PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 系（院）： 專業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù) 姓 名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職稱： 講師 摘 要本文介紹一種電梯PLC控制系統(tǒng)。電梯是垂直方向的運(yùn)輸設(shè)備，是高層建筑中不可缺少的交通運(yùn)輸設(shè)備。它靠電力，拖動(dòng)一個(gè)可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運(yùn)動(dòng)，在人們生活中起著舉足輕重的作用。而控制電梯運(yùn)行的PLC系統(tǒng)也要求越來(lái)越高，要求達(dá)到電梯運(yùn)行的“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”的運(yùn)行目的。該系統(tǒng)主要由PLC、邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動(dòng)機(jī)、繼電器、接觸器、行程開(kāi)關(guān)、按鈕、發(fā)光指示器和變頻器組成為一體的控制系統(tǒng)。本機(jī)控制單元采用以三菱公司的可編程控制

2、器PLC對(duì)機(jī)器進(jìn)行全過(guò)程控制。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)PLC、邏輯控制電路對(duì)電梯的升降；加、減速；平層；起動(dòng)、制動(dòng)控制。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行效率高、平層精度高、易于理解與掌握。關(guān)鍵字 PLC 電梯設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)- 23 -目錄第1章 緒論 1 1.1課題研究的背景 1 1.2電梯控制系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀 1 1.3 論文的主要內(nèi)容 2 第2章 PLC的概述 3 2.1 PLC組成及特點(diǎn) 3 2.2 PLC的工作原理 4 2.3 PLC的編程語(yǔ)言 5 2.4 PLC在電梯上的應(yīng)用 5 第3章 硬件設(shè)計(jì) 7 3.1硬件配置簡(jiǎn)介 7 3.2電梯控制系統(tǒng) 7 3.3 電氣控制系統(tǒng)框圖 9 3.4 輸入輸出的分配 9 第4章

3、 軟件設(shè)計(jì) 11 4.1程序流程圖 11 4.2電梯定向邏輯 12 4.3四層電梯的梯形圖設(shè)計(jì) 14 第5章 系統(tǒng)調(diào)試 19 5.1 硬件部分調(diào)試 19 5.2 軟件部分調(diào)試 19 第6章 結(jié)論 20 致謝 21 參考文獻(xiàn) 22 第1章 緒論1.1課題研究的背景電梯是將機(jī)械原理應(yīng)用、電氣技術(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)集于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。電梯作為一種較為復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備，它由多許機(jī)械構(gòu)件和電子、電氣、大規(guī)模集成電路組成的微型計(jì)算系統(tǒng)及聲、光控制部件所組成。那么電梯到底有哪些功能呢？我們從按下電梯的按鈕到完成電梯的運(yùn)行并走

4、出電梯轎廂，實(shí)際上已包含了電梯的許多功能，如：電梯的定向選層、電梯的起動(dòng)、加速、穩(wěn)速運(yùn)行、到站減速、平層停車、開(kāi)關(guān)門。還有檢修功能、安全保護(hù)功能、消防功能、樓層顯示等。從電梯控制統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法分，電梯的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了繼電器控制、可編程序控制（PLC）、單片微機(jī)控制、多微機(jī)控制多種形式。繼電器控制系統(tǒng)是80年代最廣泛的一種電梯控制方式，有控制邏輯線路簡(jiǎn)單、直接、易于理解和掌握的優(yōu)點(diǎn)，但由于該類系統(tǒng)是由眾多繼電器、接觸器構(gòu)成，使用一段時(shí)間后其接觸點(diǎn)往往接觸不良，所以電梯故障高，眾多的繼電器、接觸器動(dòng)作噪聲較大，整個(gè)控制柜體積大。隨著多微機(jī)系統(tǒng)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，電梯控制發(fā)生了限大的變化，因?yàn)槲C(jī)

5、在電梯中的應(yīng)用不僅取代了大部分繼電器和選層器，整個(gè)系統(tǒng)更加可靠，靈活性更加提高，功能大增強(qiáng)了。但微機(jī)的集成度高，功能項(xiàng)目固化，一般維修人員及工程人員修改或增加不了其功能。如要修改或增加其功能要找回生廠家或用專用的工具?？删幊绦蚩刂破魅〈^電器構(gòu)成的電梯控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)由繼電器實(shí)現(xiàn)的邏輯控制功能，而且觸點(diǎn)少、可靠高、故障率低、維修方便、噪聲小最主要的是可編程序控制系統(tǒng)的"可編程"功能，使得當(dāng)改變電梯的控制功能時(shí)，只要更改程序即可。而PLC的編程語(yǔ)言需不盡相同，但都有通俗易懂，便于自學(xué)的優(yōu)點(diǎn)一般維修及工程人員都能掌握,PLC電梯控制系統(tǒng)比較適用于小高層的樓房。1.2電梯控制系

6、統(tǒng)研究的現(xiàn)狀電梯的出現(xiàn)大大方便了人們的生活。隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，這使得交流變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)

7、行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種方法并沒(méi)有太大的區(qū)別。國(guó)內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著人們生活水平的不斷提高,對(duì)電梯的要求的也相應(yīng)提高，為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展。特別是隨著技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電梯的技術(shù)含量日益提高。在改

8、善電梯性能的同時(shí)，對(duì)電梯的設(shè)計(jì)、管理和維護(hù)人員提出了更高的要求。 1.3 論文的主要內(nèi)容在電梯的控制中其控制量多、邏輯性強(qiáng)、隨機(jī)性大是其主要特點(diǎn)，對(duì)于PLC控制設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，電梯控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性和典型性，研究、分析電梯的邏輯關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制，對(duì)于理解和學(xué)習(xí)PLC都具有很好的意義?？刂齐娞葸\(yùn)行的PLC系統(tǒng)要求達(dá)到電梯運(yùn)行的“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”的運(yùn)行目的。該系統(tǒng)主要由PLC、邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動(dòng)機(jī)、繼電器、接觸器、行程開(kāi)關(guān)、按鈕、發(fā)光指示器和變頻器組成為一體的控制系統(tǒng)。本機(jī)控制單元采用以西門子公司的可編程控制器PLC對(duì)機(jī)器進(jìn)行全過(guò)程控制。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)PLC、邏輯控制電路對(duì)電梯的開(kāi)

9、關(guān)門，升降，加、減速，平層，起動(dòng)、制動(dòng)控制。要求其達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行效率高、平層精度高、使其能夠易于理解與掌握。第2章 PLC的概述2.1 PLC組成及特點(diǎn)PLC的硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出擴(kuò)展部分及外部設(shè)備組成。除了硬件系統(tǒng)外，還需要軟件系統(tǒng)的支持，它們相輔相成，缺一不可，共同構(gòu)成PLC。PLC的軟件系由系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分組成。PLC能如此迅速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需求外，還因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。他較好到解決了工業(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(wèn)題。以下是其主要特點(diǎn)。（1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)（2）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高（3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性

10、強(qiáng)（4）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)（5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少（6）維修工作量小，維修方便（7）體積小、耗能低1.硬件的可靠性可編程控制是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維修方便等一系列的優(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(gè)設(shè)計(jì)良好的PLC能置于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)、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

11、過(guò)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(duì)外功能主要是通過(guò)各類接口模塊的紅外線，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)和控制。PLC的電源一般采用開(kāi)關(guān)電源，其特點(diǎn)是輸入電壓范圍寬、體積小、質(zhì)量輕、效率高、抗干擾性能好。路串一旦某模塊出現(xiàn)故障，進(jìn)行在線插拔、調(diào)試時(shí)不會(huì)影響各機(jī)的正常運(yùn)行。2.編程簡(jiǎn)單，使用方便用微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，常使用匯編語(yǔ)言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。PLC采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，容易掌握。例如，目前大多數(shù)PLC均采用的梯形

12、圖語(yǔ)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(shí)也容易修改，很靈活方便。3.接線簡(jiǎn)單，通用性好PLC的接線只需將輸入信號(hào)的設(shè)備（按鈕、開(kāi)關(guān)等）與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號(hào)執(zhí)行控制任務(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(jiǎn)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(dòng)化過(guò)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(chǎng)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

13、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(jì)就使現(xiàn)場(chǎng)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)式通傳輸速率從幾千波特到上萬(wàn)波特，傳輸距離為5002500m；另一類為高速網(wǎng)絡(luò)，采用令牌傳信，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(gè)。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級(jí)連，網(wǎng)上可兼容不同類型的可編程控制器和計(jì)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(jiǎn)單而且功能有效，其相對(duì)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

14、器系統(tǒng)改換到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小的模塊結(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(zhǎng)距離輸入/輸出站點(diǎn)安放在最優(yōu)地點(diǎn)。長(zhǎng)距離站通過(guò)同軸電纜獲雙扭線連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，長(zhǎng)距離子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場(chǎng)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(chǎng)安裝時(shí)間。從一開(kāi)始，PLC便以易維護(hù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的，維護(hù)時(shí)只需更換模塊級(jí)插入式部件，故障檢測(cè)電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見(jiàn)輸入/輸出是ON還是OFF

15、，還可寫編程指令來(lái)報(bào)告故障。PLC的這些及其他特性使之成為任何一個(gè)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(shí)的創(chuàng)造性。2.2 PLC的工作原理PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理是基本一致的。他通過(guò)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。但是，在時(shí)間上，PLC執(zhí)行的任務(wù)是串行，與繼電接觸器控制系統(tǒng)中任務(wù)的執(zhí)行有所不同。PLC采用循環(huán)掃描工作方式。在程序執(zhí)行過(guò)程的周期中，程序?qū)Ω鱾€(gè)過(guò)程輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)采樣的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理，并把結(jié)果輸出到生產(chǎn)過(guò)程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中。所謂I/O刷新即對(duì)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

16、PLC中存入內(nèi)部寄存器，同時(shí)將新的運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。這實(shí)際是將存入輸入、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(jiàn)，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(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，或者說(shuō)輸出隊(duì)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，則本次掃描輸出不變，即不響應(yīng)，而要到下一次掃描期間輸出才會(huì)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(duì)輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于這幾個(gè)因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時(shí)間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長(zhǎng)短。對(duì)于慢速控制

17、系統(tǒng)，響應(yīng)速度常常不是主要的，故這種方式不但沒(méi)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(shí)的，而由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，常常要幾個(gè)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(dòng)作將會(huì)大大減少，故增加了抗干擾能力。但對(duì)控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，這一問(wèn)題就需慎重考慮。應(yīng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間作出精確的計(jì)算，精心編排程序，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(shí)等的不良影響。2.3 PLC的編程語(yǔ)言PLC提供了較完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用編程語(yǔ)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)和改變繼電器的硬接線線路，這就是所謂的“可編

18、程序”。程序由編程器送到PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。PLC提供的編程語(yǔ)言通常由三種：梯形圖、指令表、功能圖等。梯形圖(LAD)編程語(yǔ)言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。PLC梯形圖與電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。PLC的梯形圖使用的時(shí)內(nèi)部繼電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，都是由軟件實(shí)現(xiàn)的。梯形圖語(yǔ)言簡(jiǎn)單明了，易于理解，是所有編程語(yǔ)言的首選。指令表（STL）編程語(yǔ)言類似于計(jì)算機(jī)中的助記符語(yǔ)言，他是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。所謂指令表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表可編程控制器的某種操作功能。順序功能流程圖（SFC）

19、編程是一種圖形化的編程方法，亦稱功能圖。使用它可以對(duì)具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行編程。許多PLC都提供了用于SFC編程的指令。每一種編程方法都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，根據(jù)每一種特殊的控制要求，根據(jù)編程者的熟練程度正確合理應(yīng)用編程方法。2.4 PLC在電梯上的應(yīng)用隨著科技的發(fā)展，工業(yè)控制的自動(dòng)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(chǔ)器中，然后根據(jù)輸入各種指令，經(jīng)過(guò)模擬量、數(shù)字量等輸入輸出部件對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備進(jìn)行控制。 PLC

20、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(hào)，包括電梯的位置、狀態(tài)、內(nèi)外指令的按鈕信號(hào)、門鎖信號(hào)、門區(qū)信號(hào)、井道內(nèi)的強(qiáng)迫減速信號(hào)、防沖信號(hào)以及消防信號(hào)等。另一方面要把采集到的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和處理給出電梯的樓層信號(hào)和速度信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)門信號(hào)、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(duì)電梯的控制程序劃分為幾個(gè)程序段：檢修控制、正常加速和穩(wěn)速段、減速爬行段、以及開(kāi)關(guān)門階段。當(dāng)給電梯送電時(shí)，PLC就開(kāi)始掃描電梯的所有輸入、輸出信號(hào)，檢測(cè)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)。正常自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，PLC檢測(cè)門

21、鎖是否接通，若門鎖不通則給出關(guān)門信號(hào)，控制電梯關(guān)門；當(dāng)門鎖接通時(shí)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)一收到指令信號(hào)電梯即起動(dòng)。當(dāng)電梯到達(dá)減速樓層時(shí), PLC程序是仿照繼電器控制理念進(jìn)行編制。第3章 硬件設(shè)計(jì)3.1硬件配置簡(jiǎn)介PLC產(chǎn)品出現(xiàn)以來(lái)，它以面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)，普遍受到電器控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量PLC成功取代了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國(guó)生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展速度快。本文所用到的產(chǎn)品是S7-200系列的PLC作系列電梯的。在此簡(jiǎn)單的介紹該機(jī)型。S7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視

22、輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。它集成6 輸入/4 輸出共10 個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)，無(wú)I/O 擴(kuò)展能力。擁有6K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，4 個(gè)獨(dú)立的30kHz 高速計(jì)數(shù)器，2 路獨(dú)立的20kHz 高速脈沖輸出以及1 個(gè)RS485 通訊/編程口，具有PPI 通訊協(xié)議、MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包

23、括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。3.2電梯控制系統(tǒng)電梯模擬系統(tǒng)如下圖3-1所示： 圖3-1 電梯系統(tǒng)控制模擬圖3.3 電氣控制系統(tǒng)框圖 電氣控制系統(tǒng)框圖如圖3-2所示:101112345輸 出 PLC 西門子S7-200 輸 入 9876 圖3-2輸入與輸出輸出為：1、電動(dòng)機(jī)；2、上下行接觸器；3、快慢速接觸器；4、位置指示；5、門鎖。輸入為：6、轎內(nèi)指令；7、廳外指令；8、門區(qū)感應(yīng)；9、手動(dòng)開(kāi)關(guān)門；10、樓層感應(yīng)。PLC系統(tǒng)部分完成所設(shè)定的控制任務(wù)所需要的PLC規(guī)模主要取決于控制系統(tǒng)對(duì)輸入，輸出點(diǎn)的需求量和控制過(guò)程的難易程度3.4 輸入輸出的分配表3-1輸入點(diǎn)分配表序

24、號(hào)名稱輸入點(diǎn)0一層行程開(kāi)關(guān)I0.01二層行程開(kāi)關(guān)I0.12三層行程開(kāi)關(guān)I0.23四層行程開(kāi)關(guān)I0.34四層呼叫按鈕I0.45三層呼叫按鈕I0.56二層呼叫按鈕I0.67一層呼叫按鈕I0.78手動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕I1.69手動(dòng)關(guān)門按鈕I1.710紅外傳感器I2.211紅外傳感器I2.3表3-2輸出點(diǎn)分配表序號(hào)名稱輸出點(diǎn)0一層指示燈Q0.11二層指示燈Q0.22三層指示燈Q0.33四層指示燈Q0.44電動(dòng)機(jī)正傳指示燈亮Q0.55電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈亮Q0.66開(kāi)門電機(jī)正傳Q0.77開(kāi)門電機(jī)反轉(zhuǎn)Q1.0I/0接線圖圖3-3 I/O接線圖第4章 軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖 圖4-1程序流程圖4.2電梯定向邏輯電梯的

25、定向是根據(jù)電梯的上行請(qǐng)求信號(hào)、下行請(qǐng)求信號(hào)、電梯轎箱內(nèi)請(qǐng)求信號(hào)、電梯當(dāng)前所處位置等信號(hào)來(lái)確定電梯繼續(xù)運(yùn)行的方向。電梯的定向是電梯控制中的重要邏輯。在以往電梯的定向邏輯中，一般都是將電梯各個(gè)層的上、下行請(qǐng)求信號(hào)、電梯轎箱內(nèi)樓層請(qǐng)求信號(hào)、電梯當(dāng)前樓層信號(hào)等綜合到一條或幾條語(yǔ)句中進(jìn)行判斷。這樣一來(lái)，當(dāng)樓層數(shù)目比較大時(shí)，每條語(yǔ)句的編程元件很多，不可避免的帶來(lái)程序復(fù)雜，容易出錯(cuò)，調(diào)試麻煩，運(yùn)行速度慢等問(wèn)題。以下提出的用邏輯運(yùn)算指令來(lái)進(jìn)行電梯定向的方法可以比較好的問(wèn)題。狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式：電梯的方向只有上升、下降2個(gè)方向，但電梯也可能由于沒(méi)有任何的上升或者下降請(qǐng)求信號(hào)而處于停止?fàn)顟B(tài)。在電梯的方向處理過(guò)程中，電梯

26、只能在上升狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)或者下降狀態(tài)與停止之間轉(zhuǎn)換，例如當(dāng)電梯由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)時(shí)必須先由上升狀態(tài)轉(zhuǎn)換為停止?fàn)顟B(tài)以后再由停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為下降狀態(tài)。這樣的處理方式對(duì)電梯的運(yùn)行是很有意義的，以往的電梯控制系統(tǒng)中，當(dāng)電梯響應(yīng)完某個(gè)方向上的所有信號(hào)后，若所有剩余的信號(hào)都是反方向的，電梯立刻改變方向，此時(shí)，在原方向前方若出現(xiàn)新的呼叫信號(hào)，電梯將不會(huì)立刻應(yīng)答，只是記憶該呼叫信號(hào)，而去響應(yīng)換向后的方向上的呼叫信號(hào)，這樣既不符合電梯選層的優(yōu)先原則，又不能有效的節(jié)約能源。采用圖5.1所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式，電梯在響應(yīng)完某個(gè)方向上的所有信號(hào)后并不是立刻反向，而是保持該狀態(tài)等待一段時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，然后再反向響應(yīng)相反

27、方向的呼叫信號(hào)。對(duì)保持時(shí)間進(jìn)行合理的選擇，完全可以做到既不會(huì)使得電梯的換向過(guò)程顯得遲鈍，又能有效的響應(yīng)同方向的由于電梯的上升與下降狀態(tài)之間需要通過(guò)“停止?fàn)顟B(tài)”該中間狀態(tài)來(lái)轉(zhuǎn)換，故在電梯的方向判斷邏輯中需要考慮以下幾種情況:(1)電梯處于上升狀態(tài)在該狀態(tài)下，當(dāng)前樓層的上面有上升請(qǐng)求，當(dāng)前樓層的上面有下降請(qǐng)求或者電梯轎箱內(nèi)請(qǐng)求在當(dāng)前樓層的上面，3個(gè)條件有1個(gè)和多個(gè)成立時(shí)，電梯繼續(xù)處于上升狀態(tài);當(dāng)以上3種條件都不滿足時(shí)，電梯經(jīng)過(guò)一段定時(shí)時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。(2)電梯處于下降狀態(tài)在當(dāng)前樓層的下面有下降請(qǐng)求，當(dāng)前樓層的下面有上升請(qǐng)求或者電梯轎箱內(nèi)的請(qǐng)求在當(dāng)前樓層的下面時(shí)，電梯繼續(xù)處于下降狀態(tài);當(dāng)以上3種

28、條件都不滿足時(shí)，電梯經(jīng)過(guò)一段定時(shí)時(shí)間后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。(3)電梯處于停止?fàn)顟B(tài)在當(dāng)前層之上有下降、上升的請(qǐng)求信號(hào)或者電梯轎箱內(nèi)樓層請(qǐng)求信號(hào)在當(dāng)前層的上面則置電梯為上升狀態(tài);相反，若在當(dāng)前層之下有下降、上升的請(qǐng)求信號(hào)或者電梯轎箱內(nèi)樓層請(qǐng)求信號(hào)在當(dāng)前層的下面則置電梯為下降狀。4.3四層電梯的梯形圖設(shè)計(jì)第5章 系統(tǒng)調(diào)試完成了硬件的設(shè)計(jì)、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)行，必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)部分。5.1 硬件部分調(diào)試根據(jù)電氣接線圖安裝接線，PLC實(shí)際接線時(shí)，還應(yīng)考慮到以下幾個(gè)方面：(1) 應(yīng)有電源輸入線，通常為220V、50HZ交流電源，允許電源有一定的浮

29、動(dòng)范圍。并且必須有保護(hù)裝置，如熔斷器等。若是干擾較強(qiáng)或?qū)煽啃砸蠛芨叩膱?chǎng)合，應(yīng)在PLC的電源輸入端加裝帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器。(2) 輸入端子八個(gè)為一組，公用一個(gè)COM端。PLC應(yīng)單獨(dú)接地，不要和其他電器元件共用接地線，接地線面積應(yīng)大于2mm²,并盡可能靠近PLC。(3) PLC輸出端接有線圈和電磁閥等感性元件時(shí)必須加保護(hù)電路，例如并接阻容吸收回路（對(duì)于交流電源）或續(xù)流二極管（對(duì)于支流電源）。5.2 軟件部分調(diào)試用編程工具將用戶程序輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)反復(fù)編輯、編譯、下載、調(diào)試、運(yùn)行，直至運(yùn)行正確。1.編輯及編譯打開(kāi)梯形圖編輯器將程序輸入電腦。程序輸入完成后，用CPU的下拉菜

30、單或工具條中編譯快捷按鈕對(duì)程序進(jìn)行編譯，編譯后在顯示器下方的輸入窗口顯示編譯結(jié)果，并能明確的指出錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)段，可以根據(jù)錯(cuò)誤的提示對(duì)程序進(jìn)行修改，然后再編譯，一直到編譯無(wú)誤。2.程序下載程序編譯成功后，單擊標(biāo)準(zhǔn)工具條中下載快捷按鈕打開(kāi)文件菜單，選擇下載項(xiàng)，彈出對(duì)話框，經(jīng)選定程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊等下載內(nèi)容后，按確認(rèn)按鈕將選中內(nèi)容下載到PLC的存儲(chǔ)器上。3.程序監(jiān)視及運(yùn)行調(diào)試當(dāng)PLC工作方式開(kāi)關(guān)在TERM位置時(shí)還可用STEPMICRO/WIN32的菜單命令或快捷按鈕都可以對(duì)CPU工作方式進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。使用程序編輯器還可以在PLC運(yùn)行監(jiān)視程序執(zhí)行的過(guò)程和各元件的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，打開(kāi)調(diào)試菜單選中程序狀態(tài)。這時(shí)閉合觸點(diǎn)和通電線圈內(nèi)部顏色變藍(lán)。在PLC的運(yùn)行工作狀態(tài)隨輸入條件的改變、定時(shí)及計(jì)數(shù)過(guò)程的運(yùn)行，每個(gè)掃描周期的輸入階段將各個(gè)期間的狀態(tài)刷新，同時(shí)還可以動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)定時(shí)、計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，以便在線動(dòng)態(tài)觀察程序的運(yùn)行，出現(xiàn)錯(cuò)誤易于發(fā)現(xiàn)更改。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)各方面的調(diào)試，系統(tǒng)運(yùn)行正確。說(shuō)明該設(shè)計(jì)合理。第6章 結(jié)論本系統(tǒng)主要以PLC為核心，利用PLC強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了利用可編程控制器控制電梯的功能，具有接線簡(jiǎn)單，擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)電梯的功能增加時(shí)，硬件上只需增加行程開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)。原來(lái)的接線不需改變，軟件上只需增加相應(yīng)程序以及輸出的功能，要改動(dòng)的地方也較