(jì)電梯轉(zhuǎn)速基本出發(fā)點(diǎn)。生理需求是指乘客對(duì)其垂直平面內(nèi)運(yùn)行方式提出要求。人們垂直平面內(nèi)乘坐電梯承受加速度或減速度時(shí)，會(huì)引起體內(nèi)器官相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生不舒服感覺，這就是重力加速度效應(yīng)。專家們一直建議電梯加、減速度應(yīng)限制1.5m/s2以內(nèi)，且加速度

45、變化率應(yīng)限制2.0m/s3以內(nèi)。速度控制曲線往往如下圖2-4所示，A、B、C、D處加速度變化率為正、負(fù)無窮大，其它時(shí)刻則為0。VS-616G5變頻器中有15種速度曲線可供選擇，但多數(shù)均為如圖2-4所示線性，少數(shù)幾種S型，能滿足客戶對(duì)電梯性能要求（加、減速時(shí)間為1.5s，額定轉(zhuǎn)速為1m/s），針對(duì)以上情況，本文中設(shè)計(jì)了一種新型速度控制曲線。如下圖2-5所示：</p><p>　　圖2-4常規(guī)速度控制曲線圖2-5

46、改進(jìn)后速度控制曲線</p><p>　　1.曲線選擇 系統(tǒng)快速性和舒適性以及加、減速時(shí)間和額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行以下分析：</p><p>　　加速曲線AE ：V=kt2 則可知此段aAE =2kt、ρAE=2k</p><p>　　加速切線EF ：V=VE+2ktE（t-tE）則可知此段 aEF=2ktE、ρE=0</p><p>　　設(shè)計(jì)中考慮到加

47、速快速性、選擇加速曲線FB與AE對(duì)稱，即tE=tB-tF ;</p><p>　　勻速運(yùn)行時(shí)電梯額定轉(zhuǎn)速是1m/s，這要求B點(diǎn)加速度及加速度變化率均須為0，由此選擇勻速曲線BC : V=VN a=0 ρ=0以上分析可知選擇am=1.2m/s2<1.5m/s2=amax ;ρm=1.8m/s3<2m/s3=ρmax</p><p><b>　　由</b>&l

48、t;/p><p>　　設(shè)定AE與FB對(duì)稱則有ΔVFB=VE=0.4m/s ;ΔtFB=tE=0.667s；ΔVEF=VN-2VE=1-2×0.4=1-0.8=0.2m/s</p><p>　　并各點(diǎn)參數(shù)入下所示E: tE=0.667s VE=0.4m/s；F: tF=tE+ΔtEF=0.667+0.167=0.833s VF=VE+ΔVEF=0.4+0.2=0.6m/s；B: tB=

49、tF+tE=0.833+0.667=1.5s VB=VF+VE=VN=1m/s</p><p>　　∴ AE段：V=kt2=ρ/2-t2=0.9t2 t∈[0,0.667]</p><p>　　EF: V=VE+a（t-tE）=0.4+1.2（t-0.667）=1.2t-0.4004 t∈[0.667,0.833]</p><p>　　FB:V=VB-k（tB-t）

50、2=1-0.9（1.5-t）2 t∈[0.833,1.5]</p><p>　　加速和減速段曲線是對(duì)稱，由對(duì)稱性可知</p><p>　　CG：V= VC-k（tc-t）2=1-0.9（tc-t）2 tc=1.5+T0 t∈[1.5+T0,2.167+T0]</p><p>　　GH：V=VG-a（t-tG）=0.6-1.2（t-2.167-T0） t∈[2.167

51、+T0,2.334+T0]</p><p>　　HD: V=k·（t-tD）2=0.9（t-3-T0）2 t∈[2.334+T0,3+T0]</p><p><b>　　2.曲線合理性檢驗(yàn)</b></p><p>　?。?）光滑性 VN=1m/s VE=0.4m/s滿足VN>2VE則兩段曲線間存切線，加速曲線光滑。</p&

52、gt;<p>　　（2）快速性aav=、aav>aavb=0.65m/s3</p><p>　?。?）最小間距可實(shí)現(xiàn)性</p><p>　　∴起動(dòng)段 電梯走了0.75m距離</p><p>　　由對(duì)稱性知，降速段亦運(yùn)行0.75m，∴ H=2×0.75=1.5m普通樓層一層樓高度為2.5m，電梯額定轉(zhuǎn)速為1m/s，加、減速所用時(shí)間為1.5

53、s前提下所設(shè)計(jì)加速曲線滿足最小間距要求。</p><p>　　（4）舒適性 A、B、C、D四點(diǎn)，加速度變化率均為0，也即此時(shí)生理加速度為0。整個(gè)運(yùn)行過程中加速度變化率最大值為1.8m/S3，這大大減小了重力效應(yīng)對(duì)人體影響。</p><p>　　圖2-6變頻器部分外部接線圖</p><p>　　圖2-7變頻器拖動(dòng)部分線路圖</p><p>　　

54、2．5I/O點(diǎn)數(shù)的估算與分配</p><p>　　2.5.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算</p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)是衡量可編程控制器規(guī)模大小的重要指標(biāo)。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，選擇相應(yīng)的可編程控制器并留有10%～15%的I/O裕量。估算出被控對(duì)象的I/O點(diǎn)數(shù)后就可選擇點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)目删幊炭刂破鳌?lt;/p><p>　　采用PLC構(gòu)成四層簡(jiǎn)易電梯電氣控制系統(tǒng)。

55、電梯的上、下行由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕K1和指示燈H1，二層有上升呼叫按鈕K2和指示燈H2以及下降呼叫按鈕K4和指示燈H4，三層有上升呼叫按鈕K3和指示燈H3以及下降呼叫按鈕K5和指示燈H5，四層有下降呼叫按鈕K6和指示燈H6。一至四層有到位行程開關(guān)SQ1～SQ4。電梯內(nèi)有一至四層呼叫按鈕K10～K7和指示燈H10～H7；電梯開門和關(guān)門按鈕SB5和SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵KM3和

56、KM4控制，關(guān)門到位由行程開關(guān)ST1檢測(cè)，開門到位由行程開關(guān)ST2檢測(cè)。轎廂上行和下行由接觸器KM1和KM2控制，并有上行記憶和下行記憶兩路指示燈。</p><p>　　綜上所述，輸入點(diǎn)共有20個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)有16個(gè)。可編程控制器S7-300的I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)32/32個(gè),有一定的余量,足以滿足要求。</p><p>　　2.5.2 S7-300 輸入/輸出模塊選型表</p>&

57、lt;p>　　表2-1 SM321數(shù)字量輸入模塊選型</p><p>　　因?yàn)檩斎朦c(diǎn)共有20個(gè)，所以選32點(diǎn)輸入，24VDC，型號(hào)6ES7 321-1BL00-0AA0,其技術(shù)規(guī)范為：數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)32，不可時(shí)鐘同步運(yùn)行，額定值輸入電壓24V，“0”信號(hào)輸入電壓-30V～5V，“1”信號(hào)輸入電壓13～30V，“1”信號(hào)輸入電流為7mA，輸入延時(shí)從0到1最小1.2ms，最大4.8ms。</p>

58、<p>　　表2-2 SM322數(shù)字量輸出模塊選型</p><p>　　因?yàn)檩斎朦c(diǎn)共有16個(gè)，所以選16點(diǎn)輸出，24VDC，0.5A，高速，型號(hào)6ES7 322-1BH10-0AA0.其技術(shù)規(guī)范為：數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)16，額定值輸出電壓“1”信號(hào)L+（-0.8V)，“1”信號(hào)輸出電流額定值為0.5A，“1”信號(hào)最小負(fù)載電流0.6A，“1”信號(hào)允許的最大浪涌電流5mA，“0”信號(hào)殘余電流最大0.5mA。<

59、;/p><p>　　2.6 PLC的選擇</p><p>　　在工程應(yīng)用中可選用的PLC機(jī)型很多，比如三菱公司的FX系列、OMRON公司的C系列、西門子等，它們功能都差不多，在工程應(yīng)用中各有千秋，至于要選擇哪種機(jī)型，就要根據(jù)自己的設(shè)計(jì)需要及應(yīng)用水平。因?yàn)楦鶕?jù)轎廂樓層位置檢測(cè)方法，要求可編程控制器必須具有高數(shù)計(jì)數(shù)器。又因?yàn)殡娞菔请p向運(yùn)行的，所以PLC還需具有可逆計(jì)數(shù)器。就本次四層電梯的設(shè)計(jì)而言，

60、上述三種機(jī)型都行，但根據(jù)課本學(xué)習(xí)和熟悉程度，本次設(shè)計(jì)采用西門子SIMATIC S7-300系列PLC機(jī)型。</p><p>　　SIMATIC S7系列PLC是德國西門子公司在S5系列PLC基礎(chǔ)上于1995年陸續(xù)推出的性能價(jià)格比較高的PLC系統(tǒng)。其中，小型的有SIMATIC S7-200系列，最小配置為8 DI/6DO，可擴(kuò)展2～7個(gè)模塊，最大I/O點(diǎn)數(shù)為64DI/DO、12AI/4AO；中小型的有SIMATIC

61、 S7-300系列；中高檔性能的有S7-400系列。SIMATIC S7系列PLC都采用了模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)且具有易于用戶掌握等特點(diǎn)，使得S7系列PLC成為各種從小規(guī)模到中等性能要求以及大規(guī)模應(yīng)用的首選產(chǎn)品。</p><p>　　2.6.1 SIMATIC S7-300系列PLC系統(tǒng)基本構(gòu)成</p><p>　　S7-300是模塊化的組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同，可選用不同型號(hào)和不同數(shù)量

62、的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一機(jī)架(導(dǎo)軌)或多個(gè)機(jī)架上。除了電源模塊、CPU模塊和接口模塊外，一個(gè)機(jī)架上最多只能再安裝8個(gè)信號(hào)模塊或功能模塊。CPU314/315/315-2DP最多可擴(kuò)展4個(gè)機(jī)架，IM360/IM361接口模塊將S7-300背板總線從一個(gè)機(jī)架連接到下一個(gè)機(jī)架，SIMATIC S7-300系列PLC是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種單獨(dú)模塊之間可進(jìn)行廣泛組合和擴(kuò)展。它的主要組成部分有導(dǎo)軌(RACK)、電源模塊(PS)、中央處理單

63、元模塊(CPU)、接口模塊(IM)、信號(hào)模塊(SM)、功能模塊(FM)等。它通過MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7PLC相連。</p><p>　　2.6.2 S7-300系列PLC模塊性能簡(jiǎn)介</p><p><b>　　(1) CPU模塊</b></p><p>　　S7-300有CPU312 IFM、CPU313、C

64、PU314、CPU314 IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等8種不同的中央處理單元可供選擇。CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP都具有現(xiàn)場(chǎng)總線擴(kuò)展功能。通過了解各種模塊的最大數(shù)字I/O點(diǎn)數(shù)可知，CPU312 IFM、CPU313、CPU314、CPU314 IFM、CPU315/315-2DP都可以滿足要求，故本設(shè)計(jì)選用CPU315-2DP。 </p>

65、;<p><b>　　(2) 信號(hào)模塊</b></p><p><b>　?、?數(shù)字量輸入模塊</b></p><p>　　數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場(chǎng)過程送來的數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成S7-300內(nèi)部信號(hào)電平。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入元件，僅要求提供開關(guān)觸點(diǎn)即可。輸入信號(hào)進(jìn)入模塊后，一般都經(jīng)過光電隔離和濾波，然后才

66、送至輸入緩沖器等待CPU采樣。采樣時(shí)，信號(hào)經(jīng)過背板總線進(jìn)入到輸入映像區(qū)。 </p><p>　　數(shù)字量輸入模塊SM321有四種型號(hào)模塊可供選擇，即直流16點(diǎn)輸入、直流32點(diǎn)輸入、交流16點(diǎn)輸入、交流8點(diǎn)輸入模塊。</p><p><b>　　② 數(shù)字量輸出模塊</b></p><p>　　數(shù)字量輸出模塊SM322將S7-300內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成

67、過程所要求的外部信號(hào)電平，可直接用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小型電動(dòng)機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等。</p><p>　　晶體管輸出模塊只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出模塊；</p><p>　　可控硅輸出方式屬于交流輸出模塊；</p><p>　　繼電器觸點(diǎn)輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。</p><p>　　從響應(yīng)速度上看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器響

68、應(yīng)最慢；從安全隔離效果及應(yīng)用靈活性角度來看，以繼電器觸點(diǎn)輸出型最佳。</p><p><b>　?、?模擬量輸入模塊</b></p><p>　　SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補(bǔ)償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法，被測(cè)模擬量的精度是所設(shè)定的積分時(shí)間的正函數(shù)，也即積分時(shí)間越長(zhǎng)，被測(cè)值的精度越高

69、。SM331可選四檔積分時(shí)間：2.5ms、16.7ms、20ms和l00ms，相對(duì)應(yīng)的以位表示的精度為8、12和14。</p><p><b>　?、?模擬量輸出模塊</b></p><p>　　模擬量輸出模塊SM332目前有三種規(guī)格型號(hào)，即4AO×l2位模塊、2AO×12位模塊和4AO×l6位模塊，分別為4通道的12位模擬量輸出模塊、2

70、通道的12位模擬量輸出模塊、4通道的16位模擬量輸出模塊。</p><p>　　SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時(shí)，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負(fù)載相連。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。</p><p>　　(3) PS307電源模塊</p><p>　　PS307是西門子公司為S7-300專配的24VDC電源。PS307系列模塊除輸出

71、額定電流不同外(有2A、5A、10A三種)，其工作原理和各種參數(shù)都相同。PS307可安裝在S7-300的專用導(dǎo)軌上，除了給S7-300 CPU供電外，也可給I/O模塊提供負(fù)載電源。</p><p>　　(4) 接口模塊(IM)</p><p>　　接口模板(IM360/361)用來在機(jī)架之間傳遞總線。IMS接口代表發(fā)送，IMR接口代表接收。接口模板必須安裝到特定的插槽。如果需要，在擴(kuò)展機(jī)架

72、可以安裝輔助電源。對(duì)于雙層組態(tài)，硬連線的IM365接口模板較為經(jīng)濟(jì)(不需要輔助電源，在擴(kuò)展機(jī)架上不能使用CP模板)。</p><p>　　(5) 通訊處理器模塊</p><p>　　CP340/CP341通訊處理模塊用于建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的低速連接，最大傳輸速率為19.2kbps。有三種通信接口：RS-232C，20mA(TTY)和RS-422/RS-485，有多種通訊協(xié)議可以使用。</p

73、><p><b>　　2.7旋轉(zhuǎn)編碼器</b></p><p>　　為了能直接反映電梯的運(yùn)行情況 ,將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在曳引機(jī)齒輪減速箱輸出軸的軸端上 ,它隨著曳引電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn) ,這樣就可以從旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖輸出端獲得正比于電梯運(yùn)行距離的脈沖個(gè)數(shù) ,然后將此脈沖通過PLC內(nèi)部。PLC 對(duì)此脈沖進(jìn)行高速計(jì)數(shù) ,通過相應(yīng)的計(jì)算自動(dòng)生成電梯位置的有關(guān)數(shù)據(jù) ,控制電梯的減速。&

74、lt;/p><p>　　當(dāng)選層信號(hào)有效后 ,電梯開始啟動(dòng)運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)編碼器隨之轉(zhuǎn)動(dòng)其脈沖輸出端輸出脈沖 ,PLC讀高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值 ,經(jīng)累加達(dá)到換速點(diǎn)脈沖數(shù)時(shí) ,經(jīng)過比較發(fā)出換速信號(hào) ,電梯減速繼續(xù)運(yùn)行 ,達(dá)到平層位置時(shí) ,經(jīng)過比較再發(fā)出平層信號(hào)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選擇SZKT-D100電梯編碼器。該編碼器廣泛應(yīng)用與自動(dòng)控制、自動(dòng)測(cè)量、計(jì)算技術(shù)以及數(shù)控機(jī)上做角度和縱坐標(biāo)的測(cè)量，主要應(yīng)

75、用于電梯行業(yè)其特點(diǎn)是堅(jiān)固、可靠性高，壽命長(zhǎng)等。其機(jī)械參數(shù)如下：</p><p>　　表2-3 SZKT-D100的各項(xiàng)參數(shù)</p><p>　　2.8曳引電機(jī)的選型</p><p>　　2.8.1曳引機(jī)的工作原理</p><p>　　曳引式電梯曳引驅(qū)動(dòng)安裝在機(jī)房的電動(dòng)機(jī)與減速箱、制動(dòng)器等組成曳引機(jī)，是曳引驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力。曳引鋼絲繩通過曳引輪一端連

76、接轎廂，一端連接對(duì)重裝置。為使井道中的轎廂與對(duì)重各自沿井道中導(dǎo)軌運(yùn)行而不相蹭，曳引機(jī)上放置一導(dǎo)向輪使二者分開。轎廂與對(duì)重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪槽內(nèi)產(chǎn)生摩擦力。這樣，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩，拖動(dòng)轎廂和對(duì)重作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。即轎廂上升，對(duì)重下降；對(duì)重上升，轎廂下降。于是，轎廂在井道中沿導(dǎo)軌上、下往復(fù)運(yùn)行，電梯執(zhí)行垂直運(yùn)送任務(wù)。 </p><p>　　電梯的曳引電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)，曳引電

77、動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)電梯上下運(yùn)行的動(dòng)力源。電梯是典型的位能性負(fù)載,根據(jù)電梯的工作性質(zhì)，電梯曳引電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)： </p><p>　　1、能頻繁地起動(dòng)和制動(dòng)：電梯在運(yùn)行中每小時(shí)起制動(dòng)次數(shù)常超過100次，最高可達(dá)到每小時(shí)180～240次，因此，電梯專用電動(dòng)機(jī)應(yīng)能夠頻繁起、制動(dòng)，其工作方式為斷續(xù)周期性工作制。 </p><p>　　2、起動(dòng)電流較?。涸陔娞萦媒涣麟妱?dòng)機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)與制造上，雖

78、然仍采用低電阻系數(shù)材料制作導(dǎo)條，但是轉(zhuǎn)子的短路環(huán)卻用高電阻系數(shù)材料制作，使轉(zhuǎn)子繞組電阻有所提高。這樣，一方面降低了起動(dòng)電流，使起動(dòng)電流降為額定電流的2.5～3.5倍左右，從而增加了每小時(shí)允許的起動(dòng)次數(shù)；另一方面，由于只是轉(zhuǎn)子短路端環(huán)電阻較大，利于熱量直接散發(fā)，綜合效果使電動(dòng)機(jī)的溫升有所下降,而且保證了足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一般為額定轉(zhuǎn)矩的2.5倍左右。不過，與普通交流電動(dòng)機(jī)相比，其機(jī)械特性硬度和效率有所下降，轉(zhuǎn)差率也提高到0.1～0.2。機(jī)械

79、特性變軟，使調(diào)速范圍增大，而且在堵轉(zhuǎn)力矩下工作時(shí)，也不致燒毀電機(jī)。 </p><p>　　3、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲低：為了降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲，采用滑動(dòng)軸承。此外，適當(dāng)加大定子鐵芯的有效外徑，并在定子鐵芯沖片形狀等方面均作合理處理。按曳引機(jī)工作的計(jì)算及電梯額定載重量運(yùn)行速度，我們所熟悉的曳引機(jī)有限公司生產(chǎn)的J1.1Jv曳引機(jī)主要參數(shù)：</p><p>　　電梯額定載重量為：1500kg;電梯的運(yùn)行

80、速度：1m/s;減速比：57/2</p><p>　　電機(jī)功率：18.5kw;額定轉(zhuǎn)速：950r/min;極數(shù)：6極，繩輪節(jié)圓直徑： 760 mm</p><p>　　繩槽： 5×16mm 半圓切口此型號(hào)電機(jī)功率符合電梯運(yùn)行需要。</p><p>　　功率P=力速度/曳引比=重力重力加速度速度/曳引比--------(1)</p><p

81、>　　電梯的平衡系數(shù)為40％～50％之間，在選擇主機(jī)時(shí)應(yīng)選擇最不利的狀況，即平衡系數(shù)為40％。因?yàn)槠胶庀禂?shù)為40％的時(shí)候，對(duì)重比轎廂方重40％的額定載重量。當(dāng)轎廂內(nèi)放入100%額定載荷時(shí)，主機(jī)單面相對(duì)受力為60%的額定載荷。</p><p>　　1500kg1m/s曳引比2:1的電梯，平衡系數(shù)為40%時(shí)，100%額定載荷放入轎廂時(shí)，曳引機(jī)單邊相對(duì)受力60%額定載荷，即900kg。將數(shù)據(jù)代入公式(1)即可計(jì)算

82、出所需的主機(jī)功率P=900101/2=4500w，選擇的曳引機(jī)功率應(yīng)為7.5KW</p><p>　　扭矩T=力曳引輪半徑/曳引比------------(2)力G的計(jì)算同上</p><p>　　1500kg 1m/s曳引比2:1的電梯，曳引輪直徑為400mm，平衡系數(shù)為40%時(shí)，100%額定載荷放入轎廂時(shí)，曳引機(jī)單邊相對(duì)受力60%額定載荷，即900kg。將數(shù)據(jù)代入公式(2)即可計(jì)算出所需

83、的主機(jī)轉(zhuǎn)矩T=900100.2/2=900NM，選擇的曳引機(jī)轉(zhuǎn)矩應(yīng)為900NM。所以曳引機(jī)電動(dòng)機(jī)選型轉(zhuǎn)速符合電梯運(yùn)行要求，電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路電路圖如圖2-8所示：</p><p>　　圖2-8電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路電路圖</p><p>　　2.8.2I/O點(diǎn)數(shù)的分配</p><p>　　該系統(tǒng)占用PLC的36個(gè)I/O口，20個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，具體的I

84、/O分配如表2-4所示：</p><p>　　表2-4 I/O點(diǎn)數(shù)分配</p><p>　　2.9 PLC外部接線圖</p><p>　　根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)分配表及電梯實(shí)現(xiàn)的功能畫出PLC外部接線圖如下圖所示：</p><p>　　圖2-9 PLC外部接線圖</p><p><b>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</

85、b></p><p>　　3.1 軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)</p><p>　　由于電梯的運(yùn)行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)、行程信號(hào)進(jìn)行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機(jī)的，因此，系統(tǒng)控制采用隨機(jī)邏輯控制。即在以順序邏輯控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)的輸入信號(hào)，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時(shí)的控制電梯的運(yùn)行。另外，轎廂的位置是由旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖數(shù)確定，并送PLC的計(jì)數(shù)器來進(jìn)行控制。同時(shí)，每層樓設(shè)

86、置一個(gè)接近開關(guān)用于檢測(cè)系統(tǒng)的樓層信號(hào)。</p><p>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)有如下幾個(gè)特點(diǎn):</p><p>　　(1) 采用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。根據(jù)電梯所處的位置和運(yùn)行方向，在編程中，采用了四個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，即上行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、上行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、下行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、下行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。其中，上行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為電梯向上運(yùn)行時(shí)，在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運(yùn)行的呼叫信號(hào)，該呼叫信號(hào)所對(duì)應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)

87、存放的寄存器所構(gòu)成的隊(duì)列?？刂葡到y(tǒng)在電梯運(yùn)行中實(shí)時(shí)排列的四個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。為實(shí)現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制提供了基礎(chǔ)。</p><p>　　(2) 采用先進(jìn)先出隊(duì)列。根據(jù)電梯的運(yùn)行方向，將同向的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的非零單元(有呼叫時(shí)此單元為非零單元;無呼叫時(shí)則此單元為零)送入寄存器隊(duì)列，我們利用先進(jìn)先出讀出指令，將第一個(gè)單元中數(shù)據(jù)送入比較寄存器。</p><p>　　(3) 采用隨機(jī)邏輯控制。當(dāng)電梯以某一運(yùn)行方

88、向接近某樓層的減速位置時(shí)，判別該樓層是否有同向的呼叫信號(hào)，如有，將相應(yīng)的寄存器的脈沖數(shù)與比較寄存器進(jìn)行比較，如相同，則在該樓層減速停車;如果不相同，則將該寄存器數(shù)據(jù)送入比較寄存器，并將原比較寄存器數(shù)據(jù)保存，執(zhí)行該樓層的減速停車。該動(dòng)作完畢后，將被保存的數(shù)據(jù)重新送入比較寄存器，以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制。</p><p>　　(4) 對(duì)變頻器的控制，PLC根據(jù)隨機(jī)邏輯控制的要求，可向變頻器發(fā)出正向運(yùn)行、反向運(yùn)行、減速以及制

89、動(dòng)信號(hào)，再由變頻器根據(jù)一定的控制規(guī)律和控制算法來控制電機(jī)。同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，PLC向變頻器發(fā)出信號(hào)。</p><p>　　3.2 軟件設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　圖3-1 電梯控制程序流程圖</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的總程序圖--電梯控制程序流程圖其控制流程如下：</p><p>　　系統(tǒng)通電初始化后進(jìn)入等待時(shí)區(qū)，當(dāng)有門廳或轎廂

90、呼叫時(shí)確認(rèn)本層與目標(biāo)層，目標(biāo)層與本層若同層則電梯開門，經(jīng)延時(shí)程序關(guān)門,若停止運(yùn)行則停止；反之，返回等待時(shí)區(qū)。若目標(biāo)層與本層不是同層進(jìn)入電梯選項(xiàng)、電梯啟動(dòng)、電梯加速、電梯高速運(yùn)行，經(jīng)樓層檢測(cè)若是目標(biāo)層則電梯減速、平層檢測(cè)、電梯制動(dòng)、開門之后與目標(biāo)層與本層同層流程一樣；若不是目標(biāo)層則電梯繼續(xù)加速運(yùn)行循環(huán)往復(fù)，若沒有門廳和轎廂呼叫時(shí)則進(jìn)入等待時(shí)區(qū)</p><p><b>　　3.3子程序流程</b>

91、;</p><p>　　3.3.1電梯的外指令、內(nèi)召喚信號(hào)的登記、消除回路</p><p>　　圖3-2樓層指示流程框圖</p><p>　　該流程圖實(shí)現(xiàn)了電梯的上下樓層顯示，當(dāng)1、2、3樓有向上召喚信號(hào)時(shí)其對(duì)應(yīng)的召喚燈亮，由PLC判斷上行方向燈是否有效，若有效則與其對(duì)應(yīng)的接近開關(guān)有效進(jìn)而對(duì)應(yīng)的召喚燈滅，若無效則返回召喚區(qū)。當(dāng)2、3、4樓有下召喚信號(hào)時(shí)與上述過程一樣

92、。</p><p>　　轎內(nèi)指令和廳外召喚登記的條件是按下要登記的按鈕，若此時(shí)電梯處在正常運(yùn)行狀態(tài)，而且電梯又不在登記的層樓，則該登記即為有效。轎內(nèi)指令登記消除的條件是當(dāng)電梯正常運(yùn)行至登記樓層時(shí)，指令登記即被消除。廳外召喚消除的條件是:當(dāng)電梯正常運(yùn)行至廳外召喚的樓層且電梯的運(yùn)行方向與召喚按鈕的方向一致時(shí)，廳外召喚即被消除。當(dāng)在安全回路繼電器動(dòng)作、轎內(nèi)電鎖斷開、檢修等狀態(tài)下指令信號(hào)不予登記，登記的信號(hào)即刻消除。&l

93、t;/p><p>　　(1) 外召喚信號(hào)登記及消除 廳外召喚信號(hào)同樣需要進(jìn)行登記，顯示本層停車信號(hào)，此外還具有反向運(yùn)行保號(hào)功能。</p><p>　　(2) 內(nèi)指令信號(hào)登記及消除</p><p>　　內(nèi)指令信號(hào)的處理包括信號(hào)的登記、顯示基本層(停車)消息。信號(hào)的登記采用自鎖原理，不論電梯上行或下行，當(dāng)轎廂運(yùn)行至有內(nèi)指令的梯層時(shí)，均要換速停車，并消除登記信號(hào)，不需反射信號(hào)

94、。點(diǎn)動(dòng)內(nèi)呼按鈕，信號(hào)登記顯示,到層信號(hào)取消。</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)一樓為基站，兩分鐘內(nèi)無任何操作，電梯自動(dòng)返回一樓。</p><p>　　3.3.2 電梯的上升及下降回路</p><p>　　圖3-3電梯上升下降流程圖</p><p>　　該設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)了電梯上升下降的控制過程具體流程如下：</p><p>　

95、　若電梯在一樓且2、3、4樓有信號(hào)則電梯上升，若無信號(hào)則電梯停止；若電梯在二樓且一樓有信號(hào)則電梯下降；若2、3樓有信號(hào)則電梯上升，若2、3樓無信號(hào)則停止；若電梯在三樓且1、2樓有信號(hào)則電梯下降，若4樓有信號(hào)則電梯上升，反之，則停止；若電梯在四樓且1、2、3樓有信號(hào)則電梯下降，若無信號(hào)則停止。</p><p>　　3.3.3 電梯的選層定向及反向截梯回路</p><p>　　電梯的定向是綜合

96、考慮電梯的運(yùn)行方式、轎內(nèi)指令、廳外召喚及電梯所處樓層的位置的基礎(chǔ)上，確定電梯的運(yùn)行方向。選層是在有轎內(nèi)指令或廳外召喚信號(hào)的情況下，電梯應(yīng)響應(yīng)哪個(gè)信號(hào);電梯即將到達(dá)有轎內(nèi)指令登記或與電梯運(yùn)行方向相同的廳外召喚信號(hào)的樓層時(shí)，發(fā)出換速信號(hào)。在有司機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下，由轎內(nèi)指令及電梯所處的位置來確定電梯的運(yùn)行方向;在無司機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下，廳外召喚信號(hào)根據(jù)電梯的所處位置來參與電梯的定向。</p><p>　　無論在有司機(jī)或無

97、司機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)內(nèi)指令，電梯均需換速平層停車，并且直駛時(shí)只停內(nèi)選層站，當(dāng)外召喚方向與電梯運(yùn)行方向相同時(shí)，電梯換速停車，即順向截車；只有在無司機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，電梯才對(duì)反向召喚信號(hào)應(yīng)招服務(wù)。當(dāng)有多個(gè)反向呼梯信號(hào)時(shí)，先應(yīng)招最遠(yuǎn)的反向呼梯信號(hào)，即最遠(yuǎn)反向截梯，然后再以順向截車方式應(yīng)招其他外召喚信號(hào)。</p><p>　　圖3-4電梯的選層定向流程圖</p><p>　　該設(shè)計(jì)流程是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯選層定

98、向的控制,具體控制流程如下：</p><p>　　當(dāng)行程開關(guān)有信號(hào)時(shí)PLC判斷電梯停在哪一層,若沒有信號(hào)則電梯是上升的話PLC執(zhí)行上升過程,若是下降,判斷若是三樓下呼或是選層,若三樓行程開關(guān)有信號(hào)則三樓停；若沒有信號(hào)則判斷若是二樓下呼或選層且二樓行程開關(guān)有信號(hào)則二樓停。若不是二樓下呼或選層或二樓行程開關(guān)沒有信號(hào)時(shí)判斷若是一樓向下呼或選層且一樓行程開關(guān)有信號(hào)則一樓停；若不是一樓下呼或是選層則復(fù)位等待。</p&

99、gt;<p>　　3.3.4手動(dòng)自動(dòng)開關(guān)門及其仿真</p><p>　　圖3-5手動(dòng)和自動(dòng)開關(guān)門流程框圖</p><p>　　轎廂的內(nèi)呼指令與外召喚指令保持信號(hào)，用于在有乘坐需要的樓層停車，并自動(dòng)或手動(dòng)執(zhí)行開關(guān)門操作。開關(guān)門執(zhí)行一次之后，信號(hào)取消。使電梯能夠繼續(xù)響應(yīng)其他乘坐信號(hào)該流程圖實(shí)現(xiàn)了電梯的手動(dòng)及自動(dòng)開關(guān)門功能，其主要流程如下：</p><p>

100、　　當(dāng)有手動(dòng)開門信號(hào)時(shí)開門繼電器有效，進(jìn)而電梯開門同時(shí)開門行程開關(guān)有效控制開門過程結(jié)束，當(dāng)有關(guān)門信號(hào)時(shí)關(guān)門繼電器有效，電梯關(guān)閉同時(shí)關(guān)門行程開關(guān)有效控制關(guān)門結(jié)束依次循環(huán)。當(dāng)有自動(dòng)開門信號(hào)（層接近開關(guān)有效或轎廂外有召喚信號(hào)）時(shí)系統(tǒng)延時(shí)2S后開門繼電器有效，進(jìn)而電梯開門同時(shí)開門行程開關(guān)有效控制開門過程結(jié)束，系統(tǒng)延時(shí)5S后關(guān)門繼電器有效，電梯關(guān)閉同時(shí)關(guān)門行程開關(guān)有效控制關(guān)門結(jié)束依次循環(huán)。</p><p>　　開關(guān)門控制程

101、序是按照雙開門有/無司機(jī)控制來設(shè)計(jì)的。主要完成電梯的手動(dòng)開門、無司機(jī)狀態(tài)下的本層開門、電梯運(yùn)行到達(dá)目的層站時(shí)的自動(dòng)開門、手動(dòng)關(guān)門、無司機(jī)狀態(tài)下的自動(dòng)延時(shí)關(guān)門、基站外啟動(dòng)時(shí)的開關(guān)門等功能。</p><p>　　本層開門是指電梯在停車狀態(tài)和非檢修(有/無司機(jī))條件下，當(dāng)轎廂所在層樓有上召喚且沒有定下方向，或有下召喚而沒有定上方向時(shí)，電梯自動(dòng)開門，電梯本層開門的條件也可簡(jiǎn)化為:在停車狀態(tài)下，當(dāng)轎廂所在層樓有廳外召喚時(shí)，

102、電梯自動(dòng)開門。</p><p>　　關(guān)門的條件有以下幾種:停車狀態(tài)下按關(guān)門按鈕、無司機(jī)狀態(tài)下自動(dòng)關(guān)門、時(shí)間到、鎖梯時(shí)鑰匙開關(guān)斷開。停止關(guān)門或不關(guān)門的條件:關(guān)門到位碰到關(guān)門限位開關(guān)、有開門信號(hào)、開門繼電器吸合、超載開關(guān)動(dòng)作。</p><p>　　如梯形圖所示，電梯到層停車后，延時(shí)2s開門，5s后自動(dòng)關(guān)門,并設(shè)有手動(dòng)開門按扭和關(guān)門按鈕,可實(shí)現(xiàn)即時(shí)開關(guān)門。</p><p>

103、;　　程序段42：手動(dòng)及自動(dòng)開門</p><p><b>　　程序段43</b></p><p>　　程序段44：手動(dòng)及自動(dòng)關(guān)門</p><p><b>　　程序段45</b></p><p><b>　　程序段46</b></p><p>　　程序段4

104、7：保持信號(hào)的取消</p><p>　　程序段48：電梯外呼信號(hào)的開門信號(hào)</p><p><b>　　自動(dòng)開關(guān)門仿真</b></p><p>　　I2.1 ,Q1.7=1 形成自鎖</p><p>　　根據(jù)梯形圖對(duì)自動(dòng)開關(guān)門進(jìn)行仿真，經(jīng)過5S時(shí)間的定時(shí)Q1.7通電門電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電梯關(guān)門，另外Q1.7=1形成自鎖從而是系

105、統(tǒng)循環(huán)往復(fù)的運(yùn)行，仿真結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果一樣，故設(shè)計(jì)滿足要求。</p><p>　　圖3-6 自動(dòng)開關(guān)門仿真圖</p><p>　　圖3-7自動(dòng)開關(guān)門仿真圖</p><p>　　I1.0=1 M4.0=1 時(shí)M4.4=1</p><p>　　當(dāng)一樓外呼上行時(shí)即I1.0=1，繼電器導(dǎo)通即M4.1=1，有仿真結(jié)果得M4.4=1符合設(shè)計(jì)要求。</

106、p><p>　　圖3-8自動(dòng)開關(guān)門仿真圖</p><p>　　圖3-9自動(dòng)開關(guān)門仿真圖</p><p>　　I1.1=1 M4.1=1 時(shí)M4.4=1，仿真結(jié)果由下圖可以看出，滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　圖3-10自動(dòng)開關(guān)門仿真圖</p><p>　　圖3-11自動(dòng)開關(guān)門仿真圖</p><p&

107、gt;<b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目的,利用通用變頻器和PLC實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的控制，通過合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計(jì)，提高了電梯運(yùn)行的可靠性，改善了電梯運(yùn)行的舒適感，并節(jié)約了電能。</p><p>　　利用可編程控制器（PLC）控制技術(shù)改造舊電梯，充分利用了現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)原理和檢測(cè)技術(shù)，達(dá)到了對(duì)電梯的可靠控

108、制。通過合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計(jì)，提高了電梯的運(yùn)行可靠性。采用PLC改造后的電梯結(jié)構(gòu)緊湊、維修簡(jiǎn)單、故障率低。如果PLC與交流變頻調(diào)速（VVVF）控制技術(shù)結(jié)合將提升電梯的的效率和舒適感，有利于電梯的節(jié)能。具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><p>　　當(dāng)然，本次設(shè)計(jì)還存在一些不足之處，例如:本設(shè)計(jì)的外圍電路設(shè)計(jì)過于簡(jiǎn)單。但由于時(shí)間有限，本人沒有考慮周詳。另外，由于實(shí)際條件的限制，本設(shè)計(jì)是模擬設(shè)計(jì)不能

109、采集到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，這也是不足之處。當(dāng)然，設(shè)計(jì)中肯定還有其他不足和紕漏之處，請(qǐng)各位老師指正。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　時(shí)至今日，兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可以畫上一個(gè)句號(hào)了，但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，頗有心得，其中有苦也有甜，不過樂趣盡在其中！尤其是根本組人員的搭配，不僅讓我對(duì)PLC有了更深一步的了解，同時(shí)也增加了自己

110、的動(dòng)手實(shí)踐能力，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。可以說畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我的導(dǎo)師xx老師悉心指導(dǎo)下完成的。從論文的選題到論文的完成，無不傾注著xx老師辛勤的汗水和心血。x老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無私的奉獻(xiàn)精神使我受益匪淺，從尊敬的指導(dǎo)老師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的指導(dǎo)老師致以最