基于PLC五层电梯楼层控制系统的设计样本.doc

中工信商-JX16-本科毕业论文（设计）基于PLC五层电梯楼层控制系统设计系 （部）信息工程系专 业自动化学 号学生姓名向强指引教师刘爱荣提交日期 05 月 20 日摘 要随着房地产业发展，当代都市中高层建筑日益增多，电梯将成为人们寻常生活不可或缺代步工具。除了电机等硬件以外，电梯控制系统将成为影响电梯性能好坏核心因素。PLC（Programmable logic controller）因其简朴易用、可靠性高、维修以便和抗干扰能力强等长处，在电梯控制领域得到了极为广泛应用。本文以德国西门子公司S7-200系列PLC为核心控制器件，以五层电梯为设计对象，分别从电梯构成、工作原理和控制原理展开阐述，其中涉及电梯简介、方案论证、电路设计、程序设计、程序调试、组态建立等几种某些。该系统采用CPU226型PLC为控制核心，通过PLC循环扫描输入/输出状态，控制电动机转动，从而控制轿厢升降、停层、开（关）门等动作。电路某些重要由曳引系统、楼层检测开关、层位数码管显示、呼梯按键及相应批示灯、超重报警蜂鸣器和超重报警灯、能耗制动与电磁抱闸、上（下）行状态批示、高（低）速度选取等电路。程序某些简介了系统程序设计思路和程序功能分析，着重简介了呼梯信号产生与消除、停层信号显示与消除、制动与抱闸、轿厢升降与开关门等环节逻辑构造。软硬兼顾，结合组态王监控软件进行系统调试，最后可以精准、可靠达到五层电梯控制规定。核心字：PLC，电梯，报警，制动PLC five layer elevator control system design based onAbstractWith the development of real estate industry，modern city in an increasing number of high-rise building，the elevator will become indispensable to the daily life of the people of the means of transport. In addition to the motor and other hardware，the elevator control system will become the core factors affecting the performance of elevator. PLC (Programmable logic controller) because of its advantages of easy to use，high reliability，convenient repair and strong anti-interference ability，has been widely used in the field of elevator control. In this paper Siemens German company S7-200 series PLC as the core control device，with five elevators as the design object，respectively from the elevator components，working principle and control principle are discussed，including the introduction，elevator scheme argumentation，circuit design，program design，program debugging，the configuration set parts. The system uses CPU226 PLC as the control core，through the PLC cycle scan input / output state，control the motor to rotate，so as to control the lifting of a car，stop，open (close) door movement. The circuit part is mainly composed of a traction system，floor detection switch，horizon of digital tube display，indicating lamp，call buttons and the corresponding overweight alarm buzzer and overweight alarm lamp，energy consumption brake and the electromagnetic brake，upper (lower) for status indication，high (low) speed selection circuit. The program introduces the design idea and program analysis system program function，emphatically introduces the logic structure generation and display of elimination，stop signal and eliminate，brake and brake，the car lifting and switch gate link call signal. Both . Both soft and hard，debug the system with Kingview software，can be accurate，reliable to control the five elevator requirements.Keywords：Programmable logic controller，Elevator，Alarm，Brake 目 录1 电梯简介11.1 电梯来源与发展11.2 电梯分类21.3 电梯构成和各个某些功能31.4 电梯工作原理62 电梯控制方案72.1 控制方案比较与拟定72.2 PLC型号和扩展模块型号选取92.3 编程语言选取113 电路设计123.1 主电路设计123.1.1 硬件选取123.1.2 主电路图绘制163.2 控制电路设计194 程序设计204.1 电梯工作流程204.1.1 电梯初始状态214.1.2 电梯在运营中状态214.1.3 电梯运营后状态224.2 电梯控制规定224.3 梯形图设计224.3.1 楼层显示环节234.3.2 轿内呼梯信号显示与消除环节254.3.3 厅外呼梯信号显示与消除环节264.3.4 定向显示与消除环节284.3.5 电梯启动和速度选取环节304.3.6 能耗制动环节304.3.7 抱闸停车环节324.3.8 轿内照明环节324.3.9 超重报警环节334.3.10 电梯开门环节334.3.11 电梯关门环节345 程序仿真与调试365.1 仿真软件简介365.2 硬件设立365.3 下载及运营程序375.4 模仿调试程序386 组态建立406.1 组态王软件简介406.2 电梯组态建立407 总结46参照文献47道谢48附录49附录1 主电路总图49附录2 控制电路接线图50附录3 程序清单51附录4 电梯系统组态图591 电梯简介1.1 电梯来源与发展依照国外关于资料简介，公元前28在古代埃及，为了建筑当时金字塔，曾使用过由人力驱动升降机械。公元1765年瓦特创造了蒸汽机后，1858年美国研制出以蒸汽机为动力，并通过带传动和蜗轮减速装置驱动电梯。1878年英国阿姆斯特郎创造了水压梯。并随着水压梯发展，裁减了蒸汽梯。日后又采用液压泵和控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式构造液压梯，这种液压梯至今仍为人们所采用。但是电梯得以兴盛发展主线因素在于采用了电力作为动力来源。自 1889年美国奥斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力升降机以来，已经经历了一百近年。当前电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺代步工具，并且作为载人工具，人们对电梯在可靠性、舒服性、低噪音、低能耗、操作以便性等性能方面规定也愈来愈高，电梯群控系统应运而生，两台电梯并联优化控制又是电梯群控较简朴、也是最常用状况。两台电梯并联控制或是多台电梯群控，其最直观感觉是两台或多台电梯并排设立并且共享各个楼层厅外呼梯信号，并能按预定规律进行各电梯自动调度工作。国内电梯使用历史悠久。80年代中期以来，随着国内对外开放，对内搞活经济政策进一步贯彻执行，随着技术引进工作进一步开展，在国内建立一批合资和独资电缆生产厂，使国内电梯工业又获得巨大发展，国内又新颁布一批具备80年代国际水平电梯制造原则，随着采用新原则生产电梯批量推向市场，技术性能和质量明显提高电梯又进一步增进建筑业和电梯业发展，电梯工业蓬勃发展局面已经形成。据记录，国内在用电梯已达40多万台，每年还以约5万6万台速度增长。并且在实现电梯群控系统后，据某些资料数据显示，电梯并联后运送能力提高了20%-30%左右，减少了电梯因停层而带来加减速、开门、关门及等待时间，因而在上、下班客流量高峰时段，乘员候梯和乘梯时间大大减短。纵观国内电梯行业发展历程，从改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中走过了一种从无到有，从有到多，从多到精发展历程。随着房地产市场巨大变化，中华人民共和国已经成为全球容量最大、增长最快电梯市场。这就必然会使电梯技术不断发展更新。当前新一代电梯特点如下：构造不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化。随着新技术、新构造、新材料、新工艺发展，电梯机械系统构造简朴化、体积小巧化、材料轻型化、工艺先进化、外观美丽化。同步，无机房电梯在此后会有较大发展。技术含量更高，性能更好。电梯行业技术发展非常迅速，现如今具备先进性能，高舒服性变压变频（如下简称VVVF）电梯，已是电梯行业原则配备；然而，永磁同步无齿轮曳引机具备更节能、更清洁、更安静、更安全、更经济等特点。因此永磁同步无齿轮曳引机将逐渐成为新型曳引机主流，由于永磁技术先进性，将来很也许取代VVVF技术。此外，网络控制和智能群控制系统以其控制先进性、迅速性、精确性和可靠性也是电梯发展潮流。安装更以便、快捷。高效、安全、可重复使用无手架安装，将是高层电梯安装重要方式，随着技术开发、应用，电梯硬件系统给安装带来了更大以便，使电梯安装更快、效率更高。1.2 电梯分类电梯普通按用途、速度、拖动方式和控制方式等进行分类。当前电梯基本分类办法如表1-1所示：表1-1 电梯分类分类方式种类按用途分类乘客电梯、载货电梯、医用电梯、杂物电梯、观光电梯、车辆电梯、船舶电梯、建筑施工电梯、冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电梯操纵电站电梯及消防员用电梯等按驱动方式分类交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯及直线电机驱动电梯等按电梯速度分类低速电梯（1.00m/s）、中速电梯（1.002.00m/s）、高速电梯（不不大于2.00m/s）、超高速电梯（超过5.00m/s）及特高速电梯（16.7m/s）按有无司机分类有司机电梯、无司机电梯及有/无司机电梯等按操纵控制方式分类手柄开关操纵、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯及群控电梯等按特殊用途分类冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯及消防员用电梯等1.3 电梯构成和各个某些功能图1-1 轿厢式电梯构造轿厢式电梯构造如图1-1所示，接下来按表1-2对其功能进行阐述。表1-2 轿厢式电梯重要构成某些及其功能重要系统重要功能重要构成部件曳引系统输出与传递动力，使电梯运营。曳引电机、联轴器、制动器、减速箱、曳引钢丝绳、曳引轮、导向轮、反绳轮导向系统限制轿厢和对重活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导轨、导靴、导轨支架轿厢运送乘客和货品电梯组件，是电梯工作某些。轿厢架、轿厢体门系统封住层站入口和轿厢入口。轿厢门、层门、开门机、门锁装置重量平衡系统相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间重量差保持在限额之内，保证电梯曳引传动正常。对重、重量补偿装置电力拖动系统提供动力，实行电梯速度控制。曳引电动机、供电系统、速度反馈装置、电动机调速装置电气控制系统对电梯运营实行操纵和控制。操纵装置、位置显示装置、控制屏(柜)、平层装置、选层器安全保护系统保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全事故发生。电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置图1-2 电梯曳引系统电梯曳引系统是电梯动力设备，又称电梯主机。功能是输送与传递动力使电梯运营，因此我要对这一某些作一下详细阐述。如图1-2所示，它由电动机、制动器、联轴器、减速箱、曳引轮、机架和附属盘车手轮等构成。盘车手轮有固定在减速箱轴上，也有平时挂在附近墙上，使用时再套在减速箱轴上。1. 联轴器电动机轴与减速器蜗杆轴是在同一轴线上，当电动机旋转时带动蜗杆轴也旋转，但是两者是两个不同部件，需要用适当办法把它们连接在同一轴线上，保持一定规定同轴度。因而，联轴器是连接曳引电动机轴与减速器蜗杆轴装置，用以传递由一根轴延续到另一根轴上扭矩。如图1-3所示，它位于曳引电动机轴端与减速器蜗杆轴端会合处。在应用中，普通将联轴器提成刚性和柔性两类。对于蜗杆轴采用滑动轴承构造，普通采用刚性联轴器，由于此时轴与轴承配合间隙较大，刚性联轴器有助于蜗杆轴稳定转动。刚性联轴器规定两轴之间有高度同心度，连接后不同心度不应不不大于0.02mm。弹性联轴器，由于联轴器中橡胶块在传递力矩时会发生弹性变形，从而能在一定范畴内自动调节电动机轴与蜗杆轴之间同轴度，对传动中振动具备减缓作用，因而安装时容许有较大同心度误差（容许误差0.1mm）。电梯曳引电机与减速箱之间用是刚性联轴器。图1-3 联轴器2. 制动机构为保证电梯安全运营和有效停层，曳引系统中制动器是必不可少。制动器工作原理：当电梯处在静止状态时，曳引电动机、电磁制动器线圈中均无电流通过，这时因电磁铁铁芯间没有吸引力、制动瓦块在制动弹簧压力作用下，将制动轮抱紧，保证电机不旋转；当曳引电动机通电旋转瞬间，制动电磁铁中线圈同步通上电流，电磁铁铁芯及时磁化吸合，带动制动臂使其制动弹簧受作用力，制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，电梯得以运营；当电梯轿厢到达所需停站时，曳引电动机失电、制动电磁铁中线圈也同步失电，电磁铁芯中磁力迅速消失，铁芯在制动弹簧作用下通过制动臂复位，使制动瓦块再次将制动轮抱住，电梯停止工作。制动轮和制动器如图1-4和图1-5所示。当前新一代电梯对制动器规定如下：电梯动力电源失电或控制电路电源失电时，制动器能及时进行制动。当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度运营时，制动器应能使曳引机停止运转。电梯正常运营时，制动器应在持续通电状况下保持松开状态；断开制动器释放电路后，电梯应无附加延迟地被有效制动。切断制动器电流，至少应用两个独立电气装置来实现。电梯停止时，如果其中一种接触器主触点未打开，最迟到下一次运营方向变化时，应防止电梯再运营。装有手动盘车手轮电梯曳引系统，应能用手松开制动器并有一种持续力去保持其松开状态。图1-4 制动轮 图1-5 抱闸机构 图1-6 减速器3. 减速器普通三相异步电动机转速很高，而在实际应用中咱们并不盼望很高转速，这时候就需要使用减速器使曳引轮转速在一定范畴内平滑变化。减速器（又称变速箱）被用于有齿轮曳引机上，安装在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间。如图1-6所示，蜗杆减速器是由带积极轴蜗杆与安装在壳体轴承上带从动轴蜗轮构成，其减速比可在18120范畴内，蜗轮齿数不少于30，其效率不如齿轮减速器，但其构造紧凑，传动平稳，传动比大，噪音小，外型尺寸小，并且当由蜗轮传动蜗杆时，反效率低，有一定自锁能力，可以增长制动力矩，从而可以增长电梯停车时安全性，因而被广泛采用。1.4 电梯工作原理曳引钢丝绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引钢丝绳与曳引轮摩擦产生牵引力，实现轿厢和对重升降运动，达到运送目。 固定在轿厢上导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运营中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电状况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货品出入。轿厢是运载乘客或其她载荷箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引钢丝绳运动中张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以精确停靠。电气系统实现对电梯运动控制，同步完毕选层、平层、测速、照明工作。批示呼喊系统随时显示轿厢运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运营安全。2 电梯控制方案2.1 控制方案比较与拟定当前电梯系统控制重要有三种方式：继电器电路控制、微机控制、PLC控制。继电器控制系统由于线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，其曳引系统多采用交流双速电机换速，由于效率低，调速性能指标较差等缺陷，严重影响电梯运营质量，当前已逐渐裁减。个人计算机有很强数据解决功能和图形显示功能，有丰富软件支持，但它们是为办公室自动化和家庭设计，对环境规定很高，抗干扰能力不强，普通不适合在工业现场使用。单片机只是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O设备相连，要将它用于工业控制，还需要附加某些配套集成电路和I/O接口电路。此外单片机控制系统硬件设计、制作和程序设计工作量相称大，规定设计者具备较强计算机领域理论知识和实践经验。工业控制计算机（简称工控机）也是为工业控制设计，当前比较流行是PC总线工控机，它与个人计算机兼容。工控机普通是在通用微机基本上发展起来，有实时操作系统支持，因而在规定超高速、实时性强、功能复杂控制领域占有优势。工控机外部I/O接线普通使用多芯扁平电缆插头和插座，直接从印刷电路板上引出，不如可编程控制器接线端子以便可靠。上述各种计算机用于控制程序普通都是用汇编语言或C语言编写，对于非专业人员来说，可读性是非常差。PLC不但充分运用微解决器长处来满足各种工业领域实时控制规定，同步也照顾到现场电气维护人员技能和习惯，摒弃了惯用计算机编程语言表达方式，独具风格形成了一套以继电器梯形图为基本形象编程语言和模块化软件构造，使顾客程序编写清晰直观、调试和查错都很容易进行。下面咱们来讨论一下它长处：可靠性高，抗干扰能力强 PLC用软件代替大量中间继电器和时间继电器，仅剩余与输入和输出关于少量硬件，接线可减少到继电器控制系统1/10 - 1/100，因触点接触不良导致故障大为减少。 较高可靠性是电气控制系统硬指标。PLC由于采用当代大规模集成电路技术，采用严格生产工艺制造，内部电路采用了先进抗干扰技术，具备很高可靠性。例如西门子公司生产S7系列PLC平均无端障时间高达30万小时。某些使用冗余CPUPLC平均无端障工作时间则更长。从PLC机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大减少。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，浮现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件故障自诊断程序，使系统中除PLC以外电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具备极高可靠性也就不奇怪了。 硬件配套齐全，功能完善，合用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模系列化产品，并且已经原则化、系列化、模块化，配备有品种齐全各种硬件装置供顾客选用，顾客能灵活以便地进行系统配备，构成不同功能、不同规模系统。PLC安装接线也很以便，普通用接线端子连接外部接线。PLC有较强带负载能力，可直接驱动普通电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模工业控制场合。除了逻辑解决功能以外，当代PLC大多具备完善数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC功能单元大量涌现，使PLC渗入到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力增强及人机界面技术发展，使用PLC构成各种控制系统将变得非常容易。 易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿公司工控设备。它接口容易，编程语言易于工程技术人员所接受。梯形图语言图形符号与表达方式和继电器电路图相称接近，只用PLC少量开关逻辑控制指令就可以以便地实现继电器电路功能，从而为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言工业人员打开了以便之门。 系统设计、安装、调试工作量小，维护以便，容易改造 PLC梯形图程序普通采用顺序控制设计法。这种编程办法很有规律，很容易掌握。对于复杂控制系统，梯形图设计时间比设计继电器系统电路图时间要少得太多太多了。 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部接线，使控制系统设计及建造周期大为缩短，同步也为维护提供了以便。更重要是使同一设备通过变化程序变化生产过程成为也许。体积小，重量轻，能耗低 以超小型PLC为例，它底部尺寸不大于100mm，仅相称于几种继电器大小，因而可将开关柜体积缩小到本来1/2 - 1/10。它重量不大于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化抱负控制设备。由于PLC具备上述各种长处，在工业控制领域具备不可比拟竞争力，把PLC作为电梯运动控制核心某些是很合理选取，并且PLC当前在市场上也是一种成熟产品。因此，经上述比较可得，拟定选用PLC控制电梯运营。2.2 PLC型号和扩展模块型号选取据理解，在PLC品牌中，重要为西门子与三菱竞争。由于学校实验室当前没有其她品牌PLC设备，仅有西门子S7-200型PLC。因而，结合设计规定和实际状况，我选取用西门子S7-200PLC设计电梯控制系统。西门子PLC输出方式重要有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出，按控制规定，本设计应选继电器输出型PLC。西门子S7-200系列PLC型号当前重要有CPU221型、CPU222型、CPU224型和CPU226型。依照控制规定拟定I/O点数，如表2-1所示。表2-1 五层电梯控制系统I/O分派输入点输出点国标代号地址输入点名称国标代号地址输出点名称BP1I0.0超重感应开关PG1和PB1Q0.0超重报警信号灯和蜂鸣器SF1I0.1轿厢内一层按钮PG2Q0.1轿厢内一层批示灯SF2I0.2轿厢内二层按钮PG3Q0.2轿厢内二层批示灯SF3I0.3轿厢内三层按钮PG4Q0.3轿厢内三层批示灯SF4I0.4轿厢内四层按钮PG5Q0.4轿厢内四层批示灯SF5I0.5轿厢内五层按钮PG6Q0.5轿厢内五层批示灯SF6I0.6轿厢内开门按钮PG7-PG11Q0.6轿厢上行批示灯SF7I0.7轿厢内关门按钮PG12-PG16Q0.7轿厢下行批示灯SF8I1.0一层上外呼按钮PG17Q1.0一层向上外呼批示灯SF9I1.1二层上外呼按钮PG18Q1.1二层向上外呼批示灯SF10I1.2二层下外呼按钮PG19Q1.2二层向下外呼批示灯SF11I1.3三层上外呼按钮PG20Q1.3三层向上外呼批示灯SF12I1.4三层下外呼按钮PG21Q1.4三层向下外呼批示灯SF13I1.5四层上外呼按钮PG22Q1.5四层向上外呼批示灯SF14I1.6四层下外呼按钮PG23Q1.6四层向下外呼批示灯SF15I1.7五层下外呼按钮PG24Q1.7五层向下外呼批示灯BG1I2.0一楼下方平层感应器EA1Q2.0轿厢内照明灯BG2I2.1二楼上方平层感应器PG25-PG30Q2.1楼层显示数码管a段BG3I2.2二楼下方平层感应器Q2.2楼层显示数码管b段BG4I2.3三楼上方平层感应器Q2.3楼层显示数码管c段BG5I2.4三楼下方平层感应器Q2.4楼层显示数码管d段BG6I2.5四楼上方平层感应器Q2.5楼层显示数码管e段BG7I2.6四楼下方平层感应器Q2.6楼层显示数码管f段BG8I2.7五楼上方平层感应器Q2.7楼层显示数码管g段BG9I3.0开门限位开关QA1Q3.0轿厢上行线圈BG10I3.1关门限位开关QA2Q3.1轿厢下行线圈BS1I3.2零速感应开关QA3Q3.2低速运营线圈记录：总计I/O点数：59个QA4、QA5Q3.3高速运营线圈输入点数：27个QA6Q3.4开门线圈QA7Q3.5关门线圈输出点数：32个MB1Q3.6电梯制动线圈MB2Q3.7电机抱闸线圈西门子S7-200CPU221主机输入点数6个，主机输出点数4个，总计I/O点数10个，不具备扩展功能。西门子S7-200CPU222主机输入点数8个，主机输出点数6个，总计I/O点数14个，可扩展2个模块。西门子S7-200CPU224主机输入点数14个，主机输出点数10个，总计I/O点数24个，可扩展7个模块。西门子S7-200CPU226如图2-1所示主机输入点数24个，主机输出点数16个，总计I/O点数40个，可扩展7个模块。西门子S7-200系列PLC可提供3大类共9种数字量输入/输出模块。1）EM221数字量输入（DI）模块：8点24V DC输入，光电耦合器隔离。2）EM222数字量输出（DO）模块，它具备8点24V 晶体管输出型和8点继电器输出型两种输出类型3）EM223数字量混合输入/输出(DI/DO)模块，它具备6中输出类型。24V DC输入4点/输出4点。24V DC输入4点/继电器输出4点。24V DC输入8点/输出8点。24V DC输入8点/继电器输出8点。24V DC输入16点/输出16点。24V DC输入16点/继电器输出16点，如图2-2所示。依照表2-1,输入点数27个，输出点数32个，总计I/O点数59个，显然上述4种PLC单独使用均不能满足规定。下面以闲置端子至少和扩展模块至少为原则，从如下方案中选出最优方案：方案1：西门子S7-200CPU224PLC 1块 + EM223 24V DC输入16点/继电器输出16点1块 + EM222 8点继电器输出型1块。方案2：西门子S7-200CPU226PLC 1块 + EM223 24V DC输入16点/继电器输出16点1块。图2-1 S7-200 CPU226 AC/DC/RLY图2-2 EM223 DC/RLY图2-3 RS485数据传播线从经济上和实际电气接线复杂限度上考虑，显然方案2优于方案1，因而，本设计采用方案2。2.3 编程语言选取STEP7-Micro/Win32编程软件可以完毕制作程序、对可编程控制器CPU写入/读出、监控程序运营、调试程序、PLC错误诊断等一系列功能。该编程软件提供了功能较为完整编程语言，以适应PLC在各种工业环境中应用。运用PLC编程语言，按照不同控制规定编制不同控制程序，这相称于设计和变化继电器控制硬件接线，也就是所谓“可编程”。STEP7-Micro/Win32编程软件编程语言普通有五种：顺序功能图(Sequential Function Chart)、梯形图(Ladder Diagram)、功能块图(Function Block Diagram)、指令表(Instruction List)和构造文本(Structured Text)。其中，顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能块图(FBD)是图形编程语言，指令表(IL)和构造文本(ST)是文字语言。梯形图(LD)是当前使用最广泛PLC图形编程语言，梯形图语言图形符号与表达方式和继电器电路图相称接近，只用PLC少量开关逻辑控制指令就可以以便地实现继电器电路功能，可读性相称好。因而，本系统PLC程序编写采用梯形图语言。3 电路设计3.1 主电路设计3.1.1 硬件选取1. 曳引电机选取由于曳引电机都是短时工作制，其基本上都是工作在起动、恒速、制动、停止四个状态。因此像这样频繁起动、制动工作场合，就规定电机具备起动电流小，过载能力强，机械强度大、绝缘材料级别高等特点。依照电梯这种特殊运营状态，可以使用异步电动机，由于异步电动机构造简朴、价格便宜、维护次数低、运营以便，但考虑电梯启动时不能过流且到了制定层要进行减速运营，因此所选电机应具备调速能力。普通状况下，电梯对曳引电机有如下规定：高速或低速运营时要有较大堵转转矩和较小堵转电流。低速制动时产生制动转矩应使制动效果明显而制动电流又不能过大，以保证电动机可靠运营。高速运营时电动机有较高效率和功率因数。为了使电梯平稳、舒服，电机应具备良好机械特性。兼顾以上几种方面，决定选用交流双速异步电动机。双速电动机其实就是笼型异步电动机，只但是在其定子绕组上有两套绕组，一套高速绕组，一套低速绕组，或者是一套绕组在不同运营速度下接法不同。但无论是如何绕组，其目都是在电机运营时通过变化定子绕组办法使电机定子绕组磁极对数变化。 公式(3-1) 公式(3-2)公式3-1是同步转速表达式，公式3-2是转子实际转速表达式，由以上两式可以看出，异步电机同步转速和磁极对数成反比，当磁极对数增长一倍时，同步转速下降到原转速一半，电动机额定转速也将下降近似一半。因此变化磁极对数可以达到变化电机转速目。双速电动机定子绕组引出六根出线端，可以结成2Y、Y2Y。图3-1和图3-2为双速电动机绕组连接图。图3-1为三角形（四级，低速）与双星形（二级，高速）接法；图3-2所示为星形（四级，低速）与双星形（二级，高速）接法。若低速运营时，电动机三相绕组端子1（U1）、2（V1）、3（W1）接入三相电源。在高速运营时，4（U2）、5（V2）、6（W2）端接入三相电源。这会使电动机因变极而变化旋转方向，因而变极后必要变化绕组相序。由于各相绕组在空间相差机械角度是固定不变，电角度则随磁极数目变化而变化。例如磁极数目减少一半，使各相绕组在空间相差电角度增长一倍，本来相差120电角度绕组，当前相差240。如果相序不变，气隙磁场就要反转。图3-1 异步电动机2Y连接方式图3-2 异步电动机Y2Y连接方式双速电动机调速长处是可以适应不同负载性质规定。如需要恒功率调速时可以采用2Y接法；如需要恒转矩调速时用Y2Y接法。双速电动机调速线路简朴，维修以便；缺陷是其调速方式为有级调速。变级调速普通要与机械变速器（箱）配合使用，以扩大其调速范畴。依照设计电梯基本参数，表3-1与计算公式3-3，计算所需电机功率。表3-1 电梯基本参数额定载重（kg）额定速度（m/s）平衡系数总传动效率1000kg1m/s0.450.8 公式（3-3）式中：P代表电机功率，单位kw；Q代表电梯额定载重，单位kg；V代表电梯额定运营速度，单位m/s；代表电梯平衡系数；代表曳引电机传动总效率。将表3-1中电梯基本参数带入公式3-3中计算，得出计算成果。考虑到电机可靠运营，电机功率留有裕量，因而选用YD160L-8/4交流双速异步电机。详细参数见表3-2，图3-3为交流双速异步电动机。表3-2 交流双速异步电机参数电机型号级数功率（KW）电压（V）转速（r/min）电流（A）防护级别绝缘级别YD160L-8/48738073019IP44F级411145021图3-3 交流双速异步电动机2. 开关门电机选取直流电机是将直流电能与机械能互相转换旋转电机，它具备：优良调速特性，调速平滑、以便，调速范畴广。过载能力强，能承受频繁冲击负载。可实现频繁无极迅速起动、制动和反转。能满足生产过程自动化系统各种不同特殊运营规定。鉴于直流电动机以上特点，选取直流电动机作为开关门电机，其功率计算如下： 公式（3-4） 公式（3-5）公式3-4为牛顿第二定律，假设电梯门质量m=30kg，在开关门时最大加速度为a=0.1，开门速度为v=0.5m/s，门对地摩擦系数=0.3，电机总传动效率=0.8，重力加速度取9.8。 计算得F=91.2N，再依照功率计算公式3-5，计算得P=57W。由于上述只是理论计算值，实际需要电机功率也许不不大于计算成果，为了避免所选电机功率不够，而导致电梯门打不开，烧毁电机事故发生，选用YDJ-80型直流电机。其详细参数见表3-3，图3-4为电梯开、关门电机。表3-3 电梯开、关门电机参数电机型号工作电压(V)额定功率(W)工作电流(A)标称转速(r/min)寿命(次)转矩(Nm)YDJ-80110 DC801.1655% 300000011.461图3-4 电梯开、关门电机3. 曳引电机接触器选取由于曳引电机是交流异步电动机，依照上述所选电机参数，选用CJT1系列交流接触器。它具备开关速度快，低噪声，耐腐蚀，抗干扰强等长处。其参数见表3-4，图3-5。表3-4 CJT1-40交流接触器型号吸合电压(V)释放电压(V)线圈保持功率(VA)负载电流(A)负载电压(V)CJT1-40187-242AC