乘客電梯的PLC控制

乘客電梯的PLC控制,乘客電梯,plc,控制,節(jié)制 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第一章 引 言自1889年美國奧梯斯升降機(jī)公司推出世界第一部以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的升降機(jī)以來，電梯在驅(qū)動(dòng)方式上經(jīng)歷了卷筒式驅(qū)動(dòng)、牽引式驅(qū)動(dòng)等歷程，逐漸形成了直流電機(jī)拖動(dòng)和交流電機(jī)拖動(dòng)兩種不同的拖動(dòng)方式。如今電梯已成為人們進(jìn)出高層建筑不可或缺的代步工具；而且作為載人工具，人們?cè)谶\(yùn)行的平滑性、高速性、準(zhǔn)確性、高效性等一系列靜、動(dòng)態(tài)性能方面對(duì)它提出了更高的要求。由于早期的電梯繼電器控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線復(fù)雜、一旦接收完成不易更改等缺點(diǎn)，所以需要開發(fā)一種安全、高效的控制方式?？删幊炭刂破鳎≒LC）既保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計(jì)算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)性能。因此，PLC在電梯控制領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC（即可編程控制器）在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用。PLC是一種基于數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來存儲(chǔ)用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出，完成一系列邏輯、順序、定時(shí)、記數(shù)、運(yùn)算等確定的功能，來控制各種類型的機(jī)電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過程。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(dòng)扶梯.。在現(xiàn)代社會(huì),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(jì),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(shí)有個(gè)叫阿基米德的人設(shè)計(jì)出-人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)。1858年以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的客梯，在美國出現(xiàn),繼而有在英國出現(xiàn)水壓梯。1889年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動(dòng)機(jī)作為電梯動(dòng)力,這才出現(xiàn)名副其實(shí)的電梯,并使電梯趨于實(shí)用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺(tái)自動(dòng)扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯,首批46臺(tái)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(jì)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(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1967年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動(dòng)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(gè)新的發(fā)展時(shí)期。第二章 概述2.1電梯硬件的分析2.1.1 電梯的組成(1)曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動(dòng)力，使電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。(2)導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。(3)轎廂轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。(4)門系統(tǒng)門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機(jī)，門鎖裝置組成。(5)重量平衡系統(tǒng)系統(tǒng)的主要功能是相對(duì)平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對(duì)重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動(dòng)正常。系統(tǒng)主要由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。(6)電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能是提供動(dòng)力，實(shí)行電梯速度控制。電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等組成。(7)電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。(8)安全保護(hù)系統(tǒng)保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由限速器，安全鉗，緩沖器，端站保護(hù)裝置組成。2.1.2電梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？?。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。2. 2可編程控制器的介紹2.2.1可編程控制器的發(fā)展第一臺(tái)可編程控制器的設(shè)計(jì)規(guī)范是美國通用公司提出的。當(dāng)時(shí)的目的是要求設(shè)計(jì)一種新的控制裝置以取代繼電器盤，在保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，同時(shí)具有現(xiàn)代化生產(chǎn)線所要求的時(shí)間響應(yīng)快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可隨工藝改變、易于與計(jì)算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)與功能。這一設(shè)想提出后，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年研制成第一臺(tái)PLC，型號(hào)為PDP-14，投入通用汽車公司的生產(chǎn)線控制中，取得了令人滿意的效果，從此開創(chuàng)了PLC的新紀(jì)元。第一臺(tái)PLC具有模塊化、可擴(kuò)充、可重編程及用于工業(yè)環(huán)境的特性。這些控制器易于安裝，占用空間小，可重復(fù)使用。盡管控制器編程有些瑣碎，但它具有公共的工廠標(biāo)準(zhǔn)梯形圖編程語言，這樣使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便的使用它。在短時(shí)間內(nèi)，PLC在其他工業(yè)部門也得到應(yīng)用。到70年代初，食品、金屬和制造等工業(yè)部門相繼使用PLC代替繼電器控制設(shè)備，邁出了其實(shí)用化階段的第一步。70年代中期，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使8位微處理器和位片處理器相繼問世，使可編程控制技術(shù)產(chǎn)生了飛躍。在邏輯運(yùn)算功能的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)控制、提高了運(yùn)算速度，擴(kuò)大了輸入輸出規(guī)模。在這個(gè)時(shí)期，日本、西德（原）和法國相繼研制出了自己的PLC，我國在1974年也開始研制。70年代由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使PLC向大規(guī)模、高速性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品。這是面向工程技術(shù)人員的編程語言發(fā)展成熟，出現(xiàn)了工藝人員使用的圖形語言。在功能上，PLC可以代替某些模擬控制裝置和小型機(jī)DDC系統(tǒng)。進(jìn)入八九十年代后，PLC的軟硬件功能進(jìn)一步得到加強(qiáng)，PLC已發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng)，能與其他設(shè)備通信，生成報(bào)表，調(diào)度產(chǎn)生，可診斷自身故障及機(jī)器故障。這些改進(jìn)使PLC符合今天對(duì)高質(zhì)量高產(chǎn)出的要求。盡管PLC功能越來越強(qiáng)，但他仍然保留了先前的簡單與易于使用的特點(diǎn)(PLC實(shí)物圖2-1)圖2-1 三種常見的PLC2.2.2 PLC的用途PLC的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置,使其應(yīng)用受到限制。但近年來由于微處理器芯片及有關(guān)元件價(jià)格大大下降,使PLC的成本下降,同時(shí)又由于PLC的功能大大增強(qiáng),使PLC 的應(yīng)用越來越廣泛,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。PLC的應(yīng)用通常可分為五種類型：（1）順序控制 這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC可應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。如注塑機(jī)、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。（2）運(yùn)動(dòng)控制 PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸位置控制模版。在多數(shù)情況下，PLC把掃描目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模版塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運(yùn)動(dòng)平滑。相對(duì)來說，位置控制模塊比計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）裝置體積更小，價(jià)格更低，速度更快，操作方便。（3）閉環(huán)過程控制 PLC能控制大量的物理參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。PID（Proportional Intergral Derivative）模塊的提供使PLC具有閉環(huán)控制功能,即一個(gè)具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某一個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí),PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出,把變量保持在設(shè)定值上。（4）數(shù)據(jù)處理 在機(jī)械加工中，出現(xiàn)了把支持順序控制的PLC和計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備緊密結(jié)合的趨向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已將CNC控制功能作為PLC的一部分。為了實(shí)現(xiàn)PLC和CNC設(shè)備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳遞，該公司采用了窗口軟件。通過窗口軟件，用戶可以獨(dú)自編程，由PLC送至CNC設(shè)備使用。美國GE公司的CNC設(shè)備新機(jī)種也同樣使用了具有數(shù)據(jù)處理的PLC。預(yù)計(jì)今后幾年CNC系統(tǒng)將變成以PLC為主體的控制和管理系統(tǒng)。（5）通信和聯(lián)網(wǎng) 為了適應(yīng)國外近幾年來興起的工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）及集散控制系統(tǒng)（DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展PLC之間，PLC和上級(jí)計(jì)算機(jī)之間的通信功能。作為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，不僅PLC數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電故障時(shí)的對(duì)策。2.2.3可編程控制器(PLC)的特點(diǎn)2.2.31 PLC的性能特點(diǎn)(1)硬件的可靠性PLC是在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的PLC能置于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。在硬件設(shè)計(jì)方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固，簡化安裝，使它易于抗振動(dòng)沖擊，對(duì)印制電路板的設(shè)計(jì)、加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨(dú)特的方式。例如，在輸入/輸出電路中都采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，用提高了抗干擾性能；各個(gè)I/O端口都除采用了常規(guī)模擬器濾波以外，還加上了數(shù)字濾波；內(nèi)部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進(jìn)的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號(hào)；采用了較合理的電路程序，一旦某模塊出現(xiàn)故障，進(jìn)行在線插拔、調(diào)試時(shí)不會(huì)影響各機(jī)的正常運(yùn)行。由于PLC本身具有很高的可靠性，所以發(fā)生故障的部位大多集中在輸入/輸出的部件上，以及如傳感器件、限位開關(guān)、光電開關(guān)、電磁電機(jī)等外圍裝置上。(2) 編程簡單，使用方便用微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，常使用匯編語言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。例如，目前打多數(shù)PLC均采用的梯形圖語言編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感，又顧及了大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平很容易被電氣技術(shù)人員所接受，易于編程，程序改變時(shí)也容易修改，很靈活方便。這種面向控制過程、面向問題的編程方式，與目前微機(jī)控制常用的匯編語言相比，雖然在PLC內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時(shí)間，但對(duì)大多數(shù)的機(jī)電控制設(shè)備來說，這是微不足道的。(3) 接線簡單，通用性好PLC的接線只需將輸入信號(hào)的設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號(hào)執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與PLC輸出端子連接。接線簡單、工作最少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩。PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“接線網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動(dòng)化過程就能隨意改變。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。用于連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的硬件接口實(shí)際上是PLC的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計(jì)就使現(xiàn)場(chǎng)電氣人員與技術(shù)人員易于是用。(4)可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可分為兩類：一類是低速網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬波特，傳輸距離為5002500m；另一類為高速網(wǎng)絡(luò)，采用令牌傳送方式通信，傳輸速率為1M10Mbps，傳輸距離為5001000m，網(wǎng)上結(jié)點(diǎn)可達(dá)1024個(gè)。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級(jí)連，網(wǎng)上可兼容不同類型的可編程控制器和計(jì)算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。(5) 易于安裝，便于維護(hù)PLC安裝簡單而且功能有效，其相對(duì)小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方，在從繼電器系統(tǒng)改換到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器附近并將連線向已有接線端，其實(shí)改換很方便，只要將輸入/輸出設(shè)備連向接線端即可。在大型安裝中，長距離輸入/輸出站點(diǎn)安放在最優(yōu)地點(diǎn)。長距離站通過同軸電纜獲雙扭線連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，長距離子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場(chǎng)地前由PLC制造商預(yù)先連好線，這一方法大大減少了電氣技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間。從一開始，PLC便以易維護(hù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的，維護(hù)時(shí)只需更換模塊級(jí)插入式部件，故障檢測(cè)電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫編程指令來報(bào)告故障。PLC的這些及其他特性使之成為任何一個(gè)控制系統(tǒng)的有益部分。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實(shí)現(xiàn)，向其他智能設(shè)備一樣,PLC的潛在優(yōu)點(diǎn)還取決于應(yīng)用時(shí)的創(chuàng)造性。2.2.4 PLC的工作原理PLC具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中，用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條。如此周而不斷循環(huán)。每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。一個(gè)掃描周期大致可分為I/O刷新和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。所謂I/O刷新即對(duì)PLC的輸入進(jìn)行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內(nèi)部寄存器，同時(shí)將新的運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。這實(shí)際是將存入輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行了一次更新，故稱為“I（輸入）/O(輸出) 刷新”。由此可見，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出端也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，或者說輸出隊(duì)輸入產(chǎn)生了響應(yīng)。反之，若在本次I/O刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，即不響應(yīng)，而要到下一次掃描期間輸出才會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對(duì)輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長短主要取決于這幾個(gè)因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時(shí)間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長短。對(duì)于慢速控制系統(tǒng)，響應(yīng)速度常常不是主要的，故這種方式不但沒有壞處反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。因?yàn)楦蓴_常是脈沖式的、短時(shí)的，而由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，常常要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，瞬間干擾所引起的誤動(dòng)作將會(huì)大大減少，故增加了抗干擾能力。但對(duì)控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，這一問題就需慎重考慮。應(yīng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間作出精確的計(jì)算，精心編排程序，合理安排指令的順序，以盡可能減少周期造成的響應(yīng)延時(shí)等的不良影響。2.2.5 PLC的編程語言PLC提供了較完整的編程語言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變繼電器的硬接線線路，這就是所謂的“可編程序”。程序由編程器送到PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。PLC提供的編程語言通常由三種：梯形圖、功能圖、及布爾邏輯編程。梯形圖(Ladder Programming)是應(yīng)用最廣的，梯形圖編程有時(shí)稱為繼電器梯形圖邏輯圖編程。它使用的最廣是因?yàn)樗鸵酝睦^電器控制線路很接近。梯形圖是在原電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來的，它與電氣操作原理相呼應(yīng)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是形象、直觀和實(shí)用，為廣大電氣技術(shù)人員所熟知。PLC的梯形圖與電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。PLC的梯形圖使用的時(shí)內(nèi)部繼電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，都是由軟件實(shí)現(xiàn)的，其主要特點(diǎn)為使用方便、修改靈活。功能圖編程（Function Chart Programming）是一種較新的編程方法。它的作用使用功能圖來表達(dá)一個(gè)順序控制過程。布爾邏輯編程(Boolean Logic Programming)包括“與”（AND）、或(OR)、非(NOT)以及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器等。每一種編程方法都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，根據(jù)每一種特殊的控制要求，根據(jù)編程者的熟練程度正確合理應(yīng)用編程方法。第三章 課題任務(wù)的分析3.1 電梯控制方法的分析隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、近年來，我國的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng)(“早期安裝的電梯多位繼電器控制系統(tǒng))、PLC控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點(diǎn)，目前已逐漸被淘汰。微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷。而PLC控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng),設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造目前國內(nèi)七八十年代安裝的許多電梯電氣部分用繼電器接觸器控制系統(tǒng)，線路復(fù)雜，接線多，故障率高，維修保養(yǎng)難，許多已處于閑置狀態(tài)，其拽引系統(tǒng)多采用交流雙速電機(jī)系統(tǒng)換速，效率低，調(diào)速性能指標(biāo)較差，嚴(yán)重影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。由于這些電梯交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，交流雙速電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)性能及乘坐舒適感較差，交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)屬能耗型調(diào)速的機(jī)械部分無大問題，為節(jié)約資金，大部分老式電梯用戶希望對(duì)電梯的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高電梯的運(yùn)行性能。因此對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，尋找適合我國老式電梯的改造方法具有十分重要的意義電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。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。自80年代后期PLC引入我國電梯行業(yè)以來，由PLC組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。并形成了一系列的定型產(chǎn)品。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。3.2 整體設(shè)計(jì)流程的確定綜上所述，本設(shè)計(jì)就以PLC作為工具對(duì)升降電梯的各種操作進(jìn)行控制。以上已對(duì)四層電梯的硬件部分作了分析，看需要什么樣的開關(guān)，電機(jī)，信號(hào)燈等。然后，畫出它的控制面板圖，再根據(jù)控制面板圖估計(jì)一下I/O點(diǎn)數(shù)，這樣可以確定所選機(jī)型，然后在軟件設(shè)計(jì)，寫出流程圖，梯形圖，寫出語句。最后是進(jìn)行調(diào)試，看看此程序是否可行。第四章 可編程控制器的機(jī)型選4.1可編程控制器控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)估算4.1.1控制電磁閥等所需的I/O點(diǎn)數(shù)有電磁閥的動(dòng)作原理可知，一個(gè)單線圈電磁閥用可編程控制器時(shí)需兩個(gè)輸入及一個(gè)輸出；一個(gè)雙線圈電磁閥需三個(gè)輸入及兩個(gè)輸出；一個(gè)比例式電磁閥需三個(gè)輸入及五個(gè)輸出。一個(gè)按鈕需一個(gè)輸入；一個(gè)光電開關(guān)要占用一個(gè)或兩個(gè)輸入點(diǎn)；一個(gè)信號(hào)占用一個(gè)輸出點(diǎn)；而波段開關(guān)，有幾個(gè)波段就占用幾個(gè)輸入點(diǎn)；一般情況，各種位置開關(guān)都要占用兩個(gè)輸入點(diǎn)。根據(jù)上面所述原理分析，本設(shè)計(jì)用到十個(gè)按鈕，需要十個(gè)輸入點(diǎn)。四個(gè)位置按鈕，需要八個(gè)輸入點(diǎn)。十六個(gè)信號(hào)燈，需要十六個(gè)輸出點(diǎn)。4.1.2控制交流電機(jī)所需的I/O點(diǎn)數(shù)根據(jù)具體情況，本設(shè)計(jì)可以不用到交流電機(jī)，所以，可以不算上交流電機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)。4.1.3控制直流電動(dòng)機(jī)所需的I/O點(diǎn)數(shù)本設(shè)計(jì)是對(duì)電梯的控制，所以，我們根據(jù)情況可知，要控制電梯的上升和下降，需要一個(gè)可逆運(yùn)行的直流電機(jī)。這樣，我們需要九個(gè)輸入點(diǎn)和六個(gè)輸出點(diǎn)。57894.2內(nèi)存的估計(jì)用戶程序所需內(nèi)存容量要受到下面幾個(gè)因素的影響：內(nèi)存利用率；開關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)；模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)；用戶的編程水平。4.2.1內(nèi)存利用率的說明我們把一個(gè)程序段中的接點(diǎn)數(shù)與存放該程序段所代表的機(jī)器語言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為利用率。4.2.2開關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù)的確定一般系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出的比為6：4。這方面的經(jīng)驗(yàn)公司是根據(jù)開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出的總點(diǎn)數(shù)給出的。所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量（輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)*104.2.3模擬量輸入輸出的總點(diǎn)數(shù)的確定只有模擬量輸入時(shí)： 內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)*100模擬量輸入輸出同時(shí)存在： 內(nèi)存擬量字?jǐn)?shù)*2004.2.4程序編寫質(zhì)量的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：總存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=(開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)+開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù))*10+模擬量點(diǎn)數(shù)*150。然后按計(jì)算存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)的25%考慮裕量。4.3響應(yīng)時(shí)間的分析可編程控制器順序掃描的工作方式使它不能可靠的接收持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與由此而使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間=輸入濾波時(shí)間+輸出濾波時(shí)間+掃描周期。4.4輸入輸出模塊的選擇可編程控制器輸入模塊是檢測(cè)并轉(zhuǎn)換來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（按鈕、限位開關(guān)、接近開關(guān)等）的高電平信號(hào)為機(jī)器內(nèi)部電平信號(hào)，模型類型分直流5、12、24、48、60V幾種；交流115V和220V兩種。模塊輸出的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為外部過程的控制信號(hào)。輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的電流累計(jì)值必須小于公共段所允許通過的電流值。輸出模塊的電流值必須大于負(fù)載電流的額定值。4.5機(jī)型的確定綜上所述，根據(jù)具體情況，我們選擇三菱的FX系列。輸入輸出點(diǎn)數(shù)為34點(diǎn)，電機(jī)20點(diǎn)，考慮10%到15%的I/O裕量，我們選擇FX2N-64MR這種型號(hào)。第五章 硬件設(shè)計(jì)5.1硬件配置簡介PLC產(chǎn)品出現(xiàn)以來，它以面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)，普遍受到電器控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量PLC成功取代了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展速度快。本文所用到的產(chǎn)品是日本三菱FX系列超小型的FX2C-64MR。在此簡單的介紹該機(jī)型的一些技術(shù)指標(biāo)。技術(shù)性能分為：一般性能，功能特性（基本單元），輸入性能，輸出性能和其它性能。5.1.1一般性能（見下表5.1）表5.1一般性能電源AC110120V/220240V單相50/60Hz電源波動(dòng)AC93.5132V/187264V，10ms以下瞬時(shí)斷電，控制不受影響環(huán)境溫度055度環(huán)境濕度45%95%，無凝露抗振動(dòng)1055Hz，0.5mm，最大2g（重力加速度）抗沖擊10g，3軸X、Y、Z方向各3次抗噪聲1000V,1us,30100Hz(噪聲仿真器)絕緣耐壓AC 1500V，1min(各端子與接地端之間)絕緣電阻5M,500V DC(各端子與接地端之間)接地小于100（如果不可能，也可以不接地）環(huán)境無腐蝕氣體，無導(dǎo)電塵埃5.1.2輸入性能（見表4.2）表5.2輸入性能輸入類型無電壓觸點(diǎn)或NPN集電極開路晶體管絕緣光-電隔離 輸入電壓內(nèi)部電源DC24V4V,外部電源DC24V8V輸入阻抗近似3.3K工作電流OFF-ONDC4mA(最小)ON-OFFDC1.5mA（最大）響應(yīng)時(shí)間OFF-ON近似10ms(有8點(diǎn)可改變從060ms)ON-OFF近似10ms（有8點(diǎn)可改變從060ms）5.1.3功能特性（見下表5.3）表5.3功能特性執(zhí)行方法周期執(zhí)行存儲(chǔ)的程序，集中輸入/輸出執(zhí)行速度平均12us/步程序語言繼電器和邏輯符號(hào)（梯形圖）程序容量1000步指 令邏輯指令20條（包括MC/MCR,CJP/EJP,S/R）步進(jìn)梯形指令2條（STL,REJ）功能指令87個(gè)（包括+，-，=，等程序記憶內(nèi)部配置CMOS-RAM,EPROM/EEPROM卡輔助繼電器無鎖存128點(diǎn)鎖存64點(diǎn)狀態(tài)（鎖存）64點(diǎn)特殊16點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器64點(diǎn)定時(shí)器0.1s定時(shí)器24點(diǎn)（延時(shí)接通）0.1999s0.01s定時(shí)器8點(diǎn)（延時(shí)接通）0.0199.9s計(jì)數(shù)器（鎖存）30點(diǎn)，減法計(jì)數(shù)（0999）高速計(jì)數(shù)器（鎖存）1點(diǎn)，加/減計(jì)數(shù)（0999999），最大2KHz電池保護(hù)鋰電池，壽命約5年診斷程序檢查（和，語法，電路），定時(shí)監(jiān)視，電池電壓，電源電壓5.1.4輸出性能（見下表5.4）表5.4輸出性能輸出類型繼電器輸出絕緣繼電器絕緣輸出負(fù)荷電阻負(fù)荷2A/點(diǎn)感性負(fù)荷35V/A/300000次接通斷開燈泡負(fù)荷100W漏電流0mA響應(yīng)時(shí)間OFF-ON近似10msON-OFF近似10ms5.1.4其它功能（見下表5.5）表5.5其它功能型號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)端子塊功耗輸入傳感器電源F1-60MR36點(diǎn)24點(diǎn)可拆卸端子40V/A0.2A5.2電梯控制系統(tǒng)的硬件面板圖（見附圖1）從圖中可以看到,左邊是電梯的模擬圖,它的極限位置是由限位開關(guān)SQ1-SQ4控制,右邊和下面是PLC的模擬接線圖,給接線和理解都帶來了方便.5.3輸入/輸出的分配5.3.1輸入表5.6輸入序號(hào)名稱輸入點(diǎn)序號(hào)名稱輸入點(diǎn)0四層內(nèi)選按鈕S4X0007一層上呼按鈕U1X0071三層內(nèi)選按鈕S3X0018二層上呼按鈕U2X0102二層內(nèi)選按鈕S2X0029三層上呼按鈕U3X0113一層內(nèi)選按鈕S1X00310一層行程開關(guān)SQ1X0124四層下呼按鈕D4X00411二層行程開關(guān)SQ2X0135三層下呼按鈕D3X00512三層行程開關(guān)SQ3X0146二層下呼按鈕D2X00613四層行程開關(guān)SQ4X0155.3.2輸出表5.7輸出序號(hào)名稱輸出點(diǎn)序號(hào)名稱輸出點(diǎn)0四層指示L4Y0008二層內(nèi)選指示SEL2Y0101三層指示L3Y0019一層內(nèi)選指示SEL1Y0112二層指示L2Y00210一層上呼指示UP1Y0123一層指示L1Y00311二層上呼指示UP2Y0134轎箱下降指示DOWNY00412三層上呼指示UP3Y0145轎箱上升指示UPY00513二層下呼指示DN2Y0156四層內(nèi)選指示SL4Y00614三層下呼指示DN3Y0167三層內(nèi)選指示SL3Y00715四層下呼指示DN4Y017第六章 軟件設(shè)計(jì)6.1程序流程圖流程圖分兩種情況來考慮,(一)電梯的上升;(二)電梯的下降,電梯的上升有:(1)二層內(nèi)呼叫;(2)三層內(nèi)呼叫;(3)四層內(nèi)呼叫,然后和限位開關(guān)一起控制電梯的上升電梯的下降有:(1)一到三層呼叫;(2)一到二層呼叫;(3)一層呼叫,同時(shí)和限位開關(guān)控制電梯的下降6.2程序語句步序指令器件號(hào)說明步序指令器件號(hào)說明0LDX012停在一層41ORM641ANIX00342ORM652ANDX007一層上呼按鈕43ANIX0133LDM144OUTM4一層到二層4ANIT345LDX013停在二層5ANIT1046ANIX0026ANIT1347ANDX010二層上呼按鈕7ORB48LDM58ANIM849ANIT49ANIM1250ANIT1510ANIM551ORB11OUTM1在一層按52ANIM112LDM153ANIM1213ANDX000四層內(nèi)選按鈕54ANIM1514ANIX00155ANIM815ANIX00256OUTM5在二層按16LDM257LDM517ANIM1858ANDX000四層內(nèi)選按鈕18ORB59LDM619ORM6060ANIM1720ORM6161ORB21ANIX01562ORM6622OUTM2一層到四層63ORM6723LDM164ANIX01524ANDX001三層內(nèi)選按鈕65ANIX00125ANIX00066ANIX00326ANIX00267OUTM6二層到四層27LDM368LDM528ANIM1469ANDX001三層內(nèi)選按鈕29ORB70LDM730ORM6271ANIM1331ORM6372ORB32ANIX01473ORM6833OUTM3一層到三層74ORM6934LDM175ANIX01435ANDX002二層內(nèi)選按鈕76ANIX00036ANIX00077ANIX00337ANIX00178OUTM7二層到三層38LDM479LDX013停在二層39ANIM980ANIX00240ORB81ANDX006二層下呼按鈕82LDM8124ANIX00283ANIT5125ANIX00384ORB126OUTM11三層到四層85ANIM1127LDX014停在三層86ANIM5128ANIX00187ANIM10129ANDX005三層下呼按鈕88ANIM12130LDM1289ANIM15131ANIT790ANIM69132ANIT1791OUTM8在二按133ORB92LDM8134ANIM193ANDX003一層內(nèi)選按鈕135ANIM594LDM9136ANIM1095ANIM4137ANIM1596ORB138OUTM12在層按97ORM70139LDM1298ORM71140ANDX002二層內(nèi)選按鈕99ANIX012141LDM13100ANIX000142ANIM7101ANIX001143ORB102OUTM9二層到一層144ORM74103LDX014停在三層145ORM75104ANIX001146ANIX013105ANDX011三層上呼按鈕147ANIX000106LDM10148ANIX003107ANIT6149OUTM13三層到二層108ORB150LDM12109ANIM12151ANDX003一層內(nèi)選按鈕110ANIM15152LDM14111ANIM5153ANIM3112ANIM8154ORB113ANIM1155ORM76114ANIM75156ORM77115OUTM10在三層按157ANIX012116LDM10158ANIX000117ANDX000四層內(nèi)選按鈕159ANIX002118LDM11160OUTM14三層到一層119ANIM16161LDX015停在四層120ORB162ANIX000121ORM72163ANDX004四層下呼按鈕122ORM73164LDM15123ANIX015165ANIT8166ANIT20209ORM19167ANIT22210ANIX015168ORB211OUTM19一層到二三四169ANIM10212LDM3170ANIM5213ANDM4171ANIM1214ORM20172OUTM15在四層按215ANIX014173LDM15216OUTM20一層到二、三174ANDX001三層內(nèi)選按鈕217LDM2175ANIX002218ANDM4176ANIX003219ORM21177LDM16220ANIX015178ANIM11221OUTM21一層到二、四179ORB222LDM2180ORM78223ANDM3181ORM19224ORM22182ANIX014225ANIX015183OUTM16四層到三層226OUTM22一層到三、四184LDM15227LDM6185ANDX002二層內(nèi)選按鈕228ANDM7186ANIX001229ORM23187ANIX003230ANIX015188LDM17231OUTM23二層到三、四189ANIM6232LDM13190ORB233ANDM14191ORM80234ORM24192ORM81235ANIX012193ANIX013236OUTM24三層到二、一194OUTM17四層到二層237LDM16195LDM15238ANDM17196ANDX003一層內(nèi)選按鈕239ANDM18197ANIX001240ORM25198ANIX002241ANIX012199LDM18242OUTM25四層到三二一200ANIM3243LDM17201ORB244ANDM18202ORM82245ORM26203ORM83246ANIX012204ANIX012247OUTM26四層到二、一205OUTM18四層到一層248LDM16206LDM2249ANDM17207ANDM3250ORM27251ANIX013293ANIX015252OUTM27四層到三、二294ANIM8253LDM16295OUTM66二層到四層254ANDM18296LDX004四層下呼按鈕255ORM28297ANDX013停在二層256ANIX012298ORM67257OUTM28四層到三、一299ANIX015258LDX000四層內(nèi)選按鈕300ANIM8259ANDX012停在一層301OUTM67二層到四層260ORM60302LDX001三層上呼按鈕261ANIX015303ANDX013停在二層262OUTM60一層到四層304ORM68263LDX004四層上呼按鈕305ANIX014264ANDX012停在一層306ANIM8265ORM61307OUTM68二層到三層266ANIX015308LDX011三層上呼按鈕267OUTM61一層到四層309ANDX013停在二層268LDX001三層內(nèi)選按鈕310ANIX005269ANDX012停在一層311ORM69270ORM62312ANIX014271ANIX014313ANIM8272OUTM62一層到三層314OUTM69二層到三層273LDX011三層上呼按鈕315LDX003一層內(nèi)選按鈕274ANDX012停在一層316ANDX013停在二層275ANIX005317ORM70276ORM63318ANIX012277ANIX014319ANIM5278OUTM63一層到三層320OUTM70二層到一層279LDX002二層內(nèi)選按鈕321LDX007一層上呼按鈕280ANDX012停在一層322ANDX013停在二層281ORM64323ORM710282ANIX013324ANIX012283OUTM64一層到二層325ANIM5284LDX010二層上呼按鈕326OUTM71二層到一層285ANDX012停在一層327LDX000四層內(nèi)選按鈕286ANIX006328ANDX014停在二層287ORM65329ORM72288ANIX013330ANIX015289OUTM65一層到二層331ANIM12290LDX000四層內(nèi)選按鈕332OUTM72三層到四層291ANDX013停在二層333LDX004四層下呼按鈕292ORM66334ANDX014停在三層335ORM73377ORM80336ANIX015378ANIX013337ANIM12379OUTM80四層到二層338OUTM73三層到四層380LDX006二層下呼按鈕339LDX002二層內(nèi)選按鈕381ANDX015停在四層340ANDX014停在三層382ANIX010341ORM74383ORM81342ANIX013384ANIX013343ANIM10385OUTM81四層到二層344OUTM74三層到二層386LDX003一層內(nèi)選按鈕345LDX006二層下呼按鈕387ANDX015停在四層346ANDX014停在三層388ORM82347ANIX010389ANIX012348ORM75390OUTM82四層到一層349ANIX013391LDX007上層上呼按鈕350ANIM10392ANDX015停在四層351OUTM75三層到二層393ORM83352LDX003一層內(nèi)選按鈕394ANIX012353ANDX014停在三層395OUTM83四層到一層354ORM76396LDM4355ANIX012397ANIX012356ANIM10398OUTT3延時(shí)2秒357OUTM76三層到一層399K20358LDX007一層上呼按鈕400LDM7359ANDX014停在三層401ANIX013360ORM77402OUTT4延時(shí)2秒361ANIX012403K20362ANIM10404LDM9363OUTM77三層到一層405ANIX013364LDX001三層內(nèi)選按鈕406OUTT5延時(shí)2秒365ANDX015停在四層407K20366ORM78408LDM11367ANIX014409ANIX014368OUTM78四層到三層410OUTT6延時(shí)2秒369LDX005三層下呼按鈕411K20370ANDX015停在四層412LDM13371ANIX011413ANIX014372ORM79414OUTT7延時(shí)2秒373ANIX014415K20374OUTM79四層到三層416LDM16375LDX002二層內(nèi)選按鈕417ANIX015376ANDX015停在四層418OUTT8延時(shí)2秒419K20461ANIX012420LDM3462OUTT23延時(shí)2秒421ANIX012463K20422OUTT9延時(shí)2秒464LDM19423K20465ANDX013424OUTT10延時(shí)4秒466ORM40425K40467ANIX015426LDM2468OUTM40427ANIX012469LDM40428OUTT11延時(shí)2秒470ANIX013429K20471OUTT24延時(shí)2秒430OUTT12延時(shí)4秒472K20431K40473LDM40432OUTT13延時(shí)6秒474ANDX014433K60475ORM41434LDM6476ANIX015435ANIX013477OUTM41436OUTT14延時(shí)2秒478LDM41