【正文】 建立電梯監(jiān)控系統(tǒng)工程進(jìn)入 MCGS 組態(tài)環(huán)境后,建立如圖 所示的電梯監(jiān)控系統(tǒng)工程。一旦組態(tài)工作完成，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)就可以離開(kāi)組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 PLC 程序流程框圖 PLC 編程 電梯升降模塊是電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在PLC程序設(shè)計(jì)過(guò)程中,一要堅(jiān)持功能完善、面面俱到的原則,保證電梯安全有效地運(yùn)行；二要遵循結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練、易讀易改的原則,盡量減少程序量,采用模塊化設(shè)計(jì),并采用PLC中的主控指令、跳轉(zhuǎn)指揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 令、功能指令等指令優(yōu)化程序,縮短PLC程序掃描時(shí)間,保證電梯的控制精度。PLC的梯形圖按照其功能分成以下幾個(gè)模塊:呼叫信號(hào)登記模塊、樓層顯示模塊、上行程序模塊、下行程序模塊、換速程序模塊、開(kāi)關(guān)門程序模塊和故障處理模塊。目前從一般要求的小范圍調(diào)速傳動(dòng)到高精度、快響應(yīng)、大范圍的調(diào)速傳動(dòng)，從單機(jī)傳動(dòng)到多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，幾乎都可采用交流調(diào)速傳動(dòng)。 可編程序控制器的分析和選擇 PLC 選擇原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程)的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在電梯這樣的控制邏輯十分復(fù)雜的大型電器控制系統(tǒng)中采用 PLC 實(shí)現(xiàn)控制應(yīng)是最佳選擇，它具有功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的特點(diǎn)。但是，這種群控系統(tǒng)不具備完善的運(yùn)算能力，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)具有人工智能的預(yù)報(bào)調(diào)度功能。 電梯群控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電梯群控系統(tǒng)的概述電梯群控系統(tǒng)(EGCS: Elevator Group Control System)，是一種對(duì)多臺(tái)電梯(2 臺(tái)或 2 臺(tái)以上)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度的系統(tǒng)。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)房位置靈活等特點(diǎn)，使得在低樓層場(chǎng)合得到愈來(lái)愈 廣泛的應(yīng)用。頂板還具有阻止機(jī)房即傳向井道的作用。它的作用是限制轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。（5） 按控制方式分：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯（轎外按鈕電梯、轎內(nèi)按鈕電梯）、信號(hào)控制電梯、集選控制電梯、下集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、梯群程序控制電梯、梯群智能控制電梯。 負(fù)載電源模塊(PS)：用于將 SIMATIC S7300 連接到 120／230V 交流電源，或24／48／60／110V 直流電源。一．硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)主要包括：（1） 確定安排 PLC 的輸入、輸出點(diǎn)；（2） 設(shè)計(jì)外圍電路，包括主電路；（3） 選購(gòu) PLC 并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝接線等內(nèi)容。PLC 采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程錯(cuò)誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 運(yùn) 行 流 程 圖 們 乘 坐 電 梯 除 要 操 作 開(kāi) 關(guān) 門 按 鈕 外 ， 還 要 給 出 要 去 的 目 的 層 指 令 ， PLC根 據(jù) 電 梯 現(xiàn) 在 所 在 的 樓 層 判 斷 運(yùn) 行 方 向 ， 然 后 起 動(dòng) 運(yùn) 行 。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以 PLC 發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。1900 年交流感應(yīng)電機(jī)問(wèn)世以后，使電梯的速度提高，并改善電梯的平層準(zhǔn)確度和舒適感。的 剛 性 導(dǎo) 軌 之 間 ,轎 廂 尺 寸 與 結(jié)構(gòu) 形 式 便 于 乘 客 出 入 或 裝 卸 貨 物 ?，F(xiàn)代電梯興盛的原因是采用電力作為動(dòng)力的來(lái)源。在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過(guò)程工業(yè)中，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開(kāi)關(guān)量為主的開(kāi)環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作。 當(dāng) 給 電 梯 送 電 時(shí) ， PLC 就 開(kāi) 始 掃 描 電 梯 的 所 有 輸 入 、 輸 出 信 號(hào) ， 檢 測(cè) 電 梯的 安 全 回 路 是 否 接 通 、 廳 門 轎 門 是 否 關(guān) 閉 、 電 梯 處 在 何 種 狀 態(tài) 。(2) PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，使可靠性提高。(3) 維修方便揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 PLC 具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。此外，微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒(méi)被廣泛采用。 信號(hào)模塊(SM)：用于數(shù)字量和模擬量輸入／輸出。（2）.按速度分：低速電梯、快速電梯、高速電梯。當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時(shí)，在轎廂和對(duì)重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。圍壁的結(jié)構(gòu)分為封閉式和空格式。機(jī)械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護(hù)作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護(hù)作用；切斷總電源的極限保護(hù)。(4) 理念是電梯發(fā)展趨勢(shì) 不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無(wú)漏油、無(wú)漏水、無(wú)電磁干擾、無(wú)井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。但是，這種群控系統(tǒng)由于存在線路復(fù)雜、功能簡(jiǎn)單、故障率高等缺點(diǎn)，目前己經(jīng)很少使用。這種群控系統(tǒng)由于不具備完善的算術(shù)運(yùn)算能力，故不能實(shí)現(xiàn)具有智能的預(yù)報(bào)調(diào)度功能。脈沖發(fā)生器輸出 A、B 兩相脈沖， PG 卡接收到脈沖信號(hào)以后，再將此反饋給變頻器內(nèi)部,以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。I/O 地址分配表如表 所示 [3]。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 變頻器拖動(dòng)部分線路圖揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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STEP 軟件對(duì)雙電梯聯(lián)動(dòng)控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)?！　o(wú)論是作為一號(hào)電梯還是二號(hào)電梯,由于轎內(nèi)呼叫信號(hào)而使電梯定向的,電梯都必須啟動(dòng)運(yùn)行。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。⑥ 編寫(xiě)程序調(diào)試工程 編寫(xiě)模擬程序來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)初調(diào)。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 圖 完整的監(jiān)控畫(huà)面 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與動(dòng)畫(huà)連接畫(huà)面編輯好了之后，此時(shí)的畫(huà)面是靜止的，要讓畫(huà)面動(dòng)起來(lái)，需要進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接，這時(shí)需要在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)象的定義。圖 組態(tài)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境關(guān)系圖MCGS 組態(tài)軟件由 MCGS 組態(tài)環(huán)境和 MCGS 運(yùn)行環(huán)境組成，二者相互獨(dú)立，又緊密相關(guān)。三樓、四樓的上升、下降梯形圖和二樓類似。除此以外，電梯并聯(lián)運(yùn)行還遵循的相應(yīng)的調(diào)度原則：正常情況下，當(dāng)電梯使用以后，二號(hào)電梯作為忙梯會(huì)首先自動(dòng)上升至第三層待命，一號(hào)電梯則作為基站電梯在第一層樓待命。本設(shè)計(jì)中拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行，以改善電梯運(yùn)行的舒適感；另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)大的比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。通過(guò)一臺(tái) PLC 去控制兩臺(tái)電梯運(yùn)行的方式，可以省去兩臺(tái)可編程控制器之間的相互通信,從而使得控制系統(tǒng)的可靠性更高,結(jié)構(gòu)顯得更加緊湊。與國(guó)外相比，我國(guó)對(duì)電梯配置和電梯系統(tǒng)特征的研究還處于相對(duì)落后狀態(tài)。電梯群控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括召喚按鈕、轎廂、電梯控制器、通信系統(tǒng)、電梯群控系統(tǒng)（調(diào)度模塊、交通模式識(shí)別模塊、數(shù)據(jù)管理模塊等） 、其他輔助設(shè)備（如聲音制導(dǎo)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等） 。(4) 電梯的管理功能不斷加強(qiáng)，電梯廣泛采用微機(jī)控制技術(shù)，不斷滿足擁護(hù)的使用功能要求。由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水設(shè)施。轎廂門社在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成；層門社在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門鎖裝置及開(kāi)鎖裝置組成；開(kāi)門機(jī)社在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動(dòng)力源?；窘Y(jié)構(gòu)剖視圖。運(yùn)行時(shí)無(wú)需揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 風(fēng)扇。其中，微型的有 SIMATIC S7200 系列，中小型的有 SIMATIC S7300，中高檔性能的有 S7400 系列。PLC 的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。(6) PLC 的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。PLC 以基本代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制而廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，它已躍居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱的首位。 課題的研究方法及內(nèi)容 課題的提出PLC 以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。1933 年，出現(xiàn) 6m/s 的高速電梯。各系統(tǒng)相互聯(lián)系，共同構(gòu)成一個(gè)電梯系統(tǒng)。1765 年英國(guó)瓦特等人發(fā)明了蒸汽機(jī)后，到 1835 年在英國(guó)的一家工廠里裝用了一臺(tái)蒸汽機(jī)拖動(dòng)的升降機(jī)。1989 年，出現(xiàn)了第一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)電梯。PLC 作 為 主 控 制 器 ， 一 方 面 通 過(guò) 采 集 電 梯 的 各 種 輸 入 信 號(hào) ， 包 括 電 梯 的 位 置 、 狀 態(tài) 、內(nèi) 外 指 令 的 按 鈕 信 號(hào) 、 門 鎖 信 號(hào) 、 門 區(qū) 信 號(hào) 、 井 道 內(nèi) 的 強(qiáng) 迫 減 速 信 號(hào) 、 防 沖 信 號(hào) 以及 消 防 信 號(hào) 等 。編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。(2) 編程方便PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。(4) PLC 可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。 西門子 PLC 產(chǎn)品簡(jiǎn)介S7200 是模塊化小型 PLC 系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。尤其是可用 PC 機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪組成。井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個(gè)在納電梯轎廂和對(duì)重的有限空間。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開(kāi)關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急；位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機(jī)房中，由各類電氣控制元件（或板）組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減速信號(hào)等作用。電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的 VVVF 電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)橛来磐綗o(wú)齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，所以永磁同步曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流；由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來(lái)很有可能取代 VVVF 技術(shù)。在這個(gè)過(guò)程中，電梯控制器接收電梯群控系統(tǒng)的指令，控制單臺(tái)電梯的運(yùn)行，并將電梯的狀態(tài)反饋給電梯群控系統(tǒng)。2 無(wú)觸點(diǎn)邏輯控制實(shí)現(xiàn)方式隨著數(shù)字集成電路的發(fā)展和應(yīng)用，電梯群控系統(tǒng)多由邏輯無(wú)觸點(diǎn)邏輯元件實(shí)現(xiàn)。從某種意義上來(lái)說(shuō)，PLC 編程水平的高低就決定整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的好壞。因此，I/O 點(diǎn)數(shù)的確定,是設(shè)計(jì)整個(gè) PLC 電梯控制系統(tǒng)首先需要解決的問(wèn)題,決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，也是系統(tǒng)軟件編寫(xiě)的前提。PLC 通過(guò)向安川 616G5 變頻器發(fā)出電梯上行輸出和電梯下行輸出信號(hào)，從而控制曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，決定電梯的上/下行運(yùn)動(dòng)；PLC 通過(guò)向安川 616G5 變頻器發(fā)出電梯高速運(yùn)行和電梯低速運(yùn)行信號(hào)，從而間接控制曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，決定電梯的高速/低速運(yùn)動(dòng)?！　‘?dāng)忙梯正在下行時(shí)，若其下方出現(xiàn)任何方向的門廳呼叫信號(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。 門廳召喚控制梯形圖如圖 所示。③ 制作動(dòng)態(tài)監(jiān)控畫(huà)面 先建立靜態(tài)畫(huà)面，然后對(duì)一些圖形進(jìn)行動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時(shí)間范圍和保存期限等。其具體的組成結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 二樓向下指示燈 一樓、五樓指示燈梯形圖 (a)所示, (b) 所示。原先充當(dāng)忙梯的電梯現(xiàn)在即作為基站電梯來(lái)使用，而原先作為基站電梯使用的電梯此時(shí)即成為忙梯。但是帶有 PG 矢量控制功能的變頻器(例如安川的 G7 系列)的價(jià)格相當(dāng)高，基于性價(jià)比方面因素的考慮，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。，在選擇 PLC 容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。通過(guò)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(kāi)發(fā)出一套雙電梯聯(lián)動(dòng)控制程序，使得一臺(tái) PLC 能夠控制兩臺(tái)電梯的運(yùn)行操作。近幾年，我國(guó)在電梯群控方面的工作主要表現(xiàn)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品上，在此基礎(chǔ)上力爭(zhēng)推出自己的產(chǎn)品。所選電梯運(yùn)動(dòng)至該樓層時(shí)，發(fā)出聲音、圖像或數(shù)字等通知顯示信息。 電梯發(fā)展展望(1) 結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。該系統(tǒng)由曳引機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置和變頻器等組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架。當(dāng)機(jī)房設(shè)于井道底部時(shí)，即為曳引機(jī)下置式曳引方式。（2）S7200 指令功能豐富，有各種指令，且指令執(zhí)行速度快。S7200 的模塊稍微多一點(diǎn)，除了信號(hào)模塊（ SM）和 200的 EM 模塊同類型之外，它還有接口模塊（IM） 用來(lái)進(jìn)行多層組態(tài)，把總線從一層傳到另一層；占位模塊（DM）為沒(méi)有設(shè)置參數(shù)的信號(hào)模塊保留一個(gè)插槽或?yàn)橐院蟀惭b的接口模塊保留一個(gè)插槽；功能模塊（FM）執(zhí)行特殊功能，如計(jì)數(shù)、定位、閉環(huán)控制相當(dāng)于對(duì) CPU 功能的一個(gè)擴(kuò)展或補(bǔ)充；通訊處理器（CP）提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、Profibus 和工業(yè)以太網(wǎng)。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。大多數(shù) PLC 采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。圖 PLC 結(jié)構(gòu)框圖 可編程控制器的特點(diǎn)一．PLC 的特點(diǎn)PLC 是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。但是更新需要大量資金，對(duì)使用單位來(lái)說(shuō)有一定困難，所以對(duì)電梯進(jìn)行局部改造是經(jīng)濟(jì)的、實(shí)際的。1962 年，8m/s 的高速電梯投入市場(chǎng)。安裝在機(jī)房的電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器、制動(dòng)器等組成曳引機(jī)，使曳引鋼絲繩通過(guò)曳