基于可编程控制器的电梯控制系统仿真设计.docx
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基于可编程控制器的电梯控制系统仿真设计
基于可编程控制器的电梯控制系统仿真设计
设计思路
1）各个楼层的选择数字键是1到4，各楼层门厅的按钮，除了第一层只需设置上升按钮，第四层设置下降按钮，其他的楼层需要设置上升和下降这两个按钮。
2）为了保证电梯的正常停止，在各个楼层设置位置监测元件，每当电梯运行到一个楼层的时候，对应的监测元件就会给出信号到PLC。
3）电机的控制输出，正反向控制输出点驱动继电器完成对电机方向的控制，快慢速输出所驱动的继电器是实现对加减速电阻的控制，而实际的电机速度的变动实现的方式则要根据实际的情况而改动。
在这次毕业设计中，只是添加了快速和慢速这两个功能。
系统框图
1）控制系统框图
系统框图
系统硬件设计
在确定变频器的型号方面，考虑到电梯系统的运行，控制精度，工艺的选择上要求较高，所以则需要选择其具有带速度反馈矢量控制功能的变频器。
在速度控制的机制方面，即使驱动器是无极调速，也可以使用外接电位器的速度，操作方法是可行的，操作的基本方法是一样的原始驱动系统。
因此，选择正确的，并留下了一些速度控制块。
3.1PLC控制系统设计
3.1.1设计步骤
PLC控制系统设计步骤：
1）弄清楚与分析被控制的对象与控制要求，确定输入设备与输出设备的类型与设备的数量。
2）再确定了输入与输出设备的类型与设备的数量，根据PLC的I/O点数以后，然后选择相应I/O点数的PLC机型。
3）根据要求分配设备的I/O点数，绘制出PLC外部控制系统的输入、输出接线图。
4）根据设备所要控制的要求，然后画出工作循环图或者状态流程图。
5）根据工作循环图或状态流程图，然后编写出梯形图、指令语句或者计算机高级语言等几种形式的应用程序。
6）利用编程器将该程序输入到PLC的内部存储器，再进行模拟调试。
运用PLC控制系统控制拥有以下几个优点：
1）控制方式上看：
电器则是控制硬接线，而当逻辑弄清楚了，于是要修改逻辑或附加其他的功能就很是困难了；而PLC则是软接线，所以只要修改控制程序就能轻松的改变逻辑或附加功能。
2）工作方式上看：
电器控制的工作方式是并行的，而PLC则是串行工作。
3）控制速度上看：
电器的控制效率低，反应的速度比较慢，电器的触点也不稳定；但是PLC的控制方式是通过半导体，速度十分快，而且不需要触电。
4）定时、记数看：
电器的时间控制程度不高，比较容易受到周围环境的干扰，而且没有计时的功能；而PLC通过时钟脉冲来计时，有记数功能。
5）可靠、维护看：
电器控制有很多的触点，随之而来的便是机械的磨损和电弧的烧伤，需要接比较繁琐的线；而PLC没有触点，并且还具有自我诊断的功能。
外部I/O接线图
PLC的扫描工作方式
当可编程控制器进入了RUN这一状态后，用的是循环扫描这一工作方式。
当下达了第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序，即按顺序逐条执行程序，直到程序结束。
然后再从头开始扫描，并周而复始地重复进行。
可编程序控制器工作时的扫描过程如图所示，包括五个阶段：
内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。
PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。
扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。
PLC的扫描过程
PLC的程序执行过程
PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段
PLC的程序执行过程
PLC的扫描周期
在PLC的实际工作过程中，每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设（如编程器、上位计算机）通信等处理。
即一个扫描周期还应包含自诊断及与外设通信等时间。
PLC的I／O响应时间
PLC采用集中I／O刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像寄存器区的内容也不会改变，还会影响本次循环的扫描结果。
输出信号的变化滞后于输入信号的变化，这产生了PLC的输入输出响应滞后现象，最大滞后时间为2-3个扫描周期。
功能特性描述
S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。
各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。
与S7-200PLC比较，S7-300PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。
主要功能特性：
1）I/O扩展能力
2）指令执行速度
3）工作内存容量
4）通讯能力
5）CPU上的集成功能
信号模块的主要特点
1）安装容易
传感器和执行机构是通过前连接器连到模块的，如果模块被置换，只需将该连接器插入相同类型的新模块即可，其连线保持不变。
前连接器上的机械编码能起到防止插入其他类型的模块的作用。
2）组装密度高
S7-300节省空间的原因之一在于每个模块上带有大量的通道。
带有8-32个数字量通道或2-8个模拟量通道的模块可供选择。
3）组态简单
利用STEP7，就可以对模块进行组态和参数赋值，不用做复杂的开关设定工作。
数据是集中储存的，在一个模块被置换后，数据就被自动传送到新的模块上以防止传送出错。
变频器的分类
变频器的种类有很多，根据不同的分类方法将变频器分为：
按交换环节方法分：
交-直-交变频器；交-交变频器。
按主电路工作方式分：
电压型变频器；电流型变频器。
按电压的调制方式分：
PAM变频器；PWM变频器。
按工作原理分：
V/f控制变频器；转差频率控制变频器；矢量控制变频器；直接转矩控制变频器。
按用途分：
通用变频器；高性能变频器；具有电源再生功能的变频器；风机、水泵用变频器；其他专业变频器。
变频器的选择
变频器是变频调速系统的核心设备，它的质量对系统的可靠性有很大的影响，选择品牌时，质量品质，是选择时重要考虑的因素。
在同一品牌中选择时，则依据已确定的调速方案、负载类型以及应用时所需的附加功能来确定。
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