【基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計9700字（論文）】

基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u12026基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 130455【關(guān)鍵詞】PLC；電梯；硬件設(shè)計；軟件設(shè)計 29246一、電梯控制系統(tǒng)概述 324767（一）電梯控制系統(tǒng)的選擇 39291（二）電梯控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 423628二、電梯控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 58080（一）電梯控制的工藝設(shè)計 531328（二）控制方案的選擇 62253（三）控制方案的確定 86877三、電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 97896（一）可編程控制器的選型 919923（二）變頻器的選型 115068（三）系統(tǒng)的硬件設(shè)計思路 1232278（四）變頻器電路的接線設(shè)計 1211205（五）可編程控制器的接線設(shè)計 1314722四、電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 1430364（一）程序流程功能圖設(shè)計 1519536（二）程序的設(shè)計 169308（三）五層電梯控制的上位機(jī)設(shè)計 1720527五、結(jié)論 2112936參考文獻(xiàn) 23【摘要】隨著社會的發(fā)展，建筑數(shù)量急劇增加，人們對電梯的需求也日益增加。電梯自研發(fā)伊始，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了快150多年，隨著人們的需求不斷增長，電梯的運行水平和研發(fā)水準(zhǔn)也在不斷提高，穩(wěn)定性和質(zhì)量得到了很大的提升。在未來，電梯等技術(shù)產(chǎn)品也必須不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，以滿足人們對理想生活的越來越多的追求。在電梯系統(tǒng)更新設(shè)計中，控制系統(tǒng)是產(chǎn)品開發(fā)和操作的核心，也是電梯的正常運行的關(guān)鍵性因素。本系統(tǒng)設(shè)計主要以五層電梯為研究對象，通過對電梯原理的分析和功能設(shè)計系列的軟、硬件設(shè)計，達(dá)到了五層電梯自動控制的目的。系統(tǒng)使用可編程控制器作為電梯系統(tǒng)的控制單元，通過軟件模擬和錯誤修正來滿足系統(tǒng)的各種功能需求，以實現(xiàn)自動控制。本文主要根據(jù)PLC的設(shè)計思想，實現(xiàn)了五層電梯控制系統(tǒng)的過程需求設(shè)計和控制方案的確定，在此基礎(chǔ)上完成了設(shè)備選型設(shè)計和硬件I/O分配設(shè)計。根據(jù)外部輸入、輸出和電路要求，實現(xiàn)了五層電梯控制系統(tǒng)的原理圖。最后，根據(jù)計劃和要求繪制系統(tǒng)流程路徑，并對程序設(shè)計流程進(jìn)行分析?！娟P(guān)鍵詞】PLC；電梯；硬件設(shè)計；軟件設(shè)計電梯有升降的有扶梯的，大約在公元前1100年時我國古人便發(fā)明了通過卷筒回轉(zhuǎn)運動完成升降運動的“電梯”。著名的希臘數(shù)學(xué)家阿基米德在公元236年前便設(shè)計出了人做為動力的卷揚機(jī)，并且還安裝在了三臺在尼羅皇帝的金宮之中。這也為后期電梯的改良和創(chuàng)造奠定了基礎(chǔ)和模型。在19世紀(jì)初歐美便出現(xiàn)一個名叫威廉·湯姆遜的人發(fā)明了一臺液壓驅(qū)動的升降平臺，于是蒸汽代替了人力做為動力開啟了電梯新的進(jìn)化，蒸汽電梯中最著名的當(dāng)屬圣彼得堡中的蒸汽電梯。一位奇人奧的斯他同樣用蒸汽做為動力的電梯研發(fā)出了一臺安全的電梯，并且向人們展示了他的作品。它在電梯里加了一套限速器和安全鉗以此來保障電梯可能墜落的安全問題。于此同時在1831年10月28日的那一天也是改變?nèi)祟惸芨淖兠\的一天，一位名叫法拉第的人（MichaelFaraday，公元1791~公元1867）發(fā)明了電動機(jī)！是人類歷史上第一臺能通過電流驅(qū)動物體的運動裝置。在電動機(jī)的基礎(chǔ)之上德國的雅克比做了一個簡單的裝置：六個臂膀的輪子每個輪子上面帶著兩個棒型的磁鐵，在六臂輪兩邊裝了兩個u型的磁鐵。在接通電源后通過相斥的原理使軸旋轉(zhuǎn)。在1870年格拉姆發(fā)明了直流電機(jī)并在直到1889年才將直流電機(jī)和電梯相結(jié)合，造就了世界上第一臺電力驅(qū)動的升降電梯從此誕生了名副其實的電梯。而就在電梯動力換成直流電機(jī)的前一年又有一件改變?nèi)祟悮v史的發(fā)明出現(xiàn)了它就是-交流電動機(jī)。在1888年時南斯拉夫有一位名叫特斯拉的人發(fā)明了交流電機(jī)。這種電機(jī)還有一個名字叫感應(yīng)電動機(jī)通常用三相交流供電，也就是這一新型動力的發(fā)明人們在1900年的時候?qū)⑺糜陔娞萆?，于是出現(xiàn)了交流電梯。動力方面得到滿足之后人們便把研究的方向改到電氣控制及速度調(diào)節(jié)上面。于是后期的電梯演化基本在控制技術(shù)方面進(jìn)行了例如：交流變壓變頻器驅(qū)動控制、直流有無齒輪、無齒輪調(diào)速控制等。一、電梯控制系統(tǒng)概述（一）電梯控制系統(tǒng)的選擇電梯的控制系統(tǒng)也因為電梯的不斷前進(jìn)有了很大的改進(jìn)，當(dāng)前電梯使用的是繼電器控制（因為使用的少面臨停產(chǎn)）、可編程控制（PLC，適合在惡劣環(huán)境下采用）、微機(jī)控制（現(xiàn)代普遍使用）三種方面。1.繼電器控制電梯控制系統(tǒng)里面最先產(chǎn)生的后期控制體系也是以繼電器控制為基礎(chǔ)演化的。它是依靠繼電器彼此間進(jìn)行常開常閉滿足最基礎(chǔ)的邏輯運算需求，原因是依靠最基礎(chǔ)最簡單的改變來滿足邏輯運算的需求，因此它通常是電氣命令的主要部分，另一部分作為邏輯運算需要的電路。它的特色是硬件實現(xiàn)所有的邏輯功能，因此它比較簡單直觀，常規(guī)的技術(shù)很快能夠被工人熟知；它使用的電氣控制部件只用很少的成本便能將所有的元器件采購下來；元器件的維護(hù)、裝置工作不用專業(yè)儀器便能進(jìn)行；此套系統(tǒng)較為完善而且類型多樣。不過它的缺陷也比較多，原因是基本都是硬件構(gòu)成，如此以來硬件帶有的缺陷也會成為控制體系的缺陷，繼電器受損、接觸不良等現(xiàn)象出現(xiàn)較多，維護(hù)的次數(shù)便增多；一個電梯需要的邏輯計算電路要求有大量的繼電器以及繁雜的連接方式，這樣便難以將電梯其余的功能優(yōu)化；元器件由于機(jī)械的動作在邏輯運算的時候會有差異反應(yīng)和延遲等情況；類型眾多的機(jī)械共同運行的時候勢必會制造很大的響聲，對舒適感造成影響。綜合上述情況，我們了解到舊式的繼電器控制有非常多缺陷，因此經(jīng)常需要修護(hù)。電梯有很大幾率發(fā)生故障、排障艱難等，使得人們的舒適感受到影響。2.PLC控制PLC控制事實上也算是微機(jī)控制的范疇，其安全性高而且抗干擾能力也強(qiáng)。以及PLC的生產(chǎn)工藝便能研制抗干擾技術(shù)，文章使用的三菱FX-2N的PLC能夠連續(xù)30小時正常的運行。并且PLC具備的故障顯示和警示的功能于之后的維修節(jié)省了時間和降低了難度，而且通過軟件GXDeveloper還能清楚的了解到故障位置。跟繼電器相比PLC在軟件中集中運算邏輯使得元件數(shù)量下降，有助于電器元件和線路的減少。PLC在速度、液位、溫度等測量方面大量的使用，而且和其它設(shè)備創(chuàng)建人機(jī)界面促使系統(tǒng)操作性更強(qiáng)。使用PLC控制有助于節(jié)省能源、時間、電量，而且因為體積不但占用空間不多。3.微機(jī)控制微機(jī)控制是以單片機(jī)為基礎(chǔ)來運用，一部電梯能夠分類成很多個部分，每個部分單獨的單片機(jī)也能實現(xiàn)其功能。在將它們的數(shù)據(jù)連接起來組建健全的電梯控制體系中心，這便是微機(jī)控制的機(jī)理。在這樣的情況下微機(jī)還具備群控的性能，其主旨是在統(tǒng)一管理數(shù)部電梯中保持良好的信息溝通。例如，如果有人在五樓要求向上，a從四樓向上，b從2樓向上，這樣a便接受到指令在五樓停止并通知其余的電梯這個任務(wù)我接受了。如此能夠極大的發(fā)揮電梯資源的作用和節(jié)省人們等待的時間。4.控制系統(tǒng)選擇我們對三種方式的優(yōu)點和缺點做出分析之后，現(xiàn)在和課題以及學(xué)校的學(xué)情況結(jié)合起來做出選擇。在學(xué)校學(xué)習(xí)接觸最多的便是PLC，并且最先獲取PLC可編程二級資質(zhì)，還在老師的引導(dǎo)下獲取了PLC可編程三級資質(zhì)。因此選擇PLC的方式，是此次課題的主要方式。（二）電梯控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢自埃莉莎·格雷夫斯·奧蒂斯在1854年的水晶宮世界博覽會上首次在紐約展示了她的電梯發(fā)明伊始，電梯的研發(fā)歷程已經(jīng)有了150年歷史。人們使用機(jī)械運輸貨物的歷史已經(jīng)逐漸演變。然而，在這一時期出現(xiàn)了許多問題。最常見的是斷繩問題。隨著技術(shù)的發(fā)展，升降機(jī)中的材料變得豐富多彩。樣式從直式到彎曲式不等，有多種操作和控制類型，如杠桿控制、按鈕控制、信號控制、集體控制、智能電梯控制等。隨后，電梯的功能和類型也趨于完善和人性化，使人們的生活更加美好和幸福。中國最早的電梯出現(xiàn)在上海，1901年由美國奧的斯公司安裝。而回溯最早的電梯應(yīng)用歷程，需要追溯到，1951年，中國在天安門廣場安裝的第一步國產(chǎn)電梯，那是由中國完全獨立生產(chǎn)的第一部電梯。改革開放以來，經(jīng)濟(jì)得到了改善，中國電梯行業(yè)也進(jìn)入了快速發(fā)展時期。今天，中國是一個使用電梯的大國，但起步較晚，而不斷的改革和創(chuàng)新以及進(jìn)口技術(shù)的靈活使用使中國電梯行業(yè)得以快速發(fā)展。解放前，我國升降機(jī)是進(jìn)口的，但到了20世紀(jì)70年代，我國已成功開發(fā)出快速直流集體控制升降機(jī)和群控升降機(jī)。周普良建議在發(fā)動機(jī)技術(shù)中使用永磁同步升降機(jī)。該類型電梯采用永磁同步結(jié)構(gòu)，通過向錨定線圈提供直流電來執(zhí)行帶負(fù)載的零速停車，因此不必通過機(jī)械制動使用制動器，從而顯著提高了電梯的安全性。根據(jù)五層電梯控制系統(tǒng)在設(shè)計上的需求，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)思和選擇。在選擇控制引導(dǎo)方案上重點考慮電梯的使用環(huán)境、操作要求和投入成本。設(shè)計要求應(yīng)具有較強(qiáng)的可管理性，適應(yīng)現(xiàn)場工業(yè)環(huán)境，并允許后續(xù)更新。選擇的控制系統(tǒng)能夠極大的影響到系統(tǒng)的平穩(wěn)性、操作的完善性和便捷的管理，為后期系統(tǒng)的更新和修改留出空間，有利于系統(tǒng)的變更和更新。二、電梯控制系統(tǒng)的總體設(shè)計（一）電梯控制的工藝設(shè)計依據(jù)電梯的基本技藝需求去設(shè)計五層電梯，使其能夠?qū)崿F(xiàn)自行操控，上下行和開關(guān)門命令。詳細(xì)的工藝解析為：1.電梯有內(nèi)外呼兩種按鈕，外呼按鈕一層是上行、五層是下層以外，剩下的都設(shè)置有上下性按鈕；內(nèi)部按鈕的作用是選擇樓層，當(dāng)乘客乘坐電梯的時候，依靠內(nèi)部按鈕對需要樓層做出選擇，控制電梯上行亦或是下行。2.若是電梯正處于上行亦或是下行的狀態(tài)，會不接收反向的指令。當(dāng)有反向外呼指令，沒有內(nèi)呼指令的時候，便能夠回應(yīng)反向的指令。而且設(shè)計電梯一定要具備最遠(yuǎn)反向外呼相應(yīng)的性能。3.電梯的每一層都配有平層檢測傳感器。一旦到達(dá)目標(biāo)層，調(diào)平傳感器將工作，電梯將不再工作，它可以在目標(biāo)層停止，并可以自己開門，等待時間一段時間后，電梯會自己關(guān)上門。4.依靠限位開關(guān)去檢測是不是正常的開關(guān)門。當(dāng)正常開門，電梯便能上下行，若是關(guān)門的時候有人員步入電梯，防夾傳感器會回應(yīng)，再次打開電梯門，避免乘客受傷。根據(jù)上述電梯設(shè)計的相關(guān)要求去選擇控制五層電梯的方案，并且對軟硬件進(jìn)行設(shè)計，依靠上位機(jī)對控制五層電梯的功能進(jìn)行模擬。（二）控制方案的選擇根據(jù)五層電梯控制規(guī)劃要求選擇和設(shè)計控制方案?？刂品桨傅倪x擇應(yīng)分析操作環(huán)境、系統(tǒng)性能要求和成本經(jīng)濟(jì)考慮因素。電梯控制系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)穩(wěn)定控制，適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境，并為后續(xù)更新和改進(jìn)提供空間?？刂颇Ｐ偷倪x擇對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、功能的完整性和控制的舒適性具有重大影響，為后續(xù)系統(tǒng)改進(jìn)和更新留出空間，并促進(jìn)系統(tǒng)改進(jìn)和更新。最重要的是系統(tǒng)控制規(guī)劃與項目設(shè)計成本和研究時間之間的密切關(guān)系，然后分析和比較常用控制方法的優(yōu)缺點，并選擇兼容的控制模型。1.單片機(jī)系統(tǒng)方案PLC有兩種主要操作模式：啟動和停止。如果處于靜止模式，掃描應(yīng)僅包括兩個處理過程，即內(nèi)部和通信；如果正在運行，其操作模式為重復(fù)掃描。收到第一條指令后，按順序執(zhí)行相關(guān)活動，直到程序完成。然后它再次循環(huán)掃描。除了兩個內(nèi)部和通信信息處理步驟外，PLC還包括操作期間的輸入和輸出處理以及性能處理。性能程序一般分為三個階段，即采樣、性能和更新。此外，PLC還具有在PLC特定操作期間的自動調(diào)試功能，還可以使用外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。此外，PLC使用集中輸入輸出更新方法來執(zhí)行程序，即使輸入信號異常，也不會影響內(nèi)存。首先，對單片機(jī)里面的硬件電路進(jìn)行研發(fā)設(shè)計，其次研發(fā)和設(shè)計軟件程序。尤其是研發(fā)設(shè)計硬件電路板時一定要細(xì)致認(rèn)真，稍有不慎，此電路板的質(zhì)量便有缺陷，所以單片機(jī)需要很大的研發(fā)時間，現(xiàn)場測試過程中若是工藝有很大的變化，已經(jīng)制造出的單片機(jī)電路板硬件有很大的幾率廢棄，要再次對電路板做出設(shè)計。有關(guān)軟件設(shè)計流程，若是固定到存儲器里面，想要改變難度極大。而單片機(jī)系統(tǒng)解決方案需要強(qiáng)大的現(xiàn)場預(yù)防、較差的擴(kuò)展能力以及無法在惡劣環(huán)境中工作，這使得后續(xù)的系統(tǒng)改進(jìn)非常困難。因此，根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計要求，應(yīng)預(yù)留升級更新方式，使單片機(jī)系統(tǒng)不符合本系統(tǒng)的工藝要求，因此不適用。2.可編程控制器系統(tǒng)方案可編程控制器的產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計是針對工業(yè)控制環(huán)境的特定要求而開發(fā)的?？删幊炭刂破髋c當(dāng)前先進(jìn)研發(fā)成果的結(jié)合，特別是信息技術(shù)和電信技術(shù)的進(jìn)步，都可以基于可編程控制器進(jìn)行開發(fā)。因為工業(yè)環(huán)境的復(fù)雜因素，在設(shè)計可編程控制器的時候就對抗干擾、平穩(wěn)性等需求所有考慮，因此可編程控制器能夠得到普遍使用。可編程控制器基于模塊化方向設(shè)計，模塊根據(jù)現(xiàn)場要求和功能選擇。參考現(xiàn)場控制要求。例如，現(xiàn)場有許多I/O點，擴(kuò)展模塊基于I/O點。選擇示例：位置需要模擬控制，參見模擬模塊的模擬控制編號選擇。一定要和現(xiàn)場通信約定的路線相符選擇適合的通信模塊。軟件設(shè)計能夠以及PLC品牌和型號為基礎(chǔ)選擇適合的編程軟件。研發(fā)和設(shè)計經(jīng)常使用的數(shù)學(xué)計算等。完成程序設(shè)計之后從編程電纜上面下載程序。若是現(xiàn)場流程有改變，要調(diào)整程序，添加功能。二次研發(fā)較為簡單，設(shè)備規(guī)劃應(yīng)要求保留多余的外部投入和產(chǎn)出，為以后的變化和更新提供更好的舒適度。因為PLC的普遍使用，本設(shè)計采用PLC作為系統(tǒng)工藝設(shè)計的適用控制單元。對于這次設(shè)計的控制系統(tǒng)而言，要對目前系統(tǒng)的情況進(jìn)行監(jiān)控、記載查詢、修改參數(shù)等，這就要求顯示到上位機(jī)人機(jī)界面上，從業(yè)人員應(yīng)該借助人機(jī)界面掌握目前系統(tǒng)的工作情況，并且查詢相關(guān)數(shù)據(jù)。上位機(jī)和PLC彼此間以通訊協(xié)議為紐帶。3.電梯的工作原理電梯由鋼絲繩、導(dǎo)輪、減速器、制動器等構(gòu)成，電梯通過摩擦上下運動。電梯依靠很多安全設(shè)施保證電梯的照常運行，如導(dǎo)軌是保證電梯安全運行以免在運行的時候有偏轉(zhuǎn)和抖動出現(xiàn)。電梯的對重用來降低電動機(jī)的功率和平衡電梯的負(fù)載，及時電梯有運行和失電的問題也能保證乘客安全。上述簡單的介紹了電梯運行原理，此次課題中電梯的控制體系和普通電梯的需求是相符的。（三）控制方案的確定本設(shè)計使用了PLC去設(shè)計五層電梯，和依靠變頻器控制電梯主機(jī)和門電機(jī)，實現(xiàn)節(jié)能控制和調(diào)速目標(biāo)，通過變頻器電位器控制輸入的0到10v模擬量信號，控制速度給定，減速時間由變頻器控制，使電梯滿足舒適性需求。根據(jù)工藝設(shè)計，系統(tǒng)輸入單元有平層檢測、內(nèi)外呼俺就輸入等；系統(tǒng)輸出涉及到電梯上下行和開關(guān)門、內(nèi)呼指令、下呼指令等輸出。而且依靠上位機(jī)去監(jiān)控電梯目前的情況，依靠模擬測試，完成此設(shè)計的方案控制。參照此控制計劃，此設(shè)計的控制方案結(jié)構(gòu)圖見下圖：圖2-1系統(tǒng)控制方案框圖三、電梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計（一）可編程控制器的選型PLC在市場上應(yīng)用廣泛，PLC能夠處理數(shù)據(jù)處理、邏輯等工業(yè)問題。PLC使用的專業(yè)翻譯軟件基于該軟件的工藝設(shè)計和其他方法，有助于管理工業(yè)區(qū)的所有復(fù)雜工藝，滿足所有工業(yè)通信需求，并連接到互聯(lián)網(wǎng)。滿足客戶需求。PLC具有可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點，是當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的主要產(chǎn)品。1.中央處理單元PLC的“大腦”是中央處理單元其負(fù)責(zé)PLC的所有運行功能。系統(tǒng)儲存器、輸出運算結(jié)果、系統(tǒng)電源自檢等都是中央處理單元具備的功能。當(dāng)PLC是工作的狀態(tài)，CPU會對設(shè)備組的情況進(jìn)行檢測，若是外部設(shè)置和內(nèi)部設(shè)計組態(tài)不一致，會做出警示；當(dāng)外部組態(tài)順利自檢之后，CPU可以會使用輸入映像寄存器，并且不斷對用戶程序進(jìn)行掃描，信任用戶進(jìn)程的邏輯計算將結(jié)果傳輸?shù)交€注冊表并指導(dǎo)性能單元。CPU根據(jù)用戶程序處理過程對用戶程序執(zhí)行和組裝周期掃描，以實現(xiàn)現(xiàn)場用戶控制。中斷計劃允許用戶使用相關(guān)條件來安排中斷計劃和解決特定條件。有效CPU是衡量PLC控制器質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。2.存儲器存儲器在PLC控制器中起著關(guān)鍵作用，它可以存儲系統(tǒng)和用戶信息，保證PLC的正常運行。系統(tǒng)存儲器是PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)的一部分，可用于PLC周期的自檢、報警設(shè)備和重大用戶程序錯誤，工程師禁止訪問和修改。用戶存儲器用于記錄程序和用戶生成的數(shù)據(jù)。PLC可以使用程序在運行時掃描用戶。在現(xiàn)場特殊情況下，可通過中斷控制進(jìn)行逆轉(zhuǎn)，中斷事件可稱為條件或超時，在本地處理獨特事件很方便。3.通信接口如果PLC想要與外界通信，它必須使用通信接口。通信接口用于將PLC和外部設(shè)備以及使用特定數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議作為儀器的計算機(jī)之間的信息連接起來。通訊接口根據(jù)程序內(nèi)部的狀態(tài)來明確屬于哪種通訊協(xié)議。PLC里面有擴(kuò)展功能的功能，MODBUS功能模塊、以太網(wǎng)功能模塊等都是經(jīng)常使用的通訊功能模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)所有工況狀態(tài)下的通訊功能。4.電源PLC是電子控制電源，要有外部供電才能運行，電源供電品質(zhì)的優(yōu)劣能夠影響到PLC是不是能平穩(wěn)的工作。經(jīng)常使用的PLC有AC220V工作交流電源和DC24V工作直流電源兩種電源。PLC要求有平穩(wěn)的電壓，不多的諧波。于DC24V工作直流電源而言，要有外部開關(guān)電源才能實現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，采用西門子S7-200CPU226控制器作為控制單元完成系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)使用CPU226型，帶有24個外部輸入接頭和16個外部輸出接頭。選擇EM221擴(kuò)展模塊成為數(shù)字源模塊。本系統(tǒng)使用的是AC220V電源，詳見下圖：圖3-1可編程控制器（二）變頻器的選型逆變器是一種工業(yè)操作裝置，通?；陬l譜控制和現(xiàn)代微電子技術(shù)，能夠操作現(xiàn)場發(fā)動機(jī)的頻率和扭矩。變頻器有高壓大功率以及低壓的區(qū)分，經(jīng)常使用的是工頻交流電源作為工作電源。依據(jù)查閱的資料，電梯的電梯主機(jī)，依據(jù)1kg的承重、每秒1.75m的運行速度運算，電梯主機(jī)的功率計算公式為：以上計算表明，電梯主機(jī)功率為20.580KW，逆變器功率為22KW。在分析變頻器的工作原理和用途的基礎(chǔ)上，根據(jù)本設(shè)計的要求，采用外分段控制變頻器，模擬電流信號控制變頻器轉(zhuǎn)速。組成為AC380V電壓，系統(tǒng)現(xiàn)場運行環(huán)境良好。根據(jù)這個使用需求和范圍，MM440變頻器根據(jù)此設(shè)計的工作需求，選擇的是AC400V額定電壓和43A額定電流的變頻器，其頻率能夠在0到1hz的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，選用風(fēng)扇冷卻，選擇壁掛安裝方式，使用V/F控制，依靠外部端子控制變頻器，依靠模擬量控制變頻器的頻率。圖3-2MM440變頻器示意圖（三）系統(tǒng)的硬件設(shè)計思路在設(shè)計硬件圖紙時，應(yīng)研究和管理PLC電氣圖紙的設(shè)計規(guī)范，并了解相關(guān)電氣部件的符號和動作，以合理的進(jìn)行圖畫。1.設(shè)計PLC的硬件接線，統(tǒng)計和配置輸入和輸出部分，在這個前提下，考慮到之后升級和改進(jìn)五層電梯的控制系統(tǒng)，因此需要有一定的預(yù)留空間。2.外部正反轉(zhuǎn)接線等都屬于是變頻器的硬件接線。變頻器采用的是外部端子驅(qū)動；變頻器使用外部模擬量作為速度給定的辦法。若是輸入0V模擬量，對應(yīng)的是0hz的頻率，若是輸入10V模擬量，對應(yīng)的是50hz的頻率。變頻器使用的是V/F控制。依靠參數(shù)設(shè)置滿足V/F控制方式的需求。（四）變頻器電路的接線設(shè)計根據(jù)電梯控制體系的工藝分析需求和控制方案，和整體設(shè)計規(guī)劃結(jié)合起來，在設(shè)計主電路的時候選擇MM440變頻器，輸入AC380V的額定電壓，其頻率能夠在0到50hz的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，采用v/F進(jìn)行控制，依靠外部端子去操縱變頻器，轉(zhuǎn)換器的速度由外部模擬量給出，給定的信號為0到10v的模擬量。若是輸入0V模擬量，對應(yīng)的是0hz的頻率，若是輸入10V模擬量，對應(yīng)的是50hz的頻率。斷路器和變頻器等都屬于是變頻器的主要電路，斷路器用來切斷電動機(jī)的主電路，主電路出現(xiàn)過流情況時，斷路器會馬上運行，將異常線路斷開。有關(guān)變頻器操控的工藝需求，要細(xì)致的對變頻器相關(guān)的硬件接線進(jìn)行掌握，能夠設(shè)計出接線圖。參見圖3-3所示：圖3-3變頻器的接線圖（五）可編程控制器的接線設(shè)計在設(shè)計五層電梯的控制體系時比較關(guān)鍵的構(gòu)成部分是PLC布線。PLC布線在硬件設(shè)計中占據(jù)關(guān)鍵位置。市場上全部PLC的指導(dǎo)原則基本統(tǒng)一。電源、DO輸出和DI輸入接線一起組成接線原則。根據(jù)CRS控制策略和總體設(shè)計方案，確定了控制器的輸入輸出比例。全部是AC220V。參照設(shè)備設(shè)計解析和PLC電路設(shè)計要求，為之后的系統(tǒng)改進(jìn)準(zhǔn)備充分的輸入和輸出備件。下圖給出的是此次系統(tǒng)里面的硬件接線情況。圖3-4可編程控制器的接線圖圖3-5擴(kuò)展模塊的接線圖四、電梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計（一）程序流程功能圖設(shè)計設(shè)計控制五層電梯上下行程序。設(shè)定電梯在N（N=1,2,3,4,5）樓停留，M樓接收信號，M比N大時，電梯處于上行狀態(tài)；M比N小時，電梯處于下行狀態(tài)。具體見下圖。圖4-1電梯上下行控制流程圖關(guān)于電梯上下功能的控制，當(dāng)電梯運行時，它不會收到反向命令，但如果沒有內(nèi)部呼叫信號，它會在只有相反順序時作出響應(yīng)。此流程圖顯示電梯以第一個反向方向響應(yīng)。如果電梯保持在給定樓層，如果上層接收到向下信號，則電梯響應(yīng)最遠(yuǎn)的向外向下方向信號。同樣的原理：“當(dāng)電梯在特定樓層時，如果下層有向上的指令，它會響應(yīng)第一個向上的信號。有關(guān)此響應(yīng)的最遠(yuǎn)程反轉(zhuǎn)功能，請參見下圖。圖4-2電梯最遠(yuǎn)反向響應(yīng)流程圖對于電梯門的打開和關(guān)閉控制，當(dāng)電梯到達(dá)特定目標(biāo)層時，系統(tǒng)發(fā)送打開信號，電梯門打開。當(dāng)達(dá)到開啟極限時，電梯門停止，時間延遲。最后，如果沒有人進(jìn)入電梯，電梯會自動關(guān)閉。門關(guān)閉時，電梯門暫時關(guān)閉。當(dāng)電梯門關(guān)閉時，如果乘客在場，電梯門立即打開并再次延遲。當(dāng)達(dá)到延遲時，如果電梯內(nèi)無人，電梯將自動關(guān)閉。圖4-3電梯開關(guān)門流程圖（二）程序的設(shè)計使用STEP7Micro/win進(jìn)行編程，并根據(jù)電梯控制設(shè)計和PLC控制配置要求鍵入程序。根據(jù)要求，設(shè)計必須具有清晰易寫的糾正程序和規(guī)定。下圖給出了一些梯形圖和解釋：圖4-4部分程序梯形圖（三）五層電梯控制的上位機(jī)設(shè)計此設(shè)計在以五層電梯為目標(biāo)對組態(tài)王實施設(shè)計，根據(jù)組態(tài)王設(shè)計的流程和需求開啟工程管理器，構(gòu)建項目，詳情見下圖：圖4-5工程管理器構(gòu)建項目時，必須命名項目并設(shè)置項目的存儲地址。系統(tǒng)設(shè)計包括開發(fā)和使用，開發(fā)是項目的顯示、變量等。計劃。關(guān)于運行方面，重點是對系統(tǒng)實施仿真，依靠運行軟件能夠?qū)δ壳跋到y(tǒng)的工作情況進(jìn)行仿真。便能夠?qū)⑿马椖繕?gòu)建出來，具體見下圖顯示。圖4-6項目建立對話框設(shè)定好項目稱謂和儲存地址以后，便能設(shè)計項目中的驅(qū)動組態(tài)，主要是設(shè)計項目的串口，依靠設(shè)定串口去設(shè)定通訊波頻率、地址等。下圖顯示了此次設(shè)計使用的是9600波特率，采用的是RS232通信方式。圖4-7串口設(shè)置對話框設(shè)定好通訊驅(qū)動以后，便要增設(shè)驅(qū)動，該結(jié)構(gòu)基于西門子S7-200型驅(qū)動器。設(shè)置駕駛員地址和相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)，詳見下圖。圖4-8驅(qū)動程序建立對話框一旦驅(qū)動步驟完成，下一步就是規(guī)劃項目。首先，有關(guān)設(shè)計新變量的信息，請參見系統(tǒng)過程需求和設(shè)計可視化任務(wù)。在設(shè)計變量時，它包括I/O整數(shù)、I/O離散值等。設(shè)計參數(shù)根據(jù)工程實際情況設(shè)置初始參數(shù)和邊界參數(shù)。如果沒有其他要求，則默認(rèn)值就足夠了。有關(guān)更多信息，請參見下圖。圖4-9變量設(shè)置對話框根據(jù)增設(shè)變量的流程，和系統(tǒng)設(shè)計的需求綜合起來，設(shè)計新增的各個變量，詳細(xì)增設(shè)的結(jié)果見下圖。圖4-10變量列表圖變量添加完成后，以下是設(shè)計系統(tǒng)的視覺顯示，其中應(yīng)盡可能顯示當(dāng)前系統(tǒng)條件和參數(shù)設(shè)置。信任工具箱添加和更改所有對象，并根據(jù)其位置進(jìn)行規(guī)劃。信號燈、數(shù)據(jù)顯示等。都是畫面設(shè)計的內(nèi)容。有關(guān)更多信息，請參見下圖。圖4-11畫面設(shè)計圖向系統(tǒng)添加動畫，特別是信號燈和一些需要通過動畫顯示的對象。系統(tǒng)相信添加對象將能夠根據(jù)流程要求顯示動畫。有關(guān)更多信息，請參見下圖。圖4-12動畫設(shè)計對話框五、結(jié)論本文主要以五層電梯的相關(guān)內(nèi)容為基礎(chǔ)，對電梯主機(jī)和門機(jī)進(jìn)行變頻指令，必須滿足設(shè)計中的升降和開關(guān)門要求。根據(jù)電梯的技術(shù)要求和變頻終端與系統(tǒng)的集成，對系統(tǒng)的PLC電路進(jìn)行了設(shè)計，在滿足電梯控制需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行了程序功能分析。1.設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)首先分析五層電梯控制機(jī)制和功能，并根據(jù)其原理和工藝要求選擇合適的控制方法?？刂祁愋桶◣追N控制方法，這些控制方法分析和比較各種控制方法的優(yōu)缺點，并為PLC設(shè)計選擇合適的方法。2.在選擇硬件設(shè)施型號的時候，著重細(xì)致的介紹可編程控制器，依靠I/O運算和對比篩選，選擇和本系統(tǒng)