基于plc的電梯控制系統的設計-資料下載頁

【導讀】膃螈蠆羈荿蚄蝿肁膂薀螈膃莇蒆螇袃膀蒂螆肅蒅螁螅膇羋蚇螄芀蒄薃螃罿芆葿螃肁蒂蒞袂膄芅蚃袁袃蒀蕿袀肆芃薅衿膈薈蒁袈芀莁螀袇羀膄蚆袇肂莀薂羆膅膂蒈羅襖莈莄羄羇膁蚃羃腿莆蚈芁艿薄羈羈蒄蒀羈肅芇蝿羀膆。控制，即在以順序邏輯控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適時的控制電梯的運行。本文主要分五部分：第一部分介紹了基于PLC的電梯控制系統發展及應用現狀；及功能；第四部分為基于PLC的電梯控制系統的硬件選擇，包括PLC和變頻器的選擇；和PLC實現了對五層電梯的控制。

　　

【正文】 輸入點 7） 五層外呼下按鈕 DIN4（變頻器輸入點 3） 四層外呼上按鈕 NC 四層外呼下按鈕 關門驅動 三層外呼上按鈕 開門驅動 三層外呼下按鈕 五層外呼下指示 二層外呼上按鈕 四層外呼上指示 二層外呼下按鈕 四層外呼下指示 一層外呼上按鈕 三層外呼上指示 一層外呼下按鈕 三層外呼下指示 底層外呼上按鈕 二層外呼上指示 下基準限位開關 二層外呼下指示 下極限限位開關 一層外呼上指示 檢修開關 一層外呼下指示 手動開門按鈕 底層外呼上指示 沈陽理工大學學士學位論文 23 手 動關門按鈕 顯示驅動 A 手動上行按鈕 顯示驅動 B 手動下行按鈕 顯示驅動 C 急停按鈕 顯示驅動 D 消防按鈕 電梯上行指示 關門限位開關 電梯下行指示 開門限位開關 底層內呼指示 底層內呼按鈕 一層內呼指示 一層內呼按鈕 二層內呼指示 二層內呼按鈕 三層內呼指示 三層內呼按 鈕 四層內呼指示 四層內呼按鈕 五層內呼指示 五層內呼按鈕 電子報站 轎廂開門按鈕 電子報告電梯上行 轎廂關門按鈕 電子報告電梯下行 上極限位開關 PLC 的型號 確定 綜合輸入輸出點的計算以及要實現的電梯控制功能，使用西門子 S7200PLC（ CPU226）加一個擴展模塊，這樣就能完全能夠滿足設計要求。 S7200PLC 是一種小型可編程邏輯控制器（ Micro PLC） ，可應用于各種小型自動化控制系統。高集成度的設計、低廉的成本使得 S7200 成為各種小型控制任務理想的解決方案，適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。并且，西門子 S7200PLC 具有：極高的可靠性、豐富的指令集、極快的浮點運算速度、豐富的擴展模塊、強大的內部集成功能等幾個方面的出色表現。 變頻器的選擇 變頻器工作原理 及特點 變頻器工作原理 沈陽理工大學學士學位論文 24 （ 1） VVVF： 改變電壓、改變頻率（ Variable Voltage and Variable Frequency）的縮寫 。 （ 2） CVCF：恒電壓、恒頻率（ Constant Voltage and Constant Frequency）的縮寫。 各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均 200V/60Hz（ 50Hz）或 100V/60Hz（ 50Hz）。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作 “變頻器 ”。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（ DC）。然后再把直流電（ DC）變換為三相或單相交流電（ AC），我們把實現這種轉換的裝置稱為 “變頻器 ”（ inverter）。 變頻器的特點 通用變頻器的發展 ： 上個世紀 80年代初，通用變頻器實現了商品化。在近 20年的時間內經歷了由模擬控制到全數字控制和由采用 BJT到采用 IGBT兩個大發展過程。 （ 1） 容量不斷擴大 （ 2） 結構的小型化 （ 3） 多功能和智能化 （ 4） 應用領域不斷擴大 變頻器的選擇 隨著變頻器性能價格比的提高， 交流變頻調速已應用到許多領域，由于變頻調速的諸多優點，使得交流變頻調速在電梯行業也得到廣泛應用。目前，有為電梯控制而設計的專用變頻器，其功能較強，使用靈活，但其價格昂貴。因此，本設計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器，通過合理的配置、設計和編程，同樣可以達到專用變頻器的控制效果。目前，市場流行的通用變頻器的種類繁多，而電梯行業中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統的結構也不盡相同，但其總的控制思想卻是大同小異。 電梯的調速要求除了一般工業控制的靜態、動態性能外，他的舒適度指標往往是選擇的一項重 要內容。本設計中拖動調速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，由于電梯在建筑物內的耗電量占建筑物總用電量的相當比例，因此，電梯節約用電日益受到重視。考慮以上各種因素，本設計選用西門子 MM420通用變頻器，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的場合。 西門子變頻器進入中國市場較晚，但是其增長速度最快。西門子變頻器主要分為通用型、工程型和專用型三類。西門子 通用型變頻器快速增長的原因主要有以下幾個方面 : 沈陽理工大學學士學位論文 25 (1) 不斷推出新產品，滿足不同用戶的特定要求。西門子產品一般的更新周期不超過 5年。其產品能夠滿足不同用戶的特殊要求。 (2) 強大的通訊功能和全面的配套軟件，是西門子自動化產品的一大特點。這在我國造紙、化工、鋼鐵、機械制造等諸多產業從技術改造向自動化控制全面推進的飛速發展過程中，尤顯其競爭優勢。 (3) 近兩年推出的 MM4新一代變頻器不僅具有西門子工程型變頻器 MasterDrive的良好架構，還具有較高的性能價格比，雖然價格不高卻有著比同類產品更強大的功 能。利用BiCo功能可以為更為復雜的功能進行編程，它可以在輸入 (數字的，模擬的，串行通訊的等等 )和輸出 (變頻器的電流，頻率，模擬輸出，繼電器節點輸出等等 )之間建立布爾代數式和數學關系式。 (4) MM4新一代變頻器不同于其他變頻器的另一個顯著特點是：他給用戶提供的是一個完全開放的編程平臺，使用戶可以根據自己的需要最大限度的合理利用有限的資源實現盡可能復雜的控制特性。它的幾十個自由功能塊可以代替 PLC實現一些簡單的編程操作。 (5) 由于價格低廉，變頻器在制造時不得已選用了一些底端的原器件，或者說在選用原器件時考慮的富裕量太小。比如：耐壓，耐溫，耐電壓、電流沖擊等。因此， 在我國使用的實踐中出現問題相對較多，這是令我們感到非常遺憾的地方。 變頻器自學習功能的應用方法 : 為了使變頻器工作在最佳狀態，在完成參數設置后，需使變頻器對所驅動的電動機進行自學習，而 MM420就具有曳引機參數自學習的功能，其方法是 :將曳引機制動輪與電機軸脫離，使電動機處于空載狀態，然后啟動電動機，讓變頻器自動識別并存儲電動機有關參數，變頻器將根據識別到的結果調整控制算法中的有關參數。顯然，這一組自學習到的參數，是和變頻器匹配的最佳參數，使 變頻器能對該電動機進行最佳控制。 沈陽理工大學學士學位論文 26 5 基于 PLC 電梯控制系統 設計 設計 軟件 STEP 7Micro/WIN 32 簡介 STEP 7Micro/WIN 32 是西門子公司專門為 S7200 系列 PLC 設計在個人計算機Windows 操作系統下運行的編程軟件，它的功能強大，使用方便，簡單易學，可用梯形圖（ LAD）、語句表（ STL）和功能塊圖三種編程語言編制程序，不同的編程語言編制的程序可以相互轉換。 STEP 7Micro/WIN 32 提供兩套指令集，即 SIMATIC 指令集（ S7200 方式）和國際標準指令集（ IEC11313 方式）。程序編制完成之后，利用 PLC與計算機專用的 PC/PPI 電纜傳送程序至 PLC。電梯控制系統使用 STEP 7Micro/WIN 32編程軟件開發 PLC 應用程序，編寫梯形圖，電梯具有內呼，外呼，上行，下行，開門，關門，停層開門，樓層顯示等功能。 軟件安裝 軟件來源： STEP 7Micro/WIN 32西門子網站下載或光盤。 安裝：雙擊 STEP 7Micro/WIN 32 的安裝程序 ，根據在線提示，安裝完成。 編程語言：英語 。 界面漢化：安裝完后可用 STEP 7Micro/WIN 32 中文漢化軟件將編程界面和幫助文件漢化，使編程環境為中文狀態。 主頁面各部分功能 （ 1） 菜單條 包括：引導條，指令樹，程序編輯器，符號表，狀態 圖標，數據塊，輸出塊，輸出窗口，狀態條程序查看，局部變量表。如 圖 所示 （ 2） 工具條 提供便捷的鼠標操作，可用 “檢視 ”菜單的 “工具欄 ”項自定義工具條，可添加和刪除3 種按鈕：標準、調試、和指令。 （ 3） 引導條 提供按鈕控制的快速窗口切換功能，可用 “檢視 ”菜單的 “瀏覽欄 ”項選擇是否打開。引導條包括程 序塊、符號表、狀態圖標、數據塊、系統塊、交叉索引和通訊七個組件。一個完整的項目文件通常包括六個組件。 沈陽理工大學學士學位論文 27 （ 4） 指令樹 提供編程時用到的所有快捷鍵操作命令和 PLC 可用 “檢視 ”菜單的 “指令樹 ”項決定是否將其打開。 （ 5） 輸出窗口 顯示程序編譯的結果信息 圖 STEP 7Micro/WIN 322 工作界面 （ 6） 狀態條 顯示程序軟件執行狀態，編輯程序時，顯示當前網絡號、列號、行號；運行時，顯示運行狀態、通訊波特率、遠程地址等。 （ 7） 程序編輯器 梯形圖、語句表或功能圖表編輯 器編寫用戶程序，或在聯機狀態下從 PLC 上裝用沈陽理工大學學士學位論文 28 戶程序進行程序的編輯或修改。 （ 8） 局部變量表 每個程序塊都對應一個局部變量表，在帶參數的子程序調用中，參數的傳遞就是通過局部變量表進行的。 電梯控制系統 總體 設計 總體結構及控制信號 基于 PLC 的電梯控制系統和其他類型的電梯控制系統一樣主要由信號控制系統和拖動控制系統兩部分組成。圖 為電梯 PLC 控制系統 總體 結構圖，主要硬件包括 PLC主機及擴展、 變頻器 、 曳引機 、門機、 顯示 系統 、信號系統、 PG（旋轉編碼器）、電源等。系統控制核心為 PLC 主 機，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護信號通過 PLC 輸入接口送入 PLC，存儲在存儲器并由 PLC 軟件運算處理，然后經輸出接口分別向指層 器及召喚指示燈等發出顯示信號，向拖動和門機控制系統發出控制信號 。 電梯 PLC 控制系統 總體 結構 如圖 所示。 圖 系統 總體 結構圖 沈陽理工大學學士學位論文 29 圖 控制信號 結構圖 PLC CPU226 I/O 接線圖 圖 （ a）（ b） 為 CPU226 I/O 接線圖 。 圖 （ a） CPU226 I/O 接線圖 沈陽理工大學學士學位論文 30 圖 （ b） CPU226 I/O 接線圖 圖 為擴展模塊 I/O 接線圖 。 圖 擴展模塊 EN223I/O 接線圖 沈陽理工大學學士學位論文 31 程序設計 流程圖 程序 設計 的流程如圖 所示。（其中不包括檢修及司機開關電梯環節，只是電梯運行的基本流程圖） 圖 程序 設計的 流程圖 轎箱內設有選擇樓層按鍵和上升、下降指示組成，底層指示、一層指示、二層指示、沈陽理工大學學士學位論文 32 三層指示、四層指示、五層指示。電梯在上升途中只響應上升請求，下降途中只能響應下降請求，任何相反方向的請求都無效。 變頻器的參數設置及參數計算 變 頻器 MM420參數設置 （ 1） 先下載程序 打開 STEP7 軟件，在工具欄中的 “工具 ”“選項 ”“一般 ”中把編程模式改為“IEC11313”,后 “確認 ”。打開 “USSPLC”變頻器 .mvp”程序，下載。完成此步！ （ 2） 連載 拔去 PLC 上的下載線，用 RS485 線將 PLC 與變頻器相連。 U 連接 A， V 連接 B， W 連接 C， X 連接 Y 連接 Z， 完成此步！ （ 3） 設置 變頻器通電，設置數據，先按 “P”,再按 “△ ”，找到 P0010 再按 “P”，此時會顯一數字。用 “△”和 “▽ ”將此數字改為要求的數 字，其它類同。需改動的數據依次為： P0010=1 P0304=230V P0305= P0307=180W P0310=50HZ P0311=1394 P0010=0 P0700=5 P1000=5 P1120=10 P1121=10