毕业设计方案PLC四层电梯内含组态王仿真程序.doc

基于PLC电梯控制系统设计摘要现在电梯控制系统关键有三种控制方法：继电器控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。PLC控制系统因为运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受大家重视，已成为现在在电梯控制系统中使用最多控制方法。本文在叙述电梯结构和可编程控制器结构和工作原理基础上，针对4层电梯，使用西门子S7-200可编程控制器，设计了电梯控制系统，包含轿内指令和厅外召唤信号登记和消除、电梯选层和定向、电梯开关门运行、电梯上下行控制、电梯指层控制等部分，实现了轿内和各层呼梯指令统计、电梯运行方向和选层控制，电梯上下行和自动开关门、电梯指层控制等功效。同时也使用了组态王6.53完成上位机对PLC控制电梯仿真。关键词：四层电梯 控制系统 可编程控制器 组态王PLC-based elevator control system designAbstractAt present the elevator control system mainly has three control modes: Following electric circuit control system, PLC (Programmable Logic Controller) control system, microcomputer control system. PLC control system, because moves the reliability to be high, the use service is convenient, anti-jamming, the design and the debugging cycle is short and so on merits, time is taken seriously the people and so on merits, have become present use most control modes in the elevator control system.This article elaborated the elevator structure，the structure and the working principle of the programmable logic controllerAim at the elevator of four floors，the writer design this elevator control system by the use of Siemens S7-200 programmable logic controllerThe writer design the elevator control parts, such as, the part of register and cancel the instructions from the cabin, the part of register and cancel the instructions from the station hall, the part of choose station and direction, the part of door movement，the part of elevator operation，the part of shown layer ，and so onThese parts achieve the functions：registering the instructions from the cabin and the station hall, choosing the direction and the station of elevator，elevator go up or down and door automatically，fingering out the location of the cabin, and other functions.Also use kingview 6.53 complete pc to plc control elevator simulation. Key Words：Four-story Elevator; Control System ;ProgrammableLogic Controller; kingview目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 电梯中国外发展情况11.2课题研究背景及意义21.3 PLC在电梯控制中应用和发展前景31.4课题研究内容5第二章 电梯综述62.1电梯结构及组成部件62.2电梯种类72.3电梯关键参数及性能指标7第三章 运行方案设计103.1 总体方案确实定103.2 PLC控制系统方案设计103.3 电梯曳引方案11第四章 硬件选型、设计及计算124.1 四层电梯曳引电机及门电机电路图124.2 可编程控制器(PLC)选择124.2.1 可编程控制器(PLC)特点124.2.2 轿厢楼层位置检测方法134.2.3 PLC选型144.3 变频器选择154.3.1 变频器原理164.3.2 变频器选择174.3.3 VS-616G5型变频器特点174.3.4 VS-616G5型变频器结构及参数设置184.3.5 变频器自学习功效应用方法194.3.6 变频器容量及制动电阻参数计算19第五章 软件设计225.1 电梯控制系统主步骤图225.2 梯形图235.2.1外召唤信号登记及消除235.2.2内指令信号登记及消除245.2.3电梯平层信号处理255.2.4选层定向及反向截梯255.2.6各楼层停车信号305.2.7自动开关门30第六章 上位机组态监控软件336.1 上位机软件设计概述336.2 设计监控画面356.3定义数据变量366.4 变量动画连接376.5 应用程序命令396.6 动画演示42第七章 结论和展望437.1 结论437.2 展望电梯发展方向43参考文件44致谢45附录1 语句表46附录2 英语原文51附录3 汉字翻译61第一章 绪论1.1 电梯中国外发展情况在经济不停发展，科学技术日新月异今天，楼高度已和经济发展一样速度成长起来。作为建筑中枢神经，电梯起着不可或缺作用，电梯作为建筑物内关键运输工具，像其它交通工具一样，已经成为我们日常生活一个不可缺乏组成部分。在全球经济连续低迷情况下，中国国民经济仍然以较高速度连续增加，城市化水平不停提升。这从客观上造成了中国电梯行业空前繁荣景象，中国已经成为全球最大电梯市场。上世纪80年代以来，伴随经济建设连续高速发展，中国电梯需求量越来越大。总趋势是上升，目自口进入了“第三次浪潮”，总产量超出了8万台，而且现在还没有减速迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，中国电梯远未达成饱和程度。全世界平均1000人有l台电梯，中国假如要达成这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达成130万台，每十二个月仅报废更新就需要6万台。到，中国电梯年产量达成135万台，和1980年相比，25年增加了59倍，产量每十二个月平均增加178。安装验收电梯124465台，截至底，中国在用电梯总数已达651794台。如此庞大市场需求为中国电梯行业发展发明了宽广舞台!中国电梯行业已经含有了很强生产能力。兴旺电梯市场吸引了全世界全部著名电梯企业，美国奥斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资企业在中国市场份额达成了74”。优异技术和优异管理引进对中国电梯企业产生了强大推进作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优异电梯品牌看清了自己定位和出路。现在中国市场需要电梯产品，中国电梯行业几乎全部能够生产，不仅大量替换了进口，而且有一定出口。国产电梯技术水平和产品质量正在稳步提升。自1985年中国参与了国际标准化组织ISO/TCl78以来，前后等同或等效采取了一批国际标准和优异国家标准。标准高起点使中国电梯行业在技术上居于有利地位。很多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同时拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，中国就有很多企业能够生产了。中国电梯在亚洲市场占有越来越关键位置，每十二个月销售量己达l万台左右，约占亚洲市场1/50，部分合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯生产情况和使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度标志之一。在部分发达工业国家，电梯使用相当普遍1。1.2课题研究背景及意义电梯是集机电一体复杂系统，不仅包含机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应含有高度安全性。实际上，在电梯上已经采取了多项安全保护方法。在设计电梯时候，对机械零部件和电器元件全部采取了很大安全系数和保险系数。然而，只有电梯制造，安装调试、售后服务和维修保养全部达成高质量，才能全方面确保电梯最终高质量。在国外，已“法规”实施电梯制造、安装和维修一体化，实施由各制造企业认可、法规认证专业安装队伍维修单位，负担安装调试、定时维修和检验试验，从而为电梯运行可靠性和安全性提供了确保。所以，能够说乘坐电梯更安全。美国一家保险企业对电梯安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全5倍。掘资料统计，在美国乘其它交通工具人数每十二个月约为80亿人次，而乘电梯人数每十二个月却有540亿人次之多。现在，由可编程序控制器(PLC)和微机组成电梯运行逻辑控制系统，正以很快速度发展着。采取PLC控制电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行愈加可靠，并含有很大灵活性，能够完成更为复杂控制任务，己成为电梯控制发展方向。可编程序控制器，是微机技术和继电器常规控制技术相结合产物，是在次序控制器和微机控制器基础上发展起来新型控制器，是一个以微处理器为关键用作数字控制专用计算机2。自1969年针对工业自动控制特点和需要而丌发第一台PLC问世以来，迄今己30多年，它发展即使包含了前期控制技术继承和演变，但又不一样于次序控制器和通用微机控制装置。它不仅充足利用微处理器优点来满足多种工业领域实时控制要求，同时也照料到现场电气操作维护人员技能和习惯，摒弃了微机常见计算机编程语言表示方法，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础形象编程语言和模块化软件结构，使用户程序编制清楚直观、方便易学，调试和查错全部很轻易。而且用户程序编制、修改和调试不需要含有专门计算机编程语言知识。这么就破除了“电脑”神秘感，推进了计算机技术普遍应用。可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视优异控制技术。PLC现已成为现代工业控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一，以其可靠性、逻辑功效强、体积小、可在线修改控制程序、含有远程通信联网功效，易和计算机接口、能对模拟量进行控制、含有高速记数和位控等高性能模块等优异性能，同益替换由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成传统继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。PLC应用深度和广度已经成为一个国家工业优异水平关键标志之一。总而言之，电梯控制是比较复杂，可编程控制器使用为电梯控制提供了宽广空间。PLC是专门为工业过程控制而设计控制设备，伴随PLC应用技术不停发展，将使得它体积大大减小，功效不停完善，过程控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械和电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机功效综合在一起3。所以，它已经成为电梯运行中关键技术。图1-1通力专利摘要附图1.3 PLC在电梯控制中应用和发展前景现在，在电梯控制方法上，关键有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一个专用计算机，它采取巡回扫描方法分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就确保只有正确程序才能运行，不然电梯不会工作；又因为PLC中内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，所以，它比继电器控制有着显著优越性，运行寿命更长，工作愈加可靠安全，自动化水平更高4。PLC控制是三种控制方法中最含有可靠性、实用性和灵活性控制方法，它更适合于用在电梯技术改造和控制系统更新换代，是电梯控制系统中理想控制新技术。伴随科技进步，电梯也愈加安全、舒适。然而，大家追求并没有就此停止下来，仍在不停地进行研究改善。绿色是和平，绿色是天然，绿色是友好。电梯是载人机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类生产和生活服务，强调电梯和环境协调和友好。现在意义上“绿色”，通常是强调“天然”一面，强调和环境协调和友好。电梯属于纯粹工业产品，其天然性应表现为对环境影响尽可能小，和环境协调和平衡，和电梯本身人性化。这也应是绿色电梯发展方向。(1)智能化。我们这罩所说智能化电梯是传统人工智能是无法胜任。传统智能控制是一个技术事先安排，说到底是一个程序控制，是一个周期性系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正智能电梯应更具人性化特点，不仅含有传统人工智能全部优点，而且还有传统人工智能无法比拟东西，含有动念和随机处理多种问题能力，诸如能依据轿厢内情况和各层候梯信息，自动地制订每次最优运动速度和停车政策；自动选择运动方面；双向语音交流；抵达目标层语音提醒等，让乘客有更多主动性，使大楼交通运输实现真正人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功效，让电梯自己能够检测到电梯故障所在，并立即报警给予排除5。图1-2 电梯门智能控制(2)安全。运行安全是电梯根本和关键。能够说，电梯全部其它工作全部是以此为中心展开，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯开启时较强电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一个良好视觉效果，让每一位乘客在宽大、明亮轿厢内有安全、舒适好心情。(3)和环境协调和平衡，包含以下多个方面：视觉协调。有些人曾经做过环境色彩是否对人有影响研究。该研究发展：视觉不协调环境色彩对人情绪、精神影响很大。色彩宜人，格调高雅，制作精良电梯，乘客自然会有一个安全感觉，有一个视觉上舒适。消除电磁辐射。如前所述，因为电梯是大楼里频繁起制动大容量电器是电磁干扰元凶，所以绿色电梯必需是一个达成本身对大楼电磁干扰最小，而又不被其它电磁干扰影响建筑机电设备。这么不仅能够确保乘客身心健康，而且也能够确保大楼、大厦中大楼办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)正常运转。舒适感。经过采取高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率连续变换方法，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成理想运行曲线，实现更稳定、更舒适运行6。图1-3 电梯运行速度曲线伴随时代发展，对人在和外界隔离封闭电梯轿厢内，心理上压抑感和恐惧感也有所考虑。所以，提倡对电梯进行豪华性装修。1.4课题研究内容课题所研究内容关键是用可编程控制器（PLC）改造在用电梯自动控制系统。因为大部分传统电梯电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯电控系统进行改造，以节省资金。所以，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产传统电梯改造之路，并进而提升国产电梯技术水平和质量，含有十分关键意义。针对传统电梯采取继电器逻辑控制方法存在功效弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺点，提出采取功效强、故障率低、可靠性高可编程控制器（PLC）来控制电梯。论文关键内容以下：首先对电梯系统及可编程控制器（PLC）及变频器作了比较全方面总结和介绍。接着叙述了电梯控制系统分类及特点，电梯控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统总体结构，由 PLC 来实现电梯信号控制，有双速电机实现调速，完成了电机和可编程控制器（PLC）选择。然后是系统硬件开发，完成了 PLC 选型、I/O 点数分配和 PLC 连接。在接下来章节中，采取中国使用很普遍工业控制组态软件组态王6.53，开发出了本电梯上位机对电梯系统仿真模拟，使本设计含有了一定可视化效果。第二章 电梯综述2.1电梯结构及组成部件电梯是机电一体化产品。各部分经过控制部分调度，亲密协同，使电梯可靠运行。尽管电梯品种繁多，但现在使用电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统和机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功效控制系统和电气安全保护等系统组成7。电梯基础结构图2-1所表示。1控制柜(屏)2一拽引机3拽引钢丝绳4限速器5限速器钢绳6限速器张紧装置7轿厢8安全钳9轿厢门安全触板10导轨11对重12厅门13缓冲器图2-1 电梯基础结构2.2电梯种类 2月19日国务院颁布了特种设备安全监察条例，明确要求电梯是特种设备，并对电梯含义做了叙述：“电梯是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行箱体或沿固定线路运行梯级(踏板)进行升降或平行运输人、货物机电设备”。这种对电梯叙述，被称作广义电梯概念，既包含上下运输人、货物升降式电梯，也包含用于水平或倾斜输送乘客自感人行道(英语Passenger Conveyor)和自动扶梯(英语Escalator)。现代电梯关键由曳引机（绞车）、导轨、对重装置、安全装置(如限速器、安全钳和缓冲器等)、信号操纵系统、轿厢和厅门等组成。这些部分分别安装在建筑物井道和机房中。通常采取钢丝绳摩擦传动，钢丝绳绕过曳引轮，两端分别连接轿厢和平衡重，电动机驱动曳引轮使轿厢升降。电梯要求安全可靠、输送效率高、平层正确和乘坐舒适等。电梯基础参数关键有额定载重量、可乘人数、额定速度、轿厢外廓尺寸和井道型式等8。现在，电梯行业及社会上对电梯分类大致有以下多个： (1)按用途分： 乘客电梯、载货电梯、客货电梯、病床电梯、住宅电梯、杂物电梯、观光电梯、其它专用电梯。(2)按额定速度分： 低速梯，常指低于1.00m/s速度电梯；中速梯，常指速度1.002.00m/s电梯。高速梯，常指速度大于2.00m/s电梯。超高速梯，速度超出5.00m/s电梯。(3)按拖动方法分：交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条式电梯、螺旋式电梯。(4)按控制方法分：手柄操纵控制电梯、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、向下集选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯、智能控制电梯。其它分类方法还有：按电梯有没有司机分类等9。2.3电梯关键参数及性能指标1.性能指标：（1）安全性 电梯时运输乘客，即使载货电梯通常也有些人相伴随，所以对电梯第一要求就是安全。电梯安全和设计、制造、安装调试及检修各步骤全部有亲密联络，任何一个步骤出了问题，全部可能造成不安全隐患，以致造成事故。（2）可靠性 电梯可靠性很关键，假如一部电梯工作起来常常出故障，就会影响大家正常生产和生活，给大家造成很大不便，不可靠也是事故隐患，常常是不安全起因。要想提升可靠性，首先应提升组成电梯各个零部件可靠性，只有每个零部件全部是可靠，整个电梯才能使可靠。（3）停站正确性 停站正确性又称平层正确度，平层精度。GB/T10058-1997电梯技术条件对轿厢平层正确度要求以下：电梯类型额定速度(m/s)平层正确度(mm)交流双速电梯0.25或0.5150.75或1.030交直流快速电梯1.52.015交直流高速电梯2.05电梯轿厢平层正确度和电梯额定速度，电梯负载情况有亲密关系。负载重，则惯性大，提速高惯性也大。所以检验平层正确度时，分别以空载，满载，上下运行，抵达同一层站停测量平衡误差，取其最大值做平层站平层正确度。（4）振动、噪声及电磁干扰现代电梯是为乘客发明舒适生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳，平静，无电磁干扰。（5）舒适感和快速感 电梯作为一个交通工具，对于快速性要求是必不可少，快速能够节省时间，这对于快节奏现代生活中乘客是很关键。不过加速度和减速度过分增大不合理改变又会造成乘客不适感。所以在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个相互矛盾原因。（6）节能 现代电梯应该合理选择拖动方法，以达成节能目标2.关键参数：1）额定载重量（kg）：制造和设计要求电梯载重量。2）轿厢尺寸（mm）：宽深高。3）轿厢形式：有单或双面开门及其它特殊要求等，和对轿顶、轿底、轿壁处理，颜色选择，对电风扇、电话要求等。4）轿门形式：有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。5）开门宽度（mm）：轿厢门和厅门完全开启净宽度。6）开门方向：人在厅外面对厅门，门向左方向为左开门，门向右方向开启为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称为中分门。7）曳引方法：常见有半绕1：1吊索法，轿厢运行速度等于钢丝运行速度。半绕2：1吊索法，轿厢运行速度等于钢丝运行速度二分之一。全绕1：1吊索法，轿厢运行速度等于钢丝运行速度。8）额定速度（m/s）：制造和设计所要求电梯运行速度。9）电气控制系统：包含控制方法、拖动系统形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。10）停层站数（站）：凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢地点均称为站。11）提升高度（mm）：由底层端站楼面至层顶端站楼面之间垂直距离。12）顶层高度（mm）:由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之垂直距离。电梯运行速度越快，顶层高度通常越高。13）底坑深度（mm）：由层底端站楼面至井道底面之间垂直距离。电梯运行速度越快，底坑通常越深。14）井道深度（mm）：由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间垂直距离。15）井道尺寸（mm）：宽深10。第三章 运行方案设计3.1 总体方案确实定电梯PLC控制系统和其它类型电梯控制系统一样关键由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3-1电梯系统结构框图，关键硬件由轿厢、开门机构、曳引机构、控制系统等组成。图3-1电梯系统结构框图3.2 PLC控制系统方案设计1.信号控制系统电梯PLC控制系统和其它类型电梯控制系统一样关键由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图4-1为电梯PLC控制系统基础结构图，关键硬件包含PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置和主拖动系统等11。系统控制关键为PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号经过PLC输入接口送入PLC，存放在存放器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号12。轿厢操纵盘厅外呼梯输入接口PC主机CPU 存放器输出接口调整器拖动控制井道装置安全装置指层器门机控制图3-2 电梯PLC控制系统基础结构图2.电梯控制系统实现功效电梯控制系统实现以下功效：1)行车方向由内选信号决定,顺向优先实施; 2)行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车; 3)内选信号、呼梯信号含有记忆功效,实施后解除。 4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示5)停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门; 6)延时自动关门,关门后延时等候内选，自动行车; 7)行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。3.3 电梯曳引方案曳引电梯是当今世界应用最为广泛梯型，含有安全可靠、提升高度大、结构紧凑等优点【】。曳引电梯最常见曳引比有1：1和2；1两种，其工作原理图3-3所表示。本设计出于降低对电机要求考虑，采取了2：1曳引方案13。图3-3 电梯曳引系统工作原理示意图第四章 硬件选型、设计及计算4.1 四层电梯曳引电机及门电机电路图依据设计要求，此次设计电气控制系统主回路原理图图5-1所表示。图中M1，M2为曳引电机和门电机，交流接触器KM1KM4经过控制两台电动机运行来控制轿厢和厅门，从而进行对电梯控制。FR1，FR2为起过载保护作用热继电器，用于电梯运行过载时断开主电路。FU1为熔断器，起过电流保护作用。图4-1 电气控制系统主回路原理图4.2 可编程控制器(PLC)选择4.2.1 可编程控制器(PLC)特点（1）可靠性高，抗干扰能力强PLC是为工业控制而设计，除了对器件严格筛选外，在硬件和软件两个方面还采取可屏蔽、滤波、隔离、故障诊疗和自动恢复等方法，使可编程控制器含有很强抗干扰能力，其平均无故障时间达成(35)104h以上。（2）编程直观、简单考虑到大多数电气技术人员熟悉电气控制线路特点，PLC没有采取微机控制中常见汇编语言，而是采取了一个面向控制过程梯形图语言。梯形图语言和继电器原理图相类似，形象直观，易学易懂，电气工程师和含有一定知识电气技术人员全部可在短时间内学会，计算机技术和传统继电器控制技术间隔阂在PLC上完全不存在。所以，很多国家生产PLC全部把梯形图语言作为第一用户语言，另外，还可采取指令表进行编程控制。（3）适应性好PLC是经过程序实现控制。当控制要求发生改变时，只要修改程序即可。因为PLC产品已标准化，系列化，模块化，所以能灵活方便地进行系统配置，组成规模不一样、功效不一样控制系统。其适应能力很强，既可控制一台机器，一条生产线，也可控制一个复杂群控系统；既能够现场控制，又能够远距离控制。（4）功效完善，接口功效强现在PLC含有数字量和模拟量输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、次序控制、通信、人机对话、自检、统计和显示等功效，使设备控制水平大大提升；其接口功率驱动范围较大，不象一般计算机输出信号需放大才能驱动负载，极大地方便了用户。其常见数字量输入输出接口，就电源而言有110 V、220 V交流和5V、48 V直流等多个，负载能力可在0.55 A范围内改变，模拟量输入输出有50 mV、10 V和010 mA、420 mA等多个规格，能够很方便地将PLC和多种不一样现场控制设备次序连接，组成应用系统。因为PLC含有以上特点，所以，和传统继电器接触器控制和现在流行电脑控制相比较，在电梯这么大型电气设备控制系统中采取PLC实现控制应是最好选择。多年来，PLC在处理速度、控制功效、通信能力及控制领域等方面全部不停有新突破，正向着电气控制、仪表控制、计算机控制一体化(EIC)方向发展，PLC装置已成为自动化系统基础装置，是组成FMS、COMC、FA主控单元14。4.2.2 轿厢楼层位置检测方法关键方法有以下多个:(1) 用干簧管磁感应器或其它位置开关:这种方法直观、简单，但因为每层需使用一个磁感应器，当楼层较高时，会占用PLC太多输入点。(2) 利用稳态磁保开关:这种方法需对磁保开关不一样状态进行编码，在多种编码方法中适合电梯控制只有格雷变形码，但它是无权代码，进行运算时需采取PLC指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变庞大9。(3) 利用旋转编码器:现在，PLC通常全部有高速脉冲输入端或专用计数单元，计数正确，使用方便，所以在电梯PLC控制系统中，可用编码器测取电梯运行过程中正确位置，编码器可直接和PLC高速脉冲输入端相连，电源也可利用PLC内置24V直流电源，硬件连接可谓简单方便。由以上分析可见，用旋转编码器检测轿厢位置优于其它方法，故本设计采取此法。4.2.3 PLC选型依据以上选择轿厢楼层位置检测方法，要求可编程控制器必需含有高数计数器。又因为电梯是双向运行，所以PLC还需含有可逆计数器15。本设计再考虑到以下多个方面，所以选择西门子PLC来实现四层楼电梯电气控制:(1)配置简单。多种机型均可采取相同配置，简化设备采购和仓库库存管理。(2)编程方便。用户可依据不一样机型步骤要求编制程序，程序调试和修改全部很简便，能依据用户需求进行改变；程序可采取密码保护，保护自己劳动结果。而且PLC采取梯形图语言简单易学，轻易上手，不像单片机控制系统那样复杂而且一旦定型不易修改，不能依据用户需求改变。(3)系统能很方便地连接到PC机监控系统或其它系统如楼宇自控系统中，依据应用情况，有时可无须增加额外硬件就能实现；增加合适硬件可连接到互联网上。(4)系统外观高级，控制灵活，正确度高；故障率极低，节省维护成本。总而言之，在此次设计中选择西门子PLC进行过程控制。S7-200CNCPU型号包含CPU222CN，CPU224CN,CPU226CN等。 S7-200CN针对低性能要求小型PLC，它能够控制多种设备以满足自动化控制需求，紧凑结构、灵活配置和强大指令集使S7-200成为多种控制应用理想处理方案。依据电梯控制要求，需要22个输入21个输出点，可选择CPU226CN作为主控制器。它集成24输入/16输出，共40个数字量I/O点；可连接7个扩展模块，最大扩展168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点；含有12K字节程序和8K字节数据存放空间和6个独立30KHZ高速计数器，两路独立20KHZ高速脉冲输出，1个RS485通讯/编程口。是含有较强控制力控制器，用于控制电梯运行16。输入输出分布以下表。序号名 称输入点序号名 称输出点0一层平层I0.00电梯上行记忆Q0.01二层平层I0.11电梯下行记忆Q0.12三层平层I0.22电机正转Q0.23四层平层I0.33电机反转Q0.34内呼一楼I0.44内呼一楼指示Q0.45内呼二楼I0.55内呼二楼指示Q0.56内呼三楼I0.66内呼三楼指示Q0.67内呼四楼I0.77内呼四楼指示Q0.78一层外呼上行I1.08一层外呼上行指示Q1.09二层外呼上行I1.19二层外呼上行指示Q1.110三楼外呼上行I1.210三楼外呼上行指示Q1.211二楼外呼下行I1.311二楼外呼下行指示Q1.312三楼外呼下行I1.412三楼外呼下行指示Q1.413四楼外呼下行I1.513四楼外呼下行指示Q1.514手动开门I2.014门电机正转Q1.615手动关门I2.115门电机反转Q1.716开门限位I2.2 17关门限位I2.3 18电梯上升极限位I2.419电梯下降极限位I2.54.3 变频器选择伴随变频器性能价格比提升，交流变频调速已应用到很多领域，因为变频调速很多优点，使得交流变频调速在电梯行业也得到广泛应用。现在，有为电梯控制而设计专用变频器早已问世，其功效较强，使用灵活，但其价格相对较贵。所以，本设计没有采取专用变频器，而是选择了通用变频器，经过合理配置、设计和编程，一样能够达成专用变频器控制效果。这是本设计特点之一。现在，市场流行通用变频器种类繁多，而电梯行业中使用变频器品牌也不少，其控制系统结构也不尽相同，但其总控制思想却是大同小异。4.3.1 变频器原理变频器是利用电力半导体器件通断作用将工频电源变换为另一频率电能控制装置。我们现代使用变频器关键采取交-直-交方法，先把工频交流电源经过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制交流电源提供给电动机，变频器电路通常由整流、中间直流步骤、逆变和控制四个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形16。中间直流步骤为滤波、直流储能和缓冲无功功率。图4-2所表示。图4-2 变频器基础组成变频器是利用输出功率可改变交流电力拖动设备。变频器调速关键工作原理是将供给电机定子三相交流工频电经大功率整流元件整流变成直流，再将直流电用正弦波脉宽调整技术逆变为频率可调、幅度也随之改变三相交流电。以此为电源再供给电机使用。图4-3所表示。图4-3 变频器电路连接示意图4.3.2 变频器选择电梯调速要求除了通常工业控制静态、动态性能外，它舒适度指标往往是选择中一项关键内容。本设计中拖动调速系统关键在于确保电梯按理想给定速度曲线运行，以改善电梯运行舒适感；另外，因为电梯在建筑物内耗电量占建筑物总用电量相当百分比，所以，电梯节省用电日益受到重视。考虑以上多种原因，本设计选择安川VS-616G5型全数字变频器，它含有磁通矢量控制、转差赔偿、负载转矩自适应等一系列优异功效8，能够最大程度地提升电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗，尤其适合电梯类负载频繁改变场所17。4.3.3 VS-616G5型变频器特点VS-616G5型变频器是安川电机企业面向世界推出二十一世纪通用型变频器。这种变频器不仅考虑了V/f控制，而且还实现了矢量控制，经过其本身自动调谐功效和无速度传感器电流矢量控制，很轻易得到高起动转矩和较高调速范围。VS-616G5变频器特点以下:(1) 包含电流矢量控制在内四种控制方法均实现了标准化。(2) 有丰富内藏和选择功效。(3) 因为采取了最新式硬件，所以，功效全、体积小。(4) 保护功效完善、维修性能好。(5) 经过LCD操作装置，可提升操作性能4.3.4 VS-616G5型变频器结构及参数设置因为采取PLC作为逻辑控制部件，故变频器和PLC通讯时采取开关量而不用模拟量。因为616G5是通用型变频器，所以用在电梯控制上为了满足运行效率、舒适感、平层精度和安全性要求，其参数设置比专用型变频器要复杂得多。616G5变频器共有9组参数，每一组参数设定全部含有特定含义。常见参数如表4-3 10。表4-3变频器参数参数功用A组确定控制模式B组选择运行功效C组确定加减速时间及转矩赔偿时间D组选择频率E组确定运行压频曲线F组保护设置H组确定偏差标准参数设置标准:(1) 为减小开启冲击及增加调速舒适感，其速度环百分比系数宜小些，而积分时间常数宜大些；(2) 为了提升运行效率，快车频率应选为工频，而爬行频率要尽可能低些，以减小停车冲击；(3) 零速通常设置为0Hz，速抱闸功效将影响舒适感；(4) 变频器其它常见参数可依据电网电压和电机铭牌据直接输入，具体设置见表4-4。表4-4安川616G5变频器关键参数设置表参数名称设定值说明A1-02