高层楼电梯plc自动控制系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)

高层楼电梯plc自动控制系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

例如缓冲装置、机械限速装置、终端保护装置，以确保电梯的安全使用，防止危险事故的发生。 缓冲装置起冲顶和撞底保护的作用，限速装置起到超速保护的作用，而安全保护则在电梯运行的各个方面都有体现。 当电梯运行过程中，最重要的问题就是安全问题，因此让电梯无故障的运行是电梯的根本要求。 图 23 中列出了电梯常见故障的事故处理方法。 八层电梯的主要控制功能 开始时，电梯处于任意一层。 当有外呼梯信号时，电梯响应该外呼信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时 10 秒后自动关门。 当有内呼梯信号时，电梯响应该内呼信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时 10 秒后自动关门。 行车方向主要由内呼信号决定，同一顺序优先行车。 在电梯运行过程，即电梯上升或下降的途中，对任何反方向的下降或上升的外呼信号都不响应。 但是如果收到反向外呼信号前没有其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼信。 行车途中如果遇到的呼梯信号是与行车方向相同的，则响应该信号并截车，反之不截车。 具有最远反向外呼信号响应功能。 例如 :电梯在一楼，四层向下外呼信号、五 层向下 外呼信号、六 层向下外呼信号 、七层向下外呼信号、八层向下外呼信号同时发出，则电梯先去八楼响应八 层向下外呼信号。 内呼信号和外呼信号都具有记忆功能，在任务执行后该记忆自动消除。 内呼信号、外呼信号、行车方向、行车所达楼层位置均由信号灯指示。 停层时可以对自动开门和手动开门进行延时，在关门过程中，如果有外呼信号，则该外呼信号和本层同向时电梯开门， 反之不开。 关门动作执行完毕，遇到任何外呼信号都不开。 有内呼信号时自动关门延时，关门后延时自动行车。 无内呼信号时延时 10 秒 自动关门，但不能自动行车，只有内呼信号响应时才可行车。 电梯未平层或运行时，不能手动开门或本层呼梯开门，开门按钮和关门按钮也都不起作用。 只有电梯平层且停止运行后，开关门按钮才起作用。 电梯 控制系统运行流程图 武汉理工大学毕业设计 10 图 电梯控制系统流程 图 武汉理工大学毕业设计 11 3 电梯电气控制系统的硬件选型 可编程控制器 八层电梯控制单元采用西门子 S7200CPU226 型可编程控制器。 它的本机数字量 I/O 口：24 入 /16 出。 另外加上 1 个 EM233 扩展模块（ 16 入 /16 出）和 1 个 EM222（八出） 扩展模块。 曳引电机 系统采用的是交流永磁低速同步电动机作为曳引系统的动力源。 交流永磁式同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高的特点。 和直流电动机相比，它没有换向器和电刷。 相对异步电动机而言，同步电动机比较简单，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测，控制性能好。 交流永磁同步电动机通过调节 电源频率来改变转速。 变频器 变频器的基本原理 在交流异步电动机的诸 多调速方法中，变频调速的性能最好，调速范围大，静态稳定性好，运行效率高。 采用通用变频器对交流异步电动机进行调速控制，由于使用方便，可靠性高，并且经济效益显著，所以这种方案逐步得到推广。 由电动机的 基本知识可知，异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为 该部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要影响。 变频器通过改变电机的电源频 率来实现速度的调节。 原 理公式 : n=60 f(1s)/p (31) 式中 n—— 异步电动机的转速。 F—— 异步电动机的频率。 S—— 电动机转差率。 P—— 电动机极对数。 由式 (31)可知，转速 n 与频率 f 成正比，只要改变频率 f 即可改变电动机的转速，当频率 f在 050Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。 变频器的基本构成 变频器的发展已有数十年的历史，在变频器的发展过程中曾出现过多种类型的变频器。 武汉理工大学毕业设计 12 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式可以分为电压型变频器和电流型变频器，按照开关方式可以分为 PAM 控制变频器、 PWM 控制变频器和高频 PWM 变频器。 按照工作原理可以分为 V/F 控制变频器、砖茶频率控制变频器和矢量控制变频器等，按照用途可以分为通用变频器、单相变频器和三相变频器等。 目前，市场上主流的通用变频器主要由主电路（包括驱动电路）、控制电路、信号处理与故障保护电路、外围接口电路与电源电路组成。 变频器采用了矢量控制方式，由于进行矢量控制时需要进行大量的运算，故其运算电路中有一个一 DSP（数字信号处理器 ）为主的用于转矩计算的 CPU，以及相应的检测和控制电路。 主电路 1） 整流电路。 一般的三相变频器的整流电路由三相全波整流桥组成。 它的主要作用 是对工频的外部电源进行整流，给逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。 2） 直流中间电路。 直流中间电路的作用是对整流电路的输出进行平滑，以保证逆变电路和控制电源能够得到质量较高的直流电源。 3） 逆变电路。 逆变电路是变频器最主要的部分之一，他的主要作用是在控制电路的控制下将平滑电路输出的直流电源转换为频率和电压任意可调的交流电源。 逆变电路的输出就是变频器的输出，被用来实现 对异步电动机的调速控制。 控制电路 变频器的控制电路包括主控制电路、信号检测电路、门极驱动电路、外部接口电路以及保护电路等几个部分，是变频器的核心部分。 控制电路的主要作用是将检测电路得到的各种信号送至运算电路，使运算电路能够根据要求为变频器主电路提供必要的门极驱动信号，并对变频器以及异步电动机提供必要的保护。 此外，控制电路还通过 A/D、D/A 等外部接口电路接收 /发送多种形式的外部信号 以及给出系统的内部工作状态，以便使变频器能够与外部设备配合，进行各种高性能的控制。 其他电路 在变频器中除了主电路和控 制电路外，还包括其他电路。 1） 信号采样电路。 主要用于采集变频器的输入电压和输入电流，中间直流电压、直流电流，逆变器输出电压、输出电流，温升以及电动机转速等信号。 2） 信号处理和故障保护电路。 3） 外部接口电路。 主要是指从外部电路输入控制信号，或将变频器的正常运转信号、故障信号输出，供外部电路使用。 经采样电路取得的电压、电流和温度等信号经信号处理电路进行分压、光电隔离、滤波、放大处理，然后进行 A/D 转换，转换值作为控制的反馈信号输入 CPU，作为控制算法计算的依据或进行显示。 变频器型号 随着变频器性价比的逐渐提高，许多领域都应用到交流变频器，而日益丰富的软件功武汉理工大学毕业设计 13 能使变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可能，即可以把原有生产机械的工艺水平“升级”，达到以往无法达到的境界，使其变成一种具有高度软件控制功能的新机种。 有的厂家称，以 RISC(精简指令集计算机 )为核心的数字控制，可以支持无速度传感器矢量控制变频器的矢量控制算法、转速估计运算、 PID 调节器在线实时运算 [。 变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 目前，有为电梯控制而设计的专用变频器早己问世，其功能较强，使用灵活，但价格相对较贵。 本实验电梯控制系统采用安川 L1000 电梯专用变频器，其对高性能电流矢量控制和绝对值编码器的应用发挥的淋漓尽致，实现高性能无传感器的起动转矩补偿功能，能使电梯乘坐更加舒适。 驱动感应电机或同步电机都能进行停止型自学习，内置电梯专用时序，可拆卸式端子盘，使得调试、维护更加简单方便。 同时具有自动转 矩提升功能，满足电梯各种过负载试验，多种安全功能及长寿命的设计，使产品更具安全、高可靠性。 触摸屏 轿厢内选控制器设在电梯模型侧面的框架上，由具有远程 I/O 通信功能的触摸屏构成，故又称为远程 I/O 智能模块，负责收集轿厢内选信号及内选指示。 并通过串口将数据传送给 PLC。 触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。 它富裕了多媒体咱新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。 触摸屏在我国的应用非常广阔。 随着计算机的广泛普及，触摸屏一易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间 等优点，使得系统设计师们越来越多地感到使用触摸屏具有相当大的优越性。 触摸屏配备有 COM 端口和 TOOL 端口。 COM 端口用于与 PLC、上位机、单片机等进行连接的RS232 端口； TOOL 端口用于与安装有画面制作工具软件 GTWIN 的计算机，是通过专用电缆（ AFC8503）连接的端口。 触摸屏采用松下 GT10 型单色触摸屏， 如图 31 所示。 由液晶显示器和触摸面板组成，在屏幕上可以显示各种画面和图案，通过 RS232 通信接口与 PC/PPI 电缆实现与 PLC 的连接。 当需要改变楼层时，只需用软件重置触摸屏的开关部件就可以实现 內选键盘硬件的替换。 武汉理工大学毕业设计 14 图 31 松下 GT10 型单色触摸屏 光电编码器 通过编码器与变频器连接可以准确的获得电梯实际运动的速度以提高控制精度。 旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出。 编码器可分为 :增量脉冲编码器 ((SPC)，绝对脉冲编码器 (APC)。 本系统采用增量脉冲编码器和 PG 矢量控制方式，配以高精度的旋转编码器，控制精度可达 0. 010. 02，使得电梯运行舒适感好，零速抱闸，平层精度高。 武汉理工大学毕业设计 15 4 西门子 S7200PLC 硬件结构及编程软件 的硬件结构 的概念 可编程控制器简称 PC（英文全称 ： Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器 PMC、可编程序顺序控制器 PSC、可编程序逻辑控制器 PLC（英文全称 ：Programmable Logic Controller）和可编程序控制器 PC 几个不同时期。 为与个人计算机（ PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。 国际电工委员会（ IEC）又先后颁布了 PLC 标准的草案第一稿，第二稿，并在 1987 年2 月通过了对它的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户。