畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC的自動(dòng)電梯運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘要隨著我國(guó)科技與經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，電梯逐漸融入我們的日常生活與工作當(dāng)中。它不僅僅是高層建筑里的必備設(shè)施，在多層建筑里也是不可缺少的垂直運(yùn)輸工具。電梯的控制系統(tǒng)已由初期的繼電控制向微機(jī)控制發(fā)展?？删幊炭刂破饔捎诰哂锌煽啃愿撸δ軓?qiáng)大等特點(diǎn)已經(jīng)成為電梯微機(jī)控制系統(tǒng)的核心。本機(jī)控制單元采用以三菱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)電梯的升降；加、減速；平層、起動(dòng)、自動(dòng)控制。其機(jī)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)鍵詞：電梯 控制系統(tǒng) 可編程控制器AbstractAs China's technological and economic p

2、rogress, the elevator gradually integrated into our daily lives and work them. It is not just high-rise building in the necessary facilities, in the multi-storey buildings in the vertical transport is essential. Elevator control system from the initial development of relay control to computer contro

3、l. Programmable controllers as high reliability, powerful features such as computer control systems have become the core of the elevator. The control unit using the Mitsubishi PLC programmable controller controls the whole process of the machine. The entire system through the PLC, logic control circ

4、uit of the elevator lift; acceleration, deceleration; flat layer, starting, automatic control. The organization is simple, high efficiency, high precision leveling, easy to understand and master.Keywords ：elevator, control system, programmable controller目錄摘要IAbstractII目錄III前言11 電梯概述21.1 電梯的定義和種類21.1

5、.1 電梯的定義21.1.2 電梯的種類21.2 電梯的主要組成31.2.1 電梯在空間上的組成31.3 國(guó)外電梯的情況41.4 國(guó)內(nèi)電梯的情況51.5 電梯技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)62 PLC的介紹82.1 可編程控制器（PLC）82.2 可編程控制器（PLC）的發(fā)展階段82.3 可編程控制器（PLC）發(fā)展趨勢(shì)92.4 可編程控制器（PLC）的工作原理102.5 可編程控制器（PLC）的性能指標(biāo)122.6 可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)與應(yīng)用133 PLC的選擇及其控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)163.1 可編程序控制器（PLC）的選擇163.1.1 可編程控制器（PLC）的選型173.2 可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)硬

6、件開(kāi)發(fā)173.2.1 設(shè)計(jì)思路173.2.2 I/O點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇203.3 可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)213.3.1 電梯的三個(gè)工作狀態(tài)213.3.2 確定系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)方法223.3.3 系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程234 電梯系統(tǒng)模擬調(diào)試及安裝314.1 電梯系統(tǒng)模擬調(diào)試314.2 電梯系統(tǒng)安裝調(diào)試31總結(jié)33致謝34參考文獻(xiàn)35前言隨著城市建設(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)和生活中有著廣泛的應(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。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)

7、，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)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)。1 電梯概述1.1 電梯的

8、定義和種類1.1.1 電梯的定義電梯在漢語(yǔ)詞典中的解釋為：建筑物中用電作動(dòng)力的升降機(jī),代替步行上下的樓梯。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7024.1-86電梯名詞術(shù)語(yǔ)規(guī)定，電梯的定義：用電力拖動(dòng)，具有乘客或載貨轎廂，其運(yùn)行于垂直的或與垂直方向傾斜不大于15度角的兩側(cè)剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和(或)貨物的固定設(shè)備。另外，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7588-87電梯制造與安裝規(guī)范，對(duì)電梯的技術(shù)含義作了如下敘述：乘客方便的進(jìn)出，轎廂至少部分的在兩根垂直的或與垂直方向成傾斜角小于15度的剛性導(dǎo)軌之間運(yùn)行。從以上的兩個(gè)條文可以理解電梯的含義：（1）電梯是由電力來(lái)驅(qū)(拖)動(dòng)的。（2）沿著垂直方向運(yùn)行的一種提升設(shè)備，可以是乘客的，也可以是載

9、貨的。（3）轎廂要方便于乘坐乘客或承載貨物。1.1.2 電梯的種類1. 按運(yùn)行速度分類（1）超高速電梯（3m/s-10m/s或更高的電梯，通常用于超高層建筑物內(nèi)）。（2）高速電梯（2m/s-3m/s的電梯。如2m/s，2.5m/s，3m/s等；通常用在16層以上的建筑物內(nèi)）。（3）快速電梯（>lm/s而<2m/s的電梯。如1.5m/s，1.75m/s；通常用在10層以上的建筑物內(nèi)）。（4）低速電梯（lm/s及以下的電梯。如0.25m/s，0.5m/s，0.75m/s，1m/s；通常用在10層以下的建筑或客貨兩用電梯或貨梯）。2. 按用途分類（1）乘客電梯；（2）載貨電梯；（3）客貨

10、（兩用）電梯； （4）病床電梯；（5）住宅電梯；（6）雜物電梯；（7）船用電梯；（8）觀光電梯；（9）車(chē)輛電梯。3. 按有無(wú)司機(jī)分類（1）有司機(jī)電梯必須有專職司機(jī)操縱。（2）無(wú)司機(jī)電梯不需要專門(mén)司機(jī)，而由乘客自己操縱，具有集選功能。（3）有/無(wú)司機(jī)電梯根據(jù)電梯控制電路及客流量等，平時(shí)可改由乘客自己操縱電梯運(yùn)行，客流大或必要時(shí)可由司機(jī)操縱。4. 按操縱控制方式分類（1）手柄控制電梯；（2）按鈕控制電梯；（3）信號(hào)控制電梯；（4）集選控制電梯；（5）下(或)上集選控制電梯；（6）并聯(lián)控制電梯；（7）梯群程序控制電梯；（8）梯群智能控制電梯；（9）微機(jī)控制電梯。5. 按拖動(dòng)方式分類（1）直流電梯；（

11、2）交流電梯；（3）液壓電梯；（4）齒輪齒條電梯；（5）螺桿式電梯；（6）直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)電梯。1.2 電梯的主要組成電梯是把機(jī)電合成一體的大型復(fù)雜產(chǎn)品，為了研究的方便，必須首先對(duì)電梯的總體結(jié)構(gòu)有概括認(rèn)識(shí)。1.2.1 電梯在空間上的組成一部電梯總體的組成有機(jī)房、井道、轎廂和層站四個(gè)部分，也可看成一部電梯占有了四大空間。1. 轎廂所屬的主要構(gòu)件：轎頂輪、轎廂架、轎廂底、轎廂門(mén)、自動(dòng)門(mén)機(jī)構(gòu)、自動(dòng)安全觸板、平層感應(yīng)器、護(hù)腳板、導(dǎo)靴、對(duì)重、電話、繩頭板。2. 井道所屬的主要構(gòu)件：轎廂導(dǎo)軌、對(duì)重導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架和壓道板，對(duì)重輪、隨線電纜、極限開(kāi)關(guān)、端站限位開(kāi)關(guān)、轎廂中間接線盒。3. 機(jī)房所屬的主要構(gòu)件：控制柜

12、、承重梁、導(dǎo)向輪、限速器、選層器、極限開(kāi)關(guān)。4. 層站所屬的主要構(gòu)件：層樓顯示器、自動(dòng)層門(mén)鑰匙開(kāi)關(guān)、手動(dòng)鑰匙開(kāi)關(guān)、層門(mén)門(mén)鎖、層門(mén)框、層門(mén)地坎、呼梯鈕、到站鐘。1.3 國(guó)外電梯的情況國(guó)外電梯行業(yè)發(fā)展迅猛，不僅在節(jié)能上做了很大的功夫，現(xiàn)在在智能化，遠(yuǎn)程化，集成化，可視化也已有了先進(jìn)的技術(shù)！例如：（1）集垂直運(yùn)輸與水平運(yùn)輸?shù)膹?fù)合運(yùn)輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在一個(gè)井道內(nèi)設(shè)置多臺(tái)轎廂。轎廂在計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)控制下，可以在軌道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)交換各自運(yùn)行路線。該系統(tǒng)節(jié)省了井道占用的空間，解決了超高層建筑電梯鋼絲繩和電纜重量太大的問(wèn)題，尤其適合于具有同一底樓的多塔形高層建筑群中前往空中大廳的穿梭直駛電梯。（2）交

13、流永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)的無(wú)機(jī)房電梯無(wú)機(jī)房電梯由于曳引機(jī)和控制柜置于井道中，省去了獨(dú)立機(jī)房，節(jié)約了建筑成本，增加了大樓的有效面積，提高了大樓建筑美學(xué)的設(shè)計(jì)自由度。而交流永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)的特點(diǎn)是：（A）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，體積小，重量輕，形狀可靈活多樣；（B）配以變頻控制可以實(shí)現(xiàn)更大限度的節(jié)能；（C）沒(méi)有齒輪，于是沒(méi)有齒輪振動(dòng)和噪聲，齒輪效率，齒輪磨損及油潤(rùn)滑問(wèn)題，減少了維護(hù)工作，降低了油污染；（D）由于失電時(shí)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，增加了曳引系統(tǒng)的安全可靠性。（3）彩色大屏幕液晶樓層顯示器。這類顯示器可以以高分辨率的彩色平面或三維圖像顯示電梯的樓層信息（如位置、運(yùn)行方向），還可以顯示實(shí)時(shí)的

14、載荷、故障狀態(tài)等。通過(guò)控制中心的設(shè)置還可以顯示日期、時(shí)間、問(wèn)候語(yǔ)、樓層指南、廣告等，甚至還可以與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和尋呼系統(tǒng)聯(lián)接發(fā)布天氣預(yù)報(bào)、新聞等。有的顯示器又增加了觸摸查詢功能。該裝置緩解了陌生乘客在轎廂內(nèi)面對(duì)面對(duì)視時(shí)的尷尬、無(wú)趣的局面，降低了乘客乘梯時(shí)心理等待焦慮感。（4）電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將控制柜中的信號(hào)處理計(jì)算機(jī)獲得的電梯運(yùn)行和故障信息通過(guò)公共電話網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)（都需要使用調(diào)制解調(diào)器）傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的能夠提供可視界面的專業(yè)電梯服務(wù)中心的計(jì)算機(jī)，以便那里的服務(wù)人員掌握電梯運(yùn)行情況，特別是故障情況。該系統(tǒng)一般具有顯示故障、分析故障、故障統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)等功能，還有的可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試與操作，便于維修人

15、員迅速進(jìn)行維修應(yīng)答和采取維修措施。這樣縮短了故障處理時(shí)間，簡(jiǎn)化了人工故障檢查的勞動(dòng)，保證了大樓電梯安全高效地運(yùn)行。1.4 國(guó)內(nèi)電梯的情況中國(guó)電梯行業(yè)從市場(chǎng)規(guī)模上已經(jīng)有了很大提高，一些自主品牌也逐步提升了自己的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)含量，我國(guó)政府提出的節(jié)約型社會(huì)正好讓電梯行業(yè)中擁有節(jié)能電梯技術(shù)的企業(yè)有機(jī)會(huì)發(fā)展，另外，國(guó)外用戶比以前更多地青睞中國(guó)產(chǎn)品也為中國(guó)電梯的崛起提供了機(jī)會(huì)。目前我國(guó)節(jié)能電梯技術(shù)在某些方面已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，但是節(jié)能電梯的普及率還很低，可節(jié)電30%以上的無(wú)齒輪電梯普及率不及10%，可以能源再生的造能電梯普及率不及2%。因此專家預(yù)計(jì)，節(jié)能電梯市場(chǎng)會(huì)在“十一五”期間進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。節(jié)能

16、電梯從2001年開(kāi)始進(jìn)入我國(guó)辦公樓、住宅樓、酒店等場(chǎng)所，經(jīng)過(guò)5年的發(fā)展，全國(guó)的無(wú)齒輪電梯市場(chǎng)從幾千臺(tái)增長(zhǎng)到近6萬(wàn)臺(tái)。目前我國(guó)已超過(guò)日本成為世界最大的新裝電梯市場(chǎng)。由于房地產(chǎn)業(yè)、城市公共建設(shè)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，預(yù)計(jì)未來(lái)10年，我國(guó)的電梯市場(chǎng)仍將保持每年20%的遞增速度，年平均銷(xiāo)售額至少500億美元。房地產(chǎn)市場(chǎng)快速發(fā)展，對(duì)電梯的需求繼續(xù)擴(kuò)大。專家估計(jì)未來(lái)50年我國(guó)新增住房面積將達(dá)到200億平方米。目前國(guó)家規(guī)定20米以上高樓就應(yīng)安裝電梯，因此未來(lái)電梯最大的市場(chǎng)就是住宅市場(chǎng)。此外，機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、地鐵等大型公共設(shè)施建設(shè)對(duì)自動(dòng)扶梯、觀光電梯等電梯的需求量也十分可觀。西部地區(qū)的小城鎮(zhèn)建設(shè)速度加快。東部地區(qū)城市化經(jīng)

17、過(guò)20年的發(fā)展，有些發(fā)達(dá)地區(qū)城市化水平已達(dá)到80%，基本飽和，甚至出現(xiàn)了逆城市化的趨勢(shì)。而近年來(lái)西部地區(qū)國(guó)民生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)速度，已經(jīng)與電梯需求高速發(fā)展所需的GDP水平相吻合。電梯更新進(jìn)入高峰期。雖然國(guó)家對(duì)電梯壽命目前沒(méi)有提出強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，但是按國(guó)外電梯使用壽命的慣例，一般日本系列電梯設(shè)計(jì)壽命為15年，歐美電梯設(shè)計(jì)壽命為25年。根據(jù)我國(guó)電梯選購(gòu)的實(shí)際情況，采用日本系列產(chǎn)品或技術(shù)的比例大約有60%以上，國(guó)內(nèi)在1990年前安裝的日系電梯已經(jīng)全部到了更新期。而且1990年以前的電梯生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)比較落后，電梯的耗電水平是現(xiàn)在節(jié)能電梯的三到四倍。按電梯使用壽命及15年前電梯安裝數(shù)量看，預(yù)計(jì)2007年將有 15

18、000至20000臺(tái)電梯需要更新。電梯節(jié)能潛力巨大，電梯和空調(diào)被認(rèn)為大型建筑兩大耗能大戶。據(jù)了解，目前我國(guó)星級(jí)酒店每平方米平均年耗電量為150千瓦時(shí)，一座3萬(wàn)5萬(wàn)平方米的星級(jí)酒店，其年總能耗大約相當(dāng)于3000至4000噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中將近一半用于電梯供電。電梯行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2005年在我國(guó)所有使用的電梯中如果有80%采用節(jié)能電梯，全年可以節(jié)約耗電122億千瓦時(shí)。如果2015年全部采用節(jié)能電梯，將節(jié)電800億千瓦時(shí)，幾乎等于三峽大壩一年的發(fā)電量。1.5 電梯技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1. 電梯群控系統(tǒng)將更加智能化電梯智能群控系統(tǒng)將基于強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟硬件資源，如基于專家系統(tǒng)的群控、基于模糊邏輯的群控、基于計(jì)算機(jī)圖

19、像監(jiān)控的群控、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的群控、基于遺傳基因法則的群控等。這些群控系統(tǒng)能適應(yīng)電梯交通的不確定性、控制目標(biāo)的多樣化、非線性表現(xiàn)等動(dòng)態(tài)特性。隨著智能建筑的發(fā)展，電梯的智能群控系統(tǒng)能與大樓所有的自動(dòng)化服務(wù)設(shè)備結(jié)合成整體智能系統(tǒng)。2. 超高速電梯速度越來(lái)越高21世紀(jì)將會(huì)發(fā)展多用途、全功能的塔式建筑，超高速電梯繼續(xù)成為研究方向。曳引式超高速電梯的研究繼續(xù)在采用超大容量電動(dòng)機(jī)、高性能的微處理器、減振技術(shù)、新式滾輪導(dǎo)靴和安全鉗、永磁同步電動(dòng)機(jī)、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等方面推進(jìn)。采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯也有較大研究空間。未來(lái)超高速電梯舒適感會(huì)有明顯提高。世界速度最快且運(yùn)行距離最長(zhǎng)的電梯：迪拜塔電梯，速

20、度最高達(dá)每秒17.4米。從電梯底到頂層124層的觀景臺(tái),只用一分零五秒。中國(guó)速度最快且運(yùn)行距離最長(zhǎng)的電梯：臺(tái)北101大樓，速度最高達(dá)每秒16.8米。3. 藍(lán)牙技術(shù)在電梯上廣泛應(yīng)用藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)是一種全球開(kāi)放的、短距無(wú)線通訊技術(shù)規(guī)范，它可通過(guò)短距離無(wú)線通訊，把電梯各種電子設(shè)備連接起來(lái)，無(wú)需縱橫交錯(cuò)的電纜線，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)。這種技術(shù)將減少電梯的安裝周期和費(fèi)用，提高電梯的可靠性和控制精度，更好地解決電氣設(shè)備的兼容性，有利于把電梯歸納到大樓管理系統(tǒng)或智能化管理小區(qū)系統(tǒng)中。4. 綠色電梯將普及要求電梯節(jié)能、減少油污染、電磁兼容性強(qiáng)、噪聲低、壽命長(zhǎng)、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等：甚至有

21、人設(shè)想在大樓頂部的機(jī)房利用太陽(yáng)能作為電梯補(bǔ)充能源。2 PLC的介紹隨著社會(huì)的不斷迅速發(fā)展，電梯的應(yīng)用越來(lái)越廣泛也越來(lái)越必要。電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求，而且電梯的首要保證就是安全，所以采用可編程控制器是非常合適的選擇。2.1 可編程控制器（PLC）可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)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)、靈活通用與維護(hù)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、機(jī)械等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。

22、2.2 可編程控制器（PLC）的發(fā)展階段雖然 PLC問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致可分三個(gè)階段：1.早期的PLC（60年代末70年代中期）早期的 PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)的PLC多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采

23、用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語(yǔ)言梯形圖一直沿用至今。2.中期的PLC（70年代中期80年代中、后期）在70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)。這樣，使PLC得功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬

24、量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。3.近期的PLC（80年代中、后期至今）進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。2.3 可編程控制器（PLC）發(fā)展趨勢(shì)1.向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的

25、PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。2.向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展當(dāng)前中小型PLC比較多，為了適應(yīng)市場(chǎng)的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展?，F(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。3.PLC大力開(kāi)發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶CPU和存儲(chǔ)器的智能I/O模塊，既擴(kuò)展了PLC功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了PLC

26、應(yīng)用范圍。4.增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。前二項(xiàng)共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過(guò)PLC本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。5.編程語(yǔ)言多樣化在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，PLC的編程語(yǔ)言也越來(lái)越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語(yǔ)言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語(yǔ)言、面向過(guò)程控制的流程圖語(yǔ)言、

27、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語(yǔ)言（BASIC、C語(yǔ)言等）等。多種編程語(yǔ)言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢(shì)。2.4 可編程控制器（PLC）的工作原理當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，用戶程序中眾多的操作需要執(zhí)行。但CPU是不能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作的，它只能按分時(shí)操作原理每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作。由于CPU的運(yùn)算處理速度較快，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀上來(lái)看幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，這種分時(shí)操作的過(guò)程叫做CPU對(duì)程序的掃描。掃描從0000號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開(kāi)始，再無(wú)中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址遞增的方向順序逐條掃描用戶程序即執(zhí)行，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序，就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)。

28、循序掃描的工作方式簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)，并為PLC的可靠運(yùn)行提供了可靠的保障。一方面，所掃描的程序被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用；另一方面，還可以利用CPU設(shè)置的定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描是否超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，從而避免了由于CPU內(nèi)部故障使程序進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。1. PLC的基本工作如下：（1）輸入現(xiàn)場(chǎng)信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)；（2）執(zhí)行程序：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算；（3）輸出控制信號(hào)：根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的 控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過(guò)程執(zhí)行完后，又重新開(kāi)

29、始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。PLC的掃描周期通常為幾十毫秒。圖2.1 可編程控制器工作過(guò)程圖2. 自診斷程序每次掃描開(kāi)始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對(duì)各輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)器和CPU等進(jìn)行診斷，診斷的方法通常是測(cè)試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若兩者一致，說(shuō)明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障。此時(shí)，PLC立即啟動(dòng)關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。診斷結(jié)束后，如無(wú)故障，PLC繼續(xù)掃描，檢查是否有編程器等的通信請(qǐng)求。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來(lái)的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息送給編程器顯示等。處理完通信后，PLC繼續(xù)往下

30、掃描，輸入現(xiàn)場(chǎng)信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號(hào)，完成一個(gè)掃描周期。然后又從自診斷開(kāi)始，進(jìn)行第二輪掃描。PLC就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的連續(xù)控制，直到接收到停機(jī)命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。2.5 可編程控制器（PLC）的性能指標(biāo)PLC的性能，通常是用以下多種指標(biāo)綜合表述，不同品種規(guī)格的PLC其性能指標(biāo)是不盡相同的，要根據(jù)具體悄況來(lái)分析。1. 編程語(yǔ)言常用的有梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、控制系統(tǒng)流程圖及某些高級(jí)語(yǔ)言等。不同的PLC可能采用不同的編程語(yǔ)言。2. 用戶程序存貯容量：用戶程序存貯器用以存貯通過(guò)編程輸入的用戶程序，其存貯量通常是以字為單位來(lái)計(jì)算。約定16位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字，

31、每1024個(gè)字為1K字。中小型的PLC存貯容量一般在8K以下，大型的PLC存貯量有的已達(dá)到256K及2M,在編程時(shí)每一條指令所占的存貯容量是1個(gè)字、2個(gè)字等。通常，對(duì)于一般的邏輯操作指令，每條指令占1個(gè)字，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位指令占2個(gè)字，對(duì)于一般的數(shù)據(jù)操作指令，每條指令占2個(gè)字。也有的PLC，用戶程序的存貯容量是用編程的步數(shù)來(lái)表示，每編一條語(yǔ)句為一步。3. I/O總點(diǎn)數(shù)PLC的輸入和輸出量有開(kāi)關(guān)量和模擬量?jī)煞N。對(duì)于開(kāi)關(guān)量I/O，其I/O總數(shù)用最大I/O點(diǎn)數(shù)表示；對(duì)于模擬量I/O，其中I/O總數(shù)用最大I/O通道路數(shù)表示。4. 掃描速度以ms/K字為單位表示。例如10ms/K表示掃描1K字的用戶程序

32、所需的時(shí)間為l0ms。5. 指令種類數(shù)和總條數(shù)用以表示PLC的編程和控制功能。6. 內(nèi)部繼電器種類和點(diǎn)數(shù)包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器(無(wú)斷電記憶和帶斷電記憶的)、計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電器等。而每種繼電器點(diǎn)數(shù)也不一樣。7. 工作環(huán)境一般都能在下列環(huán)境條件下工作：溫度0-55攝氏度，濕度小于85%(無(wú)結(jié)露)。8. 有的PLC還具有某些特種功能，例如自診斷功能，通信聯(lián)網(wǎng)功能，監(jiān)控功能，特殊功能模塊，遠(yuǎn)程I/O能力等。9. 除以上基本功能指標(biāo)以外，對(duì)于不同的PLC，還可能列出其它一些指標(biāo)，如輸入輸出方式、一些主要硬件(如CPU、存貯器)的型號(hào)以及PLC的環(huán)境適應(yīng)性能等。2.6

33、可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)與應(yīng)用可編程控制器最初是為了替代繼電器控制系統(tǒng)而研制的，其自身又是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所以它除了具備繼電器控制系統(tǒng)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的原有功能外，還有其自己的特點(diǎn)：1. PLC與繼電接觸控制系統(tǒng)的比較（1）繼電接觸控制全部用硬器件、硬觸點(diǎn)和“硬”線連接，為全硬件控制；PLC內(nèi)部用“軟”電器、“軟”觸點(diǎn)和“軟”線連接，為軟件控制。（2）繼電接觸控制系統(tǒng)體積大；PLC控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)緊湊，體積小。（3）繼電接觸控制功能改變，需拆線，甚至更換元器件，麻煩；PLC控制功能改變，只修改程序即可，很方便。（4）繼電接觸控制全為機(jī)械式觸點(diǎn)，動(dòng)作慢；PLC內(nèi)部全為“軟接點(diǎn)”，動(dòng)作快。（5）P

34、LC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工與調(diào)試比繼電接觸控制系統(tǒng)周期短。（6）PLC控制的自檢和監(jiān)控功能比繼電接觸控制系統(tǒng)強(qiáng)。（7）PLC的適用范圍比繼電接觸控制的廣泛。（8）PLC可靠性比繼電接觸控制的高。2. PLC與微型機(jī)算機(jī)的比較（1）PLC輸入輸出接口較多，中大型PLC輸入輸出接口更多，便于多路多點(diǎn)控制。（2）PLC編程直觀、簡(jiǎn)單。而計(jì)算機(jī)使用匯編語(yǔ)言或其他高級(jí)語(yǔ)言編程，比PLC編程復(fù)雜。（3）PLC可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。（4）PLC技術(shù)較容易掌握，使用維護(hù)方便，對(duì)使用者的技術(shù)水平要求低。（5）PLC采用掃描方式進(jìn)行工作，加上其他原因，所以PLC輸入輸出響應(yīng)比計(jì)算機(jī)慢。（6）PLC體積小，調(diào)試周期

35、短。3. PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)（1）在電梯控制中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)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(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。（3）PLC可實(shí)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進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警等顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。（5）用于群呼調(diào)配和管理并提高電梯運(yùn)行效率。（6）更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。4. 可編程序控制器（PLC）的應(yīng)用可編程控制器作為工業(yè)自動(dòng)化的核心設(shè)備其應(yīng)用極為廣泛，可以說(shuō)只要工廠有控制要求，就會(huì)有PLC的應(yīng)用。以前，都使用電梯繼電器控制系統(tǒng)，雖然，該系統(tǒng)存在一定的優(yōu)點(diǎn)：（1）所有控制功

36、能及信號(hào)處理均由硬件實(shí)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）系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無(wú)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(jià)格較便宜。（4）多年來(lái)我國(guó)一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。但也存在一定的問(wèn)題：（1）系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)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(shí)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(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。（4）系統(tǒng)結(jié)

37、構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大。（5）由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費(fèi)用高；而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)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(lái)不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。目前典型的PLC應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：（1）順序控制：這是可編程控制器最廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域，PLC取代了傳統(tǒng)的繼電器順序控制，例如裝配生產(chǎn)線、數(shù)控機(jī)床及電梯控制等。（2）過(guò)程控制：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、電流等。可編程控制器有A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，這樣可編程控制器可以采用模

38、擬控制用于過(guò)程控制。（3）數(shù)據(jù)處理：一般可編程控制器都設(shè)有四則運(yùn)算指令，可以很方便的對(duì)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。用PLC可以構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程。較高檔次的可編程控制器都有位置控制模塊，用于控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)械的位置控制。（4）通信聯(lián)網(wǎng)：某些控制系統(tǒng)需要多臺(tái)PLC連接起來(lái)使用或者由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC組成集選控制系統(tǒng)和總線控制系統(tǒng)。3 PLC的選擇及其控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)電梯控制系統(tǒng)硬件由轎廂操縱盤(pán)、廳門(mén)信號(hào)、PLC、變頻器、調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3. 1所示：圖3.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖中變頻器只完成調(diào)速功能，而邏輯控制部分是由PLC完成的。PLC

39、負(fù)責(zé)處理各種信號(hào)的邏輯關(guān)系，從而向變頻器發(fā)出起停信號(hào)，同時(shí)變頻器也將本身的工作狀態(tài)輸送給PLC，形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。系統(tǒng)還配置了與電動(dòng)機(jī)同軸連接旋轉(zhuǎn)編碼器及PG卡，完成速度檢測(cè)及反饋，形成速度閉環(huán)和位置閉環(huán)。此外系統(tǒng)還必須配置制動(dòng)電阻，當(dāng)電梯減速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能，抑制直流電壓升高。3.1 可編程序控制器（PLC）的選擇電梯PLC控制系統(tǒng)不再使用繼電器控制系統(tǒng)中模擬轎廂運(yùn)動(dòng)的機(jī)械選層器。電梯運(yùn)行過(guò)程中，轎廂所處樓層位置如何檢測(cè)，PLC軟件如何根據(jù)給定的輸入信號(hào)及運(yùn)行條件判斷或計(jì)算樓層數(shù)，是電梯正常運(yùn)行的首要問(wèn)題，是正確定向和選層換速的前提。3.1.1 可編程控制器（

40、PLC）的選型根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測(cè)法，要求可編程控制器必須具有高速計(jì)數(shù)器，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系統(tǒng)PLC。FX2N系統(tǒng)PLC具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1. FX2N配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展I/0模塊，A/D模塊，D/A模塊和其它特殊功能模塊。2. FX2N指令功能豐富，有各種指令107條，且指令執(zhí)行速度快，它的基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0.08s每條指令，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了很多大型可編程序控制器。 3. FX2N可用內(nèi)部輔助繼電器M，狀態(tài)繼電器S，定時(shí)器T，寄存器D，計(jì)數(shù)器C的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計(jì)數(shù)器（C251等）能接受脈沖編碼器脈沖。4

41、. FX2N的編程可用編程器，也可以在PC機(jī)上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSE MEDOC來(lái)進(jìn)行。編程語(yǔ)言可用梯形圖或指令表。尤其是可用PC機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。3.2 可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖3.2為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤(pán)、廳外呼梯盤(pán)、指層器、門(mén)機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)、操縱盤(pán)、呼梯盤(pán)、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò)PLC輸入接口送入PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器及召喚指示燈等發(fā)出

42、顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。3.2.1 設(shè)計(jì)思路1.信號(hào)控制系統(tǒng)電梯信號(hào)控制基本由PLC軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖3.3所示，輸入到PLC的控制信號(hào)有：運(yùn)行方式選擇（如自動(dòng)、有/無(wú)司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等）、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器、光電脈沖、開(kāi)關(guān)門(mén)及限位信號(hào)、門(mén)區(qū)和平層信號(hào)等。2. 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能電梯的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）一臺(tái)電機(jī)控制上升和下降，各層設(shè)上/下呼叫開(kāi)關(guān)（最頂層與起始層只設(shè)一只）。（2）電梯到位后，具有手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)功能。圖3.2電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖圖3.3 電梯PLC信號(hào)控制系統(tǒng)框圖（3）電梯內(nèi)設(shè)

43、有方向指示燈及電梯當(dāng)前層號(hào)指示燈及層樓指令鍵，警鈴風(fēng)扇及照明。（4）待客自動(dòng)開(kāi)門(mén)，當(dāng)電梯在某層停梯待客時(shí)，按下層外召喚按鈕，應(yīng)能自動(dòng)開(kāi)門(mén)待客。當(dāng)完成全部轎廂內(nèi)指令，又無(wú)層外呼梯信號(hào)時(shí)，電梯應(yīng)自動(dòng)關(guān)門(mén)在調(diào)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉轎廂照明。（5）自動(dòng)關(guān)門(mén)與提早關(guān)門(mén)，在一般情況下，電梯停站4S到6S應(yīng)能自動(dòng)關(guān)門(mén)；在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，若按下關(guān)門(mén)按鈕，門(mén)將不經(jīng)延時(shí)提前實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)動(dòng)作。（6）按鈕開(kāi)門(mén)。在開(kāi)關(guān)過(guò)程中或門(mén)關(guān)閉后，電梯啟動(dòng)前，按下操縱盤(pán)上開(kāi)關(guān)按鈕，門(mén)將打開(kāi)。（7）內(nèi)指令記憶。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)上有多個(gè)選層指令時(shí)，電梯應(yīng)能按順序?？寇?chē)門(mén)，并能至調(diào)定時(shí)間，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。（8）自動(dòng)定向。當(dāng)轎廂內(nèi)操縱盤(pán)選層指令相對(duì)與電

44、梯位置具有不同方向時(shí)，電梯應(yīng)能按先入為主的原則，自動(dòng)確定運(yùn)行方向。自動(dòng)換向，當(dāng)電梯完成全部順向指令后，應(yīng)能自動(dòng)換向，應(yīng)答相反方向的信號(hào)。（9）呼梯記憶與順向截停。電梯在運(yùn)行中應(yīng)能一記憶層外的呼梯信號(hào)，對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚，應(yīng)能自動(dòng)逐一?？繎?yīng)答。（10）自動(dòng)返基站。當(dāng)電梯設(shè)有基站時(shí)，電梯在完成全部指令后，自動(dòng)駛回基站，停機(jī)待客。3.電梯操作方式單臺(tái)電梯的操作方式有手柄操縱控制、按鈕控制、信號(hào)控制和集選控制等。在乘客電梯中幾乎全部采用集選控制方式。（1）單轎廂下集選控制：登記所有轎廂和廳門(mén)下行召喚；轎廂上行時(shí)，只答應(yīng)轎廂召喚，直至最高層；自動(dòng)改變運(yùn)行方向?yàn)橄滦校瑧?yīng)答廳門(mén)下行召喚。（2）單轎廂全集選

45、：登一記所有廳門(mén)和轎廂召喚；上行時(shí)順應(yīng)答轎廂和廳門(mén)上召喚，直至最高層自動(dòng)反向應(yīng)答下行召喚和轎廂召喚。系統(tǒng)采用全集選操作方式。4. 減速及平層控制電梯的工作特點(diǎn)是頻繁起制動(dòng)，為了提高工作效率、改善舒適感，要求電梯能平滑減速至速度為零時(shí)，準(zhǔn)確平層，即“無(wú)速停車(chē)抱閘”，不要出現(xiàn)爬行現(xiàn)象或低速抱閘，即直接停止，要做到這一點(diǎn)關(guān)鍵是準(zhǔn)確發(fā)出減速信號(hào)，在接近層樓面時(shí)按距離精確的自動(dòng)矯正速度給定曲線。系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)轎廂位置，只要電梯一運(yùn)行，計(jì)算器就可以精確地確定走過(guò)的距離，到達(dá)與減速點(diǎn)相應(yīng)的預(yù)制數(shù)時(shí)即可發(fā)出減速命令。不論哪種方式產(chǎn)生的減速命令，由于負(fù)載的變化、電網(wǎng)波動(dòng)、鋼絲繩打滑等，都會(huì)使減速過(guò)程不符

46、合平層技術(shù)要求，為此一般在離層樓100200mm處需設(shè)置一個(gè)平層矯正器，以確保平層的長(zhǎng)期準(zhǔn)確性。3.2.2 I/O點(diǎn)數(shù)的分配及機(jī)型的選擇系統(tǒng)按七層的電梯為例，根據(jù)需要控制的開(kāi)關(guān)，設(shè)備大約有52個(gè)輸入點(diǎn)，34個(gè)輸出點(diǎn)，需進(jìn)行控制，考慮1015%的裕量，故選擇FX2N-128MR，I/O分配如表3.1，3.2，3.3所示：表3.1 輸入部分X0、X1 高速計(jì)數(shù)器輸入端X20 消防開(kāi)關(guān)X2 硬件復(fù)位X21 變頻器故障信號(hào)X3 開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)X22 紅外傳感信號(hào)X4 有/無(wú)司機(jī)操作方式轉(zhuǎn)換X23 急停按鈕X5 轎廂門(mén)鎖X24 變頻器“運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)X6 開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)X25 變頻器故障信號(hào)X7 關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)X26、

47、X27 轎內(nèi)、轎頂檢修X10 超載觸電X30X36 轎內(nèi)指令通道X11 直駛開(kāi)關(guān)X40X46 廳門(mén)鎖X12 檢修開(kāi)關(guān)X50X55 16層召喚按鈕X13 警鈴按鈕X56、X57 上/下極限開(kāi)關(guān)X14 關(guān)門(mén)開(kāi)關(guān)X60X65 27層下召喚按鈕X15 轎內(nèi)檢修向上運(yùn)行按鈕X66、X67 上下強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)X16 轎內(nèi)檢修向下運(yùn)行按鈕X17 底層鑰匙開(kāi)關(guān)表3.2 中間繼電器M0M6 樓層位置信號(hào)通道M73 檢修定向上信號(hào)通道M10M16 轎內(nèi)指令登記信號(hào)通道M74 檢修定下向信號(hào)通道M20M26 選層信號(hào)通道M75 人員進(jìn)出紅外線信號(hào)通道M30M36 呼梯信號(hào)通道M80 上行前沿微分通道M40M45 上召

48、喚信號(hào)登記通道M81 下行前沿微分通道M50M55 下召喚信號(hào)登記通道M82 消防上升沿微分通道M60 上召喚直駛和反向信號(hào)M83 消防下降沿微分通道M61 下召喚直駛和反向信號(hào)M84 門(mén)連鎖信號(hào)通道M62 上行順向截梯M85 消防員專用信號(hào)M63 下行順向截梯M86 消防運(yùn)行繼電器M63 電梯運(yùn)行狀態(tài)M56 無(wú)司機(jī)起動(dòng)運(yùn)行信號(hào)M63 順向截梯M57 檢修狀態(tài)信號(hào)通道M66 反向截梯M70 本層開(kāi)門(mén)中間信號(hào)通道M67 換速信號(hào)通道M71 定上向信號(hào)通道M68 平層中間繼電器M72 定下向信號(hào)通道M69 關(guān)門(mén)信號(hào)通道M76M78 高速計(jì)數(shù)器輸出通道表3.3 輸出部分Y0 上行接觸器Y10Y16

49、電梯運(yùn)行位置指示燈Y1 下行接觸器Y20Y26 內(nèi)選指示燈Y2 開(kāi)門(mén)繼電器Y30Y35 16層上召喚信號(hào)指示燈Y3 關(guān)門(mén)繼電器Y40Y45 27層下召喚信號(hào)指示燈Y4 換速信號(hào)繼電器Y6 平層停車(chē)?yán)^電器Y5 點(diǎn)動(dòng)檢修繼電器Y7 蜂鳴器3.3 可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)3.3.1 電梯的三個(gè)工作狀態(tài)電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過(guò)程又細(xì)致分為自檢、正常工作、強(qiáng)制工作等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來(lái)回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過(guò)程。1. 電梯的自檢狀態(tài)PLC上電后，PLC中的程序己開(kāi)始運(yùn)行，但因?yàn)殡娞萆形醋x入任何數(shù)據(jù)，也就無(wú)法在收到請(qǐng)求信號(hào)后通過(guò)固化在PLC

50、中的程序作出響應(yīng)。為滿足處于響應(yīng)呼叫就緒狀態(tài)這一條件，必須使電梯處于平層狀態(tài)已知樓層且電梯門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)。電梯自檢過(guò)程的目標(biāo)為：先按下啟動(dòng)按鈕，再按下恢復(fù)正常工作按鈕，電梯首先是電梯門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，然后電梯自動(dòng)向上運(yùn)行，經(jīng)過(guò)兩個(gè)平層點(diǎn)后停止。2. 電梯的正常工作狀態(tài) 電梯完成一個(gè)呼叫響應(yīng)的步驟如下：（1）電梯在檢測(cè)到門(mén)廳或轎廂的呼叫信號(hào)后將此樓層信號(hào)與轎廂所在的樓層信號(hào)比較，通過(guò)選向模塊進(jìn)行選向。（2）電梯通過(guò)拖動(dòng)調(diào)速模塊驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)拖動(dòng)轎廂運(yùn)動(dòng)。轎廂運(yùn)動(dòng)速度要經(jīng)過(guò)低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至減速點(diǎn)。（3）當(dāng)電梯檢測(cè)到目標(biāo)層樓層檢測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的減速點(diǎn)信號(hào)時(shí)，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由中速度

51、變?yōu)榈退?，并以低速運(yùn)行到平層點(diǎn)停止。（4）平層后，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后關(guān)門(mén)，直到碰到關(guān)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān)；再經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后關(guān)門(mén)，直到碰到關(guān)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān)。電梯控制系統(tǒng)始終實(shí)時(shí)顯示轎廂所在樓層。3.電梯強(qiáng)制工作狀態(tài)當(dāng)電梯的初始位置需要調(diào)整或電梯需要檢修時(shí)，應(yīng)設(shè)置一種狀態(tài)使電梯處于該狀態(tài)時(shí)不響應(yīng)正常的呼叫，并能移動(dòng)到導(dǎo)軌上、下行極限點(diǎn)間的任意位置?？刂婆_(tái)上消防/檢修按鈕按下后，使電梯立刻停止原來(lái)的運(yùn)行，然后按下強(qiáng)迫上行（或下行）按鈕，電梯上行（或下行）；一旦放開(kāi)該按鈕，電梯立刻停止，當(dāng)處理完畢時(shí)可用恢復(fù)正常工作按鈕來(lái)使電梯跳出強(qiáng)制工作狀態(tài)。3.3.2 確定系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)方法由于電梯的運(yùn)行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫

52、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，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(lái)進(jìn)行控制。同時(shí)，每層樓設(shè)置一個(gè)接近開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)系統(tǒng)的樓層信號(hào)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）采用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。根據(jù)電梯所處的位置和運(yùn)行方向，在編程中，采用了四個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，即上行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、上行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、下行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、下行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。其中，上行優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為電梯向上運(yùn)行時(shí)，在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運(yùn)行的呼叫信號(hào)，該呼叫信

53、號(hào)所對(duì)應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的隊(duì)列。控制系統(tǒng)在電梯運(yùn)行中實(shí)時(shí)排列的四個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。為實(shí)現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制提供了基礎(chǔ)。（2）采用先進(jìn)先出隊(duì)列。根據(jù)電梯的運(yùn)行方向，將同向的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的非零單元（有呼叫時(shí)此單元為非零單元；無(wú)呼叫時(shí)則此單元為零）送入寄存器隊(duì)列，我們利用先進(jìn)先出讀出指令，將第一個(gè)單元中數(shù)據(jù)送入比較寄存器。（3）采用隨機(jī)邏輯控制。當(dāng)電梯以某一運(yùn)行方向接近某樓層的減速位置時(shí)，判別該樓層是否有同向的呼叫信號(hào)，如有，將相應(yīng)的寄存器的脈沖數(shù)與比較寄存器進(jìn)行比較，如相同，則在該樓層減速停車(chē)；如果不相同，則將該寄存器數(shù)據(jù)送入比較寄存器，并將原比較寄存器數(shù)據(jù)保存，執(zhí)行該樓層的減速停車(chē)。

54、該動(dòng)作完畢后，將被保存的數(shù)據(jù)重新送入比較寄存器，以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制。（4）采用軟件顯示。系統(tǒng)利用行程判斷樓層，并轉(zhuǎn)化成BCD碼輸出，通過(guò)硬件接口電路以LED顯示。（5）對(duì)變頻器的控制，PLC根據(jù)隨機(jī)邏輯控制的要求，可向變頻器發(fā)出正向運(yùn)行、反向運(yùn)行、減速以及制動(dòng)信號(hào)，再由變頻器根據(jù)一定的控制規(guī)律和控制算法來(lái)控制電機(jī)。同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，PLC向變頻器發(fā)出信號(hào)。3.3.3 系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程1. 電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)運(yùn)行回路（1）開(kāi)關(guān)門(mén)控制開(kāi)關(guān)門(mén)控制程序是按照雙開(kāi)門(mén)有/無(wú)司機(jī)控制來(lái)設(shè)計(jì)的。主要完成電梯的手動(dòng)開(kāi)門(mén)、無(wú)司機(jī)狀態(tài)下的本層開(kāi)門(mén)、電梯運(yùn)行到達(dá)目的層站時(shí)的自動(dòng)開(kāi)門(mén)、手動(dòng)關(guān)門(mén)、無(wú)司機(jī)狀態(tài)下的自動(dòng)延時(shí)

55、關(guān)門(mén)、基站外啟動(dòng)時(shí)的開(kāi)關(guān)門(mén)等功能。 a 本層開(kāi)門(mén)本層開(kāi)門(mén)是指電梯在停車(chē)狀態(tài)和非檢修（有/無(wú)司機(jī)）條件下，當(dāng)轎廂所在層樓有上召喚且沒(méi)有定下方向，或有下召喚而沒(méi)有定上方向時(shí)，電梯自動(dòng)開(kāi)門(mén)，電梯本層開(kāi)門(mén)的條件也可簡(jiǎn)化為：在停車(chē)狀態(tài)下，當(dāng)轎廂所在層樓有廳外召喚時(shí)，電梯自動(dòng)開(kāi)門(mén)。如假設(shè)轎廂現(xiàn)停在三層，則M2為ON，當(dāng)三層廳外有上召喚信號(hào)時(shí)，X52為ON，在沒(méi)有定下方向，且停車(chē)狀態(tài)下，M70為ON，發(fā)出本層開(kāi)門(mén)控制信號(hào)，如圖3.4所示：圖3.4 本層開(kāi)門(mén) b 開(kāi)門(mén)控制及安全保護(hù)正常情況下，開(kāi)門(mén)的條件有以下幾種：本層開(kāi)門(mén)、停車(chē)狀態(tài)按轎內(nèi)開(kāi)門(mén)按鈕、關(guān)門(mén)過(guò)程中有紅外線檢測(cè)信號(hào)（這種情況下將重新開(kāi)門(mén)）、正常運(yùn)行換

56、速平層停車(chē)自動(dòng)開(kāi)門(mén)。開(kāi)門(mén)到位后，若沒(méi)有碰到開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)，或限位開(kāi)關(guān)失靈，則由于開(kāi)門(mén)繼電器吸合，門(mén)電機(jī)會(huì)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，時(shí)間一長(zhǎng)電機(jī)可能燒毀。為此，設(shè)計(jì)了門(mén)電機(jī)保護(hù)程序，當(dāng)開(kāi)門(mén)動(dòng)作時(shí)間超過(guò)正常開(kāi)門(mén)時(shí)間23S后，通過(guò)定時(shí)器計(jì)時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)開(kāi)門(mén)信號(hào)，停止開(kāi)門(mén)。如果沒(méi)有外界開(kāi)門(mén)信號(hào)，即X3和M70為OFF，其閉點(diǎn)為ON，則定時(shí)器T0開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，如限位開(kāi)關(guān)仍未動(dòng)作，則通過(guò)T0閉點(diǎn)斷開(kāi)Y2，停止開(kāi)門(mén)，并由T0開(kāi)點(diǎn)使定時(shí)器自鎖，Y2維持OFF。當(dāng)有開(kāi)門(mén)信號(hào)時(shí)，X3或M70為ON，其閉點(diǎn)OFF，定時(shí)器復(fù)位，T0閉點(diǎn)為ON，可再次進(jìn)行開(kāi)門(mén)控制，如圖3.5所示：圖3.5 開(kāi)門(mén)控制及安全保護(hù)（2）關(guān)門(mén)控制關(guān)門(mén)的條件有以下幾種：停車(chē)狀態(tài)下按關(guān)門(mén)按鈕、無(wú)司機(jī)狀態(tài)下自動(dòng)關(guān)門(mén)、時(shí)間到、鎖梯時(shí)鑰匙開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。停止關(guān)門(mén)或不關(guān)門(mén)的條件：關(guān)門(mén)到位碰到關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)、有開(kāi)門(mén)信號(hào)、開(kāi)門(mén)繼電器吸合、超載開(kāi)關(guān)動(dòng)作。如鎖梯時(shí)，X17為ON，則M69為ON，可使Y3為ON，執(zhí)行關(guān)門(mén)動(dòng)作；而超載時(shí)，閉點(diǎn)X10為OFF，則M69為 OFF，可使Y3也為OFF，不能關(guān)門(mén)運(yùn)行。在關(guān)門(mén)梯形圖中