基于plc的電梯控制系統畢業(yè)設計

1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）說明書</p><p>　　基于PLC的電梯控制系統</p><p>　　系 別 電子信息工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級 自動化 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師

2、 </p><p>　　提交日期 2013 年 05月 27日 </p><p>　　畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書</p><p>　　茲發(fā)給 自動化 專業(yè) 09(3) 班學生 XXX 畢業(yè)設計（論文）任務書，內容如下： </p><p>　　1.畢業(yè)設計（論文）題目： 基于PLC的電梯

3、控制系統設計 </p><p>　　2.應完成的項目： </p><p>　?。?） 電梯是城市高層建筑不可缺少的設備，電梯控制邏輯以及PLC控制器學習是非常重要的。 </p><p>　　（2）通過對最常用的低樓層

4、電梯（6－9層）對象的分析，基于采用PLC作為控制器進行電梯控制邏輯的設計，設計出簡單實用的并包含有電機控制（變頻器控制）的整個的電梯控制系統，主要分析和寫出PLC的控制邏輯框圖和具體的梯形圖程序，并撰寫出論文。 </p><p>　　（3） </p&

5、gt;<p>　　3.參考資料以及說明： </p><p>　?。?）深入淺出西門子S7-200 PLC著者 蔡行健, 黃文鈺北京航空航天大學出版社 </p><p>　?。?）西門子PLC編程技術及工程應用著者 柴瑞娟, 陳海霞 機械工業(yè)出版社

6、 </p><p>　?。?）西門子S7-200系列PLC應用與開發(fā) 著者 戴仙金 中國水利水電出版社 </p><p>　?。?）微機控制電梯  國防工業(yè)出版社 1996 </p><p>　?。?） 工業(yè)變頻器原理及應用(第2版) 李文森

7、 (合著者), 魏召剛 (編者) </p><p>　　4.本畢業(yè)設計（論文）任務書于 2013 年 1 月 20 日發(fā)出，應于 2013 年 6 月 6日前完成，然后提交畢業(yè)設計（論文）答辯委員會進行答辯。</p><p>　　專業(yè)教研組（系）負責人 審核 年 月 日</p><p>　　指導教師（導師組負責人）

8、 簽發(fā) 年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）評語： </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）總評成績： </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯小組負責人簽字： </p><p&

9、gt;　　年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　電梯是標志現代物質文明的垂直運輸工具，是機電一體化的復雜運輸設備。它涉及電子技術、機械工程、電力電子技術、微機技術、電力拖動系統和土建工程等多個科學領域。目前我國國產電梯大部分分為繼電器及PLC（可編程控制器）控制方式兩種，繼電器控制系統性能不穩(wěn)定，故障率高，大大降低了電

10、梯的舒適性、可靠性和安全性，給乘用人員的工作和生活帶來了諸多不便，因而PLC在電梯控制中得到了廣泛應用。隨著經濟的高速發(fā)展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調速技術已經進入一個嶄新的時代，其應用越來越廣，以電梯為主要標志的現在高層建筑的垂直交通工具，其設計要求穩(wěn)定性高、安全性高。隨著高層建筑的飛速發(fā)展，電梯控制技術也已發(fā)展到了調頻調壓調速，其邏輯控制由PLC代替繼電器控制。</p><p

11、>　　本文在針對我國電梯現狀的基礎上，將PLC、變頻器實現五層電梯常規(guī)控制，通過合理的選擇和設計，大大提高電梯的控制水平，改善電梯運行的舒適感，使電梯達到較為理想的運行效果，并實現電梯的精確位移控制。</p><p>　　關鍵詞：電梯、PLC、梯形圖</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The ele

12、vator is the symbol of modern vertical transport of material civilization, is a mechanical and electrical integration of complex transportation equipment. It involves the electronic technology, mechanical engineering, po

13、wer electronics technology, computer technology and civil engineering, electric power drag system, and many other fields of science. At present our country most homebred elevator was divided into relay and PLC (programma

14、ble controller) two kinds of control ways, relay cont</p><p>　　Elevator status quo in China is presented in this paper, on the basis of the PLC, frequency converter to realize five layers of elevator control

15、, through the reasonable selection and design, greatly improve the control level, improve the intimacy of elevator running, make the elevator to achieve more ideal effect, and achieve precise displacement control of the

16、lift.</p><p>　　Keywords: Elevator, PLC,ladder diagram </p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　1

17、.1 課題研究背景和意義5</p><p>　　1.2 國內外發(fā)展狀況6</p><p>　　第二章 三菱系列可編程序控制器的介紹8</p><p>　　2.1 可編程控制器的基礎認識8</p><p>　　2.2 可編程序控制器的工作方式11</p><p>　　2.3 可編程序控制器的編程語言12<

18、;/p><p>　　第三章 電梯控制系統的硬件設計13</p><p>　　3.1變頻器的工作原理13</p><p>　　3.2變頻器選型14</p><p>　　3.3 PLC的程序執(zhí)行過程16</p><p>　　3.4 可編程控制器的選型16</p><p>　　3.5 交流雙速電

19、梯的主電路18</p><p>　　3.6 門機電路、抱閘電路、門鎖及安全運行電路21</p><p>　　3.7 電梯的主要電氣設備21</p><p>　　3.8輸入輸出設計24</p><p>　　3.9樓層位置顯示功能27</p><p>　　3.10設計流程圖27</p><p

20、>　　第四章 電梯控制系統的軟件設計29</p><p>　　4.1 程序設計29</p><p>　　4.2 PLC程序模擬調試29</p><p>　　第五章 程序的仿真及調試30</p><p>　　5.1 創(chuàng)建項目30</p><p>　　5.2 程序的編寫30</p><

21、p>　　5.3 程序的編譯及調試32</p><p><b>　　第六章結束語34</b></p><p>　　畢業(yè)設計參考文獻35</p><p><b>　　附錄36</b></p><p>　　電梯的主電路圖36</p><p>　　電梯控制系統的軟件設

22、計和電梯開關門控制37</p><p>　　樓層信號產生和消除39</p><p>　　內選指令的登記與消除41</p><p>　　外呼信號登記和消除43</p><p>　　電梯的上、下行定向47</p><p>　　啟動加速和穩(wěn)定運行51</p><p>　　停層信號

23、3;····································&#

24、183;·····························52</p><p>　　制動··&#

25、183;····································

26、····························55</p><p>　　啟動、穩(wěn)速運行、制動減速57</p>

27、<p><b>　　致謝60</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景和意義</p><p>　　電梯進入人們的生活已經158年了。1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙·格雷夫斯·奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)

28、明。他站在裝滿貨物的升降梯平臺上，命令助手將平臺拉升到觀眾都能看得到的高度，然后發(fā)出信號，令助手用利斧砍斷了升降梯的提拉纜繩。令人驚訝的是，升降梯并沒有墜毀，而是牢牢地固定在半空中——奧的斯先生發(fā)明的升降梯安全裝置發(fā)揮了作用?！耙磺邪踩?，先生們?！闭驹谏堤萜脚_上的奧的斯先生向周圍觀看的人們揮手致意。誰也不會想到，這就是人類歷史上第一部安全升降梯。</p><p>　　人類利用升降工具運輸貨物、人員的歷史非常悠久

29、。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔時就使用了最原始的升降系統，這套系統的基本原理至今仍無變化：即一個平衡物下降的同時，負載平臺上升。早期的升降工具基本以人力為動力。1203年，在法國海岸邊的一個修道院里安裝了一臺以驢子為動力的起重機，這才結束了用人力運送重物的歷史。英國科學家瓦特發(fā)明蒸汽機后，起重機裝置開始采用蒸汽為動力。緊隨其后，威廉·湯姆遜研制出用液壓驅動的升降梯，液壓的介質是水。在這些升降梯的基礎上，一代又一代富

30、有創(chuàng)新精神的工程師們在不斷改進升降梯的技術。然而，一個關鍵的安全問題始終沒有得到解決，那就是一旦升降梯拉升纜繩發(fā)生斷裂時，負載平臺就一定會發(fā)生墜毀事故。</p><p>　　奧的斯先生的發(fā)明徹底改寫了人類使用升降工具的歷史。從那以后，搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戲”了，升降梯在世界范圍內得到廣泛應用。1889年12月，美國奧的斯電梯公司制造出了名副其實的電梯，它采用直流電動機為動力，通過蝸輪減速器帶動卷筒上纏繞的

31、繩索，懸掛并升降轎廂。1892年，美國奧的斯公司開始采用按鈕操縱裝置，取代傳統的轎廂內拉動繩索的操縱方式，為操縱方式現代化開了先河。</p><p>　　生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進步。150年來，電梯的材質由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新——手柄開關操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機對話等等，多臺電梯還出現了并聯控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運輸能力的

32、優(yōu)勢；變速式自動人行道扶梯的出現大大節(jié)省了行人的時間；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。如今，以美國奧的斯公司為代表的世界各大著名電梯公司各展風姿，仍在繼續(xù)進行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務系統。調頻門控、智能遠程監(jiān)控、主機節(jié)能、控制柜低噪音耐用、復合鋼帶環(huán)?！豢羁罴{了人類在機械、電子、光學等領域最新科研成果的新型電梯競相問世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光輝，人

33、們的生活因此變得更加美好[1]。</p><p>　　電梯是標志現代物質文明的垂直運輸工具，是機電一體化的復雜運輸設備。它涉及電子技術、機械工程、電力電子技術、微機技術、電力拖動系統和土建工程等多個科學領域。目前我國國產電梯大部分分為繼電器及PLC（可編程控制器）控制方式兩種，繼電器控制系統性能不穩(wěn)定，故障率高，大大降低了電梯的舒適性、可靠性和安全性，給乘用人員的工作和生活帶來了諸多不便，因而PLC在電梯控制中得

34、到了廣泛應用。隨著經濟的高速發(fā)展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調速技術已經進入一個嶄新的時代，其</p><p>　　應用越來越廣，以電梯為主要標志的現在高層建筑的垂直交通工具，其設計要求穩(wěn)定性高、安全性高。隨著高層建筑的飛速發(fā)展，電梯控制技術也已發(fā)展到了調頻調壓調速，其邏輯控制由PLC代替繼電器控制。</p><p>　　在針對我國電梯現狀的基礎上，將P

35、LC、變頻器實現六層電梯常規(guī)控制，通過合理的選擇和設計，大大提高電梯的控制水平，改善電梯運行的舒適感，使電梯達到較為理想的運行效果，并實現電梯的精確位移控制。所以這次的電梯控制采用PLC進行[2]。</p><p>　　1.2 國內外發(fā)展狀況</p><p>　　電梯是高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運輸工具。隨著經濟和技術的發(fā)展，電梯的使用領域越來越廣，電梯已成為現代物質文明的一個標志。

36、由于傳統的電梯運行邏輯控制系統采用的是繼電器邏輯控制線路。采用這種控制線路，存在易出故障、維護不便、運行壽命較短、占用空間大等缺點。</p><p>　　從技術發(fā)展來看，這種系統將逐漸被淘汰。</p><p>　　PLC是一種專門為工業(yè)環(huán)境設計的通用控制裝置，可以完成大型而復雜的控制任務，以可靠性高、通用性強、體積小、成本低著稱，成為工業(yè)自動化的技術支柱之一，在工業(yè)自動控制領域占有十分重要

37、的地位 。將可編程序控制器（PLC）應用六層電梯進行邏輯控制，設計了一套完整的電梯控制系統方案并通過三層電梯模型實現了其基本功能，大大提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，延長了使用壽命，同時縮短了電梯的開發(fā)周期。這種電梯控制系統較原有電梯控制系統可以更容易的完成更為復雜的控制任務，其許多功能是傳統的繼電器控制系統無法實現的[3]。</p><p>　　在經濟不斷發(fā)展，科學技術日新月異的今天，樓的高度已和經濟發(fā)展

38、同樣的速度成長起來。作為建筑的中樞神經，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經成為我們日常生活的一個不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經濟增長速度、城市化水平、人口密度及數量、國家產業(yè)結構等綜合因素的影響。在全球經濟持續(xù)低迷的情況下，我國國民經濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經成為全球最大的電梯市場。上世紀80

39、年代以來，隨著經濟建設的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大?？傏厔菔巧仙模M入了“第三次浪潮”。2004年總產量超過了8萬臺，而且目前還沒有減速的跡象。從1949年建國以來全國共生產安裝了61萬多臺電梯。盡管如此，我國的電梯遠未達到飽和的程度。全世界平均1000人有l(wèi)臺電梯，我國如果要達到這個水準，還需要增加70萬臺。到那時候，全國在用電梯將達到130萬臺，每年僅報廢更新就需要6萬臺。到2005年，中國電梯的年產量達到13.5萬臺，

40、與1980年相比，25年增長了59倍，產量每年平均增長17.</p><p>　　士達等13家大型外商投資公司在國內的市場份額達到了74％先進技術和先進管理的引進對國內電梯企業(yè)產生了強大的推動作用。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海華立、昌華、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。目前國內市場需要的電梯產品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產，不但大量替代了進口，而且有

41、一定的出口。 國產電梯的技術水平和產品質量正在穩(wěn)步提高[4]。</p><p>　　第二章 可編程序控制器的介紹</p><p>　　2.1 可編程控制器的基礎認識</p><p>　　可編程控制器是60年代末在美國首先出現的，當時叫可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器。以執(zhí)

42、行邏輯判斷、計時、計數等順序控制功能。提出PLC概念的是美國通用汽車公司。PLC的基本設計思想是把計算機功能完善、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結合起來，控制器的硬件是標準的、通用的。根據實際應用對象，將控制內容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲器內,使控制器和被控對象連接方便。 </p><p>　　70年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸

43、出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時的PLC已不再是僅有邏輯(Logic)判斷功能，還同時具有數據處理、PID調節(jié)和數據通信功能。國際電工委員會(IEC)頒布的可編程控制器標準草案中對可編程控制器作了如下的定義：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸

44、出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，易于與工業(yè)控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的設計。 </p><p>　　可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產工藝。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的普及推廣應用。 </p><p>　　可編程控制器是面向用戶的專用工業(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點。

45、</p><p>　　可靠性高，抗干擾能力強； </p><p><b>　　編程直觀、簡單； </b></p><p><b>　　適應性好； </b></p><p>　　功能完善，接口功能強</p><p>　　從結構上分，PLC分為固定式

46、和模塊式兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。</p><p>　　在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。

47、60;</p><p>　　運算器用于進行數字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 </p><p>　　中央處理器(CPU)是PLC控制器的大腦。通常CPU本身就是一個微控制器。起先是8位微控制器例如8051,

48、現在發(fā)展為16位和 32位微控制器。你會發(fā)現大部分由日本制造商制造的PLC中是日立和Fujicu的微控制器,西門子的微控制器多應用在歐洲的PLC中,摩托羅拉生產的微控制器則獨占美國市場。CPU同樣關注通信, PLC控制器,操作程序的執(zhí)行,監(jiān)督記憶設置的輸入和輸出等部分的關聯性。 </p><p>　　PLC使用系統存儲器（現在大部分采用閃存技術了）用于過程控制系統。除了這個操作系統之

49、外，它還包括一個由梯形圖翻譯成而進制形式的用戶程序?？觳列痛鎯ζ鳎‵LASH memory）的內容只有在改變用戶程序的時候可以被改變。PLC控制器比快擦型存儲器使用得更早，EPROM存儲器比快擦型存儲器也更早，快擦型存儲器必須用紫外線（UV，Ultra-Violet Ray）燈擦除，并在編程器上進行編程。由于快擦型存儲器技術的應用，使得這個過程大大縮短了。在應用程序開發(fā)中，通過一個串行電纜可以對程序存儲器進行重新編程

50、。 </p><p>　　用戶存儲器被分成具有特殊功能的塊。一部分存儲器用來存儲輸入和輸出狀態(tài)。一個輸入的實際狀態(tài)存儲狀態(tài)存儲在專用存儲器位上，為“1”或者“0”。每一個輸入和輸出在存儲器中都有一個相應的位。另外一部分存儲器用來存儲用戶程序中的變量的內容。例如，定時器值，或者記數器值存放在存儲器的這個部分。 </p><p>　　PLC控制器可以通過計算機（通常方式）重

51、新編程，但是也可以通過人工編程器9控制臺）編程。實際上，這意味著，如果你有編程所需要的軟件，早期PLC控制器可以通過計算機進行編程。今天的傳輸計算機是工廠自己對PLC控制器進行重新編程的理想設備。這對于工業(yè)企業(yè)來說是非常重要的。一旦系統修改結束，將正確的程序重新讀入PLC控制器也是非常重要的。定期檢查PLC中的程序是否改變是非常好的事情。這有助于避免車間發(fā)生危險情況（一些汽車制造商已經建立了通信網絡，可以定期檢查PLC中的程序，以保證運

52、行的程序都是正確的）。 </p><p>　　幾乎所有用于為PLC控制器編程的程序都擁有各種不同的選項，例如系統輸入/輸出（I/O線）的強制開關，程序實時跟蹤以及圖表驗證。圖表驗證對于理解、定義失敗和故障非常必要。程序員可以添加標記，書日和輸出設備名稱，以及對于查找錯誤或者對于系統維護很有用的注釋。添加注釋和標記可以使技術人員（不僅僅是開發(fā)人員）很快理解梯形圖。注釋和標記甚至還可以準確地引用零件號，如果

53、需要更換零件的話。這將加快由于損壞零件而引起的任何問題的修理速度。響應的舊方法是這樣的，開發(fā)系統的人必須保護這個程序，他旁邊再沒有人知道系統是怎樣完成的。正確的、備有證明文件的梯形圖使任何技術人員都能徹底理解系統的功能。 </p><p>　　電源是為中央處理單元提供電源的。大部分PLC控制器的工作電壓為24VDC或者220VAC。在有些PLC控制器上，你可以看見作為獨立模塊的電源。用戶必須確定從I/O

54、模塊取出多大電流來保證電源提供適當的電流。不同的模塊使用不同的電流量。 </p><p>　　該電源一般不用于啟動外部輸入或輸出。用戶必須提供獨立的電源來啟動PLC控制器的輸入和輸出，因為這樣可以保證PLC控制器的所謂“純電源”。使用純電源意味著工業(yè)環(huán)境中的電源不會嚴重影響它。有些較小的PLC控制器從與PLC控制器集成在一起的小電源為它們的輸入提供電壓源。</p><p><

55、;b>　　PLC系統的組成</b></p><p>　　PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結構與微型計算機控制系統相似。PLC也是由硬件系統和軟件系統兩大部分組成的。</p><p><b>　　PLC的硬件結構</b></p><p>　　一套PLC系統在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲器、輸

56、入輸出接口、內部電源）、I／O擴展單元及外部設備組成。</p><p><b>　　PLC的軟件</b></p><p>　　PLC的軟件系統指PLC所使用的各種程序的集合，它由系統程序（系統軟件）和用戶程序（應用軟件）組成。系統程序：包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據控制要求，用PLC的編程語言（如梯形圖）編制的應用程序。</p>

57、<p>　　plc分配I/O點并設計PLC外圍硬件線路 </p><p><b>　　plc硬件實施 </b></p><p>　　硬件實施方面主要是進行控制柜(臺)等硬件的設計及現場施工。主要內容有： </p><p>　　1) 設計控制柜和操作臺等部分的電器布置圖及安裝接線圖。 </p><p>　　2

58、)設計系統各部分之間的電氣互連圖。 </p><p>　　3)根據施工圖紙進行現場接線，并進行詳細檢查。 </p><p>　　由于程序設計與硬件實施可同時進行，因此PLC控制系統的設計周期可大大縮短。 </p><p><b>　　plc聯機調試 </b></p><p>　　聯機調試是將通過模擬調試的程序進一步進行在

59、線統調。聯機調試過程應循序漸進，從PLC只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實際負載等逐步進行調試。如不符合要求，則對硬件和程序作調整。通常只需修改部份程序即可。 </p><p>　　全部調試完畢后，交付試運行。經過一段時間運行，如果工作正常、程序不需要修改，應將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。</p><p>　　2.2 可編程序控制器的工作方式</p><

60、;p>　　PLC的掃描工作方式，如圖2-1所示：</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　圖1 PLC的掃描過程</p><p>　　可編程序控制器在進入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結束

61、。然后再從頭開始掃描，并周而復始地重復進行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r的掃描過程如圖1所示，包括五個階段：內部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關。</p><p>　　2.3 可編程序控制器的編程語言</p><p>　　PLC共有5種標準編程語言，其中有三種圖形語言，即梯形圖（LD，Ladd

62、er Diagram）、功能塊圖（FBD，Function Block Diagram），和順序功能圖（SFC，Sequential Function Chart），兩種文本語言，即結構化文本（ST，Structured Text）和指令表(IL，Instruction List)。其中梯形圖是最早使用的一種PLC語言，也是現在最常用的編程語言。它是由繼電氣控制系統原理圖的基礎上演變而來的，它繼承了繼電氣控制系統中的基本工作原理和電器邏

63、輯關系的表達方法，梯形圖預計電氣控制系統梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別，所以在邏輯控制系統中得到了廣泛的使用。它的最大特點就是直觀、清晰。</p><p>　　第三章 電梯控制系統的硬件設計</p><p>　　3.1變頻器的工作原理</p><p>　　變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機

64、的電力控制設備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。 變頻器工作原理主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分

65、，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。整流器　　最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆

66、，可以進行再生運轉。平波回路　　在整流</p><p><b>　　3.2變頻器選型</b></p><p>　　變頻器選型時要確定以下幾點：</p><p>　　1) 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。變頻器供應：</p><p>　　2) 變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲線

67、決定了應用時的方式方法。</p><p>　　3) 變頻器與負載的匹配問題。</p><p>　　4) 在使用變頻器驅動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。</p><p>　　5) 變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所

68、以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。</p><p>　　6) 對于一些特殊的應用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。</p><p>　　電梯的調速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，它的舒適度指標往往是選擇的一項重要內容。系統中拖動調速控制系統的關鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感；另外

69、，由于電梯在建筑內的耗電量占建筑物總用電量的相當比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]到以上各種因素，系統選用安川VS-616G5型全數字變頻器，它具有磁通矢量控制、轉差補償、負載轉矩自適應等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負載頻繁變化地場合。</p><p>　　另外，616G5變頻器地起動、制動具有可任意調節(jié)地S曲線和零頻仍可輸出150％力矩

70、的特點，配以高精度的旋轉編碼器，控制精度可達0.01～0.02％，使得電梯運行舒適感好，零速抱閘，平層精度高。無須配專用電機，可自學習所配電機的各個參數，精確控制任何品牌的電機。采用高性能IGBT，載波頻率20KHZ，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦波波形，使電機始終運行于靜噪音狀態(tài)。</p><p>　　VS-616G5型變頻器的主要性能如下：</p><p>　　(1)磁通矢量控制使任

71、何類型的負載都可在低速下平穩(wěn)啟動。</p><p>　　VS-616G5具有全頻域磁通電流矢量控制的特點。它是根據現代控制理論，采用磁通檢測和神經網絡控制技術，直接控制電機的轉矩。它在低速下(1％額定轉矩)即使不采用PG反饋，也可提高啟動轉矩和無故障運行，當增加PG控制時，可以實現零速高轉矩控制。</p><p>　　(2)可靠的力矩控制。</p><p>　　VS

72、-616G5是通過精確的力矩控制功能來控制輸出力矩的。萬一發(fā)生故障時，也能確保無沖擊安全運行。VS-616G5在傳送帶和重型傳輸機械的應用中證明了它的耐久性和完美的性能。</p><p>　　(3)寬調速范圍的精確控制。</p><p>　　VS-616G5即使在負載變動條件下，也具有全速范圍高精度運行的特點。</p><p>　　(4)優(yōu)秀的伺服響應。</p

73、><p>　　帶PG反饋時，需要選用PG速度控制卡。</p><p>　　VS一616G5型變頻器的特點如下：</p><p>　　(1)包括電流矢量控制在內的四種控制方式均實現了標準化。</p><p>　　(2)有豐富的內藏與選擇功能。</p><p>　　(3)由于采用了最新式的硬件，因此功能全、體積小。</p

74、><p>　　(4)保護功能完善，維修性能好。</p><p>　　(5)通過LCD操作裝置，可提高操作性能。</p><p>　　3.3 PLC的程序執(zhí)行過程</p><p>　　PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段，如圖3-1所示。</p><p><b>　　圖</

75、b></p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　3.4 可編程控制器的選型</p><p>　　(一)分析被控對象并提出控制要求 </p><p>　　詳細分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，提出被控對象對三菱PLC控制系統的控制要求，確定控制方案，擬定設計

76、任務書。 </p><p>　　(二)確定三菱plc的輸入/輸出設備根據系統的控制要求，確定系統所需的全部輸入設備(如：按紐、位置開關、轉換開關及各種傳感器等)和輸出設備(如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等)，從而確定與三菱PLC有關的輸入/輸出設備，以確定PLC的I/O點數。 </p><p>　　由下圖3-2綜合考慮輸入輸出要求，估計需要PLC輸入輸出點73左右。因此，采用三

77、菱FX2N-80可編程控制器完成本次設計。</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　3.5 交流雙速電梯的主電路</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p>　　由于電梯的運行是根據樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機的，因此

78、，系統控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控</p><p>　　制實現電梯的基本控制要求的基礎上，根據隨機的輸入信號，以及電梯的相應狀態(tài)適時的控制電梯的運行。另外，轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數確定，并送PLC的計數器來進行控制。同時，每層樓設置一個接近開關用于檢測系統的樓層信號。為便于觀察，對電梯的運行方向以及電梯所在的樓層進行顯示，采用LED和發(fā)光管顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示(開關上帶有指

79、示燈)。為了提高電梯的運行效率和平層的精度，系統要求PLC能對轎廂的加、減速以及制動進行有效的控制。根據轎廂的實際位置以及交流調速系統的控制算法來實現。為了電梯的運行安全，系統應設置可靠的故障保護和相應的顯示。 </p><p>　　PLC實現的電梯控制系統由以下幾個主要部分構成如圖3-4所示</p><p><b>　　圖3-4 </b></p>

80、<p>　　根據電梯所處的位置和運行方向，在編程中，采用了四個優(yōu)先級隊列，即上行優(yōu)先級隊列、上行次優(yōu)先級隊列、下行優(yōu)先級隊列、下行次優(yōu)先級隊列。其中，上行優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信號，該呼叫信號所對應的樓層所具有的脈沖數存放的寄存器所構成的陣列。上行次優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以下樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信號，該呼叫信號所對應的樓層所具有的脈沖數存放的寄存器

81、所構成的隊列?？刂葡到y在電梯運行中實時排列的四個優(yōu)先級陳列，為實現隨機邏輯控制提供了基礎。</p><p>　　3.6 門機電路、抱閘電路、門鎖及安全運行電路</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p>　　3.7 電梯的主要電氣設備</p><p>　?。?）牽引電動機 齒輪牽引機為電梯的提升機

82、構。主要由驅動電動機，電磁制動器（也稱電器包閘），減速器牽引輪組成。</p><p>　?。?）自動門機 用來完成電梯的開門與關門。電梯的門分為廳門（每層站一個）與轎門（只有一個）。只有當電梯停靠在某層站時，此層廳門才允許開啟（由門機拖動轎門，轎門帶動廳門完成）；也只有當廳門，轎門全部關閉后才允許啟動運行。</p><p>　?。?）層樓指示燈 層樓指示燈也叫層顯，安裝在每層站廳門的上

83、方和轎箱內轎門的上方，用以指示電梯的運行方向及電梯所處的位置。過去常由低壓燈泡構成，現多由LED組成，且與呼梯盒做成一體結構。</p><p>　　（4）呼梯盒 用以產生呼叫信號。常安裝在廳門外，離地面一米左右的墻壁上?；九c底站只有一只按鈕，中間層站由上呼叫與下呼叫兩個按鈕組成。</p><p>　　（5）操縱箱 操縱箱安裝在轎箱內，供乘客對電梯發(fā)布動作命令。其上面設有與電梯層站數相

84、同的內選層按鈕。</p><p>　?。?）平層及開門裝置 該裝置如圖4-3所示。由平層感應器及樓層感應器組成。上行時，上磁鐵板先觸發(fā)樓層感應器，發(fā)出減速停車信號，電梯開始減速，至平層感應器觸發(fā)時，發(fā)出開門及停車信號，電動機停轉，抱閘抱死。下行時，下磁鐵板出發(fā)樓層感應器，發(fā)出減速停車信號，電梯開始減速，至平層感應器觸發(fā)時，發(fā)出開門及停車信號。</p><p>　?。?）轎廂位置檢測裝置俗

85、稱選層器，它檢測電梯轎廂運行狀態(tài)，所處位置，及時向控制系統發(fā)出所需要的信號。其主要功能是：根據登記的內選與外呼信號和轎廂的位置關系，確定運行方向；當電梯將要到達所需停站的樓層時，給曳引電動機減速信號，使其換速；當平層停車后，發(fā)出信號以消去已應答的選層、呼梯信號，并指示轎廂當前位置，選層器種類較多，通常分為三大類，即機械選層器、繼電器選層器和微機選層器。其中機械選層器與繼電器選層器將隨著繼電器控制電梯的逐步淘汰而淘汰。</p>

86、<p>　　位置檢測方法主要有如下幾種：</p><p>　　（1）用干簧管磁感應器或其它位置開關。這種方法直觀、簡單，但由于每層需使用一個磁感應器，當樓層較高時，會占用 PLC 太多的輸入點。</p><p>　?。?）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關。這種方法需對磁保開關的不同狀態(tài)進行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，進行運算時需采用 PLC 指令譯碼，比較麻煩，軟件譯

87、碼也使程序變的龐大。</p><p><b>　　圖3-6</b></p><p>　　3.8輸入輸出設計</p><p>　　為了便于對電梯的工作原理及PLC系統進行分析，現列出電梯所用電器元件表。</p><p>　　表3-1 電梯電氣元件表</p><p>　　表3-2 程序中間繼電器&

88、lt;/p><p>　　3.9樓層位置顯示功能</p><p>　　當電梯以某一運行方向接近某樓層的減速位置時，判別該樓層是否有同向的呼叫信號(上行呼叫標志寄存器、下行呼叫標志寄存器、有呼叫請求時，相應寄存器為l，否則為0)，如有，將相應的寄存器的脈沖數與比較寄存器進行比較，如相同，則在該樓層減速停車：如果不相同，則將該寄存器數據送入比較寄存器，并將原比較寄存器數據保存，執(zhí)行該樓層的減速停車

89、。該動作完畢后，將被保存的數據重新送入比較寄存器，以實現隨機邏輯控制。系統還利用行程判斷樓層，并轉化成BCD碼輸出，通過硬件接口電路以LED顯示！</p><p>　　3.10設計流程圖</p><p><b>　　圖3-7</b></p><p>　　第四章 電梯控制系統的軟件設計</p><p><b>

90、;　　4.1 程序設計 </b></p><p>　　根據系統的控制要求，采用合適的設計方法來設計PLC程序。程序要以滿足系統控制要求為主線，逐一編寫實現各控制功能或各子任務的程序，逐步完善系統指定的功能。除此之外，程序通常還應包括以下內容： </p><p>　　1) PLC初始化程序。在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動作必要的準備，避免系統發(fā)生誤動作。初始化

91、程序的主要內容有：對某些數據區(qū)、計數器等進行清零，對某些數據區(qū)所需數據進行恢復，對某些繼電器進行置位或復位，對某些初始狀態(tài)進行顯示等等。 </p><p>　　2) PLC檢測、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對獨立，一般在程序設計基本完成時再添加。 </p><p>　　3) PLC保護和連鎖程序。保護和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認真加以考慮。它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯

92、混亂，。 </p><p>　　分析控制要求，將電梯控制要實現的功能羅列如下：</p><p>　　開始時，電梯處于任意一層，當有外呼梯信號到來時電梯響應該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時三秒后自動關門。</p><p>　　當有內呼梯信號到來時，電梯應該響應該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時三秒后自動關門。</p&

93、gt;<p>　　在電梯運行過程中電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼梯信號均不響應，但如果反向呼梯信號前方無其它內、外呼梯信號時，則電梯相應該外呼信號，但不響應三層向下外呼梯信號。同時，如果電梯達到五層，六層沒有任何呼梯信號，測電梯可以響應五層向下外呼梯信號。</p><p>　　電梯應具有最遠反向外呼梯響應功能。例如電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼

94、梯，則電梯先去四樓響應四層向下外呼梯信號。</p><p>　　電梯具有同向截車功能。</p><p>　　電梯未平層或運行時，開門按鈕和關門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運行后，按開門按鈕可使門打開，按關門按鈕可使門關閉</p><p>　　4.2 PLC程序模擬調試 </p><p>　　程序模擬調試的基本思想是，以方便的形式模擬產生現場

95、實際狀態(tài)，為程序的運行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據產生現場信號的方式不同，模擬調試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。 </p><p>　　1)硬件模擬法是使用一些硬件設備(如用另一臺PLC或一些輸入器件等)模擬產生現場的信號，并將這些信號以硬接線的方式連到PLC系統的輸入端，其時效性較強。 </p><p>　　2)軟件模擬法是在PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現場信號，其簡單易行，但

96、時效性不易保證。模擬調試過程中，可采用分段調試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。 </p><p>　　第五章 程序的仿真及調試</p><p><b>　　5.1 創(chuàng)建項目</b></p><p>　　5.2 程序的編寫</p><p>　　5.3 程序的編譯及調試 </p><p>&

97、lt;b>　　結束語</b></p><p>　　通過此次畢業(yè)設計使我扎實的掌握了有關電子線路方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，實踐出真知，通過自己親自動手編程，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。在畢業(yè)過程中，我們不斷發(fā)現錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。這次畢業(yè)設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，

98、終于迎刃而解。</p><p>　　我認為做畢業(yè)設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用，而且考試內容有限，所以在這次畢業(yè)設計過程中，我們了解了看課本時，問題老是弄不懂，做完畢業(yè)設計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。</p><p>　　實驗過程中，也對探索精神的進行了考察，讓我們在工作中起來更加專注，在成功后體會喜悅的心

99、情。果然是努力揮發(fā)汗水就會有回報，只有堅持不懈的探索和實踐才能換來最終完美的結果。此次設計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，所以這次我們收獲頗豐。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 電梯發(fā)明過程史  ．國際電梯網 <

100、/p><p>　　[2] 陳一才. 大樓自動化系統設計手冊[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社,2009.7:75-90</p><p>　　[3] 李秧耕，何峰峰. 電梯基本原理及安裝維修全書[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2003.2:54-60</p><p>　　[4] 劉裁文. 電梯控制系統[M]. 北京：電子工業(yè)出版社,1996.7:78-100</p&

101、gt;<p>　　[5]張鳳珊 祖龍起. 電氣控制及可編程序控制器. 中國輕工業(yè)出版社.2003</p><p>　　[6]何有華. 可編程序控制器及常用控制電路. 冶金工業(yè)出版社.2002</p><p>　　[7]郭純生. 可編程序控制器編程實戰(zhàn)與提高. 電子工業(yè)出版社.2006</p><p>　　[8]謝克明 夏路易. 可編程控制器. 電子工業(yè)

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103、工業(yè)出版社 1996</p><p>　　[13]齊叢謙、王士蘭 PLC技術及應用 機械工業(yè)出版社 2000</p><p>　　[14]宋德玉.可編程序控制器原理及應用系統設計技術.北京.冶金工業(yè)出版社.1999 </p><p>　　[15]陳金華.可編程序控制器應用技術.北京.電子工業(yè)出版社.1993</p><p>　　[16]

104、浙江大學羅克韋爾自動化技術中心.可編程控制器系統.浙江.浙江大學出版社1999</p><p>　　[17] 謝克明、夏路易.可編程控制器原理與程序設計.北京.電子工業(yè)出版社.2002</p><p>　　[18]李樹雄.可編程序控制器原理及應用教程.北京.北京航空航天大學.2003</p><p>　　[19]何仿山.可編程序設計范例大全.上海.同濟大學出版社.1

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106、控制器及其應用.北京.人民交通出版社.1992</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　電梯的主電路圖</b></p><p>　　電梯控制系統的軟件設計和電梯開關門控制</p><p><b>　　關門</b></p><

107、p><b>　　樓層信號產生和消除</b></p><p>　　內選指令的登記與消除</p><p><b>　　外呼信號登記和消除</b></p><p>　　電梯的上、下行定向</p><p><b>　　啟動加速和穩(wěn)定運行</b></p><

108、p><b>　　停層信號</b></p><p><b>　　制動</b></p><p>　　啟動、穩(wěn)速運行、制動減速</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　感謝幫助完成設計的老師和同學，如果沒有你們的熱心幫助我的設計必然會完成的更加艱苦。<

109、;/p><p>　　鑒于本人所學知識有限，經驗不足，又是初次研究這種復雜的設計。在此過程中難免存在一些錯誤和不足之處，懇請各位老師給予批評和指正。</p><p>　　最后，還要感謝xx學院的所有老師在這大學四年中給我的培養(yǎng)。四年的培育，不僅使我學到了很多新知識，更重要的是，使我建立起了一套完整的科學思考觀，正是有了這樣科學的分析和思考問題的方式，才能使我解決畢業(yè)設計中遇到的一系列問題，同時這