【導(dǎo)讀】近幾年以來，隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，人們的生活格調(diào)也隨之提升了很多，與此同時(shí)供人們?nèi)粘Ｋ拥闹悄芙ㄖ镆彩瞧降囟穑辛烁邔拥闹悄芙ㄖ锏某霈F(xiàn)，的電梯系統(tǒng)，都與現(xiàn)代化的生活所息息相關(guān)。隨著全球人口的增多以及能源的消耗過度，是否安全，各方面性能指標(biāo)是否優(yōu)越，是否節(jié)省能耗等諸多方面。于笨重，功率消耗嚴(yán)重等。與之相比PLC因?yàn)榫哂休^高的抗干擾性，低能耗，可拓展性。高等因素，被控制技術(shù)領(lǐng)域所頻繁的運(yùn)用。該設(shè)計(jì)中的電梯控制技術(shù)所使用的可編程控制器起很重要的作用。內(nèi)蒙古科技大學(xué)自動化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所陳設(shè)的現(xiàn)有的四層電梯模型作為設(shè)計(jì)控制基礎(chǔ)，在該設(shè)計(jì)中選用西門子S7200系列，STEP7等軟件編輯控。在具體的設(shè)計(jì)操作中，經(jīng)過對電梯實(shí)際運(yùn)行的工作原理和工作機(jī)制等的學(xué)習(xí)，通過。外的選層，內(nèi)呼外呼的運(yùn)行，樓層位置與上下指示燈的顯示，平層監(jiān)控等功能。

　　

【正文】 種型號的電動機(jī)具有較高級別的絕緣性，而且結(jié)構(gòu)簡單，體型小巧，體重輕巧，噪音低，重要的是具有高度的運(yùn)行安全性能，同時(shí)當(dāng)其自身發(fā)生故障時(shí)，方便維修與保護(hù)，接下來我們對它的一些參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明，見表 YDJ150 電機(jī)參數(shù)分析。 而給整個(gè)電梯系統(tǒng)提供動力源的電動機(jī)則經(jīng)過精挑細(xì)選，最終選擇使用YPTD180M24,在選擇的過程中需要考慮到電動機(jī)所要才能承載的電梯整體重量，電壓以內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 15 及電流的大小，更重要的是考慮到電機(jī)所要打算設(shè)置的高度，因?yàn)槭瞧邔与娞?，所以選擇的高度在 ≤ 100m。對于 YPTD180M24的其他詳細(xì)的參數(shù)規(guī)定，見表 。 表 YDJ150電機(jī)參數(shù)分析 型號 電壓 電流 頻率 轉(zhuǎn)速 噪音 工作環(huán)境 力矩 YDJ150 110 DC ≤ A 3~50 Hz 65+/5%r/min ≤ 50 db 10~+40 ℃ 22 表 YPTD180M24電動機(jī)的主要參數(shù)設(shè)定 型號 電源 （ V） 電流 (A) 轉(zhuǎn)速(r/min) 頻率 (Hz) 控制方式 額定載重(Kg) 提升高度(m) 功率 (KW) 制動電壓(V) YPTD180 M24 380 1470 50 VVVF 1250 80 22 DC110 可編程控制器的選擇 可編程控制器的組成結(jié)構(gòu) 可編程控制器本與一般的計(jì)算機(jī)的區(qū)別在與，它可以做到在工業(yè)生產(chǎn)過程中能和工業(yè)相結(jié)合，并且做到能夠運(yùn)用一種語言來控制整個(gè)生產(chǎn)過程，這種語言就是 —— 可編程的編程語言。但歸根結(jié)底可編程控制器與計(jì)算機(jī)的基本組成依舊有很多相近的，我們現(xiàn)在從其硬件上來觀察，可編程控制器也有 CPU，儲存器， I/O 接口，編程器，通訊接口等。接下來我們詳細(xì)介紹各個(gè)硬件的功能效果。 （ 1） 中央處理器（ CPU） CPU 作為 PLC 的核心部件，這一點(diǎn)與一般普通的計(jì)算機(jī)沒有什么不同。它的主要作用是：當(dāng)用戶程序或者一些數(shù)據(jù)有輸入信號，時(shí)，中央處 理器通過編程器將其接受并且做到儲存；經(jīng)過 I/O 口將一些數(shù)據(jù)以及要傳達(dá)的狀態(tài)信號掃描后存儲等功能。 （ 2） 儲存器 可編程控制器分為系統(tǒng)和用戶兩種儲存器，用戶儲存器。系統(tǒng)儲存器是用來存儲記憶最初的由廠家設(shè)置的一些編程，并且要存儲到 ROM 中，為了實(shí)現(xiàn)不會讓用戶隨意直接的更改程序。用戶儲存器包涵程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，用來實(shí)現(xiàn)當(dāng)用戶自己在編程過程中能夠做到信息存儲，并且可以自己修改的功能。 （ 3） I/O 接口 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 16 I/O 接口是作為可編程控制器中與外界聯(lián)系的橋梁，輸入接口主要實(shí)現(xiàn)接收并且收集傳輸進(jìn)來是輸入信息。輸出接口主要實(shí) 現(xiàn)讓被控制器件與外界的各種設(shè)備連接。 （ 4） 通訊接口 可編程控制器中包涵很多種通訊接口，目的都是為了體現(xiàn)出“人 機(jī) 人”或者“機(jī)機(jī)”之間的聯(lián)系。 （ 5） 編程器 在可編程控制器中的編程器的作用主要是為了實(shí)現(xiàn)能讓用戶進(jìn)行編程，調(diào)制，監(jiān)控等。編程器又分為簡單型和智能型，簡單型的編程器只能夠做到聯(lián)機(jī)，而且當(dāng)要輸入的是梯形圖時(shí)，必須要將梯形圖轉(zhuǎn)變?yōu)橹噶畋聿拍軌蜉斎?。智能型編程器既可以做到?lián)機(jī)，也可以做到脫離聯(lián)機(jī)做到編程，而且梯形圖是可以直接輸入實(shí)現(xiàn)的。 可編程控制器的型號選擇 經(jīng)過所需的 I/O 接觸口，和之后的其他要求的容量值，我們可以適用西門子 S7200可編程控制器 CPU224 可以實(shí)現(xiàn)所需的條件。 I/O 模塊使用 EM223 的數(shù)字量拓展模塊。也可以做到連接模擬模塊，使用 AV220V 的電源。 小規(guī)模的西門子 S7200 系列，適合與很多測驗(yàn)、跟蹤觀察和實(shí)現(xiàn)自動化的操作，之所以采用西門子 S7200 是因?yàn)樗梢宰龅讲还苁菃蝹€(gè)運(yùn)行，還是通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)，其都可以做到復(fù)雜的操作功能。另外， S7200 所具有的一些特殊的功能，例如：很強(qiáng)的抗干擾性，信息量很足的指令集，方便操控，內(nèi)部放置很多具有集成 效果的元件，豐富的拓展模塊。 變頻器的選擇 西門子 MM420 變頻器與 S7200 的連接 西門子 MM420 變頻器與外部的連線主要由三部分構(gòu)成，分別是電源部分的插入，三相電機(jī)的連接，端子與控制回路。這期間電源信號的來源主要通過空氣開關(guān) QF 獨(dú)自經(jīng)過三相電源供給，同時(shí)還會有熱繼電保護(hù)器對電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)。電機(jī)所連接的端子部分的線路則與電機(jī)相連接。變頻器的數(shù)字量輸入端與 PLC 的輸出端相連接，并且連接 +24V電源提供變頻器的操作電壓。應(yīng)該指出的是， RLIB 一個(gè)接地端子接地，而且必須與電機(jī)外殼 相連。最后部分因?yàn)榭刂苹芈返慕泳€方式相對比較多，所以這部分主要取決于所選的變頻器所要控制的連線方式。多端調(diào)速下的端子連接的方式分別為：經(jīng)過對西門子MM420 變頻器各個(gè)端子的了解，以及整個(gè)對電梯所要控制時(shí)使用的數(shù)字信號原理，最后設(shè)計(jì)出當(dāng) MM420 在與 PLC 連接控制時(shí)，電氣原理圖中每個(gè)端子的連接方式如下： 通過 L1,L2,L3 的端子與三相電源連接，從而使得變頻器在三相電壓下運(yùn)行；然后內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 17 通過 U,V,W 端子與電動機(jī)連接，控制電機(jī)的啟動與其他運(yùn)行；端子號為 8分別與 PLC 連接。其中端子號 3作為標(biāo)定性的模擬輸入，但可以作為第四個(gè)數(shù)字輸入口使用，所以當(dāng) DIN4 輸入端的參數(shù)設(shè)置為 2 時(shí)，則被命令為變頻器的設(shè)置由外部端子控制；而多功能數(shù)字輸入端 DIN DIN2 分別與 S7200 的輸出端 、 控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，多功能輸入端 DIN3 與 PLC 的 連接被規(guī)定變頻器運(yùn)行的固有頻率，該運(yùn)行頻率是 30Hz 是由 P1003 設(shè)置好的參數(shù)輸入的。該原理的電路原理圖如圖 所示。 圖 變頻器接線原理圖 西門子 MM420 變頻器的主要參數(shù) 首先我們從 MM420 變頻器的技術(shù)規(guī)格來分析。根據(jù)電源所需要的要求單相電源電壓范圍為 200~240+/10%；三相交流電源 200（ 380） V~240（ 480） V+/10%；輸入頻率為47Hz≦ f≦ 63Hz；輸出功率 f≦ 650Hz；變頻器的使用效率為 96%~97%；固定頻率中有 7個(gè)可編程，跳轉(zhuǎn)頻率中有 4個(gè)可編程；在數(shù)字輸入中有三個(gè)完全可編程的帶有隔離的數(shù)字輸入，并且可以切換為 PNP/NPN；有一個(gè)模擬輸入，用作模擬值的輸入，也可以作為第四個(gè)數(shù)字輸入使用；有一個(gè)可以編輯的模擬輸出。 接下來從西門子 MM420 變頻器的各個(gè)端子所要設(shè)置的參數(shù)來了解 MM420 工作效益。為實(shí)現(xiàn)變頻器在多段調(diào)速過程中能夠正常運(yùn)行的形式，對于 MM420 經(jīng)常會從P0010,P0970,P0700,P1000等各組參數(shù)方面進(jìn)行操作。對于能夠做到更改命 令源的 P0700這一控制技術(shù)的設(shè)定參數(shù)，它是通過外部端子進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)的，如果其發(fā)生改變，則同一時(shí)間發(fā)生信息更改的還有其所選擇的端子，并將其全部都恢復(fù)為廠家的出廠缺少的設(shè)定值。而且 P0700 作為命令源有兩個(gè)設(shè)定值時(shí)，就需要挑選出它的固定頻率 P1000=3，在這個(gè)過程中也要設(shè)置好每個(gè)數(shù)字輸入端子所對應(yīng)的各自的功能效果，這樣做就可以實(shí)現(xiàn)通過外部的開關(guān)元件的設(shè)計(jì)從而將電機(jī)所控制的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 我們可以用表格具體的呈現(xiàn)出 MM420變頻器各個(gè)端子所要控制實(shí)現(xiàn)的設(shè)置參數(shù)來實(shí)現(xiàn)為控制電梯， PLC 與變頻器連接的控制信號，見 表 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 18 表 端子所需設(shè)置參數(shù)值 參數(shù)代號 設(shè)定值 參數(shù)說明 P0010 30 調(diào)試出廠家初始值 P0970 1 恢復(fù)出廠設(shè)置 P0010 1 調(diào)節(jié)快速值 P0700 2 命令源（外部端子控制） P1000 3 固定頻率 P1080 0 最小頻率 P1082 50 最大頻率 P1120 斜坡上升時(shí)間 P1121 斜坡下降時(shí)間 P3900 1 結(jié)束 P0010 指令 P0701 1 數(shù)字輸入 1：實(shí)現(xiàn)開 /關(guān)（正轉(zhuǎn)） P0702 2 數(shù)字輸入 2：接通反轉(zhuǎn) P0703 15 數(shù)字輸入 3：固定頻率 P0731 變頻器運(yùn)行狀態(tài) P1003 固定頻率 FF3: 元器件的選用 開關(guān)元器件 電路中的開關(guān)元器件主要用于在支配電路時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)電路阻斷，電路信號轉(zhuǎn)變，電路導(dǎo)通等基本的控制，作用在電梯控制技術(shù)過程中的作用開關(guān)。目前市場上的開關(guān)多用低壓控制開關(guān)器件，很少部分會用到刀開關(guān)，因?yàn)榭紤]到系統(tǒng)及工作人員的安全性，市場上活動的開關(guān)器件中低壓斷電器大多數(shù)已經(jīng)代替了刀開關(guān)。 （ 1）開 /關(guān)門繼電器 在七層電梯電路設(shè)計(jì)過程中 KMJ為開門繼電器開關(guān)， GMJ 為關(guān)門繼電器 .電梯在關(guān)門的過程中要經(jīng)歷三個(gè)階段：一級減速→二級減速→電梯停止。在這個(gè)過程中會通過減速感應(yīng)器，上 /下強(qiáng)返減速的配合使用控制電梯的開關(guān)門。當(dāng)電梯到層或者關(guān)門到位的時(shí)候，通過繼電器對電梯位置的判斷，以及定時(shí)器對時(shí)間的規(guī)定，電梯門廳經(jīng)過開關(guān)門繼電器實(shí)現(xiàn)開關(guān)門狀態(tài)。 （ 2）模 /數(shù)轉(zhuǎn)換開關(guān) 實(shí)現(xiàn)電梯控制有兩種方式：數(shù)字化，模擬化。而我們所選的模數(shù)轉(zhuǎn)化開關(guān)的型號為D11A，放置在控制柜中當(dāng)電梯控制所用的是數(shù)字量的，則將開關(guān)打到數(shù)字 量，如果所用的程序是模擬量，則打到模擬量開關(guān)即可。 （ 3）上 /下限位開關(guān) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 19 在電梯的井道配置中，都會在電梯井道最下端和電梯最上端安裝許多控制電梯運(yùn)行的開關(guān)，以此來達(dá)到電梯的減速亦或是控制電梯運(yùn)行與停止。當(dāng)電梯在運(yùn)行的時(shí)候首先接觸到的開關(guān)是 IPG 減速感應(yīng)器→上（下）限位開關(guān)→極限限位開關(guān)。當(dāng)樓層過高的時(shí)候電梯在減速的過程中會分為一、二級減速過程，但這些運(yùn)行狀態(tài)最先接觸到減速開關(guān)后才會開始給出相應(yīng)動作。限位開關(guān)的作用是凸顯在當(dāng)箱體頂端或者底層碰觸到限位開關(guān)后，就會停止對所要運(yùn)行的方向的動作。 數(shù)碼顯示器 在電梯的數(shù)碼顯示器中使用的是 LED數(shù)碼顯示管，其內(nèi)部組成也是發(fā)光二極管，同理電梯中用的這種數(shù)碼顯示管也被稱為發(fā)光數(shù)碼管。由于數(shù)碼顯示管中發(fā)光二極管與外部電路的連接方式的關(guān)系，該電梯系統(tǒng)的內(nèi)部二極管的陽極相連接共用低電平，所以使用的共陰極發(fā)光二極管。在電梯運(yùn)行的過程中數(shù)碼顯示器中的八個(gè)發(fā)光二極管組成七個(gè)字段，構(gòu)成數(shù)字，并顯示出樓層范圍，另外一個(gè)二極管顯示小數(shù)點(diǎn)。 圖 七層電梯數(shù)碼顯示圖 我們所知道的數(shù)碼顯示器是當(dāng)有數(shù)字信息傳達(dá)的時(shí)候，對其做出接受并處理信息的功能器件，是一種長期被人們使用的比較前衛(wèi)的顯示管。在電梯系統(tǒng)中使用的另外一種發(fā)光二極管是 LED圖像顯示器，主要為實(shí)現(xiàn)電梯在運(yùn)行時(shí)，顯示電梯上下運(yùn)行狀態(tài)，即，電梯上下指示燈。由于數(shù)碼顯示器的電路設(shè)置是相對比較單一化的，這樣的設(shè)計(jì)使得所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠體現(xiàn)出簡易與牢靠度。其次，因?yàn)閿?shù)碼顯示器中沒有復(fù)雜的掃描程序，所以才能夠呈現(xiàn)出比較明了的數(shù)字顯示。電路圖如圖 所示。 整流電源 整流電源是由四個(gè)二極管組成，整流效率高，輸出電壓高，并且脈動小， 因此將交變電流轉(zhuǎn)換成單相，并且波動大小隨時(shí)間改變而改變的直流電壓。單相橋式整流器克服了全波整流器的所有缺點(diǎn)，并保留了它所有的優(yōu)點(diǎn)。所以在本設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用整流電路，轉(zhuǎn)換出系統(tǒng)中所需的直流電。 變壓器在二次變壓的過程中，電流經(jīng)過二極管的方向?yàn)椋?VD VD2 正偏導(dǎo)通，負(fù)載RL得到單相脈動電流，電流的流向?yàn)?VD1→ RL→ VD2。此時(shí) VD VD4 反向截止，負(fù)載電壓上正下負(fù)。在二次變壓的負(fù)半周，電壓極性相反， VD VD4 正向?qū)ǎ娏鞯牧飨驗(yàn)閮?nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 20 VD3→ RL→ VD4， VD VD2 反向截止，負(fù)載電壓上正下負(fù)。其電路圖如圖 所示。 圖 單相整流電路原理圖 硬件電路的設(shè)計(jì) 硬件電路 圖 主電路原理圖 在電梯控制系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)過程中主要通過轎廂控制柜，樓層廳門信號，可編程控制器（ S7200），變頻器（ MM420），變頻調(diào)速系統(tǒng)等基本的設(shè)備組成并控制主設(shè)計(jì)的流程。這其中變頻器主要是為執(zhí)行對速度的控制，起主要控制的是可編程控制器參與的部分執(zhí)行，在七層電梯設(shè)計(jì)的過程中使用的 CPU224(14DI/10DO),因?yàn)樗婕暗降妮斎胼敵隹诙吮容^多，所以需要使用兩個(gè)數(shù)字量拓展模塊 EM223（ 16DI/DO） ,貫穿在 PLC中的輸入點(diǎn)中，有一些開關(guān)繼電器作為輸入放置在控制柜中，而其他的大部分輸入端口則需要通過 具體的顯示或者感應(yīng)器給出相應(yīng)的動作提示。全程中電動機(jī)提供工作所需的動力，當(dāng)電梯在進(jìn)行減速的過程中電動機(jī)會執(zhí)行電力的再次生成狀態(tài)，并且將電壓反饋內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 21 給變頻器，為此達(dá)到抑制住直流電壓的再次提升。具體的主電路圖如圖 所示。 圖 主控回路原理圖