PAGE1公司小型貨梯控制系統設計一相關概述（一）貨梯簡介與類型劃分貨梯指的是一種將電動機作為動力的辭職升降機，配置有箱子形狀的吊艙，可在多層建筑載人或貨物運輸中使用，為特定樓層提供服務的固定式升降設施。按照使用途徑、動力形式，貨梯共有以下幾種類型。根據適用途徑劃分：（1）運送貨物的貨梯：在貨物運送方面使用，具有較強的負載能力。（2）醫院貨梯：用于病床、醫用車以及擔架運送的貨梯，內部空間較大。（3）車輛貨梯：用于運送車輛，內部空間較大并且具有較強的負載能力。（4）船舶貨梯：船舶內部為上下倉提供便利的貨梯，內部空間較為狹窄。（5）建筑工程施工貨梯：建設和維修高層建筑專門使用的貨梯。除了上述的多種比較常規的貨梯，還包括用途較為特殊的貨梯，例如，冷庫、防爆、電站、礦井的多種貨梯。根據動力方式進行劃分：（1）交流貨梯：使用交流電作為動力的貨梯。根據拖動方式，交流貨梯又可細分為交流雙速、單速，交流變壓變頻調速以及調壓調速等。（2）直流貨梯：使用直流電作為動力的貨梯。此列電梯最小定額速度為2.00m/s。（3）液壓貨梯：利用液體流動促進柱塞運行達到轎廂上升下降的貨梯。（4）齒輪齒條貨梯：通過電動機推動導軌上的齒輪與轎廂哈桑的齒輪旋轉進而實現轎廂上升或下降的貨梯。如今，以蒸汽機、內燃機作為驅動的貨梯已經退出歷史舞臺。（二）貨梯的系統構成如今構成電梯系統的主要內容包括：曳引、導向、轎廂、重量平衡、電氣控制以及安全等多個系統。曳引系統的作用是將動力進行輸出和傳遞，推動電梯正常運轉，其主要構成內容是引機、導向輪、曳引鋼絲、反繩輪等。其中，曳引機輸出運行動力，借助鋼絲繩與曳引輪之間的摩擦產生的動力實現貨梯的上升和下降。在使轎廂與對重的距離進行分離過程總使用的就是導向輪，假如要提高曳引力，則可以使用復繞的方式。導向系統由導軌、導軌架以及導靴組成，其主要功能是促使轎廂與對重順著所需要的導軌進行上升與下降運動。門系統的功能是對貨梯門開關進行控制，具體包括轎廂們、層門以及連動機構等。轎廂很好的承載了貨梯，其包括轎廂體與轎廂架。轎廂內一般都會設置內部按鈕。轎廂體的重量與承載貨物的重量直接相關。重量平衡系統的對重的主要功能是對轎廂的自身重量與承載貨物的重量進行平衡，系統的重量補償裝置利用鋼絲繩對轎廂的上升與下降進行平衡。店里拖動系統的構造包括電力供應系統、速度反饋調速裝置以及曳引電機等，其主要功能是調節貨梯的運轉速度。曳引電機細分為使用直流電與交流電作為驅動的兩類電機。電機的電力主要來自電力供應系統。速度反饋調速裝置的構造包括反饋、調整裝置，反饋裝置利用脈沖將貨梯運行速度的信號發送至調速裝置，通過調速裝置對貨梯的運行速度進行調節。電氣系統的構成內容包括以下幾個方面。設置于控制柜內的控制裝置的主要功能是對貨梯依照功能要求運轉加以控制。貨梯的操作裝置是對貨梯上升與下降進行控制的按鈕。為了使轎廂可以較為精確地平層，因此就設置了平層裝置，平層指的是轎廂將要達到特定樓層時促使貨梯與樓層保持同等高度的操作。通過位置顯示裝置來明確顯示樓層與貨梯上下方的具體方向。安全保護系統的功能是對貨梯的安全性能提供良好保障，利用速度限制器對貨梯運行速度進行有效控制，借助緩沖器對由于慣性因素產生的頂部與底部沖擊力進行緩解。此外，設置了可以及時斷開電源的保護裝置，預防發生意外事故。本貨梯系統主要用于寫字樓、高層住宅樓等地方使用。（三）最終確定整體設計方案類似于其他貨梯的控制系統，PLC控制系統的構成內容包括信號系統與拖動控制系統，詳見圖1：PLC控制系統構成示意圖。PLC控制系統的構成內容包括；主機、轎廂操作盤、調速裝置、指層器、門機等。由系統傳遞出的信號借助PLC輸入端將信號傳輸至PLC主機，然后通過中央處理器保存以后利用輸出口將指示信號發送，為貨梯與門機運行提供驅動力。轎廂操作盤輸入接口CPU存儲器PC主機轎廂操作盤輸入接口CPU存儲器PC主機輸出接口廳外呼梯安全裝置井道裝置指示層調整器拖動控制（四）設計構想和思路貨梯基本都依靠PLC控制系統對信號進行有效控制。圖2顯示了貨梯信號控制框圖。輸入的信號包括：運行、可選擇的運行方式、光電脈沖、層站召喚、轎內指令、旋轉編碼器、安全保護信息、門區和平層信號、開關門及限位信號等。輸入接口輸入接口PLC輸出接口運行方式選擇運行控制信號安全保護信號內指令信號外指令信號光電脈沖開關門信號門區或平層信號拖動控制系統樓層顯示運行方向指示開關門控制呼梯信號指示呼梯鈴圖2貨梯信號控制框圖貨梯控制系統的功能包括：（1)內選信號決定了行車方向，順向命令應當被優先執行；（2)在運轉過程中如果遇到呼梯，以順向的方式對行車進行攔截，如果不是順向就不用實施攔截。（3)可保存呼梯和內選信號，指令執行完畢以后就可消除。（4)呼梯與內選信號、行車方向、行車所處的樓層位置等信息通過信號燈做出指示。（5)在樓層暫停時，該層順向呼梯打開、手動開門以及自動開門時間會延長。（6)內選信號促使貨梯開發時間延長，門打開以后啟動行車的時間也會相對延長。（7)沒有內選時間延長5S以后門會自動關閉，需手動才能行車。（8)行車階段無法執行開門指令，門打開以后將無法行車。（五）設計目的貨梯是以電動機作為驅動力的垂直上降機，配備喲箱子形狀的吊艙，在多層建筑承載人或運輸貨物中使用的機械設備。在城市不斷發展和進步的形勢下，高層建筑層出不窮，電梯也將得到更廣泛的使用，電梯類型也變得多種多樣。本文通過PLC對貨梯控制系統程序的設計，提高了電梯的控制水平，并改善了貨梯的運行舒適感。二系統硬件設計（一）PLC的選擇1PLC概念描述由于PLC技術發展迅速，以致于很難對其定義做出較為準確的描述和界定。PLC誕生時的方式是數字電子裝置，其使用存儲器對可編程序指令進行存儲，進而達到運算、計數以及計時功能，對機械運行進行有效控制。PLC控制技術與機電一體化的要求相一致，在生產階段可對機器運轉進行穩固的控制，進而提高生產的產量與產品質量，降低能源消耗。機電一體化使巨大的機器得以大幅縮小，功能并未因為體積減小而被削弱，同時其抵抗干擾的能力較強，機械的所有器件都能夠在同一設備中進行設置，實現了計算機、儀表以及電子的功能有機銜接。2PLC功能綜述PLC擁有順序管控與開關邏輯，其最普遍的功能就是順序與開關的邏輯控制，以此為前提有效地控制復雜的系統?？刂颇M生產過程，便于獲得實際所需的模擬量，從而實現生產階段的各種功能。工業生產對模擬量提出了具體要求，因此目前的PLC產品大都具備此處理功能。相比其他裝置，在系統控制點數有限，可是開關量較大的情況下，PLC的優勢將得到淋漓盡致的體現。PLC定時控制系統的計數與定時功能極為強大，可將數百個計數器和定時器提供給用戶使用。用戶可對定時間隔進行設置，也可利用倒數計數器來統計高頻信號。PLC的數據功能強大，可進行數據傳遞、對比、轉換以及顯示等，而且能夠實施算數運算，此外，PLC具有系統不具有的函數、浮點運算功能。（二）選用變頻器VS-616G5型變頻器是屬于安川電機公司制造的一款實用性極強的變頻器。相較其他類型的變頻器而言，VS-616G5型變頻器的特點包括：1、運轉平穩與控制精準（1）通過控制磁通矢量促使電機實現理想的輸出效果。①磁通矢量控制型通用變頻器VS-616G5，可以對交流感應電動機的電流進行直接控制。②在任意場合都可以使用VS-616G5，可在較低速度下達到平穩開啟和精準的運轉。其自動調整功能可使全球電動機性能實現最優控制。③VS-616G5融合了四大控制方法和手段，在精密度較高的機械及多臺電機驅動應用中，VS-616G5都能夠提供最理想的動力。其實對品質進行改善與生產效率得以提升的最佳位置。（2）利用VS-616G5型變頻器，以下問題將得到較好解決：①如果速度較低需要多功率與全控制范圍需要穩定提高速度。②設別使用現有電機能夠實現最理想的控制與功能。③如果需要自由靈活以及極易量產的變頻器。2簡潔、準確、給力（1）VS-616G5磁通矢量控制①可以使任意種類的機器可按照較低速度穩定開啟VS-616G5表現出磁通矢量電流控制的屬性。其是按照當代控制理論知識，利用磁通檢測與神經網絡控制技術，對電機進行直接控制的力矩。在速度較低以及不使用PG反饋的條件下，也能夠使啟動力矩得以提升以及運轉正常，一旦PG控制提高時，能夠實現零速權轉矩控制。②在高速條件下達到準確控制即便在負載發生變化的條件下，VS-616G5也表現出全速度范圍高精度運轉的特征。③融合了四種控制方法，在所有應用中都能正常使用任意一臺變頻器中都融合了四種控制方法，即標準V/F控制，帶PG反饋的V/F控制、無傳感器的磁通矢量控制、帶PG反饋的磁通矢量控制。只要做出簡單的闡述選擇，VS-616G5就能應用領域得到全面應用，可使用戶在一臺變頻器上就能實現對每一種應用的標準化處理。④力矩控制非常給力VS-616G5是利用準確度極高的力矩限制功能對輸出的力矩進行合理控制的。一旦出現故障，也可以使運行不受影響。在傳送帶和重型機械的應用中，VS-616G5的持久性與完善性得到很好的證明。（2）與環境比較和諧①交互式、為用戶提供方便的數字操作盤可以借助具備雙行16字符的LED顯示功能的操作器進行簡單操作。而且具有用戶選擇參數的功能，能夠實施一定的程序編寫，檢測器不僅具有顯示頻率、電流、直流電壓的功能，而且具有對功率與力矩進行檢測的功能。②對環境進行改進，最大限度地降低有害的輸入波畸變的概率對于規格是VS-616G5的18.5kw容量的變頻器來說，直流電抗器屬于標配配件，使輸入電流波畸變的概率大幅降低，所以極易滿足IEEE519規范。③對工作環境進行完善使用特別的異步高載波技術手段控制正弦波PWM，使電磁噪聲得到最大限度的控制。（3）在其他多種系統中也可使用①大量任意選擇器件簡化了系統安川公司制造的多種任意選擇組件極大地簡化了系統構造。組件具體為：輸入與輸出任意選擇件，監測以及啟動RS－485通訊接口的控制任選件。②龐大的軟件庫使應用設計更加靈活自由安川公司對自己的軟件庫進行了全面補充和完善，能夠使如今眾多關鍵應用中極有可能碰到的難題。（三）貨梯曳引電機與門電電機電路按照設計的具體要求，圖3標明了此次設計的電氣控制系統主回路原理。如圖所示，M1代表曳引電機、M2代表門電機，交流接觸器KM1~KM4在對兩臺電機加以控制的基礎上實現對轎廂與廳門的控制，進而控制貨梯。FR1，FR2是發揮過載保護功能的熱繼電器，只要貨梯運行超過規定重量就會切斷主電路。FU1是熔斷裝置，其主要功能是對電流加以保護。圖3電氣控制系統電路原理圖（四）PLC控制系統硬件設計1PLC控制系統設計闡述每一種控制系統為了使生產效率與產品質量得到提升都會對被控制目標提出一定的要求，所以在進行PLC控制系統設計過程中，需要參照以下原則：借助PLC的功能，使被控制目標的要求得到最大限度的滿足是PLC控制系統設計過程中最主要的原則。這要求使設計人員應當對現場的實際情況了如指掌，因此需要掌握設計對象的核心資料與多個方面的有關知識。進行系統設計時應確保PLC控制系統的平穩長久運行。這需要設計人員在安全可靠的前提下對元器件與編程做出合理選擇。如果因為新工程開工建設、技術培訓以及設備維護等因素造成運行成本提高，新控制系統提高產量與產品質量的經濟與社會效應無關緊要。所以，在對控制系統進行設計時，不僅要在提升工程效益的同時，也要有效地控制成本。根據此設計原則，設計人員需對各個方面的因素進行考慮，實現系統控制簡單、投入成本合理、便于使用維護等。控制技術的迅速發展和完善也對控股子系統提出了嚴格的要求和標準，設計人員在對控制系統進行設計時需考慮系統以后的升級更新，在選擇元器件時應當留足空間，便于將來隨著技術的發展和更新對其進行改進和完善。2選擇可以編寫程序控制器的類型選定PLC的機器類型與輸入/輸出點數、占用內存量和控制方法直接相關。本論文使用集選控制方法對四層貨梯進行設計。估算實際需要的輸入/輸出點數。通過一臺電動機拖動貨梯上行與下行，電動機正轉時貨梯上升，反之就是下降。一層設有上升呼叫按鈕K1與指示燈H1，二層設有升呼叫按鈕K2與指示燈H2和下行呼叫按鈕K4與指示燈H4，三層設有上行呼叫按鈕K3與指示燈H3，下行呼叫按鈕K5與指示燈H5，四層設有下行呼叫按鈕K6、指示燈H6。一到四層設有到位行程開關SQ1-SQ4?；蝮w內設有一到四層的呼叫按鈕K10-K7，以及指示燈H10-H7，貨梯開門按鈕是SB5，關門按鈕是SB6，分別使用KM3控制開門，KM4控制關門，通過ST1與ST2分別檢測關門與開門到位行程開關。利用KM1控制轎廂上升，KM2控制轎廂下降，同時設有上升與下降記憶兩排指示燈。一共14個輸入點，16個輸出點，共計30個點。估算內存容量：用戶控制程序需要的內存容量與利用比例、輸入與輸出點數以及用戶編程能力直接相關。按照上述所計算的輸入與輸出共30個點，0個，模擬量I/O。對PLC內存容量進行計算的公式為：內存容量=開關量I/O總點數×10+模擬量I/O總點數×150+30%預留量。通過計算得到的結果是需節約1K字節的內存容量。經過總結分析可知，此次設計中可使用，S7-200的CPU226芯片端口。3配置輸入/輸出點本論文系統使用了PC的I/O口30個，輸入點14個，輸出點16個，細致的I/O配置情況統計表詳見表1數據。表1I/O配置情況統計表序號序號名稱輸入點序號名稱輸出點0一層平層I0.0電梯上行記憶Q0.01二層平層I0.1電梯下行記憶Q0.12三層平層I0.2電梯正轉Q0.23四層平層I0.3電梯反轉Q0.34內呼一樓I0.4內呼一樓指示Q0.45內呼二樓I0.5內呼二樓指示Q0.56內呼三樓I0.6內呼三樓指示Q0.67內呼四樓I0.7內呼四樓指示Q0.78一層外呼上行I1.0一層外呼上指示Q1.09二層外呼上行I1.1二層外呼上指示Q1.110三層外呼上行I1.2三層外呼上指示Q1.211二樓外呼下行I1.3二樓外呼下指示Q1.312三樓外呼下行I1.4三樓外呼下指示Q1.413四樓外呼下行I1.5四樓外呼下指示Q1.5門電機正轉Q1.6門電機反轉Q1.701234567891011121314154PLC外部接線圖圖4標明了本論文設計的PLC外部接線示意圖。利用CPU226CN的傳感器電源24V(DC)農谷輸出電流600mA，經過計算，對于論文設計而言，PLC的容量完全達到既定的要求，CPU226CN的輸出繼電器觸點容量為2A，電壓區間值是5~30V（DC），或者5~250V（AC）。I0.0Q0.0I0.0Q0.0I0.1Q0.1I0.2Q0.2I0.3Q0.3I0.4Q0.4I0.5Q0.5I0.6Q0.6I0.7Q0.7I1.0Q1.0I1.1Q1.1I1.2Q1.2I1.3Q1.3I1.4Q1.4I1.5Q1.5Q1.6Q1.7一樓位置開關二樓位置開關三樓位置開關四樓位置開關一樓內呼指令二樓內呼指令三樓內呼指令四樓內呼指令一樓上行二樓上行三樓上行二樓下行三樓下行四樓下行手動開門手動關門一樓位置開關上行記憶下行記憶電機正轉電機反轉一樓內呼登記二樓內呼登記三樓內呼登記四樓內呼登記一樓上行登記二樓上行登記三樓上行登記二樓下行登記三樓下行登記四樓下行登記開門關門1M2M1L2L3LCPU226CNFU24V圖4PLC的外部接線示意圖（五）對變頻器的參數進行設置因為選用PLC當做邏輯控制部件，所以變頻器與PLC通信時使用的是開關量，并非是模擬量。在降低速度環系數的基礎上使啟動時受到的沖擊力得緩解，提高貨梯上行和下行的舒適性。盡量降低爬行頻率，可以使由于慣性而受到的沖擊力得到較大緩解。零速的標準是0Hz。變頻器另多個參數可參照機電銘牌進行設置。圖2展示了VS-616G5型變頻器參數設置的具體情況。表2VS-616G5變頻器參數設置情況統計三系統軟件設計（一）PLC程序編寫語言綜述PLC的中文意思是可編寫程序邏輯控制器，可以使用多種軟件程序編寫語言進行控制。在工業領域PLC編程語言得到廣泛應用。順序功能圖屬于一種圖表編程語言，其給予了程序編寫順序的協助，就可以實施順序與并列選擇，可任意選擇其中一個進行編程。在較大的運行庫中可使用功能塊圖，根據圖表的方式對部分復雜的過程進行構建。標準數學、邏輯運行能夠與用戶溝通、接口運行有機銜接，其在離散控制方面能夠與功能塊圖全部融合。結構文本屬于文本語言的范疇，在復雜的數學過程與計算中可以使用，但并不適合在圖表語言中使用。指令表屬于和組合編碼極為類似的低級語言，其可在較為簡便的邏輯指令中使用。梯形圖是在PLC得到普遍使用的程序編寫語言，梯形圖的優點是此程序編寫簡便，便于掌握和理解。本論文設計就是使用梯形圖編程。（二）STEP7簡介SIMATICS7-300/400站建立PLC控制程序時可使用標準軟件，即STEP7。能夠利用梯形圖邏輯、功能塊圖以及語句實施程序編寫操作。借助SIMATIC具有的軟件進一步擴展它的功能，對通訊處理器、功能模塊以及現場總通訊功能的參數進行設置。STEP7程序編寫軟件支持結構化程序，把規模較大的程序細分為單個完備的程序，為人們理解和掌握提供方便，可對單個程序進行規范簡化，比較容易全面對系統的跟調式進行改動，用戶也可以同時選擇幾種各有差異的模塊結合使用。操作系統可調用組織塊(OB)，對PLC控制器的啟動進行有效控制，使程度得以循環和切斷。對組織塊OB1的循環程序進行優先處置，在對不正確的響應組織塊進行處理的基礎上對各個程序的運行順序做出決定。系統循環按照OB1程序實現用戶程序的啟動。功能塊（FB）屬于用戶自己編寫的功能模塊，具備存儲的作用。背景數據塊的作用是對功能塊的參數與靜態變量進行存儲，每一次調用功能塊過程中背景數據塊都需配置給它配置一塊，主要功能是對參數進行傳輸。系統功能塊(SFB)和系統功能(SFC)屬于STEP7提供給用戶的已經完成程序編寫的塊，在測試的基礎上全都集中在微處理器的工程程序庫中，系統功能塊不會更多的使用程序空間，可是有存儲功能，而且需一背景數據塊當做程序的一部分在微處理器中進行設置。（三）系統構成框圖1貨梯開關門流程圖行程開關行程開關有信號？判斷電梯停在哪層執行上升或下降電梯上升？3樓向下呼或選層？2樓向下呼或選層？1樓向下呼或選層？3樓行程開關信號？2樓行程開關信號？3樓停1樓行程開關到？1樓停復位等待2樓停YESNONONONOYESYESNOYESNOYESYESNOYESYES圖5貨梯開門與關門程序示意圖2貨梯上下行流程示意圖電梯在一樓2、3、4樓有信號電梯在二樓電梯在四樓電梯在一樓2、3、4樓有信號電梯在二樓電梯在四樓電梯在三樓1樓有信號2、3樓有信號1、2樓有信號4樓有信號1、2、3樓有信號停止停止停止停止電梯下降電梯上升電梯下降電梯上升電梯下降電梯上升YESYESYESYESYESYESYESYESNONONONONONOYESYESYESYESYESNONONO圖6貨梯上下行流程示意圖（四）梯形圖1統計與清除外召喚信號圖7統計與清除外召喚信號梯形圖2統計與清除內指令信號按動內呼按鈕，成功現實信號統計。達到指定樓層信號被清除。本論文所設計的系統中一樓設有基站，如果2min內不進行任何操作，貨梯將自動返回到一層。圖8登記和消除內指令信號梯形圖4處理貨梯的平層信號圖9處理貨梯平層信號流程的梯形圖4選擇樓層定向與反向截梯（1）轎廂上升圖10轎廂上升流程梯形圖（2）轎廂下降圖11轎廂下降流程梯形圖5維持內指令外號召信號維持轎廂的內呼指令信號與外號召指令信號，可在存在乘坐需求的樓層停車時使用，以自動或人工方式進行開門、關門操作。執行一次開門與關門以后，將消除信號。這樣貨梯可以對另外的乘坐信號做出回應。圖12維持內指令外號召流程的梯形圖6各個樓層的停車信號圖13各樓層停車信號梯形圖7自動開門與關門對梯形圖進行分析可知，貨梯達到特定樓層以后，將推遲2秒鐘再將門打開，5秒鐘以后門會自動閉合，同時設有人工開關門按鈕，能夠對門進行即時開光。圖14自動開門與關門的梯形圖結論持續了幾個月時間的畢業設計已接近尾聲，在此期間內我利用圖書館與互聯網查找和閱讀了本論文設計有關的文獻資料，對貨梯的發展、類型、工作原理等有了全面的認識和了解。以內本論文設計應用了PLC控制系統，因此我逐步深入學習梯形圖的相關知識，通過這段時間的學習，有了較大收獲，并且學習到知識在論文設計得到運用。此次設計涉及到的元器件數量龐大，因此我投入了大量時間和精力對所有元器件進行深入學習和了解。通過這段時間的不懈努力，實現了本論文設計的目標。在設計PLC控制系統的基礎上達到對貨梯信號的成功控制，借助變頻器調節貨梯運行速度，最終實現貨梯平穩高效運行。此次論文設計依托數字化電子控制技術手段，實現了貨梯平穩運行。盡管極大了優化了貨梯運行系統，可是依然存在缺陷和不足，噪聲、抗電磁輻射等還不進一步改進。通過本論文設計，使我掌握了更多貨梯的設計與運行的專業知識，而且我也從中看到了貨梯將來巨大的發展空間。盡管此次設計我使用了較為完善的技術手段與設備，這樣做各有利弊。不足之處是對于發現的部分問題難以利用目前的技