機電一體化畢業(yè)設(shè)計（論文）PLC在電梯中的應(yīng)用

1、plc在電梯中的應(yīng)用系 別： 電 氣 電 子 工 程 系 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 機 電 一 體 化 五 班 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2009 年 10 月 15 日獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)論文版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向有關(guān)部門或機構(gòu)送交

2、論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院要以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本論文。 保密，在_年解密后適用本授權(quán)書. 本論文屬于 不保密。（請在以上方框內(nèi)打“”）畢業(yè)論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高。plc（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計算機，它以安全可靠、運行穩(wěn)定、編程方便、操作簡單尤其是它的高可控性等優(yōu)點，在電梯控制系統(tǒng)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。電梯從手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕控

3、制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運輸做出了不可磨滅的貢獻。plc在電梯升降控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開關(guān)控制功能。由于plc具有邏輯運算，計數(shù)和定時以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯升降過程中，各種邏輯開關(guān)控制與plc很好的結(jié)合，很好的實現(xiàn)了對系統(tǒng)的控制。關(guān)鍵詞：plc；電梯控制系統(tǒng)；應(yīng)用目 錄摘 要(i)1 可編程控制器的概述(1)1.1可編程控制器的現(xiàn)狀及發(fā)展(1)1.2 可編程控制器的主要性能指標(2)1.3 plc的應(yīng)用領(lǐng)域(3)2 可編程控制器的組成及工作原理(5)2.1 可編程控制器的組成和各部分的作用(5)2.2 可編程控制器的工作原理(8)3 電梯控制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計(

4、10)3.1電梯控制系統(tǒng)的特性(10)3.2電梯控制系統(tǒng)的構(gòu)成(11)3.3 接口電路的設(shè)計(13)4 電梯控制系統(tǒng)的工作原理(14)4.1 電梯控制系統(tǒng)對樓層信號的處理(14)4.2 電梯控制系統(tǒng)對指令、召喚的處理(15)4.3 電梯控制系統(tǒng)對選向功能的處理(16)4.4 電梯控制系統(tǒng)對選層功能的實現(xiàn)(19)4.5 電梯控制系統(tǒng)對開關(guān)門功能的處理(21)參考文獻(22)致 謝(23)1 可編程控制器的概述1.1可編程控制器的現(xiàn)狀及發(fā)展plc的過程控制應(yīng)用已被廣泛應(yīng)用于連續(xù)過程控制領(lǐng)域，而且基于連續(xù)過程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢正在進一步得到增長。在以改變幾何形狀和機械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化

5、和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過程工業(yè)中，除了以連續(xù)量為主的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為主的開環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作;另外還有與順序、時序無關(guān)的按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制;以及大量的開關(guān)量、脈沖量、計時、計數(shù)器、模擬量的越限報警等狀態(tài)量為主的離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以plc發(fā)展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產(chǎn)品。在多年的生產(chǎn)實踐中，逐漸形成了plc、dcs與ipc三足鼎立之勢，還有其它的單回路智能式調(diào)節(jié)器等在市場上占一定的百分比。由于plc機聯(lián)系處理模擬能力和網(wǎng)絡(luò)方面功能的進步，擠占了一部分dcs

6、的市場(過程控制)并逐漸壟斷了污水處理等行業(yè)，但是由于工業(yè)pc(ipc)的出現(xiàn)，特別是近年來現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，ipc和fcs也擠占了一部分plc市場，所以近年來plc增長速度，總的說是漸緩。目前全世界有200多廠家生產(chǎn)300多品種plc產(chǎn)品。而在電梯控制方面，可編程控制器的發(fā)展也十分迅猛。國際上最大的電梯公司幾乎全部進入我國，最先進的電梯產(chǎn)品爭先在中國生產(chǎn)。美國奧的斯，瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森，日本三菱、日立、東芝、富士達等世界最負盛名的電梯公司先后在北京、天津、上海、廣州、沈陽、杭州、廊坊等地投資建廠，可以說能來的都來了。他們大多用合資的方式建設(shè)了最好的工廠，裝備了最好的設(shè)備，引進了最

7、好的技術(shù)，培訓(xùn)了最好的人才，目前合資企業(yè)在國內(nèi)的市場份額已超過80%，從這個意義上說，我國電梯行業(yè)早已加入了wto。中國電梯市場的特色已經(jīng)不是國內(nèi)企業(yè)之間的競爭，而是全球電梯勁旅的競爭。這種世界級的激烈競爭使我國的電梯用戶成了最大的受益者，他們可以用最低的價格隨意選購最好的電梯產(chǎn)品。1.2 可編程控制器的主要性能指標a)i/o點數(shù)指plc主機的輸入、輸出端子數(shù)。在選用plc時，要根據(jù)控制對象需要的i/o點數(shù)來選定plc的機型。當主機的i/o點數(shù)不夠時，可通過接擴展單元來擴展i/o點數(shù)。但因為一般的擴展單元只有接口和驅(qū)動電路而沒有cpu，它是由主機的cpu來尋址的，所以最大擴展點數(shù)受cpu尋址能

8、力的限制。b)內(nèi)存容量指用戶程序的容量。在plc中程序指令是按“步”存放的（一條指令往往不止一步），“步”占用一個地址單元，一個地址單元占兩個字節(jié)。內(nèi)存容量和最大i/o點數(shù)大體成正比。 c)指令功能可以從兩個方面來衡量plc指令功能的強弱：一是指令條數(shù)的多少；二是在指令中有多少綜合性指令，因為一條綜合性指令一般就能完成一項專門操作（如查表、排序、pid控制等），相當于一個子程序。d)掃描速度一般指執(zhí)行一步指令所需的時間，單位為us/步。有時也用執(zhí)行1000步指令的時間計算，則單位為ms/千步。e)內(nèi)部寄存器plc內(nèi)部有許多寄存器，用以存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果和數(shù)據(jù)等，還有許多輔助寄存器給用戶提供

9、特殊功能，以簡化整個系統(tǒng)的設(shè)計。因此，內(nèi)部寄存器的配置情況也是衡量plc硬件功能強弱的主要指標之一。f)高功能模塊plc除了主控模塊外，還可以配接各種高功能模塊。主控模塊實現(xiàn)基本的控制功能，高功能模塊則可實現(xiàn)一些特殊的專門功能。因此，高功能模塊的配置反映了plc功能的強弱，是衡量plc產(chǎn)品檔次高低的一個重要標志。已開發(fā)的常用高功能模塊主要有：a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊、高速計數(shù)模塊、高速脈沖輸出模塊、pid控制模塊、模糊控制模塊、位置控制模塊、速度控制模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊，以及各種物理量轉(zhuǎn)換模塊等。這些高功能模塊使plc不但能進行開關(guān)量順序控制，而且能進行模擬量控制，以及精確的速度和定位控制。特別是

10、網(wǎng)絡(luò)通信模塊的迅速發(fā)展，使plc可以充分利用計算機和互聯(lián)網(wǎng)的資源，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。 1.3 plc的應(yīng)用領(lǐng)域plc在不斷地發(fā)展，其性能在不斷的完善、功能在不斷的增強。目前，plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1）開關(guān)量的邏輯控制 這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，plc具有強大的邏輯的運算能力可以實現(xiàn)各種簡單的復(fù)雜的邏輯控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械

11、、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2） 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。而plc中的微處理器cpu只能處理數(shù)字量。所以plc中配置了a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊，把現(xiàn)場輸入的模擬量經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后送cpu處理。而cpu處理的數(shù)字量結(jié)果，經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換后，經(jīng)換成模擬量去控制被控設(shè)備，以完成對連續(xù)量的控制。 3） 運動控制 plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要pl

12、c廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4） 過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 5 ）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與

13、存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 6） 通信及聯(lián)網(wǎng) 現(xiàn)代plc具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它既可以對遠程i/o進行控制，又能實現(xiàn)plc與plc、plc與計算機之間的通信，從而構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。plc還可以與其他職能控制設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置）實現(xiàn)通信。plc與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng)，可提高控制交流電動機的自動化水平。2 可編程控制器的組成及工作原理2.1 可編程控制器

14、的組成和各部分的作用址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連plc基本組成包括中央處理器(cpu)、存儲器、輸入/輸出接口(縮寫為i/o，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴展接口等)、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成，見圖1。plc內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實際控制對象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成plc控制系統(tǒng)。（一）中央處理器（central processing unit ， cpu）中央處理器(cpu)由控制器、運算器和寄存器組成并集成在一個芯片內(nèi)。cpu通過數(shù)據(jù)總線總線、地接。 小型plc的cpu采用8位或16

15、位微處理器或單片機，如8031、m68000等，這類芯片價格很低；中型plc的cpu采用16位或32位微處理器或單片機，如8086、96系列單片機等，這類芯片主要特點是集成度高、運算速度快且可靠性高；而大型plc則需采用高速位片式微處理器。 cpu按照plc內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮plc控制系統(tǒng)完成各項工作任務(wù)。（二）存儲器（menmory） plc系統(tǒng)中的存儲器配有系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。1系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器用于存放plc生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在prom或eprom存儲器中，用戶不可訪問和修改。系統(tǒng)程序相當于個人計算機的操作系統(tǒng)，它關(guān)系到plc的性能。系統(tǒng)程序包括系

16、統(tǒng)監(jiān)控程序、用戶指令解釋程序、標準程序模塊、系統(tǒng)調(diào)用、管理等程序以及各種系統(tǒng)參數(shù)等。2用戶程序存儲器用戶程序存儲器可分為三部分：用戶程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和系統(tǒng)區(qū)。用戶程序區(qū)用于存放用戶經(jīng)編程器輸入的應(yīng)用程序。為了調(diào)試和修改方便，總是先把用戶程序存放在隨機讀寫存儲器ram中，經(jīng)過運行考核、修改完善，達到設(shè)計要求后，再把它固化到eprom中，替代ram使用。數(shù)據(jù)區(qū)用于存放plc在運行過程中所用到的和生成的各種工作數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)區(qū)包括輸入、輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)、定時器、計數(shù)器的預(yù)置值和當前值的數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)區(qū)主要存放cup的組態(tài)數(shù)據(jù)，例如，輸入輸出組態(tài)、設(shè)置輸入濾波、脈沖捕捉、輸出表配置、定義存儲區(qū)保持范圍、模擬電位

17、器設(shè)置、高速計數(shù)器配置、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等。（三）輸入、輸出單元（input/output unit） 輸入輸出接口是plc與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。plc的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載。 現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給plc各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成cpu能夠接

18、收和處理的信號。輸出接口電路將cpu送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。（1）輸入接口 輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。 以圖1所示的直流輸入接口電路為例，r1是限流與分壓電阻，r2與c構(gòu)成濾波電路，濾波后的輸入信號經(jīng)光耦合器t與內(nèi)部電路耦合。當輸入端的按鈕sb接通時，光耦合器t導(dǎo)通，直流輸入信號被轉(zhuǎn)換成plc能處理的5v標準信號電平(簡稱ttl)，同時led輸入指示燈亮，表示信號接通。微電腦輸入接

19、口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路組成，這些電路集成在一個芯片上。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似。（2）輸出接口 輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進行抗干擾電隔離。 微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，cpu通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求，

20、將微電腦的輸出信號放大。（3）其它接口 若主機單元的i/o數(shù)量不夠用，可通過i/o擴展接口電纜與i/o擴展單元(不帶cpu)相接進行擴充。plc還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過電纜實現(xiàn)串行通信、eprom寫入等功能。（四）編程器 編程器作用是將用戶編寫的程序下載至plc的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示plc狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。 編程器有簡易編程器和圖形編程器兩種。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進行聯(lián)機編程，適合小型plc的編程及現(xiàn)場調(diào)試。圖形編程器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時還能進行脫機編程。 目前

21、plc制造廠家大都開發(fā)了計算機輔助plc編程支持軟件，當個人計算機安裝了plc編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機和plc之間的通信接口實現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控plc運行狀態(tài)等。 （五）電源單元 plc的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供cpu、存儲器等所需的直流電，是整個plc的能源供給中心。plc大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多plc電源還可向外部提供直流24v穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。2.2 可編程控制器的工作原理（一）plc的掃描工作方式1、原因：（1）plc在運行時需要處理許多

22、操作；（2）plc的cpu卻不能同時執(zhí)行多個操作，每一刻只能執(zhí)行一個操作。 2、解決方法：采用分時操作即掃描的工作方式由于cpu的運算速度很高，從宏觀上而言似乎所有的操作都是及時、迅速地完成的。 3、plc的一個掃描過程包含五個階段1）內(nèi)部處理：檢查cpu等內(nèi)部硬件是否正 常，對監(jiān)視定時器復(fù)位，其它內(nèi)部處理。2）通信服務(wù)：與其它智能裝置（編程器、計算機）通信。如：響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。3）輸入采樣：以掃描方式按順序采樣所有輸入端的狀態(tài)，并存入輸入映象寄存器中。（輸入寄存器被刷新）。4）程序執(zhí)行：plc梯形圖程序掃描原則：先左后右、先上后下的步序，逐句掃描。并將結(jié)果存入相應(yīng)

23、的寄存器。5）輸出刷新：輸出狀態(tài)寄存器（y）中的內(nèi)容轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器輸出，驅(qū)動外部負載。掃描周期：整個過程掃描一次所需的時間。掃描周期：與cpu時鐘頻率、指令類型（掃描速度）、程序長短有關(guān)。掃描周期是plc一個很重要的指標，一般小型plc的掃描周期為十幾毫秒到幾十毫秒。（二）plc掃描工作方式的特點： 1、特點：集中采樣、集中輸出、循環(huán)掃描集中采樣：對輸入狀態(tài)的掃描只在輸入采樣階段進行。即在程序執(zhí)行階段或輸出階段，即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會改變，只有到下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入（響應(yīng)滯后）。集中輸出：在一個掃描周期內(nèi)，只有在輸出處理階段才將元件映象寄存器中的

24、狀態(tài)輸出，在其它階段，輸出值一直保存在元件映象寄存器中。注：在用戶程序中，如果對輸出多次賦值，則僅最后一次是有效的，即應(yīng)避免雙線圈輸出。 2、優(yōu)點：提高系統(tǒng)的抗干擾能力。集中采樣、集中輸出的掃描工作方式使plc在工作的大部分時間與外設(shè)隔離，從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強了系統(tǒng)的可靠性3、缺點：響應(yīng)滯后，降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度。輸入/輸出滯后時間又稱為系統(tǒng)響應(yīng)時間。1）輸入模塊滯后時間：輸入模塊rc濾波電路的時間常數(shù)，典型值為10ms左右。2）輸出模塊滯后時間繼電器型輸出：10ms左右；晶閘管型輸出：通電滯后時間約1ms，斷電滯時的最大滯后時間10ms；晶體管型輸出：1ms以下。3）掃描工作方

25、式引起的滯后時間最長可達兩個掃描周期。plc總的響應(yīng)延遲時間一般為幾十ms。但由于plc的掃描速度極快，故對一般工業(yè)控制而言，此響應(yīng)上的滯后完全允許。注：在中、大型plc中所需處理的i / o點數(shù)較多，用戶程序較長，還采用分時分批的掃描方式或中斷等的工作方式，以縮短循環(huán)掃描的周期和提高實時控制。3 電梯控制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計3.1電梯控制系統(tǒng)的特性在電梯運行曲線中的啟動段是關(guān)系到電梯運行舒適感指標的主要環(huán)節(jié),而舒適感又與加速度直接相關(guān),根據(jù)控制理論,要使某個量按預(yù)定規(guī)律變化必須對其進行直接控制,對于電梯控制系統(tǒng)來說,要使加速度按理想曲線變化就必須采用加速度反饋,根據(jù)電動機的力矩方程式:mmz

26、=m=j（dn/dt），可見加速度的變化率反映了系統(tǒng)動態(tài)轉(zhuǎn)距的變化，控制加速度就控制系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)距m=mmz。故在此段采用加速度的時間控制原則，當啟動上升段速度達到穩(wěn)態(tài)值的90%時，將系統(tǒng)由加速度控制切換到速度控制，因為在穩(wěn)速段，速度為恒值控制波動較小，加速度變化不大，且采用速度閉環(huán)控制可以使穩(wěn)態(tài)速度保持一定的精度，為制動段的精確平層創(chuàng)造條件。在系統(tǒng)的速度上升段和穩(wěn)速段雖都采用pi調(diào)節(jié)器控制，但兩段的pi參數(shù)是不同的，以提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)指標。在系統(tǒng)的制動段，即要對減速度進行必要的控制，以保證舒適感，又要嚴格地按電梯運行的速度和距離的關(guān)系來控制，以保證平層的精度。在系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降至120r/mi

27、n之前，為了使兩者得到兼顧，采取以加速度對時間控制為主，同時根據(jù)在每一制動距離上實際轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)速的偏差來修正加速度給定曲線的方法。例如在距離平層點的某一距離l處，速度應(yīng)降為vm/s，而實際轉(zhuǎn)速高為vm/s，則說明所加的制動轉(zhuǎn)距不夠，因此計算出此處的給定減速度值-ag后，使其再加上一個負偏差，即使此處的減速度給定值修正為-（ag+）使給定減速度與實際速度負偏差加大，從而加大了制動轉(zhuǎn)距，使速度很快降到標準值，當電動機的轉(zhuǎn)速降到120r/min以后，此時轎廂距平層只有十幾厘米，電梯的運行速度很低，為防止未到平層區(qū)就停車的現(xiàn)象出現(xiàn)，以使電梯能較快地進入平層區(qū)，在此段采用比例調(diào)節(jié)，并采用時間優(yōu)化控制，

28、以保證電梯準確及時地進入平層區(qū)，以達到準確可靠平層。3.2電梯控制系統(tǒng)的構(gòu)成由于電梯的運行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機的，因此，系統(tǒng)控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機的輸入信號，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時的控制電梯的運行。另外，轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送plc的計數(shù)器來進行控制。同時，每層樓設(shè)置一個接近開關(guān)用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。為便于觀察，對電梯的運行方向以及電梯所在的樓層進行顯示，采用led和發(fā)光管顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈)。為了提高電梯的運行效率和平層的

29、精度，系統(tǒng)要求plc能對轎廂的加、減速以及制動進行有效的控制。根據(jù)轎廂的實際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實現(xiàn)。為了電梯的運行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護和相應(yīng)的顯示。采用plc實現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)由以下幾個主要部分構(gòu)成。（1）plc控制電路；plc接收來自操縱盤和每層呼梯的召喚信號、轎廂和門系統(tǒng)的功能信號以及井道和變頻器的狀態(tài)信號，經(jīng)程序判斷與運算實現(xiàn)電梯的集選控制。plc在輸出顯示和監(jiān)控信號的同時，向變頻器發(fā)出運行方向、啟動、加/減速運行和制動停梯等信號。（2）電流、速度雙閉環(huán)電路；變頻器本身設(shè)有電流檢測裝置，由此構(gòu)成電流閉環(huán)；通過和電機同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)編碼器，產(chǎn)生a、b兩相脈沖進入變頻器

30、，在確認方向的同時，利用脈沖計數(shù)構(gòu)成速度閉環(huán)。（3）位移控制電路；電梯作為一種載人工具，在位勢負載狀態(tài)下，除要求安全可靠外，還要求運行平穩(wěn)，乘坐舒適，?？繙蚀_。采用變頻調(diào)速雙環(huán)控制可基本滿足要求，利用現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成速度環(huán)的同時，通過變頻器的pg卡輸出與電機速度及電梯位移成比例的脈沖數(shù)，將其引入plc的高速計數(shù)輸入端口，通過累計脈沖數(shù)，經(jīng)式h=si計算出脈沖當量，由此確定電梯位置。（4）端站保護；當電梯定向上行時，上行方向繼電器、快車輔助接觸器、快車運行接觸器、門鎖繼電器、上行接觸器均得電吸合，抱閘打開，電梯上行。當轎廂碰到上強迫換速開關(guān)時，plc內(nèi)部鎖存繼電器得電吸合，定時器tim10、t

31、im11開始定時，其定時的時間長短可視端站層距和梯速設(shè)定。上強迫換速開關(guān)動作后，電梯由快車運行轉(zhuǎn)為慢車運行，正常情況下，上行平層時電梯應(yīng)停車。如果轎廂未停而繼續(xù)上行，當tim10設(shè)定值減到零時，其常閉點斷開，慢車接觸器和上行接觸器失電，電梯停止運行。在驕廂碰到上強迫換速開關(guān)后，由于某些原因電梯未能轉(zhuǎn)為慢車運行，及快車運行接觸器未能釋放，當tim11設(shè)定值減到零時，其常閉點斷開，快車運行接觸器和上行接觸器均失電，電梯停止運行。因此，不管是慢車運行還是快車運行，只要上強迫換速開關(guān)發(fā)出信號，不論端站其他保護開關(guān)是否動作，借助tim10和tim11均能使電梯停止運行，從而使電梯端站保護更加可靠。當電梯

32、需要下行，只要有了選梯指令，下行方向繼電器得電其常開點閉合，鎖存繼電器被復(fù)位，tim10和tim11均失電，其常閉點閉合為電梯正常下行做好了準備。下端站的保護原理與上端站保護類似不再重復(fù)。（5）樓層計數(shù)；樓層計數(shù)采用相對計數(shù)方式。運行前通過自學(xué)習(xí)方式，測出相應(yīng)樓層高度脈沖數(shù)，對應(yīng)17層電梯分別存入16個內(nèi)存單元dm06dm21。樓層計數(shù)器（cnt46）為一雙向計數(shù)器，當?shù)竭_各層的樓層計數(shù)點時，根據(jù)運行方向進行加1或減1計數(shù)。運行中，高速計數(shù)器累計值實時與樓層計數(shù)點對應(yīng)的脈沖數(shù)進行比較，相等時發(fā)出樓層計數(shù)信號，上行加1，下行減1。為防止計數(shù)器在計數(shù)脈沖高電平期間重復(fù)計數(shù)，采用樓層計數(shù)信號上沿觸發(fā)

33、樓層計數(shù)器。（6）快速換速；當高速計數(shù)器值與快速換速點對應(yīng)的脈沖數(shù)相等時，若電梯處于快速運行且本層有選層信號，發(fā)快速換速信號。若電梯中速運行或雖快速運行但本層無選層信號，則不發(fā)換速信號。（7）門區(qū)信號；當高速計數(shù)器cnt47數(shù)值在門區(qū)所對應(yīng)脈沖數(shù)范圍內(nèi)時，發(fā)門區(qū)信號。（8）脈沖信號故障檢測；脈沖信號的準確采集和傳輸在系統(tǒng)中顯得尤為重要，為檢測旋轉(zhuǎn)編碼器和脈沖傳輸電路故障，設(shè)計了有無脈沖信號和錯漏脈沖檢測電路，通過實時檢測確保系統(tǒng)正常運行。為消除脈沖計數(shù)累計誤差，在基站設(shè)置復(fù)位開關(guān)，接入plc高速計數(shù)器cnt47的復(fù)位端3.3 接口電路的設(shè)計基于can總線的電梯群控系統(tǒng)的控制部分由電梯主控制器、

34、轎廂控制器、樓層控制器（多套）、群控器組成，通過can bus接口連接成一個完整的通訊網(wǎng)絡(luò)，實時傳輸各運行參數(shù)、控制命令。電梯主控制器通過節(jié)點接口電路與can總線連接，它是電梯控制系統(tǒng)的核心，主要負責控制轎廂位置和運行, 處理各子節(jié)點發(fā)回的各種信號, 產(chǎn)生各種控制信號(包括與拖動系統(tǒng)的通訊信號, 控制各接觸器的信號和發(fā)往各子節(jié)點的各種控制信號(子節(jié)點為：各樓層控制器、轎廂控制器等)。樓層控制器負責與主控制器通信，向上發(fā)送呼梯信號，并接收機房發(fā)回的下傳信號，完成呼梯信號記憶、消號、層樓及方向顯示功能。轎廂控制器的作用主要是將內(nèi)選信號傳至主控制器。 p87c52x2芯片是philips公司生產(chǎn)的標

35、準80c51內(nèi)核單片機，包含8kb otprom、256b ram、32個i/o口、3個16位定時/計數(shù)器、雙dptr、1個uart口，可以工作在6clk模式下，運行速度可以是標準80c51的2倍。sja1000芯片是一款獨立can控制器，由philips公司設(shè)計并生產(chǎn)，具有優(yōu)秀的emi、emc性能，適合用于工業(yè)環(huán)境中的控制器局域網(wǎng)絡(luò)。而且，sja1000是pca82c200獨立can控制器的升級產(chǎn)品，在引腳、電氣上與pca82c200控制器完全兼容，并具有更強功能的pelican工作模式，主要由實現(xiàn)can總線協(xié)議部分和與微處理器接口部分電路組成，可完成can總線協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能

36、，支持can20a協(xié)議及can20b協(xié)議。 目前，sja1000被廣泛用作can控制器。tja1040芯片是philips公司在2002年推出的新一代高速can收發(fā)器，是pca82c250/251、tja1050的升級型號，具有非常優(yōu)秀的emc性能，在不上電狀態(tài)下有理想的無源性能，提供低功耗管理，支持遠程喚醒，并集成有完善的總線保護功能。tja1040可以支持40kbps1mbps高速率范圍，在不需要can中繼器的場合，通訊距離可達1.2km遠，通訊節(jié)點數(shù)目可達110個節(jié)點。tja1040是can協(xié)議控制器和物理總線的接口，提供了對總線的差動發(fā)送能力和對can控制器的差動接收能力。4 電梯控制

37、系統(tǒng)的工作原理4.1 電梯控制系統(tǒng)對樓層信號的處理要對電梯進行控制，首先要知道電梯實際所在的位置（樓層），通常使用感應(yīng)器獲取。樓層信號的作用有兩個，一是指示樓層，使人們看到轎廂所在的層站；二是參與定向與選層，是電梯判斷運行方向和?？课恢玫闹饕蛩刂弧?眾所周知，為保證電梯運行的連續(xù)、平穩(wěn)、可靠，樓層信號必須保持其連續(xù)性，中間不能有斷開時間。與繼電器控制相比，利用plc控制時就很容易實現(xiàn)。plc在電梯層樓信號的取得和保持連續(xù)性上，較常用的方法是在轎頂安裝兩個感應(yīng)器。在取得減速點信號的同時取得層樓信號，可大量減少井道內(nèi)感應(yīng)器的數(shù)量。實現(xiàn)思想是利用plc算術(shù)運算和比較功能。用plc的一個存儲器單元

38、存儲層樓信號，當電梯上升一層存儲單元自動加一、電梯下降一層存儲單元自動減一。然后分別與1、2、3、4、5、比較，如等于幾就表示電梯在幾層，以此方法獲得層樓信號驅(qū)動相應(yīng)的plc內(nèi)部的層樓繼電器。將plc內(nèi)部層樓繼電器的動作轉(zhuǎn)換成bcd碼，通過plc的輸出端子或通訊口輸出給數(shù)碼顯示管。使用omron公司的c系列可編程控制器中的c60p可編程控制器，取得電梯層樓信號的處理梯形圖如圖2所示。當0102有輸入時，電梯在底層端站，0101有輸入時電梯在頂層端站，通過move 傳送指令立即數(shù)0001（或0005）送入hr0表示電梯在1（或5）樓，也就是對電梯層樓在上、下端站進行強迫校準。0504為輸出的上行

39、狀態(tài)，0505為輸出的下行狀態(tài)使用功能指令add（sub）使電梯上行（下行）一層時，將hr0內(nèi)的數(shù)加（減）1。此時，內(nèi)部寄存器hr0內(nèi)存儲的就是樓層信號。1813為內(nèi)部特殊寄存器（常閉），plc處于run狀體時該條件始終成立。即可通過cmp將hr0內(nèi)的數(shù)分別于15比較，hr0內(nèi)的數(shù)等于幾，就輸出與其對應(yīng)的內(nèi)部繼電器10011005，在將其轉(zhuǎn)換成bcd碼的形式驅(qū)動輸出到0600、0601和0602用以指示樓層。4.2 電梯控制系統(tǒng)對指令、召喚的處理 轎內(nèi)指令和廳外召喚的記憶和消除功能如同繼電器線路（記憶、消除）可以用keep指令。將轎內(nèi)指令、廳外召喚的啟動保持信號端s端（set），消除信號接r端

40、（rst）。再實現(xiàn)轎內(nèi)指令和廳外召喚的記憶和消除功能是必須主要其記憶和消除條件。當按下一個指令按鈕或召喚按鈕，且電梯不在本樓層時，對應(yīng)的plc內(nèi)部繼電器應(yīng)保持該信號，而且通過plc的輸出點亮相應(yīng)的按鈕指示燈。當電梯正常到達該樓層時，如果滿足該指令或召喚信號的停車條件時，電梯在該層停車，并且消除對應(yīng)的指令或召喚信號。如果電梯處于檢修或故障時所以的指令和召喚不能記憶（即指令和召喚全部消除）。另外，外召喚的記憶和消除條件相對于內(nèi)指令要復(fù)雜。例如，有人按下三層樓下方向召喚按鈕，而電梯上行到達三樓，且方向繼續(xù)向上，此時電梯在三樓不停，該召喚信號就必須繼續(xù)保持，直到電梯下行到達三層樓停車或上行到達且三樓以

41、上無任何召喚和指令。這種有關(guān)電梯外召喚信號的特性在電梯術(shù)語中稱為順向截梯和最遠端反向截梯功能。指令記憶的條件：按下該層的內(nèi)指令按鈕，且電梯不在本層。外召喚記憶的條件：按下該層的上（下）召喚按鈕，且電梯不在本層或反向運行。所以電梯內(nèi)指令和外召喚記憶的條件的條件為按下相應(yīng)的按鈕，且電梯不在該層。內(nèi)指令的消除條件為電梯到達該層，而且執(zhí)行了停車動作，或者電梯處于檢修或故障狀態(tài)時，將所有內(nèi)指令信號消除。4.3 電梯控制系統(tǒng)對選向功能的處理有了電梯的實際位置信號以及對電梯發(fā)出的指令和召喚，就可以對電梯的運行方向進行控制。在plc中選向功能的控制原則是：有效的選向信號（指令、召喚）與電梯的實際位置比較，有效

42、的選向信號（指令、召喚）在電梯所在層樓之上，則選擇上方向運行，反之則選擇下方向運行。實施方法類似于繼電器電路的選項鏈，實際決定電梯運行方向有以下三種情況：（1） 自動選向 。 如上述分析，電梯自動選擇運行方向；（2） 強迫選向 。 若電梯在司機方式工作時，在電梯啟動運行前可通過操縱向上的“慢上”按鈕和“慢下”按鈕，來干預(yù)電梯的運行方向，即強迫選向；（3） 檢修選向 。 若電梯處于檢修狀態(tài)時，同樣可以利用轎頂或轎廂內(nèi)“慢上”按鈕和“慢下”按鈕，使電梯以檢修速度上、下行。圖3中內(nèi)部繼電器1700為廳外召喚信號選向的條件。在選向鏈中，上方向選擇的條件可歸納為：某一樓層出現(xiàn)選向信號時（圖4），電梯所處

43、的位置不在該樓層之上（包括該樓層）內(nèi)部繼電器0502為上方向繼電器。同樣，選擇下方向的條件是：某一樓層出現(xiàn)選向信號時，電梯所處的位置不正該樓層之下（包括該樓層），內(nèi)部繼電器0503為下方向繼電器。為保證電梯運行的可靠性（電梯只有一個運行方向），上方向和下方向必須互鎖（0502和0503互鎖），0502和0503通過輸出端輸出運行方向給指層器。同時考慮到司機狀態(tài)的強迫上、下行功能，在上、下方向輸出中，自動選向功能增加1505和1506用以司機強迫選擇電梯運行方向。如果電梯處于檢修或故障狀態(tài)時，電梯不能自動選向，只能使用電梯的“慢上”按鈕和“慢下”按鈕使電梯慢速（檢修速度）上、下行。所以電梯運行方

44、向的選擇必須進行進一步綜合，將檢修和故障狀態(tài)下的運行方向增加在選向功能中。檢修或故障情況下，只能通過“慢上”按鈕和“慢下”按鈕來實現(xiàn)慢速上、下行功能。兩種功能綜合到電梯運行方向內(nèi)的梯形圖如圖5所示。圖中tim05、0009（0010）、1104支路的含義就是：在檢修或故障狀態(tài)（1104）下，當門鎖鎖閉（tim05）后，如果按下“慢上”（“慢下”）按鈕，電梯以點動方式（沒有0540或0505的自鎖）上（下）運行。1512內(nèi)部繼電器為平層狀態(tài)的繼電器，當電梯進入選定樓層，而且到達平層位置時，電梯應(yīng)使上（下）方向斷開，停車制動。4.4 電梯控制系統(tǒng)對選層功能的實現(xiàn)在電梯運行過程中，電梯該在第幾層停車

45、，什么位置開始減速，什么位置停車，關(guān)鍵的問題在于對選層功能的處理。在得到電梯的樓層信號和指令、召喚信號后，就可以判斷要停車的樓層。當電梯上行進入某樓層時，電梯轎廂上安裝的上行換速感應(yīng)器首先通過井道內(nèi)該層上行減速點位置安裝的隔磁板，這表明電梯上行進入該層。同時，電梯如果在該層停車，該點就是電梯開始減速的位置。同樣，電梯下行進入某樓層時，電梯轎廂上安裝的下行換速感應(yīng)器，首先通過井道內(nèi)該層下行減速點位置安裝的隔磁板。這表明電梯下行進入該層。同時若電梯在該層停車，該點就是電梯開始減速的位置。電梯在該層是否停車，就看有沒有轎內(nèi)指令或符合條件的廳外召喚。該停車條件是在非檢修狀態(tài)和故障、非直駛狀態(tài)下到達后非反向，稱其為外召喚信號的響應(yīng)條件。選層功能的梯形圖如圖6所示。選層的條件如下：（1） 自動選層。在召喚或指令的作用下，電梯