五层基于PLC控制的电梯控制系统的设计教学文案.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。五层基于PLC控制的电梯控制系统的设计-TAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY毕业设计（论文）题目：基于PLC控制的电梯控制系统的设计学生姓名学号班级所属院（系）电子信息工程系指导教师二0一二年六月十四日-基于PLC控制的电梯控制系统的设计摘要近年来我国的经济飞速发展，人民生活水平迅速提高，工作居住条件得到了巨大改善。在现代社会和经济活动中，电梯已经成为城市物质文明的一种标志，电梯作为垂直运输的升降设备，其特点是在高层建筑中所占的面积很小，同时通过电气或其他的控制方式

2、可以将乘客或货物安全、合理、有效地送到不同的楼层。特别是在高层建筑中，随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。电梯发展到今天，在使用需求和新技术应用方面都进入到了全面发展时期。其中所包含的新技术、配件、原理都值得去研究学习。本文在介绍电梯基本结构的基础上，针对我国电梯业的现状，深入分析了电梯的工作原理，阐述了PLC的优点及特点，将可编程序控制器(PLC)应用于五层电梯进行逻辑控制，通过合理的选择和设计，重点分析了电梯的硬件设计和软件设计，研究并提出了基于PLC电梯控制系统设计的实现方案，最后对本论文的研究内容进行了总结与展望

3、。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，使它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠、抗干扰性能增强。因此它已成为电梯运行中的关键技术。关键词：电梯，PLC，梯形图BasedonPLCcontrolofelevatorcontrolsystemdesignAbstractInrecentyears,Chinasrapiddevelopmentofeconomy,peopleslivingstandardsincreasingquickly,worklivingconditionshave

4、improvedalottoimprove.Inthemodernsocietyandeconomicactivity,thecityhasbecomeasymbolofthematerialcivilization,elevatorfortheriseandfallofverticaltransportationequipment,itscharacteristicisininhigh-risebuildingsaccountsfortheareaisverysmall,atthesametime,throughtheelectricalorothercontrolmethodcanwill

5、peopleorgoodssafety,reasonableandeffectivetodifferentfloor.Especiallyinhigh-risebuildings,alongwiththedevelopmentofsociety,buildingscaleismoreandmorebig,thefloorismoreandmore,inelevatorcontrolaccuracy,speedrange,staticanddynamiccharacteristicputforwardhigherrequest.Theelevatordevelopmenttoday,intheu

6、seofdemandandnewtechnologyapplicationsareenteringintotheoveralldevelopmentperiod.Whichcontainsnewtechnology,accessories,principleareworthtostudy.Thispaperintroducesthebasicstructureoftheelevator,basedonthepresentsituationoftheelevatorindustryinChina,andanalyzedtheprincipleofwork,thispaperexpoundsthe

7、advantagesandcharacteristicsofPLC,willbeprogrammablecontroller(PLC)isappliedtotheelevatorinlogicalcontrol.Throughthereasonablechoiceanddesign,andanalysestheelevatorhardwaredesignandsoftwaredesign,researchandputforwardbasedonPLCofelevatorcontrolsystemdesignscheme,andfinallytheresearchcontentofthispap

8、erissummarizedandprospect.PLCisdesignedforindustrialprocesscontrolanddesignofthecontrolequipment,PLCcontrolofelevatorhighreliability,easymaintenance,shortdevelopmentcycle,theelevatorrunningmorereliable,andhavealotofflexibility,makeitsmuchsmaller,thefunctionisperfect,thecontroloftheprocessismorestabl

9、e,reliable,anti-jammingperformanceenhancement.Soithasbecomethekeytechniqueintheelevatorrunning.Keywords:Elevator，PLC，LadderDiagram.目录摘要I第一章电梯的概述21.1电梯的概念21.2电梯的起源和发展31.3电梯的主要性能指标41.4电梯控制系统51.4.1电梯结构51.4.2电梯工作原理6第二章PLC可编程序控制器72.1PLC的定义72.2PLC的特点82.3PLC的结构及工作原理92.3.1PLC结构92.3.2工作原理102.4PLC控制系统与继电器控制系统

10、的比较102.4.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题102.4.2PLC及其在电梯控制中的应用特点112.4.3PLC的选型122.5电梯PLC输入输出12第三章变频器简介133.1变频器简介133.2变频器的主要功能143.3变频器选型153.4变频器的运行和相关参数的设置15第四章硬件设计164.1电梯的控制原理164.2电梯内部部件功能简介184.3电梯的外部部件功能简介184.4电梯的控制要求184.5电梯的运行状态分析204.6电梯的安全保护21第五章软件设计235.1电梯控制流程235.2I/O点数的分配245.3轿厢开关门程序255.3.1开关轿厢门程序255.3.2自动选项程

11、序275.3.3轿箱内呼和楼层外呼程序305.4电梯控制梯形图32参考文献38结论39致谢40第一章绪论电梯作为一种方便快捷的运输设备，在从其出世到今天短短不到两百年的时光里，给人类带来的方便是难以考量的。电梯发展到今天，在使用需求和新技术应用方面都进入到了全面发展时期。其中所包含的新技术、配件、原理都值得去研究学习。电梯是一种用运电梯控制技术垂直工作的机器。电梯控制技术涉及到电气自动化专业的多门基础课。通过电梯控制技术的学习和对电梯的研究，掌握综合用运所学知识并解决实际问题的方法和技能，提高了理论联系实际的能力。我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高，导致了我国电梯行业的空

12、前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场。以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。目前电力是不可持续的并对环境有损害，我们应当减少能源消耗，寻找可持续发展的能源。1.1电梯的概念图1-1电梯图电梯作为垂直运输的升降设备目前普遍采用了两种控制方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原

13、因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高。1.2电梯的起源和发展1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明。1887年，美国奥的斯公司制造出世界上第一台电梯，这是一台以直流电动机传动的电梯。它被装设在1889年纽约德玛利斯大厦。这座古老的电梯，每分钟只能走10米左右。当初设计的电梯纯粹是为了省力。中国最早的一部电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于1901年安装的。国内外发展状况在经济不断发展，科学技术日新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工

14、具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。随着计算机技术的发展，微型计算机在工业控制系统中得到了广泛的应用，在电梯控制上采用微型计算机，取代传统的继电器控制方式越来越受到人们的重视。使用微型计算机控制，它成本低，体积小，可靠性高，使用寿命长，简化了安装调试工作，使得电梯控制系统体积减小，节省能源、可靠性提高，可编程使灵活性增大。更突出的优点是微型计算机具有算术运算功能和灵活的逻辑运算功能，因此可以实现更完善的自动控制。与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距,但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。电梯未来发展方向：（1）电梯群控系统将更加智能化；（2

15、）超高速电梯速度越来越高；（3）蓝牙技术在电梯上广泛应用；（4）绿色电梯将普及；（5）可视系统或人机对话。随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。目前电力是不可持续的并对环境有损害，作为在地球上有责任的人，我们应当减少能源消耗，寻找可持续发展的能源。1.3电梯的主要性能指标电梯作为建筑物的垂直交通工具，其性能好坏直接影响到人们的生产生活，越来越引起人们的关注。对电梯性能的要求，一般有

16、安全性、可靠性、舒适感和快速性、停站准确性、振动、噪声及电磁干扰和节能等几项。1、安全性电梯是运送乘客的，即使载货电梯通常也有人伴随，因此对电梯的第一要求便是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系。任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。电梯中设置有必要的安全设施，主要包括：（1）超速保护装置轿厢超越上下极限工作位置时，应切断控制电路的装置。（2）撞底缓冲装置对三项交流电源，应设有断相保护装置和相序保护装置。（3）设置厅门、轿门电梯因中途停电或电气系统有故障不能运行时，应有轿厢慢速移动措施。2、可靠性电梯的可靠性也很重要，如果一部电梯工作起来经常出故

17、障，就会影响人们正常的生产和生活，给人们造成很大的不便。不可靠是事故的隐患，常常是不安全的起因。3、快速性与舒适感电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的，快速可以节省时间，这对于处在现代社会中的乘客是很重要的，快速性主要通过以下方法得到：提高电梯额定速度；集中布置多台电梯，通过增加电梯台数来节省乘客候梯时间；尽可能的减少电梯起、停过程中加、减速所用时间。但同时电梯运行必须给人以舒适感，这就要求电梯控制运行速度必须缓起缓降，保持线条的平滑和稳定。4、停站准确性停站准确性又称平层准确度、平层精度。梯速在1m/s以上的电梯，减速停车阶段通常都采用速度闭环控制，强制轿厢按预定的速度曲线运行

18、，因此平层精确度可以大大提高。5、振动、噪声及电磁干扰6、节能现代电梯应合理的选择拖动方式，以达到节能的目的。1.4电梯控制系统1.41电梯结构电梯的结构下图是电梯的基本结构剖视图及机械部件说明：1-减速箱；2-曳引轮；3-曳引机底座；4-导向轮5-限速器；6-机座；7-导轨支架；8-曳引钢丝绳9-开关碰铁；10-紧急终端开11-导靴；12-轿架；13-轿门；14-安全钳；15-导轨；16-绳头组合；17-对重，18-补偿链；19-补偿链导轮；20-张紧装置；21-缓冲器；22-底坑；23-层门；24-呼梯盒；25-层楼指示灯；26-随行电缆；27-轿壁；28-轿内操纵箱；29-开门机；30-

19、井道传感器31-电源开关；32-控制柜；33-曳引电机；34-制动器图1-2电梯结构图电梯是机电合一的大型复杂产品，机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技术的综和产品。对于电梯的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点。1、曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力,使电梯运行。曳引系统主要由曳引钢丝绳,导向轮,反绳轮组成。2、导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度,使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导向系统主要由导轨,导靴和导轨架组成。3、轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件,由轿厢架和轿厢体组成。4、门系统门系统的主要功能是封住

20、层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门,层门,开门机,门锁装置组成。5、重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量,在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内,保证电梯的曳引传动正常。6、安全保护系统保证电梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故发生。由限速器,安全钳,缓冲器,端站保护装置组成。1.4.2电梯工作原理图1-3电梯原理图曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏

21、斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。电梯一般是由电动机来拖动的，其运行过程大多包括启动、正（反）转、停止等，这整个过程是由电气控制系统来完成。具体地说电梯的控制主要是指对电动机的起动、停止、运行方

22、向、层楼指示、层站召唤、轿厢内指令等进行处理。其操纵是实行各个控制环节的方式和手段。电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。随着科学技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统发展换代迅速。继电器控制系统的电梯故障率高，大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，所以基本上已经被淘汰。而PLC以其体积小、功能强、故障率低、寿命长、噪声低、维护保养简便、修改逻辑灵活、程序容易编制，易联成控制网络等诸多优点得到了广泛的应用。第二章PLC可编程序控制器2.1PLC的定义PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置

23、。在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2.2PLC的特点1、可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产

24、工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2、配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了

25、大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3、易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、

26、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5、体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.3PLC的结构及工作原理2.3.1PLC结构1、 CPUPLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其

27、硬件结构基本上与微型计算机相同。CPU运算和控制中心起“心脏”作用。纵：当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中，然后CPU根据系统所赋予的功能，把用户程序翻译成PLC内部所认可的用户编译程序。横：输入状态和输入信息从输入接口输进，CPU将之存入工作数据存储器中或输入映象寄存器。然后由CPU把数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输出映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动器。组成：CPU由控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线与I/O接口电路相连接。2、存储器存储器具有记忆功能的半导体电路，分为系统程序存储器和用户存储器。系

28、统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（RAM）组成。用户使用的。断电内容消失。常用高效的锂电池作为后备电源，寿命一般为35年。3、输入/输出接口（1）输入接口光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。发光二级管：在光电耦合器的输入端加上变化的电信号，发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。光电三级管：在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关。在光电耦合器的线性工作区内，输出信号与输入信号有线性

29、关系。输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。（2）输出接口工作过程：当内部电路输出数字信号1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。三种类型：继电器输出：有触点、寿命短、频率低、交直流负载。晶体管输出：

30、无触点、寿命长、直流负载。晶闸管输出：无触点、寿命长、交流负载。（3）编程器编程器分为两种，一种是手持编程器，方便。我们实验室使用的就是手持编程器。二种是通过STEP7软件向PLC内部输入程序。2.3.2工作原理1、PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式，每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。2、输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。3、一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。4、元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。5、扫描周期的长短由三条决定。a.CPU

31、执行指令的速度b.指令本身占有的时间c.指令条数。6、由于采用集中采样、集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。2.4PLC控制系统与继电器控制系统的比较以前电梯系统控制主要由继电器来完成，随着科技的不断进步，继电气控制显现出一些不足之处，PLC控制开始的优势逐渐明显，并逐渐在取代继电控制。以下就电梯系统控制将继电器与PLC做简要比较。2.4.1电梯继电器控制系统的特点及存在问题1、电梯继电器控制系统的优点（1）所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。（2）系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪

32、器。（3）大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。（4）多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全熟悉掌握的人员较多。2、电梯继电器控制系统存在的问题（1）系统触点繁多接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。（2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。（4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。（5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；而且检查故障困难，费时费工。电梯继电器控制系

33、统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。2.4.2PLC在电梯控制中的应用特点1、功能强，性能价格比高一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件（如计时器，计数器，继电器等），有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线

34、也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。3、可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。4、系统的设计、安装、调试工作量少P

35、LC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。5、编程方法简单梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相

36、似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。6、维修工作量少，维修方便PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的实时梯形图的状态迅速的查明故障的原因，用修改程序或更换模块的方法可以迅速地排除故障。7、体积小，能耗低对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当

37、于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。2.4.3PLC的选型考虑到本次设计的电梯系统有五层，且开关量居多，模拟量较少；对于开关量控制为主的系统而言，一般PLC的响应速度足以满足控制的要求，在小型PLC中整体式比模块式的价格便宜，体积也小，综合考虑后，系统选择了德国西门子公司生产的S7-200系统PLC。综合输入输出点的计算以及要实现的电梯控制功能，使用西门子s7-200PLC（CPU226）加一个扩展模块，这样就能完全能够满足设计要求。S7-200系

38、统PLC具有以下几方面的优点：1、S7-200配置灵活，除主机单元外，还可扩展I/O模块，A/D模块，D/A模块和其它特殊功能模块。2、S7-200指令功能丰富，有各种指令，且指令执行速度快。3、S7-200可用内部辅助继电器M，状态继电器S，定时器T，寄存器D，计数器C的功能和数量满足了系统控制要求的需要。4、S7-200的编程可用编程器，也可以在PC机上使用西门子公司的专用编程软件STEP7-Micro/WIN来进行。编程语言可用梯形图或指令表。尤其是可用PC机对系统实时进行监控。为调试和维护提供了极大的方便。2.5电梯PLC输入输出图2-1PLCI/O接线图第三章变频器简介图3-1变频器

39、内部结构图3.1变频器简介变频器是将工频电源变成另一种频率的电能控制装置。目前，我们所使用的变频器主要采用交一直一交方式，即先把工频电源(50Hz)经过整流装置整流成直流，再把直流电源转换成频率、电压均可变的交流电。它一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成，。整流由整流桥实现，将方向不断改变的交流电变成方向单一的直流电，中间直流环节起滤波、储能、缓冲无功功率的作用，逆变器为IGBT二相桥式逆变器，输出PWM波形。图3-2“交-直-交”变频器的结构框图变频器出现后，广泛应用十电机的调速，成为当代电动机调速的潮流。它以可靠性高、精度高、功能强、操作简便、体积小、重量轻、转矩大等优点，不断

40、替换以前的调速方式，从而使变频调速广泛应用各个行业，诸如机械、化工、石油、建筑、钢铁、电子、医药、电梯、城市供水、中央空调、污水处理等各领域。3.2变频器的主要功能变频器的功能主要具有以下一些功能：1、频率给定功能。变频器可以根据给定的信号，输出对应的频率。给定信号可以是模拟量信号，也可以是数字量信号。给定信号为模拟量信号时，变频器输出的频率精度略有下降，通常为士0.2%以内。变频器根据输入的电压或者电流值得到相应的频率输出。变频器外部有若干个输入端，用以控制多段速度，输入端子的通断(1/0)，按照二进制组合形成一个值，使变频器输出一个对应的频率。2、加减速时间设置功能。变频器起动时，起动频率

41、可以很低，加速时间可以由用户自行给定，这样有效的解决了起动电动机电流大和机械冲击的问题。当处于减速过程中，如果拖动系统的惯性大，频率下降又很快，电动机将处十强烈的再生制动状态，从而产生过电流和过电压，使变频器跳闸。为避免上述情况，可进行减速时间的合理选择。3、加减速模式选择功能。有些机械装置，对十速度的要求是不同的，如运输皮带类的控制对象，被输送物体的惯性力与加速度成正比，加速度太大，被输送的物体很容易滑落或跌落，又如电梯，起动、停止速度太快，会使乘客感到不舒服。4、节能功能。大多数变频器都提供了自动节能功能，只需用户加以选择，变频器就可以自动搜索最佳工作点，达到节能的目的。5、保护功能。变频

42、器拥有过电流、过电压、过载保护的功能。当电流、电压超过一定值或由十负载过重导致发热超过一定值时，变频器会跳闸保护。3.3变频器选型变频器的选择主要考虑其额定值和频率指标，主要有：1、输入侧的额定值，主要是电压和相数，在我国的中小容量变频器中，输入电压的额定值有以下几种:380/50Hz,220230V/50Hz或60Hz。2、输出侧的额定值，主要由输出电压、输出电流、输出容量、配用电动机容量、过载能力。3、频率指标，主要考虑频率范围、频率分辨率、频率精度等指标。频率范围指变频器能够输出的最高频率和最低频率。3.4变频器的运行和相关参数的设置变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中

43、常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。1、控制方式：即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。（1）最低运行频率：即电机运行的最小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。（2）最高运行频率：一般的变频器最大频率到60Hz，有的甚至到400Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。（3）载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的

44、长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。（4）电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。2、跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。3、变频器初值的设置可以通过其自带的操作盘来设置，也可以通过PLC的控制来设置，综上确定该变频器型号为西门子MICROMASTER440。第四章硬件设计司机及乘客可按下轿厢内操控盘上的选层按钮选定电梯运行的目的楼层，此为内选信号。按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。在门厅等候电梯的乘客可以按门厅的上行或下行召唤信号

45、，此为外唤信号。该信号也需记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。4.1电梯的控制原理电梯的电气控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。电气控制系统通过电路控制电力拖动系统工作程序，完成各种电气动作功能，保证电梯安全运行。电气控制系统与电力拖动系统比较，变化范围比较大。当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后，电力拖动系统各零部件就基本确定了，而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用地点、乘载对象进行认真选择，才能最大限度地发挥电梯的使用效益。图4-1PLC

46、接线端子图4-2变频器接线图4-3EM235模块电梯工作时，由PLC输出的控制信号，一部分控制电梯内外感应灯和显示灯的开关；一部分有模拟量信号输入变频器系统。由电机转速变化引起转速感应，转速的变化通过转速传感器引起电流感应器的响应，电流信号通过EM235控制输给变频器；进入变频器的控制信号，一部分输出给电梯拽引电机，一部分由电机转速调节而将反馈回来的信号反馈给PLC。4.2电梯内部部件功能简介在电梯内部，应该有5个楼层(15层)按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器。上升和下降显示器。当乘客进入电梯后，电梯内应有能让乘客按下的代表其要去的目的地的楼层按钮，称为内呼按钮。电梯停下时，应具有开门、关门

47、的功能，即电梯门可以自动打开，经过一定延时后，又可自动关闭。而且，在电梯内部也应有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。电梯内部还应配有指示灯，用来显示电梯现在所在的状态，即电梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层，这样可以使乘客清楚地知道自己所处的位置，离自己要到的楼层还有远，电梯是上升还是下降等。4.3电梯的外部部件功能简介电梯的外部共分5层，每层都应该有呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯及楼层显示器。呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持亮，它和上升指示灯，下降指示灯、楼层显示器一样，都是用来显示电梯所处的状态的。5层楼中，1层只有上呼叫按钮，5层只有下呼叫按钮，其余3层都具有上呼叫和下呼叫按钮。而上升、下降指示灯以及楼层显示器，5层电梯均应该相同。4.4电梯的控制要求运行方式选择远行控制信号安全保护信号内指令信号外指令信号呼梯信号指示楼层显示运行方向指示开关门控制开关门信号门区或平层信号拖动控制系统输