五層電梯的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...五層電梯的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)作者姓名：高向旭專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：王安講師摘要電梯是樓宇現(xiàn)代文明的標(biāo)志，已成為高層建筑中不可缺少的垂直交通工具。隨著科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展，近年來(lái)，我國(guó)的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速開(kāi)展，隨著自動(dòng)控制理論與微電子技術(shù)的開(kāi)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)的主要開(kāi)展方向。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)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點(diǎn)，目前已逐漸被淘汰。微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(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)繼電器電梯控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。關(guān)鍵詞：電梯控制系統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì)AbstractBuildingelevatorisasignofmoderncivilizationandhasbecomeindispensableforhigh-risebuildingintheverticaltransport.Alongwithsciencesandtechnologysdevelopment,therecentyears,ourcountry'selevatorproductiontechnologyobtainedtherapidlyexpand.Theelevatormainlydividesintothemechanicalsystemandthecontrolsystemtwomaiorparts,alongwiththeautomaticcontroltheoryandmicroelectronictechnologysdevelopment,elevatorsdraggingwayandthecontrolmethodhashadtheverybigchange,theexchangevelocitymodulationisthecurrentelevatordraggingmaindevelopmentdirection.Atpresenttheliftcontrolsystemmainlyhasthreecontrolmodes：Followingelectriccrircuitcontrolsystem,PLCcontrol,microcomputercontrolsystem.Becausetheblack-whitecontrolsystemthefailurerateishigh,thereliabilityisbad,controlmodenotnimbleaswellasconsumedpowerbigandsoonshortcomings,atpresenthasbeeneliminatedgradually.Keywords:Elevator，Controlsystem，PLC，Programdesign目錄摘要IAbstractII目錄III前言11電梯的概述21.1電梯的起源和開(kāi)展21.2電梯的分類(lèi)31.3電梯的主要性能指標(biāo)42電梯控制系統(tǒng)72.1電梯的構(gòu)造72.2電力拖動(dòng)系統(tǒng)82.3電氣控制系統(tǒng)82.4電梯的工作原理93PLC可編程序控制器113.1PLC的定義113.2PLC的特點(diǎn)113.3PLC的構(gòu)造及工作原理123.3.1PLC構(gòu)造123.3.2工作原理143.4PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較154電梯的PLC設(shè)計(jì)174.1電梯的控制要求174.2電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)184.3PLC的選擇184.4電梯構(gòu)造圖194.5輸入輸出分配表204.6內(nèi)部繼電器說(shuō)明214.7PLC梯形圖22總結(jié)25致謝26參考文獻(xiàn)27前言電梯作為現(xiàn)代智能建筑內(nèi)的代步工具，越來(lái)越顯示出它的重要作用。傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器--接觸器進(jìn)展控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問(wèn)題。PLC是集計(jì)算機(jī)控制、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)控制裝置。它的編程軟件采用易學(xué)易懂的梯形圖語(yǔ)言!控制靈方便，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，本次設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)電梯控制方式加以更新，實(shí)現(xiàn)了PLC對(duì)電梯的自動(dòng)化控制。使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。1電梯的概述1.1電梯的起源和開(kāi)展電梯是集機(jī)械原理應(yīng)用、電氣控制技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)、人體工程學(xué)及空氣動(dòng)力學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)分支于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。在電梯創(chuàng)造之前，人類(lèi)就有了用“電梯〞運(yùn)貨物或供人上下高層建筑的設(shè)計(jì)。早在公元前1世紀(jì)，羅馬建筑師維特羅斯就利用升降臺(tái)上下運(yùn)貨或運(yùn)人了。不過(guò)，這種升降臺(tái)是用人力、畜力或水力通過(guò)滑輪來(lái)操縱的。中世紀(jì)時(shí)期，有許多修道院建在險(xiǎn)峻的峭壁上，進(jìn)出修道院唯一的通道，就是用籃子做的升降臺(tái)。乘客站在里面，然后用繩子通過(guò)滑輪吊著籃子上升下降。這就是最原始的“電梯〞。到了19世紀(jì)，在世界博覽會(huì)上首次展示了老式木制電梯。一位勇敢的男子乘坐這種電梯升到4層樓的高處，俯視者參觀數(shù)秒鐘后，又安全的落到地面，而不是像當(dāng)時(shí)其他類(lèi)似機(jī)器那樣劇烈的撞到地上。這就是電梯的初次公開(kāi)亮相。由于電梯的創(chuàng)造，數(shù)百萬(wàn)旅游者可以從帝國(guó)大廈的頂層觀看夢(mèng)幻般的風(fēng)光，或者進(jìn)入自由女神像、里約熱內(nèi)盧的耶穌像內(nèi)部參觀。英國(guó)的白金漢宮、莫斯科的克里姆林宮和梵蒂岡的圣彼得大教堂也是由于有了電梯才得以對(duì)外展示。隨著電梯技術(shù)的不斷開(kāi)展，節(jié)約能源、提高工作效益、制作精良的設(shè)備以最高效和最可靠的方式來(lái)提高生產(chǎn)力成為電梯技術(shù)開(kāi)展的一個(gè)重要方向。1.2電梯的分類(lèi)根據(jù)建筑的高度、用途及客流量〔或物流量〕的不同，而設(shè)置不同類(lèi)型的電梯。目前電梯的基本分類(lèi)方法大致如下。

1按用途分類(lèi)

1.1乘客電梯,為運(yùn)送乘客設(shè)計(jì)的電梯，要求有完善的安全設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。

1.2載貨電梯,主要為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì),通常有人伴隨的電梯。

1.3醫(yī)用電梯,為運(yùn)送病床、擔(dān)架、醫(yī)用車(chē)而設(shè)計(jì)的電梯。

1.4雜物電梯,供圖書(shū)館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書(shū)、文件、食品等設(shè)計(jì)的電梯。

1.5觀光電梯,轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。

1.6車(chē)輛電梯,用作裝運(yùn)車(chē)輛的電梯。

1.7船舶電梯,船舶上使用的電梯。

1.8建筑施工電梯,建筑施工與維修用的電梯等。2按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)

2.1交流電梯，用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。根據(jù)拖動(dòng)方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。

2.2直流電梯，用直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。這類(lèi)電梯的額定速度一般在2.00m/s以上。

2.3液壓電梯,一般利用電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)，由柱塞使轎廂升降的電梯。

2.4齒輪齒條電梯,將導(dǎo)軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。

2.5螺桿式電梯,將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過(guò)電機(jī)經(jīng)減速機(jī)〔或皮帶〕帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。

2.6直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯,其動(dòng)力源是直線(xiàn)電機(jī)。電梯問(wèn)世初期，曾用蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)電梯，現(xiàn)已基本絕跡。

3按速度分類(lèi)

電梯無(wú)嚴(yán)格的速度分類(lèi)，我國(guó)習(xí)慣上按下述方法分類(lèi)。

3.1低速梯，常指低于1.00m/s速度的電梯。

3.2中速梯，常指速度在1.00～2.00m/s的電梯。

3.3高速梯，常指速度大于2.00m/s的電梯。

3.4超高速，速度超過(guò)5.00m/s的電梯。

隨著電梯技術(shù)的不斷開(kāi)展，電梯速度越來(lái)越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應(yīng)地提高。

4按電梯有無(wú)司機(jī)分類(lèi)

4.1有司機(jī)電梯，電梯的運(yùn)行方式由專(zhuān)職司機(jī)操縱來(lái)完成。

4.2無(wú)司機(jī)電梯，乘客進(jìn)入電梯轎廂，按下操縱盤(pán)上所需要去的層樓按鈕，電梯自動(dòng)運(yùn)行到達(dá)目的層樓，這類(lèi)電梯一般具有集選功能。

4.3有/無(wú)司機(jī)電梯，這類(lèi)電梯可變換控制電路，平時(shí)由乘客操縱，如遇客流量大或必要時(shí)改由司機(jī)操縱。

5按操縱控制方式分類(lèi)

5.1手柄開(kāi)關(guān)操縱，電梯司機(jī)在轎廂內(nèi)控制操縱盤(pán)手柄開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電梯的起動(dòng)、上升、下降、平層、停頓的運(yùn)行狀態(tài)。

5.2按鈕控制電梯：是一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制電梯，具有自動(dòng)平層功能，常見(jiàn)有轎外按鈕控制、轎內(nèi)按鈕控制兩種控制方式。

5.3信號(hào)控制電梯，這是一種自動(dòng)控制程度較高的有司機(jī)電梯。除具有自動(dòng)平層，自動(dòng)開(kāi)門(mén)功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動(dòng)停層，順向截停和自動(dòng)換向等功能。

5.4集選控制電梯，是一種在信號(hào)控制基礎(chǔ)上開(kāi)展起來(lái)的全自動(dòng)控制的電梯，與信號(hào)控制的主要區(qū)別在于能實(shí)現(xiàn)無(wú)司機(jī)操縱。

5.5并聯(lián)控制電梯，2～3臺(tái)電梯的控制線(xiàn)路并聯(lián)起來(lái)進(jìn)展邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。

5.6群控電梯，是用微機(jī)控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺(tái)集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。

6其它分類(lèi)方式

6.1按機(jī)房位置分類(lèi)，則有機(jī)房在井道頂部的〔上機(jī)房〕電梯、機(jī)房在井道底部旁側(cè)的〔下機(jī)房〕電梯，以及有機(jī)房在井道內(nèi)部的〔無(wú)機(jī)房〕電梯。

6.2按轎廂尺寸分類(lèi)，則經(jīng)常使用“小型〞、“超大型〞等抽象詞匯表示。

此外，還有雙層轎廂電梯等。1.3電梯的主要性能指標(biāo)電梯作為建筑物的垂直交通工具，其性能好壞直接影響到人們的生產(chǎn)生活，越來(lái)越引起人們的關(guān)注。對(duì)電梯性能的要求，一般有安全性、可靠性、舒適感和快速性、停站準(zhǔn)確性、振動(dòng)、噪聲及電磁干擾、節(jié)能和裝潢等幾項(xiàng)。1.安全性電梯是運(yùn)送乘客的，即使載貨電梯通常也有人伴隨，因此對(duì)電梯的第一要求便是安全。電梯的安全與設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試及檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯(lián)系。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。電梯中設(shè)置有必要的安全設(shè)施，主要包括：超速保護(hù)裝置；轎廂超越上下極限工作位置時(shí)，應(yīng)切斷控制電路的裝置；撞底緩沖裝置；對(duì)三項(xiàng)交流電源，應(yīng)設(shè)有斷相保護(hù)裝置和相序保護(hù)裝置；設(shè)置廳門(mén)、轎門(mén)；電梯因中途停電或電氣系統(tǒng)有故障不能運(yùn)行時(shí)，應(yīng)有轎廂慢速移動(dòng)措施。2.可靠性電梯的可靠性也很重要，如果一部電梯工作起來(lái)經(jīng)常出故障，就會(huì)影響人們正常的生產(chǎn)和生活，給人們?cè)斐珊艽蟮牟槐?。不可靠是事故的隱患，常常是不安全的起因。3.舒適感與快速性電梯作為一種交通工具，對(duì)于快速性的要求是必不可少的，快速可以節(jié)省時(shí)間，這對(duì)于處在現(xiàn)代社會(huì)中的乘客是很重要的，快速性主要通過(guò)以下方法得到：提高電梯額定速度；集中布置多臺(tái)電梯，通過(guò)增加電梯臺(tái)數(shù)來(lái)節(jié)省乘客候梯時(shí)間；盡可能的減少電梯起、停過(guò)程中加、減速所用時(shí)間。4.停站準(zhǔn)確性停站準(zhǔn)確性又稱(chēng)平層準(zhǔn)確度、平層精度。梯速在1m/s以上的電梯，減速停車(chē)階段通常都采用速度閉環(huán)控制，強(qiáng)制轎廂按預(yù)定的速度曲線(xiàn)運(yùn)行，因此平層準(zhǔn)確度可以大大提高。5.振動(dòng)、噪聲及電磁干擾6.節(jié)能現(xiàn)代電梯應(yīng)合理的選擇拖動(dòng)方式，以到達(dá)節(jié)能的目的。7.裝潢現(xiàn)代電梯除了注重以上個(gè)方面性能外，還很注重外表裝潢。總之，現(xiàn)代電梯操縱簡(jiǎn)單，乘坐舒適、快捷，安全可靠，是高新技術(shù)的結(jié)晶，電梯技術(shù)越來(lái)越成為工業(yè)技術(shù)中的一個(gè)重要門(mén)類(lèi)，引起廣闊的科技、管理人員的興趣。2電梯控制系統(tǒng)2.1電梯的構(gòu)造電梯是機(jī)電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品,機(jī)械局部相當(dāng)于人的軀體,電器局部相當(dāng)于人的神經(jīng).機(jī)與電的高度合一,使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜和產(chǎn)品.對(duì)于電梯的構(gòu)造而言,傳統(tǒng)的方法是分為機(jī)械局部和電氣局部,但以功能系統(tǒng)來(lái)描述,則更能反映電梯的特點(diǎn).

一.曳引系統(tǒng)

曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動(dòng)力,使電梯運(yùn)行.

曳引系統(tǒng)主要由曳引鋼絲繩,導(dǎo)向輪,反繩輪組成.

二.導(dǎo)向系統(tǒng)

導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度,使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng).

導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌,導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成.

三.轎廂

轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件,是電梯的工作局部.

轎廂由轎廂架和轎廂體組成.

四.門(mén)系統(tǒng)

門(mén)系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口.

門(mén)系統(tǒng)由轎廂門(mén),層門(mén),開(kāi)門(mén)機(jī),門(mén)鎖裝置組成.

五.重量平衡系統(tǒng)

系統(tǒng)的主要功能是相對(duì)平衡轎廂重量,在電梯工作中能使轎廂與對(duì)重間的重量差保持在限額之內(nèi),保證電梯的曳引傳動(dòng)正常.

系統(tǒng)主要由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成.六.安全保護(hù)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.

由限速器,安全鉗,緩沖器,端站保護(hù)裝置組成.2.2電力拖動(dòng)系統(tǒng)電梯主拖動(dòng)類(lèi)型有直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、直流G－M〔即發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)組供電〕拖動(dòng)、晶閘管供電〔SCR－M〕的直流拖動(dòng)和交流雙速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、交流調(diào)壓調(diào)速〔AVCC〕拖動(dòng)、交流變頻調(diào)速〔VVVF〕等。因直流電梯的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)有電刷和換相器，維護(hù)量較大，可靠性低，現(xiàn)已被交流調(diào)速電梯所取代。為了得到較好的舒適感，要求曳引電動(dòng)機(jī)在選定的調(diào)速方式下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩總能到達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求。考慮到電壓的波動(dòng)、導(dǎo)軌不夠平直造成的運(yùn)動(dòng)阻力增大等因素，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩還應(yīng)有一定的裕度。2.3電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、層樓指示、召喚箱及曳引電動(dòng)機(jī)等幾十個(gè)分散安裝在電梯井道內(nèi)外和各相關(guān)電梯部件中的電器元件構(gòu)成。電氣控制系統(tǒng)通過(guò)電路控制電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作程序，完成各種電氣動(dòng)作功能，保證電梯安全運(yùn)行。

電梯一般是由電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)的，其運(yùn)行過(guò)程大多包括啟動(dòng)、正〔反〕轉(zhuǎn)、停頓等，這整個(gè)過(guò)程是由電氣控制系統(tǒng)來(lái)完成。具體地說(shuō)電梯的控制主要是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停頓、運(yùn)行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內(nèi)指令等進(jìn)展處理。其操縱是實(shí)行各個(gè)控制環(huán)節(jié)的方式和手段。

電梯電氣控制系統(tǒng)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)比較，變化范圍比較大。當(dāng)一臺(tái)電梯的類(lèi)別、額定載重量和額定運(yùn)行速度確定后，電力拖動(dòng)系統(tǒng)各零部件就基本確定了，而電氣控制系統(tǒng)則有比較大的選擇范圍，必須根據(jù)電梯安裝使用地點(diǎn)、乘載對(duì)象進(jìn)展認(rèn)真選擇，才能最大限度地發(fā)揮電梯的使用效益。

電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能、自動(dòng)化程度和運(yùn)行可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展和技術(shù)引進(jìn)工作的進(jìn)一步開(kāi)展，電氣控制系統(tǒng)開(kāi)展換代迅速。繼電器控制系統(tǒng)的電梯故障率高，大大降低了電梯的運(yùn)行可靠性和安全性，所以基本上已經(jīng)被淘汰。而PLC以其體積小、功能強(qiáng)、故障率低、壽命長(zhǎng)、噪聲低、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便、修改邏輯靈活、程序容易編制，易聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)等諸多優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。2.4電梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，到達(dá)運(yùn)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(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停頓升降，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(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來(lái)補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。3PLC可編程序控制器3.1PLC的定義PLC即可編程控制器〔ProgrammablelogicController，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)〔InternationalElectricalCommittee〕公布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：

“PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。〞3.2PLC的特點(diǎn)1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

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(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，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(xiàn)及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)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(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)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(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC開(kāi)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(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(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC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(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的開(kāi)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作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員承受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制翻開(kāi)了方便之門(mén)。4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線(xiàn)，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5.體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。3.3PLC的構(gòu)造及工作原理3.3.1PLC構(gòu)造PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件構(gòu)造基本上與微型計(jì)算機(jī)一樣。1．CPU運(yùn)算和控制中心

起“心臟〞作用。

縱：當(dāng)從編程器輸入的程序存入到用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中，然后CPU根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能〔系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的解釋編譯程序〕，把用戶(hù)程序翻譯成PLC內(nèi)部所認(rèn)可的用戶(hù)編譯程序。

橫：輸入狀態(tài)和輸入信息從輸入接口輸進(jìn)，CPU將之存入工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中或輸入映象存放器。然后由CPU把數(shù)據(jù)和程序有機(jī)地結(jié)合在一起。把結(jié)果存入輸出映象存放器或工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，然后輸出到輸出接口、控制外部驅(qū)動(dòng)器。

組成：CPU由控制器、運(yùn)算器和存放器組成。這些電路集成在一個(gè)芯片上。CPU通過(guò)地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)與I/O接口電路相連接。

2．存儲(chǔ)器

具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。

分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器。

系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對(duì)用戶(hù)程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲(chǔ)器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。

用戶(hù)存儲(chǔ)器：分為用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器〔RAM〕組成。用戶(hù)使用的。斷電內(nèi)容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為3~5年。

3．輸入/輸出接口

〔1〕輸入接口：

光電耦合器由兩個(gè)發(fā)光二極度管和光電三極管組成。

發(fā)光二級(jí)管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號(hào)，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號(hào)變化規(guī)律一樣的光信號(hào)。

光電三級(jí)管：在光信號(hào)的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號(hào)的強(qiáng)弱有關(guān)。在光電耦合器的線(xiàn)性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)有線(xiàn)性關(guān)系。

輸入接口電路工作過(guò)程：當(dāng)開(kāi)關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是通過(guò)輸入接口電路把外部的開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能承受的數(shù)字信號(hào)。

〔2〕輸出接口

PLC的繼電器輸出接口電路

工作過(guò)程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)1，有電流流過(guò)，繼電器線(xiàn)圈有電流，然后常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)0，則沒(méi)有電流流過(guò)，繼電器線(xiàn)圈沒(méi)有電流，然后常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，斷開(kāi)負(fù)載的電流或電壓。也就是通過(guò)輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作。

三種類(lèi)型：

繼電器輸出：有觸點(diǎn)、壽命短、頻率低、交直流負(fù)載

晶體管輸出：無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、直流負(fù)載

晶閘管輸出：無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、交流負(fù)載

4．編程器

編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。我們實(shí)驗(yàn)室使用的就是手持編程器。二種是通過(guò)PLC的RS232口。與計(jì)算機(jī)相連。然后敲擊鍵盤(pán)。通過(guò)NSTP-GR軟件〔或WINDOWS下軟件〕向PLC內(nèi)部輸入程序。3.3.2工作原理PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)〞的工作方式1．每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)展采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)展刷新。

2．輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)展執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)展下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。

3．一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。

4．元件映象存放器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。

5．掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。〔1〕CPU執(zhí)行指令的速度〔2〕指令本身占有的時(shí)間〔3〕指令條數(shù)

6．由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。3.4PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)相比，有許多相似之處，也有許多不同。不同之處主要在以下幾個(gè)方面：1〕從控制方法上看，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線(xiàn)，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線(xiàn)多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線(xiàn)少、體積小、功耗小，而且PLC所謂“軟繼電器〞實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器〞的觸點(diǎn)數(shù)量是無(wú)限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好。2〕從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱(chēng)為并行工作方式。而PLC的用戶(hù)程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱(chēng)為串行工作方式。3〕從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。而PLC通過(guò)程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問(wèn)題。4〕從定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)展時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時(shí)精度不高。而PLC采用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶(hù)可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且PLC具有計(jì)數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。5〕從可靠性和可維護(hù)性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線(xiàn)多，所以可靠性和可維護(hù)性較差。而PLC大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其壽命長(zhǎng)、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。4電梯的PLC設(shè)計(jì)4.1電梯的控制要求當(dāng)電梯停于某層時(shí)，有一高層呼叫時(shí)，電梯上升到呼叫層停頓。2〕當(dāng)電梯停于某層時(shí)，有一低層呼叫時(shí)，電梯下降到呼叫層停頓。3〕當(dāng)電梯停于某層時(shí)，有多高層呼叫時(shí)，電梯先上升到較低的呼叫層，停5秒后繼上升到高的呼叫層，響應(yīng)完畢后停頓。當(dāng)電梯停于某層時(shí)，有多低層呼叫時(shí)，電梯先下降到較高的呼叫層，停5秒后繼續(xù)下降到低的呼叫層，響應(yīng)完畢后停頓。5〕當(dāng)電梯處于上升或上降過(guò)程中，任何反向的呼叫均無(wú)效。4.2電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電梯plc的控制系統(tǒng)和其他類(lèi)型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩局部組成，電梯plc控制系統(tǒng)的基本構(gòu)造，主要硬件包括plc主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤(pán)、廳外呼梯盤(pán)、指層器、門(mén)機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為plc主機(jī)，操縱盤(pán)、呼梯盤(pán)、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò)plc輸入接口送人plc，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。4.3PLC的選擇出于對(duì)本設(shè)計(jì)的要求，以及對(duì)plc不同產(chǎn)品的熟悉程度，本次設(shè)計(jì)選用日本三菱公司的FX系列機(jī)，F(xiàn)X系列機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1體積極小2先進(jìn)美觀的外部構(gòu)造3提供多種子系列供用戶(hù)選用4靈活多變的系統(tǒng)配置5功能強(qiáng)、使用方便4.4電梯構(gòu)造圖輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)信號(hào)輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)信號(hào)X1外呼按鈕1↑Y0KM1電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)X2外呼按鈕2↑Y1—X3外呼按鈕2↓Y2KM2電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)X4外呼按鈕3↑Y3KV線(xiàn)圈及故障X5外呼按鈕3↓Y4上行指示X6外呼按鈕4↑Y5上行指示X7外呼按鈕4↓Y6開(kāi)門(mén)指示X10外呼按鈕5↓Y7開(kāi)門(mén)指示X11內(nèi)呼按鈕去1樓Y101↑外呼指示X12內(nèi)呼按鈕去2樓Y112↑外呼指示X13內(nèi)呼按鈕去3樓Y122↓外呼指示X14內(nèi)呼按鈕去4樓Y133↑外呼指示X15內(nèi)呼按鈕去5樓Y143↓外呼指示X161樓平層信號(hào)Y154↑外呼指示X172樓平層信號(hào)Y164↓外呼指示X203樓平層信號(hào)Y175↓外呼指示X214樓平層信號(hào)Y20內(nèi)呼按鈕去1樓指示X225樓平層信號(hào)Y21內(nèi)呼按鈕去2樓指示X23上下限為Y22內(nèi)呼按鈕去3樓指示X24轎廂內(nèi)開(kāi)門(mén)按鈕Y23內(nèi)呼按鈕去4樓指示X25轎廂內(nèi)關(guān)門(mén)按鈕Y24內(nèi)呼按鈕去5樓指示X26熱繼電器Y25LED層顯示a段X27Y26LED層顯示b段Y27LED層顯示c段Y30LED層顯示d段Y31LED層顯示e段Y32LE