（甘肃电器科学研究院甘肃天水741018）
摘要：电梯门机系统有多种控制形式，有直流调速的，有交流调速的，直到今天的是变频器调速。从电梯控制系统发出让门机工作的信号，直到门机运行结束发出结束信号给控制系统，这个过程就需要我们来设计完成。在这个过程当中，门机一直在运行，但速度却是不断变化。控制方式多种多样，但却要遵循门机的工作原则：那就是慢-快-慢-慢，开门过程与关门过程的工作频率是不一样的。因电梯轿厢顶放置门机的地方空间狭小，所以变频器与PLC之间的接线越少越好，本课题要求使用PLC与变频器通信的USS专用协议，这样相当于通过串口把PLC与变频器连接起来。
基于变频器与PLC通信技术在电梯门机上的应用，降低了生产成本，提高了产品质量。这些都增强了工厂的竞争力，为企业创造出了可观的经济效益。本题设计的就是基于西门子MM440变频器与西门子S7-200PLC通信的电梯门控制程序。
关键词：USS协议；变频器；PLC：电梯门
1引言
1.1课题研究的背景
早期电梯的控制方式几乎全部采用有司机轿内开关控制，电梯的起动、运行、减速、平层、停车等判断均靠司机作出，操作起来很不方便。1894年，奥的斯公司开发了一种由层楼控制器自动控制平层的技术，从而成为电梯控制技术发展的先导。
为了解决乘客候梯时间长的矛盾，1925年出现了一种集选控制技术。它能将各层站上下方向的召唤信号和轿厢内的指令集中和电梯轿厢位置信号比较，从而使电梯合理运行，缩短了乘客候梯的时间，提高了电梯运行效率。这种技术使司机的操作大大简化，不再需要司机对电梯的运行方向和停层选择作出判断，司机仅需按层楼按钮及关闭层门按钮。这一种控制技术现在还在广泛使用，被认为是电梯控制技术的一大进步。
20世纪30年代，交流感应电动机因其价格低，制造和维修方便而广泛应用于电梯上。用改变电动机极对数的方法达到了双速控制的要求，使拖动系统结构简化，可靠性大大提高。目前我国大多数在用电梯均采用这种交流双速变极拖动控制。
早期的直流拖动电梯，在发展到交流单、双速拖动后，随着30年代高层建筑的发展，人们对电梯额定运行速度的要求日益提高，产生了直流调速控制的直流电动机拖动的高速电梯。这一系统从最初的开环、有级、有触点控制发展到今天的闭环、无级、无触点控制系统。这是电梯控制技术的又一次进步。
随着电子技术的发展，从20世纪60年代末到70年代初，开始发展了应用交流电动机的交流调速拖动，它从交流调压调速进而发展到变频变压调速系统。它以其突出的节能效果在一定范围内（≤4m/s）完全取代了直流拖动系统。这是目前正在大力发展的技术，被认为是电梯拖动技术的一次飞跃。
微电子技术的飞速发展使微电脑用于电梯的控制，正全面替代有触点的继电器控制方式。从而使电梯的拖动控制，信号操作及自动调度控制达到了一个新的高度。如今，微电脑的大量应用及大功率半导体元件的技术发展使得电梯控制系统日益自动化、智能化，交流调频调压技术也正向大功率、高速度方向发展。目前，这一技术的发展已使交流调速拖动的电梯速度达到了7m/s，必将逐步取代直流拖动电梯。
2本课题设计方案
2.1变频器参数设定
MicroMaster440变频器是用于控制三相交流电动机速度的系统产品，MicroMaster440变频器有多种型号，额定功率范围为120W~200kW，或者可达250kW，可供用户选择。
将变频器连接到PLC之前必须确认变频器已有以下的系统参数，可使用变频器正面操作盒上的键盘设定参数，参数可按以下步骤设定：
1.将变频器复位到出厂时的设定值（或称缺省值）。使P0010=30，P0970=1。然后按P键，再等几秒钟这个步骤就结束了，别人先前设置过的参数就都被抹掉了，免得影响正常设置。接下来要设置以下参数：
USSPZD长度：P2012[0]=2
USSPKW长度：P2013[0]=127
2.能对变频器所有参数的读/写访问（专家模式）：P0003=3
3.检查所驱动的电动机设置：
P0304=额定电动机电压（V）
P0305=额定电动机电流（A）
P0307=额定功率（W）
P0310=额定电动机频率（Hz）
P0311=额定电动机速度（RPM）
这些设置因使用的电动机不同而不同。
要设置参数P0304，P0305，P0307，P0310和P0311，必须先将参数P0010设为1（快速调试模式）。当完成参数设置后，将参数P0010再设为0。参数P0304，P0305，P0307，P0310和P0311只能在快速调试模式下修改。
4.设定参数P0700=5，设置为远程控制方式，即通过RS-485通信链路的USS通信。
5.设定RS-485串行接口的波特率。
P2010[0]=4（2400bit/s）；=5（4800bit/s）；=6（9600bit/s缺省值）；=7（19200bit/s）。
6.输入从站地址。每个变频器（最大31）可经过总线运行。P2011[0]=0～31。
7.设置基准频率。P2000=50Hz。
8.设置USS规格化。P2009=0，禁止USS规格化；P2009=1，允许USS规格化。
9.EEPROM存储器控制（任选）。当P0971=0断电时，丢失更改的参数设定值（包括P0971）；当P0971=1断电时（缺省值），仍保持更改的参数设定值。
10.设定参数P1000=5，即通过RS-485（COM）通信链路的USS通信发送频率设定值。
其他参数可随时通过PLC程序写入变频器。
2.2S7-200PLC与MM440变频器的USS协议通信
2.2.1通信程序设计
首先对USS协议初始化，然后选择通信方式、地址、波特率等，根据从站地址判断控制对象。然后用写指令写入变频器的参数值。当确认参数全部写入变频器之后，启动变频器。变频器上升时间为6s。变频器停止时，速度下降时间为3s。变频器的P1120参数中的数据就是上升时间，单位为s，所以把6写到P1120中即可；同样，P1121是负责下降时间的，所以把3写到P1121中即可。用按钮进行运行频率（25Hz与40Hz）的切换，用按钮进行电动机正反转的切换。电动机减速停止的控制信号要求是连续的，也就是在整个减速过程中此信号应保持“ON”。快速停止可理解为“急停”，这个信号是脉冲信号即可。消除故障钮就是变频器故障复位钮，一般变频器出现内部故障后，先找出问题，排除故障，然后还需有一个外部信号，变频器接到此信号后，才能恢复工作。
1.明确控制要求后，要进行PLC的I/O分配，PLC的控制接线图如图2-4所示。
图2-1I/O分配
2.PLC与变频器通信的控制程序梯形图及详解如图2-5所示。
图2-2USS通信指令控制程序梯形图
图2-3USS通信指令控制程序梯形图（续）
2.3控制过程说明
本设计通过PLC编写USS通信程序与变频器相连接，从而使变频器在PLC的控制下变频调速，再由变频器与电机相连接，从而改变电机速度，达到改变电梯门速度的控制要求。
结论
本文介绍了一种新的电梯门调速方法，将PLC与变频器通过USS协议想连接，详细介绍了PLC、变频器和USS协议，介绍了控制系统的通讯方式，做出了通讯程序的标准化设计。
通过上述设计，本设计的主要工作和结论是：
1.提供了一种控制方式，即PLC与变频器相结合，提高了程序的精确性，控制精度高，易于设置和管理。
2.利用工作通信网络和西门子公司提供的其工业控制产品所支持的通讯方式和通讯协议，设计自动化控制系统的通信方式。
3.USS协议时SIEMENS公司所有传动产品的通用通讯协议，他是一种基于串行总线进行数据通讯的协议，可支持变频器与PLC或PLC之间建立通信连接。对USS协议作了很深入的研究，将两者的通信部分设计成标准化，可以在多个项目中直接应用。
综上所述，本设计的重点是通过PLC与变频器相结合实现电梯门的控制的设计，并且经过调试符合要求。
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