PLC電梯大學本科方案設計書

1、作者：Pan Hon glia ng僅供個人學習武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文）說明書題 目基于PLC的電梯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)學 號0540030328學生姓名 楊樂專業(yè)班級自動化051指導教師 李自成總評成績 2009年5 月25 日目錄摘要 IABSTRACT ii1緒論 32電梯概述 42.1電梯的起源與發(fā)展 43電梯PLC控制系統(tǒng)的硬件設計 63.1電梯的控制 63.2電梯控制要求 73.3PLC控制系統(tǒng)的設計分析 83.4電梯PLC控制系統(tǒng)的設計 103.5PLC的選擇 133.6 I/O分配對照表 163.7安裝圖 194電梯PLC控制系統(tǒng)的軟件設計 204.1電梯的正常工

2、作狀態(tài) 204.2軟件流程 204.3運行狀態(tài) 21總結 24致謝 24參考文獻 24基于PLC的電梯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的設計摘要：隨著我國經濟的高速發(fā)展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到 了迅速發(fā)展，交流變頻調速技術已經進入一個嶄新的時代，其應用越來越廣。而電梯作為 現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關，隨著人們對其要求的提高，電梯 得到了快速發(fā)展，其拖動技術已經發(fā)展到了調頻調壓調速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。本文在已有的通用變頻器的基礎上，采用 PLC對電梯進行控制，通過合理 的選擇和設計，提高了電梯的控制水平，使電梯達到了較為理想的控制效果。關鍵詞：PLC

3、控制；指令控制；電梯；ased on PLC elevator interlock system's designABSTRACT: With the developme nt of the economy, microelectr onic tech no logy, computer tech no logy and the automatic theory are developed rapidly , the AC variable freque ncy tech no logy has bee n in a new state. It's applicati on i

4、s beco ming more and more widely. But the elevator as an important traffic in skyscraper, it also has developed quickly with the improving requireme nt of the people. It's dragg ing tech no logy has developed from DC timi ng to AC variable frequency timing and it's logic control- relay contr

5、ol also has been replaced by PLC.The article is based on the now-being general frequency converter, using PLC to control the elevator, the reliability is improved and the feeli ng of comfort is better through the reas on able selecti on and desig n, so the effect of con trol is more ideal.Key word P

6、LC control ；Point the layer control; elevator1緒論可編程序控制器(PLC)最早是根據順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專 門為工業(yè)環(huán)境應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前， 電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC控制所代替。由可編程序控制器(PLC)和微 機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高，維護方便，開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈 活性，可以完成更為復雜的控制任務，己成為電梯控制的發(fā)展方向，其許多功能 是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的?？删幊绦蚩刂破?，是微機技術與繼電

7、器常規(guī)控制技術相結合的產物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發(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)字控制的專用計算機。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè) 領域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護人員的技能和習慣，摒棄了微機常用的計算機編程語言的表達方式， 獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖 為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結構， 使用戶程序的編制清晰直觀，方便 易學，調試和查錯都很容易。電梯的控制是比較復雜的，在計算機誕生前的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為 電梯控制的發(fā)展起到了巨大的作用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與 適應電梯控制的要求和發(fā)展，與 PLC相

8、比較，存在著質的差別。電梯使用繼電 接觸器控制的時代，很難設計出質量優(yōu)良的電梯控制系統(tǒng)， 而現(xiàn)在，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)過程控制而設計的 控制設備，隨著PLC應用技術的不斷發(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，機械與電氣部件被有機地 結合在一個設備內，把儀表，電子和計算機的功能綜合在一起。因此，它已經成 為電梯運行中的關鍵技術。2電梯概述2.1電梯的起源與發(fā)展電梯屬于垂直提升運輸設備，起源于我國古代農業(yè)和建筑的原始提升工具。 公元前世紀，我國北方勞動人民發(fā)明了轆轤。 公元前236年，希臘人阿基米 德設

9、計出一種人力驅動的卷筒式卷揚機，共造出三臺，安裝在妮羅宮殿里。在瓦 特發(fā)明了蒸汽機之后，于 1850年，在美國紐約市出現(xiàn)了世界上第一臺由亨利 . 沃特曼制作的以蒸汽機為動力的卷揚機。1852年美國人伊萊沙，格雷夫斯奧 梯斯發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機為動力， 配有安全裝置的載人升降機。這便是 世界上第一部備有安全裝置的客梯，在 1857年被安裝在紐約市豪華商廈里。在 此期間，英國的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。 隨著水壓梯的發(fā)展，蒸汽梯也就被淘 汰了。后來發(fā)展為采用油壓泵和控制閥的液壓梯，而直到今天液壓梯仍在使用。在1889年，美國奧梯斯升降機公司推出了世界第一部以電動機為動力的升 降機，這才開始出現(xiàn)

10、了名副其實的電梯，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。 在1903年，又將卷筒式驅動方式改進為槽輪式（即曳引式）驅動。所謂卷筒式 驅動，是將曳引繩纏卷在卷筒上來提升重物， 而槽輪式也稱為曳引式驅動，是在 曳引繩一端提升重物，另一端為平衡重，依靠曳引繩和曳引輪的繩槽之間的摩擦 來驅動重物作垂直運動。因此，只要在曳引系統(tǒng)的容量和強度允許范圍內，通過改進曳引繩長度就可適應不同的提升高度， 而不再像卷筒式那樣受卷筒長度限制。 此外，當重物或平衡重碰底時，曳引繩與曳引槽會由于摩擦力減小而打滑，從而避免了像卷筒式那樣，在失控時造成的曳引繩斷裂等嚴重事故的發(fā)生。曳引式驅動可以使用多條曳引繩，而卷筒式驅動方式使

11、用的曳引繩條數(shù)卻受 到限制。曳引式驅動方式為長行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎。當時的電梯使用直流電動機驅動，用改變串接在電樞回路中的電阻值的方法 來調節(jié)電梯運行速度。后來發(fā)明了交流感應電動機，在1900年開始用于驅動電梯。最初的交流電動機只是單速的， 電梯運行性能很不理想。直到發(fā)明了交流雙 速電動機，才基本滿足了電梯的運行要求。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多。所以，對電梯的調 速精度、調速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。盡管交流電動機結構簡 單，造價便宜，但在調速性能方面卻難以滿足更高的要求， 而對直流電動機來講， 由于后來采用了發(fā)電機一電動機組調速系統(tǒng)，能較

12、好地滿足電梯調速的高要求。 因此，在20世紀前半葉，電梯的電力拖動，尤其是高層建筑物中的電梯速度的 調節(jié)，幾乎都是采用直流調速系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1900年美國奧梯斯電梯公司制造出世界上第一臺自動扶梯。1915年已設計成功電梯自動平層控制系統(tǒng)。1933年美國制造出6m/s的高速電梯。在第二次世界大戰(zhàn)以后，美國的建筑業(yè)得以快速發(fā)展，促使電梯也進入發(fā)展 時期，新技術被廣泛用于電梯。1949年研制出4-6臺電梯的群控系統(tǒng)。1955年 出現(xiàn)了真空電子管小型計算機控制的電梯。1962年在美國已出現(xiàn)了 8.5m/s的超 高速電梯。在1967年將固體晶閘管用于電梯拖動系統(tǒng)。隨著電力電子技術的發(fā)展，在 用晶閘管取代

13、直流發(fā)電機一電動機組的同時，研制出了交流調壓調速系統(tǒng)，是交流電梯的調速性能得到了明顯改善。1976年將微處理器應用于電梯。1977年日本三菱電機株式會社開發(fā)出了 10M/s的超高速電梯。至此，電梯的控制技術有了很大發(fā)展。進入50年代，電梯控制技術又有了新的變化。由于固體功率器件的不斷發(fā) 展和完善以及微機技術的應用，出現(xiàn)了交流變頻調速系統(tǒng)。1984年在日本已將其用于2m/s以上的高速電梯。1985年以后，又將其延伸到中、低速交流調速電 梯。交流變頻調速技術被認為是電梯行業(yè)的當代技術。1985年日本生產出世界上第一臺螺旋式自動扶梯，使其明顯減少了占地面 積。1993年日本生產的12.5m/s世界上

14、最高速的交流變頻調速電梯已投入運行。當前，在電梯電力拖動方面，除了大容量電梯還采用直流拖動系統(tǒng)以外， 用 交流變頻調速方式取代直流調速方式，以成為高速電梯的主流。應用微機全面取代繼電器控制邏輯實現(xiàn)閉環(huán)控制， 可進一步提高電梯的性能 和可靠性，并可降低現(xiàn)場調試要求，是電梯控制技術的方倆。電梯群控系統(tǒng)是現(xiàn)代電梯的技術的又一重要組成部分。它不但有完善的分區(qū)服務、運行監(jiān)控、客流交通統(tǒng)計分析等功能，還具備故障診斷功能。在電梯品種方面，出現(xiàn)了雙層電梯、大噸位的集裝箱電梯等。為適應摩天大樓對電梯的特殊要求，目前正在研制無繩直線驅動電梯。對于電梯的曳引機，目前除了中、低速范圍的電梯還采用渦輪副減速裝置外， 其

15、他均已采用圓柱斜齒輪曳引系統(tǒng)，使效率提高了15%-25%。此外，用電子位置傳感器取代機械選層器、用更先進的裝置取代門安全觸板、 增設轎廂內通信設施以及轎廂非安全門區(qū)語音提醒和運行狀態(tài)語音報告等裝置， 也是電梯技術現(xiàn)代化的體現(xiàn)。對現(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，對經濟性、能耗、噪聲等級和電磁干擾程度等方面也有相應要求。隨著時代 的發(fā)展，對人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內心理上的壓抑感和恐懼感也有所考 慮。因此，提倡對電梯進行豪華性裝修，比如：轎廂內用鏡面不銹鋼裝演、在觀 光電梯井道設置宇宙空間或深海景象；進而主張電梯、扶梯應與大自然相協(xié)調， 在扶梯的周圍種植花

16、草；在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，并且在彩色調配上要令人賞心悅目； 在轎廂內播放優(yōu)美的音樂，用以減少煩躁；在 轎廂內播放電視節(jié)目，乘客可收看天氣預報、新聞等。時至今日，電梯已進入了全面發(fā)展的新時期。3電梯PLC控制系統(tǒng)的硬件設計3.1電梯的控制電梯控制原理框圖如下圖（圖3-1）所示，主要由轎箱內指令電路、門廳呼 叫電路、主拖動電機電路、開關門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層 檢測與平層檢測傳感器及PLC電路等組成的。圖3-1電梯控制原理圖3.2電梯控制要求電梯的安全運行有以下一些主要控制要求：電梯位置的確定與顯示轎廂中的乘客及門廳中等待電梯的人都需要知道電梯的位置，因而

17、轎廂及門廳中都設有以樓層標志的電梯位置。 但這還不夠，電梯的運行還需要更加準確的 電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設在 井道中的位置開關，如磁感應器提供，當轎廂上設置的隔磁板插入感應器時，發(fā)出位置信號，并啟動樓層指示（見圖3-2,右圖）。轎廂內的運行命令及門廳的召喚信號司機及乘客可按下轎廂內操控盤上的選層按鈕選定電梯運行的目的樓層， 此 為內選信號。按鈕按下后，該信號應被記憶并使相應的指示燈點亮。 在門廳等候 電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號， 此為外喚信號。該信號也需記憶 并點亮門廳的上行或下行指示燈，這些保持信號在要求得到滿足時應能自動消號1。電梯

18、自動運行時的信號響應電梯自動運行時應根據內選及外喚信號，決定電梯的運行方向及在哪些站點 停站。一般情況下電梯按先上后下的原則安排運送乘客的次序，而且規(guī)定在運行方向確定之后，不響應中途的反向呼喚要求，直到到達本方向的最遠站點才開始 返程。轎廂的啟動與運行轎廂在運行方向確定，轎廂門已關好時啟動運行，運行的初始階段是加速運 行階段，其后是穩(wěn)定運行階段。轎廂的平層與停車轎廂運行后需確定在哪一層站停車，平層即是指停車時，轎廂的底與門廳“地 平面”應相平齊，一般有具體的平層誤差規(guī)定，如平層時兩平面相差不得超過 5mm。平層停車過程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開始，先是減速，再是制動，以滿足平層的準確性及

19、乘客的舒適感。 傳統(tǒng)電梯的平層開始信號由平層感應 器發(fā)出。如圖3-2所示，上平層感應器KR6及下平層感應器KR7裝在轎廂頂部， 隔磁板安裝在井道壁上。上行時，KR6首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至KR7插入隔磁鐵板時，發(fā)出開門及停車信號，電動機停轉，抱閘抱死；下行時KR7首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至KR6 插入隔磁鐵板時，發(fā)出開門及停車信號。326安全保護電梯的安全保護很多，如前邊提到的沖頂與蹲底，斷鋼絲繩，轎廂內人員的 跌落、逃生等保護，還有消防運行等多項。除了控制要求以外，電梯常見的工程問題還涉及電梯的拖動設備及拖動控制 方式:電梯的提升機構，齒輪曳引機

20、主要由驅動電動機、電磁制動器（也稱電磁 抱閘）、減速器及曳引輪組成。驅動電機可以是直流電動機也可以是交流電動機。 為了滿足電梯運行過程中速度變化的要求， 在應用變頻器前，電梯交流拖動多使 用多繞組變速電機，變頻器誕生以來，已有越來越多的電梯采用變頻驅動。 采用 變速電機時，電機的正反向運轉使用接觸器換相，啟動調速采取改變電機繞組及 切換電機繞組中所串電阻實現(xiàn)。采用變頻調速時，電機換向及變速都通過變頻器 控制端子實現(xiàn)。在這兩種拖動方式中，電磁抱閘都是很重要的，它是電機制動的 主要設備，抱閘要求有足夠的制動力，抱閘一般在通電時打開，斷電時閘死。電梯還有一些高層次的性能指標，如電機加減速曲線控制及高

21、準確度的平層 控制要求等，前者涉及電梯運行過程中的加速度大小，關系到乘客的舒適感，后者涉及乘客數(shù)量變化對準確平層的影響?？傊娞莸目刂剖潜容^復雜的，在計算機誕生前，電梯使用繼電接觸器控 制的時代，很難生產出質量優(yōu)良的電梯，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的 控制提供了廣闊的幸間。隨著 PLC應用技術的不斷發(fā)展，它已經成為電梯運行 中的關鍵技術。3.3 PLC控制系統(tǒng)的設計分析為了應用PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)的預期控制，就必須對控制系統(tǒng)進行深入的分析 與研究，根據系統(tǒng)的控制要求提出有效的總體控制方案與設計，在本節(jié)中主要介紹PLC控制系統(tǒng)的設計原則與控制模式的確定，下面根據近年來PLC的應用與發(fā)展情況對

22、此加以簡單的介紹。3.3.1 PLC控制系統(tǒng)的設計基本原則設計的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象（生產設備或生產過程）的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則：（1）PLC的選擇除了應滿足技術指標的要求之外，特別應指出的是還應重 點考慮該公司的產品的技術支持與售后服務的情況，一般應選擇在國內特別是在 所設計系統(tǒng)本地有著較為方便的技術服務機構或較有實力的代理機構的公司產品，同時應盡量選擇主流機型。（2）最大限度地滿足被控對象的控制要求。設計前，應深入現(xiàn)場進行調查研究，搜集資料，并與機械部分的設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電氣

23、控制方案，協(xié)同解決設計中出現(xiàn)的各種問題。（3）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經濟、使用及維修 方便。（4）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（5）考慮到生產的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 PLC容量時，應適當留有裕 量。當然對于不同的用戶要求的側重點有所不同，設計的原則應有所區(qū)別，如 果以提高產品產量和安全為目標，則應將系統(tǒng)可靠放在設計的重點，甚至考慮采 用冗余控制系統(tǒng)：如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應將系統(tǒng)通信能力與總線網絡 設計加以強化。3.3.2 PLC控制系統(tǒng)的設計的主要內容PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸入設備連接而成的，用以完成預期 的控制目的與相應的控制要求。因比，PLC控

24、制系統(tǒng)設計的基本內容應包括：（1）根據生產設備或生產過程的工藝要求，以及所提出的各項控制指標與 經濟預算，首先進行系統(tǒng)的總體設計。（2）根據控制要求基本確定數(shù)字I/O點和模擬量通道數(shù)，進行I/O點初步 分配，繪制I/O使用資源圖。（3）進行PLC系統(tǒng)配置設計，主要為PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng) 的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術經濟性能指標起著重 要的作用。選擇PLC，應包括機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源 模塊的選擇等。（4）選擇用戶輸入設備（按鈕、操作開關、限位開關、傳感器等 ）、輸出設 備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件），以及由輸出設備驅動的控

25、制對象（電動 機、電磁閥等），這些設備屬于一般的電器元件。（5）設計控制程序。在深入了解與掌握控制要求與主要控制的基本方式以及應完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護和聯(lián)鎖等方面情況之后。對 較復雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面地表達出來。 必要時還可將控制 任務分成幾個獨立部分，這樣可化繁為簡，有利于編程和調試。程序設計主要包 括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設計梯形圖、編制語句表程序清單。控制程序是控制整個系統(tǒng)工作的條件， 是保證系統(tǒng)工作正常，安全、可靠的 關鍵。因此，控制系統(tǒng)的設計必須經過反復調試、修改，直到滿足要求為止。333 PLC控制系統(tǒng)程序設計的步驟在對一個控制系統(tǒng)進行設計之前，

26、最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的 控制要求，只有這樣才可能提出準確的、合理的系統(tǒng)總體設計方案，進而實現(xiàn)各 個階段的設計任務。PLC程序設計的主要步驟是：（1）對于較復雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動 作的順序和條件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。（2）設計梯形圖。這是程序設計的關鍵一步，也是比較困難的一步。要設 計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經驗。（3）根據梯形圖編制語句表程序清單。（4）用編程器將程序鍵入到PLC的用戶存儲器中，并檢查鍵入的程序是否 正確。（5）對程序進行調試和修改，直到滿足要求為止。（6）待控制臺（柜）及現(xiàn)場

27、施工完成后，就可以進行聯(lián)機調試。如不滿足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。（7）編制技術文件。（8）交付使用。3.4電梯PLC控制系統(tǒng)的設計電梯控制系統(tǒng)的硬件結構如下圖（3-3）所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓 層傳感器、發(fā)光二極管記憶燈電路、調速電路、轎箱開關電路、顯示電路及一些 其他輔助電路等。圖3-3硬件結構框圖342 PLC的選擇PLC容量包括兩個方面：一是I/O的點數(shù)，二是用戶存儲器的容量。（1） I/O點數(shù)的估算：根據被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考 慮到今后調整和擴充，一般應加上 10%-15%的備用量。（2）用戶存儲器容量的估算：用戶應用程序占用多少內存與許

28、多因素（如I/O 點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結構等）有關，存儲器容量的選擇一般有兩 種方法：a. 根據編程實際使用的節(jié)點數(shù)計算：這種方法可精確地計算出存儲器實際使 用容量，缺點是要編完程序之后才能計算。b. 估算法：用戶可根據控制規(guī)模和應用目的，按下面給出的公式進行估算。開關量輸入：所需存儲器字數(shù)=輸入點數(shù)*10開關量輸出：所需存儲器字數(shù)二輸出點數(shù)*'8定時器/計數(shù)器：所需存儲器字數(shù)=定時器了計數(shù)器數(shù)量*2模擬量：所需存儲器字數(shù)二模擬量通道數(shù).100通信接口：所需存儲器字數(shù)=接口個數(shù)*300根據存儲器的總字數(shù)再加上一個備用量。生產企業(yè)通常為其每個產品提供一條經驗法則公式，可用于對

29、存儲容量做近 似的估計。這個公式是（輸入點數(shù)+輸出點數(shù)）*（20-10）二指令語句數(shù)。3.4.3 PLC規(guī)模的估算（1）輸入、輸出點的估算根據電梯運行系統(tǒng)的調查，電梯控制系統(tǒng)的輸入有轎內指令選層按鈕、上下 行廳召喚指令按鈕、上下行防超越開關、上下行換速開關、檢修時轎頂轎內上下 慢行按鈕、轎頂轎內開關門按鈕、門安全觸板開關、超載開關、應急按鈕、直駛 按鈕以及信號輸入等。估計需要47個輸入點，41個輸出點?？紤]在實際安裝、調試和應用中，還 可能會發(fā)現(xiàn)一些估算中未預見的因素，故輸出點增加4個。（2）存儲容量的估算用戶程序占用內存的多少與多種因素有關 。例如：輸入、輸出點的數(shù)量和 類型，輸入、輸出量之

30、間關系的復雜程度，需要進行運算的次數(shù)，處理量的多少， 程序結構的優(yōu)劣等，都與內存容量有關。因此，在用戶程序編寫、調試好以前， 很難估算出PLC所應配置的存儲容量。這里只對其進行簡單估算即可，也就是 根據輸入、輸出的點數(shù)及其類型、控制的繁簡程度加以估算。估算方法采用生產 企業(yè)為產品提供一條經驗法則公式：（輸入點數(shù)+輸出點數(shù)）*（20-10）=指令語句數(shù)故本系統(tǒng)粗略估算為（47+45）" 10=920344 PLC輸入/輸出模塊的選擇（1）數(shù)字I/O點數(shù)與模塊的確定：確定I/O點數(shù)是系統(tǒng)設計的最重要的問 題。一旦已確定使用某一類型的機型和詳細的控制要求，就可以基本確定系統(tǒng)所 配的PLC需

31、要的I/O點數(shù)。應該注意的是在確定I/O點數(shù)時，一定要考慮到系統(tǒng) 的擴充與備用需要，一般應留有 10%-20%的裕量。根據選取不同的 PLC，相應 的I/O模塊的I/O容量不盡相同，需要依據需要確定I/O模塊的數(shù)量。（2）輸入模塊的確定：PLC的輸入模塊用來檢測來自現(xiàn)場（按鈕、行程開關、溫控開關、壓力開關等）的高電平信號，并將其轉換為 PLC內部的低電平信號。各類PLC所提供的輸入模塊，其點數(shù)一般有 8點、12點、16點、32點等不 同規(guī)格，用戶可根據系統(tǒng)所需點數(shù)加以選擇5 o其工作電壓常用的有直流12, 24V，交流110, 220V等，其中以直流24V 最為普遍。選擇輸入模塊主要考慮模塊的

32、輸入電壓等級。根據現(xiàn)場輸入信號 （按 鈕、行程開關）與PLC輸入模塊距離的遠近來選擇不同電壓規(guī)格的模塊。 一般24V 以下屬低電平，其傳輸距離不宜太遠，如 12V電壓模塊一般不超過10m距離較 遠的設備選用較高電壓模塊比較可靠。（3） 輸出模塊的確定：輸出模塊的任務是將PLC內部低電平的控制信號，轉換為外部所需電平的輸出信號，以驅動外部負載。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、雙向晶閘管輸出、達林頓晶體管輸出 。這幾種輸出形式均有各自 的特點，用戶可根據系統(tǒng)的要求加以確定。繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，通電壓降小，承受瞬時過電壓和過 電流的能力較強，且有隔離作用。但繼電器有觸點，壽命較短

33、，且響應速度較慢， 適用于動作不頻繁的交直流負載。當驅動感性負載時，最大操作頻率不得超過1Hz晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無觸點開關輸出，適用于通斷 頻繁的感性負載。感性負載在斷開瞬間會產生較高的反向電壓，必須采取抑制措 施。另外，這兩種形式的輸出均不具備明確的輸出開關斷點，因此對于有此要求的使用場合會受到限制。輸出電流的選擇：模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值， 如果負載電 流較大，輸出模塊不能直接驅動時，應增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負載、熱 敏電阻負載，考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的裕量。允許同時接通的輸出點數(shù)：在選用輸出模塊時，不但要看一個輸出點的驅動 能力，

34、還要看整個輸出模塊的滿負載能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值 不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流。（4）模擬量輸入/輸出單元的選擇：模擬量輸入/輸出接口是用來感知傳感器 產生的信號，這些接口測量流量、溫度和壓力的數(shù)量值，并用于控制電壓或電流 輸出設備。典型接口量程為-10+10V，0+10V，420mA或1050mA。一些制造廠家提供特殊模擬接口用來接收低電平信號（如電阻式溫度計（RTD）,熱電偶等）。一般來說這類接口模塊將接收同一模塊上的不同類型熱電偶 或RTD的混合信號，用戶應根據具體條件確定使用類型。模擬量輸入/輸出單元一般有多種規(guī)格可供選用，其中，最主要的是通道數(shù) 量，如一入一出、三入

35、一出等，應根據需要確定，由于模擬量單元一般價格較高， 應準確確定所需資源，不宜留有太多的裕量。在確定模擬量輸入/輸出單元時，另一個重要：指標就是精度問題，應根據系統(tǒng)控制精度恰當?shù)剡x擇單元精度，模擬量輸入/輸出單元一般精度較高，通?？蛇_到 12位左右。3.5 PLC的選擇下面以模擬十層電梯裝置的電梯控制系統(tǒng)為例說明該電梯的技術參數(shù)和技 術要求。3.5.1 技術要求該模擬電梯由模擬十層電梯裝置、變頻器及電梯控制系統(tǒng)等組成，其中模擬 電梯高3m，每層高0.5m。由于電梯的運行是根據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)控制應采用隨機邏輯 控制。即在以順序邏輯

36、控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎上， 根據隨機的輸入 信號，以及電梯的相應狀態(tài)適時的控制電梯的運行。 另外，基于電梯實用性對該 電梯控制系統(tǒng)提出以下要求：（1）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，每層樓設置一個接近開關以利平層。（2）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，我們采用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 （開關上帶有 指示燈）。（3）為了提高電梯的運行效率和平層的精度，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。根據轎廂的實際位置以及交流調速系統(tǒng)的控制算 法來實現(xiàn)。（4）為了電梯的運行安全

37、，系統(tǒng)應設置可靠的故障保護和相應的顯示。技術指標外形尺寸：高*長*寬=500*245*216凈重量：160kg載重量：10kg調速器型號：SJT -B1輸入電壓：380V輸入頻率：50Hz調速方式：交流變頻調速結構形式：十層站電梯平層機構基于對以上技術參數(shù)及技術要求得考慮，該系統(tǒng)選用具有邏輯運算、定時器、 計數(shù)器等基本功能的小型PLC。電梯采用SJT-B1調速器進行半閉環(huán)調速控制，根據以上對PLC容量，輸入 /輸出模塊，以及輸入端和輸出端現(xiàn)場設備情況，決定本系統(tǒng)采用日本OMRONC60P 型 PLC 機。3.5.3 OMRON C60F型 PLC機的參數(shù)表3-1 一般規(guī)格項目C60P型號電源電

38、壓-A AC100240V50/60HZ -D DC24V容許電壓范圍AC85264VDC20.426.4V型號末尾-A耗電40VA以下60VA以下型號末尾-A耗電20W以下20W以下DV24V輸出端子+-10%最大 0.2A+-10%最大 0.3A使用環(huán)境溫度0 55oC使用環(huán)境濕度3585%RH（不結露）保存環(huán)境溫度-20 65oC表3-2性能規(guī)格項目型號C60P控制方式存儲程序編程語言梯形圖方式指令長度每條指令一步，每指令占16字指令種類37種（基本指令12種，應用指令25種）處理時間平均 10us/1 指令(RAM) , 13us/1 指令(ROM)程序容量1194 步輸入輸出繼電器6

39、0120 點(C60P)內部輔助繼電器136 點（10001807）使用咼速計數(shù)命令時，1807為其專用特殊輔助繼電器1,6 點(18081907)保持繼電器160 點(HR000915)暫時記憶寄存器8 點(TR0 7)續(xù)表3-2性能規(guī)格項目型號C60P數(shù)據存儲器64 字（DM00 63）使用高速計數(shù)命令時，DM3263為其專用定時器/記數(shù)器TIM，TIMH，CNT 合計 48 點高速記數(shù)器1點停電保持機能保持繼電器、計數(shù)器、數(shù)據存儲器內容電池壽命25°C條件下為5年自診斷技能CPU異常（時鐘、監(jiān)視、定時器）3.6 I/O分配對照表表3-3輸入接點分配序號名稱符號編號1鑰匙開關：檢

40、修SYK00002鑰匙開關：有司機操作SYK00013直駛按鈕和滿載開關ZA 和 MZK00024門連鎖開關JML00035應急按鈕YJA00046門安全觸版開關1ABK，2ABK00057轎內轎頂開關按鈕KMA1,KMA200068超載開關CZK00079轎內轎頂關門按鈕GMA1 ,GMA2000810檢修轎內轎頂向上慢行按鈕SA1，SA2000911檢修轎內轎頂向下慢行按鈕XA1，XA2001012檢修開關JZK0011續(xù)表3-3輸入接點分配序號名稱符號編號13速度信號JL001214復位信號RS001315制動應答信號RT001416上行換速雙穩(wěn)態(tài)開關SHG001517下行換速雙穩(wěn)態(tài)開關

41、XHG010018上行防超越開關SFK010119下行防超越開關XFK010220轎內指令按鈕：停一層1ZLA010321轎內指令按鈕：停二層2ZLA010422轎內指令按鈕：停三層3ZLA010523轎內指令按鈕：停四層4ZLA010624轎內指令按鈕：停五層5ZLA010725轎內指令按鈕：停六層6ZLA010826轎內指令按鈕：停七層7ZLA010927轎內指令按鈕：停八層8ZLA011028轎內指令按鈕：停九層9ZLA011129轎內指令按鈕：停十層0ZLA011230一樓門廳呼喚按鈕：上升1SZA011331二樓門廳呼喚按鈕：上升2SZA011432三樓門廳呼喚按鈕：上升3SZA01

42、1533四樓門廳呼喚按鈕：上升4SZA020134五樓門廳呼喚按鈕：上升5SZA020235六樓門廳呼喚按鈕：上升6SZA020336七樓門廳呼喚按鈕：上升7SZA020437八樓門廳呼喚按鈕：上升8SZA020538九樓門廳呼喚按鈕：上升9SZA020639二樓門廳呼喚按鈕：下降2XZA0207續(xù)表3-3輸入接點分配序號名稱符號編號40三樓門廳呼喚按鈕：下降3XZA020841四樓門廳呼喚按鈕：下降4XZA020942五樓門廳呼喚按鈕：下降5XZA021043六樓門廳呼喚按鈕：下降6XZA021144七樓門廳呼喚按鈕：下降7XZA021245八樓門廳呼喚按鈕：下降8XZA021346九樓門廳

43、呼喚按鈕：下降9XZA021447十樓門廳呼喚按鈕：下降0XZA0215表3-4輸出接點分配序號名稱符號編號1開門驅動信號05002關門驅動信號05013電梯上行接觸器SC05024電梯下行接觸器XC05035快加速接觸器KJC05046快速接觸器KC05057慢速接觸器MC05068直流能耗制動接觸器ZC05079與調速器相連的信號050810與主拖動相連的信號050911樓層顯示060012上行顯示060113下行顯示060214轎內指令顯示：一樓1ZLD060315轎內指令顯示：二樓2ZLD0604續(xù)表3-4輸出接點分配序號名稱符號編號16轎內指令顯示：三樓3ZLD060517轎內指令顯

44、示：四樓4ZLD060618轎內指令顯示：五樓5ZLD060719轎內指令顯示：六樓6ZLD060820轎內指令顯示：七樓7ZLD060921轎內指令顯示：八樓8ZLD061022轎內指令顯示：九樓9ZLD061123轎內指令顯示：十樓0ZLD061224門廳呼叫顯示：一樓向上1SZD061325門廳呼叫顯示：二樓向上2SZD061426門廳呼叫顯示：三樓向上3SZD061527門廳呼叫顯示：四樓向上4SZD070028門廳呼叫顯示：五樓向上5SZD070129門廳呼叫顯示：六樓向上6SZD070230門廳呼叫顯示：七樓向上7SZD070331門廳呼叫顯示：八樓向上8SZD070432門廳呼叫

45、顯示：九樓向上9SZD070533門廳呼叫顯示：二樓向下2XZD070634門廳呼叫顯示：三樓向下3XZD070735門廳呼叫顯示：四樓向下4XZD070836門廳呼叫顯示：五樓向下5XZD070937門廳呼叫顯示：六樓向下6XZD071038門廳呼叫顯示：七樓向下7XZD071139門廳呼叫顯示：八樓向下8XZD071240門廳呼叫顯示：九樓向下9XZD071341門廳呼叫顯示：十樓向下0XZD071442蜂鳴器控制0800續(xù)表3-4輸出接點分配序號名稱符號編號43換速定位信號080144換速定位信號080245超載信號指示燈08033.7安裝圖見下頁（圖3-4）4電梯PLC控制系統(tǒng)的軟件設

46、計4.1電梯的正常工作狀態(tài)電梯完成一個呼叫響應（1）電梯在檢測到門廳或轎廂的呼叫信號后將此樓層信號與轎廂所在樓層 信號比較，通過選向模塊進行運行選向。（2）電梯通過拖動調速模塊驅動直流電機拖動轎廂運動。轎廂運動速度要 經過低速轉變?yōu)橹兴僭俎D變?yōu)楦咚?，并以告訴運行至減速點。（3）當電梯檢測到目標層樓層檢測點產生的減速點信號時，電梯進入減速 狀態(tài)，由中速變?yōu)榈退?，并以低速運行至平層點停止。（4）平層后，經過一定的延時后開門，直至碰到開關到位行程開關；再經 過一定延時后關門，直到碰到關門到位行程開關。電梯控制系統(tǒng)始終實時實現(xiàn)轎 廂所在樓層。4.2軟件流程本系統(tǒng)是集選式控制系統(tǒng)，控制比較復雜，適合采用

47、模塊化編程方式。首先 要將各個輸入信號的屬性分類，模塊與模塊之間的銜接可以用中間寄存位來傳遞 信息。女口：門廳呼叫電路和轎廂指層電腦均要求讀入按鈕呼叫信號，并保持至呼叫被響應完成為止。將門廳呼叫按鈕，廂內指層按鈕，廂內開關門按鈕，報警按 鈕等編碼電路編碼后輸入PLC在軟件上就形成了讀按鈕編碼電路模塊。樓層檢測電路模塊只要是讀入樓層編碼并將該記憶信號存入對應的中間寄 存位，直到樓層改變?yōu)橹?。電梯的選向模塊主要是完成電梯在響應呼叫時做出的向上運行還是向下運行的判斷。該模塊有兩個對系統(tǒng)來說特別重要的中間量輸出，即上行中間寄存位和下行中間寄存位。電梯控制主程序流程圖4-1 （下頁）圖4-1電梯控制主程

48、序流程圖系統(tǒng)正常工作狀態(tài)及電機調速拖動電路模塊將系統(tǒng)初始化過程，強制工作過程及電機調速拖動過程合并為一個模塊。減速點信號產生電路模塊完成將減速點信號同志系統(tǒng)的任務。電梯在運行到目標樓層檢測點時要進入減速狀態(tài)，而電梯在運行過程中會碰到很多的樓層檢測 點，只有到目標樓層的檢測點時才會發(fā)出減速通知，電梯在經過目標樓層檢測點時接到這個信號就開始減速了。4.3運行狀態(tài)電梯的運行由乘梯人員自己操縱。電梯除了仍然自動平層自動開門以外，還在開門之后，按設定的延時時間自動關門原地待命。電梯的啟動當乘客通過轎內按鈕選層登記并已自動選向時，電梯自動關好門之后，電梯才能啟動運行。于是，由乘客按關門按鈕 GMA1，使P

49、LC輸出繼電器0008閉 合，圖4-1上的內部輔助繼電器1008閉合，其接點1008驅動“ KEEP1004”閉 合,其接點又驅動輸出繼電器0500閉合，從而使關門繼電器GMJ吸合，電梯關 門。門關好以后，門聯(lián)鎖開關 JMK，1-5CMK使0003閉合，經TIM00 0.5s延時 之后，使輸出繼電器0505閉合（接點1501己經閉合），由此驅動快速接觸器 KC 吸合。以電梯上行為例：當接點1501, TIM00和0505閉合時，便驅動輸出繼電 器0502閉合，使上行方向接觸器SC吸合。同時，觸點SC接通電磁制動線圈的 電源，使電磁制動器松閘，曳引電動機降壓啟動。當KC吸合時，經其觸點向調速器S

50、JT-B1輸入一啟動信號QJ，調速器應立 即輸出速度信號JL。通常將信號QJ與JL的響應關系稱為握手關系。為了提高 系統(tǒng)運行的可靠性，通過接點0505驅動定時器TIM05 ,對QJ與JL的響應關系 進行監(jiān)視。本系統(tǒng)將調速器 SJT-B1的速度信號JL輸出線227連接到PLC的輸 入繼電器0012,用其接點0012驅動繼電器1010,并用其常閉接點1010驅動定 時器TIM05 ,設定時間為0.5s,如果在啟動之后0.5s內沒有出現(xiàn)這種響應關系， 即調速器沒有收到信號JL,則為非常狀態(tài)。這時，常閉接點1010不開斷，定時 器TIM05延時0.5s閉合。于是由TIM05常閉接點驅動0502,050

51、3或0505開斷， 致使SC或XC和KC釋放，電磁制動器施閘，電梯立即停靠。之后手動開門。 若在0.5s內出現(xiàn)了 QJ與JL的正常響應關系，則定時器 TIM05不動作，電梯繼 續(xù)加速，由接點0505驅動T1M06，經2s延時后0504閉合，使快加速接觸器KJC 吸合，其觸點將主回路中的啟動電阻短路，曳引電動機便在額定電壓下繼續(xù)加速， 直至滿速運行，電梯便完成了時間原則啟動加速過程。電梯的換速用PLC空制的電梯在到達?？繉诱緭Q速點時，位于轎廂頂部的換速開關與PLC 控制系統(tǒng)配合產生換速信號。為了保證電梯的停車準確度，必須使換速信號有較 好的重復性，要求換速信號的響應時間誤差小于 1ms為此，要求

52、從電梯到達換 速點的瞬間起，到調速器收到換速信號時的滯后時間必須足夠短。然而，PLC勺程序掃描周期會引起換速信號滯后。因此，在電梯到達停靠層站換速點之前， 需要先進行預換速處理，即先使預換速繼電器閉合，以便在電梯到達實際換速點時， 使調速器能夠立即收到換速信號，從而保證換速信號在響應時間上的一致性。其 預PLC空制圖4-3-1所示。在圖中“ KEEP1403是預換速控制繼電器，其置位控制 回路按如下方式構成：在回路中的接點 0603-0612為一層至十層的轎內指令登記 信號，接點0613-0705為一層至九層的上行廳；召喚信號，接點0706-0714為二層 至十層的下行廳召喚信號，接點1601

53、-1610為一層至十層的指層信號。將每層上、 下行廳召喚選層登記信號接點分別與上、下行方向控制信號接點1501, 1502串聯(lián)后，與其同層轎內指令登記信號接點并聯(lián)，再與其上、下行層站的指層信號接點的并聯(lián)支路相串聯(lián)。本系統(tǒng)換速控制工作過程如下：現(xiàn)設有三樓的轎內選層指令 登記信號0605,電梯由一樓上行。當電梯到達二樓上換速點時，位于轎頂?shù)膿Q速 開關SH（閉合，經前述的計數(shù)指層環(huán)節(jié)產生二層指層信號 1602,驅動“KEEP1403 置位，發(fā)出預換速控制系統(tǒng)信號，從而使預換速繼電器0801閉合，使該系統(tǒng)提前 一層站進行了上行預換速，給調速器SJT-B1提供實際換速信號IT做準備。當電梯 再到達三樓換

54、速點時，換速開關SH（閉合，PLC1過圖3-4中的換速開關SHG,233即 COM和輸出繼電器0801經327線將-24V換速定位信號JT立即送到調速器SJT-B1， 調速器在收到JT信號時立即進行自適應負載校正，并在0.8s內調速器輸出制動應 答信號RT,將RT送到圖3-4中PLC勺輸入繼電器0014。由于接點1403和0014閉合，驅使內部輔助繼電器1009閉合，由常閉接點1009的作用，使圖4-2上的0505開斷， 由此使快速接觸器KC釋放，使電梯曳引電動機快速繞組脫離三相電源，電梯便依靠機械系統(tǒng)的慣性滑行，同時由常閉接點0505的作用，驅使0507閉合驅動直流能 耗制動接觸器ZC吸合，向曳引電動機慢速繞組輸入能耗制動電流。此時，電梯實際換速，并啟動調速器投入工作，開始對電梯的制動減速運行過程進行閉環(huán)控制， 使其跟蹤給定速度曲線，實現(xiàn)按距離原則制動減速零直接停靠。為了保障系統(tǒng)工作的可靠性，采用定時器 TIM07監(jiān)視換速定位信號JT與制動 應答信號RT之間的響應關系。若在調速器收到JT信號后的0.8s內，調速器沒有輸 出RT言號，便確認為調速器處于不正常狀態(tài)。此時應作如下處理：讓電梯以慢速繼續(xù)行駛到端站停靠開門。因為RT言號未出現(xiàn)，所以0014開斷，1009不能閉合。 這樣，定時器TIM07在 1403閉合時，立即開始