【《智能电梯程序的设计与调试研究》5300字（论文）】

智能电梯程序的设计与调试研究摘要本系统设计主要以五层电梯为研究对象，通过对电梯原理的分析和功能设计系列的软、硬件设计，达到了五层电梯自动控制的目的。系统使用可编程控制器作为电梯系统的控制单元，通过软件模拟和错误修正来满足系统的各种功能需求，以实现自动控制。本文主要根据PLC的设计思想，实现了五层电梯控制系统的过程需求设计和控制方案的确定，最后，根据计划和要求绘制系统流程路径，并对程序设计流程进行分析的设计，使它较好的达到了实际的设计要求。关键词：PLC；电梯；硬件设计；软件设计目录TOC\o"1-3"\h\u31698第1章前言 第1章前言随着城市化进程的推进以及现代化的发展过程中，在城市中大型建筑，高层建筑拔地而起。对于传统的居住方式来说，已经被楼房取代，在城市中已经很难找到传统的居民住房的形式，所以，这些高层中都会应用到电梯，来进行人和货物的运送，在人们日常生活中，以及人们工作过程中，电梯都是不可或缺的，而且在现代文明建设中和发展过程中，电梯也成为了必不可少的象征，电梯主要是依靠电能来驱动的装置，通过轿厢在两个轨道之间进行垂直方向的移动，电梯在到达指定的载客点进行载客。可以在上下高层之间迅速往返，能够使用轿厢，在两条轨道之间运转，在高层建筑中更是必不可少的，最大的优点就是运输的效率高，而且速度也比较快。使用过程中也相当的安全，在早期设计电梯的时候主要是依靠继电器接触器来设计的，这种设计方式是具有诸多缺点的，尤其是在电梯工作过程中，需要大量的时间来对电梯进行保养工作，后来随着可编程逻辑控制器的发展，电梯的设计器控制器已经成为了PLC来进行设计。随着技术的不断发展。在电梯的设计中，也融入了许多新型的技术。电梯的控制水平也是突飞猛进。国内一些公司也开始对电梯新技术的研发，并且淘汰掉落后的一些技术。通过改进电梯的机械系统以及改进电梯的控制系统之后，电梯能够实现更加安全稳定的运行，而且随着微电子技术的发展，以及在控制理论方面控制水平也得到很大的提升，那么应用在电梯上便是主要为两个方向，一个方向是通过更好的变频器来调节，拖动电梯的电机转速的调节，另一个方向就是通过智能化的设计多台电梯来进行联控的方式，能够最大的限度的节约时间，使得系统的稳定性更强，在早期电梯的控制，通过机电系接触器的方式来进行控制得，然而这种控制方式可靠性比较差，而且控制的能耗也比较大，经常会存在故障问题，所以随着可编程逻辑控制器的发展着一些控制技术，都被淘汰通过，更先进的控制水平来实现，也成为了电梯设计的一大亮点。第2章电梯控制系统的总体设计2.1电梯控制的工艺设计依据电梯的基本技艺需求去设计五层电梯，使其能够实现自行操控，上下行和开关门命令。详细的工艺解析为：1.电梯有内外呼两种按钮，外呼按钮一层是上行、五层是下层以外，剩下的都设置有上下性按钮；内部按钮的作用是选择楼层，当乘客乘坐电梯的时候，依靠内部按钮对需要楼层做出选择，控制电梯上行亦或是下行。2.若是电梯正处于上行亦或是下行的状态，会不接收反向的指令。当有反向外呼指令，没有内呼指令的时候，便能够回应反向的指令。而且设计电梯一定要具备最远反向外呼相应的性能。3.电梯的每一层都配有平层检测传感器。一旦到达目标层，调平传感器将工作，电梯将不再工作，它可以在目标层停止，并可以自己开门，等待时间一段时间后，电梯会自己关上门。4.依靠限位开关去检测是不是正常的开关门。当正常开门，电梯便能上下行，若是关门的时候有人员步入电梯，防夹传感器会回应，再次打开电梯门，避免乘客受伤。根据上述电梯设计的相关要求去选择控制五层电梯的方案，并且对软硬件进行设计，依靠上位机对控制五层电梯的功能进行模拟。2.2控制方案的选择根据五层电梯控制规划要求选择和设计控制方案。控制方案的选择应分析操作环境、系统性能要求和成本经济考虑因素。电梯控制系统应实现稳定控制，适应现场环境，并为后续更新和改进提供空间。控制模型的选择对系统的稳定性、功能的完整性和控制的舒适性具有重大影响，为后续系统改进和更新留出空间，并促进系统改进和更新。最重要的是系统控制规划与项目设计成本和研究时间之间的密切关系，然后分析和比较常用控制方法的优缺点，并选择兼容的控制模型。2.2.1单片机系统方案PLC有两种主要操作模式：启动和停止。如果处于静止模式，扫描应仅包括两个处理过程，即内部和通信；如果正在运行，其操作模式为重复扫描。收到第一条指令后，按顺序执行相关活动，直到程序完成。然后它再次循环扫描。除了两个内部和通信信息处理步骤外，PLC还包括操作期间的输入和输出处理以及性能处理。性能程序一般分为三个阶段，即采样、性能和更新。此外，PLC还具有在PLC特定操作期间的自动调试功能，还可以使用外部设备进行数据传输。此外，PLC使用集中输入输出更新方法来执行程序，即使输入信号异常，也不会影响内存。首先，对单片机里面的硬件电路进行研发设计，其次研发和设计软件程序。尤其是研发设计硬件电路板时一定要细致认真，稍有不慎，此电路板的质量便有缺陷，所以单片机需要很大的研发时间，现场测试过程中若是工艺有很大的变化，已经制造出的单片机电路板硬件有很大的几率废弃，要再次对电路板做出设计。有关软件设计流程，若是固定到存储器里面，想要改变难度极大。而单片机系统解决方案需要强大的现场预防、较差的扩展能力以及无法在恶劣环境中工作，这使得后续的系统改进非常困难。因此，根据本系统的设计要求，应预留升级更新方式，使单片机系统不符合本系统的工艺要求，因此不适用。2.2.2可编程控制器系统方案可编程控制器的产品开发和设计是针对工业控制环境的特定要求而开发的。可编程控制器与当前先进研发成果的结合，特别是信息技术和电信技术的进步，都可以基于可编程控制器进行开发。因为工业环境的复杂因素，在设计可编程控制器的时候就对抗干扰、平稳性等需求所有考虑，因此可编程控制器能够得到普遍使用。可编程控制器基于模块化方向设计，模块根据现场要求和功能选择。参考现场控制要求。例如，现场有许多I/O点，扩展模块基于I/O点。选择示例：位置需要模拟控制，参见模拟模块的模拟控制编号选择。一定要和现场通信约定的路线相符选择适合的通信模块。软件设计能够以及PLC品牌和型号为基础选择适合的编程软件。研发和设计经常使用的数学计算等。完成程序设计之后从编程电缆上面下载程序。若是现场流程有改变，要调整程序，添加功能。二次研发较为简单，设备规划应要求保留多余的外部投入和产出，为以后的变化和更新提供更好的舒适度。因为PLC的普遍使用，本设计采用PLC作为系统工艺设计的适用控制单元。对于这次设计的控制系统而言，要对目前系统的情况进行监控、记载查询、修改参数等，这就要求显示到上位机人机界面上，从业人员应该借助人机界面掌握目前系统的工作情况，并且查询相关数据。上位机和PLC彼此间以通讯协议为纽带。2.2.3电梯的工作原理电梯由钢丝绳、导轮、减速器、制动器等构成，电梯通过摩擦上下运动。电梯依靠很多安全设施保证电梯的照常运行，如导轨是保证电梯安全运行以免在运行的时候有偏转和抖动出现。电梯的对重用来降低电动机的功率和平衡电梯的负载，及时电梯有运行和失电的问题也能保证乘客安全。上述简单的介绍了电梯运行原理，此次课题中电梯的控制体系和普通电梯的需求是相符的。2.3控制方案的确定本设计使用了PLC去设计五层电梯，和依靠变频器控制电梯主机和门电机，实现节能控制和调速目标，通过变频器电位器控制输入的0到10v模拟量信号，控制速度给定，减速时间由变频器控制，使电梯满足舒适性需求。根据工艺设计，系统输入单元有平层检测、内外呼俺就输入等；系统输出涉及到电梯上下行和开关门、内呼指令、下呼指令等输出。而且依靠上位机去监控电梯目前的情况，依靠模拟测试，完成此设计的方案控制。参照此控制计划，此设计的控制方案结构图见下图：图2-1系统控制方案框图第3章电梯控制系统的软件设计3.1程序流程功能图设计设计控制五层电梯上下行程序。设定电梯在N（N=1,2,3,4,5）楼停留，M楼接收信号，M比N大时，电梯处于上行状态；M比N小时，电梯处于下行状态。具体见下图。图3-1电梯上下行控制流程图关于电梯上下功能的控制，当电梯运行时，它不会收到反向命令，但如果没有内部呼叫信号，它会在只有相反顺序时作出响应。此流程图显示电梯以第一个反向方向响应。如果电梯保持在给定楼层，如果上层接收到向下信号，则电梯响应最远的向外向下方向信号。同样的原理：“当电梯在特定楼层时，如果下层有向上的指令，它会响应第一个向上的信号。有关此响应的最远程反转功能，请参见下图。图3-2电梯最远反向响应流程图对于电梯门的打开和关闭控制，当电梯到达特定目标层时，系统发送打开信号，电梯门打开。当达到开启极限时，电梯门停止，时间延迟。最后，如果没有人进入电梯，电梯会自动关闭。门关闭时，电梯门暂时关闭。当电梯门关闭时，如果乘客在场，电梯门立即打开并再次延迟。当达到延迟时，如果电梯内无人，电梯将自动关闭。图3-3电梯开关门流程图3.2程序的设计使用STEP7Micro/win进行编程，并根据电梯控制设计和PLC控制配置要求键入程序。根据要求，设计必须具有清晰易写的纠正程序和规定。下图给出了一些梯形图和解释：图3-4部分程序梯形图3.3五层电梯控制的上位机设计此设计在以五层电梯为目标对组态王实施设计，根据组态王设计的流程和需求开启工程管理器，构建项目，详情见下图：图3-5工程管理器构建项目时，必须命名项目并设置项目的存储地址。系统设计包括开发和使用，开发是项目的显示、变量等。计划。关于运行方面，重点是对系统实施仿真，依靠运行软件能够对目前系统的工作情况进行仿真。便能够将新项目构建出来，具体见下图显示。图3-6项目建立对话框设定好项目称谓和储存地址以后，便能设计项目中的驱动组态，主要是设计项目的串口，依靠设定串口去设定通讯波频率、地址等。下图显示了此次设计使用的是9600波特率，采用的是RS232通信方式。图3-7串口设置对话框设定好通讯驱动以后，便要增设驱动，该结构基于西门子S7-200型驱动器。设置驾驶员地址和相应的数据传输参数，详见下图。图3-8驱动程序建立对话框一旦驱动步骤完成，下一步就是规划项目。首先，有关设计新变量的信息，请参见系统过程需求和设计可视化任务。在设计变量时，它包括I/O整数、I/O离散值等。设计参数根据工程实际情况设置初始参数和边界参数。如果没有其他要求，则默认值就足够了。有关更多信息，请参见下图。图3-9变量设置对话框根据增设变量的流程，和系统设计的需求综合起来，设计新增的各个变量，详细增设的结果见下图。图3-10变量列表图变量添加完成后，以下是设计系统的视觉显示，其中应尽可能显示当前系统条件和参数设置。信任工具箱添加和更改所有对象，并根据其位置进行规划。信号灯、数据显示等。都是画面设计的内容。有关更多信息，请参见下图。图3-11画面设计图向系统添加动画，特别是信号灯和一些需要通过动画显示的对象。系统相信添加对象将能够根据流程要求显示动画。有关更多信息，请参见下图。图3-12动画设计对话框第四章结论本文主要以五层电梯的相关内容为基础，对电梯主机和门机进行变频指令，必须满足设计中的升降和开关门要求。根据电梯的技术要求和变频终端与系统的集成，对系统的PLC电路进行了设计，在满足电梯控制需求的基础上进行了程序功能分析。1.设计系统应首先分析五层电梯控制机制和功能，并根据其原理和工艺要求选择合适的控制方法。控制类型包括几种控制方法，这些控制方法分析和比较各种控制方法的优缺点，并为PLC设计选择合适的方法。2.在设计硬件的时候需要参照系统的整体方案去分析硬件，最重要的是设计电路图和其他图表。根据设计要求，考虑到原理图安全性，设计了相应的保护功能。3.在系统的软件设计方面，具体分析此系统所需的工艺并且设计出程序流程图。根据这个图对软件进行设计和介绍，设计程序的数据计算以及逻辑操控等。参考文献[1]邵晓梅.浅析基于变频技术的电梯PLC控制系统设计[J].化工管理,2016,8(014):111-111.[2]杨昊,王志宇,周蕊,等.浅析基于变频技术的电梯PLC控制系统设计[J].中国化工贸易,2017,9(3):44.[3]张红城.电梯PLC控制系统设计研究[J].电子技术与软件工程,2016,(2):159-159.[4]解伟,陈雷.四层电梯模型PLC控制系统设计及分析[J].工业控制计算机,2019,v.32(03):146+163.[5]陈镇宇.浅谈基于变频技术的电梯PLC控制系统设计[J].现代制造技术与装备,2018.[6]马本来.浅析基于变频技术的电梯PLC控制系统设计[J].建筑工程技术与设计,2018,(9):3749.[7]张思.PLC的电梯控制系统分析及电梯安装工程项目管理研究[D].2016.[8]朱华骁.基于PLC的电梯控制系统的设计[J].工程技术:引文版,2016(4):261-261.[9]马德光.基于西门子PLC的电梯控制系统的设计[J].科学技术创新,2020(10):151-152.[10]黄潇,归凯.基于PLC的电梯控制系统设计与实现[J].大科技,2016,(031):269.[11]王晶晶.浅析基于变频技术