基于PLC和组态王的电梯控制设计(完整资料)

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基于PLC和组态王的电梯控制设计(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）基于PＬC和组态王的电梯控制设计摘要这个设计论文主要是关于ＰＬC及组态王在电梯控制上的应用，设计了一个能够实现远程监控的四层电梯控制系统。首先应用PＬＣ对此系统进行了程序设计,然后运用组态王软件进行了模拟控制实验，实验结果表明此控制系统设计能够满足实验要求。本文简要介绍了可编程控制器（PLC）及其在电梯中的应用，分析了使用ＰＬC进行四层电梯控制系统的设计思路与方法，并描述了使用组态王建立电梯监控系统的方法,以及如何实现程序和组态的连接，从而实现了对电梯的远程监控。通过这个设计和调试运行的过程，达到了学习和使用PLC和组态的目的.关键词：电梯控制系统，ＰＬC,组态王AbstｒactThisｄesｉgnｐａｐeｒ，ｗｈｉｃhｍainlｙａbouｔPLCaｎdＫinｇvieｗｉnｔheeleｖatorcｏntｒolaｐplications,desiｇnedafoｕrlayeｒselevatｏrcontroｌｓystemswhichｃanａｕtｏｍａticcontrｏｌtheeｌevatｏranｄremoｔｅmｏnitoｒing.ＦirstｌyapplｙｉngｔheＰＬCprogrammingfoｒｔｈiｓsysｔem,tｈenuｓingofKingviewsoftwarｅｔosimulatetｈｅcontrolｅxｐerｉｍｅnt，thｅｅxperiｍentaｌrｅsｕltssｈowtｈaｔｔｈiscontroｌsystemdesｉgncaｎmeettｈeｔestｒｅquirｅｍents.ItgenerａlｌyinｔroduｃｅｓtｈePLCaｎditsapｐｌｉcatｉonsiｎｔｈeelevatorcontrｏｌ，aｎａlyzesｔhewayｈowtousethePLCｔocaｒryoｎaｆourlaｙerseｌevatorcontrolsystemdesign,deｓｃrｉｂeshowｔoesｔablisｈaneｌeｖatormｏnitｏringsysｔemaｎdhowｔoreａlｉzｅsｔhｅｐrｏｇramａndＫinｇview'scｏnnｅctioｎｓ.Ｉtｒeａlizeｓｒeｍotｅmonitｏｒingcoｎｔrol.RunningｔhrｏｕghｔｈedesigｎａnｄdｅｂugginｇｐrｏceｓｓtoｌearnandusｅPLＣａndConfｉguraｔionpuｒposes.Keyworｄｓ:elevaｔｏrｃontrｏlsyｓtemPLCＫingvｉeｗ目录TOC\o”1-2"＼h\z＼uHYPERLINＫ\l"_Tｏｃ２９524797８”第一章前言PAＧEＲEF_Toc２95２４7９78＼h3HYPEＲLＩNＫ\l”_Tｏc295247９79"第二章可编程控制器(PＬＣ）介绍及电梯应用PAGERＥF_Ｔoc2９５247979\h4HＹPERLＩNＫ\l”_Ｔoc29524７９8０"2.１可编程控制器(PLＣ）的概述PＡGEREF_Toc２95２４7980\ｈ42.2电梯的简介PAＧEＲEF_Ｔｏｃ２952４7981＼h72.3PＬC在电梯中的应用及发展方向PAＧEREF_Ｔｏc29５2479８2\h8ＨYPＥRLＩNK\l"_Toc2９524７983"第三章电梯控制系统的PLC设计PAGEＲEF＿Toc2９５247９８3\ｈ103．1设计任务分析PAGEＲＥF_Ｔｏc29５２47984＼h103。2电梯的运行原则PAGEREF＿Toc295247985\h１0３．3PＬＣ选型及输入输出符号表ＰAGＥRＥＦ_Toc295２479８6＼ｈ113．4电梯控制流程图ＰAＧＥREF_Tｏｃ295２4798７\h143.５PLC程序板块分析PAGＥＲEF_Toc295２479８8\h1５第四章组态王软件的使用及组态画面设计PAＧEＲＥＦ＿Toc295247９8９\ｈ1９４。1组态王软件介绍ＰAGEＲEＦ_Toc２9524７９90\h194.2组态画面设计PAＧEＲEF_Toc29524799１\h21HYPERＬＩNK\l"＿Toc２95247992"４．3程序与组态的运行与调试PAGEREＦ_Ｔｏc295２４７992\h27结束语PAGEREF＿Toc２952４7９９3\h29致谢PAGEＲEF_Tｏc295247994\h30参考文献５247９95\ｈ３1附录PAGＥRＥF＿Toc２95２４7９96\h32第一章前言本设计的主要任务是使用ＰＬC设计一个四层电梯控制系统并使用组态王设计其监控系统。PLC(PｒogｒammaｂleLogicCｏｎtrolleｒ）是工业专用计算机，这种计算机采用面向用户的指令,因而编程方便。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作,还具有数字量，模拟量输入/输出控制的能力，并且容易与工业控制系统连为一体，易于扩充.当今电梯已经成为高层建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物，传统的电梯控制系统主要采用继电器－-接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题，而且它的抗干扰能力远远强于传统电梯，使电梯运行更加安全、方便、舒适。该设计首先分析设计任务，结合电梯结构与工作原理，提出电梯的电气控制系统的基本功能要求，为实现这些功能，再从硬件和软件两个方面入手设计：硬件方面,主要从ＰLC的选型、PLC输入输出的编址方面考虑;软件方面，系统分为启动初始化、用户呼叫指示、电梯到层指示、电梯开门控制、电梯上下行控制、和超载报警、限位保护等基本模块。完成硬件和软件部分的设计，整体工程就完成了重要的一部分，然后进行组态监控系统的设计。此后还需要反复修改、运行调试.鉴于作者水平有限，不足之处还请各位老师批评指正.第二章可编程控制器(PLC）介绍及电梯应用２.１可编程控制器（PLＣ）的概述２．1．1可编程控制器(PLC）的定义ＩEC在1987年对可编程控制器（ＰLC）下的定义是：可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计；它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序，执行逻辑计算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令;并通过数字式或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。由上述定义可见,PLC是工业专用计算机，这种计算机采用面向用户的指令,因而编程方便.它能完成“逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作”,还具有“数字量，模拟量输入／输出控制”的能力.并且容易与“工业控制系统连为一体",易于扩充.因而可以说PLC是近乎理想的工业控制计算机.2．１。2PＬC的特点及分类PＬC能如此迅速发展,除了工业自动化的客观需求外，还因为其具有许多独特的优点。如较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题.以下是其主要特点：(1）硬件的可靠及抗干扰能力（2）编程简单，使用方便（3)接线简单,通用性好（4）可连接为控制网络系统(５）易于安装，便于维护（6）体积小、耗能低2．1.３ＰＬC的分类目前，可编程控制器（PLC）产品种类很多，按照其用途、功能、结构、点数等有多种分类方法。（1）按点数和功能分类为满足不同控制系统处理信息量的需求，PLC具有不同的I／O点数、用户程序存储量和控制功能.由I/O点数的多少可将ＰLＣ分成小型，中型和大型。小型PLC的I／O点数小于2５6点，以开关量控制为主,具有体积小，价格低的优点。适合小型设备的控制。中型PＬC的I/O点数在２56—10２4之间，功能比较丰富,兼有开关量和模拟量的控制能力，适用于较复杂的逻辑控制和闭环过程控制。大型PLC的Ｉ／O点数在1024点以上，用于大规模过程控制，集散式控制和工厂自动化网络。(2）按结构形式分类根据结构形式不同，可编程逻辑控制器可分为整体式和模块式结构两大类。小型ＰLC一般采用整体式结构，即将所有电路安装于１个箱内为基本单元,另外可以通过并行接口电路连接I/Ｏ扩展单元。中型以上PLC多采用模块式,不同功能的模块,可以组成不同用途的PLC，适用于不同要求的控制系统。(３)按用途分类根据可编程控制器的用途,PLC可分为通用性和专用型两大类。通用型PLC作为标准装置，可供各类工业控制系统选用。专用型ＰLC是专门为某类控制系统设计的，由于其专用，结构设计更为合理，控制性能更完善。2.１.4PLC的工作原理PLＣ具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同.微机一般采用等待命令的工作方式。PLＣ则采用循环扫描工作方式。在PＬC中，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序,直至遇到结束符后又返回第一条。如此周而复始不断循环。每一个循环称为一个扫描周期。所谓I／O刷新即对PLＣ的输入进行一次读取，将输入端各变量的状态重新读入PLＣ中存入内部寄存器,同时将新的运算结果送到输出端。这实际是将输入、输出状态的寄存器内容进行了一次更新，故称为“I（输入）/O（输出)刷新”。由此可见,若输入变量在I/Ｏ刷新期间状态发生变化，则本次扫描期间输出端也会相应的发生变化，或者说输出输入产生了响应。反之,若在本次I/O刷新之后，输入变量才发生变化，则本次扫描输出不变，即不响应,而要到下一次扫描期间输出才会产生响应。由于PLC采用循环扫描的工作方式,所以它的输出对输入的响应速度要受扫描周期的影响。扫描周期的长短主要取决于这几个因数：一是ＣPU执行指令的速度,二是每条指令占用的时间,三是指令条数的多少,即程序的长短。2.１.5PLＣ的编程语言ＰLC为用户提供了完整的编程语言,以适应编制用户程序的需要。PLC提供的编程语言通常有以下几种:梯形图、指令表、功能图和功能块图。（１）梯形图（LAＤ）梯形图语言简单明了，易于理解，是所有编程语言的首选。(2）指令表（STL）指令表(ＳTL）编程语言类似于计算机中的助记符语言，它是可编程控制器最基础的编程语言。所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。（3）顺序功能流程图（SFC）顺序功能流程图（ＳFC）编程是一种图形化的编程方法，亦称功能图。使用它可以对具有选择等复杂结构的系统进行编程，许多PLＣ都提供了用于SFＣ编程的指令.(4）功能块图（FBＤ)S7-20０的PLC专门提供了FBD编程语言,利用FBD可以查看到像普通逻辑门图形的逻辑盒指令。它没有梯形图编程器中的触点和线圈,但有与之等价的指令，这些指令是作为盒指令出现的，程序逻辑由这些指令盒之间的连接决定.本设计中，选择用梯形图作为编程语言。2。2电梯的简介2.2。1电梯的定义一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式,踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯.服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于1５°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。２.2。2电梯的组成及功能现代电梯主要由曳引机(绞车)、导轨、对重装置、安全装置(如限速器、安全钳和缓冲器等）、信号操纵系统、轿厢与厅门等组成.这些部分分别安装在建筑物的井道和机房中。通常采用钢丝绳摩擦传动，钢丝绳绕过曳引轮，两端分别连接轿厢和平衡重，电动机驱动曳引轮使轿厢升降。电梯要求安全可靠、输送效率高、平层准确和乘坐舒适等.电梯的基本参数主要有额定载重量、可乘人数、额定速度、轿厢外廓尺寸和井道型式等。2.2。３电梯的结构电梯是机、电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体,电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。电梯主要分为几个部分:曳引系统 、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、安全保护系统.各部分通过控制部分调度，密切协同,使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳曳引式结构。从电梯空间位置使用看,由四个部分组成：依附建筑物的机房、井道;运载乘客或货物的空间—-轿厢；乘客或货物出入轿厢的地点—-层站。即机房、井道、轿厢、层站。2.2。4电梯的工作原理电梯的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。2。３PＬC在电梯中的应用及发展方向随着科技的发展，工业控制的自动化程度不断提高，以微处理器为核心组成的可编程序控制器(PＬC）得到了广泛的应用。很多工厂的生产流水线、加工设备、船舶上货物的装卸装置、电梯的运行等都由PLC控制，只要把预定的控制任务编成程序，用一串指令的形式存放到存储器中,然后根据各种指令，经过模拟量、数字量等输入输出部件对生产过程和设备进行控制。目前，ＰＬC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，在电梯行业中也迅速发展。PLC在电梯中的应用也已很成熟。ＰLＣ作为主控制器，一方面要采集电梯的各种输入信号,包括电梯的位置、状态、内外指令的按钮信号、门锁信号、门区信号、井道内的强迫减速信号、防冲信号以及消防信号等。另一方面要把采集到的信号进行计算和处理给出电梯的楼层信号和速度信号，并驱动相应的开关门信号、方向继电器和抱闸继电器，以控制电梯的运行.当今，微机控制已成为电梯技术的发展方向，许多生产厂家与科研单位合作,相继推出了用可编程控制器取代继电器控制系统和用微机控制的电梯新机型，使电梯的控制功能增强,性能明显改善，可靠性及舒适性有所提高。第三章电梯控制系统的PLＣ设计３.１设计任务分析本设计的要求为:(1）利用ＰLC（S7—２０0)及电梯模型组建电梯控制系统的硬件。(2）利用STEＰ7编制电梯控制程序梯形图.（3)利用组态王编制远程监控程序。根据任务分析，首先应该了解电梯的构造和工作原理，弄明白电梯的电气部分主要元器件的作用，列出电梯正常工作时，控制系统应该满足的要求,以此估算输入输出点数和编址，选择所用PＬＣ的型号，结合电梯模型组建硬件。其次，根据电梯的运行原则，画出流程图,然后使用STEP7软件编写电梯控制程序的LＡD图，程序梯形图完成后,进行调试与修改。接下来，使用组态王（Ｋinｇview）软件，建立电梯的远程监控系统,完成后再结合程序与电梯模型进行反复调试和修改，直至顺利达到设计要求任务,表示设计的完成。3。２电梯的运行原则（1）电梯刚开启时，初始化使之回到一楼，并初始化各项数据;(2）在电梯运行过程中，只响应顺向外呼叫，不响应反向外呼叫，只在无同向呼叫信号时才响应反向呼叫;（3）电梯运行方向由内呼叫信号决定,顺向时优先执行；(4)内外呼叫信号都具有记忆保持,执行后解除；（5)内外呼叫信号、运行方向以及行进中的楼层均由信号灯指示；（6）到达某一楼层经短暂延时后可自动或手动开门，超重报警时不能进行自动或手动关门，关门过程中，有本层顺向外呼叫信号时响应开门；（7)电梯上下行时不能手动开关门，开门时不能上下行.（8）电梯应当具有最远反向外呼叫响应功能，比如,电梯轿厢在一楼,而同时有二层向下外呼梯、三层向下外呼梯，则电梯轿厢先去四楼响应四层向下外呼叫信号。根据电梯运行原则,可以列出电梯控制系统的流程图,并进行程序的编写。３.３PLＣ选型及输入输出符号表电梯系统电气部分的主要组成就是电机拖动、信号元件以及轿内和外部的控制按扭，设计中根据这些给出的信息可以了解控制对象的特点,从而确定有关的PＬＣ输入、输出点的选择.（1)输入信号首先要确定PLC的输入，根据电梯控制的特点,输入点应该包括轿内及各层门厅控制按钮,主要有轿内的楼层选择数字键1－４,各层门厅外呼叫按钮中，除一层只设置上升按钮,四层只设置下降按钮外，二三层均设置上升和下降两个按钮。各层均应有一个限位器输入，然后还有开关门及其限位，最后还要有超重检测，共计19个输入量.（2)输出信号输出时，４个内呼叫信号和6个外呼叫信号都需要有指示灯，显示其按钮是否被按下及是否被响应，还要各楼层是否达到的数码显示，以及电梯上下行、开关门继电器的控制,和到位音响、超重报警。总计有２0个输出量。因此根据控制要求，PLC控制系统选用西门子公司Ｓ７-2００系列CPU22４,加上几个扩展模块,可以满足电梯对电气控制系统的要求。小型PLC系统由主机(主机箱)、I/O扩展单元、文本/图形显示器、编程器等组成。其中CPU2２4型PLＣ的主机外形结构如图所示:CPU224型PLC的主机外形结构CPU224型ＰLC主机箱体外部设有ＲＳ—48５通信接口，用以连接编程器（手持式或ＰC机)、文本／图形显示器、PLC网络等外部设备,还设有工作方式开关、模拟电位器、I/Ｏ扩展接口、工作状态指示和用户程序存储卡、I/O接线端子排及发光指示等。CＰU２24外部电路接线电路图如图所示:ﻬ通过以上分析，确定输入输出量的地址，如下表所示：符号地址符号地址四层下I５.１二层上灯Q5。3三层上I5.2二层下灯Q５.4三层下I５。3三层上灯Ｑ5.5二层上I5。4三层下灯Q5．6二层下I5。５四层下灯Ｑ5。7一层上I5.6内叫一层灯Q６。0一层限位I5。7内叫二层灯Q6．１二层限位Ｉ６．０内叫三层灯Ｑ６。２三层限位Ｉ6。1内叫四层灯Q6．3四层限位I６。2超重报警Q6。4内叫一层Ｉ6.3一楼数码显示Q6.5内叫二层Ｉ6。4二楼数码显示Q6。6内叫三层I6.5三楼数码显示Q6.７内叫四层Ｉ6.6四楼数码显示Ｑ7．０开门I６。７电梯上行Q7.１关门I7．0电梯下行Q７．2开门限位I7.１开门继电器Q７.3关门限位I７．2关门继电器Q7。4超重检测I7．3到位音响Ｑ7．5一层上灯Q5．２3。4电梯控制流程图上电用户命令输入初始化回到一楼检测电梯状态上电用户命令输入初始化回到一楼检测电梯状态执行上行是否有呼叫？是否开门？是否上行？是否下行？执行下行到达目标楼层?关门结束？到达目标楼层?执行开关门NONONONONONONOYESYESYESYESYESYESYES初始化程序段使用初始寄存器SM0。1在程序开始运行阶段把程序中用到的寄存器初始化,并使电梯轿厢回到一楼。呼叫信号灯的控制以“二层下外呼叫”为例，当有二层下外呼叫而电梯轿厢未到达二层时，二层下灯亮；或电梯处于上行过程中，或者即将要上行,二层下信号灯保持。只有在电梯下行到达二楼时，二层下灯灭。超重检测检测到超重时，超重报警立即反应,发出报警信号。如下：到位音响在到达某一楼层时到位音响发出声音，持续短暂的0.５秒。在程序中,是使用了电梯上行（Q７．1）或下行(Q7.2）的下降沿来触发到位音响及定时器，定时器计时0。5s即断开音响。如下:开关门程序满足开门条件时，触发开门继电器开门。门开到位，开门限位断开，停止开门。开门条件有：满足条件自动开门，到达楼层手动开门,到达某一楼层时该楼层有外呼叫信号开门。自动开门是使用各个呼叫信号灯的下降沿来触发开门延时定时器，延时2s来实现的。满足关门条件时,触发关门继电器开门.门关到位，关门限位断开,停止关门。关门条件有:自动关门和手动关门。自动关门条件仍是延时关门定时器计时４s到，手动关门是在轿厢停在某一楼层时可以进行手动关门.关门过程中,若有超重报警信号,或者正在开门，则不能关门。程序如下：上下行控制程序满足上行条件时，电梯轿厢执行上行。上行条件是，有二楼呼叫（包括内呼和外呼）时，轿厢在一楼；或有三楼呼叫时,轿厢在一楼或二楼；或有四楼呼叫时，轿厢在一楼或二楼或三楼，同时,电梯门已关到位，且不处于下行或即将下行或开门状态.第四章组态王软件的使用及组态画面设计4.1组态王软件介绍4。1．1组态王(Kiｎgview)软件概述组态王(Ｋingvｉeｗ）开发监控系统软件是一种新型的工业自动控制系统及以标准的工业计算机软件、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统.它具有适应性强、开发性好、易于扩展、经济开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构.其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。组态软件也为实验者提供来可视化监控画面,有利于试验者实现现场监控。而且,它能充分利用Ｗindows的图像编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线、历史趋势曲线等,可以便利的生成各种报表.它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据连接功能。组态王具有一个集成开发环境“组态王工程浏览器",在工程浏览器中您可以查看工程的各个组成部分,也可以完成构造数据库、定义外部设备等工作.画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCＨMAK和画面运行系统TOUＣＨVEW来完成的。TOUＣＨMＡK是应用程序的开发环境。在这个环境是用来完成设计画面、动画连接等工作。ＴOUCＨＭＡK具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型,能合理地抽象控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能都有简单的操作办法.TOUCＨＶEW是“组态王”软件的实时运行环境，在ＴOUCＨMAK中建立的图形画面只有在TOUCＨＶEW中才能运行。TＯUCHVＥW从工业控制对象中采集数据，并记录在实时数据库中。它还负责把数据的变化用动画的方式形象地表示出来,同时完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并生成历史数据文件。4．1．2组态王的使用“组态王”把第一台下位机都看作是外部设备,在开发过程中可以根据“设备配置向导"的提示一步步完成连接过程.在运行期间，组态王通过驱动程序和这些外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据指令.如图所示:每一个驱动程序都是一个ＣOM对象，这种方式使通讯程序和组态王构成一个完整的系统,既保证了运行系统的高效率，也使系统能够达到很大的规模。这样的通讯方式使得我们可以通过“动画连接”来建立起画面的图素与数据库变量之间的对应关系，这样,工业现场的数据，比如温度、液面高度等变量,当它们发生变化时，通过驱动程序，将引起实时数据库中变量的变化,画面上的对应图素就会将变化量通过形象的画面反映出来，快速而简便。动画连接的引入是设计人机接口的一次突破它把程序员从重复的图形编程中解放出来,提供了标准的工业控制图形界面,并且有可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。建立应用程序大致可分为以下四个步骤：ﻫ（1)设计图形界面

（2)构造数据库

(３）建立动画连接ﻫ(４)运行和调试这四个步骤并不是各自独立的，而常常是交错进行的。在使用组态王开始一个新项目时，在“组态王”中,开发的每一个应用系统称为一个项目,每个项目必须在一个独立的目录中，不同的项目不能共用一个目录.项目目录也称为工程路径。在每个工程路径下，组态王为此项目生成了一些重要的数据文件，这些数据文件一般是不允许修改的。4。2组态画面设计4。２.１建立一个新的工程启动组态王6。５(本次设计所使用的版本）,运行后，默认打开的是组态王工程管理器.在工程管理器中选择菜单“新建”，出现“新建工程”对话框。单击“浏览”按钮,选择想要存放的文件夹,之后输入工程名称和工程描述，然后组态王将在工程路径下生成初始数据文件。至此,新项目已经可以开始建立了。具体操作如下图所示：这之后,组态王已自动指定工程路径为当前目录下以工程名称命名的子目录，单击“是”,就完成了新建工程.4.2.2建立新画面并绘制各种图素在工程浏览器中左侧的树形视图中选择选择“画面”，在右侧视图中双击“新建”。在“新画面”对话框设置中可以自己随意指定大小所示，之后单击“确定”。建立了新的画面之后，就需要绘制电梯监控系统的基本画面了，其中包括四层电梯楼层的主体图素、各层电梯门、楼层数码显示、上下行显示、各种操控按钮以及超重报警指示灯等图素。绘制过程中,工具栏里有很多常用的，例如工具箱、调色板,还有图库里面很多样板图素可以使用.绘制过程不再赘述，最终绘制画面如图所示：4。2。3定义外部设备组态王把那些需要与之交换数据的设备或程序都作为外部设备，包括：下位机（PLＣ、仪表、板卡等)，它们一般通过串行口和上位机交流数据;其他Windowｓ应用程序，它们之间一般通过ＤＤE交换数据；外部设备还包括网络上的其他计算机。只有在定义了外部设备之后,组态王才能通过I／O变量和它们交换数据。如何定义外部设备呢?首先，在组态王工程浏览器左侧选“COＭ1”,在右侧双击“新建”，运行“设置配置向导”.选择PLC/西门子／Ｓ7－２0０系列/PPI,如图所示:键入设备名称或默认为新IO设备，选择串口ＣOM1,输入地址２，通信参数默认即可，设备安装向导信息总结如图所示：4.2.４定义变量从下位机采集来的数据发送给下位机的指令,比如“内叫一层按钮”、“开门按钮”等变量，都需要设置成“I/O变量”.Ｉ／Ｏ离散变量类似一般程序设计语言中的布尔（BOOL)变量，只有0,１两种取值，用于表示一些开关量。那些不需要和其它应用程序交换只在“组态王”内需要的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”.内存整型变量:类似一般程序设计语言中的有符号长整数型变量,用于表示带符号的整型数据，取值范围为-2147483６48至214748364７。具体定义方法为，在左侧树形视图中单击“数据词典”，在右侧双击新建，然后在这个变量定义对话框中，输入变量名，按照本节所述,判断并选择变量类型.若是按钮输入或输出量，则为I/O离散,连接设备选择刚定义过的新IO设备。如图：由于需要定义的变量较多,但方法相同，此处不再一一举例,定义最终结果如图所示：4.２.5画面的动画连接动画连接的目的是为了让图素动起来，从而达到检测和控制的要求。具体操作如下:数码管是用立体管道画出来的，动画连接设置时,哪些数字的显示需要哪些小段点亮,应对每一小段分别设置，如图：开关门的填充动画定义如图所示:对门的开关移动的命令语言如图所示：退出系统按钮的命令语言为:“Exｉt(0）；”。其余不再赘述。4。３程序与组态的运行与调试画面完成后点击菜单栏的“全部存"进行保存，然后点击“切换到vieｗ”，然后选择对象“打开”，进入运行状态,进行操作，然后根据要求看是否能实现监控功能，不能完全实现的话，再进行进一步的调试与修改。(1)监视功能的实现与调试将程序编译并下载到PＬＣ,通过实物实地操作观察组态画面的动作显示是否正确.如果不正确就从定义、设置及命令语言等方面逐一排查，直至运行成功。（2）远程操控的实现与调试实地不再进行操作，通过运行状态下的组态画面上的按钮进行远程控制，观察实物的动作是否正确.如果不正确,应从变量定义、动画连接的设置及命令语言等方面进行排查,直至成功。系统运行到三楼的画面如图：结束语此次设计主要以PLC为核心，利用ＰＬC的强大的控制功能，实现了对四层升降电梯的控制,并使用组态王软件对电梯的运行情况进行监控。通过梯形图可以很直观的看出电梯控制系统的运行情况,利用可编程控制器控制电梯升降，具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。当建筑物的层楼增加时，硬件接线上只需增加楼层相应的输入信号.原来的接线不需改变，软件上只需增加相应楼层的功能，要改动的地方也较少。调试结果表明,在适应性、精确性和可靠性方面，达到了设计的要求，表明该设计方案是可行的。通过本次设计,我收获颇丰,学会了无论在学习还是生活中都应保持认真积极的态度。在知识上，更熟悉了可编程控制器的编程和组态王监控系统的使用。并且体会到了，要做好设计就要认真收集研究资料,阅读文献，分析实际情况,理清思路，进行设计，对实际操作中遇到的每一个问题都要深入分析，理论和实践相结合,思考的越多，收获也越多，解决问题的能力就逐渐增强，专业水平也会逐渐增强.顺利如期地完成设计给了我信心，但是也有一些缺陷和不足之处,这让我意识到，自己学到了一些知识,但这还远远不够，以后还有很长的路要走。我也明白以后不管在哪里，都需要有一种勤于学习的心态，这样才会不断有进步.致谢这次的毕业设计从设计题目的选定、硬件的选型、程序设计的思路,到组态的制作、系统的运行调试等,每一步都少不了韩老师的耐心指导和帮助.刚开始总是会出很多问题，韩老师不厌其烦的亲自上阵，给我们分析、帮我们解决问题,后来我们也慢慢学会了，出了问题学着自己分析、解决，这样也学到了很多。这次的毕业设计能够顺利完成，首先要感谢韩老师。韩老师学识渊博,治学严谨，讲解问题深入浅出,举重若轻,不辞辛劳地给予我们指导,在此谨向韩浩老师表示我诚挚的感谢！同时,若没有大学三年专业知识的学习和积累做基础,毕业设计也是不可能顺利完成的.感谢我所有的任课老师们！你们不仅为我们传道授业解惑，更是我们的成长路上的朋友和导师。这次设计还离不开同学们的热情帮助与支持，我们有过争论与探讨,并共同查阅资料,获得了知识、增进了友谊。现在的我们毕业在即，难忘的三年的时光大学,将刻录在记忆的光盘里。离别母校之前，我特别想再一次向大学里各个方面给予过我帮助或对我有过影响的老师们和同学们致以衷心的感谢！因为你们，才有了我的美好记忆！感谢你们！参考文献［1]孙平主编．可编程控制器原理及应用．北京．高等教育出版社，２008;［2］祝福、陈贵银编著。西门子Ｓ7－２00系列ＰLＣ应用技术．北京。电子工业出版社。２０11;［3］曾小洋主编.西门子PLC与IｎTｏｕch综合应用．北京人民邮电出版社,201０；[４］王兆义编著．可编程控制器教程．可编程控制器教程。北京．机械工业出版社,２００1；[５]梁延东编著。电梯控制技术．北京.中国建筑出版社，1997；[6］陈家盛编著．电梯结构原理及安装枝术.．北京。机械工业出版社，１9９０；［7］汪晓光、王艳丹、孙晓瑛编著．可编程控制原理及应用。北京．机械工业出版社,19９4;［8]姜重然等主编.工控软件组态王简明教程．黑龙江.哈尔滨工业大学出版社，2０07;［9］余雷声编著．电气控制与PLC应用．北京．机械工业出版社，199６;［１0］ＳＩＭATＩＣS7—２00可编程序控制器系统手册．西门子公司，2０03附录完整的程序梯形图如下:1课题介绍电梯是标志现代物质文明的垂直运输工具、是机—电一体化的复杂运输设备.它涉及电子技术、机械工程、电力电子技术、微机技术、电力拖动系统和土建工程等多个科学领域。目前电梯的生产情况和使用数量已成为一个国家现代化程度的标志之一。随着现代化城市的高速发展，每天都有大量人流及物流需要输送。为节约用地和适应经贸事业的发展，一幢幢高楼拔地而起,这些高层建筑的垂直运输是一个突出问题，与人们的工作和生活紧密相关。1.１课题来源电梯在生活中的使用日益广泛,种类也多种多样，按拖动系统来分有交流单速／双速拖动电梯、交流调压调速电梯、直流发电机-电动机可控硅励磁拖动电梯、VVVF变频调压调速电梯.按控制方式来分有信号控制电梯、集选控制电梯等。相比之下，传统的电梯控制系统主要采用继电器——接触器进行控制，具有触点多,故障率高、可靠性差、维修工作量大等缺点，所以采用PLC控制电梯系统.因此我也加入了电梯维护保养这个光荣而艰巨的服务行业来。目前,可编程控制器(PLC)成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置之一，具有可靠性高,抗干扰能力强、功能完善,适应性强、调试维修方便等特点，经过30多年的发展,PLＣ已广泛应用于石油、化工、建材、电力等各行各业,其主要控制功能包括开关量控制、模拟量控制、运动控制、数据处理和通信联网。本文就是运用了三菱FX2N系列的ＰＬC,本文在我公司调试员的协助下设计了五层电梯的控制系统，在这里选择的型号为ＦX2N－80MR。1。2课题的意义可编程控制器是一种在传统的继电器控制系统的基础上，与3C技术(Cｏｍputer,Cｏntｒoｌ,Communicａtion）相结合而不断发展完善起来的新型自动控制装置。目前，无论是老设备的技术改造还是新系统的开发，设计人员都倾向于采用它来进行控制系统设计，例如三菱FX2N系列PＬC，具有功能完善的编程软件、种类齐全的功能模块和良好的人机界面，广泛用于机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等自动化控制领域.此外，ＰLC不仅平均无故障时间通常在30万小时，而且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,用户可以编入外部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得到故障自诊断保护。由此，可使整个系统具有极高的可靠性,这是电气控制设备的重要性能。由于体积小很容易装入机械或系统内部，是实现机电一体化控制设备的理想条件。自18８9年美国奥梯斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具；而且作为载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦接收完成不易更改等缺点,所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器(PLC)既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用.2电梯概述2。１电梯的定义与分类２.1.1电梯的定义DB11—48《电梯日承诺维护保养规则》中规定：电梯是动力驱动,利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级(踏步），进行升降或者平行送人、货物的机电设备，包括载人(货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。2．1．2电梯的分类1．按用途分类１。1乘客电梯:为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。1.2载货电梯：主要为运送货物而设计,通常有人伴随的电梯。１．3医用电梯：为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。1。4杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。1.5观光电梯：轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。1．6车辆电梯:用作装运车辆的电梯。1.７船舶电梯：船舶上使用的电梯。1.8建筑施工电梯：建筑施工与维修用的电梯。1.９其它类型的电梯：除上述常用电梯外,还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。2.按驱动方式分类2．1交流电梯：用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等.2。2直流电梯：用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在２。０0m/s以上。２．3液压电梯:一般利用电动泵驱动液体流动,由柱塞使轿厢升降的电梯。2.4齿轮齿条电梯：将导轨加工成齿条,轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。２．５螺杆式电梯:将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转,从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。

２。６直线电机驱动的电梯:其动力源是直线电机。3.按速度分类3.1低速梯：常指低于1。0０m/ｓ速度的电梯。3.２中速梯：常指速度在1．00~２．0０m/s的电梯。3．3高速梯：常指速度大于2．00ｍ/s的电梯。3.4超高速：速度超过5。０0m/s的电梯。４．按电梯有无司机分类４。1有司机电梯：电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。4.2无司机电梯：乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮,电梯自动运行到达目的层楼,这类电梯一般具有集选功能。

4。３有／无司机电梯：这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。5.按操纵控制方式分类5。1手柄开关操纵：电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。5.2按钮控制电梯:是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。5.３信号控制电梯：这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层,自动开门功能外,尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记,自动停层，顺向截停和自动换向等功能。5．4集选控制电梯：是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。

5。5并联控制电梯：２～3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。

5.6群控电梯：是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。本文则主要介绍了我所在公司的无司机的中速乘客电梯如图2-1所示。图2－1无司机中速乘客电梯的内部图２。２电梯的结构2．2。１电梯机房我们要想了解电梯的组成部分就必须要了解电梯的整体结构以及大致框架如图２－2所示.1.曳引机曳引机是电梯的驱动装置。曳引机包括：１）驱动电动机交流梯为专用的双速电动机或三速电动机.直流梯为专用的直流电机.2)制动器在电梯上通常采用双瓦块常闭式电磁制动器。电梯停止或电源断电情况下制动抱闸,以保证电梯不致移动。3）减速箱大多数电梯厂选用蜗轮蜗杆减速箱，也有行星齿轮、斜齿轮减速箱。无齿轮电梯不需减速箱。４)曳引轮曳引机上的绳轮称为曳引轮。两端借助曳引钢丝绳分别悬挂轿厢和对重，并依靠曳引钢丝绳与曳引轮绳槽间的静摩擦力来实现电梯轿厢的升降。图2-2电梯整体结构图5）导向轮或复绕轮导向轮又称抗绳轮.电梯轿厢尺寸一般都比较大，轿厢悬挂中心间的距离往往大于设计上所允许的曳引轮直径。因此对一般电梯而言,通常要设置导向轮，以保证两股向下的曳引钢丝绳之间的距离等于或接近轿厢悬挂中心和对重悬挂中心间的距离。对复绕的无齿轮电梯而言,改变复绕轮的位置同样可以达到上述目的。2．限速器当轿厢运行速度达到限定值时，能发出电信号并产生机械动作的安全装置。3.控制柜各种电子元器件和电器元件安装在一个防护用的柜形结构内，按预定程序控制轿厢运行的电控设备。4。电源开关、照明开关5．选层器、极限开关、机械楼层指示器、发电机组等部件要根据电梯规格种类、需要而设置。２。2.2电梯轿厢部分1.操作箱装在轿厢内靠近轿厢门附近。用指令开关、按钮或手柄等，操作轿厢运行的电器装置。2.轿内指层灯设置于轿厢内，客梯一般装在轿门上方,货梯一般装在轿厢侧壁，用以显示电梯运行位置和运行方向的装置。3。自动门机装于轿厢顶的前部，以小型的交流、直流、变频电动机为动力的自动开关轿门和厅门的装置.4．安全触板（光电装置)设置在层门轿门之间，在层门、轿门关闭过程中，当有乘客或障碍物触及时，门立刻停止并返回开启的安全装置。载货电梯一般不设此装置。5。轿门设置在轿厢入口的门。6。称重装置能检测轿厢内负载变化状态，并发出信号的装置,适用于乘客或货物电梯等。7．安全钳由于限速器作用而引起动作，迫使轿厢或对重装置掣停在导轨上，同时切断控制回路的安全装置。8。导靴设置在轿厢架和对重装置上，使轿厢和对重装置沿着导轨运行的装置.９．其它部件轿顶安全窗、光电保护、超载装置、邻梯指示等部件,要视电梯规格、型号、种类及客户要求而设置。2．2。3电梯层站部分电梯的层站部分主要提供给乘客用来召梯以及保护乘客的部分,它主要包括电梯的层门、层门门锁、楼层指示灯、呼梯盒等。1.层门设置在层站入口的封闭门。２.层门门锁设置在层门内侧，门关闭后，将门锁紧，同时接通控制回路，轿厢可运行的机电联锁安全装置。3。楼层指示灯设置在层站层门上方或一侧,用以显示轿厢运行层站位置和方向的装置。4.层门方向指示灯（限于某些电梯需要）设置在层站层门上方或一侧,用以显示轿厢欲运行方向并装有到站音响机构的装置。５．呼梯盒设置在层站门侧，当乘客按下需要的召唤按钮时,在轿厢内即可显示或登记，令电梯运行停靠在召唤层站的装置.２.2．4曳引式客梯的工作原理曳引驱动是采用曳引轮作为驱动部件。曳引轮一端连接轿厢，另一端连接对重。轿厢和对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮绳槽内产生摩擦力.当外招呼板上有信号登记时，电梯轿厢上面的门机变频器收到信号并反馈到机房的主板内，主板进而把信号反馈给变频器使其做出判断电梯的上下，此时曳引轮驱动钢丝绳，使轿厢和对重作相对运动，即轿厢上升,对重下降；轿厢下降对重上升。于是，轿厢就在井道中沿导轨上下往复运行。我公司ＧF—16８曳引式客梯工作原理图如图2－3所示。图２－３曳引式客梯工作原理图3电梯硬件电路的选择３。1ＰLC选择1.PLC控制系统设计的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此,在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则:1)最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥ＰLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计PLＣ控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料.２)保证PLC控制系统安全可靠保证PＬＣ控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则.这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如:应该保证PLＣ程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下(如突然掉电再上电、按钮按错等)，也能正常工作.３）力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量,带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济,而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低,不宜盲目追求自动化和高指标。4）适应发展的需要由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入／输出模块、I/O点数和内存容量时,要适当留有裕量,以满足今后生产的发展和工艺的改进。2．可编程控制器选择原则为了完成设定的控制任务，主要根据电梯控制方式与输入／输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。本系统为五层楼的电梯,采用集选控制方式。所需输入/输出点数与内存容量估算如下:1)输入/输出点的估算.输入点有：门厅按钮10个,轿厢内按钮9个，楼层感应传感器5个，轿厢门限位开关2个,检修开关及检修上下行3个,平层传感器２个，减速传感器2个,门锁和安全回路2个，ＰG卡反馈输入2个，共37个。输出点有：门厅召唤按钮指示共8个，楼层显示用七段码显示器引脚7个,开关门电动机驱动线圈2个,变频器控制引脚8,控制回路继电器及接触器4个，电梯上下行指示灯2,警报及蜂铃２个,总共3３个。２）内存容量的估算用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此,在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I／O总点数有７０个,模拟量I/O数为0个。利用估算PＬC内存总容量的计算公式：所需总内存字数=开关量I/O总点数×(１0~１5）+模拟量Ｉ/O总点数×（１5０~250）再按３0％左右预留余量。估算本系统需要约3K字节的内存容量。3)输入/输出模块的选择根据系统控制的要求，本系统的输入选用直流24V的输入模块。输出模块选用开关量输出单元的作用是把PLＣ的内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号.按照现场执行机构使用的电源的不同,可分为直流输出单元(晶体管输出方式或者继电器触点输出方式)和交流输出单元（晶闸管输出方式或者继电器触点输出方式)。在继电器输出方式中，继电器作为开关元件,同时又是隔离器件。发光二极管（ＬED)构成输出状态显示器,当PLC输出一个接通信号时候，内部电路使继电器线圈K通电。继电器触点闭合使得负载回路的的负载L接通得电,VD作为续流二极管以消除线圈的反电动势，同时状态指示发光二极管（LEＤ）导通点亮。根据负载的需要,负载回路的电源既可以选用交流电源,也可以选用直继电器输出形式。特别也指出的是,继电器模式具有断点确切,可以实际切断所控制的回路电器连接的作用，同时这种模式既适合于直流又适合于交流的情况,因此这种模式在开关频率不是太高的情况下是首先选择的输出控制方案。这种输出方案的原理如图3-1图所示。图3-1电器模式输出单元4）ＰLC机型的选择FＸ0Ｓ、FX0Ｎ、ＦX2N是三菱公司近年来推出的微型可编程控制器。它们都体积都比较小,但功能强大，内置高速记数器，外观，高度,深度都差不多但性能价格有很大的差别.但我们如表3.1对比一下就可以发现:表３．1ＦXＯS，ＦXON．ＦX2Ｎ性能比较型号Ｉ／O数用户程序步数功能指令通信功能基本指令执行时间模拟量模块FＸ0S10—30800步EEＰRＯM５0无1.６～3。６ms无FX0Ｎ２4—１28２K步EEPＲOM5５较强1。6～3.6ms有ＦＸ２N16－2568K步RAM298强0。0８ms有FX0S的功能简单,价格便宜,可以用与小型开关量的控制系统，ＦX0N可用于控制要求较高的中小型控制系统，FX2N的功能最强，可用与控制要求很高的控制系统。根据输入／输出点数与内存容量的要求，再留出一定的I/O节点与内存空间以供扩展时使用,以及指令的执行速度，因此选用三菱公司的FX2N系列的FＸ２Ｎ—80ＭR。它的输入继电器X00０—X04７共４0个,输出继电器Y０00—Y０4７共4０个,程序容量为8K字节，完全满足要求，也给以后功能扩展留了足够的空间.综上所述，本次设计控制系统选用三菱公司FX２N—8０ＭR。3．2变频器的选择1。变频器的选择原则1）根据负载特性选择变频器。如负载为恒转矩负载可选择安川公司ＶS-61６G5系列变频器，ＡBB公司ACS4０0系列变频器等;如负载为风机、泵类负载可选择西门子EＣO、MM4３０变频器，ABB公司ＡCS8０0系列变频器等。2）选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据,电机的额定功率只能作为参考。另外,应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加1０％而温升会增加２0％左右。所以在选择电动机和变频器时,应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。3）变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器.4）当变频器用于控制并联的几台电机时，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值，要放大一档或两档来选择变频器.另外在此种情况下，变频器的控制方式只能为V／f控制方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护,此时需在每台电动机侧加熔断器来实现保护.5）对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等,此时会引起变频器的降容，变频器需放大一档选择.６)使用变频器控制高速电机时,由于高速电动机的电抗小，会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此，选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。７)变频器用于变极电动机时，应充分注意选择变频器的容量,使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外，在运行中进行极数转换时，应先停止电动机工作,否则会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏.８）变频器驱动绕线转子异步电动机时，由于绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比,绕线电动机绕组的阻抗小，因此,容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象,所以应选择比通常容量稍大的变频器。９)变频器驱动同步电动机时，与工频电源相比,会降低输出容量１０％~20%，变频器的连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入电流的标幺值的乘积。10）对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下，如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话，有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此,应了解工频运行情况,选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器.1１)选择变频器时，一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行.12）单相电动机不适用变频器驱动.根据以上原则并结合本次电梯设计的控制，选择安川公司的ＶS—6１6G5系列变频器,2。VS—6１6GＶS-616G5型变频器是安川电机公司面向世界推出的21世纪通用型变频器.这种变频器不仅考虑了V/ｆ控制，而且还实现了矢量控制，通过其本身的自动调节功能与无速度传感器电流矢量控制,很容易得到高起动转矩与较高的调速范围。其控制回路的接线端如图３—2所示。图3—2变频器控制回路接线图VＳ-６16Ｇ5变频器的功能特点如下：1）自学习功能在矢量控制方式时有效.像电机的使用受到限制、电机参数的设定非常困难那样的问题用独特的自学习功能已经解决。变频器能自动设定电机铭牌值范围的电机参数。由此从变频器专用电机到通用电机都可以进行矢量控制运行，电机可最大限度地发挥作用。2）力矩控制力矩控制在矢量控制(带PG）时有效.多功能模拟量输入信号作为力矩指令对力矩进行控制。力矩控制精度为±5％。可以切换力矩控制和速度控制运行。3）V/f曲线设定V/F曲线设定只有在V/ｆ控制时有效。可以选择适合用途的预先已设定的15种V/f曲线。也可设定任意的V/f曲线。4）频率指令的种类频率指令有如下5种方法。ａ。用数字式操作器数值指令；b.用０～10Ｖ的电压值指令；ｃ。（负电压时,反方向运转)用0～±1０Ｖ的电压值指令;ｄ．用4～20mA的电流值指令;ｅ．用选择卡指令。用5种中的哪一种,可用参数来设定.在变频器内部，最多可设定９个频率指令。从外部输入多段速指令时，最多可9段速运行。5)PID控制使用PＩD控制功能可实现简单的追踪控制。所谓追踪控制,是用检测器将检出值反馈，使变频器的输出频率(电机的转速）与指令目标一致的控制方式。６）零伺服控制零伺服控制只有在矢量控制（带PG）时有效，既使电机速度为零状态也能发生１50%以上力矩。7）用反馈进行速度控制本功能在带ＰG时有效，使用外接PＧ速度控制卡，可实现速度反馈控制,速度控制精度会有提高。３．3主电路的设计本次设计的主电路如图3—3所示.拖动电机采用康沃CVF-１60L—4电梯专用变频电动机，其功率1５KW,额定电压３80Ｖ,转速为１450ｒ/min。与变频电机可以匹配的变频器选用安川公司VＳ-616G5A4015。变频器的额定容量2６KVＡ，额定电压３８0V,三相交流供电,额定输出电流34A图3—3电梯主电路3。4控制电路的设计3.4．１门锁安全回路的设计安全回路，顾名思义就是要确保在用电梯的使用安全,它既考虑了乘客的人身安全又要考虑到电梯设备的本身安全.所以在电梯的电路中是相当重要的电路.该电路是将轿门锁、厅门锁回路串联作为一个检测信号，送到控制回路,作为运行的必要条件之一.也只有在安全继电器JＹ和门锁继电器ＪMS都得电时电梯才可以运行.其具体的设计如图3—4所示.图３－4安全门锁电路３.4.2电磁抱闸电路的设计制动器是电梯最重要的安全保护装置之一，电梯每一次的正常运行起停都需要制动器的参与，并且几乎电梯上所有的电器保护(如门锁、极限、限位、超速等)都最终要通过切断抱闸线圈的电源来将电梯制停并使其保持静止状态.本次电磁抱闸电路设计如图３-5所示。图３－5电磁抱闸电路如图DZZ是抱闸线圈，在其断电时制动器失电抱闸制动.一般情况下,在抱闸接触器CB1、厅门锁继电器、主接触器、运行接触器常开触点都闭合的时候制动器松闸。当该回路的任意一个触动断开时，DＺZ失电抱闸.3。４.3开关门控制电路设计１)直流电动机的调速原理负载不变的情况下，通过人工的方法改变电动机的转速，称为速度调节（简称调速)。直流电动机与交流电动机的比较，最大的优点就是具有良好的调速性能，它可以在宽范围内实现平滑而经济的调速。由（3－１）电动机的转速公式：(3-1)可知，直流电动机调速方法有三种：第一,改变电枢回路电阻调速;第二，改变励磁磁通调速；第三，改变电源端电压U调速。其中改变电动机电源端电压调速的特点如下：a．为了使电机绝缘不受影响,通常只能降低电源端电压，故转速只能在低于额定转速的范围内调节（这正是我们所需要的控制）；ｂ.机械特性硬度不变，调速范围宽,调速稳定性好；c.若能均匀调节电压，则实现无级调速.根据以上特点，并结合本次设计选用的开门电机是它励电动机，所以选用改变电动机电源电压调速。2）开关门电路设计本次设计选用的开关门电动机是一部容量为１２０~170W，额定工作电压为直流110V,转速为10０0r/min的直流电动机.由式（3—1）知，直流电机的转速和电枢端电压成正比，运转方向随电枢端电压的极性改变而改变。根据直流电动机的这一特点和对开关门过程的要求，控制M实现自动开关门的等效电路如图3-６所示。图3-6开关门电路在M控制电路的等效电路中,因为（3—2）因此在调试过程中，当MＤR增大时，增大,减小,Ｍ转速降低，开关门速度减慢。当MDＲ减小时，减小，增大，M转速升高，加快了开关门速度。因此,调节MDR的阻值大小，可以同时控制和调整开门及关门速度，进行总体调节（粗调）.图3-7开门电机控制等效图由于。因此随KMR（或GMR)的阻值大小而变化。当MDR不变，而改变ＫMR（或GMR）的阻值时，同样改变了和之间的数值分配，是增大和减小，同样可以调节开关门速度。在实际调整过程中，为了提高电梯的运行效率,不但要求开关门的速度快,而且噪声小。为了实现这一要求,必须把开关门时的初速度调得快些,当门开关到一定距离时再把速度降下来，以减小开关门时门同门框的撞击声。调整时，除了调整MＤR、KMR、GMR外，还应调整KMX1、GMＸ１、GＭX2的位置,以改变其短接KMR或ＧMR的电阻值.4PLC控制程序设计4。1I／Ｏ分配表以下是五层楼电梯的I/Ｏ分配。在编程过程中,所用到的I/O地址分配表如下，编程过程可分为电梯内部和电梯外部两部分进行.其具体分配如表４.1所示。表４．1I／Ｏ地址分配表输入作用输出作用X0、Ｘ1编码器Ａ相输出端，不可直接使用的输入端Ｙ０关门继电器X2编码器B相输出端,不可直接使用的输入端Y1开门继电器X３变频器运行Ｙ2照明继电器X4变频器运行出错Y4主接触器X5检修信号Y5运行接触器X6检修上行Y6抱闸接触器X7检修下行Y10上行信号X10电梯停止按钮Y11下行信号Ｘ11开门按钮Y1２外部故障Ｘ１2关门按钮Ｙ13故障复位X１3司机／自动开关Y14启动运行X1６开门限位开关Ｙ1５高速运行Ｘ17关门限位开关Y16爬行X２０上行平层接近开关Ｙ17检修速度X21下行平层接近开关Y20电梯上行指示灯X２２上行平层减速开关Ｙ21电梯下行指示灯X２3下行平层减速开关Ｙ22一楼上行指示灯Ｘ24一楼上行按钮Y２3二楼下行指示灯X2５二楼下行按钮Y24二楼上行指示灯X26二楼上行按钮Y25三楼下行指示灯X27三楼下行按钮Y26三楼上行指示灯X３0三楼上行按钮Y２7四楼下行指示灯Ｘ31四楼下行按钮Y3０四楼上行指示灯X32四楼上行按钮Y3１五楼下行指示灯X33五楼下行按钮Y３2厢内警报指示灯X3４厢内一楼按钮Y３3蜂鸣X35厢内二楼按钮Y34电梯楼层指示灯（管脚)X36厢内三楼按钮Ｙ35电梯楼层指示灯（管脚)X37厢内四楼按钮Ｙ3６电梯楼层指示灯（管脚)X40厢内五楼按钮Y3７电梯楼层指示灯（管脚）X４２上行减速限位开关Y40电梯楼层指示灯（管脚)Ｘ４３下行减速限位开关Y４1电梯楼层指示灯（管脚）X44上行平层限位开关Y42电梯楼层指示灯（管脚）X45下行平层限位开关X4６门锁回路X47安全回路４。2变频器的参数设置由于采用PLC作为逻辑控制部件，故变频器和PLＣ通讯时采用开关量而不用模拟量.1）ＶS-61６Ｇ5变频器的参数ＶＳ—616G表4。2变频器参数组参数功能A组环境设定方式B组运行模式的选择C组自学习功能Ｄ组指令关系Ｅ组电机参数设定F组速度卡设定H组外部端子功能Ｌ组保护功能２)参数设置系数参数设置的原则：a．为减小启动冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些，而积分时间常数宜大些;b．为了提高运行效率,快车频率应选为工频，而爬行频率要尽可能低些，以减小停车冲击；c.零速一般设置为0Hz；d.变频器其他常用参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入.具体参数设定如表4．3所示.表4．３VS-6１6G5主要参数的设定参数功能说明设定值A1-０0英文显示0A1—0１可读取设定全部参数４Ａ1—02有PG矢量控制3B1－01控制回路端子１C１—01从最高输出频率的10０%到0%所需的减速时间３sＣ1—02从最高输出频率的0%到100%所需的加速时间3sＣ2—0１S字特性时间的设定0．6sC2－０20.7ｓＣ2－０3０。８ｓC2—040．９sC5—01速度控制回路（ＡSR）的比例增益设定5倍C5—02速度控制回路(ASＲ）的积分时间1sD1-02高速运行频率5０ＨｚD1-0３爬行频率6HｚD1-0９点动频率10E1—01设定输入电压380VE1—0４最高输出频率50HzE1-05最大电压380VＨ2-019-10功能脚的选择３7Ｈ3－05多功能输入端子的选择1FL3-0４无效（按设定条件减速）0L6－0１运行中过力矩检出/切断输出４Ｌ6—03过力矩检测时间１０sＬ６—04过力矩检出动作选择２4L６－0５过力矩检出级别22０0％Ｌ6-06过力矩检出时间22sL8-01有效（有过热保护)１L8-05有效（输入电源欠相检出)1L8－0７有效（变频器额定电流的５％以下时,输出欠相检出）1F1－0１PG脉冲数（电机每转一周所对应的脉冲数）80０F1－05电机正转时A相超前0／14。3控制系统软件设计流程根据电梯的工作原理与功能要求，Ｉ/O点的地址分配表和变频器参数设定，来绘制电梯的程序流程图和设计电梯的程序梯形图。电梯程序流程图为图４-1所示。梯形图分成：初始化、选向控制、开关门控制、空闲状态的处理、电梯的上下运行控制、故障检测及处理来编写。是否有外呼信号是否有外呼信号开始电梯暂停Y选择电梯运行是否到楼层Y停止运行开关箱门NN是否停止Y结束N图4-１程序流程图4。3。1电梯参数初始化程序初始化程序定义了电梯运行所需要的部分逻辑线圈、数据寄存器的初始值。初始值定义如表4。4所示。表4．4初始值定义表元件名含义初始值D1０0电梯当前位置变量1D1０1电梯上行最近目标层1Ｄ102电梯下行最近目标层1M101电梯上行标志逻辑“0”M1０2电梯下行标志逻辑“0”M１0３电梯空闲标志逻辑“1”M１04电梯开门标志逻辑“0”M１05电梯关门标志逻辑“0”M１06开门完毕标志逻辑“0”Ｄ1０开门延时时间常数６0Ｍ0电梯系统启动标志逻辑“０”这些初始化语句都以图4-2的语句驱动。图4—2电梯参数初始化程序梯形图(部分）只有在电梯上电时M8０00可能会不起作用,所以人工设定M８０充当常闭触点，而M0是电梯启动的标志，只有它在逻辑“0”才能进入初始化程序端。还有一系列精确位置是有一个换算方法的,实际上从编码器读出来的数字是非常大的，并且电梯向上运作的时候,此数字减少,而电梯向下运作的时候，此数字是增加的，为了转换成便于理解的数字,使用了图4—3中所示的梯形图。图4—３编码器数字解读计数器C25１会记录曳引电动机所转的圈数，然后使用DDIV指令把这个数字除以—800，在初始化结束以后,会有一条指令把C２５1置零，这样使得C251的数字只可能是负数,所以要除以一个负数。D200就是当前电梯的精确位置说保存的数据寄存器。4。3.2电梯开关门子程序电梯开门程如图4-4所示。图4－４开关门子程序（上半部分）如果Ｍ10６不为逻辑“1”，那么就执行开门的程序,只有当X16(开门限位开关，门打开时为逻辑1)接通时，设定M106为逻辑“１”，否则就开关门电动机正转.如果Ｍ１06已经是逻辑“1”，即门打开完全，则开始用T0来计时，计时值为Ｄ1０,计时完毕以后接通T0触点,此时,接通电梯关门标志，并复位M104和Ｍ10６。如图4－5所示。图４－5开关门子程序（下半部分）然后是关门的梯形图，结构与开门的梯形图很相似，以Ｍ105为驱动的条件,然后根据X17(关门限位开关,门关上时为逻辑１）的逻辑值来决定执行的梯形图,当门完全关闭以后，就复位M1０６和M１０5，否则一直驱动Y０,让开关门电动机逆转。检测故障子程序P30就是检测故障子程序,其内容可以分为4个部分：检测故障专用比较线圈的复位检修故障需要用到比较指令ＣMＰ，此指令需要用3个逻辑线圈用以保存比较结果，在此指定M22０、M２21、Ｍ22２,由于比较指令CMＰ并不会在比较之前自动复位这３个线圈，因此在执行比较之前使用RST指令人工复位。电梯上行过程中的故障检测由于上行减速开关、上行平层开关、下行减速开关和下行平层开关的位置各不相同，所以上行过程中的故障检测和下行过程中的故障检测要分开编程。电梯上行过程中的故障检测,如图4—6所示.图4-6电梯上行过程中的故障检测梯形图首先要保证只有在上行过程中才会执行此程序，使用Ｍ10１(电梯上行标志)和M1０2（电梯下行标志)的组合来判断。电梯停止移动的时候（电梯停靠在楼层时，也会有上行、下行和空闲之分)，是不能检测是否出现故障的（这是因为没有信息反馈）,因此检测是以电梯开始移动开始的.当Y10(曳引电动机正转）从逻辑“0"变为逻辑“1”时,开始检测，先记录电梯上行的目标层数，保存入V1和V2这两个变地址寄存器中备用,在电梯的运动没有减速之前，需要检测的是上行减速传感器是否起作用,使用CMP语句比较Ｄ２００(电梯当前的精确位置)和Ｄ170V1(上行减速开关精确位置的变地址形式,如果V1是2,D17０Ｖ１就是Ｄ172）的大小,如果D200小于等于D170Ｖ1，那么就继续检测,否则就是电梯的上行减速传感器出现故障，会使得M２20变为逻辑“1"，从而跳入故障处理程序。一旦电梯减速,证明上行减速传感器没有发生故障,那么就开始检测上行平层传感器，同时用INCP指令为V１加上1，保证上一句检测语句不会再起作用。检修上行平层传感器的方法是一样的，用CＭP指令检测D２00和D14０V2(上行平层开关精确位置的变地址形式）的大小,只有D200大于D1４0V２时，才会跳入故障处理程序;如果Y10被复位，也就是说上行平层传感器没有发生故障，此时使用INCP指令为Ｖ2增加１,保证不会再让上行平层检测语句起作用,完成上行检测;在下次电梯向上移动时,再次开始检测。电梯下行过程中的故障检测如果图4-7所示.基本结构和上行检测梯形图相似，只是在比较语句和一些数值的存取上有些改变.使用M１02和M１０1的组合来判断电梯是否在下行运作中,在电梯停靠在某楼层的时候是不会检测的,一旦Ｙ1