畢業(yè)論文最終.doc

內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 23 頁第一章 緒論1.1課題的研究背景及意義 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。電梯就是用于高層建筑物中固定式升降運(yùn)輸設(shè)備，他有一個(gè)裝載乘客的轎廂，沿著垂直或傾斜角度小于15度的導(dǎo)軌在各樓層之間運(yùn)行。電梯進(jìn)入人們的生活已經(jīng)150年了 ，生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。 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、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。美國一家保險(xiǎn)公司對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。掘資料統(tǒng)計(jì)，在美國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，可編程序邏輯控制器(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)雜的控制任務(wù)，己成為電梯控制的發(fā)展力方向。 可編程序控制器，是微機(jī)技術(shù)一與繼電器常規(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年針對工業(yè)自動控制的特點(diǎn)和需要而開發(fā)的第一臺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)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯都很容易。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。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動了計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用。可編程序控制器PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動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、CAD/cAM、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)的繼電接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶會、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)國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。 總之，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、電子和一計(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課題的研究內(nèi)容 首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器(PLC)作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)，電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號控制兩大部分。確定了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu).完成了PLC的選型、IO點(diǎn)數(shù)分配與PLC的連接。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出軟件流程圖.提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)。最后對電梯系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試,并實(shí)現(xiàn)電梯控制的具體要求。 第二章 設(shè)計(jì)要求2.1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，因而轎廂及門廳中都設(shè)有以樓層標(biāo)志的電梯位置。但這還不夠，電梯的運(yùn)行需要更加準(zhǔn)確的電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的要求。電梯位置信號由設(shè)在井道中的位置開關(guān)提供，當(dāng)轎廂上設(shè)置的隔磁板插入感應(yīng)器時(shí)，發(fā)出位置信號，并啟動樓層指示。2.2轎廂內(nèi)的運(yùn)行指令及門廳外的召喚信號 司機(jī)及乘客可按下轎箱內(nèi)操控盤上的選層按鈕選定電梯運(yùn)行的目的樓層，此為內(nèi)選信號。按下按鈕后，該信號應(yīng)該被記憶并使相應(yīng)的指示燈亮。在門廳外等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號，此為外呼信號。該信號也需記憶并點(diǎn)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(shí)應(yīng)能自動消號。2.3電梯自動運(yùn)行時(shí)的信號響應(yīng) 電梯自動運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)內(nèi)呼外喚信號，決定電梯的運(yùn)行方向及在哪些站點(diǎn)停站。電梯按先上后下的原則安排運(yùn)送乘客的次序，而且規(guī)定在運(yùn)行方向確定之后，不響應(yīng)中途的反向呼喚要求，直到到達(dá)本方向的最遠(yuǎn)站點(diǎn)才開始返程。2.4轎廂的啟動與運(yùn)行 轎廂在運(yùn)動方向確定，轎廂門已關(guān)好時(shí)啟動運(yùn)行，運(yùn)行的初始階段是加速階段，其后是穩(wěn)定運(yùn)行階段。2.5轎廂的平層與停車 轎廂運(yùn)行后需確定在哪一站停車，平層即是指停車時(shí)，轎廂的底與門廳“地平面”應(yīng)相平齊。平層停車過程需在轎廂底面與停車樓層相平之前開始，先是減速，再是制動，以滿足平層的準(zhǔn)確性及乘客的舒適感。2.6電梯的開關(guān)門 電梯停車后，開門3秒鐘后關(guān)門。2.7利用學(xué)校PLC試驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn)電梯控制的基本功能。 第三章 電梯的綜述3.1電梯的定義與簡介 一種以電動機(jī)為動力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。也有臺階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱自動電梯。 服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。它具有一個(gè)轎廂，運(yùn)行在至少兩列垂直的或傾斜角小于15的剛性導(dǎo)軌之間。轎廂尺寸與結(jié)構(gòu)形式便于乘客出入或裝卸貨物。 習(xí)慣上不論其驅(qū)動方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)乘直交通運(yùn)輸工具具的總稱。 近幾年來，隨著國際社會對環(huán)保認(rèn)識的關(guān)注，各大電梯公司現(xiàn)在在其電梯表面基本都采用了粉末涂料噴涂，這是一種新型環(huán)保無溶劑的涂料，井且各種性能皆優(yōu)于油漆。3.2電梯的種類 根據(jù)建筑的高度、用途及客流量(或物流量)的不同，而設(shè)置不同類型的電梯。目前電梯按用途分類大致如下: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。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。醫(yī)用電梯:為運(yùn)送病床、擔(dān)架、醫(yī)用車而設(shè)計(jì)的電梯，轎廂具有長而窄的特點(diǎn)。雜物電梯:供圖書館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書、文件、食品等設(shè)計(jì)的電梯。觀光電梯:轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。車輛電梯:用作裝運(yùn)車輛的電梯。船舶電梯:船舶上使用的電梯。建筑施工電梯:建筑施工與維修用的電梯。 其他類型電梯，除上述常用電梯外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫電梯，防爆電梯，礦井電梯，電站電梯，消防員用電梯等。3.3電梯的主要性能指標(biāo) 安全性：電梯是運(yùn)送乘客的，即使載貨電梯通常也有人相伴隨，因此對電梯的第一要求就是安全。電梯的安全設(shè)計(jì)與制造、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)出了問題，都能造成不安全的隱患，以致造成事故。 可靠性：電梯的可靠性很重要，如果一部電梯工作起來經(jīng)常出故障，就會影響人們正常的生產(chǎn)與生活，給人們造成很大的不便，不可靠也是事故的隱患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先應(yīng)提高構(gòu)成電梯的各個(gè)部件的可靠性，只有每個(gè)零部件都是可靠得，整個(gè)電梯才能是可靠的。 停站的準(zhǔn)確性：電梯轎廂的平層準(zhǔn)確度與電梯的額定速度，電梯的負(fù)載情況有密切關(guān)系。負(fù)載重，則慣性大，提速高慣性也大。因此檢查平層準(zhǔn)確度時(shí)，分別以空載、滿載、上下運(yùn)行、到達(dá)同一層站停測量平衡誤差，取其最大值做平層站的平層準(zhǔn)確度。振動、噪聲及電磁干擾：現(xiàn)代電梯是為乘客創(chuàng)造舒適的生活和工作環(huán)境。因此要求電梯運(yùn)行平穩(wěn)，安靜，無電磁干擾。 舒適感和快速感：電梯作為一種交通工具，對于快速性的要求是必不可少的，快速可以節(jié)省時(shí)間，這對于快節(jié)奏的現(xiàn)代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和減速度的過分增大的不合理變化又會造成乘客的不適感。因此在電梯設(shè)計(jì)時(shí)就要兼顧快速性和舒適感這兩個(gè)互相矛盾的因素。節(jié)能：現(xiàn)代電梯應(yīng)該合理的選擇拖動方式，以達(dá)到節(jié)能的目的。3.4電梯的結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)的組成電梯系統(tǒng)由電力拖動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩大部分。電力拖動系統(tǒng)有各種交流的和直流調(diào)速系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)現(xiàn)在已逐漸采用可靠性更高、通用性更強(qiáng)的可編程控制器和微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。電梯的結(jié)構(gòu)包括：四大空間，八大系統(tǒng)。3.4.1電梯的四大空間 電梯的四大空間包括：機(jī)房部分、井道及地坑部分、轎廂部分、層站部分。1. 機(jī)房部分：機(jī)房設(shè)在頂層，在井道的上方，包括曳引機(jī)、限速器、控制面板、及其他主要部件。（1）曳引機(jī)。曳引機(jī)是電梯的驅(qū)動裝置，拽引機(jī)有驅(qū)動電機(jī)、制動器、減速器、拽引輪、導(dǎo)向或復(fù)繞輪等部分組成。（2）限速器。當(dāng)轎廂運(yùn)動速度達(dá)到限定值時(shí)，能發(fā)出電信號并產(chǎn)生機(jī)械動作的安全裝置。（3）控制面板。各種電子元器件和電器元件安裝在一個(gè)防護(hù)用的矩形結(jié)構(gòu)內(nèi)，按預(yù)定程序控制轎廂的運(yùn)動。（4）其它主要部件。電源開關(guān)；選層器、極限開關(guān)、機(jī)械樓層指示燈、發(fā)電機(jī)組等。2.井道及地炕部分：井道是電梯轎廂垂直運(yùn)行的通道，包括以下幾部分：(1)轎廂。轎廂是電梯的主要部件，是容納乘客或貨物的裝置。(2)導(dǎo)軌。對轎廂和配種的升降運(yùn)動起導(dǎo)向作用的組件。(3)配重裝置。設(shè)置在井道中，由曳引鋼絲繩經(jīng)曳引輪與轎廂連接，在運(yùn)動過程中起平衡作用。(4)緩沖器。當(dāng)轎廂超過下極限位置是，用來吸收轎廂或配重裝置產(chǎn)成的能動的制動安全裝置，緩沖器一般設(shè)置在井道底炕上。(5)限位開關(guān)。該裝置可以裝在轎廂上，也可以裝在電梯井道上端站和下端站附近，當(dāng)轎廂運(yùn)行超端站時(shí)，用于切斷控制電源。(6)接線盒。固定在井道壁上，包括井道中間的接線盒極及各層站的接線盒。(7)控制電纜。電纜兩端分別與井道中間接線盒和轎箱內(nèi)操作箱相連。3.轎廂部分：轎廂部分包括操作箱、指示燈、導(dǎo)靴等。（1）操作箱。裝在轎廂內(nèi)靠近轎廂門附近，用指令開關(guān)、按鈕、或手柄等，控制轎廂的運(yùn)行。（2）轎廂內(nèi)指示燈。設(shè)置在轎箱內(nèi)，顯示電梯的運(yùn)行位置和運(yùn)行方向。（3）導(dǎo)靴。設(shè)置在轎廂架和配重裝置上，使轎廂和配重裝置沿著導(dǎo)軌運(yùn)行。4.層站部分：層站部分主要由層門、樓層指示燈、層門方向指示燈、呼梯盒組成。（1）層門。設(shè)置在層站入口的封閉門。（2）樓層指示燈。設(shè)置在層站層門上方或一側(cè)，用以顯示轎廂運(yùn)行層站位置和方向。（3）層門方向指示燈。設(shè)置在層站層門上方或一側(cè)，用以顯示轎廂欲運(yùn)行的方向，裝有到站音響機(jī)構(gòu)。（4）呼梯盒。設(shè)置在層站門側(cè)，當(dāng)乘客按下需要的召喚按鈕時(shí)，信號被顯示和記憶。3.4.2 電梯的八大系統(tǒng)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(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、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)軌作升降運(yùn)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(yùn)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(jī)，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(bǔ)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(shí)行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機(jī)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(yùn)行實(shí)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(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。 3.5電梯的工作原理 曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動機(jī)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(shí)現(xiàn)轎廂和對重的升降運(yùn)動，達(dá)到運(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，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)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(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動中的張力和重量變化，使曳引電動機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？?。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)動的控制，同時(shí)完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。 第四章 總體方案設(shè)計(jì)4.1總體方案的確定 電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖4-1為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，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、廳外呼梯盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。 圖4-1電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)4.2設(shè)計(jì)思想 電梯信號控制基本由PLC軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖4-2所示，輸入到PLC的控制信號有：運(yùn)行方式選擇(如自動、有/無司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等)、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、光電脈沖、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。輸出信號有呼梯信號指示、樓層顯示、運(yùn)行方向指示等。 圖4-2 電梯PLC信號控制系統(tǒng)框圖第五章 硬件的選擇與設(shè)計(jì)5.1 PLC概述5.1.1 PLC的基本概念早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC,plc自1966年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強(qiáng)大。PLC = Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)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(jī)械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。5.1.2 PLC的組成PLC雖然采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，但為了滿足一般電氣工程技術(shù)人員的要求，其系統(tǒng)管理軟件已將用戶程序的編程按照繼電器線路形式來設(shè)計(jì)，即所謂的“梯形圖”形式，因此應(yīng)用時(shí)可以不必對計(jì)算機(jī)的概念做深入了解，而只從對應(yīng)的繼電接觸器控制形式來理解PLC的組成。PLC的等效電路可分為三個(gè)部分：輸入部分、輸出部分、內(nèi)部邏輯控制電路。1. 輸入部分 輸入部分可認(rèn)為有許多的輸入繼電器組成。接在每個(gè)輸入端上的輸入繼電器由接到輸入端上的外部信號（被控設(shè)備上的各種開關(guān)量信息或操作臺上的操作指令）來驅(qū)動。 2. 輸出部分 這部分由許多輸出繼電器組成，它有許多用軟件實(shí)現(xiàn)的動合（常開）和動斷（常閉）觸點(diǎn)，可在控制電路編程時(shí)重復(fù)使用。動斷（常閉）觸點(diǎn)，可在編程時(shí)使用。每一個(gè)輸出繼電器有一個(gè)硬件的動合（常開）觸點(diǎn)與輸出端相連，用以驅(qū)動外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動電源需外接。3. 邏輯控制電路 這部分由用戶根據(jù)控制要求編制的程序組成。它處理輸入部分得到的信息，并判斷哪些功能需作輸出。除了輸入、輸出繼電器可供編程使用以外，還有許多內(nèi)部輔助繼電器供內(nèi)部編程時(shí)使用。5.1.3 PLC的特點(diǎn) PLC能如此迅速發(fā)展的原因是由于它具有通用計(jì)算機(jī)所不及的一些下列特點(diǎn):1.可靠性：可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。PLC的可靠性高，表現(xiàn)在下列幾方面:（1）PLC不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡單、維修時(shí)間縮短，因此可靠性得到提高。（2)PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的.方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余沒計(jì)、掉電保護(hù)、故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等.使可靠性得到提高。（3）PLC是為工生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了經(jīng)簡化的編程語言，編程的出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。因此，PLC的可靠性較通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性有較大提高。2.易操作性PLC有較強(qiáng)的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點(diǎn)，因此對操作和維修人員的技能要求降低，容易學(xué)習(xí)和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可靠性高。3.靈活性編程的靈活性擴(kuò)展的靈活性操作的靈活性5.1.4 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則:（1）最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。（2）保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠 保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期女全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如:應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下(如突然掉電再上電、按鈕按錯等)，也能正常工作。（3)力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。（4)適應(yīng)發(fā)展的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。5.2 PLC的選擇 本次設(shè)計(jì)選擇的硬件電路是學(xué)校的EL-PLC-III型教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供的四層電梯模型，EL-PLC-III型教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是融PLC、微機(jī)控制和上位機(jī)監(jiān)控為一體的綜合性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，取代以往舊式的手持式編程器，采用基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的編程軟件，在控制對象方面，既有抽象的模型，又有生動的機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)際編程，鍛煉了我們抽象分析能力和編程能力。5.2.1 有關(guān)電梯模塊的說明（1）使用PLC數(shù)字量輸入、輸出控制電梯升降，電梯門的開關(guān)。（2）接到請求信號，電梯關(guān)門，停到相應(yīng)的樓層，開門。（3）電梯上下由模擬電機(jī)控制，每層設(shè)有呼叫開關(guān)4個(gè)（INPUT），呼叫指示燈 4個(gè)（和呼叫開關(guān)相連），到位開關(guān)4個(gè)(OUTPUT)。（4）電梯的呼叫開關(guān)是按鈕式開關(guān)，故為瞬間接通有效。5.2.2操作步驟及結(jié)果 將電梯控制實(shí)驗(yàn)?zāi)K插在EL-PLC-III型實(shí)驗(yàn)箱上，把扁平電纜連接實(shí)驗(yàn)箱和EL-PLC-III-M4模塊，上電，LED指示燈亮，調(diào)節(jié)通信，使計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱通信正常，編譯程序無誤后，把程序下載到PLC中，點(diǎn)擊“RUN”按鈕，這時(shí)，按下電梯模塊上的S1按鈕，電梯顯示在第一層，第一層指示燈亮，界面上電梯顯示在第一層，第一層數(shù)碼管顯示為1，數(shù)碼管上方的指示燈亮；按下電梯模塊上的第X層請求按鈕，對應(yīng)該層的請求信號指示燈亮，電梯上升（下降）到達(dá)該層，該層的指示燈亮，界面上顯示電梯上升（下降）的過程，電梯顯示在第X層，第X層數(shù)碼管顯示為X，數(shù)碼管上方的指示燈亮；電梯開門，模塊上KM指示燈亮，延時(shí)3秒鐘，電梯關(guān)門，KM指示燈滅，QT指示燈亮。按下電梯模塊上到達(dá)第Y層請求按鈕，到達(dá)第Y層的請求信號指示燈亮，電梯上升（下降）到達(dá)該層，該層的指示燈亮，界面上顯示電梯上升（下降）的過程，電梯顯示在第Y層，第Y層數(shù)碼管顯示為Y，數(shù)碼管上方的指示燈亮；電梯開門，模塊上KM指示燈亮，延時(shí)3秒鐘，電梯關(guān)門，KM指示燈滅，QT指示燈亮。5.2.3 I/O分配表 表5-1 I/O分配表符號地址注解符號地址注解CG1I0.1一層到DD1Q0.0一層到指示CG2I0.2二層到DD2Q0.1二層到指示CG3I0.3三層到DD3Q0.2三層到指示CG4I0.4四層到DD4Q0.3四層到指示S4I0.5四層外呼下KMQ0.4開門指示S5I0.6三層外呼下Q0.5關(guān)門指示S6I0.7三層外呼上QQ1Q0.6四層外呼下指示S7I1.0二層外呼下QQ2Q0.7三層外呼下指示S8I1.1二層外乎上QQ3Q1.0三層外呼上指示S9I1.2一層外呼上QQ4Q1.1二層外呼下指示S10I1.3內(nèi)呼到四層QQ5Q1.2二層外呼上指示S11I1.4內(nèi)呼到三層QQ6Q1.3一層外呼上指示S12I1.5內(nèi)呼到二層 PCO1M0.0內(nèi)呼到一層指示S13I1.6內(nèi)呼到一層 PCO2M0.1內(nèi)呼到二層指示S2I1.7開門PCO3M0.2內(nèi)呼到三層指示 PCO4M0.3內(nèi)呼到四層指示DNM0.4下降UPM0.5上升OEM0.6開門使能STAYM0.7 圖5-1 PLC外部接線圖第六章 軟件設(shè)計(jì)6.1PLC編程語言 PLC程序是P LC指令的有序集合，PLC運(yùn)行程序就是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的一條條指令。指令是指示PLC動作的文字代碼或圖形符號。使用的編程語言不同，這些文字代碼和圖形符號就不相同，但從本質(zhì)上來講，指令的實(shí)質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計(jì)算機(jī)一樣.PLC的編程軟件通過編譯系統(tǒng)把PLC程序編譯成機(jī)器代碼。 PLC提供了功能較為完整的編程語言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用PLC的編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序”。 PLC的編程語言一般有五種:順序功能圖(Sequential Function Chart)、梯形圖(Ladder Diagram)、功能塊圖(Function Block Diagram)、指令表(Instruction List)和結(jié)構(gòu)文本(Structured Text)其中，順序功能圖(SFC)梯形圖(LD)、功能塊圖(FBD)是圖形編程語言，指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(ST)是文字語言。梯形圖(LD)是目前使用最廣泛的PLC圖形編程語言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達(dá)清楚。 本系統(tǒng)PLC程序的編制采用梯形圖語言，編程軟件為STEP7。該軟件能夠完成制作程序、對可編程控制器CPU的寫入/讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、PLC錯誤診斷等一系列功能。6.2 STEP 7概述 STEP 7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。它是SIMATIC工業(yè)軟件的組成部分。有下列版本的STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包:1.用于SIMATIC S7-200上簡單單站應(yīng)用的STEP 7 Micro/DOS和STEP 7 Micro/WIN。2.用于使用帶有各種功能的SIMATIC S7-300/ST-400、SIMATIC M7-300/M7-400和SIMATIC C 7的STEP 7; -可通過選擇SIMATIC工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展 -為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù) -強(qiáng)制和多處理器模式-全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊 -使用通訊功能塊的事件驅(qū)動數(shù)據(jù)傳送 -組態(tài)連接 Step7編程軟件允許結(jié)構(gòu)化用戶程序，可以將程序分解為單個(gè)的自成體系的程序部分從而使大規(guī)模的程序更容易理解，可以對單個(gè)的程序部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化程序組織簡化，修改更容易系統(tǒng)的調(diào)試也容易了許多在7s用戶程序中可以使用如下幾種不同類型的塊: 組織塊（OB)是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口，它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動。它們還處理對錯誤的響應(yīng)組織塊決定各個(gè)程序部分執(zhí)行的順序用于循環(huán)程序處理的組織塊OBI的優(yōu)先級最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用OBI并用這個(gè)調(diào)用啟動用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。 功能(FC)屬于用戶自己編程的塊功能是“無存儲區(qū)”的邏輯塊FC的臨時(shí)變量存儲在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當(dāng)FC執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)就丟失了。 功能塊(FB）屬于用戶自己編程的塊功能塊是具有“存儲功能”的塊，用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲器(背景數(shù)據(jù)塊)傳遞給FB的參數(shù)和靜態(tài)變量存在背景數(shù)據(jù)塊中，背景數(shù)據(jù)塊背景DB)在每次功能塊調(diào)用時(shí)都要分配一塊給這次調(diào)用，用于傳遞參數(shù)。 系統(tǒng)功能塊(SFB)和系統(tǒng)功能(SFC)是STEP7為用戶提供的自己編程好的程序的塊，經(jīng)過測試集成在CPU中的功能程序庫SFB作為操作系統(tǒng)的一份并不占用程序空間，是具有存儲能力的塊，它需要一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊，井須將此塊作為程序的一部分安裝到CPU中。6.3 程序設(shè)計(jì)常用的方法 在工程中，對PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)有多種方法，這些方法的使用，也因各個(gè)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平和喜好有較大的差異?，F(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法簡要介紹如下。1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的具體步驟如下: (l)確定輸入/輸出電器;（2)確定輸入和輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)、選擇PLC機(jī)型、進(jìn)行I/0分配; (3)做出系統(tǒng)動作工程流程圖; (4)選擇PLC指令并編寫程序; (5)編寫其它控制控制要求的程序; (6)將各個(gè)環(huán)節(jié)編寫的程序合理地聯(lián)系起來，即得到一個(gè)滿足控制要求的程序。2.邏輯設(shè)計(jì)法 工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器元件來實(shí)現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合。因此用O和I兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。該方法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行戶PLC程序的設(shè)計(jì)，它使用邏輯表達(dá)式描述問題。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出梯形圖。3.順序控制法 對那些按動作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行編程。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好。在用順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。 功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動作組成，在使用時(shí)它有一些使用規(guī)則，具體如下:（1）步與步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開;（2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開;（3）轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫圖時(shí)，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。（4）一個(gè)順序功能圖中至少有一個(gè)出初始步。6.4 程序設(shè)計(jì) 本例實(shí)現(xiàn)了電梯的自動平層、自動開關(guān)門、順向相應(yīng)轎廂內(nèi)外呼梯信號等功能。電梯控制程序主要由主程序、呼梯登記程序、選層定向程序、上下行控制程序、樓層相應(yīng)指示燈程序及自動開關(guān)門等程序組成，基本結(jié)構(gòu)如下圖6-1： 圖6-1 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖電梯控制系統(tǒng)的梯形圖程序流程圖如圖6-2所示，電梯在底層和頂層分別設(shè)有一個(gè)向上或向下召喚的按鈕，而在其他各層站上各設(shè)有上、下召喚按鈕。轎廂操縱盒設(shè)有與層站數(shù)相等的相應(yīng)指令按鈕。當(dāng)進(jìn)入轎廂的乘客按下指令按鈕時(shí)，指令信號被登記，當(dāng)?shù)却陂T廳外的乘客按下召喚按鈕時(shí)，召喚信號被登記。電梯在向上運(yùn)行的過程中按登記的指令信號和向上召喚信號逐一?？浚敝列盘柕怯浀淖罡哒?，然后又反向向下運(yùn)行，順次響應(yīng)向下指令及向下召喚信號予以停靠，當(dāng)乘客進(jìn)出轎廂完畢后，自行關(guān)門啟動，直至完成最后一項(xiàng)工作。如有信號再出現(xiàn)，則電梯根據(jù)信號位置選擇方向自行啟動運(yùn)行。 圖6-2 程序流程圖6.5梯形圖6.5.1呼梯登記程序呼梯登記程序主要由廳外召喚和轎廂內(nèi)召喚組成，其主要應(yīng)用了梯形圖編程的自鎖原理，將呼梯信號鎖存在中間寄存器里，直至電梯運(yùn)行到該層后清除信號。如圖所示為電梯一層門廳外呼梯程序，其中“電梯一層上外呼叫”為電梯一層的按鈕的輸入 信號，當(dāng)他被按下后電源接通將“一層上外呼叫信號”置“1”，并且由于自鎖 “一層上外呼叫信號”將一直保持為“1”，直至轎廂運(yùn)行到一層將一層限位開關(guān)接通，此時(shí)程序中的常閉觸點(diǎn)“一層限位開關(guān)”將斷開，進(jìn)而清楚一層的登記信號。與此同時(shí)，一層指示燈亮。二層、三層和四層的情況稍有特殊，如果此時(shí)電梯上行經(jīng)過二層，根據(jù)電梯的運(yùn)行規(guī)則，二層下外呼叫不應(yīng)響應(yīng)。此時(shí)的程序圖如圖所示圖6-3電梯一層外呼登記梯形圖圖6-4電梯二層上外呼叫登記梯形圖6.5.2選層定向程序判斷電梯的運(yùn)行方向是電梯控制程序的核心，當(dāng)PLC的CPU掃描過各輸入節(jié)點(diǎn)后，CPU將判定是否有呼梯請求，并判斷電梯的運(yùn)行方向。 圖6-5電梯四層選通梯形圖 圖6-6電梯三層選通梯形圖圖6-7電梯上行選通圖6-8電梯下行選通6.5.3自動開關(guān)門開門時(shí)間3s，采用延時(shí)接通定時(shí)器T37， 此定時(shí)器的分辨率為100ms，分辨率指定時(shí)器中能夠區(qū)別的最小的時(shí)間增量，即精度。具體的定時(shí)時(shí)間T由預(yù)置值PT和分辨率的乘