办公室五层电梯控制系统设计

办公室五层电梯控制系统设计

陈芳洁

           包头机电工业职业学校  014030

摘 要

当前，在对办公电梯进行的控制中，主要有两种模式，一种是以微型计算机为信号控制装置，来完成对电梯信号的收集、工作条件和工作条件的设置另一种方法是以PLC代替单片机来完成对单片机的控制。无论是在操控模式还是在操控效果上，都是相差无几的。基于PLC的电梯系统可靠性高，维护方便，研制周期短，工作可靠性高，操作灵活，能实现较多的复杂功能，是电梯系统的发展趋势。

关键字：西门子S7-1200；电梯控制系统；MCGS

1.1 电梯的基本结构

电梯的基本结构如图1.1所示：

图1.1 电梯的基本结构

1控制柜(屏)、2曳引机、3曳引钢丝绳、4限速器、5限速器钢绳、6限速器张紧装置、7轿厢、8安全、9轿厢门安全触板、10导轨、11对重、12门、13缓冲器

1.2 系统总体功能设计

本次系统总体设计可分为两大部分：

(1)对办公楼五楼升降机的控制系统进行整体的设计，对其控制需求及连锁需求进行了分析，画出了整体的设计草图，并对其进行了硬件的选择及平面图的设计，同时，对该系统的各个部分进行了详细的设计，最后，还对该系统的各个部分进行了详细的说明。

(2)完成了办公楼五楼升降机的控制系统的主控计算机的设计，并完成了画面的搭建和驱动程序的搭建，并对该系统进行了仿真和调试，并对其进行了实际的操作，以满足所设计的系统的需求。

1.3 硬件设计方案

可编程控制器的选型不但要考虑控制系统需要的控制功能，还要确定输入输出的点数，从这两方面入手选择合适的PLC。

该系统共有16个开关量信号输入：分别是9个限位开关(上升、下降、)、

19个开关量信号输出：分别是电梯(上升、下降、)这几种动作的运行以及报警指示灯。

根据以上条件我们选用PLC S7-1200系列中的CPU1214C，它具有14输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接8个扩展模块。

（1）CPU特性

西门子PLCS7-1200型CPU1214C具有14个点、10个点、2个点、8个点的、8个点位的、10个输出的、2个模态的、多个点位、多个点位的、多达8个的、具有很强的扩展性。此外，还能扩充一个讯号盘，三个通讯模组。CPU自身拥有6个高速度计数，14个截取信号，4个延迟或周期的中断。该内存可由使用者自行设定，用以储存资料，并具备即时的时钟维持能力；

(2)通信

西门子PLCS7-1200型CPU1214C具有1个网络接口，使其能很容易地完成网络通信；为西门子HMI接口提供了3条，为客户机提供了S7通讯接口提供了8条，为程序设计装置提供了1条；资料传送速率可达10/100兆比特/秒；

(3)电源

西门子PLCS7-1200系列CPU1214C的电源电压范围因种类不同而不同，如果是DC电源，电源电压为20.4 V至28.8 V；CPU1214C是AC电源，电源的电压为85到264 V。其工作频段为47-63赫兹。

除此之外，我们还要选择合适的开关量输入输出模块作为拓展模块，在这里我们扩展模块选择一个32路SM1223，具有16路数字量输入和16路数字量输出点，一个16路SM1223，具有8路数字量输出和8路数字量输入点。点数满足使用要求。

1.4 软件设计方案

拟将西门子自主研发的 TIA系统集成于一套完整的 TIA系统开发软件平台，实现控制器、人机接口、驱动系统等多个环节的统一，实现系统间的统一、统一和统一。新版本的TIAV16不但在性能上有了很大的提高，而且还增加了自动系统的诊断能力。TIA Portal有以下几个优点:

（1）支持完全的符号编程，可以任意选择语言，并且CPU对数据存储进行了优化，没有了偏移地址，并且添加了局部常量的概念，可以通过Slice来直接存取一个字或两个字中的某个比特；

（2）在TIA中增加跟踪功能，能够即时记录或因变量而启动状态监测，对PLC中的变量进行监测，监测的结果还能够输出输入，也能够输出到BMP位图中供用户探讨和分析

（3）TIA可变监视器表具有拖放功能，省却了Step7.5.X中的键入、输入、监视等繁琐的工作，并可在可变监视器表上书写笔记；

(4)时域积分法实现了PID的自动调整，具有预先调整和精确调整两种方式；

(5)TIA对128比特的编程进行了密码处理，并对其进行了存贮。

2.1 可编程控制器(PLC)的选型

可编程逻辑控制器系统是整个过程控制驱动装置中最基本、最核心的组成部分，就如同一个大脑，对人起着一种重要的作用，可编程逻辑控制器也可以按照不同的功能进行分类，在此，按照其基本应用和主要功能，我们可以将顺序可编程逻辑控制器分为两类，一类是具有顺序编程逻辑、控制驱动功能的顺序可编程逻辑控制器，一类是具有过程逻辑控制驱动功能的逆序可编程逻辑控制器。除此之外，我们还要选择合适的开关量输入输出模块作为拓展模块，在这里我们扩展模块选择一个32路SM1223，具有16路数字量输入和16路数字量输出点，一个16路SM1223，具有8路数字量输出和8路数字量输入点。点数满足使用要求。

2.3传感器选择

2.3.1 称重传感器选择

波纹管式的感测范围：10,20,30,50,100,200,300,500,500,1000 kg，波纹管式的感测范围是：10,20,30,50,100,200,300,500,500,1000 kg，波纹管式的感测范围是：弯曲梁结构的传感器，使用的是金属波纹管焊接密封的形式，里面充满了惰性气体。具有良好的耐压性、耐压性、耐压性和耐压性。该继电器主要用于对电动机和水泵进行过载保护，因此使用了热继电器。继电器型号为TK-E6HM-C额定工作电流为65-95A满足使用需求。波纹管式传感器优点：

1.使用寿命大于1500万次

2.综合精度优于0.15%FS不锈钢材质，

3.全激光焊接稳定可靠，

4.可定制量程与尺寸

2.3.2 接近传感器选择

邻近传感器的优势：结构简单，输出信号较大，操作简便，成本便宜，还不容易受到油渍、溶液、尘埃或其他污染的影响。因为敏感元件是非接触的，所以即使在不停地重复检测，也不会对传感器造成任何损耗，这可以极大地提高检测的可靠性和使用寿命。

2.3.3 红外对管选择

在本次电梯设计中有夹人警报，红外对管可以完美接收夹人信号并及时报警。

红外对管的优点：抗干扰强，响应速度快，可靠性高。

2.3.4 烟雾传感器选择

选择的烟雾传感器是MQ-2,MQ-2通常用于家庭和工厂中的气体泄漏监测装置，它适合对液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等进行检测。所以，MQ-2型可以说是一种多重气体检测器。

MQ-2的探测距离非常之远。其特点是：高灵敏度，快速响应，工作稳定，使用寿命长，驱动电路简单。

2.4 电机选择

考虑到办公室办公环境问题以及安全问题，本次设计中选用的电机型号为132S2-2其优点是噪声小运行平稳。

2.5 变频器选择

在本次设计的办公室五层电梯控制设计中，需要通过变频器来调节电梯速度。而FR-A800系列变频器采用了整流逆变独立设计（315 kW及以上），并且对系统安全功能进行了增强，并且与多种主流网络通信相兼容。为适应不同的工作环境，FR-A800型变频调速系统采用了表面镀膜工艺，并配有IP55保护级别，适用于不同的工作环境。内置 EMC滤光片，最新研发的高科技驱动器、电源等技术，使 EMC的干扰更小。采用变频调速，确保升降机的安全性，同时也符合本设计的要求。

办公室电梯控制系统主要实现了以下几个功能：（1）设计了合适的电路系统来完成PLC对设备的基本控制；（2）设计了内部和外部控制模式；（3）针对高电梯的运行情况通过上位机进行了监控；（4）根据不同的环境因素控制系统的运行情况。在进行了办公室电梯控制系统控制的研制工作后，本人对 PLC的基础和程序设计有了比较深入的了解。并且，在这一过程中，我对逻辑的发展也有了更大的提升。对现在很受欢迎的模块设计模型进行了进一步的研究。通过对整个项目的研究，本人总结出了一个教训，那就是对项目进行系统性的研究和评估，将直接影响项目的成败。而且，我在开发系统的时候，也经历了很多的曲折，这是我未来发展的基础。

参考文献

[1]徐源. PLC技术对电梯梯群控制系统开发与应用的影响[J]. 科技视界，2022，(25):22-24.

[2]任玲玲，李浪，闫庚龙等. 一种基于PLC的电梯智能控制与监控系统设计[J]. 中国科技信息，2022，(16):60-64.

[3]王瀚泽，位长飞，张飞. 基于PLC和MCGS的智能双开门电梯的控制系统设计[J]. 中国电梯，2022，33(16):28-30+40.