【正文】 PLC 作為新一代工業(yè)控 制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。此種方法一致沿用到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，約在 1800 年，煤礦主才能利用起重機(jī)把礦井中的煤輸送上來。 （ 2）電梯的拖動(dòng)技術(shù)有了全套的發(fā)展，直流電梯由于耗能大，維修量大等缺點(diǎn)。圖中變頻器只完 成調(diào)速功能，而邏輯控制部分是由 PLC完成的。緊湊的結(jié)構(gòu)。例如創(chuàng)建用戶程序、修改和編輯過程中編輯器具有簡單語法檢查功能?？傆?jì) I／ O 點(diǎn)數(shù)為 16／ 9； (2)可編程控制器 S7—200 的 CPU226 輸入，輸出點(diǎn)數(shù)為 24／ 16。當(dāng)電梯的一或二層有指令時(shí)，將三層下行位置，同時(shí)無上行，驅(qū)動(dòng)電梯下行。當(dāng)以上 3種條件都不滿足時(shí)，電梯經(jīng)過一段定時(shí)時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。同理可以將電梯的下行信號(hào)記憶到 DM0001的低 8位中，將電梯當(dāng)前的位置保存在 DM0002的低 8位中，將電梯的轎箱內(nèi)的請(qǐng)求信號(hào)保存在 DM0003的低 8位中。綜合以上 3個(gè)判斷結(jié)果就可以判斷電梯是否繼續(xù)處于下降狀態(tài)。 2 電梯邏輯 及設(shè)計(jì) 電梯的定向是根據(jù)電梯的上行請(qǐng)求信號(hào)、下行請(qǐng)求信號(hào)、電梯轎箱內(nèi)請(qǐng)求信號(hào)、電梯當(dāng)前所處位置等信號(hào)來確定電梯繼續(xù)運(yùn)行的方向。同時(shí)。正確設(shè)置其屬性。在電梯的方向處理過程中，電梯只能在上升狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)或者下降狀態(tài)與停止之間轉(zhuǎn)換，例如當(dāng)電梯由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)時(shí)必須先由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)換為停止?fàn)顟B(tài)以后再由停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)。通過分析研究電梯的實(shí)際運(yùn)行情況和控制規(guī)律，從而設(shè)計(jì)開發(fā)出一套雙電梯聯(lián)動(dòng)控制程序，使得 PLC 能夠控制兩臺(tái)電梯的運(yùn)行操作。根據(jù) A、 B 脈沖的相序 ,可判斷出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向 ,并可以根據(jù) A、 B 脈沖的頻率測得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)通過脈沖發(fā)生器 (編碼器 )和 PG 卡將速度信號(hào)及時(shí)反饋給安川 616G5 變頻器，從而形成速度閉環(huán)控制。同 時(shí)，由于梯形圖之間的相互關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，程序設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，因此在雙電梯聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件部分時(shí)，主要采用模塊化的編程思想來進(jìn)行設(shè)計(jì)。 當(dāng)忙梯正在上行時(shí)，若其上方出現(xiàn)任何方向的門廳呼叫信號(hào)或是其下方出現(xiàn)向下的門廳呼叫信號(hào)，則均由忙梯在一周行程中去完成，而基站電梯不予應(yīng)答運(yùn)行。電力拖動(dòng)系統(tǒng)主要包括電梯垂直方向主拖動(dòng)電路和轎廂開關(guān)門電路，其中電梯垂直方向主拖動(dòng)電路由變頻器控制的三相異步電動(dòng)機(jī)作為拖動(dòng)動(dòng)力源，轎廂開關(guān)門電路則采用易于控制的直流電動(dòng)機(jī)作為拖動(dòng)動(dòng)力源；電氣控制系統(tǒng)由眾多呼叫按鈕、指示燈、 LED 7 段數(shù)碼管和光電編碼盤、脈沖計(jì)數(shù)電路、變頻器以及控制部分的核心器件 PLC 等組成。每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)井道中電梯所走的平均距離 l 及電梯每層對(duì)應(yīng)的平均脈沖數(shù) N 計(jì)算如下： 公 式中： D 為限速器繩輪直徑，為 ； P為碼盤旋轉(zhuǎn)一周對(duì)應(yīng)的脈沖值，為 1200p(p 為脈沖單位 )； L 為電梯平均每層距離，為 160mm。由于電梯加工精度不高，每一樓層對(duì)應(yīng)脈沖數(shù)可能不同，綜合考慮后本套模擬電梯控制系統(tǒng)采用了絕對(duì)計(jì) 數(shù)方式。 (3) 系統(tǒng)本地框架中的數(shù)字量輸入模 塊采取多信道廣播數(shù)據(jù) (循環(huán)數(shù)據(jù)交換 )的工作方式。 控制系統(tǒng)的通訊方式及軟件組態(tài) CompactLogix L31 控制器通過 RS232 串行口 、采用 DF1 全雙工通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)控制器與 PC 的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。 PLC 數(shù)字量輸出模塊的 OUT0～ OUT5 輸出接線端分別與變頻器數(shù)字 I/O 端子塊的 1～ 6接線端連接，實(shí)現(xiàn) PLC 對(duì)變頻器的控制。脈沖計(jì) 數(shù)電路板以 4片 74LS193 芯片 (高速計(jì)數(shù)芯片 )為主要元件，還包括電平轉(zhuǎn)換電路、計(jì)數(shù)器復(fù)位電路等其它輔助電路。 (1) 程序初始化 : 將各樓層平層點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)及換速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)寫入數(shù)據(jù)寄存器 (停電保持 )。 4 結(jié)果分析及改進(jìn) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 針對(duì)本 10 層電梯控制系統(tǒng)，分別編寫簡單控制程序 (只 實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和停車功能 )和復(fù)雜控制程序 (實(shí)現(xiàn)了電梯的所有基本功能 )并進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，表 3給出了部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。電梯停車所需時(shí)間為 t=t1+t2+t3=+(3734)= 。 (3) 采用中斷的方式增加掃描頻率。 答 謝 辭 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過程中也了解了許多課外知識(shí)，開拓 了視野，認(rèn)識(shí)了將來電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但 收獲同樣巨大。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。多層電梯平層精度的提高，除了要保證機(jī)械裝置的精度較高外，關(guān)鍵在于選擇合適的控制器以及對(duì)控制算法的改進(jìn)，雖然 采用自行設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)電路板代替高速計(jì)數(shù)模塊使脈沖計(jì)數(shù)的精度有些影響，但由于 CompactLogix 系列控制器采用新的工作方式，電梯仍可實(shí)現(xiàn)較高的平層精度。 (1)程序中適當(dāng)增加讀取擴(kuò)展輸入模塊輸入狀態(tài) (Local:7:)的指令，從而盡量增加控制器對(duì)脈沖值的掃描頻率，減小刷新延時(shí)時(shí)間。根據(jù)表3所列數(shù)據(jù)，電梯停車所需時(shí)間為 t=t1+t2+t3=t1=34= ，其中 t2= 0，t3=0，可見電梯停車時(shí)間僅為克服電梯慣性和變頻器響應(yīng)所需時(shí)間 (t1)。 (4) 平層 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 21 當(dāng)高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與平層點(diǎn)的計(jì)數(shù)脈沖相等時(shí)發(fā)出平層信號(hào)，電梯平層。根據(jù)電梯運(yùn)行的要求，作出其運(yùn)行流程的工作循環(huán)如圖 3 所示?？紤]到 CompactLogix 控制器本身的 I/O 更新和邏輯執(zhí)行是異步進(jìn)行的特點(diǎn) ,本系統(tǒng)中自行設(shè)計(jì)了一塊計(jì)數(shù)電路板 ,從而代替高速計(jì)數(shù)模塊來解決高速脈沖計(jì)數(shù)的問題。PLC的數(shù)字量輸出模塊與變頻器的數(shù)字 IO 端子塊的接線如圖 12所示。即 I/O 的更新同邏輯的執(zhí)行過程異步進(jìn)行 ,這便于應(yīng)用系統(tǒng)盡可能收到更新信息。 (2) Logix系統(tǒng)中設(shè)備之間通過 “ 連接 (connection)” 或者 “ 非連接的信息交換 (unconnected message)” 兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。相對(duì)計(jì)數(shù)方式指采用相對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)數(shù)，每次從平層點(diǎn)開始計(jì)數(shù)到下一平層點(diǎn)，然后計(jì)數(shù)器復(fù)位，每一層均從該層層高對(duì)應(yīng)脈沖值開始加 /減計(jì)數(shù)。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 17 電梯控制系統(tǒng)脈沖選層控制原理 利用脈沖計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)電梯位移控制 將一增量式光電編碼盤 [2]與電機(jī)同軸安裝，電梯上下運(yùn)行時(shí)，碼盤以與電機(jī)同樣的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生 A ,B 兩路相位相差 90176。電梯停用以后，不論當(dāng)前處在哪一層，都會(huì)自動(dòng)下降至底層。原先充當(dāng)忙梯的電梯現(xiàn)在即作為基站電梯來使用，而 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 16 原先作為基站電梯使用的電梯此時(shí)即成為忙梯。 圖 8： VS 616G5 通用型變頻器設(shè)置表 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 15 圖 9： VS 616G5 通用型 變頻器 設(shè)置表 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，還需要用西門子 STEP7 專業(yè)編程軟件對(duì)雙電梯聯(lián)動(dòng)控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。 變頻器的選型及參數(shù)設(shè)置 基于價(jià)格等方面因素的考慮，本次 電梯調(diào)速控制的設(shè)計(jì)選用的是 VS616G5 型通用變頻器 ,選擇有 PG 矢量控制作為曳引鼠籠式電動(dòng)機(jī)的控制方式。 在 PLC 向變頻器發(fā)出開關(guān)量控制信號(hào)的同時(shí)，為了滿足電梯的要求，變頻器又需要通過與鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)同軸連接的脈沖發(fā)生器和 PG 卡 ,對(duì)電動(dòng)機(jī)完成速度檢測及反饋 ,形成閉環(huán)系統(tǒng)。本系統(tǒng)的硬件框圖如圖 6 所示?？梢詫?duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。 本文利用 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。實(shí)時(shí)性強(qiáng)，有良好的并行處理性能和豐富生動(dòng)的多媒體畫面。當(dāng)電梯響應(yīng)呼叫，到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時(shí)， PLC 切斷高速度信號(hào)輸出，此時(shí)變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行速度。 若 “ 與 ” 后的結(jié)果不為零，則表示在當(dāng)前樓層的下面仍然有上行請(qǐng)求存在，若 “ 與 ” 后的結(jié)果為零，則表示當(dāng)前樓層以下已經(jīng)沒有上行請(qǐng)求存在了，程序如圖 3所示。第一位代表電梯 1樓上行請(qǐng)求信號(hào)，第二位代表電梯 2樓的上行請(qǐng)求信號(hào)，依此類推。當(dāng)以上 3種條件都不滿足時(shí)，電梯經(jīng)過一段定時(shí)時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。 樓層狀態(tài)指示設(shè)計(jì) 當(dāng)電梯運(yùn)行至某層有指令發(fā)出時(shí)．指示位置及指令。 (1)I／ O 點(diǎn)的估算： 系統(tǒng)的輸入點(diǎn)有：門廳召喚按鈕 6 個(gè)輸入點(diǎn)；轎內(nèi)指令按鈕 4 個(gè)點(diǎn)；樓層感應(yīng)器 4 個(gè)點(diǎn)；門區(qū)感應(yīng) l 點(diǎn)；手動(dòng)開門 l 點(diǎn)：共計(jì)輸入點(diǎn) 16 點(diǎn)?；静僮髋c omce 等標(biāo)準(zhǔn)WindOWS 軟件相類似，簡單、易學(xué)。因此，能夠滿足電梯對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求。 （ 6）機(jī)械傳動(dòng)方面，由于國際上機(jī)械加工水平的不斷提高，是斜齒傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動(dòng)形式多樣化。“安全”這一概念不僅開創(chuàng)了升降梯工業(yè)，而且也為那些想建造更高 層建筑物以增加更多可利用空間的設(shè)計(jì)者們打開了通途，然而真正能夠成為電梯（用電能驅(qū)動(dòng)升降梯）的產(chǎn)品應(yīng)該是 20 世紀(jì)初才出現(xiàn)的。 說到電梯的起源要從公元前 2600 年埃及人，在建造金字塔是使用了最原始的提升系統(tǒng)說起，但這一類起重機(jī)的能源均為人力。調(diào)速部分的性能對(duì)電梯運(yùn)行時(shí)乘客的舒適感有著重要影響，該教學(xué)模型調(diào)速部分是通過高性能的變頻器控制電梯升降電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，變頻器的頻率輸出和正反轉(zhuǎn)則由 PLC 的輸出來控制。 關(guān)鍵詞： 可 編程 控制器 電梯控制 組態(tài)模擬 Siemens PLC39。 五、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 2020 年 7 月 3 日 六、系部意見： 系主任簽名： 2020 年 7 月 4 日 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 4 目錄 0 引言 ............................................................................................................................... 5 1 電梯概述 ........................................................................................................................ 6 .................................................................................................. 6 電梯的組成 ............................................................................................................ 7 ...................................................................................................... 8 .................................................................................................. 9 .................................................................................. 10 .................................................................................................... 10 2 電梯邏輯及設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 11 PLC控制系統(tǒng)顯示設(shè)計(jì) ............................................................. 11 ............................................