雙電梯聯(lián)動(dòng)控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于PLC和MCGS在雙電梯聯(lián)動(dòng)控制與模擬</p><p>　　專業(yè)名稱 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)老師 xx </p><p><b>　　揚(yáng) 州 大 學(xué)</b></p>

2、<p><b>　　2012年5月</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ摺ｋ娞菪阅艿暮脡膶?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)出了

3、完整的電梯控制軟件，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(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。該電梯控制系統(tǒng)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。具有集選控制的特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電梯，PLC，梯形圖 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p&g

4、t;　　With the development of modern cities, an increasing number of high-rise building, elevator become an indispensable means of transport of daily life. The quality of the life performance of the impact on people’s live

5、s becoming more and more obvious ,it must strive to improve the performance of elevator systems, and ensure the operation of the life is safe , realiable and energy efficient. The use of PLC signals on the elevator contr

6、ol system, the development of a complete elevator control softwa</p><p>　　Keyword:Elevator, PLC, Ladder Diagram </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要II</b><

7、;/p><p><b>　　1 緒論0</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景0</p><p>　　1.2 課題研究的意義1</p><p>　　1.3 課題的研究方法及內(nèi)容1</p><p>　　1.3.2 課題的提出1</p><p>　　2 西門子

8、S7-200 PLC產(chǎn)品介紹4</p><p>　　2.1可編程控制器介紹4</p><p>　　2.1.1 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.1.2 可編程控制器的特點(diǎn)4</p><p>　　一．PLC的特點(diǎn)4</p><p>　　二．PLC 控制電梯的優(yōu)點(diǎn)6</p><

9、;p>　　2.1.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域6</p><p>　　2.1.4 PLC的設(shè)計(jì)步驟7</p><p><b>　　一．硬件設(shè)計(jì)7</b></p><p><b>　　二．軟件設(shè)計(jì)7</b></p><p>　　2.2 西門子PLC系列產(chǎn)品介紹7</p><

10、p>　　2.2.1 西門子PLC產(chǎn)品分類7</p><p>　　2.2.2 西門子PLC產(chǎn)品簡介8</p><p>　　3 電梯的群控制9</p><p>　　3.1 電梯簡介9</p><p>　　3.1.1 電梯的分類9</p><p>　　3.1.2 電梯的基本結(jié)構(gòu)9</p>&l

11、t;p>　　3.1.3 電梯技術(shù)發(fā)展情況13</p><p>　　3.1.4 電梯發(fā)展展望13</p><p>　　3.2 電梯群控系統(tǒng)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.2.1 電梯群控系統(tǒng)的概述14</p><p>　　3.2.2 電梯群控控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢15</p><p>　　3.2.3

12、電梯群控控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式16</p><p>　　4 控制系統(tǒng)的主要硬件選型及實(shí)現(xiàn)17</p><p>　　4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)17</p><p>　　4.2 可編程序控制器的分析和選擇18</p><p>　　4.2.1 PLC選擇原則18</p><p>　　4.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的分析及選擇20<

13、/p><p>　　5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　5.1 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　5.2 程序框圖24</p><p>　　5.3 PLC編程25</p><p>　　5.3.1 電梯升降模塊25</p><p>　　5.3.2 二樓上升、下降梯形圖26<

14、;/p><p>　　5.3.3 二樓向下指示燈26</p><p>　　5.3.4 一樓、五樓指示燈梯形圖26</p><p>　　5.3.5 一樓內(nèi)呼燈26</p><p>　　5.3.6 轎內(nèi)指令控制梯形圖27</p><p>　　5.3.7 門廳召喚控制梯形圖27</p><p>　

15、　圖5.8 門廳召喚控制梯形圖29</p><p>　　6 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)29</p><p>　　6.1 PLC編程MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成29</p><p>　　6.2 MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)的一般過程30</p><p>　　6.3 建立電梯監(jiān)控系統(tǒng)工程31</p><p>　　6.4 電

16、梯監(jiān)控畫面的編輯與設(shè)計(jì)31</p><p>　　6.5 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的建立與動(dòng)畫連接32</p><p>　　6.6 電梯監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行控制程序設(shè)計(jì)39</p><p>　　6.6.1 MCGS的腳本程序39</p><p>　　6.6.2 運(yùn)行策略設(shè)計(jì)40</p><p>　　6.6.3 電梯監(jiān)控系統(tǒng)控制

17、程序的設(shè)計(jì)40</p><p>　　6.7 監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警功能42</p><p>　　6.7.1 MCGS的報(bào)警處理42</p><p>　　6.7.2 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警設(shè)計(jì)43</p><p>　　7 設(shè)備的連接與監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試45</p><p>　　7.1 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備連接45</

18、p><p>　　7.2 電梯監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試45</p><p>　　7.2.1 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的模擬調(diào)試45</p><p>　　7.2.2 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試46</p><p>　　附錄 程序清單47</p><p><b>　　結(jié) 論1</b></p><p>

19、<b>　　參考文獻(xiàn)3</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景</p><p>　　電梯(elevator)是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，它裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物（也有臺(tái)階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱自動(dòng)電梯），運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾

20、斜角小于15°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。</p><p>　　電梯系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩部分組成。其機(jī)械部分由曳引系統(tǒng)、轎廂和門系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)以及機(jī)械安全保護(hù)裝置等部分組成；而電氣控制部分由電力拖動(dòng)系統(tǒng)、運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)系統(tǒng)組成。各系統(tǒng)相互聯(lián)系，共同構(gòu)成一個(gè)電梯系統(tǒng)。它由曳引系統(tǒng)、轎廂和門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、機(jī)械安全保護(hù)裝置、

21、電氣安全保護(hù)裝置、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)部分等組成。</p><p>　　曳引式電梯靠曳引力實(shí)現(xiàn)電梯的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，曳引式電梯的曳引傳動(dòng)關(guān)系如圖1.1所示。安裝在機(jī)房的電動(dòng)機(jī)通過減速器、制動(dòng)器等組成曳引機(jī)，使曳引鋼絲繩通過曳引輪，一端連接轎廂，一端連接對(duì)重裝置，轎廂與對(duì)重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪繩槽內(nèi)產(chǎn)生摩擦力，這樣電動(dòng)機(jī)一轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩，拖動(dòng)轎廂和對(duì)重相對(duì)運(yùn)動(dòng)。轎廂上升，對(duì)重下降；轎

22、廂下降，對(duì)重上升。于是，轎廂就在井道內(nèi)沿導(dǎo)軌上下、反復(fù)運(yùn)動(dòng)【3】。</p><p>　　與電梯類似的這種升降設(shè)備，起源于古代農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)中的原始起重升降機(jī)械。1765年英國瓦特等人發(fā)明了蒸汽機(jī)后，到1835年在英國的一家工廠里裝用了一臺(tái)蒸汽機(jī)拖動(dòng)的升降機(jī)。1845年，英國“湯姆遜”制作了第一臺(tái)水壓式升降機(jī)，這就是現(xiàn)代液壓式升降機(jī)的雛形。1853年美國制造商奧的斯發(fā)明了以蒸汽做動(dòng)力的載人升降機(jī)。</p>

23、<p>　　現(xiàn)代電梯興盛的原因是采用電力作為動(dòng)力的來源。1831年英國的法拉第發(fā)明了發(fā)電機(jī)。1880年德國最早出現(xiàn)用電力拖動(dòng)的升降機(jī)——電梯。1900年交流感應(yīng)電機(jī)問世以后，使電梯的速度提高，并改善電梯的平層準(zhǔn)確度和舒適感。與此同時(shí)，第一臺(tái)自動(dòng)扶手電梯試制成功。</p><p>　　1915年，電梯平層控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功。1933年，出現(xiàn)6m/s的高速電梯。1949年，出現(xiàn)了群控電梯。1955年，出現(xiàn)

24、了小型計(jì)算機(jī)控制的電梯。1962年，8m/s的高速電梯投入市場。1963年，制成無觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1971年，集成電路應(yīng)用于電梯。1976年，微機(jī)開始用于電梯，使電梯的電氣控制，進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。1989年，出現(xiàn)了第一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)電梯?，F(xiàn)在的電梯更具有高度的安全性和可靠性，已向超高速、低噪音、高效節(jié)能、全電腦智能方向發(fā)展。</p><p>　　1.2 課題研究的意義</p><p&

25、gt;　　PLC的過程控制應(yīng)用已被廣泛應(yīng)用于連續(xù)過程控制領(lǐng)域，而且基于連續(xù)過程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢正在進(jìn)一步得到增長。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)品為特征的過程工業(yè)中，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為主的開環(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;另外還有與順序、時(shí)序無關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制;以及大量的開關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量

26、為主的—離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。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。</p><p>　　近年來，可編程序控制器的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了可編程序控制器的發(fā)展，而可編程序控制器的發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了它們的發(fā)展。</p><p>

27、;　　1.3 課題的研究方法及內(nèi)容</p><p>　　1.3.2 課題的提出</p><p>　　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。在電梯業(yè)也是如此，目前國內(nèi) 70～80 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)接線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大，嚴(yán)重地影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)對(duì)這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對(duì)使用單位來說

28、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。近年來，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯，取得了良好效果。利用 PLC 和變頻器對(duì)舊電梯進(jìn)行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運(yùn)行費(fèi)用。</p><p>　　1.PLC在電梯中的應(yīng)用已很成熟,圖1.1是PLC應(yīng)用于電梯控制的控制框圖。PLC作為主控制器，一方面通過采集電梯的各種輸入信號(hào)，

29、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。另一方面把采集到的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和處理給出電梯的樓層信號(hào)和速度信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)門信號(hào)、方向繼電器和抱閘繼電器，以控制電梯的運(yùn)行。</p><p>　　圖1.1 控制方框圖</p><p>　　2.我們利用PLC內(nèi)的條件跳轉(zhuǎn)和主控制指令，把對(duì)電梯的控制程序劃分為幾個(gè)程序段：檢修控制

30、、正常加速和穩(wěn)速段、減速爬行段、以及開關(guān)門階段（如圖1.2）。當(dāng)給電梯送電時(shí)，PLC就開始掃描電梯的所有輸入、輸出信號(hào)，檢測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)。正常自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，PLC檢測門鎖是否接通，若門鎖不通則給出關(guān)門信號(hào)，控制電梯關(guān)門；當(dāng)門鎖接通時(shí)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)收到指令信號(hào)電梯即起動(dòng)。當(dāng)電梯到達(dá)減速樓層時(shí)，通過比較樓層的基數(shù)脈沖和換速點(diǎn)脈沖是否相等，相等時(shí)給出電梯減速信號(hào),電梯減</p>

31、<p>　　速運(yùn)行；判斷電梯是否到達(dá)平層區(qū)，若到達(dá)平層區(qū)，則給出平層、開門信號(hào)；否則電梯繼續(xù)減速。</p><p>　　圖1.2 運(yùn)行流程圖</p><p>　　3.我們乘坐電梯除要操作開關(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。</p><p>　　根據(jù)當(dāng)今電梯控制系統(tǒng)和電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，本設(shè)計(jì)采

32、用西門子S7-300 PLC，結(jié)合安川VS-616G5通用變頻器，實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)電梯的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　2 西門子S7-200 PLC產(chǎn)品介紹</p><p>　　2.1可編程控制器介紹</p><p>　　2.1.1 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技

33、術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來的嶄新的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。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。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的硬件是由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM和RAM）、輸入/輸出（I/O）單元、電源單元及外圍設(shè)備等組成硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)的規(guī)模可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。</p><p>　　圖2.1

34、 PLC結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.1.2 可編程控制器的特點(diǎn)</p><p><b>　　一．PLC的特點(diǎn)</b></p><p>　　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。PLC 與普通微機(jī)一樣。以通用或?qū)Ｓ?CPU 作為字處理器，實(shí)現(xiàn)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器（布爾處理器），進(jìn)行點(diǎn)（位）運(yùn)算

35、與控制。PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、維修。編程簡單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。</p><p><b>　　1、可靠性</b></p><p>　　對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。</p><p>　　(1) PLC 不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡單，維修時(shí)間短。</p&g

36、t;<p>　　(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。</p><p>　　(3) PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。</p><p>　　(4) PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)更簡單的編程語

37、言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，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。</p><p>　　(5) 在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。</p><p>　　(6) PLC 的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)

38、可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。</p><p><b>　　2、易操作性</b></p><p>　　PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：</p><p><b>　　(1) 操作方便</b></p><p>　　PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多

39、數(shù) PLC 采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的 PLC，編程器采用了 CRT 屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上顯示。</p><p><b>　　(2) 編程方便</b></p><p>　　PLC 有

40、多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言，十分有助于編程人員的編程。</p><p><b>　　(3) 維修方便</b></p><p>　　PLC 具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。<

41、/p><p><b>　　3、靈活性</b></p><p>　　PLC 的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　(1) 編程的靈活性。</p><p>　　PLC 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。</p><p

42、>　　(2) 擴(kuò)展的靈活性。</p><p>　　PLC 的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。</p><p>　　(3) 操作的靈活性。</p><p>　　操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。</p><p>　　二．PLC 控制電梯的優(yōu)點(diǎn)</

43、p><p>　　(1) 在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。</p><p>　　(2) 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。</p><p>　　(3) PLC 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。</p><p>　　(4) PLC 可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測報(bào)警

44、顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。</p><p>　　(5) 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。</p><p>　　(6) 更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。</p><p>　　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)等缺陷而沒被廣泛采用。PLC控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便

45、，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。</p><p>　　2.1.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類：</p><p><b>　　開關(guān)量

46、邏輯控制</b></p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p><b>　　閉環(huán)過程控制</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)處理</b></p><p><b>　　通信聯(lián)網(wǎng)</b></p><p>

47、;　　2.1.4 PLC的設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　開發(fā)應(yīng)用PLC的設(shè)計(jì)任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)兩部分。</p><p><b>　　一．硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)主要包括：</b></p><p>　　確定安排PLC的輸入、輸出點(diǎn)；</p><p&

48、gt;　　設(shè)計(jì)外圍電路，包括主電路；</p><p>　　選購PLC并進(jìn)行現(xiàn)場安裝接線等內(nèi)容。</p><p><b>　　二．軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　大多數(shù)用梯形圖和指令程序，主要包括：</p><p>　　設(shè)計(jì)控制流程，根據(jù)工藝要求先畫出工作循環(huán)，如有必要再畫詳細(xì)的狀態(tài)流程圖；</p>&

49、lt;p>　　根據(jù)工作循環(huán)圖，畫出虛擬的電路圖----繼電器梯形圖；</p><p>　　按梯形圖編寫指令程序表；</p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，必要時(shí)還可對(duì)硬件進(jìn)行修改，直到符合要求為止。</p><p>　　2.2 西門子PLC系列產(chǎn)品介紹</p><p>　　2.2.1 西門子PLC產(chǎn)品分類&l

50、t;/p><p>　　SIMATIC PLC是德國西門子公司在1995年推出的性能價(jià)格比較高的PLC系統(tǒng)。其中，微型的有SIMATIC S7-200系列，中小型的有SIMATIC S7-300，中高檔性能的有S7-400系列。SIMATIC S7系列PLC都具有模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)和易于用戶掌握等特點(diǎn)，使得S7系列PLC成為各種從小規(guī)模到中大規(guī)模應(yīng)用的首選產(chǎn)品。</p><p>　　1.SIM

51、ATIC S7-200系列可編程控制器</p><p>　　相比較S7-300，S7-200針對(duì)的是中小系統(tǒng)，他的模塊可以擴(kuò)展多達(dá)32個(gè)模塊，背板總線也在模塊內(nèi)集成，它的網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行，有MPI（多點(diǎn)接口）、Profibus和工業(yè)以太網(wǎng)，使通訊和編程變的簡單和多選性，并可以借助于HWConfig工具可以進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)。S7-200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

52、還有接口模塊（IM）--用來進(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)。CPU設(shè)計(jì)模式選擇器有：MRES=模塊復(fù)位功能；STOP=停止模式，程序不執(zhí)行；RUN=程序執(zhí)行，編程器只讀操作；RUN-

53、P=程序執(zhí)行，編程器可讀寫操作。狀態(tài)指示器：SF，BATF=電池故障；DC5V=內(nèi)部5 V DC電壓指示；FRCE=表示至少有一個(gè)輸入或輸出被強(qiáng)制；RUN=當(dāng)CPU啟動(dòng)時(shí)閃爍，在運(yùn)行模式下常亮；STOP=</p><p>　　2.2.2 西門子PLC產(chǎn)品簡介</p><p>　　S7-200是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。其模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組

54、合以用于擴(kuò)展。</p><p>　　1．S7-200的結(jié)構(gòu)體系</p><p>　　中央處理單元(CPU)：各種CPU有不同的性能，例如，有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通訊接口等。 信號(hào)模塊(SM)：用于數(shù)字量和模擬量輸入／輸出。 通訊處理器(CP)：用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。 功能模塊(FM)：用于高速計(jì)數(shù)，定位操作(開環(huán)或閉環(huán)定位)和閉環(huán)控制。

55、 負(fù)載電源模塊(PS)：用于將SIMATIC S7-300連接到120／230V交流電源，或24／48／60／110V直流電源。 </p><p>　　接口模塊(1M)：用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架(CR)和擴(kuò)展機(jī)架(ER)。S7-300通過分布式的主機(jī)架(CR)和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架(ER)，可以操作多達(dá)32個(gè)模塊。運(yùn)行時(shí)無需風(fēng)扇。 SIMATIC S7-200適用于通用領(lǐng)域：高電磁兼容性和強(qiáng)抗振動(dòng)沖擊性，

56、使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。</p><p><b>　　2．優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　S7-200 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　（1）S7-200配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展 I/O 模塊，A/D 模塊，D/A</p><p>　　模塊和其它特殊功能模塊。</p>

57、<p>　?。?）S7-200指令功能豐富，有各種指令，且指令執(zhí)行速度快。</p><p>　?。?）S7-200可用內(nèi)部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時(shí)器 T，寄存器 D，計(jì)數(shù)器 C 的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。</p><p>　?。?）S7-200的編程可用編程器，也可以在 PC 機(jī)上使用西門子公司的專用編程軟件STEP7-Micro/WIN 來進(jìn)行。編程

58、語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。</p><p><b>　　3 電梯的群控制</b></p><p><b>　　3.1 電梯簡介</b></p><p>　　3.1.1 電梯的分類</p><p>　?。?）按用途分：乘客電梯、載貨電

59、梯、客貨兩用電梯、病床電梯、住宅電梯、雜貨電梯、船舶電梯、觀光電梯、車輛電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、其他電梯。</p><p>　?。?）.按速度分：低速電梯、快速電梯、高速電梯。</p><p>　　（3）.按拖動(dòng)方式分：自流電梯、交流電梯、液壓電梯。</p><p>　?。?） 按有無司機(jī)分：有司機(jī)電梯、無司機(jī)電梯、有/無司機(jī)電梯。</p><

60、;p>　?。?） 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。</p><p>　　3.1.2 電梯的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　從總體來講，電梯有機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)兩部分組成。其機(jī)械部分由曳引系統(tǒng)、轎廂和門系統(tǒng)、重力平衡系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)以及安全保護(hù)系統(tǒng)等部分

61、組成；電氣控制部分由電力拖動(dòng)系統(tǒng)、運(yùn)行邏輯功能控制和電氣安全保護(hù)等系統(tǒng)組成。圖3.1給出了電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖。</p><p>　　機(jī)房用來安裝曳引機(jī)、電控屏、限速器等。機(jī)房可以設(shè)置在井道頂部，也可設(shè)置在井由自部。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。這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建筑物承重大，對(duì)井道尺寸要求大，只有在機(jī)房無法頂置時(shí)才使用。對(duì)于絕大多數(shù)電梯，橢均設(shè)于井道頂部。機(jī)房必須有足夠的面積，高度、承重能力及

62、良好的通風(fēng)條件。</p><p><b>　　2.曳引系統(tǒng)</b></p><p>　　曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪組成。曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動(dòng)力源；曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對(duì)重裝置（或者兩端固定在機(jī)座房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動(dòng)轎廂的升降；導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對(duì)重裝置的距離，采

63、用復(fù)繞型時(shí)還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)架上或重梁上。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。反繩輪的個(gè)數(shù)可以是1個(gè)、2個(gè)，甚至3個(gè)，這與曳引比有關(guān)。</p><p><b>　　3.導(dǎo)向系統(tǒng)</b></p><p>　　導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。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)。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上；導(dǎo)軌架是支承導(dǎo)軌的組件

64、，與井道壁聯(lián)接；導(dǎo)靴裝在轎廂和對(duì)重架上，與導(dǎo)導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對(duì)重的運(yùn)動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向。</p><p><b>　　4.門系統(tǒng)</b></p><p>　　門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。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鎖裝置組成；開門機(jī)社在轎廂上，是轎廂門和層

65、門啟閉的動(dòng)力源。</p><p><b>　　5.轎廂</b></p><p>　　轎廂是用以運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架。是由上橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成；轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。</p><p&

66、gt;<b>　　6.門廳</b></p><p>　　每一層電梯門口裝的門，門上帶有機(jī)器鎖及電氣接點(diǎn)?？吞荻酁樽詣?dòng)開關(guān)門，開關(guān)門由轎廂門上的開門刀帶動(dòng)廳門上的橡皮勒轆來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關(guān)門裝置驅(qū)動(dòng)的。</p><p><b>　　7.井道</b></p><p>　　井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個(gè)在納電梯轎

67、廂和對(duì)重的有限空間。為了出人，在每個(gè)層站開有入口。</p><p><b>　　8.圍壁</b></p><p>　　圍壁的作用是將電梯與外界分隔開，當(dāng)導(dǎo)軌架直接安裝在圍壁上時(shí)，它還應(yīng)承受費(fèi)切力。圍壁的結(jié)構(gòu)分為封閉式和空格式。</p><p><b>　　9.頂板</b></p><p>　　井道的

68、頂部是機(jī)房，它是維修人員工作的地方。因此頂板必須是封閉型的，將井道與機(jī)房完全隔離。頂板還具有阻止機(jī)房即傳向井道的作用。對(duì)于快、高速電梯，為了取得良好的隔聲效果，常在井道頂部設(shè)隔音層，此時(shí)的井道頂成了雙層結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　10.底坑</b></p><p>　　井道的底坑深入地面，用于安裝緩沖器、限速器、鋼絲繩漲緊裝置等。由于深人了地面，因此要求防水，

69、最好有排水設(shè)施。</p><p><b>　　11.重量平衡系統(tǒng)</b></p><p>　　該系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成，對(duì)重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對(duì)電梯設(shè)計(jì)影響的裝置。</p><p><b>　　12.電力拖動(dòng)系統(tǒng)</b>

70、</p><p>　　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。對(duì)電梯實(shí)行速度控制。曳引電動(dòng)機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯的配置可用交流電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)；供電系統(tǒng)是為電動(dòng)機(jī)提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)，一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電動(dòng)機(jī)相連；調(diào)速裝置對(duì)曳引電動(dòng)機(jī)實(shí)行調(diào)速控制；變頻器可以通過改變頻率的大小來控制其運(yùn)行速度的快慢。</p>&

71、lt;p><b>　　13.電器控制系統(tǒng)</b></p><p>　　該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它起著操縱和控制電梯運(yùn)行的作用。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(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

72、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。它可由機(jī)械式、繼電器式或電子式組成。</p><p><b>　　14.安全保護(hù)系統(tǒng)</b></p><p>　　電梯上設(shè)有機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，以保證電梯安全使用。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)。</

73、p><p>　　圖3.1電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖</p><p>　　1-減速箱； 2-曳引輪；3-曳引機(jī)底座；4-導(dǎo)向輪；5-限速器； 6-機(jī)座；7-導(dǎo)軌支架；　　　　8-曳引鋼絲繩；9-開關(guān)碰鐵； 10-緊急終端開關(guān)；11-導(dǎo)靴； 12-轎架；13-轎門；　　　　　 14-安全鉗；15-導(dǎo)軌； 16-繩頭組合；17-對(duì)重； 18-補(bǔ)償鏈；19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪； 20-張緊裝置；

74、21-緩沖器； 22-底坑；23-層門； 24-呼梯盒；25-層樓指示燈； 　　 26-隨行電纜；27-轎壁； 28-轎內(nèi)操縱箱；29-開門機(jī)； 30-井道傳感器；31-電源開關(guān)； 32-控制柜；33-曳引電機(jī)； 34-制動(dòng)器</p><p>　　3.1.3 電梯技術(shù)發(fā)展情況</p><p>　　(1) 電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。<

75、;/p><p>　　(2) 電梯的拖動(dòng)技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點(diǎn)。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)，使得在低樓層場合得到愈來愈 廣泛的應(yīng)用。交流拖動(dòng)電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級(jí)調(diào)速（AC-VP）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（AC-VV）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（AC-VVVF），使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。</p>

76、<p>　　(3) 電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器——接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器（PLC）和微機(jī)控制，控制方式也從手柄控制、信號(hào)控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控 制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。</p><p>　　(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。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。</p><p&g

77、t;　　(5) 智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　3.1.4 電梯發(fā)展展望</p><p>　　(1) 結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。</p><p>　　隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時(shí)，無機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會(huì)有較大速度發(fā)展。</p>&

78、lt;p>　　(2) 技術(shù)含量更高，性能更好。</p><p>　　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，將來很有可能取代VVVF 技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和

79、可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。</p><p>　　(3) 安裝更方便、更快捷</p><p>　　高效、安全、可重復(fù)使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。</p><p>　　(4) 理念是電梯發(fā)展趨勢 </p><p>　　不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)環(huán)

80、保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干擾、無井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩，鋼皮帶等無潤滑油污染曳引方式。電梯空載上升和滿載下行電機(jī)再生發(fā)電回收技術(shù)。</p><p>　　3.2 電梯群控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 電梯群控系統(tǒng)的概述</p><p>　　電梯群控系統(tǒng)(EGCS: Elevator Group Contro

81、l 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)。即在一座大樓內(nèi)，根據(jù)大樓的功能及樓層人口分布狀況，通過一個(gè)或多個(gè)控制器，將多臺(tái)電梯互連組成電梯群。在控制器采集完每臺(tái)電梯的召喚信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)之后，根據(jù)建筑物內(nèi)交通量的變化，選擇合理的群控算法，優(yōu)化每臺(tái)電梯的調(diào)度。</p><p>　　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)

82、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）。</p><p>　　一般情況下，電梯群控系統(tǒng)的工作過程如下:</p><p>　　乘客在某樓層按下廳外召喚按鈕后，通信系統(tǒng)將此呼叫信號(hào)輸入到電梯群控系統(tǒng)中。電梯群控系統(tǒng)選擇與此時(shí)的交通模式相對(duì)應(yīng)的群控算法，根據(jù)客流、呼叫信號(hào)情況及各臺(tái)電梯的狀態(tài)，選出一臺(tái)最合適的電梯。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

83、知顯示信息。停車開門后，乘客進(jìn)入轎廂，登記目的樓層。電梯控制器將此目的樓層信號(hào)傳輸給電梯群控系統(tǒng)。電梯啟動(dòng)上行，到達(dá)目的樓層后開門，乘客走出轎廂。在這個(gè)過程中，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)。電梯群控系統(tǒng)對(duì)電梯控制器發(fā)出控制指令，同時(shí)進(jìn)行信息處理。</p><p>　　3.2.2 電梯群控控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢</p><p>　　

84、電梯群控系統(tǒng)起源于20世紀(jì)40年代，最早的電梯群控系統(tǒng)被稱為“自動(dòng)模式選擇系統(tǒng)”，采用時(shí)間間隔控制。但是，這種群控系統(tǒng)由于存在線路復(fù)雜、功能簡單、故障率高等缺點(diǎn)，目前己經(jīng)很少使用。到了20世紀(jì)70年代初期，隨著集成電路開始應(yīng)用于電梯群控系統(tǒng)中，電梯群控系統(tǒng)也由固定程序選擇方式發(fā)展為召喚——分配方式。集成電路的使用，克服了硬件復(fù)雜、可靠性低、維修困難和效率低等缺點(diǎn)，可進(jìn)行較為復(fù)雜的邏輯計(jì)算。但是，這種群控系統(tǒng)不具備完善的運(yùn)算能力，所以無法

85、實(shí)現(xiàn)具有人工智能的預(yù)報(bào)調(diào)度功能。進(jìn)入20世紀(jì)70年代中期，人們將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于電梯群控系統(tǒng)后，便進(jìn)入到第3階段—電梯交通的動(dòng)態(tài)特性研究階段【7】【8】。</p><p>　　近年來智能控制算法的出現(xiàn)，開始使用基于專家系統(tǒng)、遺傳算法、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)來描述電梯交通系統(tǒng)的非線性、不確定性、模糊性和擾動(dòng)性，進(jìn)一步提高了電梯交通系統(tǒng)的整體服務(wù)性能和電梯交通整體的優(yōu)化配置【9】。</p&g

86、t;<p>　　與國外相比，我國對(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)。直到 1986年，才開始對(duì)電梯的配置理論和電梯的系統(tǒng)特性進(jìn)行研究。從1990年開始，對(duì)電梯系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究。近幾年，我國在電梯群控方面的工作主要表現(xiàn)在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品上，在此基礎(chǔ)上力爭推出自己的產(chǎn)品。</p><p>　　由于電梯群控系統(tǒng)的最優(yōu)控制，是一種基于時(shí)間最優(yōu)、能量最優(yōu)的動(dòng)態(tài)綜合最優(yōu)化策略。因此，電

87、梯群控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為：</p><p>　　電梯群控系統(tǒng)智能化 </p><p>　　電梯群控系統(tǒng)節(jié)能化 </p><p><b>　　電梯群控系統(tǒng)整體化</b></p><p><b>　　電梯群控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化</b></p><p><b>　　群控系統(tǒng)產(chǎn)品

88、市場化</b></p><p>　　3.2.3 電梯群控控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式</p><p>　　1.繼電器邏輯控制實(shí)現(xiàn)方式</p><p>　　早期的電梯群空系統(tǒng)使用繼電器觸點(diǎn)控制，稱作“自動(dòng)模式選擇方式”，它是電氣群控的最簡單實(shí)現(xiàn)方式，也稱方向預(yù)選控制，它是用于兩臺(tái)或三臺(tái)電梯組成的梯群，每臺(tái)電梯靠方向預(yù)選控制來操作。這種群控系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多，線路復(fù)雜，在使

89、用過程中觸點(diǎn)容易燒壞磨損，可靠性差故障率高，似的保養(yǎng)維護(hù)工作量大，費(fèi)用高；電器的電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高；存在控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪聲大等缺點(diǎn)。</p><p>　　2無觸點(diǎn)邏輯控制實(shí)現(xiàn)方式</p><p>　　隨著數(shù)字集成電路的發(fā)展和應(yīng)用，電梯群控系統(tǒng)多由邏輯無觸點(diǎn)邏輯元件實(shí)現(xiàn)。由于數(shù)字集成電路可以完成比較復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，所以這種

90、群控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更加合理的群空調(diào)配方案。另外，群控系統(tǒng)可以制成電子線路板的形式，使它與個(gè)電梯的邏輯控制系統(tǒng)以插接方式連接而提高了可靠性。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。</p><p>　　3．計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)方式</p><p>　　計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用及人工智能的出現(xiàn)，使電梯控制進(jìn)入到了一個(gè)嶄新的階段?？删幊炭刂破鳎≒LC）的問世，為電梯控制

91、帶來了極大地生機(jī)，PLC取到了中間繼電器，編程簡單，面向控制過程的梯形圖語言預(yù)計(jì)電氣原理圖非常相似，在PLC中，傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)間幾乎沒有隔閡。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)。能提高預(yù)測電梯到達(dá)某一層的準(zhǔn)確性。</p><p>　　4 控制系統(tǒng)的主要硬件選型及實(shí)現(xiàn)</p><p><

92、;b>　　4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本系統(tǒng)主要是由PLC、變頻器、控制箱、顯示器、曳引電動(dòng)機(jī)組成的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)(Variable Voltage Variable Frequency，簡稱VVVF)。通過一臺(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。本系統(tǒng)的硬件框圖如圖4.1所示。</p

93、><p>　　圖4.1 PLC雙電梯聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件框圖</p><p>　　從圖4.1可以看出，該系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，其中電梯控制的邏輯部分由PLC來實(shí)現(xiàn)。通過分析研究電梯的實(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。電梯的調(diào)速部分則選用高性能的矢量控制變頻器，配以脈沖發(fā)生器(編碼器)測量鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而構(gòu)成電機(jī)的閉

94、環(huán)矢量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)的交流變頻調(diào)速(Variable Voltage Variable Frequency，簡稱VVVF)運(yùn)行。</p><p>　　PLC首先接收來自電梯的呼梯信號(hào)、平層信號(hào)，然后根據(jù)這些輸入信號(hào)的狀態(tài)，通過其內(nèi)部一系列復(fù)雜的控制程序，對(duì)各種信號(hào)的邏輯關(guān)系有序地進(jìn)行處理，最后向直流門控電機(jī)、變頻器和各類顯示器適時(shí)地發(fā)出開關(guān)量控制信號(hào)，對(duì)兩臺(tái)電梯實(shí)施群控。在電梯控制系統(tǒng)中，由于電梯

95、的控制屬于隨機(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)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)。</p><p>　　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

96、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。</p

97、><p>　　4.2 可編程序控制器的分析和選擇</p><p>　　4.2.1 PLC選擇原則</p><p>　　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:</p><p>　　1.PLC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

98、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。</p><p>　　2.最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(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。</p><p>　　

99、3.在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。</p><p>　　4.保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。</p><p>　　5.考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，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，

100、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。</p><p>　　4.2.2 PLC的型號(hào)選擇及I/O地址及分配</p><p>　　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</p><p>　　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)

101、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。</p><p>　　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S7-300 PLC，其中CPU的型號(hào)選為CPU315，輸入模塊的型號(hào)選為DI32

102、xDC24V，總共需要兩塊，輸出模塊的型號(hào)選為DO32xDC24V/0.5A，總共也需要兩塊。I/O地址分配表如表4.1所示[3]。</p><p>　　表4.1 I/O地址及分配</p><p><b>　　(a) 輸入點(diǎn)分配</b></p><p><b>　　(b) 輸出點(diǎn)分配</b></p><

103、p>　　4.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的分析及選擇</p><p>　　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</p><p>

104、　　流調(diào)速傳動(dòng)已經(jīng)成為電氣調(diào)速傳動(dòng)的主流。</p><p>　　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?？紤]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。<

105、;/p><p>　　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VS-616G5 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。</p><p>　　VS-616G5型變頻器是安川電機(jī)

106、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</p><p>　　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。VS-616G5變頻器的特點(diǎn)如下:</p><p>　　1.包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化；</p><p>　　2.有豐富的內(nèi)藏與選擇功能；<

107、/p><p>　　3.由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積?。?lt;/p><p>　　4.保護(hù)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。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</p><p>　　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61

108、6G5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4.2所示。</p><p>　　圖4.2 變頻器拖動(dòng)部分線路圖</p><p><b>　　5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p&g

109、t;　　5.1 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)　　</p><p>　　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 7.0專業(yè)編程軟件對(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

110、的編程思想來進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　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。</p><p>　　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:</p><p>　　兩臺(tái)電梯都遵守集選規(guī)則，

111、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。</p><p>　　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。</p><p>　　當(dāng)兩臺(tái)電梯因轎廂

112、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?。</p><p>　　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