基于PLC控制五層電梯系統(tǒng)的設(shè)計

河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué).概述1.1電梯的起源與發(fā)展追溯電梯的起源，在我國及國外都能找到其雛形。公元前1100多年出現(xiàn)的轱轆，是一種用于提水或升舉重物的升降裝置。在古代希臘，于公元前236年出現(xiàn)的阿基米德絞車，是一種升舉重物的升降裝置。它們的共同特點是都由支架、卷筒、繩索、搖桿、乘物裝置幾部分組成的最原始、最簡單的升降機械，由木（竹）材料制成，靠人力或畜力驅(qū)動在很低速度下運行。1889年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機作為電梯動力,這才出現(xiàn)名副其實的電梯,并使電梯趨于實用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺自動扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯,首批4—6臺群控電梯在紐約的聯(lián)合國大廈被使用。1955年出現(xiàn)了小型計算機(真空管)控制電梯。1962年美國出現(xiàn)了速度達8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進工業(yè)國只成了無觸點半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1967年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動系統(tǒng)筒化，性能提高。1971年集成電路被應(yīng)用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976年微處理機開始用于電梯，使電梯的電氣控制進入了一個新的發(fā)展時期。由于早期的電梯及電氣控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線復(fù)雜、一旦完成不易更改等缺點，所以需要開發(fā)一種安全、高效的控制方式。可編程控制器（即PLC）既保留了傳統(tǒng)繼電氣控制系統(tǒng)的簡單易懂，而且具備控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機接口連接、維修方便等諸多高品質(zhì)性能。因此，PLC在電梯控制領(lǐng)域得到了廣泛而深入的運用。如今，電梯已成為人們進出高層建筑不可或缺的交通工具，隨著時代的發(fā)展，科技的進步，人們對電梯在運行時的平穩(wěn)性、高速性、準(zhǔn)確性、高效性等一系列靜、動態(tài)性能提出了更高的要求。電梯今后的發(fā)展將主要呈現(xiàn)以下趨勢：（1）超高速電梯。隨著人們生活節(jié)奏的加快，高層建筑的增加，全功能的塔式建筑將會促使超高速電梯繼續(xù)成為研究方向，5m/s以上運行速度的超高速電梯，成為人們關(guān)注的重點和市場發(fā)展的新趨向。（2）大型超載重電梯用導(dǎo)軌。隨著大型公共場所、購物場所等公用建筑的增加，大型超載重電梯的運用日益廣泛，對于垂直電梯、自動扶梯的載重量和運行平穩(wěn)性提出了新的要求。（3）新型自動扶梯導(dǎo)軌。隨著社會進步、城市化水平的提高以及越來越多的國家逐漸步入老齡化社會，各國政府對人文關(guān)懷日益重視，促使城市公共設(shè)施對自動扶梯和自動人行道的需求加速增長。為實現(xiàn)公共場所的無障礙通行，大量的體育場館、地鐵、機場、商場、寫字樓、賓館等需要加裝自動扶梯和自動人行道。（4）無機房電梯導(dǎo)軌。對于高度在20層以下的民用建筑，可以通過改變曳引機的安裝方式去除電梯機房的設(shè)計，從而降低建筑總高度、保持整體造型、節(jié)省建筑成本。此外，人們要求電梯節(jié)能、電磁兼容性強、噪聲低、長壽命、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等，甚至有人設(shè)想在大樓頂部的機房利用太陽能作為電梯驅(qū)動補充能源等等，而這些都會對電梯導(dǎo)軌的運行技術(shù)不斷提出新的要求，下面我們主要來講解一下客梯。1.1.1電梯的組成電梯是機電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品，機械部分相當(dāng)于人的軀體，電器部分相當(dāng)于人的神經(jīng)。機與電的高度合一，使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合產(chǎn)品.對于電梯的結(jié)構(gòu)而言，傳統(tǒng)的方法是分為機械部分和電氣部分，但以功能系統(tǒng)來描述，則更能反映電梯的特點。下面簡單介紹電梯機械部分的結(jié)構(gòu)，而我們的主要目的是怎樣來控制它。（1）曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。（2）導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作運動。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。（3）轎廂轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。（4）門系統(tǒng)門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門,層門,開門機,門鎖裝置組成。（5）重量平衡系統(tǒng)系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成。1-減速箱；2-曳引輪；3-曳引機底座；4-導(dǎo)向輪；

5-限速器；6-機座；

7-導(dǎo)軌支架；8-曳引鋼絲繩；

9-開關(guān)碰鐵；10-緊急終端開關(guān)；

11-導(dǎo)靴；12-轎架；

13-轎門；14-安全鉗；

15-導(dǎo)軌；16-繩頭組合；

17-對重，18-補償鏈；

19-補償鏈導(dǎo)輪；20-張緊裝置；

21-緩沖器；22-底坑；

23-層門；24-呼梯盒；

25-層樓指示燈；26-隨行電纜；

27-轎壁；28-轎內(nèi)操縱箱；

29-開門機；30-井道傳感器；

31-電源開關(guān)；32-控制柜；

33-曳引電機；34-制動器圖1-1電梯機械部分結(jié)構(gòu)示意圖轎廂由轎廂架和轎廂體組成。（5）重量平衡系統(tǒng)系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成。（6）電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機，供電系統(tǒng),速度反饋裝置，電動機調(diào)速裝置等組成。（7）電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。（8）安全保護系統(tǒng)保證電梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由電梯限速器、安全鉗、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)裝置組成。1.1.2電梯的主要電氣設(shè)備曳引電動機：齒輪曳引系統(tǒng)作為電梯的提升機構(gòu)，主要由驅(qū)動電動機、電磁制動器（也稱電磁抱閘）、減速器及曳引輪組成。自動門機：用來完成電梯的開門與關(guān)門：電梯的門由廳門（每層站一個）和轎門（只有一個）。只有當(dāng)電梯停靠在某層站時，此層廳門才允許開啟（由門機拖動轎門，轎門帶動廳門完成）；也只有當(dāng)廳門、轎門全部關(guān)閉后才允許啟動運行（檢修狀態(tài)時，可以在不關(guān)門的狀態(tài)下運行）。層樓指示：層樓指示也叫層顯，過去常由低壓燈泡構(gòu)成，安裝在每層站廳門的上方和轎廂內(nèi)轎門的上方；現(xiàn)多由數(shù)碼管或LED點陣結(jié)構(gòu)組成，與呼梯盒、運行方向指示做成一體結(jié)構(gòu)。呼梯盒：呼梯盒也叫召喚按鈕或外呼盒，用以在每層站召喚電梯。常安裝在廳門外，離地1m左右的墻壁上。基站與頂站只有一個按鈕，中間層站由上呼和下呼兩個按鈕組成。按鈕帶有呼梯記憶燈，燈亮?xí)r表示呼梯信號已經(jīng)被接收并記憶；當(dāng)電梯滿足呼梯要求并停層開門時，呼梯記憶燈熄滅?；镜暮籼莺猩?，常帶有鑰匙開關(guān)，供電梯管理員開關(guān)電梯。操縱箱：操縱箱安裝在轎廂內(nèi)，供司機及乘客對電梯發(fā)布動作指令。操縱箱上設(shè)有與電梯層數(shù)相同的內(nèi)層選按鈕（帶指示記），上、下行啟動按鈕(帶上、下行指示記憶燈，檢修時用)，開、關(guān)門按鈕，急停按鈕，電梯運行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)（選擇電梯是自動運行還是檢修狀態(tài)）以及風(fēng)扇、照明等的控制開關(guān)。平層及開門裝置：該裝置由磁鐵板和上、下平層感應(yīng)器1KR、2KR組成。上行時，1KR首先插入隔鐵磁板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至2KR插入隔磁鐵板時，發(fā)出停車及開門信號，電機停轉(zhuǎn)，機械抱閘；下行時，2KR首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號至1KR插入隔磁鐵板時，發(fā)出停車及開門信號。停層裝置：在電梯的井道內(nèi)每層站裝有一只磁鐵板，當(dāng)轎廂運動到相應(yīng)層站時，磁鐵板插入平層感應(yīng)器內(nèi)，以此檢測電磁所處位置和產(chǎn)生平層信號。安全窗及其開關(guān)，安全鉗及其開關(guān)，限速器及其開關(guān)，上、下行限位開關(guān)，上、下行強迫停止開關(guān)，極限開關(guān)。電梯的轎廂頂部開有安全窗，供緊急情況下疏散乘客，當(dāng)安全窗打開時，電梯不允許運行。安全鉗是為防止電梯曳引鋼繩斷裂及超速運行的機械裝置，用以在上述情況下將轎廂挾持在導(dǎo)軌上。限速器時用以檢查電梯運行速度的機械裝置，當(dāng)電梯超速運行時，限速器動作，帶動安全鉗使電梯停止運行。以上三種裝置的動作通過其相應(yīng)開關(guān)來檢測。當(dāng)電梯運行至上、下極限位置時仍不停車，上、下限位開關(guān)動作，發(fā)出停車信號，若仍不能停車，將壓下上、下強迫停止開關(guān)，強制電梯停止運行；若還不能停車，將通過機械裝置帶動極限開關(guān)SQ0動作切斷電梯曳引電動機的電源，以達到停車目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂與礅底事故。1.1.3電梯工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂與對重（又稱配重），纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運動，防止轎廂在運行中產(chǎn)生偏斜或擺動。常閉式制動器在電動機工作時間松閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少發(fā)動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確停靠。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的于東方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全。2.PLC簡介2.1PLC的定義PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。2.2PLC的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)將極高的可靠性。（2）配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。（4）系統(tǒng)的設(shè)計，工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。2.3PLC的工作原理PLC通電后，首先對硬件和軟件做一些初始化操作。為了使PLC的輸出及時的響應(yīng)各種輸入信號，初始化后反復(fù)不停的分階段處理各種不同的任務(wù)，也就是說PLC是循環(huán)掃描工作方式。（1）輸入采樣階段（2）用戶程序執(zhí)行階段（3）通信的處理（4）CPU自診斷（5）在PLC處于運行狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。2.3.1PLC的工作過程主要分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個階段。(1)內(nèi)部處理階段：在此階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。(2)通信服務(wù)階段在此階段，PLC與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時，只進行內(nèi)容處理和通信操作等內(nèi)容。(3)輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新，接著進入程序的執(zhí)行階段。(4)程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。若用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對應(yīng)映象寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。根據(jù)用戶程序進行邏輯運算，運算結(jié)果再存入有關(guān)器件寄存器中。(5)輸出處理程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即元件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅(qū)動外部負載。2.3.2PLC的運行方式(1)運行工作模式當(dāng)處于運行工作模式時，PLC要進行從內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序處理、輸出處理，然后按上述過程循環(huán)掃描工作。在運行模式下，PLC通過反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能，為了使PLC的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC停機或切換到STOP工作模式。注：PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。(2)停止模式當(dāng)處于停止工作模式時，PLC只進行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容。2.4PLC的編程語言(1)梯形圖梯形圖編程語言習(xí)慣上叫梯形圖。梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，也可以說，梯形圖編程語言是在電氣控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡化了符號演變而來的，具有形象、直觀、實用，電氣技術(shù)人員容易接受，是目前用得最多的一種PLC編程語言。(2)指令表這種編程語言是一種與計算機匯編語言相類似的助記符編程方式，用一系列操作指令組成的語句表將控制流程熱核出來，并通過編程器送到PLC中去。(3)順序功能圖采用IEC標(biāo)準(zhǔn)的SFC(SequentialFunctionChart)語言，用于編制復(fù)雜的順控程序。利用這種先進的編程方法，初學(xué)者也很容易編出復(fù)雜的順控程序，大大提高了工作效率，也為調(diào)試、試運行帶來許多言傳的方便。(4)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖類似于順序功能圖，可使復(fù)雜的順控系統(tǒng)編程得到進一步簡化。(5)邏輯功能圖它基本上沿用了數(shù)字電路中的邏輯門和邏輯框圖來表達。一般用一個運算框圖表示一種功能?？刂七壿嫵Ｓ谩芭c”、“或”、“非”三種功能來完成。目前國際電工協(xié)會(IEC)正在實施發(fā)展這種編程標(biāo)準(zhǔn)。(6)高級語言近幾年推出的PLC，尤其是大型PLC，已開始使用高級語言進行編程采用高級語言編程后，用戶可以象使用PC機一樣操作PLC。在功能上除可完成邏輯運算功能外，還可以進行PID調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集和處理、上位機通信等。2.5自動控制系統(tǒng)目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)志。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)、輸入輸出接口?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器(intelligentregulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)。有利用PID控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等。可編程控制器(PLC)是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現(xiàn)PID控制功能的控制器，如Rockwell的Logix產(chǎn)品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)其遠程控制功能。1、開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loopcontrolsystem)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。2、閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loopcontrolsystem)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋(NegativeFeedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當(dāng)反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)。另例，當(dāng)一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。3、階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)是指將一個階躍輸入（stepfunction）加到系統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應(yīng)進入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差?？刂葡到y(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個字來描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)，一個系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應(yīng)上看應(yīng)該是收斂的；準(zhǔn)是指控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-stateerror)描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；快是指控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，通常用上升時間來定量描述。4、PID控制的原理和特點在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。比例（P）控制比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerror）。積分（I）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（SystemwithSteady-stateError）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。5、PID控制器的參數(shù)整定PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實際運行中進行最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。在實際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個經(jīng)驗值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。對于溫度系統(tǒng)：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3對于流量系統(tǒng)：P（%）40--100，I（分）0.1--1對于壓力系統(tǒng)：P（%）30--70，I（分）0.4--3對于液位系統(tǒng)：P（%）20--80，I（分）1--5參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查先是比例后積分，最后再把微分加曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降曲線波動周期長，積分時間再加長曲線振蕩頻率快，先把微分降下來動差大來波動慢。微分時間應(yīng)加長理想曲線兩個波，前高后低4比1一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低PID與自適應(yīng)PID的區(qū)別：首先弄清楚什么是自適應(yīng)控制在生產(chǎn)過程中為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量，節(jié)約原材料，要求生產(chǎn)管理及生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工作狀態(tài)。因此產(chǎn)生了一種最優(yōu)控制的方法，這就叫自適應(yīng)控制。在這種控制中要求系統(tǒng)能夠根據(jù)被測參數(shù)，環(huán)境及原材料的成本的變化而自動對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)隨時處于最佳狀態(tài)。自適應(yīng)控制包括性能估計（辨別）、決策和修改三個環(huán)節(jié)。它是微機控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。但由于控制規(guī)律難以掌握，所以推廣起來尚有一些難以解決的問題。加入自適應(yīng)的pid控制就帶有了一些智能特點，像生物一樣能適應(yīng)外界條件的變化。還有自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，就更加智能化了。2.6PLC電梯控制系統(tǒng)設(shè)計思路 本設(shè)計以PLC作為工具對五層電梯的各種操作進行控制。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計一般分為以下幾個步驟：熟悉被控對象（本次設(shè)計的對象為五層電梯），制定控制方案確定I/O點數(shù)選擇PLC機型（本次設(shè)計采用西門子S7-200PLC）選擇輸入、輸出設(shè)備，分配PLC的I/O地（5）程序設(shè)計（6）系統(tǒng)調(diào)試2.7PLC應(yīng)用中需要注意的問題PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行，要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求設(shè)計、安裝和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問題：1．工作環(huán)境（1）溫度PLC要求環(huán)境溫度在0~55oC，安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。（2）濕度為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。（3）震動應(yīng)使PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。（4）空氣避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。（5）電源PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴重的環(huán)境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因為普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯誤信息。2．控制系統(tǒng)中干擾及其來源現(xiàn)場電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一，所謂治標(biāo)先治本，找出問題所在，才能提出解決問題的辦法。因此必須知道現(xiàn)場干擾的源頭。（1）干擾源及一般分類影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場，對設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓疊加所形成。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因），這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。（2）PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑強電干擾PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。柜內(nèi)干擾控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。來自信號線引入的干擾與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。變頻器干擾一是變頻器啟動及運行過程中產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會產(chǎn)生較強的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。3．主要抗干擾措施（1）電源的合理處理，抑制電網(wǎng)引入的干擾對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。如圖1所示（2）安裝與布線1)動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。將PLC的IO線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。2)PLC應(yīng)遠離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠離動力線（二者之間距離應(yīng)大于200mm）。與PLC裝在同一個柜子內(nèi)的電感性負載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。3)PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。4)交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠離高壓線和動力線，避免并行。（3）I/O端的接線輸入接線1)輸入接線一般不要太長。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當(dāng)長些。2)輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開。3)盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。輸出連接4)輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。5)由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負載短路，將燒毀印制電路板。6)采用繼電器輸出時，所承受的電感性負載的大小，會影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負載時應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。7)PLC的輸出負載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護。（4）正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，地線電流將更大。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)又會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。1)安全地或電源接地將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。如電源漏電或柜體帶電，可從安全接地導(dǎo)入地下，不會對人造成傷害。2)系統(tǒng)接地PLC控制器為了與所控的各個設(shè)備同電位而接地，叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4Ω，一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。3)信號與屏蔽接地一般要求信號線必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c接點。（5）對變頻器干擾的抑制變頻器的干擾處理一般有下面幾種方式：加隔離變壓器，主要是針對來自電源的傳導(dǎo)干擾，可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。使用濾波器，濾波器具有較強的抗干擾能力，還具有防止將設(shè)備本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能。使用輸出電抗器，在變頻器到電動機之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產(chǎn)生電磁輻射，影響其它設(shè)備正常工作。3.硬件設(shè)計3.1控制要求分析（1）開始時，電梯處于任意一層。（2）當(dāng)有外呼梯信號到來時電梯響應(yīng)該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時三秒后自動關(guān)門。（3）當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到來時，電梯應(yīng)該響應(yīng)該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門打開，延時三秒后自動關(guān)門。（4）在電梯運行過程中電梯上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向呼梯信號前方無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外呼信號，但不響應(yīng)三層向下外呼梯信號。同時，如果電梯達到四層，五層沒有任何呼梯信號，則電梯可以響應(yīng)四層向下外呼梯信號。（5）電梯應(yīng)具有最遠反向外呼梯響應(yīng)功能。例如電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，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。（6）電梯具有同向截車功能。（7）電梯未平層或運行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運行后，按開門按鈕可使門打開，按關(guān)門按鈕可使門關(guān)閉。（8）開門時蜂鳴器響。3.2PLC選型3.2.1PLC控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)計算與分配輸入信號：轎廂內(nèi)及各層門廳外呼按鈕轎廂內(nèi)的樓層選擇按鈕共有數(shù)字鍵1～5，各層門廳的外呼按鈕除第一層只有上升按鈕，第五層只有下降按鈕外，其余三層均設(shè)有上升、下降兩個按鈕，故一共需要13個輸入。位置信號位置信號由安裝于各樓層的電梯?？课恢玫乃膫€傳感器產(chǎn)生。平時為常開，當(dāng)電梯運行到平層時關(guān)閉，另外還有一組開關(guān)門限位，故位置信號一共需要7個輸入。電梯門控制信號大部分電梯都具有開門按鈕以及關(guān)門按鈕，以方便手動開門，故電梯門控制信號一共需要2個輸入。綜上所述，共需要輸入點22個。輸出信號：內(nèi)呼指示信號內(nèi)呼指示信號有5個，分別表示1～5層的內(nèi)呼被接受，并在內(nèi)呼指令完成后，信號消失。外呼指示信號外乎信號共有8個，分別表示1-5層的外呼被接受，并在外呼指令完成后，信號消失。電梯轎廂上下行，電梯上下行指示信號，共4個。門電機開關(guān)指示，共需要輸出點2個。開門蜂鳴器1個。LED層顯示段，共需要7段。綜上所述，共需輸出點29個。3.2.2PLC型號的選擇綜合輸入輸出點的計算以及要實現(xiàn)的電梯控制功能，使用西門子S7-200PLC（CPU226）加一個擴展模塊，這樣就能完全能夠滿足設(shè)計要求。S7-200PLC是一種小型可編程邏輯控制器（MicroPLC），可應(yīng)用于各種小型自動化控制系統(tǒng)。高集成度的設(shè)計、低廉的成本使得S7-200成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。并且，西門子S7-200PLC具有：極高的可靠性、豐富的指令集、極快的浮點運算速度、豐富的擴展模塊、強大的內(nèi)部集成功能等幾個方面的出色表現(xiàn)。電梯控制系統(tǒng)的I/O分配表如下：表3-1PLC輸入、輸出點分配表輸入點對應(yīng)信號輸出點對應(yīng)信號I0.0外呼按鈕1上Q0.0DIN1（變頻器輸入點）I0.1外呼按鈕2上Q0.1DIN2（變頻器輸入點）I0.2外呼按鈕2下Q0.2DIN3（變頻器輸入點）I0.3外呼按鈕3上Q0.3蜂鳴器I0.4外呼按鈕3下Q0.4上行指示I0.5外呼按鈕4上Q0.5下行指示I0.6外呼按鈕4下Q0.6開門指示I0.7外呼按鈕5下Q0.7關(guān)門指示I1.0內(nèi)呼按鈕去1樓Q1.0外呼指示1上I1.1內(nèi)呼按鈕去2樓Q1.1外呼指示2上I1.2內(nèi)呼按鈕去3樓Q1.2外呼指示2下I1.3內(nèi)呼按鈕去4樓Q1.3外呼指示3上I1.4內(nèi)呼按鈕去5樓Q1.4外呼指示3下I1.51樓平層信號Q1.5外呼指示4上I1.62樓平層信號Q1.6外呼指示4下I1.73樓平層信號Q1.7外呼指示5下I2.04樓平層信號Q2.0內(nèi)呼按鈕去1樓指示I2.15樓平層信號Q2.1內(nèi)呼按鈕去2樓指示I2.2上下限位Q2.2內(nèi)呼按鈕去3樓指示I2.3轎廂內(nèi)開門按鈕Q2.3內(nèi)呼按鈕去4樓指示I2.4轎廂內(nèi)關(guān)門按鈕Q2.4內(nèi)呼按鈕去5樓指示Q2.5KM1門電機正轉(zhuǎn)Q2.6KM2門電機反轉(zhuǎn)Q3.0LED層顯示a段Q3.1LED層顯示b段Q3.2LED層顯示c段Q3.3LED層顯示d段Q3.4LED層顯示e段Q3.5LED層顯示f段Q3.6LED層顯示g段表3-2PLC程序內(nèi)部繼電器說明M0.01樓上升外呼按鈕用，用于記憶外呼按鈕呼梯信號，平層解除M3.7上升綜合信號M0.12樓上升M4.0M0.22樓下降M4.1M0.33樓上升M4.2M0.43樓下降M4.3下降綜合信號M0.54樓上升M4.4M0.64樓下降M4.5M0.75樓下降M4.6M1.01樓平層平層用，用于記憶平層信號，被其他平層信號解除M4.7上升記憶信號M1.12樓平層M5.0下降記憶信號M1.23樓平層M5.11層有效開門信號M1.34樓平層M5.22層有效開門信號M1.45樓平層M5.33層有效開門信號M1.5內(nèi)呼去1樓用于要去的樓層，平層時解除M5.44層有效開門信號M1.6內(nèi)呼去2樓M5.55層有效開門信號M1.7內(nèi)呼去3樓M5.6已正常開關(guān)門記憶信號M2.0內(nèi)呼去4樓M5.71層手動開門M2.1內(nèi)呼去5樓M6.02層手動開門M2.21樓上升開關(guān)門有效外呼M6.13層手動開門M2.32樓上升M6.24層手動開門M2.42樓下降M6.35層手動開門M2.53樓上升M6.4各層手動開門綜合信號M2.63樓下降T37開門時間M2.74樓上升T38關(guān)門時間M3.04樓下降T39運行后不在平層時間M3.15樓下降T40無人乘坐回基站時間M3.2內(nèi)呼去1樓開關(guān)門有效，內(nèi)呼M3.3內(nèi)呼去2樓M3.4內(nèi)呼去3樓M3.5內(nèi)呼去4樓M3.6內(nèi)呼去5樓3.2.3硬線接線圖電梯主電路硬線接線圖如下所示：圖3-1電梯主電路圖圖3-2電梯的PLC硬線接線圖及擴展模塊 4.軟件的設(shè)計4.1轎廂上下程序4.2轎廂平層程序4.3樓層上升下降指示程序5.變頻器簡介5.1變頻器的工作原理（1）VVVF：改變電壓、改變頻率（VariableVoltageandVariableFrequency）的縮寫。（2）CVCF：恒電壓、恒頻率（ConstantVoltageandConstantFrequency）的縮寫。各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC），我們把實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置稱為“變頻器”（inverter）。主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。整流器最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)。平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時間和電壓波形?？刂齐娐肥墙o異步電動機供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。（1）運算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。（2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。（3）驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。（4）速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。（5）保護電路:檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。5.2變頻器的特點通用變頻器的發(fā)展：上個世紀80年代初，通用變頻器實現(xiàn)了商品化。在近20年的時間內(nèi)經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用BJT到采用IGBT兩個大發(fā)展過程。（1）容量不斷擴大（2）結(jié)構(gòu)的小型化（3）多功能和智能化（4）應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大5.3變頻器的選擇隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速已應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。目前，有為電梯控制而設(shè)計的專用變頻器，其功能較強，使用靈活，但其價格昂貴。因此，本設(shè)計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器，通過合理的配置、設(shè)計和編程，同樣可以達到專用變頻器的控制效果。目前，市場流行的通用變頻器的種類繁多，而電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，他的舒適度指標(biāo)往往是選擇的一項重要內(nèi)容。本設(shè)計中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運行，以改善電梯運行的舒適感;另外，由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例，因此，電梯節(jié)約用電日益受到重視?？紤]以上各種因素，本設(shè)計選用西門子MM420通用變頻器，它具有磁通矢量控制、轉(zhuǎn)差補償、負載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進功能，可以最大限度地提高電機功率因數(shù)和電機效率，同時降低了電機運行損耗，特別適合電梯類負載頻繁變化的場合。5.4變頻器的應(yīng)用變頻器主要用來給電動機調(diào)速度，有兩方面應(yīng)用：（1）節(jié)能，主要是風(fēng)機水泵類負載，采用變頻器后比直接電網(wǎng)運行省電，所以節(jié)能，省電比率可以達到50%以上，具體節(jié)能效果與電機運行的工藝有關(guān)。電機經(jīng)常運行在低速度時能大量節(jié)能，如果電機始終是滿負荷運行，那么也沒有必要采用變頻器。（2）工藝要求，在冶金、石油、化工、紡織、電力、建材、煤炭等行業(yè)，有的工藝不允許電機直接啟動，需要由變頻器調(diào)速和協(xié)調(diào)工作才能滿足工藝要求。這是必須采用變頻器的。比如冶金行業(yè)需要采用變頻器的電機大概達到70%。變頻器是電梯的心臟，是現(xiàn)代電梯所有部件中對技術(shù)要求最高的單元組件，過去一直由進口品牌壟斷市場。因此中達電通成功應(yīng)用臺達V系列變頻器在建筑電梯上，并憑借優(yōu)異的表現(xiàn)得到了用戶肯定，具有行業(yè)突破的商業(yè)意義。建筑電梯一般要求人貨混裝，過去無變頻控制時啟動和停止的沖擊使得乘坐電梯既不安全也不舒適。變頻器建筑電梯實現(xiàn)無級調(diào)速且加減速柔順平滑，加之變頻器配線簡單成本不高，故在建筑電梯中得到越來越廣泛的應(yīng)用。建筑電梯中提起重物時，要求變頻器在機械放閘時能提供足夠扭力支持并提起重物，若低速扭力不足，則造成抖動、堵轉(zhuǎn)甚至倒滑;放下重物時，同樣要有足夠扭力使重物迅速停住，否則將造成過沖。臺達V系列變頻器能完全解決這類問題，據(jù)客戶反饋，不控制模式，V系列變頻器都能達到很好的控制效果。論是V/F模式還是矢量。（3）根據(jù)負載特性選擇變頻器，如負載為恒轉(zhuǎn)矩負載需選擇西門子mmv/mdv、mm420/mm440變頻器，如負載為風(fēng)機、泵類負載應(yīng)選擇西門子430變頻器。（4）選擇變頻器時應(yīng)以實際電動機電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電動機的額定功率只能作為參考。另外，應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會使電動機的功率因數(shù)和效率變差。因此，用變頻器給電動機供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動機的電流會增加10%而溫升會增加20%左右。所以在選擇電動機和變頻器時應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命。（5）變頻器若要長電纜運行時，此時應(yīng)該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應(yīng)放大一、兩擋選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。（6）當(dāng)變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺電動機時，一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過規(guī)定值，要放大兩擋來選擇變頻器，另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為v/f控制方式，并且變頻器無法實現(xiàn)電動機的過流、過載保護，此時，需在每臺電動機側(cè)加熔斷器來實現(xiàn)保護。（7）對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高環(huán)境溫度、高開關(guān)頻率、高海拔等，此時會引起變頻器的降容，變頻器需放大一擋選擇。（8）使用變頻器控制高速電動機時，由于高速電動機的電抗小，會產(chǎn)生較多的高次諧波。而這些高次諧波會使變頻器的輸出電流值增加。因此，選擇用于高速電動機的變頻器時，應(yīng)比普通電動機的變頻器稍大一些。（9）變頻器用于變極電動機時，應(yīng)充分注意選擇變頻器的容量，使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運行中進行極數(shù)轉(zhuǎn)換時，應(yīng)先停止電動機工作，否則，會造成電動機空轉(zhuǎn),惡劣時會造成變頻器損壞。（10）驅(qū)動防爆電動機時，變頻器沒有防爆構(gòu)造，應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險場所之外。（11）使用變頻器驅(qū)動齒輪減速電動機時，使用范圍受到齒輪轉(zhuǎn)動部分潤滑方式的制約。潤滑油潤滑時，在低速范圍內(nèi)沒有限制；在超過額定轉(zhuǎn)速以上的高速范圍內(nèi)，有可能發(fā)生潤滑油用光的危險。因此，不要超過最高轉(zhuǎn)速容許值。（12）變頻器驅(qū)動繞線轉(zhuǎn)子異步電動機時，大多是利用已有的電動機。繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比，繞線電動機繞組的阻抗小。因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現(xiàn)象，所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動機多用于飛輪力矩gd2較大的場合，在設(shè)定加減速時間時應(yīng)多注意。結(jié)論在完成此畢業(yè)設(shè)計過程中，通過在圖書館、互聯(lián)網(wǎng)上查閱