【正文】 傳統(tǒng) 的 繼電器控制 。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要 1 重慶科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 基于 PLC 的電梯 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 （系） 電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 自動(dòng)化 20xx4 學(xué)生姓名 杜林博 學(xué)號(hào) 20xx441395 指導(dǎo)教師 任國(guó)燕 職稱 講 師 評(píng)閱教師 職稱 20xx 年 6 月 8 日 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要 2 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明 本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其 它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。 PLC（ 可編程邏輯控制器 ） 它 是 采用一類可 編程 的 存儲(chǔ)器 ，用于 內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等指令，并通過數(shù)字 量 或模擬 量 輸入 /輸出控制各種 機(jī)械 理性 或生產(chǎn)過程。 本次設(shè)計(jì) 是 基于 PLC 控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上滿足人們?nèi)粘Ｉ詈蜕虡I(yè)化運(yùn)輸 的需要，取代 傳統(tǒng) 的 繼電器電梯 控制方式，運(yùn)用 更為可靠穩(wěn)定的基于 PLC 的 控制方式 。 1800 初 ，歐美 國(guó)家 開始 嘗試用蒸汽機(jī)給升降機(jī)械提供動(dòng)力。 1857 年 3 年 23 日，奧的斯公司安裝 上 了世界 上第一臺(tái) 真正意義上的 客運(yùn)升降機(jī)。這是以直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的世界第 1 臺(tái)電力驅(qū)動(dòng)升降機(jī)，從此電梯就真正誕生了。從整體情況看，系統(tǒng)穩(wěn)定性還不太理想，因此，尋找一種更 加 穩(wěn)定的 電梯 控制 系統(tǒng) 方案是國(guó)內(nèi)電梯 控制 系統(tǒng)急待解決的問題。 100 多年來(lái)，中國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段： （ 1） 1900～ 1949 年 ： 對(duì)進(jìn)口電梯的銷售、安裝、維保階段，這一 時(shí)間段 我國(guó)電梯擁有量?jī)H約 一千 多臺(tái)； （ 2） 1950～ 1979 年 ： 獨(dú)立自主，艱苦研制、生產(chǎn)階段，這一 時(shí)間段 我國(guó)共生產(chǎn)、安裝電梯 大 約 1 萬(wàn)臺(tái)； （ 3） 1980 年至今 ： 建立三資企業(yè)， 這一時(shí)間段是 行業(yè)快速發(fā)展 的 階段，這一階段我國(guó)共生產(chǎn)、安裝電梯約 40 萬(wàn)臺(tái)。第 1 次 時(shí)間 出現(xiàn)在 1986～ 1988 年，第 2 次 時(shí)間 出現(xiàn)在1995～ 1997 年。載貨電梯要滿足能同時(shí)裝載人和貨物，用于低樓層建筑。 可編程控制器的由來(lái) 1969 年， DEC（ 美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 ）研制出第一臺(tái) PLC， 成功 的在美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配 線上得到應(yīng)用 。 圖 基本結(jié)構(gòu)圖 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 9 ① CPU (中央控制處理單元 ) PLC 的 CPU 主要采用微處理器 （ 微處理器 型號(hào)一般 有 8080、 808 802880386 等）、 單片機(jī)和雙極型位片式微處理器 。用戶應(yīng)根據(jù)輸入輸出信號(hào)的類型選擇合適的輸入輸出接口。開關(guān)量輸出端的負(fù)載電源一般由用戶提供，輸出電流一般不超過 2A。 （ 1） 內(nèi)部處理階段： PLC 檢查 CPU 模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器 。 （ 4） 程序處理階段 ： 按先上后下，先左后右的步序，對(duì)梯形圖程序進(jìn)行逐句掃描并根據(jù)采樣到輸入映像寄存器中的結(jié)果進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)映像寄存器中。 PLC 的掃描周期 與 CPU 的運(yùn)算速度 、 I/O 點(diǎn)的情況 、 應(yīng)用程序的長(zhǎng)短等有關(guān)。 再根據(jù)不同的負(fù)重 需求 來(lái)選擇合適的電機(jī)。 圖 轎廂結(jié)構(gòu)示意圖 轎廂由轎廂底、轎廂壁、轎門等組成，根據(jù)所需設(shè)定高度，一般為 2m。 變頻器 在選用變頻器調(diào)速需要考慮乘坐的舒適性、經(jīng)濟(jì)性、效率、穩(wěn)定性等。轉(zhuǎn)速公式 如下： n=pf60(1s) (式子 ) n：同步轉(zhuǎn)速 f：定子繞組電源頻率； p：磁極對(duì)數(shù)； s：異步電機(jī)轉(zhuǎn)差率。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 14 變頻器的分類 （ 1）從結(jié)構(gòu)上分類： 間接變頻，先將工頻交 流電源通過整流裝置變成直流，然后經(jīng)過逆變器將直流變?yōu)榭煽仡l率的交流，即交 直 交變頻。直流部分的電壓電流波形比較平直。因此本次設(shè)計(jì)選用西門子 MM420 變頻器。 參數(shù) 設(shè)定值 說明 r0206 變頻器的額定功率 r0207 變頻器的額定電流 r0208 變頻器的額定電壓 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 15 P0291 1 變頻器保護(hù)的配置 P0292 15 變頻器的過載報(bào)警信號(hào) P1800 4 脈寬調(diào)制頻率 P0210 220 按電源電壓 P1130 斜坡上升起始段圓弧時(shí)間 P1131 斜坡上升結(jié)束段圓弧時(shí)間 P1132 斜坡下降起始段圓弧時(shí)間 P1133 斜坡上升結(jié)束段圓弧時(shí)間 P1210 自動(dòng)再啟動(dòng) P1300 控制方式 P1310 連續(xù)提升 P1311 加速度提升 P1312 起動(dòng)提升 表 變頻器的功率一般根據(jù) 拽引機(jī)電機(jī)功率、運(yùn)行速度、載重和配種計(jì)算，則變頻器的功率公式為： P=[（ W1+W2W3） g+F1] v （ 式子 ） P：電梯上升所需拽引功率（ kW）； W1：電梯自重（ kg）； W2：電梯載重（ kg）； W3：電梯配重（ kg）； g：重力加速度（ m/s2）； v：電梯最高運(yùn)行速度（ m/s）。 MM420 變頻器的制動(dòng)電阻值越小，制動(dòng)力矩越大，流過制動(dòng)單元的電流重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 16 越大。當(dāng)電梯到 選欲?？康哪康膶诱厩胺侥骋痪嚯x位雹時(shí)，向電梯控制系統(tǒng)信號(hào)，電梯便自動(dòng)減速準(zhǔn)備停靠。如果 電梯 在某一層 開門時(shí) 有人或物碰觸了門安全觸扳，或檢測(cè)到關(guān)門障礙時(shí)， 電梯便停止關(guān)門井立即轉(zhuǎn)為開門。因此在轎箱內(nèi)面板設(shè)計(jì) 1~5 層輸入和開關(guān)門及報(bào)警 8 個(gè)按鈕，門廳外 1 和 5 層分別只有一個(gè)上呼按鈕， 2~4 上下按鈕共 6 個(gè)按鈕。 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)嘗試設(shè)計(jì)兩臺(tái)電梯，因此預(yù)留了一部分 口。 如圖： 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 21 圖 開關(guān)門程序設(shè)計(jì) 記錄好過程后用常開觸點(diǎn) M 的導(dǎo)通與否來(lái)判斷是否給電機(jī)供電 ，是否供電還需要滿足兩個(gè)條件，電梯必須沒在開門過程中，并且關(guān)門到位。 部分 程序設(shè)計(jì)如圖： 圖 電梯 延時(shí) 5S 關(guān)門程序 信號(hào)燈程序設(shè)計(jì) 在 所有的電梯系統(tǒng)中，都需要信號(hào)燈來(lái)提示電梯的運(yùn)行狀態(tài)，上升或下降，電梯所處樓層等。 顯示燈思路： 電梯在一層到二層的時(shí)候，應(yīng)該顯示的是電梯 處于一層，并且上升燈點(diǎn)亮，表示電梯 處于一層上升到二層的過程，若上升燈不亮，表示電梯處于相應(yīng)的樓層并在處于開關(guān)門狀態(tài)。同時(shí)講述了電梯的變頻器的選用、轎內(nèi)指令和廳外指令的消除 、電梯的選層 的邏輯控制 、電梯的開關(guān)門運(yùn)行 、電梯的運(yùn)行狀態(tài)以及如何防夾人、超重處理和應(yīng)急處理 ，實(shí)現(xiàn)了電梯的 響應(yīng) 控制、轎內(nèi) 指令和各層廳外指令的記錄消除、電梯運(yùn)行方向和停 站的控制，自動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)開關(guān)門等功能。系統(tǒng)安裝調(diào)試工作少，方便日后的維修和保養(yǎng)。她一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、認(rèn)真負(fù)責(zé)、精益求精的工作風(fēng)格是我學(xué)習(xí)的榜樣，深深地感染和激勵(lì)著我。同時(shí)，我還要感謝所有給我傳授知識(shí)和做人道理的其他各位老師，正是他們的教導(dǎo)，讓我在學(xué)習(xí)過程中收獲頗多，讓我的知識(shí)面得到了很大的擴(kuò)展。大學(xué)本科 的學(xué)習(xí)即將告一段落，但是學(xué)習(xí)還沒有結(jié)束，奮斗的路還很長(zhǎng)，我將繼續(xù)前行， 爭(zhēng)取更大的進(jìn)步。 此篇論文的寫作雖己告一段落， 但我 仍覺許多遺憾。張老師的每一次教誨 ，對(duì)我來(lái)講都是一次教育和提高。在整個(gè)論文的整個(gè)寫作過程，除了自己努力之外，離不幵老師的指導(dǎo)、同學(xué)的幫助以及家人的支持。電梯起動(dòng)、制動(dòng)及運(yùn)行平穩(wěn)、舒適，安全保護(hù)可靠，能夠滿足 日常生活中 電梯的控制要求。 部分程序設(shè)計(jì)如圖： 圖 七段數(shù)碼管每一段顯示情況 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 25 4 結(jié)論 本文 使用 西門子 S7300 可編程控制器設(shè)計(jì)了 5 層 5 站 電梯控制系統(tǒng) 。 上升下降可以用一個(gè) LED燈，樓層顯示所用的是七段數(shù)碼管。 關(guān)門程序設(shè)計(jì)如圖： 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 23 圖 電梯 延時(shí) 5S 關(guān)門程序 復(fù)位程序設(shè)計(jì) 在日常生活中，不可能是一個(gè)人需要用電梯，更多的情況是不同樓層的人需要到達(dá)不同的樓層，對(duì)運(yùn)行中的電梯發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)，因此完成了上一個(gè)信號(hào)后，電梯需要清除之前的請(qǐng)求，相應(yīng)下一個(gè)請(qǐng)求。選用了一共 3 個(gè)模塊，一個(gè) 16 位 2 個(gè) 32 為模塊。超重和防夾人 2 個(gè)輸入。同時(shí)若檢測(cè)到 超重，電梯發(fā)出警報(bào)，并轉(zhuǎn)為開門狀態(tài)。 電梯運(yùn)行過程中，如果廳外有人 按動(dòng) 廳門召喚電鈕，只要申請(qǐng)乘梯方向符合此時(shí)電梯運(yùn)行方向，則電梯能被順向截停。 制動(dòng)力矩 制動(dòng)電阻的阻值 92% R=780/電動(dòng)機(jī)功率（ kW） 100% R=700/電動(dòng)機(jī)功率（ kW） 110% R=650/電動(dòng)機(jī)功 率（ kW） 120% R=600/電動(dòng)機(jī)功率（ kW） 表 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 17 N Y N N N Y N Y Y 初始化 等待 電梯選向 電梯啟動(dòng) 電梯 運(yùn)行 平層檢測(cè) 電梯制動(dòng) 開門 延時(shí) 關(guān)門 樓層檢測(cè) 電梯加速 停止 是否轎廂呼叫 目標(biāo)層與本層是否同層 是否目標(biāo)層 是否停止運(yùn)行 確認(rèn)本層與目標(biāo)層 N 是否門廳呼叫 樓層檢測(cè) 送入七段碼顯示 信號(hào)保持 樓層是否改變 Y N Y 3 電梯的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電梯控制流程 圖 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 18 當(dāng)乘客需要用電梯的時(shí)候，當(dāng)乘客進(jìn)入轎廂后 ，按下相應(yīng) 樓 站的選層按鈕，便完成了運(yùn)行指令的預(yù)先登記，電梯便自動(dòng)決定運(yùn)行方向。變頻器功率 P1 接近電機(jī)功率，可取 P1= 電梯從運(yùn)動(dòng) 到禁止?fàn)顟B(tài)，變頻器頻率變化快，可能使反電動(dòng)勢(shì)大于端電壓，電機(jī)就處于發(fā)電狀態(tài)。具有很高的運(yùn)行可靠性和