PLC控制的三層電梯升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘要摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的的發(fā)展,近年來(lái)，我國(guó)的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，一些電梯廠也 在不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，修改工藝，更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型電梯，電梯主要分為機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩 大部分，隨著自動(dòng)控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式與控制手段均發(fā)生了很大的 變化，交流調(diào)速是當(dāng)前電梯拖動(dòng)的主要發(fā)展方向。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)，plc 控制系統(tǒng)，微機(jī)控制系統(tǒng)。繼電器控制由于故障率高，可靠性差，控制方 式不靈活以及消費(fèi)功率大等缺點(diǎn)，目前已經(jīng)逐漸被淘汰。微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能方面有較強(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

2、 控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，其維修方便，抗擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短等優(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。 關(guān)鍵字：關(guān)鍵字： plc 電梯 自動(dòng)控制 目錄目錄 摘要摘要.1 第一章第一章 前言前言.3 1.1 電梯的起源.3 1.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題.3 第二章第二章 電梯的機(jī)構(gòu)電梯的機(jī)構(gòu).4 第三章第三章 硬件的選擇硬件的選擇.7 3.1.1 plc 的定義.7 3.1.2 plc 的基本結(jié)構(gòu).7 3.1.3 plc 主要的特點(diǎn).8 3.1.4 plc 的工作原理.9 3.1.5 plc 內(nèi)部運(yùn)作方式.10 3.2

3、.1 plc 的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).11 第四章第四章 電梯控制系統(tǒng)原理及硬件組成電梯控制系統(tǒng)原理及硬件組成.12 4.1 電梯控制系統(tǒng)原理.12 4.2 電梯控制系統(tǒng)的硬件組成.12 4.3 電梯模型 plc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).13 第五章第五章 三層電梯升降三層電梯升降 plcplc 控制的設(shè)計(jì)控制的設(shè)計(jì).14 5.1 電梯控制的功能要求.14 5.2 plc 選型及輸入、輸出地址分配.14 5.3 梯形圖程序設(shè)計(jì).14 5.4 系統(tǒng)的調(diào)試與操作.19 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ).20 致謝致謝.21 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).22 第一章第一章 前言前言 1.11.1 電梯的起源電梯的起源 說(shuō)到電梯的起源要從公元前 2

4、600 年埃及人在建造金字塔時(shí)使用了最原始的提升系統(tǒng)說(shuō)起， 但這一類起重機(jī)的能源均為人力。到了 1203 年，法國(guó)的二修道院安裝了一臺(tái)起重機(jī)，所不同 者只是該機(jī)器是利用驢作為動(dòng)力，載荷由繞在一個(gè)大滾筒上的繩子進(jìn)行起吊，此方法一直沿用 到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，約在 1800 年，煤礦主才能利用起重機(jī)把礦井中的煤輸送上來(lái)。 數(shù)百年來(lái)人們制造過(guò)各種類型的升降機(jī)，他們都有一個(gè)共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂， 升降機(jī)便急速的墜落到底層，1854 年奧蒂斯設(shè)計(jì)了一種制動(dòng)機(jī)在升降的平臺(tái)頂部安裝一個(gè)貨 車(chē)用的彈簧機(jī)一個(gè)制動(dòng)桿與升降井道兩側(cè)的導(dǎo)軌相連接，起吊繩與貨車(chē)彈簧相連，這樣僅是起 重平臺(tái)的重量就足以拉

5、開(kāi)彈簧，避免與制動(dòng)桿接觸。如果繩子斷裂，貨車(chē)彈簧會(huì)將拉力減弱， 兩端立即與制動(dòng)桿牢固的原地固定免繼續(xù)下墜。 “安全的升降梯”發(fā)明成功啦!yi 一時(shí)間，奧 的斯成了眾人注目的中心，第一臺(tái)升降機(jī)并非奧的斯所發(fā)明，但他確實(shí)第一臺(tái)“安全”升降梯 的發(fā)明者。 “安全”這一概念不僅開(kāi)創(chuàng)了升降梯工業(yè)，而且也為那些想建造更高層建筑物以增 加更多可利用空間的設(shè)計(jì)們打開(kāi)了通途。 然而真正構(gòu)成為電梯的產(chǎn)品應(yīng)該是在 20 世紀(jì)初才出現(xiàn)的。 1.21.2 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題 繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)電梯控制的方法。但是，進(jìn)入九十年代，隨 著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展

6、和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的安全性，可靠性的要求越來(lái)越高， 及電梯控制的弱點(diǎn)就越來(lái)越明顯?？删幊炭刂破鳎╬lc）最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā) 展起來(lái)的，是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn),目前,電 梯的機(jī)電其控制方式已逐漸被 plc 控制所代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電 梯的拖動(dòng)方式一由原來(lái)直接調(diào)速逐漸過(guò)渡到交流變頻調(diào)速。因此，plc 控制技術(shù)加變頻調(diào)速技 術(shù)已成為現(xiàn)在電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。 第二章第二章 電梯的電梯的機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 電梯是機(jī)電一體化產(chǎn)品，其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部 分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過(guò)控制

7、部分調(diào)度，密切協(xié)同，是電梯可靠運(yùn)行。盡管電梯品種繁 多，但目前使用的電梯大多數(shù)為電力拖動(dòng)，鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，其機(jī)械部分由曳引系統(tǒng)，轎廂 和門(mén)系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及安全保護(hù)裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn) 行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)裝置等組成，電梯基本結(jié)構(gòu)如下 2-1 圖 電梯的基本結(jié)構(gòu)圖 2-1 1 控制柜（屏） ；2曳引機(jī)；3曳引鋼絲繩；4限速器；5限速器鋼繩；6限速器張緊裝置； 7轎廂；8安全鉗；9轎廂門(mén)安全觸板；10導(dǎo)軌；11對(duì)重；12廳門(mén)；13緩沖器 一 曳引系統(tǒng) 電梯曳引系統(tǒng)的功能是輸出動(dòng)力和傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。主要有曳引機(jī)，曵引鋼絲繩， 導(dǎo)向輪和反繩輪組成

8、。曳引機(jī)為電梯的運(yùn)行提供動(dòng)力，由電動(dòng)機(jī)，曳引輪，聯(lián)軸器，減速箱， 和電磁制動(dòng)器組成。曵引鋼絲繩的兩端分別連轎廂和對(duì)重，依靠鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來(lái) 驅(qū)動(dòng)轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開(kāi)轎廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加曳引力。 二 導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)有導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使得轎 廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動(dòng)。 三 門(mén)系統(tǒng) 門(mén)系統(tǒng)是由轎廂門(mén)，層門(mén)，開(kāi)門(mén)，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。轎廂門(mén)設(shè)在轎廂入口，有門(mén)扇，門(mén)導(dǎo)軌 架等組成，層門(mén)設(shè)在層站入口處。開(kāi)門(mén)機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門(mén)的動(dòng)力源。 四 轎廂 轎廂是運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是

9、有轎廂體的 承重機(jī)構(gòu)，有橫梁，立柱，底梁和斜拉桿等組成。轎廂體有箱底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通 風(fēng)裝置，轎廂裝飾和轎廂內(nèi)操作按鈕版等組成。轎廂體空間的大小事由額定載重量和額定客人 數(shù)決定。 五 重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)是由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重有對(duì)重架和隊(duì)重塊組成。對(duì)重漿平衡轎 廂自重和部分額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂對(duì)重側(cè)曵引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電 梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。 六 電力拖動(dòng)系統(tǒng) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置組成，它的作用的對(duì)電梯 驚醒速度控制。曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。供電 系統(tǒng)是為點(diǎn)擊提供電源的

10、裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用 測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器與電機(jī)相連。調(diào)速裝置對(duì)曳引電機(jī)進(jìn)行速度控制。 七 電梯的電氣控制 電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操作裝置和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根 據(jù)電梯運(yùn)行邏輯功能要求，控制電梯運(yùn)行，設(shè)置咋機(jī)房中的控制柜上。操作裝置時(shí)由轎箱內(nèi)的 按鈕箱和廳門(mén)的召喚箱按鈕來(lái)操縱電梯運(yùn)行的。平層裝置時(shí)發(fā)出平層控制信號(hào)，使電梯轎廂準(zhǔn) 確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近樓層的?？空緯r(shí)，欲使轎廂地坎和廳門(mén)地砍達(dá) 到用平面的操作。位置顯示裝置，是用來(lái)顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門(mén)的指示燈，廳 門(mén)指示燈還用箭頭指示電梯的運(yùn)行方

11、向。 八 安全保護(hù)系統(tǒng) 安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械的和電氣的各種保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯的安全使用。機(jī)械方面的有： 限度器和安全鉗起超速保護(hù)作用，還有切斷總電源的極限保護(hù)裝置。電氣方面的安全保護(hù)在電 梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。 第三章第三章 硬件的選擇硬件的選擇 3.1.13.1.1 plcplc 的定義的定義 可編程控制器(programmable controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而 設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(programmable logic controller)， 簡(jiǎn)稱 plc，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的

12、功能已經(jīng)大大 超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱 pc。但是為了避免與 個(gè)人計(jì)算機(jī)(personal computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱 plc 3.1.23.1.2 plcplc 的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) plc 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu) 成為：結(jié)構(gòu)圖 3-1 所示 圖 3-1 a、電源 plc 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是 無(wú)法正常工作的，因此 plc 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措

13、施而將 plc 直接連接到交流電網(wǎng)上去 b. 中央處理單元(cpu) 中央處理單元(cpu)是 plc 的控制中樞。它按照 plc 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編 程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、i/o 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶 程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng) plc 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù) 據(jù)，并分別存入 i/o 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按 指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 i/o 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí) 行完畢之后，最后將 i/o 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)

14、的輸出裝置， 如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高 plc 的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型 plc 還采用雙 cpu 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 cpu 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè) cpu 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 c、存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 d、輸入輸出接口電路 1、現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是 plc 與現(xiàn)場(chǎng)控制的接 口界面的輸入通道。 2、現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用 plc 通過(guò) 現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 e、功能模塊

15、如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊 f、通信模塊 如以太網(wǎng)、rs485、profibus-dp 通訊模塊等 3.1.33.1.3 plcplc 主要的特點(diǎn)主要的特點(diǎn) 1、高可靠性 （1）所有的 i/o 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 plc 內(nèi)部電路之間電 氣上隔離。 （2）各輸入端均采用 r-c 濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms. （3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。 （5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 （6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，cpu 立即采用有效措 施，以防止故障擴(kuò)大。 （7）大型 plc 還可以采用由雙

16、 cpu 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 cpu 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn) 一步提高。 2、豐富的 i/o 接口模塊 plc 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或 電位；強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的 i/o 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接 近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它 還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 3、采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 plc 以外，絕大多數(shù) plc 均采用模塊化結(jié) 構(gòu)。plc 的各個(gè)部件，包括 cp

17、u，電源，i/o 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連 接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 4、編程簡(jiǎn)單易學(xué) plc 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì) 算機(jī)的專門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 5、安裝簡(jiǎn)單，維修方便 plc 不需要專門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備 與 plc 相應(yīng)的 i/o 端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶 了解運(yùn)行情況和查找故障。 3.1.43.1.4 plcplc 的工作原理的工作原理 plc 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”

18、的方式進(jìn)行工作的。即在 plc 運(yùn)行時(shí)，cpu 根據(jù)用戶 按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)哦（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃 描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返 回第一條指令，開(kāi)始下一輪新的掃描，在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸 出狀態(tài)的刷新等工作。 plc 的一個(gè)掃描周期必經(jīng)采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。 1、 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，plc 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 i/o 映 象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段 中，即使輸入

19、狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此， 如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下， 該輸入均能被讀入。 2、用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，plc 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃 描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先 上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯 線圈在系統(tǒng) ram 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 i/o 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)； 或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

20、 即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在 i/o 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而 其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 i/o 映象區(qū)或系統(tǒng) ram 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且 排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用； 相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排 在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即 i/o 指令則可以直接存取 i/o 點(diǎn)。即使用 i/o 指令的話， 輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從 i/o 模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立 即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。

21、3、 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpu 按照 i/o 映象區(qū)內(nèi)對(duì) 應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是 plc 的 真正輸出。 3.1.53.1.5 plcplc 內(nèi)部運(yùn)作方式內(nèi)部運(yùn)作方式 雖然 plc 所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱，但 plc 內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件 連接外部機(jī)械裝置做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)際上 plc 執(zhí)行階梯 圖程式的運(yùn)作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入 c

22、pu 中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。 在整個(gè)的掃描過(guò)程包括三大步驟， “輸入狀態(tài)檢查” 、 “程式執(zhí)行” 、 “輸出狀態(tài)更新”說(shuō)明如下： 步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：plc 首先檢查輸入端元件所連接之各點(diǎn)開(kāi)關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或 0 代表開(kāi)或關(guān)） ，并將其狀態(tài)寫(xiě)入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置 xn。步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程 式逐行取入 cpu 中運(yùn)算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點(diǎn)狀態(tài)，cpu 直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸?線圈之運(yùn)算結(jié)果則存入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端 yn。步驟三“輸出狀態(tài)更新”： 將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至 plc 輸出部接點(diǎn)，并且重回步驟一。 此三步驟稱為 plc 之掃描 周期，而完成所

23、需的時(shí)間稱為 plc 之反應(yīng)時(shí)間，plc 輸入訊號(hào)之時(shí)間若小于此反應(yīng)時(shí)間，則 有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會(huì)被更新一次，因此 稱此種運(yùn)作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生” 。 3.2.13.2.1 plcplc 的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) plc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和爭(zhēng)產(chǎn)質(zhì)量。因此， 在設(shè)計(jì) plc 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 充分發(fā)揮 plc 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì) plc 控制的首要前提， 這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則

24、。這就是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究， 搜集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)，國(guó)外資料。 2）保證 plc 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 plc 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全，可靠，穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。舍就要 求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中，元器件選擇，軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。 例如保證 plc 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（突然停電，按鈕按錯(cuò)等） ， 也能正常工作。 3）力求簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，使用和維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，氮新 的工程的投入，技術(shù)的培訓(xùn)，設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加，因此在滿足控制

25、要求 的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成 本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該是控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要是控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方 便，成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 4）由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮今后控制系 統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 plv，輸入/輸出模塊，i/o 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適 當(dāng)留有余量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 第四章第四章 電梯控制系統(tǒng)原理及硬件組成電梯控制系統(tǒng)原理及硬件組成 4.14.1 電梯控制系統(tǒng)原理電梯控制系統(tǒng)原理 電梯控制系統(tǒng)原理框圖如圖 4-1 所示，主要由轎箱內(nèi)指

26、令電路、門(mén)廳呼叫電路、主拖動(dòng)電 機(jī)電路、開(kāi)關(guān)門(mén)電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測(cè)與平層檢測(cè)傳感器及 plc 電 路等組成的。 圖 4-1 電梯控制系統(tǒng)原理框圖 4.24.2 電梯控制系統(tǒng)的硬件組成電梯控制系統(tǒng)的硬件組成 電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 4-2 所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測(cè)電路、 發(fā)光二極管記憶燈電路、pwm 控制直流電機(jī)無(wú)線調(diào)速電路、轎箱開(kāi)關(guān)電路、樓層顯示電路及一 些其他輔助電路等。為減少 plc 輸入輸出點(diǎn)數(shù)，采用編碼的方式將 31 個(gè)呼叫及指層按鈕編碼 五位二進(jìn)制碼輸入 plc。 圖 4-2 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 4.34.3 電梯模型電梯模型 pl

27、cplc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由于電梯的運(yùn)行時(shí)根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)，行程信號(hào)進(jìn)行控制，而樓層和轎廂的呼叫 時(shí)隨機(jī)的，因此，系統(tǒng)控制采用隨機(jī)邏輯控制，即在以順序控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基 礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)輸入的信號(hào)，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時(shí)的控制電梯的運(yùn)行。另外，轎廂的位置 是由脈沖編碼數(shù)確定，并送 plc 的計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行控制，同時(shí)，每樓層設(shè)置一個(gè)接近開(kāi)光用于檢 測(cè)系統(tǒng)的樓層信號(hào)。為便于觀察，對(duì)電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在樓層進(jìn)行顯示，采用 led 和 發(fā)光管顯示，而對(duì)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)以指示燈顯示，為了電梯的運(yùn)行效率和平層的精度， 系統(tǒng)要求 plc 能對(duì)轎廂的加、減速以及制動(dòng)進(jìn)行有效

28、地控制，根據(jù)轎廂的實(shí)際位置以及交流調(diào) 速系統(tǒng)控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了電梯的運(yùn)行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護(hù)和相應(yīng)的 顯示。 采用 plc 實(shí)現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)有以下幾個(gè)主要部分構(gòu)成如圖 4-3 圖 4-3 第五章第五章 三層電梯升降三層電梯升降 plcplc 控制的設(shè)計(jì)控制的設(shè)計(jì) 由三菱 fx2-64mr 為主控的 3 層電梯的 plc 控制系統(tǒng)。 5.15.1 電梯控制的功能要求電梯控制的功能要求 （1）本系統(tǒng)采用轎廂外喚叫、轎廂內(nèi)按鈕控制形式。轎廂內(nèi)、外均由指令按鈕進(jìn)行操作。每 層樓的廂外設(shè)有呼叫按鈕 sb6sb9，廂內(nèi)設(shè)有開(kāi)門(mén)按鈕 sbl，關(guān)門(mén)按鈕 sb2，層面指令按鈕 sb3sb5。 （2

29、）電梯運(yùn)行到指定位后,具有自動(dòng)開(kāi)/關(guān)門(mén)的功能，也能手動(dòng)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)。 （3）利用指示燈顯示電梯廂外的呼叫信號(hào)、電梯廂內(nèi)的指令信號(hào)和電梯到達(dá)信號(hào)。 （4）能自動(dòng)判電梯運(yùn)行方向，并發(fā)出相應(yīng)指示信號(hào)。 5）電梯上下運(yùn)行由一臺(tái)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上升；電動(dòng)反轉(zhuǎn)，電梯下降。 （6）電梯轎廂門(mén)由另一臺(tái)小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)正轉(zhuǎn)，廂門(mén)打開(kāi)；電機(jī)反轉(zhuǎn)，廂門(mén)關(guān)閉。 5.25.2 plcplc 選型及輸入、輸出地址分配選型及輸入、輸出地址分配 三層電梯有 23 個(gè)輸入信號(hào)，19 個(gè)輸出信號(hào)，可以選擇 fx248mr。但考慮今后廠家升級(jí)的余 量，就選了 fx2-64mr（i/o 為 32/32）的 plc。 輸入

30、信號(hào)及地址分配參見(jiàn)表 5-1， 輸出信號(hào)及地址分配參見(jiàn)表 5-2。 5.35.3 梯形圖程序設(shè)計(jì)梯形圖程序設(shè)計(jì) 根據(jù)三層電梯控制的功能要求以及輸入/輸出點(diǎn)的地址 （1）電梯開(kāi)門(mén)控制也分手動(dòng)和自動(dòng)兩種情況，如圖 5-1。 手動(dòng)開(kāi)門(mén)時(shí)，當(dāng)按下開(kāi)門(mén)按鈕 sb1 時(shí) x000 閉合，y000 得電，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，轎廂門(mén)打開(kāi)。 開(kāi)門(mén)到位，開(kāi)門(mén)行程開(kāi)關(guān) sq1 動(dòng)作，x002 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，y000 失電，開(kāi)門(mén)過(guò)程結(jié)束。 自動(dòng)開(kāi)門(mén)時(shí)，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，相應(yīng)的樓層接近開(kāi)關(guān) sq5 或 sq6 或 sq7 被壓下，即 x011 或 x012 或 x013 閉合。t0 開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí) 3s 后，t0 觸點(diǎn)閉合，y

31、000 輸出有效，轎廂門(mén) 打開(kāi)。 （2）電梯關(guān)門(mén)控制也分手動(dòng)和自動(dòng)兩種情況，如圖 5-2。 手動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，當(dāng)按下關(guān)門(mén)按鈕 sb2 時(shí) x001 閉合，y001 得電并自鎖，驅(qū)動(dòng)關(guān)門(mén)繼電器使 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，轎廂門(mén)關(guān)閉。關(guān)門(mén)到位，關(guān)門(mén)行程開(kāi)關(guān) sq2 動(dòng)作，x003 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，y001 失 電，關(guān)門(mén)過(guò)程結(jié)束。 自動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，由定時(shí)器 t1 來(lái)控制。當(dāng)電梯開(kāi)門(mén)到位 后 y000 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，t1 開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí) 5s 后，t1 觸點(diǎn)閉合，y001 輸出有效，轎廂門(mén)自動(dòng) 關(guān)閉。 自動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，可能夾住乘客，因此在門(mén)兩側(cè)均裝有紅外線檢測(cè)裝置 sll 和 sl2。當(dāng)有人進(jìn)出時(shí) 由 sll 和 sl2 發(fā)出信

32、號(hào)使得 x006 和 x007 閉合，輔助繼電器 m0 得電并自鎖，使得 t2 開(kāi)始定時(shí)， 延時(shí) 2s 后再關(guān)門(mén) 輸入信號(hào)及地址分配表 5-1 輸出信號(hào)及地址分配表 5-2 電梯開(kāi)門(mén)控制的梯形圖 5-1 電梯關(guān)門(mén)控制的梯形圖 5-2 （2）電梯到層指示 如圖 5-3：x011、x012 和 x013 分別是一、二和三層的接近開(kāi)關(guān) sq5、sq6 和 sq7 的輸入點(diǎn)， y022、y023 和 y024 分別是一、二和三層樓面的指示燈 e3、e4 和 e5。輔助繼電器 m2 和 m3 分 別是單、雙層指示燈互鎖控制。當(dāng)電梯到達(dá)某一層樓面后，只有該層樓指示燈亮。 （3）層呼叫指示燈控制圖 5-4：

33、當(dāng)有乘客在轎廂外的某一層按下呼叫按鈕 sb6、sb7、sb8 和 sb9 中的任一個(gè)后，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn) x017、x020、x021 和 x022 中的某一個(gè)就會(huì)閉合，同時(shí)所對(duì) 應(yīng)的層指示燈就亮，指示有人呼叫。呼叫信號(hào)會(huì)一直保持到電梯到達(dá)該層，由該層的接近開(kāi)關(guān) x011、x012 和 x013 中的某一個(gè)動(dòng)作時(shí)才被撤銷。 （4）電梯啟動(dòng)和方向選擇及變速控制 電梯啟動(dòng)和方向選擇及變速控制梯形圖如圖 5-5 和 5-6 所示。電梯運(yùn)行方向由輸出繼電器 y020 和 y021 指示，當(dāng)電梯運(yùn)行方向確定后，在關(guān)門(mén)信號(hào)和門(mén)鎖信號(hào)符合要求的情況下，或者 通過(guò)電梯上行輸出繼電器 y002，驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上升；或者通過(guò)電梯下行輸出繼電器 y003，驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下降。 電梯啟動(dòng)后快速運(yùn)行，2s 后加速，在接近目標(biāo)樓層時(shí)，相應(yīng)的接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電梯開(kāi)始轉(zhuǎn)為 慢速運(yùn)行，直至電梯到達(dá)目標(biāo)樓層時(shí)停止。 電梯到層指示圖 5-3 層呼叫指示燈控制圖 5-4 電梯啟動(dòng)和方向選擇及變速控制梯形圖 5-5 電梯啟動(dòng)和方向選擇及變速控制梯形圖 5-6 5.45.4 系統(tǒng)的調(diào)試與操作系統(tǒng)的調(diào)試與操