畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC的5層電梯控制

1、* 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目 基于 plc 的電梯控制 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào) * 姓名 * 設(shè)計(jì)依據(jù)：某五層帶電梯圖書館樓 控制系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)和拖動(dòng)系統(tǒng) 載重 設(shè)計(jì)要求：完成設(shè)計(jì)的總體方案。 熟悉相關(guān)軟件并畫出電路圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)仿真。 參考文獻(xiàn)：揚(yáng)長能可編程控制器原理及應(yīng)用重慶大學(xué)出版社 劉載文電梯控制技術(shù)電子工業(yè)出版社 孟紅軍三菱變頻調(diào)速器手冊 高麗麗控制交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在電梯中的應(yīng)用山東科技 大學(xué)出版社 完 成 期 限：5-15 周 指導(dǎo)教師簽名： * 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 目 錄 摘 要.vii abstract .viii 1

2、 緒論.9 1.1 研究的意義及背景 .9 1.2 電梯的概述 .11 1.3 電梯的分類 .11 1.3.1 按用途分類 .11 1.3.2 按速度分類 .12 1.3.3 按曳引電動(dòng)機(jī)的供電電源分類 .12 1.3.4 按有、無蝸輪減速器分類 .12 1.3.5 按驅(qū)動(dòng)和控制方式分類.12 1.4 電梯的組成.13 1.5 電梯的保護(hù)裝置.14 1.6 電梯的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r.14 2 plc 簡介.16 2.1 plc 的發(fā)展歷程.23 2.2 plc 的定義.25 2.3 plc 的特點(diǎn).錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.3.1 可靠性 .17 2.3.2 易操作性 .19 2.

3、3.3 靈活性 .20 2.3.4 機(jī)電一體化 .20 2.4 plc 的基本結(jié)構(gòu).25 2.4.1 cpu 模塊.26 2.4.2 i/o 模塊.27 2.4.3 編程器 .27 2.4.4 存儲(chǔ)器 .27 2.4.5 開關(guān)量 i/0 模塊 .28 2.4.6 電源模塊 .29 2.5 可編程控制器的工作原理 .29 2.5.1 輸入采樣階段 .30 2.5.2 用戶程序執(zhí)行階段 .31 2.5.3 輸出刷新階段 .31 3 電梯的硬件設(shè)計(jì) .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 31 設(shè)計(jì)思想及功能說明.31 32 電梯的控制要求 .16 33 plc 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析.17 4.電梯的

4、軟件設(shè)計(jì) .32 4.1 plc 控制程序設(shè)計(jì).3 4.1.1 plc 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則 .3 4.1.2 plc 提供的編程語言 .3 4.1.3 plc 編程步驟 .4 4.2 i/o 分配表.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.3 硬件接線圖 .錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.4 plc 程序指令.13 4.5 plc 梯形圖.17 4.6 系統(tǒng)的調(diào)試與操作.22 5 故障報(bào)警及消防運(yùn)行 .23 5.1 電梯的報(bào)警的原因及處理方法.23 5.1.1 曳引電動(dòng)機(jī)繞阻碰殼接地短路.23 5.1.2 曳引電動(dòng)機(jī)拍軸.23 5.2 電梯的消防運(yùn)行.24 結(jié)論 .25 致 謝

5、 .26 參考文獻(xiàn) .27 基于 plc 的電梯控制 摘 要 隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，住房和辦公用樓都已經(jīng)逐漸向高層發(fā)展。電梯是高層 賓館、商店、住宅、多層倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運(yùn)輸工具。 目前，由可編程控制器（plc）或微型計(jì)算機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)， 正以很快的速度發(fā)展著。plc 作為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，它以其編程方便、操 作簡單尤其是它的高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。它應(yīng)用 大規(guī)模集成電路，微型機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點(diǎn)和 微型、中型、大型、超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān) 控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)

6、域。 本設(shè)計(jì)主要是 fx2n系列 plc 在五層電梯電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。其中就 plc、電梯及電梯的電氣控制做了簡單的介紹，然后按硬件設(shè)計(jì)要求，利用 fx2n 系列 plc 對電梯的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，并寫出指令，畫出梯形圖，最后進(jìn)行了調(diào)試過程。 關(guān)鍵詞 plc/電梯設(shè)計(jì)/五層電梯/梯形圖/仿真 the elevator control based on plc abstract with modern high-tech development, housing and office high-rise building have been gradually developed. lift i

7、s the top hotels, shops, residential, multi-layer high-rise buildings such as warehouses vertical indispensable means of transport. at present, the programmable logic controller (plc) or micro-computer composed of elevator control system logic, is developing a rapid pace. plc as a micro-computer for

8、 industry control, with its programming convenient, easy to operate particularly for its high- reliability advantages have a wide range of applications during the process of industrial production.it applies its large-scale integrated circuits, and microcomputer technology and communications technolo

9、gy development results,gradually forming a diverse strengths and micro, medium, large, very large, and so on a variety of products,and it relay applied in many areas from the computer control system to monitor the control. this design is mainly in the five-story elevator fx2n series plc electrical c

10、ontrol system. in connection with the plc, pneumatic lifts and elevator control to do a brief introduction, and then press the hardware design requirements, the use of the elevator fx2n series plc program design, and write instructions to draw the ladder, culminating in the commissioning process. ke

11、y words plc，elevator design，five-story elevator，ladder，simulation 1 緒論 1.1 研究的意義及背景 電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直 方向的交通工具。隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對電 梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。 電梯是集機(jī)電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機(jī)械傳動(dòng)、電氣控制和土建等工程 領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度 的安全性。事實(shí)上，在電梯上已經(jīng)采用了多項(xiàng)安全保護(hù)措施。在設(shè)計(jì)電梯的時(shí)候， 對機(jī)械零部件和電器元

12、件都采取了很大的安全系數(shù)和保險(xiǎn)系數(shù)。然而，只有電梯 的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最 終高質(zhì)量。在國外，已“法規(guī)”實(shí)行電梯制造、安裝和維修一體化，實(shí)行由各制 造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專業(yè)安裝隊(duì)伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和 檢查試驗(yàn)，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電 梯更安全。美國一家保險(xiǎn)公司對電梯的安全性做過認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計(jì)算，其結(jié) 論是：乘電梯比走樓梯安全 5 倍。掘資料統(tǒng)計(jì)，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每 年約為 80 億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有 540 億人次之多。目前，由可編程 序控制器(plc)和微機(jī)組成的

13、電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。 采用 plc 控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加 可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，己成為電梯控制的 發(fā)展方向。 可編程序控制器（plc） ，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物， 是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理 器為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。自 1969 年針對工業(yè)自動(dòng)控制的特點(diǎn)和需 要而丌發(fā)的第一臺(tái) plc 問世以來，迄今己 30 多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控 制技術(shù)的繼承和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機(jī)控制裝置。它不僅充 分利用微處理器的優(yōu)

14、點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場 電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)方式， 獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)， 使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。用戶買到所需 plc 后，只需按說明書或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可 靈活而方便地將 plc 應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要 具有專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動(dòng)了計(jì)算 機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破?plc 在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是最值得重視 的先進(jìn)控制技術(shù)。plc

15、現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱 (plc、cadcam、robot)之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線 修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能，易與計(jì)算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行控制、 具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，同益取代由大量中間繼電器、時(shí) 間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電一接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石 油、冶會(huì)、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)德到廣泛應(yīng)用。plc 的應(yīng)用深 度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。 目前，我國國產(chǎn)電梯大部分為繼電器及plc控制方式，繼電器控制系統(tǒng)性能 不穩(wěn)定、故障率高，大大降低了電梯的舒適性、可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯

16、， 給乘用人員的生活和工作帶來了很多不便，因而傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)的更新勢在 必行；plc（可編程控制器）在電梯控制中得到了廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)嘗試用 plc實(shí)現(xiàn)電梯控制，可進(jìn)行多層次的邏輯設(shè)計(jì)，也可進(jìn)行仿真驗(yàn)證、時(shí)序分析等 以保證設(shè)計(jì)的正確。 隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅 速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣。電梯是 現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，其設(shè)計(jì)要求穩(wěn)定性、安全性極高。隨著人們生活 水平的不斷提高,對電梯的要求的也相應(yīng)提高，電梯得到了快速發(fā)展，我國國產(chǎn)電 梯多為繼電器和plc控制方式，本次設(shè)計(jì)的軟件控制部分由plc來實(shí)現(xiàn)，研

17、究、 分析電梯的邏輯關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制。通過合理的選擇和設(shè)計(jì)，提高了電梯的控 制水平，并改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。 總之，電梯的控制是比較復(fù)雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了 廣闊的空間。plc 是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，隨著 plc 應(yīng)用技術(shù) 的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可 靠，抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部件有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子 和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。因此，它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。 1.2 電梯的概述 在我國，電梯、手扶梯、自動(dòng)人行道等屬于起重運(yùn)輸設(shè)備。電梯是在垂直方 向上運(yùn)

18、行的運(yùn)輸設(shè)備，手扶梯是在斜面上運(yùn)行的運(yùn)輸設(shè)備。但是電梯和手扶梯都 是把人或貨物從一個(gè)水平面提升到另一個(gè)水平面的起重運(yùn)輸設(shè)備。 隨著人口的增加、科學(xué)技術(shù)日新月異地發(fā)展、人們物質(zhì)生活水平的逐步提高， 建筑業(yè)得以迅速發(fā)展，大批的高樓大廈拔地而起，十幾層至幾十層的賓館、飯店、 辦公樓、住宅樓鱗次櫛比。完全可以預(yù)想到，以后電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)文化生活 中的地位將會(huì)和汽車一樣，成為重要的運(yùn)輸設(shè)備之一。目前電梯的控制普遍采用 了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài) 和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來完 成；第二種控制方式用可編程控制器（plc）

19、取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控 制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種 方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而 plc可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在 的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。 1.3 電梯的分類 電梯的分類比較復(fù)雜，一般常從不同的角度進(jìn)行分類。 1.3.1 按用途分類 1.乘客電梯：為運(yùn)送乘客而設(shè)計(jì)的電梯。主要用于賓館、飯店、辦公樓、大 型商店等客流量大的場合。這類電梯為了提高運(yùn)送效率，其運(yùn)行速度比較快，自 動(dòng)化程度比較高，轎廂的尺寸和結(jié)構(gòu)形式多為寬度大于深度，使乘客能暢通地進(jìn)

20、出。而且安全設(shè)施齊全，裝潢美觀。 2.載貨電梯：為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)的并通常有人伴隨的電梯。主要用于兩層樓 以上的車間和各類倉庫等場合。這類電梯的裝潢不太講究，自動(dòng)化程度和運(yùn)行速 度一般比較低，而載重量和轎廂尺寸的變化范圍比較大。 3.病床電梯：為運(yùn)送病床而設(shè)計(jì)的電梯。 4.雜貨電梯（服務(wù)電梯）：供圖書館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書、文件、食品 等，并不允許人員進(jìn)入的電梯。這種電梯的安全設(shè)施不齊全，不準(zhǔn)運(yùn)送乘客。為 了不使人員進(jìn)入轎廂，進(jìn)入轎廂內(nèi)部的門洞及轎廂的面積都設(shè)得非常小，而且轎 廂的凈高度一般不大于1.2m。 5.住宅電梯：供住宅樓使用的電梯。 6.客貨電梯：主要用做運(yùn)送乘客，但也運(yùn)送貨物的電梯

21、，它與乘客電梯的區(qū) 別在于轎廂內(nèi)部的裝飾結(jié)構(gòu)不同。 7.特殊電梯：除上述常用的幾種電梯外，還有為特殊環(huán)境、特殊條件、特殊 要求而設(shè)計(jì)的電梯。如船舶電梯、觀光電梯、防腐電梯、車輛電梯等。 1.3.2 按速度分類 1.低速度：速度v1. 0m/s的電梯。 2.快速度：速度1.0m/sv2.0m/s的電梯。 3.高速度：速度v2.0m/s的電梯。 1.3.3 按曳引電動(dòng)機(jī)的供電電源分類 1.交流電源供電的電梯： （1）采用交流異步雙速電機(jī)變極調(diào)速拖動(dòng)的電梯，簡稱交流雙速電梯（速 度一般小于1.0m/s） 。 （2）采用交流異步雙繞組雙速電機(jī)調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)的電梯（俗稱acvv拖動(dòng)電 梯） （3）采用交流

22、異步單繞組單速電機(jī)調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)的電梯（俗稱vvvf拖 動(dòng)的電梯） 。 2.直流電源供電的電梯：80年代中期前用在中高檔乘客電梯上，以后不再產(chǎn) 生。 1.3.4 按有、無蝸輪減速器分類 1.有蝸輪減速器的電梯：用于梯速為3.0m/s以下的電梯。 2.無蝸輪減速器的電梯：用于梯速為3.0m/s以上的電梯。 1.3.5 按驅(qū)動(dòng)和控制方式分類 1.驅(qū)動(dòng)方式 （1）鋼絲繩式：曳引電動(dòng)機(jī)通過蝸桿、蝸輪、曳引繩輪、驅(qū)動(dòng)曳引鋼絲繩 兩端的轎廂和對重裝置做上下運(yùn)行的電梯。 （2）液壓式：電動(dòng)機(jī)通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)轎廂上、下運(yùn)行的電梯。 2.控制方式 （1）轎內(nèi)手柄開關(guān)控制的電梯； （2）轎內(nèi)按鈕開關(guān)控制的電梯；

23、 （3）轎內(nèi)、外按鈕開關(guān)控制的電梯； （4）轎外按鈕開關(guān)控制的電梯； （5）信號(hào)控制的電梯； 1.4 電梯的組成 曳引式電梯是垂直交通運(yùn)輸工具中最普遍的一種電梯，其結(jié)構(gòu)主要由機(jī)械部 分和電氣部分組成；機(jī)械裝置部分分為： （1）曳引系統(tǒng)作用是提供電梯運(yùn)行動(dòng)力的設(shè)備，把曳引機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn) 換為電梯的垂直運(yùn)動(dòng)。 （2）轎廂在曳引鋼絲繩的牽引下沿電梯井道內(nèi)的導(dǎo)軌作快速平穩(wěn)的運(yùn)行。 （3）門系統(tǒng)作用就是打開或關(guān)閉轎廂與層站廳門的出入口。 （4）導(dǎo)向系統(tǒng)作用是限制轎廂和對重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對重只能沿 著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。 （5）重量平衡系統(tǒng)由對重及重量補(bǔ)償裝置組成。對重將平衡轎廂自重和部 分的額定載

24、重。重量補(bǔ)償裝置，是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度 變化對電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。 （6）機(jī)械安全保護(hù)裝置由機(jī)械限速裝置、緩沖器和端站保護(hù)裝置組成。起 到防止電梯超速行駛、終端越位、沖頂或蹲底等保護(hù)。 電氣裝置部分分為： （1）電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、調(diào)速裝置和速度反饋裝置構(gòu)成。 對電梯實(shí)行速度控。 （2）操作控制系統(tǒng)由操縱裝置、平層裝置與選層器等構(gòu)成。對電梯實(shí)施操 縱、監(jiān)控的系統(tǒng)。 （3）電氣安全系統(tǒng)指在電梯控制系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)作用的電路及電 氣元件。 1.5 電梯的保護(hù)裝置 （1）電磁制動(dòng)器：裝于曳引機(jī)柱上，一般采用直流電磁制動(dòng)器，啟動(dòng)時(shí)通 電松閘，停層時(shí)斷電制動(dòng)

25、。 （2）強(qiáng)迫減速開關(guān)：分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站還未減 速時(shí)，轎廂上撞塊就啟動(dòng)此開關(guān)，通過電氣傳動(dòng)裝置，使電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫減速。 （3）限位開關(guān)：當(dāng)電梯轎廂開到頂或底,就會(huì)碰到此開關(guān)不能繼續(xù)向前運(yùn)行, 只能反方向運(yùn)行。 （4）行程極限保護(hù)開關(guān)：當(dāng)限位開關(guān)不起作用時(shí)，轎廂經(jīng)過端站時(shí)，此開 關(guān)動(dòng)作。 （5）急停按鈕：裝于轎廂司機(jī)控制操縱盤上，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)按此按鈕 切斷電源，電磁制動(dòng)器制動(dòng)，電梯緊急停車。 （6）廳門開關(guān)：每個(gè)廳門都裝有門鎖開關(guān)；僅當(dāng)廳門關(guān)閉時(shí)電梯才動(dòng)作， 在運(yùn)行中如廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。 （7）關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝在轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過程中如 安全觸

26、板碰到乘客時(shí)，發(fā)出信號(hào)，門電機(jī)停止關(guān)門，反向開門，延時(shí)重新開門。 （8）超載開關(guān)：當(dāng)超載時(shí)轎底下降開關(guān)動(dòng)作，電梯不能關(guān)門和運(yùn)行。 （9）其他開關(guān)：安全窗開關(guān)、鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。 （10）報(bào)警和救援裝置：電梯發(fā)生人員被困在轎廂內(nèi)時(shí)，通過報(bào)警或通信裝置 應(yīng)能將情況及時(shí)通知管理人員并通過救援裝置將人員安全救出轎廂。 1.6 電梯的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟(jì)發(fā)展同樣的 速度成長起來。作為建筑的中樞神經(jīng)，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑 物內(nèi)的主要運(yùn)輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€(gè)不 可缺少的組成部分。一個(gè)國家的電梯需求總量，主

27、要受其經(jīng)濟(jì)增長速度、城市化 水平、人口密度及數(shù)量、國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。在全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷 的情況下，我國國民經(jīng)濟(jì)仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這 從客觀上導(dǎo)致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市 場。上世紀(jì) 80 年代以來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來 越大?？傏厔菔巧仙模孔钥谶M(jìn)入了“第三次浪潮” ，2004 年總產(chǎn)量超過了 8 萬臺(tái)，而且目前還沒有減速的跡象。從 1949 年建國以來全國共生產(chǎn)安裝了 6l 萬 多臺(tái)電梯。盡管如此，我國的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。全世界平均 1000 人有 l 臺(tái)電梯，我國如果要達(dá)到這個(gè)水準(zhǔn)，

28、還需要增加 70 萬臺(tái)。到那時(shí)候，全國在用 電梯將達(dá)到 130 萬臺(tái)，每年僅報(bào)廢更新就需要 6 萬臺(tái)。如此龐大的市場需求為我 國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺(tái)! 我國電梯行業(yè)已經(jīng)具備了很強(qiáng)的生產(chǎn)能力。興旺的電梯市場吸引了全世界所 有的知名電梯公司，美國奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國蒂森、日本三菱、 日立、東芝、富士達(dá)等 13 家大型外商投資公司在國內(nèi)的市場份額達(dá)到了 74。 先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理的引進(jìn)對國內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)作用。蘇州江南、 山東百斯特、浙江巨人、上海華立、昌華、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東 南壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。目前國內(nèi)市場需要的 電梯

29、產(chǎn)品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進(jìn)口，而且有一定 的出口。國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。自 1985 年我國參加了 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 isotcl78 以來，先后等同或等效采用了一批國際標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn) 國家的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高起點(diǎn)使我國電梯行業(yè)在技術(shù)上居于有利地位。許多新技術(shù) 和新產(chǎn)品，如無機(jī)房電梯、無齒輪曳引機(jī)、永磁同步拖動(dòng)技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)等， 國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低 成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內(nèi)外客戶，為逐步進(jìn)入國際市場創(chuàng)造了有利條件。 中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達(dá) l 萬臺(tái)左右， 約占亞洲市

30、場的 1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻(xiàn)。當(dāng)今世界， 電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。 在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，電梯的使用相當(dāng)普遍。 世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國奧的斯公司、瑞士訊達(dá)公司、日本 三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的 51。目前，國外 除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外， 家用小型電梯將成走電梯家族中新的組成部分。 2 五層電梯設(shè)計(jì)總體方案 plc 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)了解設(shè)計(jì)要求，其次要確定確定控制方案，下一步 工作就是 plc 工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是

31、設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。 plc 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體， 易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用 plc 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可 靠的系統(tǒng)，plc 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。 熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間，因此， 工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù) 和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存 儲(chǔ)器容量、確定 plc 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的 plc 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 2.1 五層電梯的設(shè)計(jì)要

32、求 電梯的每一層面均有升降及轎廂所在樓層的指示燈顯示；1-5 所對應(yīng)的指示 燈表示樓層號(hào)，每層的樓廳均有輸入（分上行和下行）按鈕召喚電梯。工作中的 電梯主要對各種呼梯信號(hào)和當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，再確定下一個(gè)工作狀 態(tài)，為此它要求具有自動(dòng)選向、順向截梯、反向保號(hào)，外呼記憶，自動(dòng)開/關(guān)門狀 態(tài)，停梯消號(hào)，自動(dòng)達(dá)層等功能。 分析以上控制要求，將電梯控制要實(shí)現(xiàn)的功能羅列如下： (1)開始時(shí)，電梯處于任意一層。 當(dāng)有外呼梯信號(hào)到來時(shí)電梯響應(yīng)該呼梯信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，電梯停止運(yùn)行， 電梯門打開。 (2) 當(dāng)有內(nèi)呼梯信號(hào)到來時(shí)，電梯應(yīng)該響應(yīng)該呼梯信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，電梯 停止運(yùn)行，電梯門打開。 (3)

33、在電梯運(yùn)行過程中電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升） 的呼梯信號(hào)均不響應(yīng)，但如果反向呼梯信號(hào)前方無其它內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)， 則電梯相應(yīng)該外呼信號(hào)，但不響應(yīng)三層向下外呼梯信號(hào)。同時(shí)，如果電梯達(dá) 到四層，五層沒有任何呼梯信號(hào)，測電梯可以響應(yīng)四層向下外呼梯信號(hào)。 (4)電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反向外呼梯響應(yīng)功能。例如電梯在一樓，而同時(shí)有二層向 下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯先去四樓響應(yīng)四層向 下外呼梯信號(hào)。 (5)電梯具有同向截車功能。 電梯未平層或運(yùn)行時(shí)，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運(yùn)行后， 按開門按鈕可使門打開，按關(guān)門按鈕可使門關(guān)閉。 2.2 電梯控制系統(tǒng)的方案

34、論證 在電梯控制系統(tǒng)中，我們可以采用可控制編程器（plc） 、單片機(jī)、繼電器控 制等三種控制方案，以下我們將對三種控制方案進(jìn)行詳細(xì)說明。 1可控制編程器（plc）方案 plc 是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn) 邏輯 運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來對各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn) 行控制。 2單片機(jī)控制方案 單片機(jī)控制系統(tǒng)是通過芯片控制的系統(tǒng)，首先需要進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)， 然后畫出硬件電路原理圖，最后再制作pcb電路板，在設(shè)計(jì)過程中需要很多 電子元器件，還要焊接pcb電路板，進(jìn)行硬件調(diào)試，進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)和測試 的大量工作，需要使用專門的開發(fā)裝置和編程語言編制控

35、制程序，最后在進(jìn) 行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。 3. 繼電器控制方案 繼電氣控制系統(tǒng)主要是以繼電器為核心，采用硬接線方式把各種繼電 器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按照一定邏輯關(guān)系連接起來組成的控制系統(tǒng)， 從而控制相關(guān)生產(chǎn)機(jī)械工作。 4. 工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)方案 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)用于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程控制和管理的計(jì)算機(jī)，又稱過程計(jì) 算機(jī)。它是自動(dòng)化技術(shù)工具中最重要的設(shè)備。 它具有采集來自工業(yè)生產(chǎn)過程的模擬式和(或)數(shù)字式數(shù)據(jù)的能力，并能向 工業(yè)過程發(fā)出模擬式和(或)數(shù)字式控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程控制和(或)監(jiān)視的 數(shù)字計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 2.3 電梯控制系統(tǒng)方案比較 與其三種控制方案相比較，可控制編程器具有以下特點(diǎn) 2.3.

36、1 可靠性 可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性，plc 的可靠性高，表現(xiàn)在下 列幾方面： （1）與單片機(jī)控制系統(tǒng)比較，plc 可靠性提高的主要原因： 進(jìn)口的 plc 采用的 cpu 都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)專用處理器， 其余各元件也是直接向生產(chǎn)廠家夠買的，經(jīng)過嚴(yán)格挑選的工業(yè)級(jí)元件，另 外它的電源模塊也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗(yàn)而 特別設(shè)計(jì)的，抗干擾 性特別是抗電源干擾能力有很大的提高，即使在電源很差和變頻調(diào)速的干 擾下仍能正常工作。 （2）與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較，plc 可靠性提高的主要原因: 1)plc 不需要大量的活動(dòng)部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同 時(shí)， 系統(tǒng)的維修簡單、

37、維修時(shí)間縮短，因此可靠性得到提高。 2)plc 采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)、掉電保 護(hù)、 故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，使可靠性得到提高。 3)plc 有較強(qiáng)的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點(diǎn)， 因?qū)?操作和維修人員的技能要求降低，容易學(xué)習(xí)和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可 靠性高。 （3）與通用的工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較，plc 可靠性提高的主要原因: 1)plc 是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了經(jīng)簡化的編程語言，編程的 出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大

38、提高。因此， plc 的可靠性較通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性有較大提高。 2)在 plc 的硬件設(shè)計(jì)方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可 靠性高的元件;采用先進(jìn)的工藝制造流水線生產(chǎn);對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等， 設(shè)有對電源的掉電保護(hù)、存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)并采用看門狗和其他自診斷措施、便 于維修的設(shè)計(jì)等等。 3)在 plc 的軟件設(shè)計(jì)方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如， 采用軟件濾波、軟件自診斷、簡化編程語言、信息保護(hù)和恢復(fù)、報(bào)警和運(yùn)行信息 的顯示等等。一份用戶選用 plc 原因的調(diào)查報(bào)告指出，在各種選用 plc 的原因 中，第一位的原因是由于 plc 可靠性高的用戶達(dá) 93

39、%。其次，才是性能和維修方 便等原因?？梢?，可靠性高是 plc 的主要特點(diǎn)。 2.3.2 易操作性 plc 的易操作性表現(xiàn)在下列三個(gè)方面: (1)操作方便對 plc 的操作包括程序輸人的操作和程序更改的操作。大多數(shù) plc 采用編程器進(jìn)行程序輸人和更改的操作。編程器至少提供了輸人信息的顯示， 對大中型的 plc，編程器采用 crt 屏幕顯示，因此，程序的輸人直接可以顯示。 更改程序的操作也可直接根據(jù)所需的地址編號(hào)、繼電器編號(hào)或觸點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或 順序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或 crt 屏幕上顯示。所以 plc 具有操作方便的特點(diǎn)。 (2)編程方便 plc 有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使

40、用。對電氣技術(shù)人員來說，梯形 圖由于與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解，所以有利于程序的編寫和學(xué)習(xí)。 采用布爾助記符編程語言時(shí)，由于符號(hào)是功能的簡單縮寫，十分有利于編程人員 的編程。雖然功能表圖、功能模塊圖和高級(jí)描述語句的編程方法應(yīng)用尚未普及， 但是，由于它們具有功能清晰、易于理解等優(yōu)點(diǎn)，正為廣大技術(shù)人員所接納和采 用，并發(fā)揮出更有效的功能特點(diǎn)。 (3)維修方便，plc 所具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低了。當(dāng)系 統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號(hào)燈的提 示和 故障代碼的顯示，或通過編程器和 crt 屏幕的顯示，很快地找到故障所在 的部位，為迅速排除

41、故障和修復(fù)節(jié)省了時(shí)間。為便于維修工作的開展，有些 plc 的制造企業(yè)提供了維修用的專用儀表或設(shè)備，提供了故障樹等維修用的資料。有 些廠商還提供維修用的智能卡件或插件板，使維修工作變得十分方便。 plc 的面板和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也考慮了維修的方便性，例如，對需維修的部件設(shè) 置在便于維修的位置，信號(hào)燈設(shè)置在易于觀察的部位，接線端子采用便于接線與 更換的類型等，這些設(shè)計(jì)使維修工作能方便地進(jìn)行，從而大大節(jié)省維修時(shí)間。采 用標(biāo)準(zhǔn)化元件和標(biāo)準(zhǔn)化工藝生產(chǎn)流水線作業(yè)，使維修用的備品備件簡化，也使維 修變得方便。 2.3.3 靈活性 plc 的靈活性表現(xiàn)在下列三方面： (1)編程的靈活性。plc 采用的編程語言有梯形

42、圖、布爾助記符、功能表圖、 功能模塊圖和語句描述編程語言，只要掌握其中一種語言就可以進(jìn)行編程。編程 方法的多樣性使編程方便，應(yīng)用面拓展。由于采用軟連接的方法，在生產(chǎn)工藝流 程更改或者生產(chǎn)設(shè)備更換時(shí)，可以不必改變 plc 的硬設(shè)備，通過程序的編制與更 改就能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統(tǒng)所不能比擬的。 正是由于編程的柔性特點(diǎn)，使 plc 能大量地替代繼電器順序控制系統(tǒng)，成為當(dāng)今 工業(yè)控制領(lǐng)域的重要控制設(shè)備。在柔性制造單元(fmc)、柔性制造系統(tǒng)(fms)、 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(cims)和計(jì)算機(jī)集成過程控制系統(tǒng) (2)擴(kuò)展的靈活性。plc 的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要的特點(diǎn)。

43、它可根據(jù)應(yīng)用 的規(guī)模不斷擴(kuò)展，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展，功能的擴(kuò)展，應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。 它不僅可以通過增加輸人輸出單元增加點(diǎn)數(shù)，通過擴(kuò)展單元來擴(kuò)大容量和功能， 也可以通過多臺(tái) plc 的通信來擴(kuò)大容量和功能，甚至可通過與集散控制系統(tǒng) (dcs)或其他上位機(jī)的通信來擴(kuò)展它的功能，并與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換等。 這種擴(kuò)展的靈活性大大地方便了用戶。 (3)操作的靈活性。操作的靈活性是指設(shè)計(jì)的工作量大大減少，編程的工作量 和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。在繼 電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作可以簡化，不同的生產(chǎn)過程可采用相同的控 制臺(tái)或控制屏等。 2.4 電梯控制系統(tǒng)方

44、案的選擇 其他控制系統(tǒng)的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程續(xù)控制器的梯 形圖語言那樣易于被工廠的電氣人員掌握。 可編程序控制器是專為工廠現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)上采取整體密封或插 件組合型，對印刷電路板、電源、機(jī)架、插座的制造和安裝，均采用了嚴(yán)密的措 施。可編程序控制器由于具有前述的各種優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有不可比擬的 競爭力。 當(dāng)然在電梯的控制領(lǐng)域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運(yùn)動(dòng) 的核心部分是很合理的選擇，而且可編程序控制器現(xiàn)在在市場上也是一種成熟的 產(chǎn)品?？傊?，經(jīng)上述比較可得，我確定選用plc控制電梯的運(yùn)行。 3 電梯的硬件設(shè)計(jì) 3.1 plc 的概述 3.1.1 p

45、lc 的發(fā)展歷程 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作， 并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上， 這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡稱 pc）發(fā)展起 來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 programmable logic controller（plc） ，現(xiàn)在，仍常常將 plc 簡稱 pc。 plc 的定義有許多種。國際電工委員會(huì)（iec）對 plc 的定義是：可編程控 制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可 編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯

46、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算 術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械 或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一 個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 plc 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持 為 3040%。在這時(shí)期，plc 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力 和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，plc 逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了 在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 dcs 系統(tǒng)。 plc 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程 簡單等特點(diǎn)。plc 在

47、工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來， 是無法取代的。 在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位， 應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺 點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。 美國通用汽車公司（g.m）為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變 化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到 盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是 就設(shè)想將計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活、通用性好等優(yōu)點(diǎn)與電器控制系統(tǒng)簡單易懂、價(jià) 格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置

48、，而且這種裝置采用面向控制過 程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。 美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了 世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用，取得很好 的效果。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來。 早期的可編程控制器僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來 取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（programmable logic controller ） 。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20 世紀(jì) 70 年代中期微處理 器技術(shù)應(yīng)用到 plc 中，使 plc 不僅具有邏輯控制功能，還增加了

49、算術(shù)運(yùn)算、數(shù) 據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。 20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速 發(fā)展，16 位和 32 位微處理器應(yīng)用于 plc 中，使 plc 得到迅速發(fā)展。plc 不僅 控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測 更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使 plc 真正 成為具有邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其 實(shí)的多功能控制器。 我國的 plc 研制、生產(chǎn)和應(yīng)用也發(fā)展很快，尤其在應(yīng)用方面更為突出。在 20 世紀(jì) 70 年代末和 80 年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進(jìn)了

50、不少國外 的 plc。此后，在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計(jì)中，plc 的應(yīng)用逐年增多，并取得 顯著的經(jīng)濟(jì)效益，plc 在我國的應(yīng)用越來越廣泛，對提高我國工業(yè)自動(dòng)化水平起 到了巨大的作用。目前，我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn) plc，如遼寧無 線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門 a-b 公司等。 從近年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，在世界范圍內(nèi) plc 產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷量、用量高居工業(yè) 控制裝置榜首，而且市場需求量一直以每年 15%的比率上升。plc 已成為工業(yè)自 動(dòng)化控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的通用工業(yè)控制裝置。 3.1.2 plc 的定義 由于 plc 在不斷發(fā)展，因此，對它下一個(gè)確切的定義是困

51、難的。1980 年 plc 問世后，由美國電氣制造商協(xié)會(huì)(national electric manufacturerassociation nema)對 plc 下過如下的定義: 1982 年，國際電工委員會(huì)(international electrical committee iec)頒布了 plc 標(biāo)準(zhǔn)草案，1985 年提交了第 2 版，1987 年的第 3 版對 plc 作了如下的定義:plc 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以 編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和 算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸人

52、和輸出，控制各種類型 的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成 一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 上述的定義表明，plc 是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，它與 其他順序控制裝置不同的特點(diǎn)。 3.1.3 plc 的基本結(jié)構(gòu) plc 實(shí)質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)是基本一 致的。如下圖所示： 中 央 處 理 單 元 （cpu） 輸入 電路 輸出 電路 編程區(qū) 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 電源 圖 3-1 plc 硬件基本結(jié)構(gòu) 可編程序控制器實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控 制系統(tǒng)相似，甚至與之無異。可編

53、程序控制器主要由 cpu（中央處理單元） 、存 儲(chǔ)器（ram 和 eprom） 、輸入/輸出模塊（簡稱 i/o 模塊） 、編程器和電源五大部 分組成。 3.1.4 cpu 模塊 中央處理器（cpu）又稱中央處理單元，是 plc 的核心和“大腦” ，整個(gè) plc 在 cpu 的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下有序地工作。cpu 的功能是按照一定的規(guī)律和 要求讀入被控對象及相關(guān)各量的工作狀態(tài)，然后按照用戶編制的程序的要求讀入 被控對象及相關(guān)各量的工作狀態(tài)，然后按照用戶編制的程序的要求進(jìn)行相應(yīng)的處 理，最后把形成的控制信號(hào)送至輸出部件以控制受控對象。plc 的控制作用就是 通過 cpu 執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。 pl

54、c 中的 cpu 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與一般微型計(jì)算機(jī)的 cpu 大致相同。plc 的功能 越強(qiáng)、檔次越高、其 cpu 的運(yùn)算速度也越快，指令功能越強(qiáng)。 它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作： 輸入處理：將現(xiàn)場的開關(guān)量輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù) 寄存器。 程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制有關(guān)的電 路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi) 容。 輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。 3.1.5 i/o 模塊 i/o 模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和 cpu 模塊的橋梁。輸 入模塊用來接收和

55、采集輸入信號(hào)。輸入信號(hào)有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、 數(shù)字開關(guān)、限位開關(guān)、接收開關(guān)、關(guān)電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號(hào)； 另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量 輸入信號(hào)。 可編程序控制器通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速 裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置 和報(bào)警裝置等。 cpu 模塊的工作電壓一般是 5v，而可編程序控制器的輸入/輸出信號(hào)電壓一 般較高，如直流 24v 和交流 220v。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞 cpu 模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以 cpu 模

56、塊不能 直接與外部輸入/輸出裝置相連。i/o 模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲 隔離的作用。 3.1.6 編程器 編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運(yùn)行時(shí) 梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。 編程器是 plc 不可缺少的重要外部設(shè)備，是人機(jī)對話的窗口。它主要用于用 戶程序的輸入和調(diào)試，并可以來監(jiān)視 plc 的工作狀態(tài)、顯示錯(cuò)誤信息等。 通常，一臺(tái) plc 可以配置幾種不同檔次的編程器。最簡單的編程器是類似于 計(jì)算器的手持簡易編程器，最高級(jí)的則可是配有與 plc 轉(zhuǎn)換接口的微型計(jì)算機(jī)。 3.1.7 存儲(chǔ)器 plc 內(nèi)部的存儲(chǔ)器（簡稱內(nèi)存）用來存儲(chǔ)系統(tǒng)管理程序和用戶程

57、序。內(nèi)存有 兩種： 隨即存儲(chǔ)器 ram，可進(jìn)行讀寫操作。主要用來存儲(chǔ)擁護(hù)程序，生成諸如用 戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輸入/輸出繼電器以及各種輔助繼電器的用戶環(huán) 境。存在 ram 中的的用戶程序可隨意進(jìn)行更改。ram 通常是 cmos 型的，耗 電極微。通常鋰電池后備，或用大電容后備，掉電時(shí)，存儲(chǔ)的各種信息均不會(huì)丟 失。 只讀存儲(chǔ)器 rom，prom，eprom，eeprom。這幾類只讀存儲(chǔ)器用來固 化系統(tǒng)管理程序和用戶程序。用戶程序經(jīng)調(diào)試正確無誤后固定下來之后，即可固 化，這樣，系統(tǒng)程序和用戶程序就不致因偶爾操作失誤而受到破壞。 3.1.8 開關(guān)量 i/0 模塊 開關(guān)量模塊的輸入輸出信號(hào)僅

58、有接通和斷開兩種狀態(tài)。電壓等級(jí)有直流 5v，12v，24v，48v 和交流 110v，220v 等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬， 如某交流 220v 輸入模塊的允許低電壓為 070v，高電壓為 70256v，頻率為 4763hz。 各 i/o 點(diǎn)的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯示在面板上，外部 i/o 接線 一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端 子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模。開關(guān)量 i/o 模塊可能 4，8，16，32，64 點(diǎn)。此模塊分為兩部分： （1）輸入部件：plc 的輸入部件是用戶通過輸入裝置送給 plc 的信號(hào)與 plc 的 cpu 之

59、間的接口。輸入部件接收由輸入裝置（如開關(guān)、按鈕、繼電器觸 點(diǎn)、傳感器等）發(fā)出的信號(hào)，并把這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成 cpu 能接受和處理的數(shù)字信 號(hào)。 plc 的輸入部件可代替繼電接觸控制系統(tǒng)中的一些輸入設(shè)備。用戶的輸入裝 置可與 plc 輸入部件中的輸入端子相連接，plc 一般為用戶的輸入裝置提供 24v 的直流電源，因此，plc 對用戶輸入裝置的特性（如電路的輸出方式、電流等） 有一定的要求。需要注意的是，輸入給 plc 的開關(guān)量信號(hào)的有效狀態(tài)，即按通 (on)或斷開(off)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間必須比 plc 的掃描周期（還要加上輸入部件的 延遲時(shí)間）要長，否則，信號(hào)就不會(huì)被 plc 接收到。也就是說，對

60、輸入信號(hào)的通 斷頻率有一定的限制。 （2）輸出部件：plc 的輸出部件是 cpu 與受控對象之間的接口，它把 cpu 生成的用于控制受控對象的數(shù)字信號(hào)狀環(huán)衛(wèi)受控對象能夠接受的信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)相 應(yīng)的裝置（如繼電器線圈、指示燈等） 。plc 的輸出部件可以代替繼電接觸控制 系統(tǒng)中的一些輸出設(shè)備。 plc 輸出部件中的輸出電路通常有繼電器輸出、雙向晶閘管輸出和晶體管輸 出三種型式，每種型式的輸出單元都具有一定的性能和對其驅(qū)動(dòng)對象的要求（電 壓、電流、與 plc 的接線方式等） 。 3.1.9 電源模塊 plc 的工作電源一般為單相交流電源，電源電壓必須與額定電壓相符（通常 為 110v 或 220v）