【文章內(nèi)容簡介】 格及強大的指令系統(tǒng)，使得S7200可以近乎完美的滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決用戶的工業(yè)自動化問題時，具有很強的適應性和可選擇性。S7200 PLC硬件系統(tǒng)的組成采用整體式加積木式，即主機中包括一定數(shù)量的I/O端口，同時還可以擴展各種功能模塊。S7200 PLC由基本單元（S7200 CPU模塊）、擴展單元、個人計算機（PC）或編程器、STEP 7Micro/WIN32編程軟件及通信電纜組成。近幾年西門子公司推出的S7200 CPU22X系列產(chǎn)品有：CPU221模塊、CPU222模塊、CPU224模塊、CPU226模塊、CPU226XM模塊。S7200 CPU22X系列產(chǎn)品的主要性能如表21所示，供用戶在進行系統(tǒng)設計時查詢。CPU22X系列產(chǎn)品指令豐富、速度快、具有較強的通信能力。例如，CPU226模塊的I/O總數(shù)為40點，其中輸入點24點，輸出點16點；可帶7個擴展模塊；用戶程序存儲器容量為8KB；內(nèi)置高速計數(shù)器，具有PID控制器的功能；有2個高速脈沖輸出端和2個RS485通信口；具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由口協(xié)議的通信能力；運行速度快、功能強，適用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)。S7200 PLC任一型號的主機，都可單獨構(gòu)成基本配置，作為一個獨立的控制系統(tǒng)，S7200 CPU22X系列產(chǎn)品的基本配置如表21所示。S7200 PLC各型號主機的I/O配置是固定的，它們具有固定的I/O地址。S7200 CPU22X系列產(chǎn)品的I/O配置及地址分配如表22所示。表21 S7200 CPU系列產(chǎn)品的主要性能表特性CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226外形尺寸908062908062806214080621908062程序存儲器：運行模式下編輯非運行模式下編輯4096字節(jié)4096字節(jié)4096字節(jié)4096字節(jié)8192字節(jié)12288字節(jié)12288字節(jié)16384字節(jié)16384字節(jié)24567字節(jié)數(shù)據(jù)存儲區(qū)2048字節(jié)2048字節(jié)8192字節(jié)10240字節(jié)10240字節(jié)掉電保護時間50小時50小時100小時100小時100小時本機數(shù)字量I/O本機模擬量I/O6入/4出無8入/6出無14入/10出無24入/10出2入/1出24入/16出無數(shù)字I/O映像區(qū)256（128入/128出）模擬I/O映像區(qū)無32（16入/16出）64（32入/32出）64（32入/32出）64（32入/32出）脈沖捕捉輸入68141424擴展模塊數(shù)量0個模塊2個模塊7個模塊7個模塊7個模塊高速計數(shù)器單相兩相總共4個4路30kHz2路20kHz總共4個4路30kHz2路20kHz總共4個6路30kHz4路20kHz總共4個4路30kHz2路200kHz3路20kHz1路100kHz總共4個6路30kHz4路20kHz脈沖輸出（DC）2路20kHz2路20kHz2路20kHz2路100kHz2路20kHz模擬電位器1個（8位分辨率）2個（8位分辨率）實時時鐘配時鐘卡配時鐘卡內(nèi)置內(nèi)置內(nèi)置RS485通信口11122布爾指令執(zhí)行速度浮點數(shù)運算有表22 S7200 CPU系列產(chǎn)品的I/O配置及地址分配項目CPU221CPU222CPU224CPU226本機數(shù)字量輸入地址分配6輸入～8輸入～14輸入～～24輸入～～～本機數(shù)字量輸出地址分配4輸出～6輸出～10輸出～～16輸出～～本機模擬量輸入/輸出無無無無第3章 電梯控制系統(tǒng)的硬件設計 電梯控制的要求圖31 電梯工作示意圖上行/下行啟動輸入指令電梯的主要任務是根據(jù)廂內(nèi)外的控制指令，將電梯運行到指令樓層，同時，根據(jù)每個樓層的控制命令開、關門，以實現(xiàn)各個樓層的要求。主要工作步驟有：接收廂內(nèi)/外指令，判斷電梯上行還是下行，到達目的樓層前在其他樓層是否有開門指令，到達目的樓層后是否又有新的指令，根據(jù)這一新的指令再次判斷是上行還是下行。如此循環(huán)，如果沒有指令的話就停止在上一個指令的目的樓層。其工作過程如右圖31所示。到達指定樓層 電梯轎廂的控制要求停止選向：根據(jù)電梯各層內(nèi)選外呼信號的先后和停止時轎廂所在的樓曾位置決定電梯的運行方向。選層換速：指電梯能夠根據(jù)轎廂內(nèi)所選層而決定運行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原則。并且在每次平層的時候都能夠換速。樓層位置的指示：選用發(fā)光二極管作為指示燈顯示的方法。當電梯平層的時候，電梯門自動打開，經(jīng)過2秒鐘后電梯門自動關上。如果遇到有人在門中間的情況，電梯會因為機械安全觸板開關的作用而自動開門，也可以手動控制開門和關門。為了避免乘客被正在關閉的門扇傷害，在門系統(tǒng)中大都設置安全檢測系統(tǒng)，以檢測關門時是否還有乘客從電梯門上通過。當轎廂門正在關閉時，如果此時有乘客欲進、出入電梯轎廂(包括乘客位于轎廂門前某段距離或乘客阻擋轎廂門關閉)，則轎廂門應該停止關閉，且重新打開。轎廂門打開則不必有此過程。目前的安全系統(tǒng)主要大都采用光電式裝置(如光敏元件)，也有的采用電磁式裝置。在一些高性能的電梯系統(tǒng)中，都設置了大廳內(nèi)乘客檢測裝置，確定乘客是否全部進入電梯。當乘客或物體仍在門檢測區(qū)域內(nèi)時，電梯的門系統(tǒng)能自動延時關門，確保乘客全部進入電梯。目前主要采用光電裝置和紅外光幕保護裝置來檢測乘客或物體。有的門機系統(tǒng)還采用熱敏電磁裝置和圖像采集系統(tǒng)檢測乘客或物體，由于受到性能和成本的限制，應用的并不多。電力拖動系統(tǒng)是電梯的動力來源，它驅(qū)動電梯部件完成相應的運動。在電梯中主要有如下兩個運動：轎廂的升降運動，轎門及廳門的開關運動。轎廂的運動由曳引電動機產(chǎn)生動力，經(jīng)曳引傳動系統(tǒng)進行減速、改變運動形式（將旋轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橹本€運動）來實現(xiàn)驅(qū)動，其功率在幾千瓦到幾十千瓦，是電梯的主驅(qū)動。轎門及廳門的開與關則由開門電動機產(chǎn)生動力，經(jīng)開門機構(gòu)進行減速、改變運動形式來實現(xiàn)驅(qū)動，其驅(qū)動功率較小（通常在200W以下），是電梯的輔助驅(qū)動。電梯的電力拖動系統(tǒng)對電梯的起動加速、穩(wěn)速運行、制動減速起著控制作用。拖動系統(tǒng)的優(yōu)勢直接影響電梯的起動，制動加減速度，平層精度，乘坐的舒適性等指標。電梯的拖動系統(tǒng)經(jīng)歷了由簡單到復雜的過程。到目前為止應用于電梯的拖動系統(tǒng)主要有：(1)單、雙速交流電動機拖動系統(tǒng)；(2)交流電動機定子調(diào)壓調(diào)速拖動系統(tǒng)；(3)直流發(fā)電機電動機可控硅勵磁拖動系統(tǒng)；(4)可控硅直接供電拖動系統(tǒng)；(5)VVVF變頻變壓調(diào)速拖動系統(tǒng)。交流電動機具有結(jié)構(gòu)緊湊，維修簡單等特點。單、雙速交流電動機拖動系統(tǒng)采用開環(huán)方式控制，線路簡單，價格較低，因此在電梯上廣泛應用。交流雙速電梯拖動電機控制主電路如圖32所示。電梯啟動時，首先接通上行或下行的接觸器（KMs或KMx），同時也接通快速接觸器KMk，這樣就接通了快速繞組，電梯快速啟動。為了減小電梯啟動的加速度，提高乘坐的舒適感，接觸器KM2斷開，將電抗接入電路，當電動機的轉(zhuǎn)速達到一定數(shù)值后，閉合接觸器KM2將電抗短路，電動機逐步加速至額定轉(zhuǎn)速，電梯最后穩(wěn)定運行。當電梯需要減速時，先斷開快速接觸器KMK，閉合慢速接觸器KMM，此時接通了慢速繞組，電動機開始減速。為了降低在減速過程中的加速度，接觸器KM1斷開，電路中接入了電抗器，在電動機的轉(zhuǎn)速降到一定程度后，將解除其KM1閉合，將電抗器短路使電動機逐步減速至停止。圖32拖動電機控制主電路圖電梯門機拖動系統(tǒng)作為一個子系統(tǒng)，相對整個電梯系統(tǒng)來說，是不容忽視的。它是電梯系統(tǒng)中動作最頻繁，也是直接面對乘客的部分。因此在實際應用中需要一個運行安全可靠、性能穩(wěn)定的電梯門機控制系統(tǒng)，其設計就顯得尤為重要。門機拖動系統(tǒng)從電流型式上分為直流調(diào)速拖動和交流調(diào)速拖動兩大類，在交流調(diào)速拖動中，異步電動機門機調(diào)速拖動系統(tǒng)和同步電動機門機調(diào)速拖動系統(tǒng)已發(fā)展成為占有相當比例的兩類調(diào)速拖動系統(tǒng)。門電機主電路如圖33所示，通過電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)門的開關。圖33 門電機主電路圖 第4章電梯PLC控制系統(tǒng)的設計 PLC單臺電梯控制系統(tǒng)的工作流程電梯的運行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進行控制的，在以順序邏輯控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎上，根據(jù)隨機的輸入信號，以及電梯的相應狀態(tài)適時的控制電梯的運行。電梯控制系統(tǒng)工作流程如圖41所示。來自井道行程開關來自轎廂控制面板來自層面控制按鈕來自轎廂控制面板 指令信號層樓信號召喚信號控制信號置位置位層樓定位召喚登記指令登記清除清除顯示顯示顯示自動定向運行控制（開/關門、上/下行、停站）電動機驅(qū)動控制運行顯示圖41 PLC單臺電梯控制系統(tǒng)工作流程圖電梯的控制系統(tǒng)實現(xiàn)如下功能：1)行車方向由內(nèi)選信號決定，順向優(yōu)先執(zhí)行；2)行車途中如遇呼梯信號時，順向截車，反向不截車； 3)內(nèi)選信號、呼梯信號具有記憶功能，執(zhí)行后解除；4)內(nèi)選信號、呼梯信號、行車方向、行車樓層位置均由信號燈指示；5)停層時可延時自動開門、手動開門、(關門過程中)本層順向呼梯開門；6)有內(nèi)選信號時延時自動關門，關門后延時自動行車；7)無內(nèi)選時延時2s自動關門，但不能自動行車；8)行車時不能手動開門或本層呼梯開門，開門不能行車。 控制面板在電梯控制系統(tǒng)的工作流程圖中，控制面板包括兩個部分：一部分安置于電梯廂內(nèi)，用于乘客選擇所要到的樓層；另一部分置于每個樓層，用于呼叫電梯，如右圖42所示。在圖42所示的面板示意圖中，每個樓層的控制按鈕只有兩個按鍵，即上行鍵和下行鍵，以及相關的顯示單元，在底樓只有一個上行鍵，在頂樓只有一個下行鍵；在電梯廂內(nèi)有樓層按鍵和開關門按鍵，以及相關顯示單元。圖42 電梯控制系統(tǒng)面板示意圖 超重報警在電梯運行過程中，需要時刻測量電梯廂內(nèi)的重量，以防止超過最大載重量，造成安全事故，為此使用了傳感器。通過不斷地調(diào)試將傳感器安裝在適當?shù)奈恢?，使其能準確地判斷出廂內(nèi)重量是否超標，從而達到保護電梯安全運行的目的。如果廂內(nèi)重量超過標準，則無法關門，電梯無法上/下運行。超重報警采用聲光報警，選用既可發(fā)出閃爍信號，又可發(fā)出蜂鳴聲的指示燈。 PLC I/O地址分配五層電梯控制系統(tǒng)的I/O地址分配如以下表格所示。表41 數(shù)字量輸入部分輸入地址輸入設備輸入地址輸入設備運行/維修按鈕樓層4下層限位器樓層1上行按鈕樓層5下層限位器樓層2上行按鈕上平層限位器樓層2下行按鈕門區(qū)限位器樓層3上行按鈕下平層限位器樓層3下行按鈕開門到位限位器樓層4上行按鈕關門到位限位器樓層4下行按鈕樓層1選擇按鈕樓層5下行按鈕樓層2選擇按鈕樓層1上層限位器樓層3選擇按鈕樓層2上層限位器樓層4選擇按鈕樓層2下層限位器樓層5選擇按鈕樓層3上層限位器開門按鈕樓層3下層限位器關門按鈕樓層4上層限位器表42 模擬量輸入部分輸入地址輸入設備AIW0壓力傳感器表43 數(shù)字量輸出部分輸出地址輸出設備輸出地址輸出設備上行繼電器樓層5指示燈下行繼電器上行指示燈快速運行繼電器下行指示燈慢速運行繼電器廂體開門樓層1指示燈廂體關門樓層2指示燈抱閘停止樓層3指示燈超重報警樓層4指示燈PLC的外部接線圖如下圖43所示。圖43 五層電梯控制的I/O接線圖第5章 梯形圖分析 總流程設計 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，交流雙速電梯工作時主要可分為兩個部分：一是維修狀態(tài)；二是正常運行狀態(tài)。在旋鈕置于維修狀態(tài)時，不論電梯處于任何位置，都將直接運行到樓層底部，忽略用戶的其它指令。其工作流程如圖51所示。至于正常運行狀態(tài)時，可根據(jù)電梯內(nèi)外及各個樓層之間的用戶指令，以及電梯現(xiàn)在所處的位置，自動判斷電梯的運行方向，根據(jù)PLC接收到的其它外圍設備的控制信號，完成用戶的控制要求運行至指定的樓層。交流雙速電梯控制系統(tǒng)流程圖如圖52所示圖51 維修狀態(tài)流程圖圖52 交流雙速電梯控制系統(tǒng)流程圖 各模塊梯形圖設計根據(jù)上述流程圖，采用模塊化的程序設計，為了便于程序設計，以及程序修改和完善，簡歷如表51所示的元件設置表。表51 元件設置元件意義內(nèi)容備注維修狀態(tài)標志on有效正常運行標志on有效上行運行標志on有效下行運行標志on有效開門完成標志on有效關門完成標志on有效樓層到達標志on有效快速運行標志on有效慢速運行標志o