畢業(yè)設(shè)計四層電梯的PLC控制設(shè)計

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計題目 四層電梯的PLC控制設(shè)計 系別 專業(yè) 班級 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 日期 設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：四層電梯的PLC控制設(shè)計設(shè)計要求:電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進(jìn)行操縱，其操縱內(nèi)容為電梯運(yùn)行方向。電梯轎廂內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕，外面有外選層按鈕，用以選擇需?？康臉菍印ｋ娞菰谏仙局兄豁憫?yīng)上升呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫。任何反方向的呼叫均無效。當(dāng)電梯轎內(nèi)或門廳呼叫按鈕按下時，根據(jù)監(jiān)測到的上行或下行指令給出相應(yīng)的信號，從而控制電梯的驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動作。當(dāng)有多個呼叫信號到達(dá)時，執(zhí)行方式為優(yōu)先響應(yīng)電梯運(yùn)行方向上的信號，再響應(yīng)另一方向信號。設(shè)計進(jìn)度要求：第一周：確定題目

2、，查閱資料。第二周：根據(jù)設(shè)計要求分析四層電梯工作原理。第三周：深入公司進(jìn)行實(shí)踐，收集四層電梯的資料。第四周：對硬件進(jìn)行設(shè)計。第五周：對軟件進(jìn)行設(shè)計。第六周：進(jìn)行調(diào)試，找出問題，改進(jìn)設(shè)計。第七周：撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。指導(dǎo)教師（簽名）： 摘 要隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動控制技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，在工業(yè)、商業(yè)和民用方面應(yīng)用已十分廣泛，與人們的生活緊密相關(guān)。本文利用西門子S7-200可編程控制器編寫的一個四層電梯的控制系統(tǒng)，主要分析并敘述了電梯的控制、運(yùn)行情況。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)(早期安裝的電梯多繼電器控制系統(tǒng))、PLC控制系統(tǒng)、

3、微機(jī)控制系統(tǒng)。由于PLC具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)計配置靈活等特點(diǎn)。自80年代后期PLC引入我國電梯行業(yè)以來，由PLC組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中，PLC系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。為了改善電梯的舒適感和運(yùn)行的可靠性，現(xiàn)在都改為用PLC來控制電梯的運(yùn)行，這樣大大提高了電梯的性能。本文就是詳細(xì)介紹PLC的特點(diǎn)及整個設(shè)計過程。關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)，電梯，西門子目 錄摘 要II1 概 述11.1可編程控制器(PLC)的產(chǎn)生及定義11.2 PLC的分類及特點(diǎn)21.3 PLC的工作原理51.4 PLC的編程語言61.5 PLC在電梯中的應(yīng)用71.6 電梯的發(fā)展歷

4、程82 電梯的具體介紹102.1 電梯的定義及組成102.2 電梯的原理112.3 電梯的PLC控制系統(tǒng)的功能分析132.4 電梯PLC控制系統(tǒng)的解決思路133 電梯硬件設(shè)計153.1 電梯的控制要求153.2 PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)的確定163.3 PLC機(jī)型的選擇173.4 PLC外部硬件電路的設(shè)計184 電梯軟件設(shè)計194.1 程序流程圖204.2 程序梯形圖22致 謝27參考文獻(xiàn)281 概 述1.1 可編程控制器(PLC)的產(chǎn)生及定義1.1.1 可編程控制器(PLC)的產(chǎn)生20世紀(jì)是人類科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的一個世紀(jì)，電器控制技術(shù)也由繼電器控制過渡到計算機(jī)控制系統(tǒng)。各種工業(yè)用計算機(jī)控制產(chǎn)品的出

5、現(xiàn)，對提高機(jī)械設(shè)備自動控制性能起到關(guān)鍵的作用。進(jìn)入21世紀(jì)，各種自動控制產(chǎn)品在向著控制可靠，操作簡單，通用性強(qiáng)，價格低廉的方向發(fā)展，使自動控制的實(shí)現(xiàn)越來越容易。自動控制裝置的研究，是為了最大限度的滿足人們及機(jī)械設(shè)備的要求。曾一度在控制領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的繼電器控制系統(tǒng)，存在著控制能力弱，可靠性低的缺點(diǎn)，并且設(shè)備的固定接線控制裝置不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。20世紀(jì)60年代末期，在技術(shù)浪潮的沖擊下，為使汽車結(jié)構(gòu)及外型不斷改進(jìn)，品種不斷增加，需要經(jīng)常變更生產(chǎn)工藝。這就希望在控制成本的前提下，盡可能縮短產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期，以滿足生產(chǎn)的需求，使企業(yè)在激烈的市場競爭中取勝。美國通用汽車公司(GM)1986年提出了

6、汽車裝配生產(chǎn)線改造項(xiàng)目控制器的十項(xiàng)指標(biāo)，即新一代控制器應(yīng)具備的10項(xiàng)指標(biāo)：（1）編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調(diào)試程序；（2）維護(hù)方便，采用插入式模塊結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；（4）體積小于繼電器控制柜；（5）能與管理中心計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信；（6）成本可與繼電器控制系統(tǒng)相競爭；（7）輸入量是115V交流電壓（美國電網(wǎng)電壓110）；（8）輸出量是115V，輸出電流在2A，能直接驅(qū)動電磁閥；（9）系統(tǒng)擴(kuò)展時，原系統(tǒng)只需作很小改動；（10）用戶程序存儲器容量至少4KB。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)首先研制出第一臺符合要求的控制器，及可編程邏輯控制器，并在美國GE公司的汽車自動裝置上試

7、用成功。此后，這項(xiàng)研究技術(shù)迅速發(fā)展，從美國、日本、歐洲普及到全世界。我國從1976年開始研制，1977年應(yīng)用于工業(yè)控制。目前世界上已有數(shù)百家廠商生產(chǎn)可編程控制器，型號多達(dá)數(shù)百種。1.1.2 可編程控制器(PLC)的定義IEC在1987年對可編程控制器(PLC)下的定義是：可編程控制器(PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯計算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令；并通過數(shù)字式或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體、易于擴(kuò)充其功能

8、的原則設(shè)計。由上述定義可見，PLC是工業(yè)專用計算機(jī) ，這種計算機(jī)采用面向用戶的指令，因而編程方便。它能完成“邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)操作”，還具有“數(shù)字量,模擬量輸入/輸出控制”的能力。并且容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)連為一體”，易于擴(kuò)充。因而可以說PLC是近乎理想的工業(yè)控制計算機(jī)。1.2 PLC的分類及特點(diǎn)1.2.1 PLC的分類目前，可編程控制器(PLC)產(chǎn)品種類很多，型號和規(guī)格也不統(tǒng)一。通常只能按照其用途、功能、結(jié)構(gòu)、點(diǎn)數(shù)等進(jìn)行大致分類。（1）按點(diǎn)數(shù)和功能分類可編程控制器用于對外部設(shè)備的控制，外部信號的輸入及PLC運(yùn)算結(jié)果的輸出都要通過PLC輸入，輸出端子來進(jìn)行接線，輸入輸出端子的數(shù)

9、目之和被稱作PLC的輸入，輸出點(diǎn)數(shù)，簡稱I/O點(diǎn)數(shù)。為滿足不同控制系統(tǒng)處理信息量的需求，PLC具有不同的I/O點(diǎn)數(shù)、用戶程序存儲量和控制功能。由I/O點(diǎn)數(shù)的多少可將PLC分成小型，中型和大型。小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)，以開關(guān)量控制為主，具有體積小，價格低的優(yōu)點(diǎn)。適合小型設(shè)備的控制。中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在2561024之間，功能比較豐富，兼有開關(guān)量和模擬量的控制能力，適用于較復(fù)雜的邏輯控制和閉環(huán)過程控制。大型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上，用于大規(guī)模過程控制，集散式控制和工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。各廠家可編程控制器產(chǎn)品的自我定義的大、中、小各有不同。如有的廠家建議小型PLC為512點(diǎn)一下，

10、中型PLC為5122048點(diǎn)，大型PLC在2048點(diǎn)以上。 （2）按結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，可編程邏輯控制器可分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩大類。 小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)，即將所有電路安裝于1個箱內(nèi)為基本單元，另外可以通過并行接口電路連接I/O擴(kuò)展單元。 中型以上PLC多采用模塊式，不同功能的模塊，可以組成不同用途的PLC，適用于不同要求的控制系統(tǒng)。 （3）按用途分類 根據(jù)可編程控制器的用途，PLC可分為通用性和專用型兩大類。 通用型PLC作為標(biāo)準(zhǔn)裝置，可供各類工業(yè)控制系統(tǒng)選用。 專用型PLC是專門為某類控制系統(tǒng)設(shè)計的，由于其專用，結(jié)構(gòu)設(shè)計更為合理，控制性能更完善。 隨著可編程控制器應(yīng)

11、用的逐步普及，專為家庭自動化設(shè)計的超小型PLC也正在形成家用微型系列。1.2.2 PLC的特點(diǎn)PLC能如此迅速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需求外，還因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。他較好得解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。以下是其主要特點(diǎn):（1）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng);（2）編程簡單使用方便;（3）接線簡單通用性好;（4）可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);（5）維修工作量小，維修方便;（6）體積小、耗能低。（1）硬件的可靠及抗干擾能力可編程控制是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制系統(tǒng)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維修方便等

12、一系列的優(yōu)點(diǎn)。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青睞。因而在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱之一。一個設(shè)計良好的PLC能用于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。PLC的硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出擴(kuò)展部件及外部設(shè)備組成。各部分之間通過內(nèi)部系統(tǒng)總線進(jìn)行連接。CPU是PLC的核心部分，由它實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作，它的運(yùn)行是按照系統(tǒng)程序所賦予的任務(wù)進(jìn)行的。PLC的對外功能主要是通過各類接口模塊，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)過程的檢測和控制。PLC的電源一般采用開關(guān)電源，其特點(diǎn)是輸入電壓范圍寬、體積小、

13、質(zhì)量輕、效率高、抗干擾性能好。一旦某模塊出現(xiàn)故障，進(jìn)行在線插拔、調(diào)試時不會影響各機(jī)的正常運(yùn)行。（2）編程簡單，使用方便用微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動控制，常使用匯編語言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計算機(jī)硬件和軟件知識。PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。例如，目前大多數(shù)PLC均采用的梯形圖語言編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感，又顧及了大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平很容易被電氣技術(shù)人員所接受，易于編程，程序改變時也容易修改，很靈活方便。（3）接線簡單，通用性好PLC的接線只需將輸入信號的設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號執(zhí)行控制

14、任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與PLC輸出端子連接。接線簡單、工作最少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩。PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“接線網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動化過程就能隨意改變。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。用于連接現(xiàn)場設(shè)備的硬件接口實(shí)際上是PLC的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計就使現(xiàn)場電氣人員與技術(shù)人員易于使用。（4）可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可分為兩類：一類是低速網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬波特，傳輸距離為5002500m；另一類為高速網(wǎng)絡(luò)，采用

15、令牌傳送方式通信，傳輸速率為1M10Mbps，傳輸距離為5001000m，網(wǎng)上結(jié)點(diǎn)可達(dá)1024個。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級連，網(wǎng)上可兼容不同類型的可編程控制器和計算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。（5）易于安裝，便于維護(hù)PLC安裝簡單而且功能有效，其相對小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方，在從繼電器系統(tǒng)改換到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小型模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器附近并將連線向已有接線端，其實(shí)改換很方便，只要將輸入/輸出設(shè)備連向接線端即可。在大型安裝中，長距離輸入/輸出站點(diǎn)安放在最優(yōu)地點(diǎn)。長距離站通過同軸電纜雙扭線連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，長距離子系統(tǒng)方法也意

16、味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場地前由PLC制造商預(yù)先連好線，這一方法大大減少了電氣技術(shù)人員的現(xiàn)場安裝時間。從一開始，PLC便以易維護(hù)作為設(shè)計目標(biāo)。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的，維護(hù)時只需更換模塊級插入式部件，故障檢測電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能指示是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫編程指令來報告故障。PLC的這些及其它特性使之成為任何一個控制系統(tǒng)的有益部分。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實(shí)現(xiàn)，向其他智能設(shè)備一樣,PLC的潛在優(yōu)點(diǎn)還取決于應(yīng)用時的創(chuàng)造性。1.3 PLC的工作原理PLC具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用

17、等待命令的工作方式。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中，用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條。如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。所謂I/O刷新即對PLC的輸入進(jìn)行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內(nèi)部寄存器，同時將新的運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。這實(shí)際是將輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行了一次更新，故稱為“I（輸入）/O(輸出) 刷新” 。由此可見，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出端也會相應(yīng)的發(fā)生變化，或者說輸出輸入產(chǎn)生了響應(yīng)。反之，若在本次I/O刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不

18、變，即不響應(yīng)，而要到下一次掃描期間輸出才會產(chǎn)生響應(yīng)。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長短主要取決于這幾個因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長短。對于慢速控制系統(tǒng)，響應(yīng)速度常常不是主要的，故這種方式不但沒有壞處反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。因?yàn)楦蓴_常是脈沖式的、短時的，而由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，常常要幾個掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，瞬間干擾所引起的誤動作將會大大減少，故增加了抗干擾能力。但對控制時間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，這一問題就需慎重考慮。應(yīng)對響應(yīng)時做出精確的計算，精心編排

19、程序，合理安排指令的順序，以盡可能減少周期造成的響應(yīng)延時等的不良影響。1.4 PLC的編程語言PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、功能圖和功能塊圖。（1）梯形圖(LAD)梯形圖(LAD)編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的。PLC梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。梯形圖的一個關(guān)鍵概念是“能流”(Power Flow)。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵。如沒有，則線圈未被激勵。“能流”以通過被激勵(ON)的常開接點(diǎn)和未被激勵(OFF)的常閉接點(diǎn)自左向

20、右流?！澳芰鳌痹谌魏螘r候都不會通過接點(diǎn)自右向左流。在梯形圖中，觸點(diǎn)代表邏輯“輸入”條件，如開關(guān)、按鈕、內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如燈、電機(jī)接觸器、中間繼電器等。對S7200 的PLC來說，還有一種輸出“盒”，它代表附加的指令，如定時器、計數(shù)器和功能指令等。梯形圖語言簡單明了，易于理解，是所有編程語言的首選。（2）指令表(STL)指令表(STL)編程語言類似于計算機(jī)中的助記符語言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語言。所謂指令表編程，是用一個或幾個容易記憶的字符來代表可編程控制器的某種操作功能。（3）順序功能流程圖(SFC)順序功能流程圖(SFC)編程是一種圖形化的編程方法，亦稱功能

21、圖。使用它可以對具有選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程，許多PLC都提供了用于SFC編程的指令。（4）功能塊圖(FBD)S7200的PLC專門提供了FBD編程語言，利用FBD可以查看到像普通邏輯門圖形的邏輯盒指令。它沒有梯形圖編程器中的觸點(diǎn)和線圈，但有與之等價的指令，這些指令是作為盒指令出現(xiàn)的，程序邏輯由這些盒指令之間的連接決定。也就是說，一個指令(例如AND盒)的輸出可以允許另一條指令(例如定時器)，這樣可以建立所需要的控制邏輯。這樣的連接思想可以解決范圍廣泛的邏輯問題。FBD編程語言有利于程序流的跟蹤，但在目前使用較少。在編程語言的選擇上，具體是用梯形圖編程還是語句表編程或使用功能圖編程，這主要

22、取決于以下幾點(diǎn)： （1）有些PLC使用梯形圖編程不是很方便，則可用語句表編程，但梯形圖比語句表直觀。（2）經(jīng)驗(yàn)豐富的人員可用語句表直接編程，就像使用匯編語言一樣。本設(shè)計中，選擇用梯形圖作為編程語言。1.5 PLC在電梯中的應(yīng)用隨著科技的發(fā)展，工業(yè)控制的自動化程度不斷提高，以微處理器為核心組成的可編程序控制器（PLC）得到了廣泛的應(yīng)用。很多工廠的生產(chǎn)流水線、加工設(shè)備、船舶上貨物的裝卸裝置、電梯的運(yùn)行等都由PLC控制，只要把預(yù)定的控制任務(wù)編成程序，用一串指令的形式存放到存儲器中，然后根據(jù)各種指令，經(jīng)過模擬量、數(shù)字量等輸入輸出部件對生產(chǎn)過程和設(shè)備進(jìn)行控制。 目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油

23、、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè),在電梯行業(yè)中也迅速發(fā)展。 S7200可編程控制器是德國西門子公司研制的一種新型可編程控制器。它工作可靠，功能強(qiáng)，存儲容量大，編程方便，輸出端可直接驅(qū)動2A的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強(qiáng)。因此，能夠滿足電梯對電氣控制系統(tǒng)的要求。S7-200系列小型PLC(Micro PLC)可應(yīng)用于各種自動化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu),低廉的成本及功能強(qiáng)大的指令集使得S7200 PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。利用西門子S7200可編程序控制器編寫一個四層電梯的控制系統(tǒng)。分別完成轎內(nèi)指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制

24、、開門控制等控制任務(wù)。PLC在電梯中的應(yīng)用也已很成熟。PLC作為主控制器，一方面要采集電梯的各種輸入信號，包括電梯的位置、狀態(tài)、內(nèi)外指令的按鈕信號、門鎖信號、門區(qū)信號、井道內(nèi)的強(qiáng)迫減速信號、防沖信號以及消防信號等。另一方面要把采集到的信號進(jìn)行計算和處理給出電梯的樓層信號和速度信號，并驅(qū)動相應(yīng)的開關(guān)門信號、方向繼電器和抱閘繼電器，以控制電梯的運(yùn)行。我們利用PLC內(nèi)的條件跳轉(zhuǎn)和主控指令，把對電梯的控制程序劃分為幾個程序段：檢修控制、正常加速和穩(wěn)速段、減速爬行段、以及開關(guān)門階段。當(dāng)給電梯送電時，PLC就開始掃描電梯的所有輸入、輸出信號，檢測電梯的安全回路是否接通、廳門轎門是否關(guān)閉、電梯處在何種狀態(tài)。

25、正常自動狀態(tài)時，PLC檢測門鎖是否接通，若門鎖不通則給出關(guān)門信號，控制電梯關(guān)門；當(dāng)門鎖接通時，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，此時收到指令信號電梯即起動。1.6電梯的發(fā)展歷程人類利用升降工具運(yùn)輸貨物、人員的歷史非常悠久。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔時就使用了最原始的升降系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的基本原理至今仍無變化：即一個平衡物下降的同時，負(fù)載平臺上升。早期的升降工具基本以人力為動力。1203年，在法國海岸邊的一個修道院里安裝了一臺以驢子為動力的起重機(jī)，這才結(jié)束了用人力運(yùn)送重物的歷史。英國科學(xué)家瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)后，起重機(jī)裝置開始采用蒸汽為動力。緊隨其后，威廉湯姆遜研制出用液壓驅(qū)動的升降梯，液壓的介質(zhì)是水。在這些

26、升降梯的基礎(chǔ)上，一代又一代富有創(chuàng)新精神的工程師們在不斷改進(jìn)升降梯的技術(shù)。然而，一個關(guān)鍵的安全問題始終沒有得到解決，那就是一旦升降梯拉升纜繩發(fā)生斷裂時，負(fù)載平臺就一定會發(fā)生墜毀事故。 如今，世界各大著名電梯公司各展風(fēng)姿，不斷進(jìn)行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)。調(diào)頻門控，智能遠(yuǎn)程監(jiān)控，主機(jī)節(jié)能，控制柜低噪音耐用，復(fù)合鋼帶環(huán)保一款集納了人類在機(jī)械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競相問世，讓冷冰冰的建筑散發(fā)出人性的光輝，也讓人們的生活變得更加美好。據(jù)悉，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。他站在裝滿貨物的升降梯平臺上，

27、命令助手將平臺拉升到觀眾都能看得到的高度，然后發(fā)出信號，令助手用利斧砍斷了升降機(jī)的提拉纜繩。令人驚訝的是，升降機(jī)并沒有墜毀，而是牢牢地固定在半空中奧的斯先生發(fā)明的升降梯安全裝置發(fā)揮了作用。“一切安全，先生們,”站在升降機(jī)平臺上的奧的斯先生向周圍觀看的人們揮手致意。誰也不會想到，這是人類歷史上第一部安全升降梯。中國最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，并且由美國奧的斯公司于1901年安裝。1932年由美國奧的斯公司安裝在天津利順德酒店的電梯至今還在安全運(yùn)轉(zhuǎn)著。1951年，黨中央提出要在天安門安裝一臺由我國自行制造的電梯，天津從慶生電機(jī)廠榮接此任，四個月后不辱使命，順利地完成了任務(wù)。十一屆三中全會后，沐浴著改

28、革開放的春風(fēng)，我國電梯業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時期。如今，在我國任何一個城市，電梯都得到了廣泛的應(yīng)用。電梯給人們的生活帶來了便利，也為我國現(xiàn)代化建設(shè)的加速發(fā)展提供了強(qiáng)大的保障。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動控制技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，在工業(yè)、商業(yè)和民用方面應(yīng)用已十分廣泛，與人們的生活緊密相關(guān),所以，電梯行業(yè)在當(dāng)代社會也是一個備受關(guān)注的行業(yè)。2 電梯的具體介紹2.1電梯的定義及組成2.1.1 電梯的定義 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

29、個轎廂，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)垂直交通運(yùn)輸工具的總稱。 按額定速度又可分為低速電梯（1米秒以下）、快速電梯(12米秒)和高速電梯(2米秒以上)3種。19世紀(jì)中期開始采用液壓電梯，至今仍在低層建筑物上應(yīng)用。1852年，美國的E.G.奧蒂斯研制出鋼絲繩提升的安全升降機(jī)。80年代，驅(qū)動裝置有進(jìn)一步改進(jìn)，如電動機(jī)通過蝸桿傳動帶動纏繞卷筒、采用平衡重等。19世紀(jì)末，采用了摩擦輪傳動，大大增加了電梯的提升高度。 2.1.2 電梯的組成及功能 現(xiàn)代電梯主要由曳引機(jī)（絞車）、導(dǎo)軌、對重裝置、安全

30、裝置(如限速器、安全鉗和緩沖器等)、信號操縱系統(tǒng)、轎廂與廳門等組成。這些部分分別安裝在建筑物的井道和機(jī)房中。通常采用鋼絲繩摩擦傳動，鋼絲繩繞過曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動機(jī)驅(qū)動曳引輪使轎廂升降。電梯要求安全可靠、輸送效率高、平層準(zhǔn)確和乘坐舒適等。電梯的基本參數(shù)主要有額定載重量、可乘人數(shù)、額定速度、轎廂外廓尺寸和井道型式等。 曳引系統(tǒng) : 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,曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運(yùn)行。 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。 轎廂:轎廂是

31、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。 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. 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。 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。 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

32、器等組成。 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 電梯的原理2.2.1 電梯的結(jié)構(gòu)原理 電梯是機(jī)、電一體化產(chǎn)品。其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，圖2.1所示是電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視直觀圖。 從電梯空間位置使用看，由四個部分組成：依附建筑物的機(jī)房、井道；運(yùn)載乘客或貨物的空間轎廂；乘客或貨物出入轎廂的地點(diǎn)層站。即機(jī)房、井道、轎廂、層站。圖2.1 電梯基本結(jié)構(gòu)剖視

33、圖2.2.2 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

34、電梯運(yùn)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。2.3 電梯的PLC控制系統(tǒng)的功能分析 整個升降電梯控制系統(tǒng)的組成由核心控制元件PLC、電機(jī)馬達(dá)開關(guān)、開關(guān)、按鈕、指示燈、和外部光電傳感器等元部件組成。其中由面板旋鈕開關(guān)或帶鎖的鑰匙旋鈕開關(guān)選擇整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過狀態(tài)安全繼電器的得電或失電來區(qū)分自動運(yùn)行和手動運(yùn)行的輸出電源的通和斷。這樣就使得系統(tǒng)只有在自動運(yùn)行狀態(tài)下時PLC的輸出端子才有輸出電壓，當(dāng)系統(tǒng)在手動運(yùn)行狀態(tài)下時，PLC輸出端子上無輸出電壓。馬達(dá)開關(guān)作用為當(dāng)系統(tǒng)指令電機(jī)以工頻方式工作時，起到保護(hù)電機(jī)的作用

35、。人機(jī)界面能夠方便操作人員對設(shè)備進(jìn)行操作和監(jiān)控，實(shí)時顯示設(shè)備工作狀態(tài)。指示燈向PLC傳輸外部狀態(tài)信號，指示電梯的工作狀態(tài)。自動化控制系統(tǒng)中的安全部分的緊急停止按鈕擁有最高的設(shè)備輸出中止權(quán)，即無論在手動還是自動狀態(tài)下，只要緊停按鈕被按下，設(shè)備都會立即停止任何動作。電梯井除了在高處和低處安裝了感應(yīng)電梯吊籃位置的光電傳感器，還在井架極限高位和極限低位安裝了機(jī)械式的行程限位開關(guān)，確保電梯轎廂不發(fā)生沖頂和撞底事故。2.4 電梯PLC控制系統(tǒng)的解決思路電梯系統(tǒng)電氣部分的主要組成就是電機(jī)拖動，信號元件以及轎內(nèi)和外部的控制按扭。如何合理的設(shè)置和使用這些資源，對于解決這類問題至關(guān)重要。設(shè)計中首先要了解控制對象的

36、特點(diǎn)，從而確定有關(guān)的PLC輸入、輸出點(diǎn)的選擇。對于一個四層電梯的控制，要解決的主要問題包括以下幾個方面：（1） 轎內(nèi)按扭以及各層門廳按扭的設(shè)置；（2） 電梯運(yùn)行位置的監(jiān)測；（3） 電梯和各層門廳開關(guān)門狀態(tài)的監(jiān)測；（4） 確定控制的邏輯。 通過上述問題的分析，可以完成對所需PLC的控制點(diǎn)數(shù)的選擇，同樣作為一個邏輯控制為主的系統(tǒng)，需要將被控電機(jī)作為唯一的控制目標(biāo)，所有的邏輯實(shí)現(xiàn)都是針對這一目標(biāo)進(jìn)行的，而對此目標(biāo)的控制又分成了正向/反向。當(dāng)電梯轎內(nèi)或門廳呼叫按鈕按下時，根據(jù)監(jiān)測到的上行或下行指令給出 相應(yīng)的信號，從而控制電梯的驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動作。當(dāng)有多個呼叫信號到達(dá)時，執(zhí)行方式為優(yōu)先響應(yīng)電梯運(yùn)行

37、方向上的信號，再響應(yīng)另一方向信號。對未及時響應(yīng)的信號要進(jìn)行保留。3 電梯硬件設(shè)計3.1 電梯的控制要求上行要求：1. 當(dāng)電梯停于1層或2層、或3層時，按S4按鈕呼梯則電梯上升至LS4停。2. 當(dāng)電梯停于1層，若按S2按鈕呼梯，則電梯上升LS2停，若按S3按鈕呼梯，則電梯轎箱上升至LS3停。3. 當(dāng)電梯停于2層，若按S3按鈕呼梯，則電梯上升到LS3停，4. 當(dāng)電梯停于1層而S2、S3按鈕均有人呼梯時，電梯上升到LS2暫停5秒后繼續(xù)上升到LS3停。5. 當(dāng)電梯停于2層，而S3、S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到LS3暫停5秒后繼續(xù)上升到LS4暫停。6. 當(dāng)電梯、停于1層，而S2、S4按鈕均有人呼梯時

38、，電梯上升到LS2暫停5秒后，繼續(xù)上升到LS4停。7. 當(dāng)電梯停于1層，而S3、S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到LS3暫停5秒后繼續(xù)上升到LS4停。8. 當(dāng)電梯停于1層，而S2、S3、S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到LS2暫停5秒后繼續(xù)上升到LS3暫停5秒后繼續(xù)上升到LS4停。 下行要求：9. 當(dāng)電梯在4層或3層或2層時，按S1呼梯，則電梯下降到LS1停。10. 當(dāng)電梯停于4層，若按S3呼梯，則電梯下降到LS3停，若按S2呼梯，則電梯下降到LS2停。11. 當(dāng)電梯停于3層，若按S2按鈕呼梯，則電梯下降到LS2停止。12. 當(dāng)電梯停于4層，而S2、S3按鈕均有人呼梯時，電梯下降到LS3暫停5秒后

39、繼續(xù)下降至LS2停。13. 當(dāng)電梯停于4層，而S3、S1均有人呼梯時，電梯下降到LS3暫停5秒，繼續(xù)下降到LS1停止。14. 當(dāng)電梯停于4層，而S3、S2、S1按鈕均有人呼梯，則電梯下降到LS3暫停5秒繼續(xù)下降到LS2暫停5秒后，繼續(xù)下降到LS1停止。15. 當(dāng)電梯停于3層，而S2、S1按鈕均有人呼梯，則電梯下降到LS2暫停5秒后繼續(xù)下降到LS1停止。16. 當(dāng)電梯停于2層，而S1、S3、S4按鈕均有人呼梯，則電梯先下降至LS1暫停5秒后，再上升。17. 當(dāng)電梯停于3層，而S1、S2、S4按鈕均有人呼梯，則電梯先下降至LS2暫停5秒后，繼續(xù)下降到LS1暫停5秒，再上升至LS4停止。注：選擇方向

40、與運(yùn)行方向不一致時，呼叫無效，內(nèi)選同上。3.2 PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)的確定 通過以上分析實(shí)現(xiàn)四層電梯的換向控制，設(shè)計中對這一控制功能必須的信號進(jìn)行設(shè)置，主要是完成PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)的確定。（1）輸入信號首先要設(shè)置PLC的輸入，根據(jù)電梯控制的特點(diǎn)輸入點(diǎn)應(yīng)該包括轎內(nèi)及各層門廳控制按鈕主要是轎內(nèi)的樓層選擇數(shù)字鍵1-4；各層門廳按鈕，除一層只設(shè)置上升按鈕，四層只設(shè)置下降按鈕外，其他幾層均設(shè)置上升和下降兩個按鈕。通過以上分析可得出對輸入點(diǎn)數(shù)的確定如下表3.1所示。表3.1 控制系統(tǒng)輸入點(diǎn)分配表序號名稱輸入點(diǎn)序號名稱輸入點(diǎn)0四層內(nèi)選按鈕S4I0.410一層行程開關(guān)SQ1I0.01三層內(nèi)選按鈕S3I0.511

41、二層行程開關(guān)SQ2I0.12二層內(nèi)選按鈕S2I0.612三層行程開關(guān)SQ3I0.23一層內(nèi)選按鈕S1I0.713四層行程開關(guān)SQ4I0.34四層下呼按鈕D4I1.314開門按鈕S5I1.65三層下呼按鈕D3I1.415關(guān)門按鈕S6I1.76二層下呼按鈕D2I1.516開門行程開關(guān)SQ5I2.07一層上呼按鈕U1I1.017關(guān)門行程開關(guān)SQ6I2.18二層上呼按鈕U2I1.118紅外傳感左I2.29三層上呼按鈕U3I1.219紅外傳感右I2.3（2）輸出信號通過以上分析可得出對輸出點(diǎn)數(shù)的確定如表3.2所示。表3.2 控制系統(tǒng)輸出點(diǎn)分配表序號名稱輸出點(diǎn)序號名稱輸出點(diǎn)0四層外呼指示L4Q0.47一層

42、內(nèi)選指示L5Q1.11三層外呼指示L3Q0.38開門繼電器Q0.72二層外呼指示L2Q0.29關(guān)門繼電器Q1.03一層外呼指示L1Q0.110上行指示L9Q1.54四層內(nèi)選指示L8Q1.411 下行指示L10Q1.65三層內(nèi)選指示L7Q1.312上行繼電器Q0.56二層內(nèi)選指示L6Q1.213下行繼電器Q0.6 3.3 PLC機(jī)型的選擇 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。 整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)

43、；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的 輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合， 但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。 PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時同時引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計選用220VAC