電梯自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、電梯自動控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 電梯自動控制系統(tǒng)設(shè)計所屬系部 機電工程系 所學(xué)專業(yè) 機電一體化 班 級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職 稱 2015 年 5 月電梯自動控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來，我國的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，一些電梯廠也在不斷改進設(shè)計，修改工藝。更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型的電梯，電梯主要分為機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩部分，隨著自動控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調(diào)速是當前電梯拖動的主要發(fā)展防線。目前電梯系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)，微機控制系統(tǒng)。繼電氣控制系統(tǒng)由于故障率高，可靠性差等缺點，目

2、前已被淘汰。微機控制系統(tǒng)雖在只能控制方面有較強的功能，但也存在抗干擾性差，系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜等缺鹽。而PLC控制系統(tǒng)由于運行可行性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。本次設(shè)計介紹了利用西門子S7-300可編程控制器編寫的一個四層電梯的控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：電梯；PLC； 繼電器Design of automatic control system for elevatorAbstract: with the development of science and technology

3、, in recent years, China's elevator production technology has been rapid development, some of the elevator factory is constantly improving design, modification process. Update production renewal of the elevator, the elevator mainly divides into two parts: the mechanical system and the control sy

4、stem, along with the automatic control theory and microelectronic technology's development, the elevator dragging way and the control method occurred great changes, the AC speed regulation is the elevator dragging main development line of defense. At present, there are three main control modes i

5、n the elevator system: relay circuit control system, PLC control system, microcomputer control system. Following the electrical control system due to high failure rate, poor reliability, etc., has been eliminated. Although the microcomputer control system has strong function in the control of the co

6、mputer, but also has the ability to resist the disturbance, the system design is complex and so on. Advantages and PLC control system due to the high operational feasibility, operation and maintenance convenient, strong anti-interference, design and debugging cycle short, paid more attention to by p

7、eople, and now has become the most control mode of the elevator control system, is also widely used in traditional relay control system of the technical transformation. This design describes the use of the SIEMENS S7-300 programmable controller to write a four layer elevator control system.Key words

8、: elevator；PLC； relay目錄背景2第一章 緒論31.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題31.1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點31.2 PLC 及其在電梯控制中的應(yīng)用特點31.2.1 PLC 的特點31.2.2 PLC 控制電梯的優(yōu)點4第二章 S7-300PLC 的介紹52.1 基本組成52.2 數(shù)字量模塊和模擬量模塊62.3 FM(功能模塊)、通信處理器模塊（CP）以及通訊接口82.4 PLC的工作過程92.5指令系統(tǒng)13第三章 電梯的發(fā)展及前景143.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展143.2 電梯設(shè)備153.2.1 電梯的分類163.2.2 電梯的主要組成部分163.2.3 電梯

9、的安全保護裝置163.2.4 電梯技術(shù)發(fā)展情況173.2.5 電梯發(fā)展展望17第四章 四層電梯總體方案設(shè)計184.1電梯的功能要求184.2控制器件列表184.3電梯主電路194.4 PLC的I/O控制點分配204.5控制四層電梯的梯形圖20致 謝26參考文獻26背景近年來我國的經(jīng)濟飛速發(fā)展，人民生活水平的迅速梯高，工作居住條件得到了巨大的改善。電梯作為建筑物內(nèi)的垂直交通運輸工具，與人們的生活息息相關(guān)。傳統(tǒng)的電梯曳引電動機采用接觸器來實現(xiàn)電動機工作狀態(tài)的改變，另外，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)由繼電器接觸器控制邏輯組成，存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁，可靠性差和工作壽命短等缺陷?？删幊炭刂破鳎≒

10、LC）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已逐漸被 PLC 控制代替。同時，由于電機交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式已由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速，不僅能滿足乘客的舒適感和保證平穩(wěn)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運行費用。因此，PLC 控制技術(shù)加變頻調(diào)速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個熱點。本課題的研究題目“基于 PLC的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計”做詮釋如下 PLC 控制是指電梯信號控制由 PLC 及其軟件來實現(xiàn)，控制系統(tǒng)的核心為 PLC。其次課題開發(fā)的主要任務(wù)和內(nèi)容是：建立“PLC 控制的

11、電梯系統(tǒng)”的總體框架；信號控制系統(tǒng)利用 PLC 集中處理電梯運行方式、安全保護信號、內(nèi)指令信號、外召喚信號、井道信號、門區(qū)信號、開關(guān)門及限位信號等信號，并顯示電梯所到樓層、運行方向及呼梯應(yīng)答等，實現(xiàn)開關(guān)門控制；拖動控制系統(tǒng)中曳引機的啟動、運行、制動停止，包括正反轉(zhuǎn)信號及多種速度信號，經(jīng) PLC 運算、判斷后通過電機來實現(xiàn)。達到的要求是：通過深入的理論研究和編程實踐，全面認真的完成上述幾個內(nèi)容。第一章 緒論1.1 電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題1.1.1 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(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。（2）

12、系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)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，價格便宜。（4） 多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，已形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉掌握的人員較多。1.1.2 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(fù)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(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)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(fù)雜，易出現(xiàn)

13、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擾。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 。1.2 PLC 及其在電梯控制中的應(yīng)用特點1.2.1 PLC 的特點PLC 是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方式。PLC 與普通微機一樣。以通用或?qū)Ｓ?CPU 作為字處理器，實現(xiàn)字運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器（布爾處理器），進行點（位）運算與控制。PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、維修。編程簡單、靈活性強等特點。1、可靠性對

14、可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。（1） PLC 不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。（2） PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計，例如，冗余設(shè)計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復(fù)等，提高了 MTTF（平均無故障時間），使可靠性提高。（3） PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發(fā)生操作的錯誤。（4） PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程錯誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可

15、靠性大大提高。（5） 在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進的工藝制造流水線制造；對干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對電源的斷電保護；對存儲器內(nèi)容的保護等。（6） PLC 的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。2、易操作性PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面：（1） 操作方便PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù) PLC 采用編程器進行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的 PLC，編程器采用了 CRT 屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也

16、可直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序?qū)ふ?，然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上顯示。（2） 編程方便PLC 有多種程序設(shè)計語言可供使用。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言，十分有助于編程人員的編程。（3） 維修方便PLC 具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求減低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。3、靈活性PLC 的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 編程的靈活性。PLC 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性

17、使編程方便、應(yīng)用面拓展。（2） 擴展的靈活性。PLC 的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。（3） 操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易1.2.2 PLC 控制電梯的優(yōu)點（1） 在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。（2） 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。（3） PLC 可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4） PLC 可進行故障自動檢測報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。（5） 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。

18、（6） 更改控制方案時不需改動硬件接線。此外，微機控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷而沒被廣泛采用。PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。PLC以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國內(nèi) 7080 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點接線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大，嚴重地影響電梯運行質(zhì)量。應(yīng)對這些電梯進行更新和改造。但是更新需要大量資金，對使

19、用單位來說有一定困難，所以對電梯進行局部改造是經(jīng)濟的、實際的。近年來，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯，取得了良好效果。利用 PLC 和變頻器對舊電梯進行改造，不但可以增加電梯的舒適感、安全性、可靠性，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減少運行費用。第二章 S7-300PLC 的介紹可編程序控制器是二進制邏輯運算為主的、專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的控制器，后來發(fā)展成為具有各種接口，且通訊功能和 軟件能日趨完善的工業(yè)控制器。為與個人計算機區(qū)分，可編程序控制器一般簡稱為PLC(Programmable Logical Controller)。PLC與單片機等計算機控制系統(tǒng)相比，

20、具有以下特點：全系統(tǒng)采用模板化標準結(jié)構(gòu)；針對生產(chǎn)過程的系列化I/O接口模板，能適用于各種電壓等級，越來越豐富的智能接口模板；模塊化軟件和面對普通電氣人員的梯形圖編程語言；系列化產(chǎn)品形成，同系列不同型號間聯(lián)網(wǎng)容易；適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，安裝維護容易；可靠性高，故障率低；系統(tǒng)組成靈活，易擴充，易更新；便于在線調(diào)試修改。 SIMATIC S7-300是一種通用型的PLC能適合自動化工程中的各種應(yīng)用場合，尤其是在生產(chǎn)制造工程中的應(yīng)用。模塊化、無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實現(xiàn)分布式的配置以及易掌握等特點，使得S7-300在各種工業(yè)領(lǐng)域中實施各種控制任務(wù)時，成為一種既經(jīng)濟又切合實際的一種解決方法。2.1 基本組成 S7-30

21、0（如圖2-2-1所示），由多種模塊部件組成，包括導(dǎo)軌（RACK）、電源模塊（PS）、CPU模塊、接口模塊（IM）、輸入/輸出模塊（SM）。各種模塊能以不同方式結(jié)合在一起，從而可控制系統(tǒng)設(shè)計更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求。 圖2-2-1 S7-300PLC基本結(jié)構(gòu)(1) CPU模塊 CPU是PLC系統(tǒng)的運算控制核心。它根據(jù)系統(tǒng)程序的要求完成任務(wù)：接受并存儲用戶程序和數(shù)據(jù)，接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，診斷PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤，完成用戶程序規(guī)定的運算任務(wù)，更新有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制或數(shù)據(jù)通信等功能。S7-300的CPU有20種不同的型號，各款都

22、有非常詳盡的性能數(shù)據(jù)表，其中值得關(guān)注的CPU性能有以下5個方面：I/O擴展能力；指令執(zhí)行速度；工作內(nèi)存容量；通信能力；CPU上的集成功能。CPU 313C-2DP，本例所用的緊湊型CPU，帶集成的數(shù)字量輸入和輸出以及PROFIBUS DP主站/從站接口。操作時也必須用MMC卡擴充裝載存儲器。(2) 電源模塊（PS）電源模塊是構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)的重要組成部分。正對不同系列地CPU，西門子有匹配的電源模塊與之對應(yīng)，用于對PLC內(nèi)部電路和外部負載供電。有多種S7-300電源的模塊可為可編程控制器供電,也可以向需要24V直流的傳感器/執(zhí)行器供電,比如PS 305、PS 307。PS 305電源模塊是直

23、流供電，PS 307電源模塊是交流供電。(3) 輸入/輸出模塊（SM）信號模塊（SM）也叫輸入/輸出模塊，是 CPU模塊與現(xiàn)場輸入/輸出原件和設(shè)備連接得橋梁，用戶可根據(jù)現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備選擇各種用途的I/O模塊。信號模塊包含了數(shù)字量模塊和模擬量模塊。 S7-300的輸入/輸出模塊外部連線在插入式的前連接器的端子上，前連接器 插在前蓋后面的凹槽內(nèi)。無須斷開前連接器上的外部連線，可以迅速的更換模塊。信號模塊面板上的LED用來顯示各數(shù)字量輸入/輸出點的信號狀態(tài)，模塊安裝在DIN標準導(dǎo)軌上，通過總線連接器與相鄰的模塊連接。2.2 數(shù)字量模塊和模擬量模塊（1）S7-300有多種型號的數(shù)字量I/O模塊供選

24、擇。本例主要介紹數(shù)字量模塊I/O SM323。SM323模塊有兩種類型：一種是帶有8個共地輸入端和8個共地輸出端；另一種是帶有16個共地輸入端和16個共地輸出端。兩種特性相同。I/O額定負載電壓24VDC，輸入電壓“1”信號電平為1130V,“0”信號電平為-3+5V,I/O通過光耦與背板總線隔離。在額定輸入電壓下，輸入延遲為1.24.8ms。輸出具有電子短路保護功能（2）S7-300模擬量輸入模塊的輸入測量范圍很寬，它可以直接輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號，而S7-300模擬量輸出模塊可以輸出010V、115V、-1010V、020mA、420mA、-2020mA 等模擬信號。以下簡單介

25、紹模擬量I/O模塊SM334。模擬量I/O模塊SM334有兩種規(guī)格：一種是4模擬量輸入/2模擬量輸出，其輸入、輸出精度為8位；另一種也是有4模擬量輸入/2模擬量輸出，其輸入/輸出精度為12位。SM334模塊輸入測量范圍為010V或020mA，輸出范圍為010V或020mA。它的I/O測量范圍的選擇是通過恰當?shù)慕泳€而不是通過組態(tài)軟件編程設(shè)計的。與其他模擬量模塊不同，SM334沒有負的測量范圍，且精度較低。SM33的通道地址（如圖2-2-2所示）。通道地址輸入通道0模塊的起始輸入通道1模塊的起始+2B的地址偏移量輸入通道2模塊的起始+4B的地址偏移量輸入通道3模塊的起始+6B的地址偏移量輸出通道0

26、模塊的起始輸出通道1模塊的起始+2B的地址偏移量圖2-2-2 SM334 的通道地址 2.3 FM(功能模塊)、通信處理器模塊（CP）以及通訊接口（1）功能模塊主要用于對實時性和存儲容量要求較高的控制任務(wù)，例如計算器模塊、伺服電動機定位模塊、高速計算器、閉環(huán)控制模塊、電子凸輪控制器模塊、工業(yè)表示系統(tǒng)的接口模塊、稱重模塊、位置輸入模塊、超聲波位置解碼器等。（2）S7-300系列PLC有多種用途的通信處理器模塊，如 CP340、CP 342-5 DP、CP 342-FMS等，其中既有為裝置進行點對點通信設(shè)計的 模塊，也有為PLC上網(wǎng)到西門子的低速現(xiàn)場總線 SINEC L2 和高速 SINEC HI

27、 網(wǎng)設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)接口模塊。（3）CPU模塊上有以下3種通訊接口：MPI接口。多點接口MPI(MultiPoint Interface)是用于連接CPU和PG/OP的接口或用于MPI子網(wǎng)中的通訊接口。PROFIBUS-DP接口。PROFIBUS-DP接口主要用于連接分布式I/O。PROFIBUS-DP用于創(chuàng)建大型擴展子網(wǎng)。例如， PROFIBUS-DP接口既可組態(tài)為主站，也可組態(tài)為從站。PtP接口。可在CPU上使用PtP（點帶點）接口，來連接外部設(shè)備至串口，如條形媽閱讀器、打印機等。在CPU PtP的接口中安裝有以下通信驅(qū)動程序，其報文格式是公開的：ASCII驅(qū)動；協(xié)議；只適用于CPU 314C-

28、2。2.4 PLC的工作過程PLC有比計算機更強的工業(yè)過程接口，可視為一種特殊的工業(yè)控制計算機。但編程語言和工作原理于計算機相比有一定的差別，于繼電器控制邏輯的工作過程也有很大的差別PLC的工作過程一般可分為3個主要階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，如圖2-2-3所示。 圖2-2-3 PLC的工作過程輸入采樣階段。PLC以掃描工作方式，按順序?qū)⑺行盘栕x入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像區(qū)中存儲，這一過程稱為采樣。在整個工作周期內(nèi)，這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，而且這個采樣結(jié)果將在PLC執(zhí)行時被使用。程序執(zhí)行階段。PLC按順序進行掃描，及從上到下、從左到右地掃描每條指令并分別從輸入映像區(qū)和

29、輸出映像區(qū)中獲得所需地數(shù)據(jù)進行運算、處理，再將程序執(zhí)行結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像區(qū)中保存。這個結(jié)果在程序執(zhí)行期間可能發(fā)生變化，但在整個程序未執(zhí)行完畢之前不會到輸出端口。輸出刷新階段。在執(zhí)行完用戶所有程序后，PLC將輸出映像區(qū)中的內(nèi)容送到寄存輸出狀態(tài)的輸出鎖存器，再去驅(qū)動用戶設(shè)備。PLC重復(fù)執(zhí)行上述三個階段，每重復(fù)一次的時間稱為一個掃描周期。PLC在一個工作周期中，輸入采樣和輸出刷新的時間一般為毫秒級，而程序執(zhí)行時間因程序的長度不同而不同。PLC投入運行后，重復(fù)完成以上3個階段工作，即采用循環(huán)掃描工作過程。PLC工作主要特點是輸入/輸出采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新的“串行”工作方式，這樣既可以避

30、免繼電器、接觸器控制系統(tǒng)中的觸電競爭和時序混亂，又可提高PLC的運算速度，這是PLC系統(tǒng)可靠性高、響應(yīng)快的原因。但是也導(dǎo)致對輸入在時間上的滯后。S1S2KKI0.0Q0.0I0.1Q0.0（a）電氣原理圖（b）PLC梯形圖圖3-3-4 電氣原理圖與PLC梯圖形土22由圖可見，在電氣原路圖中，線圈K通電與否（數(shù)據(jù)邏輯通電為“1”，斷電為“0”）取決于開關(guān)S1、S2及觸點K的接通或斷開（邏輯關(guān)系）。要使線圈K通電（為“1”），必須使S1或K動作閉合（為“1”），且S2復(fù)位，其常閉觸點閉合（復(fù)位為“0”，但常閉觸點表示為邏輯非，即“0”的非為“1”，表示閉合）。在PLC中，要使輸出端子Q0.0的值輸

31、出高電平，則內(nèi)部存儲單元I0.0儲存的值應(yīng)為“1”或Q0.0存儲的值為“1”，且I0.1儲存的值則應(yīng)為“0”，才能繼續(xù)保持Q0.0的值為“1”。Q0.0的值為“1”，則可以通過輸出接口輸出高電平，從而實現(xiàn)原理圖中需要硬件開關(guān)、觸點才能實現(xiàn)的控制功能。在PLC梯形圖中，內(nèi)部存儲器單元也形象地稱為元件，但這是一個軟元件。實際上，一個元件的線圈或觸點是內(nèi)部存儲器單元中的一個位來儲存其狀態(tài)。儲存值為“1”，表示該元器件的線圈處于通電狀態(tài)，元件的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。由于內(nèi)部存儲單元中的內(nèi)容可被無限次調(diào)用（讀?。?，因此在PLC中“線圈元件”的“觸點個數(shù)”從理論上講有無窮多個。由次可見，PLC梯形圖

32、表示的邏輯控制，實際上是采用程序軟件取代實際硬件的控制。PLC梯形圖中元件和連接線中實際并沒有電流流過，編寫程序時必須清楚這一點，它僅代表“線圈元件”與各“觸點”間的邏輯關(guān)系。語言表(STL)PLC的語句表語言采用助記符來表示，一般由操作碼和操作數(shù)組成。操作碼表示的是指令需要完成的操作功能，操作數(shù)為變量或常數(shù)。變量指數(shù)據(jù)存儲單元在PLC工作時其存儲內(nèi)容是變化的?？勺鳛樽兞繉ぶ返腜LC元件（數(shù)據(jù)存儲器單元）主要有：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、專用輔助繼電器、定時/計數(shù)器、狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。不同的PLC作為變量的單元地址范圍通常也不同，但對于確定的機型，變量的地址范圍是有明確規(guī)定的。

33、除了變量外，常數(shù)也是語句表語言中操作數(shù)的主要形式之一。使用常數(shù)的場合主要有：算術(shù)運算等指令需要進行賦值時；需要通過兩個或以上參數(shù)才能確定指令的操作功能時。例如，對定時器或計數(shù)器的設(shè)定，第一個操作數(shù)選擇變量（定時器或計數(shù)器單元）的地址，第二個操作數(shù)確定定時/計數(shù)器的定時/記數(shù)值。有些PLC對某些特定操作功能采用 專門的子程序來實現(xiàn)，著些子程序則以編號的形式存放在PLC的系統(tǒng)程序中。此時，操作數(shù)除了指定完成操作所需要的參數(shù)外，還用來指定具體調(diào)用的子程序的編號。功能圖（FBD） 功能圖語言類似數(shù)字電路里的邏輯功能圖；指令是不同的功能盒，根據(jù)一定的邏輯關(guān)系連接功能盒，實現(xiàn)一定的控制功能。圖3-3-4中

34、的梯形圖程序?qū)?yīng)的FBD的程序如圖3-3-5所示。梯形圖和功能圖兩種語言都是圖形化的編程語言，容易理解、便于掌握、易于使用，但靈活性相對較差。2.5指令系統(tǒng)PLC指令的常見類型1、PLC指令的類型主要有：基本邏輯指令、定時/計數(shù)器指令、數(shù)值運算指令、數(shù)據(jù)變換處理指令、程序控制指令以及其他功能指令等。 （1）基本邏輯指令?；具壿嬛噶钍荘LC最基本的指令，用來完成對繼電器邏輯變量的布爾運算。主要的基本邏輯指令有：裝入指令（又稱“取”指令、連接指令、輸入指令）、賦值指令（又稱輸出指令）、邏輯與指令（又稱觸點串聯(lián)指令）、邏輯或指令（又稱觸點并聯(lián)指令）、復(fù)位置位指令、脈沖指令等。裝入指令（“取”指令）

35、用于一段程序的開始，表示將某一單元的內(nèi)容取出來準備用于運算操作；賦值指令是將一段程序的計算結(jié)果賦值給某一數(shù)據(jù)儲存單元的操作指令，在梯形圖中相當于是一個線圈通電或斷電的輸出，所以又稱為輸指令；（2）定時器指令。STEP 7 定時器指令相當于繼電器控制系統(tǒng)中時間繼電器的功能。STEP 7 定時器指令較為豐富，共有5種不同的定時器指令。脈沖定時器（SP）；擴展脈沖定時器（SE）；開通延時定時器（SD）；保持型開通延時定時器（SS）；關(guān)斷延時定時器（SF）。（3）數(shù)據(jù)裝載和傳送指令（MOVE）。使用賦值指令能夠為變量指定特定值。允許輸入EN端的狀態(tài)為“1”時啟動賦值指令，PLC將執(zhí)行MOVE指令，即將

36、IN端指定的數(shù)值送到OUT輸出端指定的目的地地址中。EN和ENO有相同的信號狀態(tài)。使用MOVE指令可以傳送直接數(shù)，也可以將某個地址中存儲的數(shù)據(jù)傳遞到指定的目的地地址。（4）移位指令和循環(huán)指令。A、SETP 7 移位指令能夠?qū)⒗奂悠?低字的內(nèi)容或整個累加器的內(nèi)容逐位向左或向右移動。移動位數(shù)由輸入值N決定?？墒褂玫囊莆恢噶钣校鹤肿笠浦噶頢HLW；字右移指令SHRRW；雙字左移指令SHLDW；雙字右移指令SHRDW；整數(shù)右移指令SHRI；雙整數(shù)右移指令SHRDI。B、循環(huán)指令能夠?qū)⒗奂悠?整個內(nèi)容逐位向左或向右循環(huán)移動位。可使用的循環(huán)指令有：雙字左循環(huán)指令ROLDW；雙字右循環(huán)指令RORDW。（5）

37、控制轉(zhuǎn)移指令。使用邏輯控制指令能夠有條件或無條件地轉(zhuǎn)移至某一標號?？刂妻D(zhuǎn)移指令沒有參數(shù)，只有一個地址標號。（6）比較指令。SETP 7 提供了豐富的比較指令，可以對下列數(shù)值進行比較：兩個整數(shù)的比較；兩個雙整數(shù)的比較；兩個實數(shù)的比較。比較指令觸發(fā)比較操作，在程序中可以像用節(jié)點指令一樣使用比較指令，即比較指令可以放在所有結(jié)節(jié)點指令可以放的位置。比較指令對IN1和IN2兩個進行比較，如果比較結(jié)果是真則比較邏輯運算結(jié)果為“1”，反之則為“0”。如果比較指令使用在串聯(lián)中，則比較結(jié)果根據(jù)“與”關(guān)系和邏輯位相組合；如果比較指令使用在并聯(lián)中，則比較結(jié)果根據(jù)“或”關(guān)系和邏輯位相組合。（7）算術(shù)運算指令。PLC數(shù)

38、值運算的基本指令是四則運算指令。操作功能為：對兩個操作書實施運算，并將運算結(jié)果存放到另一個操作數(shù)指令的單元。加、減、乘、除運算由操作碼指定。通常加減法指令的三個操作數(shù)的字長相同；而乘法指令中結(jié)果操作數(shù)的字長一般需要增加一倍。例如，參加運算的操作數(shù)為單字節(jié)數(shù)時，運算結(jié)果則為雙字節(jié)數(shù)，占用兩個相鄰的數(shù)據(jù)寄存器。（8）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令。轉(zhuǎn)換指令是將一種格式的整數(shù)轉(zhuǎn)化為另一種格式進行存儲。例如，想讓一個整數(shù)數(shù)據(jù)跟一個實數(shù)進行運算，首先需要將它們的格式統(tǒng)一成實數(shù)才能進行算術(shù)運算。有時候?qū)崝?shù)也需要進行取整運算。S7指令系統(tǒng)就提供各種轉(zhuǎn)換指令。（9）字邏輯指令。字邏輯指令按照布爾邏輯將成對的字（16）位和雙字（

39、32）位逐位進行比較。下列指令用于執(zhí)行字邏輯指令：字與字相“與”指令WANDW；雙字與雙字相“與”指令WANDDW；字與字相“或”指令WORW；雙字與雙字相“或”指令WORDW；字與字相“異或”指令WXORW；雙字與雙字相“異或”指令WXORDW。（10）計數(shù)器指令。計數(shù)器是PLC提供的一個基本功能，S7系列PLC的CPU中有專門的計數(shù)存儲區(qū)，計數(shù)器存儲區(qū)的大小由CPU型號決定。每個計數(shù)器有一個16位的字和一個二進制的位，計數(shù)器的字用來存放它的當前值，計數(shù)器觸點的狀態(tài)由它的位的狀態(tài)決定。計數(shù)器指令包括計數(shù)器線圈指令和計數(shù)器方框指令，可實現(xiàn)相同的功能。計數(shù)器線圈指令包括以下3條：計數(shù)器置初值指令

40、（SC）；加法計數(shù)器線圈指令（CU）；減法計數(shù)器線圈指令（CD）。第三章電梯的發(fā)展及前景3.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展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(yīng)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(lǐng)先的電梯公司。自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為高樓的垂直交通工具電梯，其需求量日益增長。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必須

41、要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護好電梯。20世紀初，美國出現(xiàn)了曳引式電梯，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，從圖中可見，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，而另一端與對重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力使轎廂與對重作一升一降的相反運動。顯然，鋼絲繩不用纏繞，因此鋼絲繩的長度和股數(shù)均不受限，當然轎廂的載重以及提升高度就得到了提高，從而滿足了人們對電梯的使用需求。因此，近一百年來，曳引式電梯一直受到重視，并發(fā)展沿用至今。 圖3-1 曳引式電梯示意圖在后來的幾十年里，電梯的自動平層控制系統(tǒng)以及1轎廂 2曳引輪 3對重 通過變換電動機極數(shù)的調(diào)速方法來調(diào)整電梯的運行速度的技術(shù)相繼研制成功，

42、1933年世界上第一臺運行速度為6m/s的電梯被安裝在美國紐約的帝國大廈。第二次世界大戰(zhàn)后，建筑業(yè)的發(fā)展促使電梯進入了高峰發(fā)展時期，代表新技術(shù)的電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電梯領(lǐng)域的同時，陸續(xù)出現(xiàn)了群控電梯、超高速電梯、交流變頻變壓調(diào)速電梯。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，晶閘管變流裝置越來越多地用于電梯系統(tǒng)，使電梯的拖動系統(tǒng)簡化，性能提高。同時交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開發(fā)，使交流電梯的調(diào)速性能有了明顯的改善。進入20世紀80年代，通過控制電動機定子供電電壓與頻率電梯運行速度的調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)研制成功，出現(xiàn)了交流變壓變頻（VVVF）調(diào)速電梯，開拓了電梯拖動的新領(lǐng)域。1993年，日本生產(chǎn)了12.5m/s的世界高速交

43、流變壓變頻調(diào)速電梯，結(jié)束了直流電梯獨占高速領(lǐng)域的歷史。電梯發(fā)展的今天，在使用需求和新技術(shù)應(yīng)用方面都進入到全面發(fā)展時期，隨著智能化、信息化建筑的興起與完善，要求電梯不只是完成垂直運輸?shù)幕竟δ?，還應(yīng)以人為本提高舒適度，特別從電梯運行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì)服務(wù)不再是單一的“時間最短”問題，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等方法，以期實現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式。合理的配置與使用遠程監(jiān)控與故障診斷、節(jié)能以及減少環(huán)境污染等。本文中著重研究電梯的升降控制邏輯，不著重主電動機的升降速度以及電梯的安全保護措施。3.2 電梯設(shè)備3.2.1 電梯的分類電梯的分類有各式各樣：（1）按速度分類 低速電

44、梯 1m/s以下 高速電梯 2-3m/s 超高速電梯 3-10m/s（2）按用途分類 乘客電梯 住宅電梯 觀光電梯 載貨電梯客貨兩用電梯 車輛電梯 其他電梯（3）按拖動方式分類 交流電梯 直流電梯 液壓電梯 齒輪齒條電梯螺桿式電梯（4）按有無司機分類 有司機電梯 無司機電梯 有/無司機電梯（5）按控制方式分類 手柄操縱控制電梯 按鈕控制電梯 信號控制電梯 集選控制電梯 群控電梯（6）按曳引機結(jié)構(gòu)分類 有齒曳引機電梯 無齒曳引機電梯（7）其它分類方式按轎廂尺寸的大小分類時，經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等詞來描述電梯。按機房位置不同可分為：機房位于井道頂部的上置式電梯；機房底部的下置式電梯。3.2

45、.2 電梯的主要組成部分（1） 曳引部分：通常有曳引機和曳引鋼絲繩組成。電動機帶動曳引機旋轉(zhuǎn)使轎廂上下運動。（2） 轎廂和廳門：轎廂由轎架，轎底，轎壁和轎門組成；廳門一般有封閉式、中分式、雙折中分式和直分式等。（3） 電器設(shè)備及控制裝置：有曳引機，選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳外指示器組成。（4） 其它裝置：對重裝置、補償裝置等。3.2.3 電梯的安全保護裝置（1） 電磁制動器：裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。（2） 強迫減速開關(guān)：分別裝于井道的頂部和底部，當轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關(guān)，通過電器傳動控制裝置，使電動機強

46、迫減速。（3） 限位開關(guān)：當轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。（4） 行程極限保護開關(guān)：當限位開關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過端站時，此開關(guān)動作。（5） 急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。（6） 廳門開關(guān)：每個廳門都裝有門鎖開關(guān)。僅當廳門關(guān)上才允許電梯啟動；在運行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。（7） 關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過程中如安全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關(guān)門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關(guān)等。（8） 超載開關(guān)：當超載時轎底下降開關(guān)動作，

47、電梯不能關(guān)門和運行。（9） 其它的開關(guān)：安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。3.2.4 電梯技術(shù)發(fā)展情況（1） 電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。（2） 電梯的拖動技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈 廣泛的應(yīng)用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級調(diào)速（AC-VP）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（AC-VV）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（AC-VVVF），使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。（3） 電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器接觸器控制發(fā)展為

48、可編程序控制器（PLC）和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。（4） 電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術(shù)，不斷滿足擁護的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。（5） 智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。（6） 機械傳動方面，由于國際上機構(gòu)加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。3.2.5 電梯發(fā)展展望（1） 結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂

49、亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發(fā)展。（2） 技術(shù)含量更高，性能更好。電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的VVVF 電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流；由于永磁技術(shù)的先進性，將來很有可能取代VVVF 技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。（3） 安裝更方便、更快捷高效、安全、可重復(fù)使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。此外，電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)保安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要發(fā)展方向。第四章四層電梯總體方案設(shè)計4.1電梯的功