畢業(yè)設(shè)計(論文)-三層樓電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試

1、三層樓電梯PLC控制統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試摘要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。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機(jī)控制的一個重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點之一。為此，自行設(shè)計并制作了3層集選電梯。此電梯所采用的類型為OMRON公司C系列的超小型C20P可編程序控制器。PLC程序設(shè)計采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實現(xiàn)的條件及原則設(shè)計各個功能模塊。設(shè)計的程序完成電梯自動運行功能如：內(nèi)選外召喚信號的登記、消號、到層開門、上下自動運行等。合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應(yīng)答。

2、關(guān)于PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及電梯控統(tǒng)的安裝與調(diào)試重點介紹如下。關(guān)鍵詞 PLC 電梯 邏輯控制 程序設(shè)計目 錄前言第一章 總體設(shè)計方案1.1 總體方案的確定.1.2 電梯PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建1.3 可行性論證1.4 設(shè)計的整體布局及其選型第二章 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理2.1 PLC的體系結(jié)構(gòu)2.2 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)2.3 開關(guān)量I/O模塊2.4 可編程序控制器的工作原理2.5 PLC的選型.2.6 PLC控制程序設(shè)計第三章 電梯硬件及軟件系統(tǒng)設(shè)計.3.1電氣控制系統(tǒng)3.2電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計3.3 硬件系統(tǒng)要求及設(shè)計3.4 軟件系統(tǒng)設(shè)計參考文獻(xiàn)致 謝前言 隨著城市建設(shè)的不斷

3、發(fā)展，高層建筑不斷增多，。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(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)計方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運行穩(wěn) 定可靠等特點，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現(xiàn)。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)及空氣動力學(xué)等

4、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。為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動化技術(shù)迅速發(fā)展。特別是隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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。在改善電梯性能的同時，對電梯的設(shè)計、管理和維護(hù)人員提出了更高的要求。第一章 總體設(shè)計方案載PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配

5、置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1.1 總體方案的確定目前，電梯行業(yè)在我國迅速的發(fā)展，在一定程度上占有很大的市場。而在今天選擇控制電梯運動的設(shè)備已經(jīng)從傳統(tǒng)的繼電器接觸器轉(zhuǎn)變成可編程序控制器（PLC）?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）與其他計算機(jī)控制相比較：個人計算機(jī)有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯

6、示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公室自動化和家庭設(shè)計的，對環(huán)境要求很高，抗干擾能力不強(qiáng)，一般不適合在工業(yè)現(xiàn)場使用。單片機(jī)只是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號相連。要將它用于工業(yè)控制，還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大，要求設(shè)計者具有很強(qiáng)的計算機(jī)領(lǐng)域的理論知識和實踐經(jīng)驗。工業(yè)控制計算機(jī)（簡稱工控機(jī)）也是為工業(yè)控制設(shè)計的，目前比較流行的是PC總線工控機(jī)，它與個人計算機(jī)兼容。工控機(jī)采用總線式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品的兼容性強(qiáng)。工控機(jī)一般是在通用微機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有實時操作系統(tǒng)的支持，因此在要求快速、實時性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢。工控

7、機(jī)的價格較高，將它有與開關(guān)量控制以取代繼電器系統(tǒng)有些大材小用。工控機(jī)的外部I/O接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。以上各種計算機(jī)用語控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程續(xù)控制器的梯形圖語言那樣易于被工廠的電氣人員掌握?？删幊绦蚩刂破魇菍楣S現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境設(shè)計的，結(jié)構(gòu)上采取整體密封或插件組合型，對印刷電路板、電源、機(jī)架、插座的制造和安裝，均采用了嚴(yán)密的措施。可編程序控制器由于具有前述的各種優(yōu)點，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有不可比擬的競爭力。當(dāng)然在電梯的控制領(lǐng)域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運動的核心部分是很合理的選

8、擇，而且可編程序控制器現(xiàn)在在市場上也是一種成熟的產(chǎn)品?？傊?jīng)上述比較可得，我確定選用PLC控制電梯的運行。1.2 電梯PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建1).機(jī)房機(jī)房用來安裝曳引機(jī)、電控屏、限速器等。機(jī)房可以設(shè)置在井道頂部，也可設(shè)置在井由自部。當(dāng)機(jī)房設(shè)于井道底部時，即為曳引機(jī)下置式曳引方式。這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建筑物承重大，對井道尺寸要求大，只有在機(jī)房無法頂置時才使用。對于絕大多數(shù)電梯，橢均設(shè)于井道頂部。機(jī)房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風(fēng)條件。2).轎廂轎廂是用以運送乘客和貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架。是由上橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成；轎廂體由轎廂底、轎

9、廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。3).門廳每一層電梯門口裝的門，門上帶有機(jī)器鎖及電氣接點。客梯多為自動開關(guān)門，開關(guān)門由轎廂門上的開門刀帶動廳門上的橡皮勒轆來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關(guān)門裝置驅(qū)動的。4).重量平衡系統(tǒng)該系統(tǒng)由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成，對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯設(shè)計影響的裝置。5).電力拖動系統(tǒng)該系統(tǒng)由曳引機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置和變頻器等組成。對電梯實行速度控制。曳引電動機(jī)是電梯的動力源，根

10、據(jù)電梯的配置可用交流電動機(jī)或直流電動機(jī)；供電系統(tǒng)是為電動機(jī)提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號，一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電動機(jī)相連；調(diào)速裝置對曳引電動機(jī)實行調(diào)速控制；變頻器可以通過改變頻率的大小來控制其運行速度的快慢。6).電器控制系統(tǒng)該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它起著操縱和控制電梯運行的作用。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急；位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機(jī)房中，由各類電氣控制元件（或板）組成，是電梯實行電

11、氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發(fā)出加減速信號等作用。它可由機(jī)械式、繼電器式或電子式組成。7).安全保護(hù)系統(tǒng)電梯上設(shè)有機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，以保證電梯安全使用。機(jī)械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護(hù)作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護(hù)作用；切斷總電源的極限保護(hù)。1.3電梯的初始狀態(tài)、運行中狀態(tài)和運行后狀態(tài)分析1.31電梯的初始狀態(tài)假設(shè)電梯開始時處于第1 層待命、各層顯示器都被初始化, 電梯處于以下狀態(tài):各層呼叫燈均不亮。電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”。電梯內(nèi)部及外部各樓電梯門均關(guān)閉。1.32電梯運行過程中按下某層呼叫按鈕( 13 層) 后, 該層呼叫燈亮

12、, 電梯響應(yīng)該層呼叫。電梯上行或下行直至該層。各樓層顯示隨電梯移動而改變,各層指示燈也隨之而變運行中電梯門始終關(guān)閉, 到過指定層時, 門才打開。在電梯運行過程中, 支持其他呼叫。1.3.3 電梯運行后狀態(tài)在到達(dá)指定樓層后, 電梯會繼續(xù)待命, 直到新命令產(chǎn)生。電梯在到達(dá)指定樓層后, 電梯門會自動打開, 經(jīng)過一段時間自動關(guān)閉, 在過程中, 支持手動開門或關(guān)門。各樓層顯示值為該層所在位置, 且上行與下行指示燈均滅。FXON 系列中的FXON 24M，它是將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的微型可編程控制器。在控制器內(nèi)備有模擬電位器與RUN/STOP 開關(guān)等，方便功能實現(xiàn)，通過擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊與基本單元的

13、連接，可自由地選擇使用方法。1.4實際運行中的控制要求分析實際中, 電梯服務(wù)的對象是許多乘客, 乘客乘坐電梯的目的地是不完全一樣的, 而且, 每一個乘客呼叫電梯的時間有前有后。因此, 我們將電梯在實際中的各種具體情況加以分類, 做出分析, 以便于編制程序。1.4.1 電梯上行分析若電梯在上行過程中, 某樓層有呼叫產(chǎn)生時, 可分以下兩種情況:( 1) 若呼叫層處于電梯當(dāng)前運行層之上、目標(biāo)運行層之下, 則電梯應(yīng)在完成前一指令之前先上行至該層, 完成該層呼叫后再由近至遠(yuǎn)的完成其他各個呼叫動作。( 2) 呼叫層處于電梯當(dāng)前運行層之下, 則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令, 直至電梯重新處于待命狀態(tài)為

14、止。1.4.2 電梯下行分析若電梯在下行過程中, 某樓層有呼叫產(chǎn)生時, 可分以下兩種情況:( 1) 若呼叫層處于電梯當(dāng)前運行層之下、目標(biāo)運行層之上, 則電梯應(yīng)在完成前一指令之前先下行至該層, 完成該層呼叫后再由近至遠(yuǎn)的完成其他各個呼叫動作。( 2) 呼叫層處于電梯當(dāng)前運行層之上, 則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令, 直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。1.5 電梯的7 項控制要求( 1) 呼叫接收控制接受每個呼叫按鈕( 包括內(nèi)部和外部的呼叫) 的呼叫命令, 并做出相應(yīng)的響應(yīng)。( 2) 樓層呼叫控制電梯停在某一層( 例如2 層) 時, 此時按動該層的呼叫按鈕( 上呼叫或下呼叫) , 則相當(dāng)于發(fā)出打

15、開梯的門命令, 進(jìn)行開門的動作過程; 若此時電梯的轎箱不在該層( 在1、3 層) ,則等到電梯關(guān)門后, 按照不換向原則控制電梯向上或向下運行。( 3) 運行方向控制電梯運行的不換向原則是指電梯優(yōu)先響應(yīng)不改變現(xiàn)在電梯運行方向的呼叫, 直到這此命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反向運行的呼叫。( 4) 樓層到達(dá)控制電梯在每一層都有1 個行程開關(guān), 當(dāng)電梯碰到某層的行程開關(guān)時, 表示電梯已經(jīng)到達(dá)該層。( 5) 呼叫按鈕控制當(dāng)按動某個呼叫按鈕后, 相應(yīng)的呼叫指示燈亮并保持,直到電梯響應(yīng)該呼叫為止。( 6) 電梯門控制當(dāng)電梯停在某層時, 在電梯內(nèi)部揮動開門按鈕, 則電梯門打開, 按動電梯內(nèi)部的關(guān)門按鈕, 則

16、電梯門關(guān)閉。但在電梯運行期間電梯門是不能打開的。( 7) 樓層指示燈控制當(dāng)電梯運行到某層后, 相應(yīng)的樓層指示燈亮, 直到電梯運行到前方一層時樓層指示燈改變。1.6 可行性論證可編程序控制器是由繼電器邏輯控制而來的，所以它在開關(guān)量處理、順序控制方面具有一定的優(yōu)勢，發(fā)展初期主要側(cè)重于開關(guān)量順序控制。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器增加了數(shù)值運算、PID閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，并開始與個人計算機(jī)或小型計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，它本身也可以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鞯膽?yīng)用領(lǐng)域，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著可編程序控制器的性能價格比的不斷提高，過去許多使用專用計算機(jī)的場合也可以使用

17、可編程序控制器。比如用在開關(guān)量的控制，這是可編程序控制器最基本最廣泛的應(yīng)用，它的輸入和輸出信號都是只有通、斷狀態(tài)的開關(guān)量信號，這種控制與繼電器控制最為接近，可以用價格較低，僅有開關(guān)量控制的功能的可編程序控制器作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物。開關(guān)量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動線生產(chǎn)線，如機(jī)床控制、沖壓、鑄造機(jī)械、運輸帶、包裝機(jī)械的控制，同樣也可以用于電梯的控制。通過上述的簡述，我希望在控制系統(tǒng)中能夠達(dá)到如下要求：乘坐舒適感根據(jù)人們生活中的經(jīng)驗證明，在運動速度不變的情況下，速度值的大小對人們的器官基本上沒有什么影響，這只是指人們沿地面或空中的沿與地面平行的任意方向運動的情況而言的。高速的升

18、降運動就和上述運動有所不同。這是由于在升降運動中，人體周圍氣壓的迅速變化，對人們的器官產(chǎn)生影響。例如耳膜會感到壓力而嗡嗡響等等。只要采取一定措施，這些影響是可以消除的。所以目前電梯的運行速度雖已高達(dá)10m/s。仍能使乘客無大的不適感。1.7 設(shè)計的整體布局及其選型通過上述的分析可知，我所選擇的電梯載重量為1000kg,速度為1m/s,七層七站。PLC的型號為FX2N-128MR，通過其繼電器電路圖來設(shè)計出梯形圖，通過PLC的選型連接其PLC接線圖。電動機(jī)選用交流三相異步電動機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)和操作簡便、價格便宜、堅固耐用、工作可靠等優(yōu)點；其缺點是調(diào)速性差、概率因數(shù)低。變頻器選用安川變頻器

19、（616G5），它作為通用變頻器適合任何應(yīng)用場合,在低速下能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)啟動（1%額定轉(zhuǎn)速），并且極其精確地運行。它的自動調(diào)整功能可使世界各地生產(chǎn)的電動機(jī)達(dá)到高性能運行。具有如下優(yōu)點：低速大轉(zhuǎn)矩和全頻域平穩(wěn)加、減速；驅(qū)動普通電機(jī)能達(dá)到最佳的控制效果；操作簡單靈活；具有擴(kuò)展功能，既可單機(jī)使用也可聯(lián)網(wǎng)使用；設(shè)計平均無故障時間：250 000小時。把50Hz的工頻交流電經(jīng)過處理后輸出頻率可調(diào)的交流電的電氣裝置叫變頻器。它由整流電路、濾波電路、再生制動電路、逆變電路和控制電路組成。第二章 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理2.1 PLC的體系結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)是

20、基本一致的。如下圖所示：編程器中央處理單元（CPU）輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲區(qū)用戶程序存儲區(qū)電源PLC硬件的基本結(jié)構(gòu)2.2 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)可編程序控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。（如下圖所示）可編程序控制器實際上是一種工業(yè)控制計算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU（中央處理單元）、存儲器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。(1) CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機(jī)處理

21、器（CPU）和存儲器組成。CPU的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：1） 輸入處理：將現(xiàn)場的開關(guān)量輸入信號和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。2） 程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號去控制有關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。3） 輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。(2) I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字開關(guān)、限位開關(guān)、接收開關(guān)、關(guān)電開關(guān)、

22、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而可編程序控制器的輸入/輸出信號電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以CPU模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。(3) 編程器編程器除了用來輸入和編

23、輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。2.3 開關(guān)量I/O模塊開關(guān)量模塊的輸入輸出信號僅有接通和斷開兩種狀態(tài)。電壓等級有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬，如某交流220V輸入模塊的允許低電壓為070V，高電壓為70256V，頻率為4763HZ。各I/O點的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯示在面板上，外部I/O接線一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使

24、用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模。開關(guān)量I/O模塊可能4，8，16，32，64點。2.3.1 a 直流輸入電路2.3.1 輸入模塊 輸入電路中設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤的輸入信號。濾波電路延遲時間的典型值為1020ms（信號上升沿）和2050ms（信號下降沿），輸入電流約為10mA，上圖2.3.1a是某直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖。本節(jié)的輸入電路和輸出電路都只畫出了一路，COM是各路的公共點。圖中的輸入觸點直接接在公共點和輸入端（400是梯形圖中輸入繼電器的編號）之間，不需要外接電源。有的可編程序控制器還可以為接

25、近開關(guān)、光電開關(guān)之類的傳感器提供24V電源。（如圖2.3.1b）圖2.3.1 b 輸入電路當(dāng)圖2.3.1b中的外接觸點接通時，光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，信號經(jīng)內(nèi)部電路傳送給CPU模塊。圖2.3.1 c是交流輸入電路。光電耦合器中有兩個反并聯(lián)的發(fā)光二極管，顯示用的兩個發(fā)光二極管也是反并聯(lián)的，因此這個電路可以接收外部的交流輸入電壓。圖2.3.1 c 交流輸入電路2.3.2 輸出模塊輸出模塊的功率放大元件有大功率晶體管和磁效應(yīng)管（驅(qū)動直流負(fù)載）、雙向可控硅（驅(qū)動內(nèi)交流負(fù)載）和小型繼電器，后者可以驅(qū)動交流負(fù)載或直流負(fù)載。輸出電流的典型值為0.52A，負(fù)載電源由外部現(xiàn)場提供。輸出電流

26、的額定值與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)，但是只能驅(qū)動100VA/22V的電感性負(fù)載和100W的白熾燈。額定負(fù)載電流還與溫度有關(guān)，溫度升高時額定負(fù)載電流減小，有的可編程序控制器提供了有關(guān)曲線。輸出模塊內(nèi)可能設(shè)置有熔斷器，并在模塊面板上用發(fā)光二極管顯示熔斷器的狀態(tài)。某些新式的模塊用非破壞性的電子保護(hù)電路代替熔斷器。2.4 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。這種計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理結(jié)構(gòu)在功能上某些相似之處。2.5 PLC的選型為了能夠更好的選型，

27、工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。2.5.1 輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。2.5.2 存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的

28、大小，因此程序容量小于存儲器容量。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。2.5.3 控制功能的選擇該選擇包括控制功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。（一)控制功能 控制功能包括PID控制運算、前饋補(bǔ)償控制運算、比值控制運算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用

29、的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。 (三)編程功能 PLC的編程有離線編程和在線編程兩種，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)應(yīng)用要求合理選用。離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的

30、程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。(四)診斷功能 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。(五)處理速度 PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則PLC將掃描不到該信號，造成

31、信號數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時間約0.20.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K。2.6 PLC控制程序設(shè)計2.6.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計基本原則1) 最大限度的滿足被控對象的控制要求。2) 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)、使用和維護(hù)方便。3) 保證控制系統(tǒng)安全可靠。4) 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)在選擇PLC容量時應(yīng)適當(dāng)留 有余量。2.6.2

32、 PLC編程步驟具體編制一個PLC控制程序的基本步驟如下(其流程圖見2.7)。 2.6.3 PLC提供的編程語言1) 標(biāo)準(zhǔn)語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點；A.它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。B.梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是PLC輸入點接的開關(guān)也可以是PLC內(nèi)部繼電器的接點或內(nèi)部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。C.梯形圖中的接點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供CPU內(nèi)部使用。D.PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先

33、后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當(dāng)條件使用。2) 語句表語言，類似于匯編語言。3)邏輯功能圖語言，沿用半導(dǎo)體邏輯框圖來表達(dá)，一般一個運算框表示一個功能，左邊畫輸入、右邊畫輸出。將PLC的I/O位分配給輸入輸出設(shè)備確定系統(tǒng)必須完成的各項任務(wù)及其順序1.2編制PLC程序（梯形圖或指令代碼）檢查程序有無錯誤運行程序有無錯誤通過PC機(jī)、GPC或FIT輸入程序至PLC修改程序NOYESYES調(diào)整程序 程序投入使用NO 圖2.7 PLC編程步驟第三章 電梯硬件及軟件系統(tǒng)設(shè)計3.1電氣控制系統(tǒng)圖l為本系統(tǒng)的組成框圖。圖中。輸出為：l、電動機(jī)；2、上下行接觸

34、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、手動開關(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)對輸入，禽出點的需求量和控制過程的難易程度。(1)IO點的估算：系統(tǒng)的輸入點有：門廳召喚按鈕6個輸入點；轎內(nèi)指令按鈕4個點；樓層感應(yīng)器4個點；門區(qū)感應(yīng)l點；手動開門l點：共計輸入點16點。而輸出點有：快慢速接觸器2點；上下行接觸器2點；樓層指示燈4點；門鎖1個點；共計輸出點9點?？傆婭O點數(shù)為169；(2)可編程控制器S7200的CPU226輸入，輸出點數(shù)為2416。足以滿足要求。3.2梯PLC控制

35、系統(tǒng)設(shè)計3.2.1狀態(tài)指示設(shè)計當(dāng)電梯運行至某層有指令發(fā)出時指示位置及指令。以二層為例：LD twoselet 二層內(nèi)選撣 S twoseletq，1 二層內(nèi)選擇指示 LD twoup 二層上呼 S twoupq，1 二層上呼指示 LJ)twodown 二層下呼 S twodownq，1 二層下呼指示 LD twoseat 二層位置 = twoeeatq 二層位置指示3.2.2程序設(shè)計以電梯在三層下行情況為例。當(dāng)電梯的一或二層有指令時，將三層下行位置1，同時無上行，驅(qū)動電梯下行。程序說明如下：電棒在三晨時下行情況 LDoneseletq 一層內(nèi)選擇 0 twmeletq 或二層內(nèi)選擇 Ooneu

36、pq 或一層上呼 0 twodownq 或二層下呼 O tWoup_q 或二層上呼 A畦I州eseatq 在三層位置時 SV0.1.1 置三層下行位 電椿下行 LDV0.0 有四層下行位 OV0.1 或有三層下行位 OV0.2 或有二層下行位 AN up 同時無上行 =down 電梯下行 3.2.3程序設(shè)計以電梯在二層上行情況為例。程序說明如下：33到達(dá)時程序設(shè)計電梯到達(dá)某層時。將已完成的指令信號復(fù)位。以電梯到達(dá)三層為例。程序ig明如下：4組態(tài)軟件模擬電梯PLC控制系統(tǒng)顯示設(shè)計MCGsm態(tài)軟件具有全中文、面向窗口的可視化操作界面。實時性強(qiáng)，有良好的并行處理性能和豐富生動的多媒體畫面。MCGSm

37、態(tài)軟件的開放式結(jié)構(gòu)擁有廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。同時。提供良好的安全機(jī)制，為多個不同級別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限。MCGS組態(tài)軟件支持多種硬件設(shè)備，實現(xiàn)“設(shè)備無關(guān)”，用戶不必因外部設(shè)備的局部改動，而影響整個系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立。又緊密相關(guān)。利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計。在設(shè)備組態(tài)窗口中選擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備添加西門子S7200PLC。正確設(shè)置其屬性。正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接，即可實現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件的通訊。將PLC中的串口驅(qū)動程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合，使電腦對PLC發(fā)出的信號有響應(yīng)。在MCGS組

38、態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個動畫界面。在界面上設(shè)置各個控件的屬性，使設(shè)置的控件按照真實的情況動作，檢驗和測試電梯PLC控制系統(tǒng)對電梯的運行狀態(tài)的控制效果。MCGS用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來構(gòu)成一個應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構(gòu)構(gòu)?？梢詫崟r數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。組態(tài)過程如圖2所示：3.3硬件系統(tǒng)要求及設(shè)計一、 控制要求：1系統(tǒng)應(yīng)具備：有司機(jī)、無司機(jī)、消防三種工作模式。2系統(tǒng)應(yīng)具備下列幾項控制功能:1）自動響應(yīng)層樓召喚信號(含上召喚和下召喚)。2）自動響應(yīng)轎廂服務(wù)指令信號。3）自動完成轎廂層樓位置顯示(二進(jìn)制方式)。4）自動顯示電梯運行方向。5）具有電梯直達(dá)功

39、能和反向最遠(yuǎn)停站功能。3系統(tǒng)提供的輸入控制信號:AYS 向上行駛按鈕AYX 向下行駛按鈕YSJ 有/無司機(jī)選擇開關(guān)1YC 一樓行程開關(guān)2YC 二樓行程開關(guān)3YC 三樓行程開關(guān)A1J 一樓指令按鈕A2J 二樓指令按鈕A3J 三樓指令按鈕AJ 指令專用開關(guān)(直駛)ZXF 置消防開關(guān)A1S 一樓上召喚按鈕A2S 二樓上召喚按鈕A2X 二樓下召喚按鈕A3S 三樓上召喚按鈕A3X 三樓下召喚按鈕4系統(tǒng)需要輸出的開關(guān)控制信號：KM 開門顯示GM 關(guān)門顯示MGB 門關(guān)閉顯示DCS 上行顯示DCX 下行顯示S 上行繼電器(控制電動機(jī)正轉(zhuǎn))X 下行繼電器(控制電動機(jī)反轉(zhuǎn))YX 運行顯示A LED 七段顯示器 a

40、 段發(fā)光二極管B LED 七段顯示器 b 段發(fā)光二極管C LED 七段顯示器 c 段發(fā)光二極管D LED 七段顯示器 d 段發(fā)光二極管E LED 七段顯示器 e 段發(fā)光二極管F LED 七段顯示器 f 段發(fā)光二極管G LED 七段顯示器 g 段發(fā)光二極管1DJA 一樓指令信號登記顯示2DJA 二樓指令信號登記顯示3DJA 三樓指令信號登記顯示1DAS 一樓上召喚信號登記顯示2DAS 二樓上召喚信號登記顯示2DAX 二樓下召喚信號登記顯示3DAS 三樓上召喚信號登記顯示3DAX 三樓下召喚信號登記顯示具體的控制要求序號 輸入 輸出 原停靠層 召喚樓層 運行方向 運行情況1 2F或3F 1F呼 下

41、行 電梯下行至1F停2 1F 2F上呼或2F下呼 上行 電梯上行至2F停3 3F 2F上呼或2F下呼 下行 電梯下行至2F停4 1F或2F 3F呼 上行 電梯上行至3F停5 3F 1F呼、2F同時下呼 下行 電梯下行至2F停10S后繼續(xù)下行至1F停6 1F 2F上、3F同時呼 上行 電梯下行至2F停10S后繼續(xù)下行至1F停7 3F 先2F上呼后 1F呼 先下行后上行 電梯上行至2F停10S后繼續(xù)上行至3F停8 1F 先2F下呼后3F呼 先上行后下行 電梯下行至1F停10S后繼續(xù)上行至2F停9 3F 先1F呼后 2F上呼 停 反向召喚無效10 1F 先3F呼后 2F下呼 停 反向召喚無效確定I/

42、O接口點數(shù)1、輸入接口： 2、輸出接口（1）安全回路 （1）上行接觸器（2）門鎖 （2）下行接觸器（3）檢修開關(guān) （3）快車接觸器（4）上平層感應(yīng)器 （4）慢車接觸器（5）下平層感應(yīng)器 （5）一級加速接觸器（6）向上按鈕 （6）一級減速接觸器（7）向下按鈕 （7）二級減速接觸器（8）關(guān)門按鈕 （8）三級減速接觸器以上為一組：選用交流220V電壓的接觸器（9）開門按鈕 （9）開門繼電器（10）上強(qiáng)迫減速限位 （10）關(guān)門繼電器（11）下強(qiáng)迫減速限位 （11）JK繼電器（12）消號按鈕 （12）蜂鳴器（13）鎖梯鑰匙 （13）向上方向顯示（14）一樓樓層感應(yīng)器 （14）向下方向顯示（15）二樓樓層

43、感應(yīng)器 （15）一樓樓層顯示（16）三樓樓層感應(yīng)器 （16）二樓樓層顯示（17）一樓指令按鈕 （17）三樓樓層顯示（18）二樓指令按鈕 （18）一樓指令顯示（19）三樓指令按鈕 （19）二樓指令顯示（20）一樓向上召喚按鈕 （20）三樓指令顯示（21）二樓向上召喚按鈕 （21）一樓上召喚顯示（22）二樓向下召喚按鈕 （22）二樓上召喚顯示（23）三樓向下召喚按鈕 （23）二樓下召喚顯示 （24）三樓下召喚顯示二、線路部分1，安全、門鎖回路、制動器械、門機(jī)回路2,主回路圖3、PLC接線圖4、PLC接線圖3.4 軟件系統(tǒng)設(shè)計語句表以下是電梯向上運行控制LD I1.3O I1.4O I1.5O I0.1O I0.2O I0.5O