【正文】 保持，直到碰到開門限位 （開到最大位）或者碰到 轎廂安全開關(guān) ；按下手動關(guān)門按鈕 時，關(guān)門信號接通并保持，直到碰到關(guān)門限位（關(guān)到位）； 在三種情況下，開門驅(qū)動被設(shè)為 0： A 按下關(guān)門按鈕； B 關(guān)門驅(qū)動為 1 時； C 門開到位時。 ⑶ 減速平層功能 電梯到達目的層前的某一位置時，能自動地使電梯開始減速，當(dāng)?shù)竭_目的層站平面時，能自動使電梯停止。 3020 1 3 2 1 2 3 基于 S7200PLC 五層電梯控制系 統(tǒng)的設(shè)計 16 第 4 章 控制梯形圖的設(shè)計 電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 ⑴ 轎內(nèi)指令功能 由司機或乘客在轎內(nèi)控制電梯的運行方向和達到任一層。它是檢測直線往復(fù)運動、擺動或回轉(zhuǎn)運動等機構(gòu)位移與位置變化的接近開關(guān)式傳感器。 霍爾開關(guān)元件具有體積小、重量輕，無觸點、無噪聲、防爆、抗震、耐油水、工作可靠、長壽命等特點。 S7200集成有 高速沖輸出功能，其輸出點 （ PTO）或脈寬調(diào)制（ PWM）。 （ 2） 變頻器的負載類型；注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法。電梯融入先進的微機技術(shù) ,使其更趨于高性能、高精度、大容量、微型化、數(shù)字化、智能化 ,所控制的電梯以其舒適、高效、節(jié)能而與直流電梯相媲美、相競爭 ,最終取而代之。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。 PWM 控制調(diào)速電路 樓層傳感器 檢測電路 （霍爾傳感器） 電梯其它輸入信號 呼叫指示燈線路 轎廂開關(guān)門電路 樓層顯示電路 S7200 226 PLC 控 制 器 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 23 PLC 控制的 流程圖 基于 S7200PLC 五層電梯控制系 統(tǒng)的設(shè)計 12 PLC 控制 硬件連接圖 圖 24 硬件連接圖 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 第 3 章 變頻器 、霍爾 傳感器 的選用 變頻器原理 電梯的舒適度無非是讓人感覺電梯不那么快的驟停，這也就是我們?yōu)槭裁匆M變頻器的原因。 （ 3）轎廂開關(guān)門程序段 控制轎廂的開關(guān)門，修改開關(guān)門的狀態(tài)邏輯線圈，包括關(guān)門延時。因此 ,它完全能夠滿足本電氣控制系統(tǒng)的要求。位存儲器 256 (0255) 。考慮備用與計算機接口通訊所占用的內(nèi)存容量 ,估算本系統(tǒng)要有 1 K 字節(jié)以上的內(nèi)存容量。需要擴展一 塊 EM223,DI16/DO16. （ 2）存儲容量的估算 ： 用戶程序占用內(nèi)存的多少與多種因素有關(guān)。 本系統(tǒng)為五層樓的交流電梯 ,所以 I/ O 點與存儲容量的估算如下 ： （ 1） I /O 點的估算： 系統(tǒng)的輸入點有： 門廳召喚按鈕 8個輸入點；轎廂內(nèi)指令按鈕共 5個點；樓層感應(yīng)器共 5個點；轎廂開門 /關(guān)門按鈕 2個點；手動控制開關(guān) 1個點；手動開門 /關(guān)門按鈕 2個點；開門 /關(guān)門限位開關(guān) 2個點；下基準限位 1個點；轎廂安全開關(guān) 1個點；共 27個輸入點。 13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 由于 PLC在使用時應(yīng)當(dāng)空出三分之一的口線，不應(yīng)全部用滿，所以在這次設(shè)計中我決定采用 CPU226，現(xiàn)在簡單的介紹一下 CPU226：型號 CPU 226 DC/DC/DC6ES7 2161AD210XB0， 本機數(shù)字輸入 24 路數(shù)字量輸入 ， 本機數(shù)字輸出 16 路數(shù)字量輸出，開關(guān)頻率 (脈沖串輸出 ) 和 ， 20 kHz，最大。脈沖輸出 2 路高頻 率脈沖輸出（最大20KHz），用于控制步進電機或伺服電機實現(xiàn)定位任務(wù)。 CPU 221 具有 6 個輸入點和 4 個輸出點， CPU 222 具有 8 個輸入點和 6 個輸出點，CPU 224 具有 14 個輸入點和 10 個輸出點。 定時器 /計數(shù)器地址： 在 S7200PLC 中，各個定時器的時間分辨率是不一樣的 ，同樣是 200，在 T0 中表示 200MS，而在 T5 中則表示 20S。 S7200 PLC 中的 M 地址用法與 S7300/400PLC 中的一樣。 相比 STEP7 軟件來說， Step7Micro/Win 要簡單得多，沒有硬件態(tài)功能，所有 的硬件 I/O 地址都由模塊物理位置確定的，從 CPU 模塊開始，依次往后面排列。基本操作與 omce 等標準 Windows 軟件相類似，簡單、易學(xué)。 S7200 可編程控制 器的系統(tǒng)配置 ： S7200 CPU 將一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量 I/O 點集成在一個緊湊的封裝中，從而形成了一個功能強大的微型 PLC， 在下載了程序之后， S7200 將保留所需的邏輯，用于監(jiān)控應(yīng)用程序中的輸入輸出設(shè)備。緊湊的結(jié)構(gòu)。因此 S7200 系 列具有極高的性能 /價格比?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備都按易于工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體、 易于擴充其功能的原則設(shè)計 [3]。模擬電梯可以滿足 PLC對控制對象 (五層電梯 )的所有要求 ,“用戶 ”可以用手點 電梯上的 按鈕 ,表示 “呼叫 ”,同時 ,此呼叫信號發(fā)向 PLC ,PLC 接到該信號后 ,經(jīng)過控制程序發(fā)出控制指令 ,模擬電梯上的指示燈及樓層指示信號代替真正電梯的機械、顯示等動作。 (3)模擬電梯能夠直觀地反映 PLC 程序運行的結(jié)果 ： ① 模擬電梯顯示電梯的物理位置 ， 以比較 PLC發(fā)出的樓層指示信號是否正確 ； ② 模擬電梯顯示電梯的運行方向 ， 以比較 PLC發(fā)出的電梯運行方向指示信號是否正確 ； ③ 模擬電梯顯示 電梯開關(guān)門的動作 , 以配合 PLC 發(fā)出的開關(guān)門信號。下面以五層樓電梯為例 ,說明利用 PLC設(shè)計電梯的 思想。 ⑸ 廳門自動閉合裝置 ： 電梯層門的開與關(guān)，是通過安裝在轎門上的開門刀片來實現(xiàn)的。 ⑶ 終端極限開關(guān)安全保護系統(tǒng) ： 在電梯井道的頂層及底層裝有終端極限開關(guān) 。 ⑷ 轎廂部分：包括轎廂、安全鉗、導(dǎo)靴、自動開門機、平層裝置、操縱廂、轎廂內(nèi)指層燈、轎廂照明等 重要安全部件的介紹 電梯轎廂位置檢測和電氣選層信號由 安裝在轎廂頂上和各層站的雙穩(wěn)態(tài)磁性開關(guān)得到，從而擺脫了以往靠繼電器和接觸開關(guān)等有觸點器件控制的龐雜線路系統(tǒng)，優(yōu)化了線路，大大地提高了系統(tǒng)運行的可靠性，同時也便于檢修。 電梯拖動系統(tǒng)及電梯的架構(gòu) 交流電梯 PLC 拖動系統(tǒng)主電路及調(diào)速裝置與繼電器控制系統(tǒng)的不同 ,主要是拖動系統(tǒng)的工作狀態(tài)及部分反映信號送入 PLC ,由 PLC 向拖動系統(tǒng)發(fā)出速度指令切換、起動、運行、換速、平層等控制信號。傳統(tǒng)的繼電器控制方式已經(jīng)被計算機控制方式所代替 ， 其控制方式有 ： 單片機控制、單板機控制、單微機控制、多微機控制以及可編程序控制器 ( PLC) 控制等多種方式。 PLC 與其他電梯控制系統(tǒng)的比較 ： 以往我們都是用繼電器控制電梯的運行，現(xiàn)在我們分析一下它的優(yōu)點和缺點； 優(yōu)點：所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。但是，國內(nèi)整機廠商能夠掌握這類核心技術(shù)并實現(xiàn)國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化的屈指可數(shù)。電梯主控制系統(tǒng)應(yīng)用了多個輸入輸出點的 PLC來分別負責(zé)電梯的信號管理控制、驅(qū)動控制和層站。 四 是我國電梯行業(yè)不是很大，在政策方面給予的限制和引導(dǎo)相對較少，行業(yè)發(fā)展完全以市場作為調(diào)節(jié)手段。 10年間，我國電梯產(chǎn)量從 1996年以前的 2020年的 11萬臺，目前年產(chǎn)量占全球總量的三分之一。隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)的突飛猛進，電梯已經(jīng)與人們?nèi)粘Ｉ罱⒘耸置芮械年P(guān)系。主要 完成 下列 功能 ：根 據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)．判定轎廂運行方向 并 保證轎廂平層時減速 ， 將轎廂停在選定的樓層上；同時，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動開關(guān)門 ； 在轎廂內(nèi)外均要有信號燈顯示電梯運行方向及樓層數(shù)。 本次設(shè)計內(nèi)容 背景源與實際應(yīng)用，是 用 一個 可編程序控制器（ S7200PLC）控制一個五層乘客電梯， 主體部分 是其電氣控制部分。 電梯的電氣系統(tǒng)由拖動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。 在課題設(shè)計的過程遇到了諸多問題，在老師的指導(dǎo)一一解決。但由于采用了直流電機，存在著維護電機換向器和電刷的麻煩，且調(diào)速系統(tǒng)在低速運行時的功率因數(shù)也較低。最早是用多速鼠籠式異步電動機，并采用變極方式實現(xiàn)電機的調(diào)速。但由于這種系統(tǒng)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，無法對電機的轉(zhuǎn)速 和加、減速時間進行準確地控制，致使其舒適感和平層精度都較差。 在為期三個月的畢業(yè)設(shè)計中我使用的是變頻 調(diào)速 ，它 是交流電機各種調(diào)速方法中效率最高、性能最好的調(diào)速方法。本設(shè)計雖然只是個模型，但它模擬了真實電梯，尤其是把 變頻調(diào)速 技術(shù)該系統(tǒng)，使得系統(tǒng)性能有了很大的改善，在實際的電梯應(yīng)用中 具有廣闊的 應(yīng)用 前景 。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點，正逐漸被淘汰。目的是解決目前電梯控制中存在的一些問題，合理地利用 PLC 的硬件資源和軟件資源，提高電梯的安全可靠性和操作的靈活性，充分利用各種指令簡化控制程序，做到控制程序應(yīng)盡量簡單，便于理解，并有一定的規(guī)律性以便能適合于不同控制樓層的要求。 由于 PLC 功能齊全、應(yīng)用靈活，能夠滿足電梯控制的要求而且具有抗干擾性能強、操作方便、維護簡單等特點，使得系統(tǒng)可靠性大大提高。根據(jù)中國電梯協(xié)會統(tǒng)計， 2020年底，全國注冊在用電梯突破 50萬臺。進口產(chǎn)品雖然總量不多，但多為高端產(chǎn)品，出口多為普通產(chǎn)品。無庸諱言，我國已成為世界最大的新裝電梯市場和最大的電梯生產(chǎn)國。使各部件之間的連接線大量減少，系統(tǒng)可靠性更高，功能處理更靈活。 應(yīng)用矢量控制的變壓變頻電機驅(qū)動技術(shù)在電梯主機及門機控制上都采用了 VVVF（ 交流 變頻） PWM制式 的矢量變換變壓變頻技術(shù)，比傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速電梯節(jié)能至少 40%。 缺點： 系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。其中單片機控制具有成本低 ，通用性強等優(yōu)點 ， 但它不適于較復(fù)雜的控制算法和故障診斷等要求 ； 微機控制的配件使系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試更加復(fù)雜 ， 它必須具有相應(yīng)的大型開 發(fā)系統(tǒng) ， 無疑會增加電梯的成本 ，安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 因此對于一個小型的智能電梯控制系統(tǒng)利用 PLC 進行控制將是一個最佳的選擇。 電梯的構(gòu)造 ⑴ 機房部分：包括曳引機、限速器、極限開關(guān)、控制柜與信號柜、機械選層器以及電源接線板等設(shè)備。 ⑴ 限速器與安全鉗保護 系統(tǒng)： 當(dāng)發(fā)生意外事故時，轎廂超速或高速下滑（如鋼絲繩折斷，轎頂滑輪脫離，曳引機蝸輪嚙合失靈，電機下降轉(zhuǎn)速過高等原因）。 當(dāng)電梯因故障失控，轎廂發(fā)生沖頂或蹲底時，終端極限開關(guān)切斷控制電路，使轎廂停止運行。每個層門都裝有一把門鎖。首先 ， 要開發(fā)一個模擬電梯作為被控對象 ,該模擬電梯應(yīng)能滿足如下要求 : (1)能夠發(fā)出 PLC 所需要的輸入信號 ： ① 各樓層電梯到位行程開關(guān)模擬信號 ； ② 電梯門開到最大的行程開關(guān)模擬信號 ， 電梯門完全關(guān)閉的行程開關(guān)模擬信號 。 (4)模擬電梯是以運行的形式反映 PLC 程序執(zhí)行結(jié)果的 ， 故模擬應(yīng)盡可能的逼真 ,給人身臨其境的感覺。 PLC 控制電梯系統(tǒng)既克服了繼電接觸器控制電梯系統(tǒng)工作可靠性差 ,事故率高的缺點 ； 又克服了單片機控制電梯系統(tǒng)抗干擾能力差的缺點 ,所以具有廣闊的發(fā)展前景。 經(jīng)過對本次設(shè)計的內(nèi)容以及世界眾多廠家生產(chǎn)的各型號 PLC 的對比，決定選用德國西門子生產(chǎn)的 S7200系列的 PLC 產(chǎn)品。 它工作可靠，功能強，存儲容量大，編程方便，輸出端可直接驅(qū)動 2A 的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強。低廉的成本和功能強大的指令集使得 S7—200 PLC 成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。 S7200 既可以安裝在控制柜背板上，也可以安裝在標準導(dǎo)軌上。其基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件任務(wù)。 以下是 Step7Micro/Win 的控制界面，整個界面簡單明了，操作簡單； 開關(guān)量輸入 /輸出地址，分別表示為 I 和 Q，從 或 開始一直往下排， I、 Q 使用的是不同的地址空間，可以相同，如 和 同時出現(xiàn)是允許的 。 另外，系統(tǒng)中還有一些特殊的 M 地址，用在中斷、通訊等專用功能上，如后面程序中用到的 、 、 SMB47 等。保持定時器 的 地址 如表 11 所示。 CPU 226 具有 24 個輸入點和 16 個輸出點。 電梯 PLC控制系統(tǒng) S7 — 200系列可編程控制器是德國西門子公司的一種小型可編程控制器。在 CPU226上有兩個通訊口，一個是 RS485通訊口（ P0），另一個（ P1）用來和計算機或編程器通訊，通訊協(xié)議是 PPI。 6個獨立的 30kHz高速計數(shù)器，兩路獨立的 20kHz高速脈沖輸出，具有 PID控制器， 1個 RS485通訊 /編程口。而輸出點有：樓層內(nèi)呼指示燈 5個點；門廳外指示燈 8個點；上 /下指示燈 2個點；共 15個輸出點。例如 :輸入 / 輸出點的數(shù)量、類型、輸入 / 輸出之間的關(guān)系的復(fù)雜程度、需要進行運算處理的難易程度、程序結(jié)構(gòu)等都與內(nèi)存容量有關(guān)。 可編程控制器 :根據(jù) I/ O 點數(shù)與內(nèi)存