基于GE三層貨梯的畢業(yè)設(shè)計

1、I基于基于 GEGE 多層貨梯控制器的設(shè)計多層貨梯控制器的設(shè)計設(shè)計總說明書設(shè)計總說明書本設(shè)計的目的就在于用 PAC 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 PLC，充分利用 PAC 的優(yōu)點和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，使貨梯的實際運(yùn)行更加的安全、高效。貨梯設(shè)計使用可編程自動化控制器(PAC)，功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低，維修保養(yǎng)方便，使貨梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適，而且貨梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。此設(shè)計主要采用了比較法、驗證法：比較法主要用在了控制器及變頻器的選擇上；驗證法主要用在了驗證三層貨梯控制器設(shè)計的可行性上。本設(shè)計在分析傳統(tǒng)貨梯控制系統(tǒng)和 PAC 特點及性能的基礎(chǔ)上，對貨梯硬

2、件部分、軟件部分進(jìn)行總體設(shè)計，確定了三層貨梯系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。由 PAC 來實現(xiàn)貨梯信號控制，變頻器實現(xiàn)變頻調(diào)速。在變頻器和PAC 的類型選擇時，按照設(shè)計任務(wù)書的要求，通過各項性能指標(biāo)等綜合考慮，選用了施耐德 vta61 型變頻器和 GE FANUC PAC Systems RX3i 控制器。貨梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化編程思想，即在程序設(shè)計中，根據(jù)三層貨梯的運(yùn)行狀況設(shè)計了開關(guān)門和上下行流程圖，然后通過編程軟件 Proficy Machine Edition 編輯了三層貨梯的梯形圖。設(shè)計的程序完成貨梯自動運(yùn)行功能如：內(nèi)選層外呼叫的信號登記、消號、到層開門、上下自動運(yùn)行、合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和

3、廳外召喚的應(yīng)答，然后對設(shè)計好的貨梯系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。因此， PAC 與調(diào)速拖動裝置相結(jié)合的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了電梯的多種控制功能，提高了電梯運(yùn)行的可靠性，降低了故障率，改善了電梯運(yùn)行的舒適感。三層貨梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可方便的增加或改變控制功能，提高運(yùn)行的安全性，并便于檢修。在功能方面，可以方便地增加硬件配置和修改層序達(dá)到多層貨梯的控制。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：PAC；貨梯；程序設(shè)計；變頻調(diào)速IIThe Design of Multilayer Elevator System Based on GEDesign General DescriptionThe purpose of this design is

4、 used on the PAC to replace the traditional PLC, make full use of the advantages of PAC and AC variable frequency speed control system, make the elevators more of the actual operation of the safety, high efficiency. Elevator design using programmable automation controller ( PAC ), function in a flex

5、ible, simple programming, less failure, low noise, convenient repair and maintenance, make goods ladder more safe operation, convenient, comfortable, and goods ladder as an important means of transportation of high-rise buildings and the peoples work and life increasingly close contact.This design m

6、ainly uses the comparison method, authentication method: comparison method is mainly used in the controller and inverter selection; verification method mainly used in the validation of a three layer elevator controller design is feasible. The design in the analysis of traditional elevator control sy

7、stem and PAC characteristics and performance based on the ladder of goods, hardware, software design, identified three layer elevator system structure. By the PAC to achieve Huoti signal control, frequency converter frequency control. In the inverter and PAC type selection, in accordance with the re

8、quirements of the mission design, through the various performance indicators and comprehensive consideration, chose Schneider type vta61converter and GE FANUC PAC Systems RX3i controller. Goods ladder system software design uses the modular programming ideas, namely, in the program design, according

9、 to the three layer elevator running status design door and a downstream flow chart, and then through the programming software Proficy Machine Edition edited three goods ladder ladder diagram. Design of the program to complete the elevator automatic running function such as: select layer call signal

10、 registration, elimination, to open the door, upper and lower layer automatic operation, reasonable distribution of car instruction execution and hall call answering, then the good design of the elevator system simulation debugging. Therefore, PAC and speed regulating driving device combined control

11、 system, achieve a variety of control functions, improves the reliability of elevator operation, reduce failure rate, improve the operation of the elevator comfort.Three layer elevator control system has the advantages of simple structure, convenient to add or change control function, improving the

12、operation safety, and easy maintenance. In the function, can easily increase the hardware configuration and the modified sequence multilayer elevator control.ceKey Words:PAC; freight elevator ; program design; frequency controlIII目錄第 1 章 緒論 .11.1 本課題設(shè)計的目的和意義 .11.2 本課題設(shè)計的背景 .11.3 本課題研究的內(nèi)容及要求 .21.3.1

13、研究的內(nèi)容 .21.3.2 本課題的研究要求 .2第 2 章 電梯的概況 .32.1 載貨電梯的特點與在我國的發(fā)展.32.2 電梯的種類.32.3 電梯的機(jī)械結(jié)構(gòu).4第 3 章 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 .63.1 貨梯控制系統(tǒng)的工作原理 .63.2 GE FANUC 及 PAC 的概述.63.3 機(jī)型的選擇 .83.4I/0 點數(shù)的分配及 PAC 接線圖 .103.4.1 輸入/輸出的分配如下 .103.4.2 PAC 外部接線 .113.5 變頻器的選擇及硬件的連接 .113.6 控制電路設(shè)計 .13第 4 章 貨梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .154.1 控制系統(tǒng)的流程圖 .154.2 三層貨梯的

14、梯形圖 .164.3 貨梯控制系統(tǒng)的語言程序 .21第 5 章 貨梯控制系統(tǒng)的實驗調(diào)試 .265.1 實驗器材的準(zhǔn)備及鏈接 .265.2 軟件編程及實驗調(diào)試 .295.3 程序運(yùn)行過程 .325.4 本章小結(jié) .35結(jié)論 .26參考文獻(xiàn) .37IV致謝 .38第 1 章 緒論1第 1 章 緒論1.1 本課題設(shè)計的目的和意義隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，電梯已成為人類現(xiàn)代生活廣泛使用的運(yùn)輸工具。由于傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)采用的是繼電器控制系統(tǒng)，而采用這種控制系統(tǒng)，存在易出故障、維護(hù)不便、運(yùn)行壽命較短、占用空間大等缺點。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種系統(tǒng)逐漸被淘汰

15、。目前電梯設(shè)計使用可編程控制器(PLC)，具有編程簡單，故障少，噪音低，維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱體積小，維護(hù)方便、開發(fā)周期短等優(yōu)點。這種電梯運(yùn)行更加可靠，并且有很大的靈活性。本課題采用 PAC 代替 PLC,此控制系統(tǒng)除了具有 PLC 所具有的特點外，還提供比現(xiàn)有PLC 更強(qiáng)大的處理速度和通信速度以及編程的能力。它能應(yīng)用到高速處理、數(shù)據(jù)存取和需要大內(nèi)存的應(yīng)用中，如配方存儲和數(shù)據(jù)登錄。同時，隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了電梯拖動的技術(shù)革命，由交流變頻調(diào)速取代直流變頻調(diào)速。此技術(shù)具有響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可以無級變速，速度變換平滑，速度控制精確，適應(yīng)

16、能力好的特點。通過 PAC 匹配相應(yīng)型號的變頻器對電梯的控制，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電梯平穩(wěn)運(yùn)行，響應(yīng)快，來滿足乘客乘坐舒服，節(jié)省時間和貨物安全運(yùn)行的要求，還能夠降低能耗，節(jié)約能源，降低運(yùn)行成本。因此，具有 PAC 控制技術(shù)的電梯能夠滿足客戶更高的要求，且性價比高。1.2 本課題設(shè)計的背景電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運(yùn)輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯;百貨大樓和賓館需要有客梯,自動扶梯在現(xiàn)代社會,電梯已像汽車、輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸工具。據(jù)統(tǒng)計,美國每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。當(dāng)今世界,電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。追

17、溯電梯這種升降設(shè)備的歷史,據(jù)說它起源于公元前 236 年的古希臘。當(dāng)時有個叫阿基米德的人設(shè)計出-人力驅(qū)動的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)。1858 年以蒸汽機(jī)為動力的客梯，在美國出現(xiàn),繼而又在英國出現(xiàn)水壓梯。1889 年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機(jī)作為電梯動力,這才出現(xiàn)名副其實的電梯,并使電梯趨于實用化。1900 年還出現(xiàn)了第一臺自動扶梯。1949 年出現(xiàn)了群控電梯,首批 46 臺群控電梯在紐約的聯(lián)合國大廈被使用。1955 年出現(xiàn)了小型計算機(jī)(真空管)控制電梯。1962 年美國出現(xiàn)了速度達(dá) 8 米/秒的超高速電梯。1963 年一些先進(jìn)工業(yè)國只成了無觸點半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1967 年可控硅應(yīng)用于電梯，使電

18、梯的拖動系統(tǒng)筒化，性能提高。1971 年集成電路被應(yīng)用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976 年微處理機(jī)開始用于電梯，使電梯的電氣控制進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期1。運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2目前電梯的控制普遍采用兩種控制方式：一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯的信號采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實現(xiàn)信號集選控制?？傊?，電梯的控制是比較復(fù)雜的，在計算機(jī)誕生前的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展起到了巨大的作用，然而其控制性能與自身的功能已經(jīng)無法滿足與適應(yīng)電梯控制的要求和發(fā)展，與 PLC 相

19、比較，電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘客人員帶來不便和驚擾。但是 PLC 還存在許多缺陷：數(shù)據(jù)存取速度差、內(nèi)存??；封閉化、專業(yè)化導(dǎo)致其技術(shù)發(fā)展緩慢；PLC 與 PC 機(jī)間不斷擴(kuò)大的技術(shù)導(dǎo)致控制功能差。所以改善電梯的控制技術(shù)及其性價比，是當(dāng)前社會主要解決的問題，從而本課題提出了 PAC 控制技術(shù)。1.3 本課題研究的內(nèi)容及要求1.3.1 研究的內(nèi)容.電梯類型的選擇及具體要求。.貨梯硬件系統(tǒng)的設(shè)計。.貨梯控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計。.按照設(shè)計好的貨梯控制系統(tǒng)在實驗室進(jìn)行調(diào)試。 1.3.2 本課題的研究要求 .貨梯載重量為 2 噸，貨物超載后報警，同時電機(jī)不工作

20、。.PAC 可以實現(xiàn)對各樓層的呼叫響應(yīng)的控制。.PAC 通過變頻器可以控制貨梯實現(xiàn)平滑的加減速運(yùn)行。.通過旋轉(zhuǎn)編碼器與各樓層的限位開關(guān)可以檢測貨梯在井道中的位置。.在開關(guān)門的過程中有保護(hù)裝置，防止乘客被夾而發(fā)生事故。該建筑物為三層建筑。 （貨物可能要運(yùn)往二層或三層，也可能從二層分別運(yùn)至一層三層）各樓層門在工作時必須關(guān)好，否則電機(jī)不工作。該電路應(yīng)有急停開關(guān)。每層的平層開關(guān)要考慮精準(zhǔn)。第 2 章 電梯的概況3第 2 章 電梯的概況2.1 載貨電梯的特點與在我國的發(fā)展載貨電梯主要是為運(yùn)送貨物而設(shè)計的并有人伴隨的電梯，通常有專職人員操作，一般用在事業(yè)單位、商場、工礦企業(yè)、倉庫等場所。貨梯的樓層停站大多

21、數(shù)在 10 層以下，運(yùn)行速度一般在 0.63m/s 以下。載貨電梯產(chǎn)品特點：（1）整機(jī)重量輕，機(jī)動性好，適合單人操作；（2）特制的桅柱間導(dǎo)輪裝置，升降平穩(wěn)自如；（3）結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)輸狀態(tài)尺寸小，可進(jìn)入一般電梯的轎廂以及能順利通過門洞和狹小通道；（4）雙重保護(hù)的支腿結(jié)構(gòu)，工作更安全，且可貼近工作面升降作業(yè)。解放前，全國總共只有電梯 2000 臺，貨梯的數(shù)量就更加的微乎其微，而且國內(nèi)幾乎沒有電梯生產(chǎn)企業(yè)。解放后，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，電梯企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。我國的電梯企業(yè)由 60 年代開始起步，到了 70 年代己初具規(guī)模。改革開放后，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國載貨電梯的需求量急劇上升。在我國通過引進(jìn)國際電

22、梯標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)，產(chǎn)生了一支以中外合資企業(yè)為主體的外向型企業(yè)隊伍。如中國迅達(dá)公司、天津奧梯斯公司、上海三菱公司、蘇州迅達(dá)公司和廣州電梯工業(yè)公司等企業(yè)，就是通過合資和補(bǔ)償貿(mào)易方式，引進(jìn)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)管理和技術(shù)，不斷改善現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理體制，使企業(yè)素質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量都提高到了一個新水平，推出一代電梯新產(chǎn)品，為我國載貨電梯的快速發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)2。隨著人們對電梯運(yùn)行安全性、高效性、舒適性等要求的不斷提高，電梯控制技術(shù)也在不斷提升，其發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段：繼電器控制階段，微機(jī)控制階段，現(xiàn)場總線控制階段。2.2 電梯的種類1.按運(yùn)行速度分類（1）低速電梯（lm/s 及以下的電梯。如

23、 0.25，0.5，0.75，1m/s；通常用在 10 層以下的建筑或客貨兩用電梯或貨梯） 。（2）快速電梯（lm/s 而2m/s 的電梯。如 1.5m/s，1.75m/s；通常用在 10 層以上的建筑物內(nèi)） 。（3）高速電梯（2-3m/s 的電梯。如 2m/s，2.5m/s，3m/s 等;通常用在 16 層以上的建筑物內(nèi)） 。（4）超高速電梯（3m/s-10m/s 或速度更快的電梯，通常用于超高層建筑物內(nèi)） 。2按用途分類 （1）乘客電梯（2）載貨電梯（3）客貨（兩用）電梯（4）病床電梯運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4（5）住宅電梯（6）雜物電梯（7）船用電梯（8）觀光電梯（9）車輛電梯代號3.按拖動

24、方式分類(1) 直流電梯(2) 交流電梯(3) 液壓電梯(4) 齒輪齒條電梯(5) 螺桿式電梯(6) 直線電機(jī)驅(qū)動電梯2.3 電梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖 2-1 電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖第 2 章 電梯的概況51、轎廂 2、電梯門 3、開關(guān)門機(jī)構(gòu) 4、層門門鎖 5、機(jī)械安全裝置電梯中限速器、安全鉗裝置是十分重要的機(jī)械安全保護(hù)裝置。它的作用在于：因機(jī)械或電氣的某種原因，例如斷繩或失控使電梯超速下降時活當(dāng)下降速度達(dá)到一定限值時，將轎廂擎停在導(dǎo)軌上。不論是限速器還是安全鉗都不能單獨(dú)完成上述任務(wù)。上述任務(wù)的完成是靠它們的配合動作來完成的。 圖 2-1 是電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖3及機(jī)械部件說明：1-減速箱； 2-曳引輪

25、；3-曳引機(jī)底座； 4-導(dǎo)向輪；5-限速器；6-機(jī)座；7-導(dǎo)軌支架；8-曳引鋼絲繩；9-開關(guān)碰鐵； 10-緊急終端開關(guān)；11-導(dǎo)靴； 12-轎架；13-轎門； 14-安全鉗；15-導(dǎo)軌； 16-繩頭組合；17-對重； 18-補(bǔ)償鏈；19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪； 20-張緊裝置；21-緩沖器； 22-底坑；23-層門； 24-呼梯盒25-層樓指示燈； 26-隨行電纜；27-轎壁； 28-轎內(nèi)操縱箱；29-開門機(jī)； 30-井道傳感器；31-電源開關(guān)； 32-控制柜；33-曳引電機(jī)； 34-制動器運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文6第 3 章 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 貨梯控制系統(tǒng)的工作原理現(xiàn)在的貨梯主要是由控制部分、

26、驅(qū)動部分及曳引部分組成。貨梯用多條鋼纜一端懸掛轎廂，鋼纜另一端懸掛作平衡的對重。對重一般為轎箱加上 50%負(fù)載時的重量。當(dāng)轎箱移動時，對重會向反方向移動。曳引輪是依靠鋼纜的粗糙表面及引輪上坑紋之間的摩擦力來拉動轎箱。電梯處于基站關(guān)門狀態(tài)時，此時按基站外呼按鈕，信號經(jīng)按鈕傳輸?shù)?PAC，經(jīng) PAC 判斷為本層開門，再將信號傳輸?shù)?M2 開關(guān)門電動機(jī)。輸出開門信號，電梯開門。人進(jìn)入轎廂后，經(jīng)延時，電梯自動關(guān)門。也可按關(guān)門按鈕，使電梯提前關(guān)門。開門時顯示板上的開門顯示發(fā)光二極管點亮，開門結(jié)束后熄滅。關(guān)門時關(guān)門顯示發(fā)光二極管點亮，關(guān)門結(jié)束后熄滅。如果內(nèi)指令選三層按鈕，則指令經(jīng)串行傳輸?shù)?PAC 上，顯

27、示屏上的發(fā)光二極管 L3 閃亮，當(dāng)手離開按鈕后，信號被登記，內(nèi)選按鈕指示燈也點亮。電梯定為上方向運(yùn)行。PAC 核實信號后，可將運(yùn)行信號傳輸?shù)阶冾l器，變頻器經(jīng)譯碼器將信號傳給 M1 電動機(jī)，使電梯運(yùn)行的速度曲線盡量符合理想的運(yùn)行曲線，使電梯運(yùn)行平穩(wěn)。運(yùn)行過程中，井道中的轎廂樓層檢測傳感器每過一個隔磁板即核對一次運(yùn)行位置，兩個信號核對無誤后電梯繼續(xù)運(yùn)行。電梯每到一個隔磁板，門區(qū)繼電器即吸合一次，層樓指示便變化一次。電梯停穩(wěn)后，發(fā)出開門信號，電梯開門。經(jīng)延時，關(guān)門時間到，發(fā)出關(guān)門信號，電梯又開始關(guān)門。電梯門關(guān)好后，其運(yùn)行方向按轎內(nèi)指令和廳外召喚與轎廂的相對位置而定。如沒有任何指令，電梯就地待命。貨梯

28、控制系統(tǒng)硬件電路主要是由按鈕電路、樓層傳感器檢測電路、發(fā)光二級管燈電路、交流變頻調(diào)速器電路、轎廂開關(guān)門電路和七段數(shù)碼管樓層顯示電路等。3.2 GE FANUC 及 PAC 的概述GE Fanuc 從事自動化產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)已有數(shù)十年的歷史。其產(chǎn)品包括在全世界已有數(shù)十萬套安裝業(yè)績的 PLC 系統(tǒng)，包括 90-30，90-70，VersaMax 系列等。近年來，GE Fanuc 在世界上率先推出 PAC 系統(tǒng)，作為新一代控制系統(tǒng)，PAC 系統(tǒng)以其無以倫比的性能和先進(jìn)性引導(dǎo)著自動化產(chǎn)品的發(fā)展方向。從緊湊經(jīng)濟(jì)的小型可編程邏輯控制器（PLC）到先進(jìn)的可編程自動化控制器（PAC）和開放靈活的工業(yè) PC，G

29、E Fanuc 有各種各樣現(xiàn)成的解決方案，滿足確切的需求。并且這些靈活的自動化產(chǎn)品與單一的強(qiáng)大的軟件組件集成在一起，該軟件組件為所有的控制器、運(yùn)動控制產(chǎn)品和操作員接口/ HMI 提供通用的工程開發(fā)環(huán)境，因此相關(guān)的知識和應(yīng)用可無縫隙移植到新的控制系統(tǒng)上，可以從一個平臺第 3 章 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計7移植到另一個平臺，并且一代一代地進(jìn)行擴(kuò)展。GE Fanuc 工控產(chǎn)品概況如圖 3-1：PAC Systems RX7i 控制器控制器系列 90-70 PLC系列 90-30 PLCVersaMax I/O 和控制器VersaMax Micro 和 Nano控制器QuickPanel Control

30、Proficy Machine Edition圖 3-1 GE Fanuc 工控產(chǎn)品全新的 GE Fanuc PAC Systems 提供第一代可編程自動化控制系統(tǒng)（PAC-Programmable Automation Controller）為多個硬件平臺提供一個控制引擎和一個開發(fā)環(huán)境。PAC Systems 提供比現(xiàn)有的 PLC 有著更強(qiáng)大的處理速度和通信速度以及編程的能力。它能應(yīng)用到高速處理、數(shù)據(jù)存取和需大內(nèi)存的應(yīng)用中，如配方存儲和數(shù)據(jù)登錄?；?VME 的 RX7i 和基于 PCI 的 RX3i 提供強(qiáng)大的 CPU 和高帶寬背板總線，使得復(fù)雜編程能簡便快速地執(zhí)行。PAC Systems

31、 還為系列 90 PLC 提供工業(yè)領(lǐng)先的移植平臺，用于系列 90 PLC硬件和軟件的移植。PAC Systems 的特點8：PAC 系統(tǒng)為繼 PLC、DCS 之后的新一代控制系統(tǒng)運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文8克服了 PLC/DCS 長期過于封閉化、專業(yè)化的導(dǎo)致其技術(shù)發(fā)展緩慢的缺點，PAC 消除了 PLC/DCS 與 PC 機(jī)間不斷擴(kuò)大的技術(shù)差距的瓶頸操作系統(tǒng)和控制功能獨(dú)立于硬件采用標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計開放式標(biāo)準(zhǔn)背板總線 VME/PCICPU 模塊均為 PIII/PM 處理器支持 FBD，可用于過程控制，尤其適用于混合型集散控制系統(tǒng)(Hybrid DCS)編程語言符合 IEC1131PAC Syst

32、ems 系列產(chǎn)品代表了在控制工業(yè)領(lǐng)域的革命，它們解決了業(yè)內(nèi)一直存在的與工業(yè)和商業(yè)都有關(guān)的問題，即如何實現(xiàn)更高的產(chǎn)量和提供更開放的通訊方式。這一靈活的技術(shù)幫助用戶全面提升整個自動化系統(tǒng)的性能，降低工程成本、大幅度減少有關(guān)短期和長期的系統(tǒng)升級問題以及這一控制平臺壽命的問題。3.3 機(jī)型的選擇機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價格比，具體應(yīng)考慮的因素如下所訴：1.結(jié)構(gòu)合理對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計選用模塊式的 PAC 就能夠達(dá)到要求。2.PAC 的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)由于 PAC 是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控

33、制器，生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計成能在惡劣環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種 PAC 都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時，特別是在設(shè)計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。一般 PAC及其外部電路（I/O 模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作，見圖3-1： 表 3-1 工作環(huán)境溫度工作溫度 0-55，最高為 60儲存溫度 -40+80濕度 相對濕度 5%-95%（無凝結(jié)霜）電源 交流 200V，允許變化范圍-15%+15%，頻率 47-53Hz，瞬間停電保持10ms第 3 章 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計9 環(huán)境 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體振動和沖級 滿足國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)對

34、于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下的 PAC，要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。3.較高的性價比GE FANUC PAC Systems 系列中的控制器，其緊湊的物理設(shè)計，簡易的安裝方式，強(qiáng)大的控制功能，和極具競爭力的價格，可用于低成本的小規(guī)?？刂茍龊稀AC Systems 系列產(chǎn)品能滿足三層貨梯控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，又因為 PAC Systems RX3i 在一個緊湊的、節(jié)省成本的組件包中提供了高級的自動化功能，且具有如下特點：（1）把一個新型的高速底板（PCI-27mhz）結(jié)合到現(xiàn)成的 90-30 系列串行總線上。（2）具有 Intel 300mhz CPU(與 RX7i 相同)。（3）消除信息的瓶頸現(xiàn)

35、象，獲得快速通過量。（4）支持新的 RX3i 和 90-30 系列輸入輸出模塊。（5）大容量的電源，支持多個裝置的額外功率或多余要求。（6）使用與 RX7i 模塊相同的引擎，使得容易實現(xiàn)程序的移植。（7）RX3i 還使用戶能夠更靈活地配置輸入/輸出。（8）具有擴(kuò)充診斷和中斷的新增加的、快速的輸入、輸出。（9）具有大容量接線端子板的 32 點離散輸入、輸出。因此貨梯控制系統(tǒng)的控制可選擇模塊式結(jié)構(gòu)的 PAC Systems RX3i 控制器。GE FANUC PAC Systems RX3i 如圖 3-2 及其編程軟件 Proficy ME(PME6.0)如圖 3-3。運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文10圖

36、3-2 PAC Systems RX3i 控制器圖 3-3 編程軟件 Proficy ME3.4I/0 點數(shù)的分配及 PAC 接線圖3.4.1 輸入/輸出的分配如下該系統(tǒng)占用 PLC 的 25 個 I/O 口，12 個輸入點，13 個輸出點，具體的 I/O 分配如下表 3-2 所示：表 3-2 三層電梯 I/O 地址分配表 輸入輸出器件（觸摸屏 M）說明器件說明第 3 章 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計11I1啟動Q11FI2停止Q22FI3SQ1Q33FI4SQ2Q41FOI5SQ3Q51FCI6UP1Q62FOI7DOWN2Q72FCI8UP2Q83FOI9DOWN3Q93FCI10內(nèi)呼 1Q10

37、1FUI11內(nèi)呼 2Q112FUI12內(nèi)呼 3Q122FDQ133FD3.4.2 PAC 外部接線本設(shè)計的 GE FANUC PAC Systems RX3i 外部接線圖如圖 3-1 所示.GE FANUC PAC Systems RX3i 傳感器電源 24V(DC)可以輸出 600mA 電流，通過核算在本設(shè)計中 PAC 容量完全滿足要求。 圖 3-4 PAC 外部接線圖運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文123.5 變頻器的選擇及硬件的連接變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，其可以方便的控制電梯的上行、下行和變速運(yùn)行，改善了乘坐電梯的舒適感和平穩(wěn)性，它的質(zhì)量對系統(tǒng)的可靠性有很大的影響。在變頻器選用時，則依據(jù)設(shè)計

38、的要求及性能、已確定的調(diào)速方案來確定。按照變頻器功率進(jìn)行選擇，在實際中常常可能會行不通。根據(jù)具體的工程情況，可以有以下的幾種選擇方式9：（1）按照功率選擇：一般做為初步投資估算依據(jù)。（2）按照電動機(jī)額定電流選擇：多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計項目。（3）按照電動機(jī)實際運(yùn)行電流選擇：多用于改造工程。（4）照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇。1.根據(jù)設(shè)計要求選擇的變頻器應(yīng)滿足以下條件：（1）為降低電梯成本，選用通用變頻器。（2）電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。（3）變頻器帶有防止失速功能。（4）變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。（5）根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選用。（6）所選用通用變頻器的類型與被控異步電動機(jī)的參數(shù)匹配。2.調(diào)速方案根據(jù)

39、大量的研究和實驗表明，人可接受的最大加速度為 am1.5m/s2，加速度變化率m3m/s3,電梯的理想運(yùn)行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲線實現(xiàn)較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動及制動段的轉(zhuǎn)折點處的加速度變化率均大于梯形曲線，即 m 跳變到-m 或由-m 跳變到 m 的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實現(xiàn)并且有良好加速度變化率頻繁指標(biāo)，故被廣泛采用。變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng)，當(dāng)變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動電動機(jī)，達(dá)到最大速度后，勻速運(yùn)行，在到達(dá)目的層的減速點時，控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設(shè)定的減速度

40、將最大速度減至爬行速度，在減速運(yùn)行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點到平層點之間的距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運(yùn)行，使低速爬行時間縮短,在電梯的平層過程中變頻器通過調(diào)整平層速度或制動斜坡來調(diào)整平層精度。即當(dāng)電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動斜坡值，在電梯到距平層位置410cm時，有平層開關(guān)自動斷開低速信號，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實現(xiàn)高精度的平層，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。 （其速度曲線如圖3-5）第 3 章 貨梯控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計13圖 3-5 拋物線直線綜合速度曲線拋物線直線綜合速度曲線的加速時間的起始階段（ta/n）和最末段（ta/n）均

41、為拋物線形速度曲線，而中間段（n-2）ta/n為直線形的速度曲線；n為起動時間系數(shù)。變頻器的選型。考慮到起升機(jī)構(gòu)對運(yùn)行的可靠性要求較高，應(yīng)選用具有帶速度反饋矢量控制功能的變頻器。調(diào)速機(jī)構(gòu)。雖然變頻器調(diào)速是無級的，可以用外接電位器來進(jìn)行調(diào)速，希望調(diào)速時的基本操作方法能夠和原拖動系統(tǒng)的操作方法相同。施耐德 atv61 的變頻器具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電動機(jī)低噪聲運(yùn)行。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機(jī)提供了良好的保護(hù)，能夠滿足設(shè)計的要求。因此選用施耐德atv61 變頻器如圖 3-5 所示。 運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14圖 3-5 施耐德 atv61

42、 變頻器變頻器的輸入信號包括對運(yùn)行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、點動等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的數(shù)字操作信號。PAC 的輸出端口可以和變頻器的信號端子直接相連接，從而實現(xiàn) PAC 對變頻器的控制。3.6 控制電路設(shè)計本文的貨梯控制系統(tǒng)是全并行控制系統(tǒng)。電梯的各開關(guān)量信號并行地接入到PAC的相應(yīng)輸入輸出端子。貨梯信號控制基本由PAC軟件實現(xiàn)。調(diào)速系統(tǒng)則通過PAC控制變頻器來實現(xiàn)對電機(jī)的調(diào)速。并采用譯碼器與主電動機(jī)相連，編碼器產(chǎn)生的脈沖直接輸入PAC的高速脈沖計數(shù)輸入端，在PAC中通過對此脈沖的計數(shù)，可以用程序計算出電梯走過的距離及當(dāng)前的速度，從而完成調(diào)速系統(tǒng)的位置和速度反饋。本設(shè)計采用GE FANUC PAC S

43、ystms RX3i控制器。主電路圖如圖3-7所示：運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14譯碼器PAC控制器發(fā)光二級管電路七段數(shù)碼管樓層顯示電路轎廂開關(guān)門電路交流變頻調(diào)速器電路編碼器按鈕電路樓層傳感器檢測電路（霍爾傳感器）電梯其它輸入信號電機(jī)圖 3-6 主電路圖第 4 章 貨梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計15第 4 章 貨梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 控制系統(tǒng)的流程圖行程開關(guān)有信號則表示電梯停在當(dāng)前層，如果沒有信號，若電梯上升則執(zhí)行上下行流程如圖 4-2，若電梯不上升則 2 樓下呼或選層。如果二樓行程開關(guān)有信號，則表示停在二樓。如果沒有信號，則 1 樓下呼或選層。如果一樓行程開關(guān)有信號，則表示停在一樓。如果沒有一樓下呼

44、或選層，則等待復(fù)位。其流程圖 4-1。圖 4-1 電梯開關(guān)門流程圖行程開關(guān)有 信號？判斷電梯停在哪層YESNO電梯上升？YES執(zhí)行上升、下降流程N(yùn)O2 樓向下呼或選層？YES2 樓行程開關(guān)信號？NONO1 樓向下呼或選層？1 樓行程開關(guān)信號？YESYES1 樓停復(fù)位等待NO2 樓停YES運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文16圖 4-2 電梯上升下降流程圖4.2 三層貨梯的梯形圖主程序：子程序：電梯在 1 樓YES2、3 樓有信號電梯上升YES停止NO電梯在 2 樓1 樓有信號YESYES電梯下降NO2、3 樓有信號NO停止NOYES電梯上升電梯在 3 樓YES1、2 樓有信號YES電梯上升NO停止第 4 章

45、 貨梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計17運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文18第 4 章 貨梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計19運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文20第 4 章 貨梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計214.3 貨梯控制系統(tǒng)的語言程序程序如下：步序步序指令助記符指令助記符操作數(shù)操作數(shù)說明說明步序步序指令助記符指令助記符操作數(shù)操作數(shù)說明說明 0LDI0000121ANDI00005 1SETM0010022MOVE_INT#3R000012LDM0010023OUTQ000033CALLLDBK調(diào)用子程調(diào)用子程序序24LDI00006采集外呼信號采集外呼信號4LDI0000225SETM000165OR#FST_SCN26LDI000076MOO

46、E_BOOL#16Q0000127SETM000177MOVE_WORD#2UP_W28LDI000088RSETM0010029SETM000189LDI00003采集樓層采集樓層數(shù)數(shù)30LDI0000910AND NOTI0000431SETM0001911ANDI0000532LDI00010采集內(nèi)呼信號采集內(nèi)呼信號12MOVE_INT#1R0000133SETM0002013OUTQ0000134LDI0001114LD NOTI0000335SETM0002115ANDI0000436LDI00012 16AND NOTI0000537SETM0002217MOVE_INT#2R00

47、00138LDM00016外呼指示外呼指示18OUTQ0000239OUTQ0001019LD NOTI0000340LDM0001720AND NOTI0000441OUTQ00012步序步序指令助記符指令助記符操作數(shù)操作數(shù)說明說明步序步序指令助記符指令助記符操作數(shù)操作數(shù)說明說明42LD0001873EQ_INTIN1IN243OUTQ0001174LDM0002044LDM0001975ORM0002145OUTQ0001376AND46EQ_INTR00001#1響應(yīng)外呼響應(yīng)外呼叫上叫上77EQ_INTIN1IN247LDM0001778ANDM0002048ORM0001879OR49

48、ORM0001980OUTDown_M50AND81LDUP_W合并呼叫信號合并呼叫信號51EQ_INTIN1IN282ORUP_M52LDM0001683AND NOTDown53AND84OUTUP54OR85LDDown_W55OUTUP_W86ANDDown_M56EQ_INTIN1IN2響應(yīng)外呼響應(yīng)外呼叫下叫下87AND NOTUP57LDM0001688OUTDown58ORM0001789EQ_INTIN1IN259ORM0001890TMR_TENTHSR00053PV60AND91RSETM0001661EQ_INTIN192OR RSETM00020運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文22

49、IN262ANDM0001693AND63OR94EQ_INTIN1IN264OUTDown_W95HMR_TENTSR00056PV65EQ_INTIN1IN2響應(yīng)內(nèi)呼響應(yīng)內(nèi)呼叫上叫上96RSETM0002166LDM0002197LD NOTDown67ORM0002298RSETM0001868AND99OR LD69EQ_INTIN1IN2100LD NOTUP70ANDM00022101RSETM0001771OR102OR LD72OUTUP_M103AND LD步序步序指令助記符指令助記符操作數(shù)操作數(shù)說明說明步序步序指令助記符指令助記符操作數(shù)操作數(shù)說明說明104AND LD 13

50、5LDM00017105LDI00003開門關(guān)門開門關(guān)門136AND NOTUP106LDM00016137LDM00018107ORM00020138AND NOTDown108ORI00006139OR LD109ORI00010140ORI00007110AND LD141ORI00008111SETM00040142ORI00011112LDM00040143AND LD113AND NOTM00041144SETM00030114TMR_TENTHSR00019PV145AND M00030115SETQ00004146AND NOTM00031116SETM00041147TMR_

51、TENTHSR00003PV117LDM00041148SETQ00006118AND NOTM00042149SETM00031119TMR_TENTHSR00016PV150ANDM00031120RSETQ00004151AND NOTM00032121SETQ00005152TMR_TENTHSR00006PV122SETM00042153RSETQ00006123LDM00042154SETQ00007124AND NOTM00043155SETM00032125TMR_TENTHSR00019PV156ANDM00032126RSETQ00005157AND NOTMO003312

52、7SETM00043158TMR_TENTHSR00009PV128LDM00043159RSETQ00007129MOVE_BOOL#4M00040160SETM00033130LD NOTI00003161ANDM00033131MOVE_BOOL#4M00040162MOVE_BOOL#4M00030132RSETQ00004163LD NOTI00004133RSETQ00005164MOVE_BOOL#4M00030134LDI00004165RSETQ00006步序步序指令助記符指令助記符操作數(shù)操作數(shù)說明說明步序步序指令助記符指令助記符操作數(shù)操作數(shù)說明說明166RSETQ00007

53、197TMR_TENTHSR00023PV167LDI00005198RSETQ00008168LDM00019199SETQ00009169ORM00022200SETM00052第 4 章 貨梯控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計23170ORI00009201ANDM00052171ORI00012202AND NOTM00053172AND LD203TMR_TENTHSR00039PV173SETM00050204RSETQ00009174ANDM00050205SETM00053175AND NOTM00051206ANDM00053176TMR_TENTHSR00026PV207MOVE_BOOL

54、M00050#4177SETQ00008208LD NOTI00005178SETM00051209MOVE_BOOL#4M00050179AND M00051210RSETQ00008180AND NOTM00052211RSETQ00009運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文26第 5 章 貨梯控制系統(tǒng)的實驗調(diào)試5.1 實驗器材的準(zhǔn)備及鏈接實驗器材：1.GE FANUC RX3I 系統(tǒng)一套 2.PYS3 三層電梯模塊一塊 3.網(wǎng)線 一根 4.KNT 連接導(dǎo)線若干 5.安裝了 PME6.0 編程軟件的計算機(jī)。實驗器材如圖 5-1(a)三層電梯模塊(b)安裝了 PME6.0 編程軟件的計算機(jī)圖 5-1實驗器材

55、按照 3.5.2 PAC 連接線圖連接如圖 5-2：第 5 章 貨梯控制系統(tǒng)的實驗調(diào)試27（a）三層電梯的模塊接口(b)數(shù)字輸入口的連接口運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文28（C）數(shù)字輸出口的連接口（d）總體連線圖 5-2第 5 章 貨梯控制系統(tǒng)的實驗調(diào)試295.2 軟件編程及實驗調(diào)試采用 GE FANUC Proficy ME 軟件進(jìn)行編程工作。編程調(diào)試步驟如下： 1打開編程軟件圖 5-32硬件配置為對象 MYPLC 進(jìn)行硬件配置，依次點開 Hardware ConfigurationRack0,在下拉條目中分別對 12 個 Slot（插槽）口進(jìn)行配置，CPU 模塊占兩個槽。右擊 Slot，選擇 Add

56、 Module,彈出 Catalog 窗口，根據(jù)模塊類型（從 RX3i 的每個模塊上讀取，附錄 4 為模塊配置表） ，選擇型號，點擊 OK，模塊添加成功。運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文30圖 5-43輸入梯形圖程序并進(jìn)行程序測試圖 5-5第 5 章 貨梯控制系統(tǒng)的實驗調(diào)試314.地址配置(a)(b)圖 5-6運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文325.保存地址進(jìn)行連接單擊閃電按鈕同 PAC 進(jìn)行連接，連接成功后，小手變?yōu)榫G色確保連接好以后，關(guān)掉 CPU 進(jìn)行程序?qū)耄缓蟠蜷_ CPU.5.3 程序運(yùn)行過程三個樓層信號任意一個至 1,表示電梯停的當(dāng)前層,此時,樓層信號燈點亮.按下電梯外呼信號 UP 或者 down 電梯升

57、降到所在樓層，電梯門打開，延時閉合,此時模擬人進(jìn)入電梯。進(jìn)入電梯后,按下內(nèi)呼叫信號選擇要去的樓層.關(guān)閉樓層限位(模擬矯箱離開當(dāng)前層),打開目標(biāo)樓層限位(表示矯箱到達(dá)該層)電梯門打開延時閉合(模擬人出電梯過程)。以下是電梯從一樓到三樓，且二樓有向上呼叫的，同時三樓向下呼叫的工作過程。第 5 章 貨梯控制系統(tǒng)的實驗調(diào)試331.電梯在一樓且有人及貨物進(jìn)入2.同時：二樓有向上呼叫，三樓有向下呼叫3.電梯到達(dá)二樓，門打開，人員及貨物進(jìn)入運(yùn)城學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文344.電梯到達(dá)三樓，執(zhí)行開關(guān)門程序第 5 章 貨梯控制系統(tǒng)的實驗調(diào)試355.電梯到達(dá)一層，同時執(zhí)行開關(guān)門程序5.4 本章小結(jié)通過 PAC 對貨梯運(yùn)行的控制實現(xiàn)了自動上行下行、自動開