用西门子s7-200实现4层电梯控制系统

Question

该实验在直线控制区完成。电梯为四层四站有司机驾驶客梯,轿箱行走由滑块动作示意,开门动作由信号灯指示示意。其它部分参考下面电梯控制逻辑关系和I/Onbsp;分配表。nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;电梯控制逻辑关系如下:1)行车方向由内选信号决定,顺向优先执行;2)行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车;3)内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除。4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示,(因nbsp;nbsp;nbsp;点数不够,只有行车方向和楼层位置由信号灯指示);5)停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门;6)有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车;7)无内选时不能自动关门;8)行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。

Answer 1

1nbsp;引言nbsp;nbsp;随着城市建设的不断发展，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。PLC可靠性高，程序设计方便灵活。本设计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双闭环的基础上，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。nbsp;nbsp;2nbsp;硬件电路nbsp;nbsp;2．1nbsp;硬件结构nbsp;nbsp;系统硬件结构图如图1所示。nbsp;nbsp;PLC为西门子公司S7-200系列CPU221，nbsp;PLC接受来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动电梯等信号。nbsp;nbsp;2．2nbsp;电流、速度双闭环电路nbsp;nbsp;采用YASAKWA公司的VSnbsp;-nbsp;616G5nbsp;CIM-nbsp;RG5Anbsp;4022变频器。变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联结的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。nbsp;3nbsp;位移和运行曲线控制nbsp;nbsp;电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求安全可靠外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停靠准确，理想的运行曲线nbsp;3．1nbsp;位移控制nbsp;nbsp;采用变频调速双环控制可基本满足要求，但和国外高性能电梯相比还需进一步改进。本设计正是基于这一想法，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC的高速计数输入端口0000，通过累计脉冲数，经式(1)计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。nbsp;nbsp;电梯位移h=SInbsp;nbsp;式中I：累计脉冲数S：脉冲当量nbsp;nbsp;S=lpD／(pr)nbsp;(1)nbsp;nbsp;本系统采用的减速机，其减速比1=1／20，拽引nbsp;nbsp;轮直径D=580mm，电机额定转速ne=1450r／nbsp;min，旋转编码器每转对应脉冲数p=1024，PG卡分频比r=1／18，代人式(1)得nbsp;nbsp;S=1．6mm／脉冲nbsp;nbsp;3．2nbsp;速度控制nbsp;nbsp;本方法是利用PLC扩展功能模块D／A模块实现的，事先将数字化的理想速度曲线存入PLC寄存器，程序运行时，通过查表方式写入D／A，由nbsp;D／A转换成模拟量后将理想曲线输出。nbsp;nbsp;3．2．1nbsp;加速给定曲线的产生nbsp;nbsp;8位D／A输出0～5V／0～10V，对应数字值为16进制数00～FF，共255级。东洋电梯加速实践在2．5～3秒之问。按保守值计算，电梯加速过程中每次查表的时间间隔不宜超过10ms。nbsp;nbsp;由于电梯逻辑控制部分程序最大，而PLC运行采用周期扫描机制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令时间间隔过长，不能满足给定曲线的精度要求。在PLC运行过程中，其CPU与各设备之间的信息交换、用户程序的执行、信号采集、控制量的输出等操作都是按照固定的顺序以循环扫描的方式进行的，每个循环都要对所有功能进行查询、判断和操作。这种顺序和格式不能人为改变。通常一个扫描周期，基本要完成六个步骤的工作，包括运行监视、与编程器交换信息、与数字处理器交换信息、与通讯处理器交换信息、执行用户程序和输入输出接口服务等。在一个周期内，CPU对整个用户程序只执行一遍。这种机制有其方便的一面，但实时性差。过长的扫描时间，直接影响系统对信号响应的效果，在保证控制功能的前提下，最大限度地缩短CPU的周期扫描时间是一个很复杂的问题。一般只能从用户程序执行时间最短采取方法。电梯逻辑控制部分的程序扫描时间已超过10ms，尽管采取了一些减少程序扫描时间的办法，但仍无法将扫描时间降到10ms以下。同时，制动段曲线采用按距离原则，每段距离到的响应时间也不宜超过10ms。为满足系统的实时性要求，本文在速度曲线的产生方式中，采用中断方法，从而有效地克服了PLC扫描机制的限制。nbsp;nbsp;本文采用的PLC有三种中断功能：(1)外部中断；(2)高速计数内部中断(3)定周期中断。前两种中断各有8个中断点，后一种有4个中断点。在程序中采用了后面两种中断方式．起动过程采用定周期中