基于西门子plcs7-300电梯系统设计

基于西门子plcs7-300电梯系统设计内容摘要：

................................................................. 26 光幕系统装置 ........................................................................... 27 换速和平层感应器装置 ........................................................... 28 电梯的安全保护环节 ............................................................... 29 运行方向灯、轿内指令及厅外召唤信号灯 ............................. 31 I/O 点数的估算与分配 ........................................................... 33 I/O 点数的估算 .............................................................. 33 S7300 输入 /输出扩展模块选型表 .............................. 33 I/O 点数的分配 .............................................................. 35 第四章 系统软件开发 ..................................................................... 37 电梯的三个工作状态 ............................................................... 37 电梯的自检状态 .............................................................. 37 电梯的正常工作状态 ...................................................... 37 电梯强制工作状态 .......................................................... 37 确定系统软件开发方法 ........................................................... 38 软件设计特点 .................................................................. 38 软件设计流程图 .............................................................. 39 系统的软件开发过程 ............................................................... 40 电梯的外 指令、内召唤信号的登记、消除回路 ........... 40 电梯的平层信号处理 ...................................................... 42 电梯的选层定向及反向截梯回路 ................................... 43 内指令外召唤信号的保持 .............................................. 47 各楼层停车信号 .............................................................. 49 自动开关门及其仿真 ...................................................... 50 致 谢 .................................................................................................. 55 参考文献 .............................................................................................. 56 附 录 .................................................................................................. 57 江西理工大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 1 第一章 绪论 随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。 电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。 实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。 目前电梯的控制普遍采用了两种方式，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；而 PLC 可 靠 性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。 . 综述电梯的发展 电梯的发展史 在现代社会和经济活动中，电梯已是城市物质文明的一种标志。 在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。 每幢大型高楼都可以说是一座垂直的城市。 电梯不仅是代步的工具，也是人类物质文明的标志。 电梯问世不过 100 多年，但发展神速。 作为升降设备，据说它起源于公元前 236 年古希腊阿基米德设计的一种人 力驱动的卷筒卷扬机。 事实上，早在公元前 1115 年至 1079 年之间我国劳动人民就已经开始使用“桔棒”、“辘护”等人力升降机。 18 世纪末瓦特发明了蒸汽机后，人们尝试用蒸汽机来驱动。 1852 年，美国人伊莱沙178。 格雷夫斯178。 奥的斯 （ Elisha Gravies Otis） 发明了世界上第一部以蒸汽机为动力、配有安全装置的载人升降机。 这是世界上第一台具有安全装置的电梯，在电梯历史上具有划时代的意义。 1889 年，奥的斯公司推出了第一台电力驱动齿轮直接传动电梯。 1903 年，奥的斯公司设计出了槽轮式驱动电梯。 槽轮式驱动也称为曳 引式驱动，是在曳引绳的一端提升重物，另一端为平衡重，依靠曳引绳与开有绳槽的曳引轮之间的磨擦来驱动重物作垂直运动。 其设计思江西理工大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 2 想为长行程并具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。 电梯曳引传动控制技术也经历了由简单到复杂的发展阶段。 从 19 世纪末电梯问世开始，对于调速性能要求较高的电梯，都是采用直流电机控制。 直流电机控制系统具有调速范围宽、可连续平衡地调速以及控制方便、灵活、快捷、准确等优点。 然而，早期的直流电机控制系统往往是直流发电机一电动机组调速系统，其体积、重量、能耗和噪声都很大。 由于交流单速控制和交流双速控 制电梯的结构简单、价格较低、使用维护方便，所以从电梯问世至今，交流单速控制和交流双速控制一直广泛地应用于调速性能要求不高的场合。 交流双速电梯是靠改变定子绕组接线以变换电动机极对数 P 的方法进行调速。 变极调速转速是成倍地变化，因此调速的平滑性差，但它在每个转速等级运转时，都具有较硬的机械特性，稳定性好，但乘坐舒适感差，普遍应用于货梯。 1967 年，由于电子技术及半导体器件的发展，出现了交流调压调速 (ACVV)控制。 交流调压调速是通过控制电动机定子绕组电压来改变转差率 s 的方法实现调速。 交流调压调速系统采用 调节器调节晶闸管交流调压电路中晶闸管的触发脉冲相位，即调节电动机的端电压，达到改变转速的目的。 交流调压调速控制电梯在起动、稳速及制动的全过程中实现了闭环控制，将速度给定曲线以模拟量或数字量的形式送入电梯传动系统，在反馈控制的作用下，使电机转速跟踪给曲线变化。 其制动减速可采用能耗制动、反接制动等方式，乘坐舒适感、平层精度均优于变极调速双速电梯，其缺点是电动机转子的发热较大、能量消耗较大。 1976 年，微处理器应用于电梯控制。 在 1980 年，出现了将微机用于速度控制和运行管理控制的全电子化交流反馈控制的电梯，其精 确的控制使电梯的舒适感和群控性能得到进一步提高。 应用微机取代继电器控制逻辑实现闭环控制，进一步提高电梯的性能和可靠性，并减少现场调试要求，是电梯控制技术的方向。 1984 年，由于固态功率器件的不断发展及微机技术的应用，出现了交流变频调速 (VVVF)电梯控制系统。 交流变频调速是通过调节电机定子绕组供电电压的幅值及频率来调速的。 它通过电压、电流和速度的信号反馈，由计算机对交流电动机进行精确调节控制，使电梯运行效率大大提高，运行性能更加完善。 VVVF 电梯以其独特的先进技术和性能，实现了节能、快速、舒适、平层、准确 、低噪音、安全等目标。 由于其具有优越的调速性能、显著的节能效果，已取代交流调压调速电梯成为电梯控制方式的主流。 在电梯控制系统方面，目前国外发达国家的电梯正在推广 32 位微机控制系统。 并已经开始淘汰 16 位以下微机控制系统。 利用微机对电梯的控制不仅能使江西理工大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 3 系统的动态品质的提高，也将大大提高电梯运行效率。 它们都采用闭环反馈单微处理机控制系统或多微处理机协调控制系统。 在电梯传动系统方面，采用交流变压变频 (VVVF)调速技术，使电梯从超低速到高速无级调速高精度运行，具有节能、对电网污染小、乘坐舒适感佳等优点。 在交流电机变 频调速控制系统中通常采用矢量控制技术，这种控制方式能使得电机在各种速度运行时具有良好的机械特性，特别是在低速控制性能尤为突出。 在电梯反馈系统方面，采用绝对值位置编码器从电梯轿厢上反馈轿厢绝对位置信号，对曳引电机进行以距离为原则的控制，以实现直接平层技术，来达到优越的电梯运行效果。 电梯的发展趋势 (1) 电梯品种的变化 电梯技术的研究与发展以及新产品的开发应该适应市场和社会发展的需要。 电梯的品种要随着建筑需求而变化，电梯制造商提供的品种愈多，其市场占有量也一定愈大。 随着超高层建筑的增多，就需要高 速、大容量的电梯。 近几年住宅电梯的开发的热潮已出现，多层及小高层大楼配置的廉价、实用可靠的经济型住宅电梯是一个必然趋势。 无机房电梯是在电梯驱动装置及其布置方式上具有独特风格的一种产品。 它把影响建筑整体造型美观和人们居室日照的楼顶机房去掉了，既节省了建筑空间，又减低了制造成本。 它代表了电梯技术的一种发展趋势。 (2) 电梯的智能化 计算机、通讯技术的发展，使大楼的信息得以快速传递，从而可实现大厦智能化。 智能化的电梯首先要与智能化的大厦所有自动化信息系统联网，如与消防、保安、楼宇设备控制等系统交互联系，使电梯成 为安全舒适、高效优质的服务工具。 串行通讯以其布线简单，信息传输量大等优点，在电梯控制系统中的应用日益增多，由于去掉了微机接口板上大量输入和输出电路，减少了井道、机房中的布线数量，可靠性大大提高。 电梯困人故障一直因扰着电梯的承包商，远程监控服务系统集通讯、故障、诊断、微处理机为一体，可以通过市话线传递电梯的运行和故障信息到远程服务中心。 远程维修监控中心始终监控着他们所承包的电梯，随时可以知道电梯的运行状态和发生故障的属性，维修人员去故障梯之前就已知道该维修的项目，减少了维修服务的成本和时间，这种预保养式的售 后服务方式将是电梯工业技术发展的一个重要方向。 江西理工大学 2020 届本科生毕业设计（论文） 4 电梯继电器控制系统 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、仪器。 (3) 大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。 (4) 多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，己形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。 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忧。 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 [。