车宇通____基于西门子s7-200的plc四层电梯电气控制设计

车宇通____基于西门子s7-200的plc四层电梯电气控制设计内容摘要：

，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。 我们利用PLC内的条件跳转和主控指令，把对电梯的控制程序划分为几个程序段：检修控制、正常加速和稳速段、减速爬行段、以及开关门阶段。 当给电梯送电时，PLC就开始扫描电梯的所有输入、输出信号，检测电梯的安全回路是否接通、厅门轿门是否关闭、电梯处在何种状态。 正常自动状态时，PLC检测门锁是否接通，若门锁不通则给出关门信号，控制电梯关门；当门锁接通时，进入待机状态，此时一收到指令信号电梯即起动。 当电梯到达减速楼层时, PLC控制轿厢门进行开关控制。 2 PLC电梯控制系统 PLC电梯控制的基本概念电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。 电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。 二者均为采用易于控制的直流电机作为拖动动力源。 主要拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。 而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。 电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件等组成。 PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。 电梯控制系统原理框图主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。 电梯控制系统的硬件结构包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。 电梯控制系统特性在电梯运行曲线中的启动段是关系到电梯运行舒适感指标的主要环节，而舒适感又与加速度直接相关，根据控制理论，要使某个量按预定规律变化必须对其进行直接控制，对于电梯控制系统来说，要使加速度按理想曲线变化就必须采用加速度反馈，根据电动机的力矩方程式:M—MZ=ΔM=J（dn/dt），可见加速度的变化率反映了系统动态转距的变化，控制加速度就控制系统的动态转距ΔM=M—MZ。 故在此段采用加速度的时间控制原则，当启动上升段速度达到稳态值的90%时，将系统由加速度控制切换到速度控制，因为在稳速段，速度为恒值控制波动较小，加速度变化不大，且采用速度闭环控制可以使稳态速度保持一定的精度，为制动段的精确平层创造条件。 在系统的速度上升段和稳速段虽都采用PI调节器控制，但两段的PI参数是不同的，以提高系统的动态响应指标。 在系统的制动段，即要对减速度进行必要的控制，以保证舒适感，又要严格地按电梯运行的速度和距离的关系来控制，以保证平层的精度。 在系统的转速降至120r/min之前，为了使两者得到兼顾，采取以加速度对时间控制为主，同时根据在每一制动距离上实际转速与理论转速的偏差来修正加速度给定曲线的方法。 例如在距离平层点的某一距离L处，速度应降为Vm/s，而实际转速高为V′m/s，则说明所加的制动转距不够，因此计算出此处的给定减速度值ag后，使其再加上一个负偏差ε，即使此处的减速度给定值修正为（ag+ε）使给定减速度与实际速度负偏差加大，从而加大了制动转距，使速度很快降到标准值，当电动机的转速降到120r/min以后，此时轿厢距平层只有十几厘米，电梯的运行速度很低，为防止未到平层区就停车的现象出现，以使电梯能较快地进入平层区，在此段采用比例调节，并采用时间优化控制，以保证电梯准确及时地进入平层区，以达到准确可靠平层。 PLC控制电梯的优点，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。 ，控制系统结构简单，尾部线路简化。 ，方便地增加或改变控制功能。 ，提高运行安全性，并便于检修。 ，并提高电梯运行效率。 更改控制方案时不需改动硬件接线。 PLC电梯控制系统实现的功能。 ，其中最顶层与起始层只设一只。 ，开关门按键，警铃风扇及照明按键。 ，当电梯在某层停梯待客时，按下层外召唤按钮，应能自动开门迎客。 ：在一般情况下，电梯停站5—10秒应能自动关门；在延时时间内，若按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作。 ：在开关过程或门关闭后，电梯启动前，按下操作盘上开关按钮，门将打开。 ：当轿箱内操作盘上有多个选层指令时，电梯应能按顺序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向。 ：当轿箱内操作盘上选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原则，自动确定运行方向。 ：电梯在运行中应能记忆层外呼梯信号，对符合运行方向的召唤应能自动逐一停靠应答。 ：当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号。 ：当完成全部轿箱内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门在调定时间内自动关门轿箱照明。 ：当电梯高于基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站停机待客。 .3 PLC控制系统的设计方案 PLC控制系统基本方案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、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。 轿厢楼层位置检测方法主要方法有以下几种：（1）用于簧管磁感应器或其他位置开关：这种方法直观、简单，但由于每层需使用一个磁感应器，当楼层较高时，会占用PLC太多的输入点。 （2）利用稳态磁保开关：这种方法需对磁保开关的不同状态进行编码，在各种编码方式中适合电梯控制的只有格雷变形码，但是它是无权代码，进行运算时需采用PLC指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变的庞大。 （3）利用旋转编码器：目前，PLC一般都有高速脉冲输入端或专用计数单元，计数准确，使用方便，因此在电梯PLC控制系统中，可用编码器测取电梯运行过程中的准确位置，编码器可直接与PLC高速脉冲输入端相连，电源可利用PLC内置的24V直流电源，硬件连接可谓简单方便。 由以上分析可见，用旋转编码器检测轿厢的位置优于其他方法，故本设计采用此方法 PLC的选型根据以上选择的轿厢楼层位置检测方法，要求可编程控制器必须且有高数计数器。 又因为电梯时双向运行的，所以PLC还需具有可逆计数器。 综合考虑后，本设计选择西门子公司生产的S7—200系列机。 S7—200系列机具有以下优点：、使用方便 PLC电梯控制系统设计方向 电梯控制系统的基本结构组成电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖运控制系统两部分组成。 图31为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿箱操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。 系统控制核心为PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。 电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主动拖动电路和轿厢开关电路。 二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。 主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。 而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。 电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件等组成。 PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。 四层电梯控制系统由呼叫到响应形成一次工作循环，电梯工作过程又可细致分为自。