六层电梯PLC控制系统设计

湘潭大学兴湘学院目录第1章绪论.............................................1第2章配重要求设计与控制要求...........................32.1配重要求设计.................................................32.2控制要求.....................................................3第3章硬件设计.........................................53.1机型选择与I/O分配..........................................53.2建立内存变量分配表...........................................5第4章程序设计.........................................94.1电梯控制数据块DB1...........................................94.2电梯控制程序OB100及其说明..................................104.3电梯控制程序OB1及其说明....................................104.4电梯控制程序FC1及其说明....................................114.5电梯控制程序FC2及其说明...................................134.6电梯控制程序FC3及其说明....................................134.7电梯控制程序FC4及其说明....................................19总结....................................................20参考文献................................................21附录1程序清单..........................................22附录2外文资料..........................................30湘潭大学兴湘学院1第1章绪论在现代化城市的高速发展中,一幢幢高楼拔地而起。电梯是楼房里上下运送乘客或货物的垂直运输设备。我国电梯行业的发展历程，从改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中走过了一个从无到有，从有到多，从多到精的发展历程。随着住宅市场的巨大变化，中国已经成为全球容量最大、增长最快的电梯市场。目前，我国电梯保有量已超过100万台，且保持每年20%的递增速度，市场前景乐观。这些电梯服务于写字间、公寓、商场等各种场所。自1889美国的奥的斯升降机公司推出了世界第一部以直流电动机为动力诞生名副其实的电梯，从而彻底改写了人类使用升降工具的历史。上世纪90年代，随的升降机着世界经济快速发展及经济全球化,发达的工业化国家纷纷研制出高速及超高速电梯，电梯不仅是代步的工具,也是人类文明的标志,其技术的发展正体现了社会的进步与文明。随着电梯技术的发展,绿色化、低能耗、智能化、网络化、蓝牙技术的电梯成为一段时间内的发展趋势。1绿色化从减少环境污染的角度讲，“绿色”新概念将成为21世纪的主流色调，一个全球性的绿色市场为企业的世纪谁先推出绿色产品，抢发展提供了广阔的空间，占绿色营销市场，谁就能掌握竞争的主动权。绿色理念是电梯发展总趋势。发展趋势主要有如下：不断改进产品的设计、生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳、钢皮带等无润滑油污染曳引方式。电梯装璜将采用无（少）环境污染材料、电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术，安装电梯将无需安装脚手架，电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响（如刹车皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。2降低能耗减少电梯能耗的措施是多方面的。主要包括：选择减小电梯机械系统的惯性和磨擦阻力;合理运用对重和平衡重。驱动系统使用永磁同步无齿轮曳引机从永磁同步电机工作原理可知其励磁是由永磁铁来实现的,不需要定子额外提供励磁电流因而电机的功率因数,可以达到很高（理论上可以达到1）。同时永磁同步电机的转子无电流通过，不存在转子耗损问题，一般比异步电机降低45%～60%耗损。由于没有效率低，高能耗蜗轮蜗杆传动副，能耗进一步降低。在停站较少的群梯布置中，一个主机驱动两个轿厢分别上下运行是一种节能的方案。而减少湘潭大学兴湘学院2能耗的另一途径是电梯运行过程的能耗控制。利用电梯空载上行、满载下行时电机处以发电状态的特性，将再生能量反馈给电网，这种节能措施在高速梯上效果显著。还有一种节能方案将在软件控制中得以实现。如建立实时控制的交通模式，尽量以较少的运行次数来运载较多的乘客，使电梯的停站次数减至最少。电梯召唤与轿厢指令合一的楼层入口乘客登记方案是电梯控制方式的一项革命性技术，使原来层站上乘客未知的目的层变得一目了然，从而使控制系统的派梯效率达到最高。减少运行过程能耗的另一措施是将电梯运行中的加减速度模式设置成变参数，即电梯控制系统中运行的速度、加速度以及加速度变化率曲线既随运行距离变化，也随轿厢负载变化通过仿真软件模拟，确定出不同楼层之间的最佳运行曲线。利用电梯机房在楼顶的优势，充分利用太阳能作为电梯的补充能源也将是新的研究课题。3智能化随着计算机技术，通讯技术与控制技术的发展使大厦的智能化成为现实，而电梯是智能建筑中的重要交通工具，其技术发展及智能化程度也倍受世人关注。智能化的电梯首先要与智能大厦中所有自动化系统联网，如与楼宇控制系统、消防系统、保安监控系统等交互联系，使电梯成为高效优质、安全舒适的服务工具。串行通讯以其布线简单，传输信息量大等优点，在电梯控制系统中应用日益增多。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。随着大楼智能化的提高，现场总线技术现已开始应用于电梯控制系统与大楼的BAS，FAS，SAS中。从电梯运行的控制智能化角度讲，要求电梯有优质的服务质量,控制程序中应采用先进的调度规则，使群控管理有最佳的派梯模式。现在的群控算法中已不是单一地依赖“乘客等候时间最短”为目标，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统的方法，将要综合考虑的因素（即专家知识）吸收到群控系统中去，在这些因素中既有影响乘客心理的因素，也有对即将要发生的情况作评价决策，是专家系统和电梯当前运行状态组合在一起的多元目标控制。利用遗传算法对客流交通模式及派梯规则进行优化、自学习，实现电梯调度规则的进化，以适应环境的变化。“以人为本”设计的电梯控制系统，将会使电梯的服务质量越来越好。湘潭大学兴湘学院3第2章配重要求设计与控制要求2.1配重要求设计电梯的动力系统来自电动机，一般选择11KW或15KW的电动机。曳引机的作用有3个：①调速；②驱动曳引钢丝绳；③在电梯停车时实施制动。为了增大载重能力，钢丝绳的一端是轿厢，另一端加装了配重装置。配重的质量随电梯载重的大小变化而变化，计算公式如下：配重的质量=（载重量/2+轿厢自重）×45%式中的45%是平衡系数，一般要求平衡系数在45%～50%之间，这种驱动机构可使电梯的载重能力大为提高。如图2-1为电梯驱动机构示意图。图2-1电梯驱动机构示意图电梯载重13人（1000KG），在实际设计中轿厢的质量，由上面的公式可确定配重的质量。2.2控制要求电梯运行方向由呼梯信号决定，顺向优先执行。行车途中如遇到外呼信号，顺向截车，反向不截车。内呼和外呼信号均具有记忆标志，执行后解除；到曾时自动开门，延时关门；湘潭大学兴湘学院4停层时可手动控制开门或关门；行车时不能手动开门，门开时电梯不允许运行；电梯有效运行时间应小于14秒，否则发出超时报警。若没有内外呼梯信号，电梯自动返回第一层待命。开始运行时，若轿厢不再第一层，会自动返回第一层。电梯控制的工艺要求示意图如图2-2所示。6层平层_\_5层平层_\_4层平层_\_3层平层_\_2层平层_\_1层平层_\_开门运行开关_\_6内呼5内呼4内呼3内呼2内呼1内呼——6层外呼▽△5层外呼▽△4层外呼△△3层外呼▽△2层外呼▽△1层外呼关门_\_报警开关上行↑↓下行⊙报警图2-2电梯控制的工艺要求湘潭大学兴湘学院5第3章硬件设计3.1机型选择与I/O分配设计一个6层电梯控制系统，需要输入点数至少28点，输出点数32点，输入输出共60点。其28点输入点中，启动/停止信号1个或2个，外呼信号10个，内呼信号6个，开门和关门信号2个，开门和关门到位信号2个，轿厢到位信号6个。32点输出点中，电梯上行和下行输出至少2个，轿厢开门和关门输出2个，轿厢所在层号显示器驱动输出16个，电梯上行和下行显示输出2个。可以选择S7-200的CPU或CPU226,也可以选择S7-300的CPU314或CPU315等。本设计选择S7-300的CPU315-2DP机型。根据STEP7的硬件组态方法，可以对CPU315进行组态。电源模块选择PS-5A,直流输入模块DI32×24V的地址分配为IB0、IB5和QB4、QB5。直流输入/输出模块DI/O16×24V备用。根据硬件要求选择如图3-1所示的组态。PSCPU-315-2DPDI32×24VDI/O16×24VDI/O16×24V（备用）图3-1电梯控制的硬件组态3.2建立内存变量分配表根据电梯控制的工艺要求和电梯控制的硬件组态，可以绘制出电梯控制系统的内存变量分配表，如电梯控制系统的内存变量分配表3-1，表3-2所示。表3-1模块号输入变量输出变量内存变量信号名称有效状态说明I0.0I0.1运行开关1层平层行程开关1有效1有效开关行程开关湘潭大学兴湘学院6DI32×24VI0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5…I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6…I3.1I3.2I3.3I3.4I3.5I3.6……2层平层行程开关3层平层行程开关4层平层行程开关5层平层行程开关6层平层行程开关电梯报警输入开关-1层上行呼梯按钮2层上行呼梯按钮3层上行呼梯按钮4层上行呼梯按钮5层上行呼梯按钮…2层下行呼梯按钮3层下行呼梯按钮4层下行呼梯按钮5层下行呼梯按钮6层下行呼梯按钮…轿厢内呼1层按钮轿厢内呼2层按钮轿厢内呼3层按钮轿厢内呼4层按钮轿厢内呼5层按钮轿厢内呼6层按钮…1有效1有效1有效1有效1有效1有效-上升沿有效上升沿有效上升沿有效上升沿有效上升沿有效…上升沿有效上升沿有效上升沿有效上升沿有效上升沿有效…上升沿有效上升沿有效上升沿有效上升沿有效上升沿有效上升沿有效…行程开关行程开关行程开关行程开关行程开关行程开关-按钮按钮按钮按钮按钮按钮按钮按钮按钮按钮按钮按钮按钮按钮按钮按钮DI/O16×24VI4.0I4.1I4.2I4.3……Q4.0Q4.1Q4.2轿厢开门按钮轿厢关门按钮开门到位行程开关关门到位行程开关…电梯上行输出线圈电梯下行输出线圈电梯开门电磁阀1有效1有效1有效1有效…1有效1有效1有效按钮按钮行程开关行程开关…输出触点输出触点输出触点湘潭大学兴湘学院7Q4.3Q4.4电梯关门电磁阀电梯上行显示1有效1有效输出触点输出触点表3-2模块号输入变量输出变量内存变量信号名称有效状态说明DI/O16×24VQ4.5Q4.6Q4.7QB5电梯下行显示电梯报警输出电梯超时输出轿厢所在层显示1有效1有效1有效十进制数据输出触点输出触点输出触点CPU315M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.7M1.0M1.1M1.2M1.3M1.4M1.5M1.6…M2.0M2.1M2.2M2.3M2.4上行标志下行标志开门标志开门完成标志上行/下行停止标志开门