最新畢業(yè)設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化++畢業(yè)設(shè)計(jì)++四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)）

1、北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文) 報(bào)告(論文)題目： 四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作者所在系部： 機(jī)械工程系 作者所在專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 作者所在班級(jí)： b06112 作 者 姓 名 ： 溫榮杰 作 者 學(xué) 號(hào) ： 20064011222 指導(dǎo)教師姓名： 王曉光 完 成 時(shí) 間 ： 2010/6/17 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制北華航天工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性及知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作

2、品或成果。對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果歸北華航天工業(yè)學(xué)院所有。本人遵循北華航天工業(yè)學(xué)院有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的相關(guān)規(guī)定，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本。本人同意北華航天工業(yè)學(xué)院有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以營(yíng)利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容。特此聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者： 指導(dǎo)教師： 2010年 6 月 17日 20010年 6 月 17日摘 要目

3、前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制系統(tǒng)、plc控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。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，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。本文在闡述電梯的結(jié)構(gòu)和可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)4層電梯，使用西門子s7-200可編程控制器，設(shè)計(jì)了電梯的控制系統(tǒng)，包括轎內(nèi)指令和廳外召喚信號(hào)的登記與消除、電梯的選層和定向、電梯的開關(guān)門運(yùn)行、電梯上下行控制、電梯的指層控制等部分，實(shí)現(xiàn)了轎內(nèi)與各層呼梯指令的記錄、電梯運(yùn)行方向和選層的控制，電梯上下行和自動(dòng)開關(guān)門、電梯的指層控制等功能。關(guān)鍵詞：四層電梯 控制系統(tǒng)

4、 可編程控制器abstractat present the elevator control system mainly has three control modes: following electric circuit control system, plc (programmable logic controller) control system, microcomputer control system. plc control system, because moves the reliability to be high, the use service is convenie

5、nt, anti-jamming, the design and the debugging cycle is short and so on merits, time is taken seriously the people and so on merits, have become present use most control modes in the elevator control system.this article elaborated the elevator structure，the structure and the working principle of the

6、 programmable logic controlleraim at the elevator of four floors，the writer design this elevator control system by the use of siemens s7-200 programmable logic controllerthe writer design the elevator control parts, such as, the part of register and cancel the instructions from the cabin, the part o

7、f register and cancel the instructions from the station hall, the part of choose station and direction, the part of door movement，the part of elevator operation，the part of shown layer ，and so onthese parts achieve the functions：registering the instructions from the cabin and the station hall, choos

8、ing the direction and the station of elevator，elevator go up or down and door automatically，fingering out the location of the cabin, and other functions.key words：four-story elevator control system programmable logic controller目 錄摘要abstract第1章 緒論11.1 課題的研究背景及意義11.2 電梯的簡(jiǎn)介21.2.1 電梯的起源21.2.3 電梯的定義與分類21

9、.2.3 電梯電氣控制發(fā)展31.2.4 電梯的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r31.3 plc在電梯控制中的應(yīng)用以及發(fā)展前景51.4 課題研究的內(nèi)容6第2章 控制系統(tǒng)的選擇及介紹72.1 控制系統(tǒng)的選擇72.2 plc控制系統(tǒng)組成92.2.1 硬件的組成102.2.2 軟件的組成112.3 plc控制系統(tǒng)抗干擾措施152.3.1 硬件抗干擾措施152.3.2 軟件抗干擾措施172.4 plc控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)18第3章 plc的選型203.1 輸入輸出（i/o）點(diǎn)數(shù)的估算203.2 機(jī)型的確定213.2.1 主控制器的選擇213.2.2 擴(kuò)展模塊的選擇22第4章 四層樓電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)234.1 電梯控制模擬系

10、統(tǒng)面板圖234.2 電動(dòng)機(jī)控制電路圖244.3 plc外部接線圖244.4 流程圖264.5 操作原理簡(jiǎn)要說明284.6 編程元件明細(xì)表294.7 梯形圖及注釋304.7.1 電梯初始控制304.7.2 報(bào)警器及超重控制314.7.3 內(nèi)指令信號(hào)的登記與消除314.7.4 電梯選層定向輔助324.7.5 外召喚信號(hào)的登記與消除334.7.6 電梯開關(guān)門364.7.7 電梯上下行374.7.8 電梯指層控制424.8 程序仿真與調(diào)試44第5章 結(jié)論與展望455.1 結(jié)論455.2 展望電梯發(fā)展方向45致 謝47參考文獻(xiàn)48附錄1 外文翻譯49附錄2 外文原文55附錄3 指令表63北華航天工業(yè)學(xué)院

11、畢業(yè)論文第1章 緒論1.1 課題的研究背景及意義電梯是高層賓館、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(duì)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(duì)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(duì)機(jī)械零部件和電器元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(guó)

12、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(guó)一家保險(xiǎn)公司對(duì)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。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)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

13、務(wù)，己成為電梯控制的發(fā)展方向?？删幊绦蚩刂破?，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(duì)工業(yè)自動(dòng)控制的特點(diǎn)和需要而開發(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)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(chǎng)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

14、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?？删幊绦蚩刂破鱬lc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(duì)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

15、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(guó)家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一?？傊?，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 電梯的簡(jiǎn)介1.2.1 電梯的起源人類利用

16、升降工具運(yùn)輸貨物、人員的歷史非常悠久。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔時(shí)就使用了最原始的升降系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的基本原理至今仍無變化：即一個(gè)平衡物下降的同時(shí)，負(fù)載平臺(tái)上升。早期的升降工具基本以人力為動(dòng)力。1203年，在法國(guó)海岸邊的一個(gè)修道院里安裝了一臺(tái)以驢子為動(dòng)力的起重機(jī)，這才結(jié)束了用人力運(yùn)送重物的歷史。19世紀(jì)初，在歐美開始用蒸汽機(jī)作為升降工具的動(dòng)力。1845年，第一臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)升降機(jī)研制成功，液壓驅(qū)動(dòng)的介質(zhì)是水。盡管升降工具被一代代富有革新精神的工程師們進(jìn)行不斷改進(jìn)，然而被工業(yè)界普遍認(rèn)可的升降機(jī)仍未出現(xiàn)，直到1852 年世界第一臺(tái)安全升降機(jī)誕生。1852年，美國(guó)紐約楊克斯的機(jī)械工程師奧的

17、斯先生發(fā)明了世界第1臺(tái)安全升降機(jī)。1857年3年23日，奧的斯公司在紐約為一座專營(yíng)法國(guó)瓷器和玻璃器皿的商店安裝了世界上第一臺(tái)客運(yùn)升降機(jī)。1862年，奧的斯公司采用單獨(dú)蒸汽機(jī)控制的升降機(jī)問世。1878年，奧的斯公司在紐約百老匯大街155號(hào)安裝了第1臺(tái)水壓式乘客升降機(jī)。1889年12月，奧的斯公司在紐約的第瑪瑞斯特大樓成功安裝了1臺(tái)直接連接式升降機(jī)。這是以直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的世界第1臺(tái)電力驅(qū)動(dòng)升降機(jī)，從此誕生了名副其實(shí)的電梯。 1.2.3 電梯的定義與分類2003年2月19日國(guó)務(wù)院頒布了特種設(shè)備安全監(jiān)察條例，明確規(guī)定電梯是特種設(shè)備，并對(duì)電梯的含義做了敘述：“電梯是指動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，利用沿剛性導(dǎo)軌運(yùn)行的箱體

18、或者沿固定線路運(yùn)行的梯級(jí)(踏板)進(jìn)行升降或者平行運(yùn)送人、貨物的機(jī)電設(shè)備”。這種對(duì)電梯的論述，被稱作廣義電梯概念，既包括上下運(yùn)送人、貨物的升降式電梯，也包括用于水平或傾斜輸送乘客的自動(dòng)人行道(英語passenger conveyor)和自動(dòng)扶梯(英語escalator)。現(xiàn)代電梯主要由曳引機(jī)（絞車）、導(dǎo)軌、對(duì)重裝置、安全裝置(如限速器、安全鉗和緩沖器等)、信號(hào)操縱系統(tǒng)、轎廂與廳門等組成。這些部分分別安裝在建筑物的井道和機(jī)房中。通常采用鋼絲繩摩擦傳動(dòng)，鋼絲繩繞過曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曳引輪使轎廂升降。電梯要求安全可靠、輸送效率高、平層準(zhǔn)確和乘坐舒適等。電梯的基本參數(shù)主要有額定

19、載重量、可乘人數(shù)、額定速度、轎廂外廓尺寸和井道型式等。目前，電梯行業(yè)及社會(huì)上對(duì)電梯的分類大致有以下幾種： (1)按用途分： 乘客電梯、載貨電梯、客貨電梯、病床電梯、住宅電梯、雜物電梯、觀光電梯、其他專用電梯。(2)按額定速度分： 低速梯，常指低于1.00m/s速度的電梯；中速梯，常指速度1.002.00m/s的電梯。高速梯，常指速度大于2.00m/s的電梯。超高速梯，速度超過5.00m/s的電梯。(3)按拖動(dòng)方式分：交流電梯、直流電梯、液壓電梯、齒輪齒條式電梯、螺旋式電梯。(4)按控制方式分：手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號(hào)控制電梯、集選控制電梯、向下集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、群控電梯、

20、智能控制電梯。其他分類方式還有：按電梯有無司機(jī)分類等。1.2.3 電梯電氣控制發(fā)展1857年美國(guó)人otis發(fā)明出真正意義上的電梯。從此以后，電梯電氣控制技術(shù)越來越收到人們的重視。電梯電氣控制技術(shù)是否，主要體現(xiàn)在電梯電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。電梯的電氣控制主要是對(duì)各種指令信號(hào)、位置信號(hào)、速度信號(hào)和安全信號(hào)進(jìn)行管理，使電梯正常運(yùn)行或處于保護(hù)狀態(tài)，發(fā)出各種顯示信號(hào)。電梯的電氣控制，過去采用繼電器邏輯線路，一般稱繼電器控制。這種硬布線的邏輯控制方式具有原理簡(jiǎn)單、直觀等特點(diǎn)。但通用性差，邏輯系統(tǒng)由許多觸點(diǎn)組成，接線復(fù)雜、故障率高、設(shè)備龐大，國(guó)家已規(guī)定淘汰。目前我國(guó)電梯主要由先進(jìn)的、可靠性高的微型計(jì)算機(jī)或可編

21、程控制器控制。plc是可編程控制器的簡(jiǎn)稱，它是一種用于自動(dòng)控制的專用微機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于微機(jī)控制方式，但可編程控制器具有其自身的特點(diǎn)：plc在設(shè)計(jì)和制造上采取了許多抗干擾措施，能在較惡劣的各種環(huán)境里工作，可靠性高。plc將cpu、存儲(chǔ)器、1/0接口等做成一體，使用方便，擴(kuò)展容易。目前在國(guó)產(chǎn)電梯及中低檔的客梯廣泛采用了plc控制系統(tǒng)，特別適合在用電梯的技術(shù)改造和控制器開發(fā)。1.2.4 電梯的國(guó)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(zhǎng)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?/p>

22、的一個(gè)不可缺少的組成部分。一個(gè)國(guó)家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國(guó)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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)仍然以較高的速度持續(xù)增長(zhǎng)，城市化水平不斷提高。這從客觀上導(dǎo)致了我國(guó)電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的電梯市場(chǎng)。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(guó)電梯需求量越來越大。總趨勢(shì)是上升的，目自口進(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(guó)以來全國(guó)共生產(chǎn)安裝了6l萬多臺(tái)電梯。盡管如此，我國(guó)的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。全世界平均1000人有l(wèi)臺(tái)電梯，我國(guó)如果要達(dá)

23、到這個(gè)水準(zhǔn)，還需要增加70萬臺(tái)。到那時(shí)候，全國(guó)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)。到2005年，中國(guó)電梯的年產(chǎn)量達(dá)到135萬臺(tái)，與1980年相比，25年增長(zhǎng)了59倍，產(chǎn)量每年平均增長(zhǎng)178%。2005年安裝驗(yàn)收電梯124465臺(tái)，截至05年底，我國(guó)的在用電梯總數(shù)已達(dá)651794臺(tái)。如此龐大的市場(chǎng)需求為我國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺(tái)!我國(guó)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(chǎng)吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國(guó)奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國(guó)蒂森、同本三菱、日立、東芝、富士達(dá)等13家大型外商投資公司在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額達(dá)到了74%。先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理的引進(jìn)對(duì)國(guó)內(nèi)電梯企

24、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、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要的電梯產(chǎn)品，我國(guó)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(guó)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(guó)參加了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織isotcl78以來，先后等同或等效采用了一批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高起點(diǎn)使我國(guó)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(guó)際上也是剛剛出現(xiàn)，我國(guó)就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國(guó)產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量

25、，低成本的優(yōu)勢(shì)贏得了越來越多的國(guó)內(nèi)外客戶，為逐步進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造了有利條件。中國(guó)電梯在亞洲市場(chǎng)占有越來越重要的位置，每年銷售量己達(dá)l萬臺(tái)左右，約占亞洲市場(chǎng)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(guó)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(guó)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(guó)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(chǎng)的51。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國(guó)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

26、梯將成走電梯家族中新的組成部分。1.3 plc在電梯控制中的應(yīng)用以及發(fā)展前景目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、plc控制和微型計(jì)算機(jī)控制三種。而plc實(shí)際上是一種專用計(jì)算機(jī)，它采用巡回掃描的方式分時(shí)處理各項(xiàng)任務(wù)，而且依靠程序運(yùn)行，這就保證只有正確的程序才能運(yùn)行，否則電梯不會(huì)工作；又由于plc中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等實(shí)際上是plc系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，即無線圈又無觸點(diǎn)，使用次數(shù)不受限制，屬無觸點(diǎn)運(yùn)行，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運(yùn)行壽命更長(zhǎng)，工作更加可靠安全，自動(dòng)化水平更高。plc控制是三種控制方式中最具有可靠性、實(shí)用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術(shù)改造和控

27、制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進(jìn)行研究改進(jìn)。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機(jī)電設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)“綠色”，也就是強(qiáng)調(diào)電梯更舒適、更安全地為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)，強(qiáng)調(diào)電梯與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。目前意義上的“綠色”，一般是強(qiáng)調(diào)“天然”的一面，強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。電梯屬于純粹的工業(yè)產(chǎn)品，其天然性應(yīng)表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應(yīng)是綠色電梯的發(fā)展方向。(1)智能化。 我們這罩所說的智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無法勝任的。傳統(tǒng)的智能控制是一種

28、技術(shù)的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動(dòng)控制，實(shí)際上還算不上智能。而真正的智能電梯應(yīng)更具人性化特點(diǎn)，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點(diǎn)，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無法比擬的東西，具有動(dòng)念和隨機(jī)處理各種問題的能力，諸如能根據(jù)轎廂內(nèi)的情況和各層的候梯信息，自動(dòng)地制定每次最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)速度和停車政策；自動(dòng)選擇運(yùn)動(dòng)方面；雙向語音交流；到達(dá)目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動(dòng)性，使大樓交通運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)真正的人機(jī)對(duì)話。智能化要求電梯有自動(dòng)安全檢測(cè)功能，讓電梯自己能夠檢測(cè)到電梯的故障所在，并及時(shí)報(bào)警予以排除。(2)安全。 運(yùn)行安全是電梯的根本和關(guān)鍵?？梢哉f，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使

29、電梯安全運(yùn)行更有保障。運(yùn)行安全不僅要消除電梯啟動(dòng)時(shí)較強(qiáng)的電磁輻射，使用安全材料和運(yùn)行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內(nèi)有安全、舒適的好心情。同時(shí)，電梯運(yùn)行安全也要求電梯在運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，不但要使乘客容易與外界溝通聯(lián)系，而且電梯本身應(yīng)當(dāng)能自動(dòng)播放讓乘客感到放松的音樂，徹底消除產(chǎn)生緊張不安的情緒。(3)與環(huán)境的協(xié)調(diào)和平衡，包括以下幾個(gè)方面：視覺協(xié)調(diào)。 有人曾經(jīng)做過環(huán)境色彩是否對(duì)人有影響的研究。該研究發(fā)展：視覺不協(xié)調(diào)的環(huán)境色彩對(duì)人的情緒、精神影響非常大。色彩宜人，格調(diào)高雅，制作精良的電梯，乘客自然會(huì)有一種安全的感覺，有一種視覺上的舒適。用料低廉，款式陳舊，色彩沉悶，甚

30、至破破爛爛的電梯，乘客視覺協(xié)調(diào)無從談起，乘坐電梯的第一感覺就是不安全。國(guó)內(nèi)的許多電梯公司對(duì)此的重視是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，甚至不少通過引進(jìn)國(guó)外技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的電梯也顯露出一副土生土長(zhǎng)的容貌。消除電磁輻射。 如前所述，由于電梯是大樓里頻繁起制動(dòng)的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個(gè)達(dá)到自身對(duì)大樓電磁干擾最小，而又不被其他電磁干擾影響的建筑機(jī)電設(shè)備。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動(dòng)化(0a)、樓宇自動(dòng)化(ba)、通訊自動(dòng)化(ca)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。舒適感。 通過采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。以cpu控制電壓及頻率的連續(xù)變換方式，按人體生理

31、適應(yīng)要求，利用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)而成的理想運(yùn)行曲線，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更舒適的運(yùn)行。對(duì)現(xiàn)代化電梯性能的衡量，主要著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此外，對(duì)經(jīng)濟(jì)性、能耗、噪聲等級(jí)和電磁干擾程度等方面也有相應(yīng)要求。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內(nèi)，心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。因此，提倡對(duì)電梯進(jìn)行豪華性裝修，比如：轎廂內(nèi)用鏡面不銹鋼裝潢、在觀光電梯井道設(shè)置宇宙空間或深海景象：進(jìn)而主張電梯、扶梯應(yīng)與大自然相協(xié)調(diào)，在扶梯的周圍種植花草；在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，并且在色彩調(diào)配上要令人賞心悅目；在轎廂內(nèi)播放優(yōu)美的音樂，用以減少煩躁；在轎廂內(nèi)播放電視節(jié)目，乘客可收看天氣預(yù)報(bào)

32、、新聞等。1.4 課題研究的內(nèi)容課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（plc）自動(dòng)控制電梯系統(tǒng)。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對(duì)電梯的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以節(jié)約資金。因此，對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合國(guó)產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進(jìn)而提高國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。針對(duì)老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（plc）來控制電梯。論文的主要內(nèi)容如下：首先對(duì)電梯系統(tǒng)及可編程控制器（plc）作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著根據(jù)電梯的控制要求，設(shè)計(jì)模擬控制模板，確定plc所需的

33、輸入/輸出口的數(shù)量，確定plc的型號(hào)，選定主機(jī)機(jī)型，并進(jìn)行擴(kuò)展。然后設(shè)計(jì)plc的外部接線圖、流程圖等，編寫控制程序，最后對(duì)編寫的電梯控制程序進(jìn)行仿真和調(diào)試。第2章 控制系統(tǒng)的選擇及介紹2.1 控制系統(tǒng)的選擇目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制系統(tǒng)、plc控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。通過對(duì)比，來選擇此電梯的控制系統(tǒng)。(1)plc控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較。從某種意義上說，plc是從繼電器控制發(fā)展而來的。兩者既有相似性又有不同之處。下面對(duì)兩者進(jìn)行比較見表2-1。表2-1 plc與繼電器控制系統(tǒng)比較表比較項(xiàng)目繼電器控制系統(tǒng)plc控制系統(tǒng)控制功能的實(shí)現(xiàn)由許多繼電器，采用接線的方式來完成控制功

34、能各種控制功能是通過編制的程序來實(shí)現(xiàn)的對(duì)生產(chǎn)工藝過程變更的適應(yīng)性適應(yīng)性差。需要重新設(shè)計(jì)，改變繼電器和接線適應(yīng)性強(qiáng)，只需對(duì)程序進(jìn)行修改控制速度低?？繖C(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)極快?？课⑻幚砥鬟M(jìn)行處理計(jì)數(shù)及其他特殊功能一般沒有有安裝，施工連線多，施工繁安裝容易，施工方便可靠性差，觸點(diǎn)多，故障多高，因元器件采用了篩選和老化等可靠性措施壽命短長(zhǎng)可擴(kuò)展性困難容易維護(hù)工作量大，故障不易查找有自診能力，維護(hù)工作量小通過plc與繼電器控制系統(tǒng)的比較，可以得出結(jié)論：由于plc控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比具有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此，在今后的控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被plc控制系統(tǒng)所代替是大勢(shì)所趨。(2)plc控制系統(tǒng)與計(jì)

35、算機(jī)系統(tǒng)的比較。20世紀(jì)60年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，有人曾試圖用小型計(jì)算機(jī)來取代當(dāng)時(shí)占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)果未獲成，結(jié)果卻是plc的出現(xiàn)。通過計(jì)算機(jī)與plc本身的工作目的，原理和方式上都存在著較大的差異，其結(jié)果比較見下表2-2：表2-2 plc與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比較表比較項(xiàng)目通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)plc控制系統(tǒng)工作目的科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)管理等工業(yè)自動(dòng)控制工作環(huán)境對(duì)工作環(huán)境要求比較高對(duì)環(huán)境要求低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作工作方式中斷處理方式循環(huán)掃描方式系統(tǒng)軟件需配備功能較強(qiáng)的系統(tǒng)的軟件一般只需要簡(jiǎn)單的監(jiān)控程序采用的特殊措施掉電保護(hù)等一般性措施采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護(hù)，可在線維修編程語言匯編語

36、言，高級(jí)語言梯形圖，助記符語言，sfc標(biāo)準(zhǔn)化語言對(duì)操縱人員的要求需專門培訓(xùn)，并具有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)一般技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可操作使用對(duì)內(nèi)存的要求容量大容量小價(jià)格價(jià)格高價(jià)格較低其他若用于控制，一般需自行設(shè)計(jì)機(jī)種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng)由表2-2得出結(jié)論：一般情況下，在工業(yè)自動(dòng)化工程中采用plc可靠，方便，易于維護(hù)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，采用微處理器的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了。它與plc共同推動(dòng)著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間是實(shí)踐，人們又發(fā)現(xiàn)，plc與一般的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，plc還是有著較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，其原因是plc專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，在plc中采用了如下的硬件和軟件措施：光電耦合隔

37、離和r-c濾波器，有效地防止了干擾信號(hào)的進(jìn)入。內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。 采用優(yōu)良的開關(guān)電源，防止電源線引入的干擾。具有良好的自診斷功能可對(duì)cpu等內(nèi)部電路進(jìn)行檢測(cè)，一旦出錯(cuò)，立即報(bào)警。對(duì)程序及有關(guān)數(shù)據(jù)有電池供電進(jìn)行后備，一旦斷電或運(yùn)行停止，有關(guān)狀態(tài)及信息不會(huì)丟失。對(duì)采用的器件都進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選和簡(jiǎn)化，排除了因器件問題而造成的故障。采用了冗余技術(shù)進(jìn)行一步增強(qiáng)了可靠性。對(duì)某些大型plc還采用了雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或三cpu構(gòu)成表決式系統(tǒng)。隨著構(gòu)成plc的元器件性能的提高，plc的可靠性也在相應(yīng)的提高。一般plc的平均無故障時(shí)間可達(dá)到幾萬小時(shí)以上。某些plc的生產(chǎn)廠家甚至宣布，今后生產(chǎn)pl

38、c不再標(biāo)明可靠性這一指標(biāo)，因?yàn)閷?duì)pcl來講這一指標(biāo)已毫無意義了。經(jīng)過大量時(shí)間人們發(fā)現(xiàn)plc系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大是是由于plc的外部開關(guān)，傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的，而不是plc本身發(fā)生的。另外，plc程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)，易懂，易維護(hù)，更適合于工程技術(shù)人員。因此，plc在工業(yè)控制方面獲得了極大成功，成為工業(yè)控制中的主流。但是必須指出的是：計(jì)算機(jī)在信息處理方面還是優(yōu)于plc，所以在一些自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，常常將兩者結(jié)合起來，plc做下位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)在控制，計(jì)算機(jī)做上位機(jī)信息處理。計(jì)算機(jī)與plc之間通過通信線路實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。這樣相輔相成，構(gòu)成一個(gè)功能較強(qiáng)的完整的控制系統(tǒng)。從上邊的論述和比較可以看出

39、。由plc的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場(chǎng)合設(shè)計(jì)的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計(jì)算機(jī)要好的多，而且它操作簡(jiǎn)單靈活，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展，所以在本設(shè)計(jì)中采用plc來進(jìn)行控制。2.2 plc控制系統(tǒng)組成plc控制系統(tǒng)像一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件兩個(gè)部分組成的，硬件是指plc本身及其外圍設(shè)備，軟件是指管理plc的系統(tǒng)軟件，plc的應(yīng)用程序，編程語言和編程支持工具軟件。圖2-1 典型plc控制系統(tǒng)的硬件組成圖2.2.1 硬件的組成圖2-1為典型plc控制系統(tǒng)的硬件組成圖。plc控制系統(tǒng)的硬件是由plc，輸入/輸出（i/o）電路及外圍設(shè)備

40、等組成的。系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。下面對(duì)構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡(jiǎn)要介紹。2.2.1.1 主控模塊 除了早期生產(chǎn)的整體式plc（plc的各個(gè)不見都在同一機(jī)殼內(nèi)）外，目前市場(chǎng)多數(shù)的plc都已采用模塊化的結(jié)構(gòu)（plc的各個(gè)部件獨(dú)立封裝，稱之為模塊）。在plc中各個(gè)模塊均通過系統(tǒng)總線相互連接起來構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中最核心的模塊是主控模塊（也稱cpu），它包括：cpu，存儲(chǔ)器，通信接口等部分。(1)cpu：cpu是plc的控制中樞，它由控制器和運(yùn)算器組成。其中，控制器是用來統(tǒng)一指揮和控制plc工作的部件。運(yùn)算器則是進(jìn)行邏輯，算術(shù)等運(yùn)算部件。plc在cpu的控制下使整個(gè)機(jī)器有條不

41、紊的協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的控制。cpu的具體作用如下：執(zhí)行接受，存儲(chǔ)用戶程序的操作指令。用以掃描方式來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。完成數(shù)據(jù)和信息的處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)，完成用戶指令規(guī)定的各種操作。響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器，打印機(jī)）的請(qǐng)求。plc中所采用的cpu隨機(jī)型的不同而不同，通常有3種：通用微處理器（如8086，80286，80386等），單片機(jī)芯片，位片式處理器。一般來說，小型plc多采用8位微處理器或單片機(jī)作為cpu，如intel8086，inter96系列單片機(jī)，具有集成度高，運(yùn)算速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。如日本歐姆龍公司

42、生產(chǎn)的omronc200h型plc采用的是motorola公司生產(chǎn)的mc68b09的cpu芯片。這是一種增強(qiáng)型8位微處理器。對(duì)大型plc，大多采用高速位片式微處理器，它具有靈活性強(qiáng)，速度快，效率高的優(yōu)點(diǎn)。目前，一些廠家生產(chǎn)的plc中，還采用了冗余技術(shù)，即采用雙cpu或三cpu工作，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)可靠性。采用冗余技術(shù)可使plc的平均無故障工作時(shí)間達(dá)幾十萬小時(shí)以上。(2)存儲(chǔ)器：plc系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：采用prom或eprom芯片存儲(chǔ)器。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲(chǔ)的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。監(jiān)控程序和plc的硬件組成與專用部件的特

43、性有關(guān)，用戶不能隨意訪問和修改這部分存儲(chǔ)器的程序。存儲(chǔ)器區(qū)：工作數(shù)據(jù)是plc運(yùn)行過程中經(jīng)常變化的，需要隨機(jī)存取的一些數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)一般不需要長(zhǎng)久保存，因此采用隨機(jī)存儲(chǔ)器ram。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映象區(qū)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器預(yù)置和當(dāng)前數(shù)值的數(shù)據(jù)。用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：用于存放用戶經(jīng)編程器或計(jì)算機(jī)輸入的應(yīng)用程序。一般采用eprom或eeprom存儲(chǔ)器，用戶可重新編程。用戶程序存儲(chǔ)器的容量一般就代表plc的標(biāo)稱容量。通常，小型機(jī)小于8kb，中型機(jī)小于50kb，而大型機(jī)可以在50kb以上。(3)通信接口：主控模塊通常有一個(gè)或一個(gè)以上的通信接口（簡(jiǎn)稱通信口），用以與計(jì)算機(jī)，編程器相連，實(shí)現(xiàn)編程，調(diào)試，運(yùn)行

44、，監(jiān)視等功能。2.2.1.2 輸入/輸出模塊 plc的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)過程，它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過i/o模塊實(shí)現(xiàn)的。生產(chǎn)過程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開關(guān)量，繼電器狀態(tài)等，因此，需要有相應(yīng)的i/o模塊作為cpu與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的橋梁。且這些模塊應(yīng)具有較好的抗干擾能力。目前，生產(chǎn)廠家已開發(fā)出各種型號(hào)的模塊供用戶選擇。對(duì)于輸入/輸出模塊有：數(shù)字量輸入/輸出模塊，開關(guān)量輸入/輸出模塊，模擬量輸入/輸出模塊，交流新號(hào)輸入/輸出模塊，220v交流輸入/輸出模塊。還有智能模塊，它本身帶cpu，存儲(chǔ)器和監(jiān)控系統(tǒng)，可獨(dú)立完成各種運(yùn)算。智能模塊的種類很多，如高速計(jì)數(shù)模塊，pid調(diào)節(jié)的

45、模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲(chǔ)模塊和智能i/o模塊。2.2.1.3 電源模塊 該模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供cpu存儲(chǔ)器所需的直流電源，是整個(gè)plc系統(tǒng)的能源供給中心。它的好壞直接影響到plc的功能和可靠性。目前，大多數(shù)plc采用高質(zhì)量的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，與普通電源相比，plc的電源工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力也強(qiáng)。有些機(jī)器的電源除了供內(nèi)部電路使用外，還向外提供24vdc的穩(wěn)壓電源，用于外部傳感器的需要，這樣就避免了因外部電源不合格而引起的外部故障。2.2.1.4 i/o電路 plc的基本功能就是控制，它采集被控對(duì)象的各種信號(hào)。經(jīng)過plc處理后，通過執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)控制。輸入電路就是被控對(duì)象（需要進(jìn)行

46、控制的機(jī)器，設(shè)備和生產(chǎn)過程）進(jìn)行檢測(cè)，采集，轉(zhuǎn)換和輸入。另外，安裝在控制臺(tái)上的按鈕，開關(guān)等也可以向plc送控制指令。輸出電路的功能就是接受plc輸出的控制信號(hào)，對(duì)被控對(duì)象執(zhí)行控制任務(wù)。plc的外圍設(shè)備很多，但基本功能不外乎對(duì)信息和數(shù)據(jù)的處理。常用的有編程器，可編程終端，打印機(jī)，條碼讀入機(jī)等等。編程器plc的重要外圍設(shè)備之一，它可以將用戶編寫的程序送到plc的用戶程序存儲(chǔ)器。因此，它的主要任務(wù)是輸入程序，調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。可編程終端是具有i/o功能的plc人機(jī)界面產(chǎn)品。人可以通過觸摸屏幕將信息輸入plc中同樣可編程終端也可以將plc的輸入數(shù)據(jù)和信息顯示在屏幕上。2.2.2 軟件的組成

47、plc控制系統(tǒng)的軟件主要是系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個(gè)部分組成。如圖2-2是plc內(nèi)部工作示意圖。2.2.2.1 plc系統(tǒng)軟件與工作過程 plc系統(tǒng)軟件是plc工作所必須的軟件。在系統(tǒng)軟件的支持plc對(duì)用戶程序進(jìn)行逐條的解釋，并加以執(zhí)行，直到用戶程序結(jié)束，然后返回到程序的起始又開始新的一輪掃描。plc的這種工作方式就稱之為循環(huán)掃描。圖2-2 plc內(nèi)部工作示意圖值得注意的是在繼電器控制系統(tǒng)中，一個(gè)繼電器的線圈被接通或斷開，繼電器的所用觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)）都會(huì)立即動(dòng)作。但在plc中，由于采用的是循環(huán)掃描的工作方式，所用只有掃描到“線圈”的觸點(diǎn)時(shí)，才會(huì)動(dòng)作，沒有掃描到

48、時(shí)，觸點(diǎn)就不會(huì)動(dòng)。并且plc掃描一次用戶程序的時(shí)間即掃描周期與擁護(hù)程序的長(zhǎng)短和掃描速度有關(guān)，一般為1ms至幾十毫秒。現(xiàn)以omronp型機(jī)為例來說明plc掃描的工作過程，如上圖在沒有掃描之前，plc首先應(yīng)保證自身的完好性。接通電源之后，為消除各元件狀態(tài)的隨機(jī)性，進(jìn)行清零或復(fù)位處理，檢查i/o單元連接是否正確，再執(zhí)行一段程序。使它涉及到各種指令和內(nèi)存單元，如果執(zhí)行的時(shí)間不超過規(guī)定的時(shí)間范圍，則證明自身完好，否則系統(tǒng)關(guān)閉。上述操作完成后，將時(shí)間監(jiān)視定時(shí)復(fù)位，才允許掃描用戶程序。公共操作是在每次掃描程序前又一次自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，除了報(bào)警顯示燈亮之外，還判斷故障性質(zhì)。一般性故障，只報(bào)警，不停機(jī)，等待處理

49、；對(duì)于嚴(yán)重故障，則停止運(yùn)行用戶程序，此時(shí)plc切斷一切輸出。數(shù)據(jù)i/o數(shù)據(jù)輸入/輸出操作有的稱為i/o狀態(tài)刷新。它包括兩種操作：一是采樣輸入信號(hào)（即刷新輸入狀態(tài)的內(nèi)容）；二是送出處理結(jié)果（即按輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路）。plc數(shù)據(jù)i/o如圖2-3所示：圖2-3 plc數(shù)據(jù)i/o示意圖(1)輸入映象存儲(chǔ)器及刷新。由上圖所示可知送入plc端子上的輸入信號(hào)，經(jīng)過電隔離，電平轉(zhuǎn)換，濾波處理后，進(jìn)入緩沖器內(nèi)cpu的采樣。在plc的存儲(chǔ)器有一個(gè)專門存放i/o數(shù)據(jù)區(qū)，其中對(duì)應(yīng)輸入端子的數(shù)據(jù)區(qū)，稱之為輸入映象存儲(chǔ)器。當(dāng)cpu采樣時(shí)，輸入信號(hào)由緩沖區(qū)進(jìn)入映象區(qū)。接著就是數(shù)據(jù)輸入或輸出狀態(tài)刷新。只有在采樣刷新

50、的時(shí)刻，輸入映象存儲(chǔ)器中的內(nèi)容才與輸入信號(hào)（不考慮電路固有的慣性和濾波滯后影響）一致，其他時(shí)間范圍輸入信號(hào)變化是不會(huì)影響映象存儲(chǔ)器的內(nèi)容的。由于plc掃描周期一般只有幾十毫秒，所以兩次采樣時(shí)間很短，對(duì)一般開關(guān)量來說，可以認(rèn)為沒有因間斷采樣引起的誤差。即認(rèn)為輸入信號(hào)一旦變化，就能立即進(jìn)入輸入映象的存儲(chǔ)器內(nèi)。(2)輸出映象存儲(chǔ)器及輸出狀態(tài)刷新。同樣道理，cpu不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。按用戶程序要求及當(dāng)前輸入狀態(tài)，要保持到下次刷新為止。同樣，對(duì)于變化較慢的控制過程來說，因?yàn)閮纱嗡⑿碌臅r(shí)間間隔和輸出電路的慣性時(shí)間常數(shù)一般才幾十毫秒，可以認(rèn)為輸出信號(hào)是及時(shí)的。執(zhí)行用戶程序這里又包括監(jiān)視與執(zhí)行兩部分。(1)監(jiān)視

51、定時(shí)器wdt。監(jiān)視定時(shí)器就t1是通常所說的“看門狗” wdt（watch-dogtimer），它是用來監(jiān)視程序執(zhí)行是否正常。正常時(shí)，執(zhí)行完用戶程序多用的時(shí)間不會(huì)超過t1，在程序復(fù)位wdt，即執(zhí)行程序并開始計(jì)時(shí)：執(zhí)行完用戶程序后立即令wdt復(fù)位，表示程序執(zhí)行正常。當(dāng)程序執(zhí)行過程中因某種干擾使掃描失控或進(jìn)入死循環(huán)，則wdt會(huì)發(fā)出超時(shí)報(bào)警信號(hào)，使程序重新開始執(zhí)行。如果是偶然因素造成超時(shí)，重新程序不會(huì)再遇到“偶然干擾”，系統(tǒng)便轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行；若由于不可恢復(fù)的確定性故障，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，發(fā)出故障信號(hào)，等待處理。(2)執(zhí)行用戶程序。用戶程序是放在用戶程序存儲(chǔ)器中的，掃描時(shí)，按順

52、序從零步開始，逐步解釋和執(zhí)行，直到執(zhí)行end指令才結(jié)束對(duì)用戶程序的掃描。2.2.2.2 應(yīng)用軟件 plc控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是指為完成plc實(shí)際控制任務(wù)而編制的各種軟件。隨著plc應(yīng)用領(lǐng)域范圍的不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平的提高，plc應(yīng)用軟件也大大豐富起來了。plc應(yīng)用軟件與一般計(jì)算機(jī)信息處理軟件相比，有很大不同，plc應(yīng)用軟件有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)必須與生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合。生產(chǎn)工藝要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生產(chǎn)過程，由于各種設(shè)備的工藝參數(shù)不一樣，控制實(shí)現(xiàn)的方式也不一樣。所以程序設(shè)計(jì)人員必須深入現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)格遵守生產(chǎn)工藝的具體要求來設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。(2)應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。軟

53、件設(shè)計(jì)人員不能拋開硬件配置和系統(tǒng)孤立地考慮軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)必須根據(jù)硬件系統(tǒng)，接口的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)。(3)plc應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)需要計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制技術(shù)甚至網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種知識(shí)。特別是plc網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，plc控制系統(tǒng)不再是一個(gè)單獨(dú)的裝置。在控制系統(tǒng)中，可能包括有多臺(tái)不同型號(hào)的plc，計(jì)算機(jī)，外圍設(shè)備等。因此在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)和處理某種控制功能都離不開計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制和通信技術(shù)。因此，應(yīng)用程序中不僅有plc程序，還有計(jì)算機(jī)程序和通信網(wǎng)絡(luò)程序等。2.2.2.3 編程語言及編程支持工具軟件 plc有多種編程語言：梯形圖語言，助記符語言，邏輯功能圖語言，布爾代數(shù)語言和某些高級(jí)語言（basi

54、c，c語言等）。但使用廣泛的還是梯形圖語言和助記符語言?，F(xiàn)在世界上各個(gè)plc生產(chǎn)廠家都研制了自己的plc編程支持工具軟件和監(jiān)控組態(tài)軟件。用戶可以根據(jù)自己的需要利用這些軟件來改善軟件的開發(fā)環(huán)境，提高編程效率。2.3 plc控制系統(tǒng)抗干擾措施自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類型plc，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各單機(jī)設(shè)備上，雖然它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，但plc是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置，在設(shè)計(jì)和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運(yùn)行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工

55、業(yè)環(huán)境使用，但是由于它直接和現(xiàn)場(chǎng)的i/o設(shè)備相連，外來干擾很容易通過電源線 或i/o傳輸線侵入，從而引起控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作。plc受到的干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境下，外部干擾是隨機(jī)的，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，且干擾源是無法消除的，只能針對(duì)具體情況加以限制；內(nèi)部干擾與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要通過系統(tǒng)內(nèi)交流主電路，模擬量輸入信號(hào)等引起，可合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)線路來削弱和抑制內(nèi)部干擾和防止外部干擾。要提高plc控制系統(tǒng)的可靠性，就要從多方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力。2.3.1 硬件抗干擾措施2.3.1.1 plc控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境 plc是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)

56、環(huán)境使用。但是在plc控制系統(tǒng)中，如果環(huán)境過于惡劣，或安裝使用不當(dāng)，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。plc使用環(huán)境溫度通常在0 55范圍內(nèi)，應(yīng)避免太陽光直接照射，安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的器件，同時(shí)應(yīng)保證有足夠大的散熱空間和通風(fēng)條件。環(huán)境濕度一般應(yīng)小于85%，以保證plc有良好的絕緣。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場(chǎng)合，需將plc封閉安裝。此外，如果plc安裝位置有強(qiáng)烈的振動(dòng)源，系統(tǒng)的可靠性也會(huì)降低，所以應(yīng)采取相應(yīng)的減振措施。2.3.1.2 plc的電源與接地 plc本身的抗干擾能力一般都很強(qiáng)。通常，只能將plc的電源與系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備電源分開配線，對(duì)于電源線來的干擾，一般都有足夠強(qiáng)的抑制能力。但是，如果遇上特殊情況，電源干擾特別嚴(yán)重，可加接一個(gè)帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。如果一個(gè)系統(tǒng)中含有擴(kuò)展單元，則其電源必須與基本單元共用一個(gè)開關(guān)控制，也就是說，它們的上電與斷電必須同時(shí)進(jìn)行。良好的接地是保證plc安全可靠運(yùn)行的重要條件。為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給plc接專用地線，并且接地點(diǎn)要與其它設(shè)備分開，如圖2-4（a）。若達(dá)不到這種要求，也可采用公共接地方