基于plc九层电梯控制系统的设计

基于plc九层电梯控制系统的设计内容摘要：

，用 p 来表示加加速度，则当加加速度 p 较大时，人的大脑感到晕眩、痛苦，其影响比加速度 a 的影响还严重。 我们也称加加速度为生理系数，在电梯行业一般限制生理系数 p 不超过。 电梯的速度曲线 当轿厢静止或匀速升降时，轿厢的加速度、加加速度都是零，乘客不会感到不适；而在轿厢由静止启动到以额定速度匀速运动的加速过程中，或由匀速运动状态制动到静止状态的减速过程 中，既要考虑快速性的要求，又要兼顾舒适感的要求。 也就是说，在加、减速过程中，既不能过猛，也不能过慢；过猛时，快速性好了，舒适性变差；过慢时，舒适性变好，快速性却变差。 因此，有必要设计电梯运行的速度曲线，让轿厢按照这样的速度曲线运行，既能满足快速性的要求，也能满足舒适性的要求。 科学、合理地解决快速性与舒适性的矛盾。 图 中的曲线 ABCD 就是这样的速度曲线。 其中 AEFB 段是由静止起动到匀速运行的加速段速度曲线； BC 段是匀速运行段，其梯速为额定梯速； CF`E`D 段是由匀速运行制动到静止的减速段速度曲线，通常是一 条与起动段对称的曲线。 加速段速度曲线 AEFB 段的 AE 段是一条抛物线， EF 段是一条在 E 点与抛物线 AE 相切的直线，而 FB 段则是一条反抛物线，它与 AE 段抛物线以 EF 段直线的中点向对称。 设计电梯的速度曲线，主要就是设计起动加速段 AEFB 段曲线，而 CF`E`D 曲线与 AEFB 段镜像对称，很容易由 AEFB 段的数据推出， BC 段为恒速段，其速度为额定速度，无需计算。 EFBCGHVt 图 毕业设计（论文） 8 电梯的主要性指标 （ 1）可靠性 电梯的可靠性非常重要，直接或间接地影响 着人们生产、生活，电梯的故障主要表现在电力拖动控制系统中，因此要提高可靠性也主要从电力拖动控制系统入手，所以，电梯的拖动应尽量采用鼠笼型异步电动机。 （ 2）安全性。 用于限载、限速、限流以及行车与开关门互锁。 限速保护主要由安全钳和限速器组成，轿厢的安全钳、限速器动作速度应不低于轿厢额定速度的 115%。 、轿门电气联锁装置。 、下限工作位置时，切断控制电路的装置。 ，应有轿厢慢速移动措施。 （ 3）舒适感与快速性 当 电梯在减速下降或加速上升时，人体内脏的质量会向下压在骨盘上，身体有超重感；当电梯加速下降或减速上升时，支撑内脏的腹部肌肉就会失掉一部分重量，又产生失重感，因而会给乘客造成了身体的不适，甚头晕目眩。 实验证明，乘客感觉与电梯速度无关，而与加速度和减速度有关，所以考虑生理系数ρ =da/dt 的影响，又要使电梯运行中尽可能减少起动，制动过程中的加减速所用时间。 才能使电梯的运行速度（主要是起动和制动过程的速度）符合人体的要求。 毕业设计（论文） 9 第三章 电梯的硬件介绍 plc s7200 S7200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。 S7200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。 因此 S7200 系列具有极高的性能 /价格比。 S7200 系列出色表现在以下几个方面： * 极高的可靠性 * 极丰富的指令集 * 易于掌握 * 便捷的操作 * 丰富的内置集成功能 * 实时特性 * 强劲的通讯能力 * 丰富的扩展模块 S7200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。 使用范围可覆盖从替代继电 器的简单控制到更复杂的自动化控制。 应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。 如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。 现代 PLC 采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。 为了保证 PLC 能在恶劣的工业环璄下可靠工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施。 变频器 变频器（ Variablefrequency Drive， VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。 通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。 随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。 毕业设计（论文） 10 可采用无速度传感器矢量控制的变频器。 无速度传 感器矢量控制的变频器可以对异步电动机的磁通和转矩电流进行检测、控制，自动改变电压和频率，使指令值和检测实际值达到一致，虽 然 是开环控制系统，但是静态精度和动态 性能都较好。 转速精度约等于 %，转速响应也较快。 可使设计结构简单、实用可靠。 根据前面所选电机的功率进行选择，型号、主要性能参数、使用到的功能介绍额定功率、额定电流乘安全系数。 光电开关 光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。 由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所 以它可以在许多场合得到应用。 光电开关采用集成电路技术和 SMT 表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。 这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。 接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测 非金属材料。 但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。 这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。 此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。 限位开关 限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上或者运动的物体（如行 车、门等，简称动物）上。 当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。 由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机。 压力开关 压力开关采用高精度、高稳定性能的压力传感器和变送电路，再经专用 CPU 模块化毕业设计（论文） 11 信号处理技术，实现对介质压力信号的检测、显示、报警和控制信号输出。 压力开关可以广泛用于石油、化工、冶金、电力、供水等领域中对各种气体、液体的表压、绝压的测量控制，是工业现场理想的智能化测控仪表。 压力开关广泛用于航空航天和军工领域，如M1A1 坦克、阿波罗飞船、波音 74空 客 A3 F2 F117 等产品制造。 接近开关 接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。 特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等。 7 段数码管 led 数码管（ LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“ 8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。 led 数码管常用段数一般为 7 段有的另加一个小数点，还有一种是类似于 3 位“ +1”型。 位数有半位， 1， 2，3， 4， 5， 6， 8， 10 位等等 ....， led 数码管根据 LED 的接法不同分为共阴和共阳两类，了解 LED 的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。 共阴和共阳极数码管的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。 颜色有红，绿，蓝，黄等几种。 led 数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。 选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。 下面将介绍常用 LED 数码管内部引脚图片 图 这是一个 7段两位带小数点 10引脚的 LED数码管 毕业设计（论文） 12 LED 数码管引脚定义 图 LED 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据 LED 数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。 静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O 埠进行驱动。 静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O埠多，如驱动 5 个数码管静态显示则需要 58=40 根 I/O 埠来驱动，要知道一个 89S51 单片机可用的 I/O 才 32 个呢。 故实际应用时必须增加驱动器进行 驱动，增加了硬体电路的复杂性。 动态显示驱动：数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 透过分时轮流控制各个 LED 数码管的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。 在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为 1～ 2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O 埠，而且功耗更低。 按钮和指示灯 轿厢内按钮操作箱 操作箱安装在电梯轿厢内靠门的轿壁上外面仅露出操作箱盘面，盘面根据本电梯需要而设置的运行功能按钮 和开关，示意图如图 所示： 毕业设计（论文） 13 图 轿厢内按钮操作箱图 功能说明： 楼层指示，用于指示电梯目前所在的位置，由于本栋楼只有 9 层，无地下层，故只用一个数码显示管； 楼层选择按钮，用于选层；当按下欲去的楼层的按钮，该指令被登记，相应的指示灯亮，当轿厢到达预选楼层时，相应的指令被取消，指示灯被熄灭，未到达的预选楼层，指令按钮的指示灯仍亮，直到指令相应之后才熄灭。 开 /关门按钮，用于控制轿厢门的开关，并带动厅门的开关。 方向指示，指示楼层的上下运行方向。 求救按钮与对讲机，当电梯在运行中突然发生故障停车，电梯或乘客被锁在轿厢里，可以按下求救按钮，通过对讲机通知维修人员对被困人员及时营救。 123456789呼救SOS楼层指示对讲机运行方式开关求救按钮开门按钮关门按钮楼层选择按钮方向指示毕业设计（论文） 14 运行方式开关，选择电梯运行方式，有司机 /自动方式和检修方式，还可以强迫电梯的上下运行，一般用机械锁起，只有维修人员用钥匙打开才能进行操作。 轿厢外召唤按钮箱 图 轿厢外召唤按钮示意图 电梯在做垂直运动中，低层和顶层风别做为基站和顶站，如图 所示，它们之间的停靠站则称为中间站，各站在厅外均设有召唤箱，一般在电梯的两 端站各设置一个按钮，中间站则设置有两只按钮，厅外的乘用人员可以通过按下呼叫按钮召唤电梯， 电梯会根据你的召唤方向做出相应的反应，当乘客所召唤方向与电梯运行方向相同时，即顺车，电梯就会停靠到召唤的楼层，若召唤方向与电梯运行方向不同时，即逆车，电梯则要运行到基站或顶站之后再运行到召唤的楼层。 其中楼层指示与轿厢内楼层指示是一样的，来自同一个信号源；运行方向指示是用于指示某时刻电梯的运行方向。 电磁继电器 电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又楼层显示基站上行召唤基站下行召唤下端站楼层显示中间站上行召唤中间站下行召唤上端站中间站运行方向指示运行方向指示毕业设计（论文） 15 称输出回路），通常应用于自动控 制电路中，它实际上是用较小的电流。 较低的电压去控。