PLC電梯畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.doc

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)優(yōu)秀論文審核通過未經(jīng)允許切勿外傳武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書題目基于 PLC的電梯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名楊樂專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化 051指導(dǎo)教師李自成總評(píng)成績2009年5月 25日12目錄摘要.ABSTRACT.1 緒論 .2 電梯概述 .2.1 電梯的起源與發(fā)展23 電梯 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).3.1 電梯的控制.3.2 電梯控制要求 .3.3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析.3.4 電梯 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).3.5 PLC的選擇.3.6 IO 分配對(duì)照表.3.7 安裝圖.4 電梯 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).4.1

2、電梯的正常工作狀態(tài).4.2 軟件流程 .4.3 運(yùn)行狀態(tài) .總 結(jié).致 謝.參考文獻(xiàn).III1255579131519212121232930313基于 PLC 的電梯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要： 隨著我國經(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，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣。而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)，隨著人們對(duì)其要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動(dòng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。本文在已有的通用變頻器的基礎(chǔ)上，采用PLC對(duì)電梯進(jìn)行控制，通過合理的選擇和設(shè)計(jì)，提高了電梯

3、的控制水平，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。關(guān)鍵詞： PLC 控制；指令控制；電梯IBased on PLC elevator interlock system's designABSTRACT：With the development of the economy, microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly , the AC variable frequency technology in a new state. It's ap

4、plication is becoming more and more widely. But the elevator as an important traffic in skyscraper, it also replaced by PLC.The article is based on the now-being general frequency converter, using PLC to control the elevator, the reliability is improved and the feeling of comfort is better through t

5、he reasonable selection and design, so the effect of control is more ideal.Key word：PLC control； Point the layer control； elevatorII1 緒論可編程序控制器 (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(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC 控制所代替。由可編程序控制器 (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

6、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)展方向，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的。可編程序控制器，是微機(jī)技術(shù)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)。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(cuò)都很容易。電梯的控

7、制是比較復(fù)雜的，在計(jì)算機(jī)誕生前的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展起到了巨大的作用， 然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應(yīng)電梯控制的要求和發(fā)展，與 PLC 相比較，存在著質(zhì)的差別。電梯使用繼電接觸器控制的時(shí)代，很難設(shè)計(jì)出質(zhì)量優(yōu)良的電梯控制系統(tǒng)，而現(xiàn)在，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)械與電氣部件被有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表，電子和計(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)。2 電梯概述

8、2.1電梯的起源與發(fā)展電梯屬于垂直提升運(yùn)輸設(shè)備，起源于我國古代農(nóng)業(yè)和建筑的原始提升工具。公元前十1一世紀(jì)，我國北方勞動(dòng)人民發(fā)明了轆轤。公元前236 年，希臘人阿基米德設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)， 共造出三臺(tái)，安裝在妮羅宮殿里。 在瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)之后， 于 1850年，在美國紐約市出現(xiàn)了世界上第一臺(tái)由亨利.沃特曼制作的以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的卷揚(yáng)機(jī)。1852 年美國人伊萊沙， 格雷夫斯· 奧梯斯發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機(jī)為動(dòng)力，配有安全裝置的載人升降機(jī)。這便是世界上第一部備有安全裝置的客梯，在1857 年被安裝在紐約市豪華商廈里。在此期間，英國的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。隨著水壓梯的發(fā)展

9、，蒸汽梯也就被淘汰了。后來發(fā)展為采用油壓泵和控制閥的液壓梯，而直到今天液壓梯仍在使用。在 1889 年，美國奧梯斯升降機(jī)公司推出了世界第一部以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的升降機(jī)，這才開始出現(xiàn)了名副其實(shí)的電梯，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。在1903 年，又將卷筒式驅(qū)動(dòng)方式改進(jìn)為槽輪式（即曳引式）驅(qū)動(dòng)。所謂卷筒式驅(qū)動(dòng)，是將曳引繩纏卷在卷筒上來提升重物，而槽輪式也稱為曳引式驅(qū)動(dòng)，是在曳引繩一端提升重物，另一端為平衡重，依靠曳引繩和曳引輪的繩槽之間的摩擦來驅(qū)動(dòng)重物作垂直運(yùn)動(dòng)。因此，只要在曳引系統(tǒng)的容量和強(qiáng)度允許范圍內(nèi)，通過改進(jìn)曳引繩長度就可適應(yīng)不同的提升高度，而不再像卷筒式那樣受卷筒長度限制。此外，當(dāng)重物或平

10、衡重碰底時(shí)，曳引繩與曳引槽會(huì)由于摩擦力減小而打滑，從而避免了像卷筒式那樣，在失控時(shí)造成的曳引繩斷裂等嚴(yán)重事故的發(fā)生。曳引式驅(qū)動(dòng)可以使用多條曳引繩，而卷筒式驅(qū)動(dòng)方式使用的曳引繩條數(shù)卻受到限制。曳引式驅(qū)動(dòng)方式為長行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)的電梯使用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，用改變串接在電樞回路中的電阻值的方法來調(diào)節(jié)電梯運(yùn)行速度。后來發(fā)明了交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在1900 年開始用于驅(qū)動(dòng)電梯。最初的交流電動(dòng)機(jī)只是單速的，電梯運(yùn)行性能很不理想。直到發(fā)明了交流雙速電動(dòng)機(jī)，才基本滿足了電梯的運(yùn)行要求。隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多。所以，對(duì)電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出

11、了更高的要求。盡管交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)便宜，但在調(diào)速性能方面卻難以滿足更高的要求，而對(duì)直流電動(dòng)機(jī)來講，由于后來采用了發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，能較好地滿足電梯調(diào)速的高要求。因此，在20 世紀(jì)前半葉，電梯的電力拖動(dòng)，尤其是高層建筑物中的電梯速度的調(diào)節(jié)，幾乎都是采用直流調(diào)速系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1900 年美國奧梯斯電梯公司制造出世界上第一臺(tái)自動(dòng)扶梯。1915 年已設(shè)計(jì)成功電梯自動(dòng)平層控制系統(tǒng)。1933 年美國制造出 6ms 的高速電梯。在第二次世界大戰(zhàn)以后，美國的建筑業(yè)得以快速發(fā)展，促使電梯也進(jìn)入發(fā)展時(shí)期，新2技術(shù)被廣泛用于電梯。 1949 年研制出 4-6 臺(tái)電梯的群控系統(tǒng)。 1955 年出現(xiàn)了真空

12、電子管小型計(jì)算機(jī)控制的電梯。 1962 年在美國已出現(xiàn)了8.5ms 的超高速電梯。在 1967 年將固體晶閘管用于電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，在用晶閘管取代直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組的同時(shí)，研制出了交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，是交流電梯的調(diào)速性能得到了明顯改善。1976 年將微處理器應(yīng)用于電梯。1977 年日本三菱電機(jī)株式會(huì)社開發(fā)出了10Ms 的超高速電梯。至此，電梯的控制技術(shù)有了很大發(fā)展。進(jìn)入 50 年代，電梯控制技術(shù)又有了新的變化。由于固體功率器件的不斷發(fā)展和完善以及微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。1984 年在日本已將其用于2ms 以上的高速電梯。 1985 年以后，又將其延伸到中、低速

13、交流調(diào)速電梯。交流變頻調(diào)速技術(shù)被認(rèn)為是電梯行業(yè)的當(dāng)代技術(shù)。1985 年日本生產(chǎn)出世界上第一臺(tái)螺旋式自動(dòng)扶梯，使其明顯減少了占地面積。1993 年日本生產(chǎn)的 12.5ms世界上最高速的交流變頻調(diào)速電梯已投入運(yùn)行。當(dāng)前，在電梯電力拖動(dòng)方面，除了大容量電梯還采用直流拖動(dòng)系統(tǒng)以外，用交流變頻調(diào)速方式取代直流調(diào)速方式，以成為高速電梯的主流。應(yīng)用微機(jī)全面取代繼電器控制邏輯實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，可進(jìn)一步提高電梯的性能和可靠性，并可降低現(xiàn)場調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方倆。電梯群控系統(tǒng)是現(xiàn)代電梯的技術(shù)的又一重要組成部分。它不但有完善的分區(qū)服務(wù)、運(yùn)行監(jiān)控、客流交通統(tǒng)計(jì)分析等功能，還具備故障診斷功能。在電梯品種方面，出現(xiàn)了

14、雙層電梯、大噸位的集裝箱電梯等。為適應(yīng)摩天大樓對(duì)電梯的特殊要求，目前正在研制無繩直線驅(qū)動(dòng)電梯。對(duì)于電梯的曳引機(jī)，目前除了中、低速范圍的電梯還采用渦輪副減速裝置外，其他均已采用圓柱斜齒輪曳引系統(tǒng)，使效率提高了15%-25% 。此外，用電子位置傳感器取代機(jī)械選層器、用更先進(jìn)的裝置取代門安全觸板、增設(shè)轎廂內(nèi)通信設(shè)施以及轎廂非安全門區(qū)語音提醒和運(yùn)行狀態(tài)語音報(bào)告等裝置，也是電梯技術(shù)現(xiàn)代化的體現(xiàn)。對(duì)現(xiàn)代化電梯性能的衡量，主要著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此外，對(duì)經(jīng)濟(jì)性、能耗、噪聲等級(jí)和電磁干擾程度等方面也有相應(yīng)要求。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內(nèi)心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。因

15、此，提倡對(duì)電梯進(jìn)行3豪華性裝修，比如：轎廂內(nèi)用鏡面不銹鋼裝演、 在觀光電梯井道設(shè)置宇宙空間或深海景象；進(jìn)而主張電梯、扶梯應(yīng)與大自然相協(xié)調(diào)，在扶梯的周圍種植花草；在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，并且在彩色調(diào)配上要令人賞心悅目；在轎廂內(nèi)播放優(yōu)美的音樂，用以減少煩躁；在轎廂內(nèi)播放電視節(jié)目，乘客可收看天氣預(yù)報(bào)、新聞等。時(shí)至今日，電梯已進(jìn)入了全面發(fā)展的新時(shí)期。3 電梯 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1電梯的控制電梯控制原理框圖如下圖（圖3-1）所示，主要由轎箱內(nèi)指令電路、門廳呼叫電路、主拖動(dòng)電機(jī)電路、開關(guān)門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及 PLC 電路等組成的。

16、平層感應(yīng)器平層拖動(dòng)減速減速信號(hào)啟動(dòng)定向平層樓層信號(hào)位置信號(hào)轎內(nèi)指令指層廳內(nèi)召喚圖 3-1 電梯控制原理圖43.2 電梯控制要求電梯的安全運(yùn)行有以下一些主要控制要求：3.2.1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)行還需要更加準(zhǔn)確的電梯位置信號(hào)，以滿足制動(dòng)停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號(hào)一般由設(shè)在井道中的位置開關(guān)，如磁感應(yīng)器提供，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(hào)，并啟動(dòng)樓層指示(見圖3-2，右圖 )。3.2.2轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的召喚信號(hào)司機(jī)及乘客可按下轎廂內(nèi)操控盤上的選層按

17、鈕選定電梯運(yùn)行的目的樓層，此為內(nèi)選信號(hào)。按鈕按下后，該信號(hào)應(yīng)被記憶并使相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號(hào)，此為外喚信號(hào)。該信號(hào)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(hào)在要求得到滿足時(shí)應(yīng)能自動(dòng)消號(hào) 1。3.2.3電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的信號(hào)響應(yīng)電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號(hào)，決定電梯的運(yùn)行方向及在哪些站點(diǎn)停站。一般情況下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。3.2.4轎廂的啟動(dòng)與運(yùn)行轎廂在運(yùn)行方向確定，轎廂門已關(guān)好時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行的初始階段是加速運(yùn)行階段，其后是穩(wěn)定

18、運(yùn)行階段。3.2.5轎廂的平層與停車轎廂運(yùn)行后需確定在哪一層站停車，平層即是指停車時(shí)，轎廂的底與門廳“地平面”應(yīng)相平齊，一般有具體的平層誤差規(guī)定，如平層時(shí)兩平面相差不得超過5mm。平層停車過程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開始，先是減速，再是制動(dòng)，以滿足平層的準(zhǔn)確性及乘客的舒適感。傳統(tǒng)電梯的平層開始信號(hào)由平層感應(yīng)器發(fā)出。如圖3-2 所示，上平層感應(yīng)器 KR6 及下平層感應(yīng)器KR7 裝在轎廂頂部，隔磁板安裝在井道壁上。上行時(shí)，KR6首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開始減速，至KR7 插入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出開門及停車信號(hào)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，抱閘抱死；下行時(shí)KR7 首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開

19、始減速，至KR6 插入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出開門及停車信號(hào)。3.2.6安全保護(hù)電梯的安全保護(hù)很多，如前邊提到的沖頂與蹲底，斷鋼絲繩，轎廂內(nèi)人員的跌落、逃5生等保護(hù)，還有消防運(yùn)行等多項(xiàng)。除了控制要求以外，電梯常見的工程問題還涉及電梯的拖動(dòng)設(shè)備及拖動(dòng)控制方式:電梯的提升機(jī)構(gòu)，齒輪曳引機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電磁制動(dòng)器（也稱電磁抱閘）、減速器及曳引輪組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以是直流電動(dòng)機(jī)也可以是交流電動(dòng)機(jī)。為了滿足電梯運(yùn)行過程中速度變化的要求，在應(yīng)用變頻器前，電梯交流拖動(dòng)多使用多繞組變速電機(jī)，變頻器誕生以來，已有越來越多的電梯采用變頻驅(qū)動(dòng)。采用變速電機(jī)時(shí)，電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)使用接觸器換相，啟動(dòng)調(diào)速采取改變電機(jī)繞組及切換

20、電機(jī)繞組中所串電阻實(shí)現(xiàn)。采用變頻調(diào)速時(shí)，電機(jī)換向及變速都通過變頻器控制端子實(shí)現(xiàn)。在這兩種拖動(dòng)方式中， 電磁抱閘都是很重要的，它是電機(jī)制動(dòng)的主要設(shè)備，抱閘要求有足夠的制動(dòng)力，抱閘一般在通電時(shí)打開，斷電時(shí)閘死。電梯還有一些高層次的性能指標(biāo)，如電機(jī)加減速曲線控制及高準(zhǔn)確度的平層控制要求等，前者涉及電梯運(yùn)行過程中的加速度大小，關(guān)系到乘客的舒適感，后者涉及乘客數(shù)量變化對(duì)準(zhǔn)確平層的影響?？傊?，電梯的控制是比較復(fù)雜的， 在計(jì)算機(jī)誕生前， 電梯使用繼電接觸器控制的時(shí)代，很難生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良的電梯，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的幸間。隨著 PLC 應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵

21、技術(shù)。3.3 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析為了應(yīng)用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的預(yù)期控制，就必須對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析與研究，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求提出有效的總體控制方案與設(shè)計(jì)，在本節(jié)中主要介紹PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與控制模式的確定，下面根據(jù)近年來PLC 的應(yīng)用與發(fā)展情況對(duì)此加以簡單的介紹。3.3.1 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程 )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）PLC 的選擇除了應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求之外，特別應(yīng)指出的是還應(yīng)重點(diǎn)考慮該公司的產(chǎn)品的技術(shù)支持與售后服

22、務(wù)的情況，一般應(yīng)選擇在國內(nèi)特別是在所設(shè)計(jì)系統(tǒng)本地有著較為方便的技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)或較有實(shí)力的代理機(jī)構(gòu)的公司產(chǎn)品，同時(shí)應(yīng)盡量選擇主流機(jī)型。6（2）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。（3）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。（4）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（5）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量 2。當(dāng)然對(duì)于不同的用戶要求的側(cè)重點(diǎn)有所不同，設(shè)計(jì)的原則應(yīng)有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品產(chǎn)量和安全為目標(biāo)，則應(yīng)將系統(tǒng)

23、可靠放在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，甚至考慮采用冗余控制系統(tǒng)：如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化。3.3.2 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸入設(shè)備連接而成的，用以完成預(yù)期的控制目的與相應(yīng)的控制要求。因比， PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括：（1）根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的工藝要求，以及所提出的各項(xiàng)控制指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)預(yù)算，首先進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。（2）根據(jù)控制要求基本確定數(shù)字 IO 點(diǎn)和模擬量通道數(shù)，進(jìn)行 IO 點(diǎn)初步分配，繪制 IO 使用資源圖。（3）進(jìn)行 PLC 系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)，主要為 PLC 的選擇。 PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的

24、核心部件，正確選擇 PLC 對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇 PLC ，應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 IO 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（4）選擇用戶輸入設(shè)備 (按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等 )、輸出設(shè)備 (繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件 )，以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象 (電動(dòng)機(jī)、電磁閥等 )，這些設(shè)備屬于一般的電器元件。（5）設(shè)計(jì)控制程序。在深入了解與掌握控制要求與主要控制的基本方式以及應(yīng)完成的動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、 必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等方面情況之后。 對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面地表達(dá)出來。必要時(shí)還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這樣

25、可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。程序設(shè)計(jì)主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)梯形圖、編制語句表程序清單?？刂瞥绦蚴强刂普麄€(gè)系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常，安全、可靠的關(guān)鍵。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止3。3.3.3 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的步驟在對(duì)一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的控制要7求，只有這樣才可能提出準(zhǔn)確的、合理的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段的設(shè)計(jì)任務(wù)。PLC 程序設(shè)計(jì)的主要步驟是：（1）對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。（2）設(shè)計(jì)梯形圖。這

26、是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（3）根據(jù)梯形圖編制語句表程序清單。（4）用編程器將程序鍵入到PLC 的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入的程序是否正確。（5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。（6）待控制臺(tái) (柜)及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。如不滿足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。（7）編制技術(shù)文件。（8）交付使用。3.4電梯 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如下圖（3-3）所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器、發(fā)光二極管記憶燈電路、調(diào)速電路、轎箱開關(guān)電路、顯示電路及一些其他

27、輔助電路等。8按鈕電路編碼器發(fā)光二極管PLC控樓層傳感器制器調(diào)速電路開關(guān)門電路電梯其他輸入信號(hào)顯示電路圖 3-3 硬件結(jié)構(gòu)框圖3.4.2 PLC 的選擇PLC 容量包括兩個(gè)方面：一是IO 的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的容量。（1）IO 點(diǎn)數(shù)的估算：根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上10%-15% 的備用量。（2）用戶存儲(chǔ)器容量的估算：用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素(如 IO 。點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等)有關(guān)，存儲(chǔ)器容量的選擇一般有兩種方法：a.根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算：這種方法可精確地計(jì)算出存儲(chǔ)器實(shí)際使用容量，缺點(diǎn)是要編完程序之后才能計(jì)

28、算。b.估算法：用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按下面給出的公式進(jìn)行估算。開關(guān)量輸入：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸入點(diǎn)數(shù) *10開關(guān)量輸出：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)二輸出點(diǎn)數(shù)*'8定時(shí)器計(jì)數(shù)器：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=定時(shí)器了計(jì)數(shù)器數(shù)量 *2模擬量：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)二模擬量通道數(shù).100通信接口：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=接口個(gè)數(shù) *300根據(jù)存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)再加上一個(gè)備用量。生產(chǎn)企業(yè)通常為其每個(gè)產(chǎn)品提供一條經(jīng)驗(yàn)法則公式，可用于對(duì)存儲(chǔ)容量做近似的估9計(jì)。這個(gè)公式是 (輸入點(diǎn)數(shù) +輸出點(diǎn)數(shù) )*(20-10) 二指令語句數(shù)。3.4.3 PLC 規(guī)模的估算（1）輸入、輸出點(diǎn)的估算根據(jù)電梯運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)查，電梯控制系統(tǒng)的輸入有轎內(nèi)指令選

29、層按鈕、上下行廳召喚指令按鈕、上下行防超越開關(guān)、上下行換速開關(guān)、檢修時(shí)轎頂轎內(nèi)上下慢行按鈕、轎頂轎內(nèi)開關(guān)門按鈕、門安全觸板開關(guān)、超載開關(guān)、應(yīng)急按鈕、直駛按鈕以及信號(hào)輸入等。估計(jì)需要 47 個(gè)輸入點(diǎn)， 41 個(gè)輸出點(diǎn)。考慮在實(shí)際安裝、調(diào)試和應(yīng)用中，還可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些估算中未預(yù)見的因素，故輸出點(diǎn)增加 4 個(gè)。（2）存儲(chǔ)容量的估算用戶程序占用內(nèi)存的多少與多種因素有關(guān) 4。例如：輸入、輸出點(diǎn)的數(shù)量和類型，輸入、輸出量之間關(guān)系的復(fù)雜程度，需要進(jìn)行運(yùn)算的次數(shù)，處理量的多少，程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣等，都與內(nèi)存容量有關(guān)。因此，在用戶程序編寫、調(diào)試好以前，很難估算出 PLC 所應(yīng)配置的存儲(chǔ)容量。這里只對(duì)其進(jìn)行簡單估算即可

30、，也就是根據(jù)輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)及其類型、控制的繁簡程度加以估算。估算方法采用生產(chǎn)企業(yè)為產(chǎn)品提供一條經(jīng)驗(yàn)法則公式：(輸入點(diǎn)數(shù) +輸出點(diǎn)數(shù) )*(20-10)= 指令語句數(shù)故本系統(tǒng)粗略估算為 (47+45)" 10=9203.4.4 PLC 輸入輸出模塊的選擇（1）數(shù)字 IO 點(diǎn)數(shù)與模塊的確定：確定IO 點(diǎn)數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最重要的問題。一旦已確定使用某一類型的機(jī)型和詳細(xì)的控制要求，就可以基本確定系統(tǒng)所配的PLC 需要的 IO點(diǎn)數(shù)。應(yīng)該注意的是在確定IO 點(diǎn)數(shù)時(shí)，一定要考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)充與備用需要，一般應(yīng)留有 10%-20% 的裕量。根據(jù)選取不同的 PLC ，相應(yīng)的 IO 模塊的 IO 容量不盡

31、相同，需要依據(jù)需要確定 IO 模塊的數(shù)量。（2）輸入模塊的確定： PLC 的輸入模塊用來檢測來自現(xiàn)場(按鈕、行程開關(guān)、溫控開關(guān)、壓力開關(guān)等 )的高電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為PLC 內(nèi)部的低電平信號(hào)。各類 PLC 所提供的輸入模塊，其點(diǎn)數(shù)一般有 8 點(diǎn)、 12 點(diǎn)、 16 點(diǎn)、 32 點(diǎn)等不同規(guī)格，用戶可根據(jù)系統(tǒng)所需點(diǎn)數(shù)加以選擇 5。其工作電壓常用的有直流12，24V，交流 110，220V 等，其中以直流24V 最為普遍。選擇輸入模塊主要考慮模塊的輸入電壓等級(jí)。根據(jù)現(xiàn)場輸入信號(hào)(按鈕、行程開關(guān) )與 PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來選擇不同電壓規(guī)格的模塊。一般 24V 以下屬低電平， 其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)

32、，如 12V 電壓模塊一般不超過 10m 距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。（3）輸出模塊的確定：輸出模塊的任務(wù)是將 PLC 內(nèi)部低電平的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換為外10部所需電平的輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式:繼電器輸出、雙向晶閘管輸出、達(dá)林頓晶體管輸出 6。這幾種輸出形式均有各自的特點(diǎn)，用戶可根據(jù)系統(tǒng)的要求加以確定。繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，通電壓降小，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，最大操作頻率不得超過1Hz。晶閘管輸出 (交流 )和晶體管輸出 (直流 )都

33、屬于無觸點(diǎn)開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開瞬間會(huì)產(chǎn)生較高的反向電壓，必須采取抑制措施。另外，這兩種形式的輸出均不具備明確的輸出開關(guān)斷點(diǎn)，因此對(duì)于有此要求的使用場合會(huì)受到限制。輸出電流的選擇：模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊電流，要留有足夠的裕量。允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)：在選用輸出模塊時(shí)，不但要看一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要看整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)載能力， 即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流。（4）模擬量輸入輸出單元的選擇：模擬量輸入輸出接

34、口是用來感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，這些接口測量流量、溫度和壓力的數(shù)量值，并用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。典型接口量程為 -10 +10V ，0+10V， 4 20mA 或 10 50mA。一些制造廠家提供特殊模擬接口用來接收低電平信號(hào)(如電阻式溫度計(jì) (RTD), 熱電偶等 )。一般來說這類接口模塊將接收同一模塊上的不同類型熱電偶或RTD 的混合信號(hào)，用戶應(yīng)根據(jù)具體條件確定使用類型。模擬量輸入輸出單元一般有多種規(guī)格可供選用，其中，最主要的是通道數(shù)量，如一入一出、三入一出等，應(yīng)根據(jù)需要確定，由于模擬量單元一般價(jià)格較高，應(yīng)準(zhǔn)確確定所需資源，不宜留有太多的裕量。在確定模擬量輸入輸出單元時(shí)，另一個(gè)重要：指標(biāo)

35、就是精度問題，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)控制精度恰當(dāng)?shù)剡x擇單元精度，模擬量輸入輸出單元一般精度較高，通?？蛇_(dá)到 12 位左右。3.5 PLC 的選擇下面以模擬十層電梯裝置的電梯控制系統(tǒng)為例說明該電梯的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求。3.5.1技術(shù)要求11該模擬電梯由模擬十層電梯裝置、變頻器及電梯控制系統(tǒng)等組成，其中模擬電梯高3m，每層高 0.5m。由于電梯的運(yùn)行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)、行程信號(hào)進(jìn)行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機(jī)的，因此，系統(tǒng)控制應(yīng)采用隨機(jī)邏輯控制。即在以順序邏輯控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)的輸入信號(hào)，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時(shí)的控制電梯的運(yùn)行。另外，基于電梯實(shí)用性對(duì)該電梯控制系統(tǒng)提出以下要

36、求：（1）轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送PLC 的計(jì)數(shù)器來進(jìn)行控制。同時(shí)，每層樓設(shè)置一個(gè)接近開關(guān)以利平層。（2）為便于觀察，對(duì)電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在的樓層進(jìn)行顯示，我們采用LED和發(fā)光管顯示，而對(duì)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈 )。（3）為了提高電梯的運(yùn)行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求PLC 能對(duì)轎廂的加、減速以及制動(dòng)進(jìn)行有效的控制。根據(jù)轎廂的實(shí)際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實(shí)現(xiàn)。（4）為了電梯的運(yùn)行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護(hù)和相應(yīng)的顯示。3.5.2技術(shù)指標(biāo)外形尺寸：高 * 長 * 寬 =500*245*216凈重量： 160kg載重量： 10kg調(diào)速器

37、型號(hào)： SJT -B1輸入電壓： 380V輸入頻率： 50Hz調(diào)速方式：交流變頻調(diào)速結(jié)構(gòu)形式：十層站電梯平層機(jī)構(gòu)基于對(duì)以上技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求得考慮，該系統(tǒng)選用具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等基本功能的小型 PLC 。電梯采用 SJT-B1 調(diào)速器進(jìn)行半閉環(huán)調(diào)速控制， 根據(jù)以上對(duì) PLC 容量，輸入輸出模塊，以及輸入端和輸出端現(xiàn)場設(shè)備情況，決定本系統(tǒng)采用日本 OMRON C60P 型 PLC 機(jī)。 3.5.3 OMRON C60P型 PLC機(jī)的參數(shù)表 3-1 一般規(guī)格項(xiàng)目型號(hào)C60P電源電壓-AAC100240V5060HZ-D DC24V容許電壓范圍AC85264VDC20.426.4V12型號(hào)

38、末尾 -A 耗電型號(hào)末尾 -A 耗電DV24V 輸出端子使用環(huán)境溫度使用環(huán)境濕度保存環(huán)境溫度項(xiàng)目型號(hào)控制方式編程語言指令長度指令種類處理時(shí)間程序容量輸入輸出繼電器內(nèi)部輔助繼電器特殊輔助繼電器保持繼電器暫時(shí)記憶寄存器項(xiàng)目型號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器定時(shí)器記數(shù)器高速記數(shù)器停電保持機(jī)能電池壽命40VA 以下60VA 以下20W 以下20W 以下+-10% 最大 0.2A+-10% 最大 0.3A0 55oC3585%RH( 不結(jié)露 )-2065oC表 3-2 性能規(guī)格C60P存儲(chǔ)程序梯形圖方式每條指令一步，每指令占16 字37 種 (基本指令 12 種，應(yīng)用指令 25 種 )平均 10us1指令 (RAM) ，1

39、3us1 指令 (ROM)1194 步60120 點(diǎn)(C60P)136 點(diǎn) (1000 1807)使用高速計(jì)數(shù)命令時(shí)， 1807 為其專用1,6 點(diǎn)(18081907)160 點(diǎn) (HR000 915)8 點(diǎn) (TR0 7)續(xù)表 3-2 性能規(guī)格C60P64 字 (DM00 63)使用高速計(jì)數(shù)命令時(shí)， DM32 63 為其專用TIM ， TIMH ， CNT 合計(jì) 48 點(diǎn)1 點(diǎn)保持繼電器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容25oC 條件下為 5 年13自診斷技能CPU 異常 (時(shí)鐘、監(jiān)視、定時(shí)器 )3.6 IO分配對(duì)照表表 3-3輸入接點(diǎn)分配序號(hào)名稱符號(hào)編號(hào)1鑰匙開關(guān)：檢修SYK00002鑰匙開關(guān)：有司

40、機(jī)操作SYK00013直駛按鈕和滿載開關(guān)ZA 和 MZK00024門連鎖開關(guān)JML00035應(yīng)急按鈕YJA00046門安全觸版開關(guān)1ABK， 2ABK00057轎內(nèi)轎頂開關(guān)按鈕KMA1 ， KMA200068超載開關(guān)CZK00079轎內(nèi)轎頂關(guān)門按鈕GMA1 ， GMA2000810檢修轎內(nèi)轎頂向上慢行按鈕，0009SA1 SA211檢修轎內(nèi)轎頂向下慢行按鈕XA1 ， XA2001012檢修開關(guān)JZK0011續(xù)表 3-3 輸入接點(diǎn)分配序號(hào)名稱符號(hào)編號(hào)13速度信號(hào)JL001214復(fù)位信號(hào)RS001315制動(dòng)應(yīng)答信號(hào)RT001416上行換速雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)SHG001517下行換速雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)XHG0100

41、18上行防超越開關(guān)SFK010119下行防超越開關(guān)XFK010220轎內(nèi)指令按鈕：停一層1ZLA01031421轎內(nèi)指令按鈕：停二層2ZLA010422轎內(nèi)指令按鈕：停三層3ZLA010523轎內(nèi)指令按鈕：停四層4ZLA010624轎內(nèi)指令按鈕：停五層5ZLA010725轎內(nèi)指令按鈕：停六層6ZLA010826轎內(nèi)指令按鈕：停七層7ZLA010927轎內(nèi)指令按鈕：停八層8ZLA011028轎內(nèi)指令按鈕：停九層9ZLA011129轎內(nèi)指令按鈕：停十層0ZLA011230一樓門廳呼喚按鈕：上升1SZA011331二樓門廳呼喚按鈕：上升2SZA011432三樓門廳呼喚按鈕：上升3SZA011533四樓門廳呼喚按鈕：上升4SZA020134五樓門廳呼喚按鈕：上升5SZA020235六樓門廳呼喚按鈕：上升6SZA020336七樓門廳呼喚按鈕：上升7SZA020437八樓門廳呼喚按鈕：上升8SZA020538九樓門廳呼喚按鈕：上升9SZA020639二樓門廳呼喚按鈕：下降2XZA0207續(xù)表 3-3 輸入接點(diǎn)分配序號(hào)名稱符號(hào)編號(hào)40三樓門廳呼喚按鈕：下降3XZA020841四樓門廳呼喚按鈕：下降4XZA020942五樓門廳呼喚按鈕：下降5XZA021043六樓門廳呼喚按鈕：下降6XZA021144七樓門廳呼喚按鈕：下降7XZA