【導(dǎo)讀】導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致。含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。明并表示了謝意。以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)。的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法。律后果由本人承擔(dān)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。電梯性能的好壞對(duì)人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯的系統(tǒng)。的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效又安全可靠。采用PLC對(duì)電梯信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，開發(fā)。梯達(dá)到了較為理想的控制效果。該系統(tǒng)具有先進(jìn)，可靠，經(jīng)濟(jì)的特色。具有手動(dòng)和自動(dòng)功能，并具有指層，廳召喚，選層，選向等功能?？删幊炭刂破鹘榻B.....

　　

【正文】 制屬于隨機(jī)性控制，各種輸入信號(hào)之間、輸出信號(hào)之間以及輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，邏輯關(guān)系處理起來非常復(fù)雜，這就給 PLC的編程帶來很大難度。從某種意義上來說， PLC 編程水平的高 低就決定整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 量的好壞。因此， PLC 應(yīng)用在電梯控制中的編程技術(shù)就成為控制電梯運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，這同時(shí)也是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。 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(cè)及反饋 ,形成閉環(huán)系統(tǒng)。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)。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(cè)得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于本設(shè)計(jì)選用 的是通用型變頻器，因此其參數(shù)設(shè)置和外部線路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于電梯專用變頻器，其設(shè)置的好壞也將直接影響到電梯運(yùn)行的實(shí)際效果。 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)過程 )的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則 : 的選擇除了應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求之外，特別指出的是還應(yīng)重點(diǎn)考慮該公司產(chǎn)品的技術(shù)支持與售后服務(wù)的情況，一般應(yīng)選擇在國內(nèi)特別是在所設(shè)計(jì)系統(tǒng)本地有著較為方便的技術(shù) 服務(wù)機(jī)構(gòu)或較有實(shí)力的代理機(jī)構(gòu)的公司產(chǎn)品，同時(shí)應(yīng)盡量選擇主流機(jī)型。 。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)的各種問題。 ，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。 、可靠。 ，在選擇 PLC 容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。當(dāng)然對(duì)于不同的用戶要求的側(cè)重點(diǎn)有所不同，設(shè)計(jì)的原則應(yīng)有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品產(chǎn)量和安全為目標(biāo) ，則應(yīng)將系統(tǒng)可靠性放在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，甚至考慮采用冗余控制系統(tǒng) :如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化。 PLC 的型號(hào)選擇及 I/O 地址及分配 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制核心是 PLC， 由于 PLC 的品種、型號(hào)、規(guī)格、功能各不 相同，需綜合多種因素考慮，來選擇 PLC。 哪些信號(hào)需要輸入至 PLC， PLC 需要驅(qū)動(dòng)哪些負(fù)載 ,以及采用何種編程方式，都是需要認(rèn)真考慮的問題，都會(huì)影響到其內(nèi)部 I/O 點(diǎn)數(shù)的分配。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)軟件編寫的前提。 本系統(tǒng)是為一幢 5層大樓所設(shè)計(jì) ,根據(jù) PLC 的 I/O 節(jié)點(diǎn)使用原則 ,應(yīng)留出一定的 I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn) 47 點(diǎn) ,輸出點(diǎn) 40 點(diǎn) ,因此我們選用西門子S7300 PLC，其中 CPU 的型號(hào)選為 CPU315，輸入模塊的型號(hào)選為 DI32xDC24V，總共需要兩塊，輸出模塊的型號(hào)選為 DO32xDC24V/，總共也需要兩塊。 I/O 地址分配表如表 所示 [3]。 表 I/O 地址及分配 (a) 輸入點(diǎn)分配 序號(hào) 用途 輸入點(diǎn) 序號(hào) 用途 輸入點(diǎn) 1 門廳 1 樓上呼按鈕 25 1紅外感應(yīng)器 2 門廳 2 樓上呼按鈕 26 1上行限位 3 門廳 2 樓下呼按鈕 27 1下行限位 4 門廳 3 樓上呼按鈕 28 電梯使用開關(guān) 5 門廳 3 樓下呼按鈕 29 21 樓內(nèi)呼按鈕 6 門廳 4 樓上呼按鈕 30 22 樓內(nèi)呼按鈕 7 門廳 4 樓下呼按鈕 31 23 樓內(nèi)呼按鈕 8 門廳 5 樓上呼按鈕 32 24 樓內(nèi)呼按鈕 9 11 樓內(nèi)呼按鈕 33 25 樓內(nèi)呼按鈕 10 12 樓內(nèi)呼按鈕 34 21 樓感應(yīng)器 11 13 樓內(nèi)呼按鈕 35 22 樓感應(yīng)器 12 14 樓內(nèi)呼按鈕 36 23 樓感應(yīng)器 13 15 樓內(nèi)呼按鈕 37 24 樓感應(yīng)器 14 11 樓感應(yīng)器 38 25 樓感應(yīng)器 15 12 樓感應(yīng)器 39 2上平層感應(yīng)器 16 13 樓感應(yīng)器 40 2下平層感應(yīng)器 17 14 樓感應(yīng)器 41 2開門按鈕 18 15 樓感應(yīng)器 42 2關(guān)門按鈕 19 1上平層感應(yīng)器 43 2開門到位 20 1下平層感應(yīng)器 44 2關(guān)門到位 21 1開門按鈕 45 2紅外感應(yīng)器 22 1關(guān)門按鈕 46 2上行限位 23 1開門到位 47 2下行限位 24 1關(guān)門到位 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 (b) 輸出點(diǎn)分配 序號(hào) 用途 輸出點(diǎn) 序號(hào) 用途 輸出點(diǎn) 77 門廳 1 樓上呼燈 97 1開門輸出 78 門廳 2 樓上呼燈 98 1關(guān)門輸出 79 門廳 2 樓下呼燈 99 1高速運(yùn)行 80 門廳 3 樓上呼燈 100 1低速運(yùn)行 81 門廳 3 樓下呼燈 101 21 樓內(nèi)呼燈 82 門廳 4 樓上呼燈 102 22 樓內(nèi)呼燈 83 門廳 4 樓下呼燈 103 23 樓內(nèi)呼燈 83 門廳 5 樓下呼燈 104 24 樓內(nèi)呼燈 85 11 樓內(nèi)呼燈 105 25 樓內(nèi)呼燈 86 12 樓內(nèi)呼燈 106 2BCD 碼低位 87 13 樓內(nèi)呼燈 107 2BCD 碼中位 88 14 樓內(nèi)呼燈 108 2BCD 碼高位 89 15 樓內(nèi)呼燈 109 2上行指示燈 90 1BCD 碼低位 110 2下 行指示燈 91 1BCD 碼中位 111 2上行輸出 92 1BCD 碼高位 112 2下行輸出 93 1上行指示燈 113 2開門輸出 94 1下行指示燈 114 2關(guān)門輸出 95 1上行輸出 115 2高速運(yùn)行 96 1下行輸出 116 2低速運(yùn)行 變頻調(diào)速系統(tǒng)的分析及選擇 80 年代初，通用變頻器實(shí)現(xiàn)了商品化。在 近 20 年的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 兩個(gè)大的進(jìn)展過程。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)。因此可以說在電氣調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)，以變頻器應(yīng)用技術(shù)為代表的交 流調(diào)速傳動(dòng)已經(jīng)成為電氣調(diào)速傳動(dòng)的主流。 電梯調(diào)速除了要求一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能外，舒適度是一項(xiàng)重要指標(biāo)。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。考慮以上各種因素，通過對(duì)各主要生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品的性能指標(biāo)價(jià)格比分析，選用日本安川公司的變頻器。 帶 PG(脈沖發(fā)生器 )矢量控制方式的調(diào)速范圍寬廣，速度控制精度高，可以用于各種伺服驅(qū)動(dòng)、高精度速度控制和力矩控制。但是帶有 PG 矢量控制功能的變頻器 (例如安揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 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。 VS616G5 型變頻器是安川電機(jī)公司面向世 界推出的 21 世紀(jì)通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了 /uf控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動(dòng)調(diào)諧功能與無速 度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。 VS616G5 變頻器的特點(diǎn)如下 : ； ； ，因此，功能全、體積?。? 、維修性能好； LCD 操作裝置，可提高操作性能。 PLC 通過向安川 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)。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)反饋給安川變頻器，從而形成速度閉環(huán)控制 [4]。接線圖如圖 所示 。 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) 22 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 件對(duì)雙電梯聯(lián)動(dòng)控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于電梯控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，因此單純采用順序控制或邏輯控制是不能夠滿足要求的，而應(yīng)該在設(shè)計(jì)中采用隨機(jī)邏輯控制方式。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) 。 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、開關(guān)門程序模塊和故障處理模塊。 根據(jù)電梯的運(yùn)行規(guī)律 ,設(shè)置了有 / 無司機(jī)、檢修、優(yōu)先服務(wù)、消防等四種工作方式。其編制的程序主要遵循以下控制規(guī)律 : 兩臺(tái)電梯都遵守集選規(guī)則，即將呼叫信號(hào)先進(jìn)行登記，對(duì)與電梯運(yùn)行同向的呼叫信號(hào)逐一應(yīng)答，當(dāng)同向指令和召喚應(yīng)答完畢后電梯可以自動(dòng)換向。 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。當(dāng)某層站有門廳呼叫信號(hào)時(shí)，則 “ 忙梯 ” 立即啟動(dòng)并定向運(yùn)行去接該層站的乘客。 當(dāng)兩臺(tái)電梯因轎廂內(nèi)指令而到達(dá)基站后關(guān)門待命時(shí)，則應(yīng)按照有效利用的原則，執(zhí)行相互交替程序段。原先充當(dāng)忙梯的電梯現(xiàn)在即作為基站電梯來使用，而原先作為基站電梯使用的電梯此時(shí)即成為忙梯。不論是一號(hào)電梯還是二號(hào)電梯均停留在最后?？康膶诱敬?。 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。但是，若在忙梯的下方出現(xiàn)向上的門廳呼叫信號(hào)，則由基站電梯來應(yīng)答信號(hào)而發(fā)車運(yùn)行接客。 當(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。但是，若在忙梯的上方出現(xiàn)任何向上或是向下的門廳呼叫信號(hào)，則由基站電梯來應(yīng)答信號(hào)而發(fā)車運(yùn)行接客。 當(dāng)其中一臺(tái)電梯由于故障而停止運(yùn)行，另一臺(tái)電梯則自動(dòng)承擔(dān)全部的運(yùn)行任務(wù)，遵循單臺(tái)電梯的運(yùn)行規(guī)則。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 無論是作為一號(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。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 [56]。 程序框圖 PLC程序流程框圖如圖 。 圖 PLC程序流程框圖 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 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。 電梯升降模塊 電梯上升如圖 (a) 所示 ,下降梯形圖如圖 (b)所示。 (a) 電梯上升梯形圖 (b) 電梯下降梯形圖 圖 電梯升降梯形圖 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 二樓上升、下降梯形圖 二樓上升如圖 (a)所示 ,二樓下降如圖 (b)所示。三樓、四樓的上升、下降梯形圖和二樓類似。 (a) 二樓上升梯形圖 (b) 二樓下降梯形圖 圖 二樓上升、下降梯形圖 二樓向下指示燈 如圖 。二樓向上指示燈及三樓、四樓指示燈梯形圖與 二樓向下類似 , 這里不再重復(fù) 。 圖 二樓向下指示燈 一樓、五樓指示燈梯形圖 一樓指示燈梯形圖如圖 (a)所示 , 五樓指示燈梯形圖如圖 (b) 所示。 一樓內(nèi)呼燈 如圖 。二樓、三樓、四樓、五樓與一樓類似 , 這里不再重復(fù) 。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 (a) 一樓指示燈梯形圖 (b) 五樓指示燈梯形圖 圖 一樓、五樓指示燈梯形圖 圖 一樓內(nèi)呼燈 轎內(nèi)指令控制梯形圖 如圖 。 門廳召喚控制梯形圖 如圖 所示。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 轎內(nèi)指令控制梯形圖 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 門廳召喚控制梯形圖 6 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的 MCGS 組態(tài)設(shè)計(jì) PLC 編程 MCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 MCG