畢業(yè)設計-基于PLC控制系統(tǒng)的電梯設計.doc

黃岡職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 引 言 1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明歷史上第一部安全升降梯。從那以后，升降梯在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應用。以奧的斯的名字而命名的電梯公司也開始了她輝煌的旅程。150年以來，她已經(jīng)發(fā)展成為世界、亞洲和中國領先的電梯公司。 生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進步。電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新手柄開關操縱，按鈕控制，信號控制，集選控制、人機對話等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎箱電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運輸能力的優(yōu)勢，變速式自動人行道扶梯大大節(jié)省了行人的時間；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圓形觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。 一個半世紀的風風雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現(xiàn)代人生活質(zhì)量的承諾。 關鍵詞:plc 電梯 控制系統(tǒng) 電梯系統(tǒng)運行檢修和調(diào)試 1854, at Crystal Palace in New York Worlds Fair, the American Elisha Gray Otis Fu Siao the first to show the world his invention - a safe lift history.Since then, a lift in the world has been widely used.The Otis elevator company, named began her glorious journey.150 years, she has developed into the world, Asia, and Chinas leading elevator companies.Life goes on, science and technology in development, the elevator is also progress.The elevator from the black and white to color material, style, inclined from the vertical to the manipulation of control is a new step by step - the handle switch control, button control, signal control, set selection control, man-machine dialogue, and many more elevators alsoappeared in parallel control, intelligent group control; double car show to save the elevator shaft box space, enhance the transport capacity of the advantages of variable speed automatic pedestrian sidewalk escalator significant savings of time; different shape of the fan-shaped, triangular, semi-prismatic, roundsightseeing elevator is shaped so that the passengers are in sight of them no longer closed.The ups and downs of a half-century, radical changes of history, upgrading the elevator eternal commitment to the quality of modern life.緒 論 隨著城市建設的不斷發(fā)展，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。 電梯就是用于高層建筑物中的固定式升降運輸設備，它有一個裝載乘客的轎廂，沿著垂直或傾斜角度小于15的導軌在各樓層間運行，是垂直運行的電梯(通常也簡稱為電梯)、傾斜方向運行的自動扶梯、傾斜或水平方向運行的自動人行道的總稱。隨著城市建設的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。有了電梯，摩天大樓才得以崛起，現(xiàn)代城市才得以長高。據(jù)估計，截至2002年，全球在用電梯約635萬臺，其中垂直電梯約610萬臺，自動扶梯和自動人行道約25萬臺。電梯已成為人類現(xiàn)代生活中廣泛使用的人員運輸工具。人們對電梯安全性、高效性、舒適性的不斷追求推動了電梯技術的進步。如今，世界各國的電梯公司還在不斷地進行電梯新品的研發(fā)、維修保養(yǎng)服務系統(tǒng)的完善，力求滿足人們的對現(xiàn)代建筑交通日益增長的需求。 目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器取代微機實現(xiàn)信號控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。PLC可靠性高，程序設計方便靈活。本設計在用PLC控制變頻調(diào)速實現(xiàn)電流、速度雙閉環(huán)的基礎上，在不增加硬件設備的條件下，實現(xiàn)電流、速度、位移三環(huán)控制。 在目前教先進的調(diào)速電梯上廣泛采用PLC作為邏輯控制，配以電梯專用的調(diào)壓調(diào)速器或變頻調(diào)速器構(gòu)成控制系統(tǒng)。因為過去多采用繼電器控制方式，因其使用的中間繼電器和時間繼電器較多，需要較大面積的機房，運用故障率高，因而被PLC控制方式所取代。 第一章 概述一、電梯的結(jié)構(gòu) 電梯也叫升降機。是垂直方向的運輸設備，是高層建筑中不可缺少的交通運輸設備。它靠電力，拖動一個可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導軌上做垂直升降運動。電梯一般由五部分組成:井道和機房傳動部分、升降部分的安全裝置、控制部分。 井道和機房部分：是電梯正常運行要求的房屋建筑部分。 傳動部分：傳動部分即曳引機，主要由電機和鋼索組成。 升降設備部分：升降設備一般包括轎廂、對重、平衡鏈、導軌、門廳。 安全裝置：安全裝置一般包括降速裝置和電氣安全設備。 控制部分：控制部分通常是指電氣控制設備和必要的線控制柜、勵磁柜和選層器等。 曳引機：俗稱減速器。它安裝在機房內(nèi)，一般在建筑物頂層之上，是電梯的曳引裝置，它的純輪通過鋼絲繩牽引轎廂及對重。曳引機是由蝸輪減速箱、繩輪、電機、靠背輪、抱閘、底座等組成。高速元齒輪直流電梯曳引機，由電梯直接帶動繩輪，無減速箱裝置，其余部件同。 門廳：每一層電梯門口裝的門，門上帶有機棋鎖及電氣接點。客梯多為自動開關門，開關門由轎廂門上的開門刀帶動廳門上的橡皮勒轆來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關門裝置驅(qū)動的。 井道：井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個在納電梯轎廂和對重的有限空間。為了出人，在每個層站開有入口。 圍壁：圍壁的作用是將電梯與外界分隔開，當導軌架直接安裝在圍壁上時，它還應承受費切力。圍壁的結(jié)構(gòu)分為封閉式和空格式。 頂板：井道的頂部是機房，它是維修人員工作的地方。因此頂板必須是封閉型的，將井道與機房完全隔離。頂板還具有阻止機房即傳向井道的作用。對于快、高速電梯，為了取得良好的隔聲效果，常在井道頂部設隔音層，此時的井道頂成了雙層結(jié)構(gòu)。 底坑：井道的底坑深入地面，用于安裝緩沖器、限速器、鋼絲繩漲緊裝置等。由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水設施。 機房：機房用來安裝曳引機、電控屏、限速器等。機房可以設置在井道頂部，也可設置在井由自部。當機房設于井道底部時，即為曳引機下置式曳引方式。這種方式結(jié)構(gòu)復雜，建筑物承重大，對井道尺寸要求大，只有在機房無法頂置時才使用。對于絕大多數(shù)電梯，橢均設于井道頂部。機房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風條件。 按使用性質(zhì)分：客梯；貨梯；消防電梯按電梯行駛速度分： 高速電梯。速度大于2m/s。 中速電梯。速度在2m/s1.5m/s之間。 低速電梯。運送食物電梯常用低速，速度在1.5m/s以內(nèi)。觀光電梯：觀光電梯是把豎向交通工具和登高流動觀景相結(jié)合的電梯。二、 電梯的控制方式 由于電梯的運行是根據(jù)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)控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎上，根據(jù)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，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用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。 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，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)。 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(jù)轎廂的實際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實現(xiàn)。為了電梯的運行安全，系統(tǒng)應設置可靠的故障保護和相應的顯示。采用PLC實現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)由以下幾個主要部分構(gòu)成。三、電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實現(xiàn)電梯控制的方法。但是，進入九十年代，隨著科學技術的發(fā)展和計算機技術的廣泛應用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點就越來越明顯?？删幊绦蚩刂破?PLC)最早是根據(jù)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己逐漸被PLC控制所代替。同時，由于電機交流變頻調(diào)速技術的發(fā)展，電梯的拖動方式己由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術加變頻調(diào)速技術己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點。電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點：(1)所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人所掌握。(2)系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器。(3)大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜。(4)多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題：(1) 系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。(2)普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術水平難以提高。(3)電磁機構(gòu)及觸點動作速度比較慢，機械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。(4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大。(5)由于線路復雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高;而且檢查故障困難，費時費工。電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚憂。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。 第二章 總體設計電梯的方案1、 采用EDA vhdl語言進行設計11 控制器的設計思路 控制器的功能模塊如圖1所示，包括主控制器、分控制器、樓層選擇器、狀態(tài)顯示器、譯碼器和樓層顯示器。乘客在電梯中選擇所要到達的樓層，通過主控制器的處理，電梯開始運行，狀態(tài)顯示器顯示電梯的運行狀態(tài)，電梯所在樓層數(shù)通過譯碼器譯碼從而在樓層顯示器中顯示。分控制器把有效的請求傳給主控制器進行處理，同時顯示電梯的運行狀態(tài)和電梯所在樓層數(shù)。由于分控制器相對簡單很多，所以主控制器是核心部分。22 三層電梯控制器的設計思路電梯控制器采用狀態(tài)機來實現(xiàn)，思路比較清晰?？梢詫㈦娞莸却拿棵腌娨约伴_門、關門都看成一個獨立的狀態(tài)。由于電梯又是每秒上升或下降一層，所以就可以通過一個統(tǒng)一的1秒為周期的時鐘來觸發(fā)狀態(tài)機。根據(jù)電梯的實際工作情況，可以把狀態(tài)機設置10個狀態(tài)，分別是“電梯停留在第1層”、“開門”、“關門”、“開門等待第1秒”、“開門等待第2秒”、“開門等待第3秒”、“開門等待第4秒”、“上升”、“下降”和“停止狀態(tài)”。各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件可由上面的設計要求所決定。3. 3 三層電梯控制器VHDL設計 三層電梯控制器的VHDL描述模塊流程如圖2所示。三層電梯控制器的源代碼(見附錄)可知： 二、采用電氣自動化PLC對三層電梯進行設計1. 1 PLC的基本組成可歸納為以下四大部件：中央處理單元（CPU）,控制器的核心； 輸入部件（I/O），連接現(xiàn)場設備與CPU之間的接口電路； 電源輸出部件； 電源部件，為PLC內(nèi)部電路提供電源。 PLC的基本組成框圖電梯的控制線路主要由以下幾個部分組成：轎內(nèi)指令線路，廳門招呼線路，定向選層線路，起動運行線路，平層線路，指層線路，開關門控制線路，安全保護電路。這些線路的關系如圖3.3所示。電梯電氣控制系統(tǒng)框圖基于上述兩種方案，第一種方案采用的是EDA，用這種方案簡單，用波形易于仿真，效果好，但程序復雜且難懂；第二種方案采用的是PLC，采用此種方案，梯形圖好畫，程序易懂，且好編寫，但實現(xiàn)功能不是較好仿真，用這兩種方案都能實現(xiàn)三層電梯的設計，因此，為了對PLC的更深了解，兩者相比較，我選擇后者，用PLC來實現(xiàn)三層電梯的課程設計。 第三章 PLC的含義一、 PLC的構(gòu)成可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?？傊?，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設計編制。二、PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。CPU模塊I/O模塊編程器電源接口圖2-1 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC的基本結(jié)構(gòu)：1.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從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(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器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(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)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型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CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。2.存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 PLC常用的存儲器類型：（1）RAM（Random Assess Memory）這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除的只讀存儲器。在斷電情況下，存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容)。（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進行修改。 PLC存儲空間的分配： 雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：（1）系統(tǒng)程序存儲區(qū)；（2）系統(tǒng)RAM存儲區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設備等）；（3）用戶程序存儲區(qū)系統(tǒng)程序存儲區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該PLC的性能。 系統(tǒng)RAM存儲區(qū)： 系統(tǒng)RAM存儲區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計時器；計數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲器。 （1）I/O映象區(qū)：由于PLC投入運行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應的外設。因此，它需要一定數(shù)量的存儲單元(RAM)以存放I/O的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作I/O映象區(qū)。一個開關量I/O占用存儲單元中的一個位（bit），一個模擬量I/O占用存儲單元中的一個字（16個bit）。因此整個I/O映象區(qū)可看作兩個部分組成：開關量I/O映象區(qū)；模擬量I/O映象區(qū)。 （2）系統(tǒng)軟設備存儲區(qū) ：除了I/O映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)RAM存儲區(qū)還包括PLC電源：PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分內(nèi)部各類軟設備（邏輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在PLC斷電時，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會遺失；后者當PLC斷電時，數(shù)據(jù)被清零。1.邏輯線圈與開關輸出一樣，每個邏輯線圈占用系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中的一個位，但不能直接驅(qū)動外設，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器。 另外，不同的PLC還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。2.數(shù)據(jù)寄存器與模擬量I/O一樣，每個數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中的一個字(16 bits)。 另外，PLC還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。3.計時器4.計數(shù)器用戶程序存儲區(qū)：用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的PLC，其存儲容量各不相同。三、 PLC的工作原理PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。1）輸入采樣PLC在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘枺x入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個過程稱為輸入采樣，也稱輸入刷新。PLC在運行程序時，所需的輸入信號不是現(xiàn)時取輸入端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。2）程序執(zhí)行PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號地址開始的程序進行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進行運算處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入輸出映像寄存器中保存。但這個結(jié)果在全部程序末執(zhí)行完之前不會送到輸出端子上。3）輸出刷新在執(zhí)行到END指令，即執(zhí)行完用戶所有程序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器C中進行輸出，驅(qū)動用戶設備。PLC重復地執(zhí)行上述三個階段，每重復一次的時間就是一個掃描周期（也稱一個工作周期）。在每次掃描中，可編程控制器只對輸入采樣一次，輸出刷新一次，這可以確保在程序執(zhí)行階段，在同一個掃描周期的輸入映像寄存器和輸出鎖存電路中的內(nèi)容保持不變。四、 PLC的長期發(fā)展 長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟?。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題依然是新技術的采用、系統(tǒng)開放性和價格。 PLC技術展的最終趨勢仍然是人們所爭論的焦點之一。大多數(shù)人認為，PLC將會繼續(xù)失去市場份額；更有甚者認為，在工業(yè)PC面前，PLC將會一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應用領域仍將為PLC提供一定的市場份額。 在全球工業(yè)計算機控制領域，圍繞開放與再開放過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有PLC，但這種趨勢也許不會繼續(xù)發(fā)展下去。隨著軟PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術的誕生與進一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的市場份額正在逐步得到增長，這些事實使傳統(tǒng)PLC供應商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實，在傳統(tǒng)PLC的技術發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。對于控制軟件來講，這是PLC控制器的核心，PLC供應商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。此外，開放式通信網(wǎng)絡技術也得到了突破，其結(jié)果是將PLC融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)。 管傳統(tǒng)PLC被應用于離散過程控制領域，但現(xiàn)在，PLC已被廣泛應用于連續(xù)過程控制領域，而且基于連續(xù)過程控制技術的發(fā)展趨勢正在進一步得到增長。通信是PLC應用的關鍵技術，這種技術在PLC領域已經(jīng)得到擴展。同系統(tǒng)一樣，對PLC進行分散化處理已經(jīng)成為可能，所以更容易進行管理，以便能夠更好地集成在一起。 面對傳統(tǒng)工業(yè)過程控制市場所存在的巨大競爭壓力，許多PLC供應商正在開始主動轉(zhuǎn)移他們所服務的過程控制應用領域，而且必須放棄傳統(tǒng)PLC應用已經(jīng)占據(jù)一些市場份額。 （1）向高速度、大容量方向發(fā)展 為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。 （2）向超大型、超小型兩個方向發(fā)展 當前中小型PLC比較多，為了適應市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展。現(xiàn)已有I/O點數(shù)達14336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。 （3）PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力 為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既擴展了PLC功能，又使用靈活方便，擴大了PLC應用范圍。 （4）增強外部故障的檢測與處理能力 根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設備占45%，輸出設備占30%，線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。 （5）編程語言多樣化 在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語言外，為了適應各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（BASIC、C語言等）等。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是PLC進步的一種趨勢。 第四章 報警裝置一、報警器簡介報警器(alarm) ，是一種為防止或預防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲音、光、氣壓等形式來提醒或警示我們應當采取某種行動的電子產(chǎn)品。隨著科技的進步，機械式報警器越來越多地被先進的電子報警器代替，經(jīng)常應用于系統(tǒng)故障、安全防范、交通運輸、醫(yī)療救護、應急救災、感應檢測等領域，與社會生產(chǎn)、生密不可分。分為：智能家用防盜報警器門磁感應器 （1）家庭盜賊侵入主要是門和窗，門盜的比例又大于窗盜。在每個住戶大門上安裝有一個門磁感應器。如有盜匪撬門，門磁感應器會即刻將此信息傳輸給家庭報警主機，主機報警，將此信息傳輸?shù)娇刂浦行?，中心會立即顯示報警地點、性質(zhì)（門盜）。 （2）窗盜采用紅外線感應探頭在每套房的窗口及陽臺進行布防，當有盜賊從窗口或陽臺進入時，探測器立即通過家庭主機傳輸至控制中心。同時，家庭主機也報警，控制中心會立即顯示出報警地點、性質(zhì)（窗盜）。 （3）煤氣泄漏也是現(xiàn)代家庭不得不防的安全措施，這里采用了煤氣感應報警器，安裝于廚房。當煤氣泄漏時，達到一定濃度后，感應器立即將此信號通過家庭主機傳輸?shù)綀缶行摹６?、報警器的用途報警器主要利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡或則無線手機GSM.GPS網(wǎng)絡，通過無線或則有線的方式，連通主人電話，或則手機，實現(xiàn)遠程防盜功能的電子產(chǎn)品。目前市面上流行的產(chǎn)品主要有一個接受信號的防盜主機和一系列警情探測頭組成。如紅外探測器。門磁，煙霧探測器，紅外柵欄等。 隨著國內(nèi)安防市場的發(fā)展，目前防盜器市場也日漸完善成熟起來。 3、 報警器的種類 1、火災報警器 煙霧是上升運動的，到達天花底下。煙感報警器通過煙發(fā)現(xiàn)火災。在您沒有看到火苗或聞到煙味的時候，煙感器已經(jīng)知道了。它不停工作，一年365天，每天24小時，從不間斷。在報警時，它發(fā)出尖嘯刺耳的聲音，直到煙霧散去。 離子傳感器是通過測量空氣中的正負電荷的平衡來工作的。在傳感器內(nèi)部，有一小片放射性物質(zhì)，這種物質(zhì)能在感應室內(nèi)流動的空氣中產(chǎn)生一股微小的電流。在線路板上，有一個電腦芯片用來監(jiān)測這股電流。當煙霧粒子進入到感應室后，就會擾亂那里的正負電荷的平衡，同時也會使這股電流發(fā)生變化。當煙霧逐漸加重，正負電荷的不平衡性就會加強。當這種平衡性達到一定的限度，喇叭就會響起。2、聲光報警器是一種用在危險場所，通過聲音和各種光來向人們發(fā)出示警信號的一種不會引燃易燃易爆性氣體的報警信號裝置。防爆聲光報警器適用于安裝在含有C級T6溫 度組別的爆炸性氣體環(huán)境場所，還可使用于石油、化工等行業(yè)具有防爆要求的1區(qū)及2區(qū)防爆場所，也可以露天、室外使用。可以和國內(nèi)外任 何廠家的火災報警控制器配套使用。當生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生事故或火災等緊急情況時，火災報警控制器 送來的控制信號啟動聲光報警電路，發(fā)出聲和光 報警信號，完成報警目的。 聲光報警器（Audible and visual alarm）又叫聲光警號， 是為了滿足客戶對報警響度和安裝位置的特殊要求而設置。同時發(fā)出聲、光二種警報信號。產(chǎn)品專用領域：銀行，政府機關，郵政，電信，酒店，大廈，工廠商場 商鋪、別墅、ATM,周界防越系統(tǒng)及保安服務公司等； 是消防火災自動報警系統(tǒng)中的一個配件產(chǎn)品。 防爆火災聲光報警器3、安裝與布線1、根據(jù)現(xiàn)場情況用M6膨脹螺釘或M6螺釘通過火災聲光報警器的安裝口將火災聲光報警器防爆外殼固定在墻壁上，連接電纜外徑為68mm的橡塑電纜，電纜的防爆進線口為M221.5螺紋，可與鍍鋅護管或BNG15700防爆撓管連接，也可以用防爆封口螺帽鎖緊。 2、接線方法：松開火災聲報警器外殼的固定螺絲， 打開火災聲光報警器隔爆腔，按照圖39 BSGQ1型防爆火災聲光報警器布線示意圖，將控制線分極性分別接在火災聲光報警器接線端子的+、兩端。連線接好后，將火災聲光報警器的防爆上蓋上好，防爆面緊固螺釘應均勻擰緊，注意防爆面不要夾雜導線或其它異物。 3、布線要求：要求線間、線與大地間絕緣阻抗大于20M，探測總線回路單根線路電阻小于20。 （注：以實物為準，不同實物，安裝方式有所不同。） 第五章 課程設計一、課程設計目的（1）通過對工程實例的模擬，熟練的掌握PLC的編程和程序調(diào)試方法。（2）進一步熟悉PLC的I/O連接。（3）熟悉三層樓電梯采用轎廂內(nèi)外按鈕的編程方法。 （4）根據(jù)課程要求畫出梯形圖并編寫出PLC程序。二、課程設計題目和要求 三層電梯分別用1F、2F和3F表示1層、2層和3層。電梯必須具有如下功能： （1）電梯停于1F或2F時，按3F按鈕呼叫，電梯上升到3F才停止；（2）電梯停于2F或3F時，按1F按鈕呼叫，電梯下降到1F才停止；（3）電梯停于1F時，按2F按鈕呼叫，電梯上升到2F停止；（4）電梯停于3F時，按2F按鈕呼叫，電梯下降到2F停止；（5）電梯停于1F，2F和3F均有按鈕呼叫，電梯先上升到2F，暫停2S，然后上升到3F停止；（6）電梯停于3F，2F和1F均有按鈕呼叫，電梯先下降到2F，暫停2S，然后下降到1F停止；（7）電梯上升途中或下降途中，任何反方向按鈕呼叫均無效；（8）每層樓之間到達時間應在12S內(nèi)完成，否則電梯停機；（9）電梯內(nèi)有意外，有聲光報警。三、 I/O地址分配I/O分配表如表3-3所示輸入輸出SB1按鈕開關1HL1第一層指示燈501SB2按鈕開關2HL2第二層指示燈502SB3按鈕開關3HL3第三層指示燈503SQ1行程開關101KM1電動機正轉(zhuǎn)601SQ2行程開關102KM2電動機反轉(zhuǎn)602SQ3行程開關103AL聲光報警701 表3-3 I/O分配表四、I/O接線圖電梯控制系統(tǒng)I/O接線圖如圖3-4所示 PLCcomHL1 SB1 HL2 SB2 HL3 SB3 KM1 SQ1 KM2 SQ2 AL SQ3 220V 圖3-4 電梯的PLC控制的輸入/輸出接線圖五、控制系統(tǒng)流程圖開始置初始狀態(tài)輸入外召喚信號輸入指令信號啟動關門關門結(jié)束啟動，滿速運行層樓到？減速平層位置到？停層開門停止運行？結(jié)束 圖3-5 電梯控制系統(tǒng)流程圖 0001 0101 05010501 0002 0102 05020502 0003 0103 0503 0503 0103 0503 1000 0602 TIM00 0601 0502 0101 0501 1003 0601 TIM00 0602 0502 0101 0102 0103 TIM00 #01000603 報警器 1001 0102 TIMOO 10001000TIM01#0050 定時5秒 0502 0503 10011001 0501 0502 10021002 1002 0102 TIMO2 10031003TIM02#0050 定時5秒 END 注：1001、1002、1003 為內(nèi)部輔助繼電器PLC程序：LD 0001 L D 0501OR 0501 AND 0502AND NOT 0101 O R 1002OUT 0501 OUT 1002LD 0002 L D 1002OR 0502 O R 1003AND NOT 0102 AND TIM02OUT 0502 OUT 1003LD 0003 TIM 02OR 0503 #0500 AND NOT 0103 ENDOUT 0503LD 0503AND NOT 1000OR 0502AND NOT 0101AND NOT TIM00AND NOT 0602OUT 0601LD 0501AND NOT 1003OR 0502AND NOT 0100AND NOT TIM00AND NOT 0601OUT 0602LD NOT 0101AND NOT 0102AND NOT 0103TIM 00 #0100OUT 0701L D 1001AND 0102OUT 1000AND NOT TIM01OUT 1000TIM 01 #0050L D 0502AND 0503O R 1001OUT 1001結(jié) 論 此次畢業(yè)設計是?？茖W習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的設計出電梯PLC控制，讓我了解了理論知識的重要性，通過實際設計相結(jié)合，鍛煉了我綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能