基于PLC的三層電梯控制系統(tǒng)設計

1、摘 要現今社會中，經紀發(fā)展迅速，高樓大廈，日益增多，高層建筑中，樓層高的有幾十層，僅僅是樓梯已無法達到人們的需求，電梯的出現解決了這一難題，所以，電梯的發(fā)展也成為了一種趨勢，對于電梯控制越來越高，被人們所青睞，成為了高層建筑中的列班車。人們生活好了，對于安全以及生活舒適度的要求也更高，因而電梯在之后的發(fā)展中，也隨著這一趨勢發(fā)展。對于如何達到乘客乘坐電梯時，既安全又舒適這一問題，電梯的控制要求在電機調速、控制精度、以及調速范圍等等，在各個方面提出了更加嚴格的控制要求。隨著工業(yè)需求發(fā)展，PLC 也由此誕生，利用PLC 控制，為其提供了更為寬廣的發(fā)展方向。PLC 因工業(yè)而生，隨著其發(fā)展，其體積越來越

2、小、功能也越來越完善、控制效果更加穩(wěn)定、能夠減小外界干擾對其的影響。具有把機械和電氣元器件，集成在一個系統(tǒng)里的功能。因此，PLC 對于電梯的發(fā)展，也成為了其操作的關鍵技術。關鍵詞：電梯、PLC 、繼電器ABSTRACTIn the modern society, the rapid development of the brokerage, high-rise buildings, increasingly, high-rise buildings, floors high, dozens of layer is only stairs have been unable to meet the

3、 demand of people, the emergence of the elevator solved this difficult problem, therefore, the development of the elevator has also become a kind of trend, for elevator control more and more high, favored by people, became a high-rise building columns in the bus. People living well, also to the requ

4、irement of safety and comfort of life is higher, so the elevator in later development, also with the development of this trend. About how to attain the passenger elevator, safe and comfortable this problem, the elevator control requirements in the motor speed and control precision and speed range an

5、d so on, puts forward the more strict control requirements in each aspect. Also was born, with the development of industrial demand, PLC control using PLC, provided the development direction of wider. PLC for industry, along with its development, its volume is more and more small, function also more

6、 and more perfect, the control effect is more stable, can reduce the influence of interference on the. With the mechanical and electrical components, the function of integrated in a system. Therefore, PLC for the development of the elevator, has become the key technology of its operationKeywords: el

7、evator ， PLC ， relay目 錄前 言 . 1第一章 電梯的概述 . 31.1電梯的定義 . 31.2電梯的框架 . 31.3電器部件 . 31.4電梯控制系統(tǒng)發(fā)展的現狀 . 51.5電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題 . 61.6電梯技術發(fā)展趨勢 . 6第二章 PLC的概述 . 72.1定義 . 72.2功能 . 82.3特點 . 92.4 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 . 122.5發(fā)展歷史 . 142.6 PLC的現狀及發(fā)展趨勢 . 14第三章 三層電梯的設計. 153.1控制系統(tǒng)設計的基本原理 . 153.2控制系統(tǒng)總體設計方案 . 16第四章 程序運行仿真. 314.

8、1仿真軟件 . 314.2觸摸屏基本介紹 . 314.3人機界面觸摸屏軟件的安裝 . 314.4觸摸屏仿真畫面的建立 . 314.5 GT Simulater2仿真程序的使用 . 334.6 程序運行仿真. 33結束語 . 36參考文獻 . 37前 言現今社會中，經紀發(fā)展迅速，高樓大廈，日益增多，高層建筑中，樓層高的有幾十層，僅僅是樓梯已無法達到人們的需求，電梯的出現解決了這一難題，所以，電梯的發(fā)展也成為了一種趨勢，對于電梯控制越來越高，被人們所青睞，成為了高層建筑中的列班車。人們生活好了，對于安全以及生活舒適度的要求也更高，因而電梯在之后的發(fā)展中，也隨著這一趨勢發(fā)展。對于如何達到乘客乘坐電梯

9、時，既安全又舒適這一問題，電梯的控制要求在電機調速、控制精度、以及調速范圍等等，在各個方面提出了更加嚴格的控制要求。電梯的控制是一個復雜的過程，很好的體現了機電一體化，在控制方面，它涉及了很多的領域，例如：電機傳動功能、電氣控制功能、土建工程設計等等方面都有所涉及。除了這些以外，我們還要思考，如何讓電梯更加可靠. 舒適. 美感。這些都是電梯在被控制時，我們要多加考慮的問題。電梯發(fā)展到現在，已經足夠安全。我們在日常的生活中，常見的電梯里面，都具備很多的安全方面的保護功能。在安全方面，電梯再設計的時候，對于元器件的選擇要求都很高，質量首先要達到保障，其次，還要安裝調試，以及，定期還要對其實施維護，

10、對電梯進行保養(yǎng)，以保證電梯的最高質量。在現在這一發(fā)展中，基本上大多的電梯都已經采用plc 來實現其控制運行，運用plc 控制它來運行，大大提高了它的可靠性，不但如此，維修工人也會得到很大的方便，便于他們維護，在發(fā)展潮流中，它的開發(fā)周期很短，電梯的運行方式也會逐步近于完善。用這種方法來實現電梯的控制，已經成為其展潮流，在世界上也是其未來發(fā)展的方向。在外國，為了嚴格控制電梯的安全性，電梯的制造，安裝，調試，以及維修，都已經實行法規(guī)，以這種方法以保證電梯的質量，以及安全。為其性能也提供了嚴格的保障。在美國，曾經有一家公司做過調查，對于電梯的安全性的系數做過科學的計算，據其調查結果顯示，人們在乘坐電梯

11、所達到的安全系數遠遠超過了走樓梯的，超過期系數的5倍之多。從而，我們看出電梯，其安全控制非常嚴格。簡單的來說，電梯控制很復雜。然而，隨著工業(yè)需求發(fā)展，PLC 也由此誕生，利用PLC 控制，為其提供了更為寬廣的發(fā)展方向。PLC 因工業(yè)而生，隨著其發(fā)展，其體積越來越小、功能也越來越完善、控制效果更加穩(wěn)定、能夠減小外界干擾對其的影響。具有把機械和電氣元器件，集成在一個系統(tǒng)里的功能。因此，PLC 對于電梯的發(fā)展，也成為了其操作的關鍵技術。第一章 電梯的概述1.1電梯的定義分為兩種，一種，垂直升降，電動機為其提供動力，裝載有吊艙，用于高層建筑中，乘人載物。還有一種，履帶式自動電梯，履帶上裝有踏步板，連續(xù)

12、傳送，一般裝載商城等地方。1.2電梯的框架電梯包括8個基本組成部分，各自有自己的工作領域。曳引系統(tǒng)：一般由導向輪，曳引鋼絲繩，反繩輪組成，運行過程中給電梯傳遞動力，使電梯運行的作用，是電梯的動力來源。導向系統(tǒng)：主要由導靴、導軌以及導軌架組成，限制轎廂自由度，使得轎廂和對重只能沿著導軌作運動，使電梯運行更加穩(wěn)定。轎廂：由轎廂以及轎廂架體組成。是用來運送乘客以及貨物的電梯組件，是電梯的重要組成部分。圖1-1 電梯框架圖門系統(tǒng)： 主要由轎層門，廂門，開門機，門鎖裝置組成。主要作用于封住層站入口及轎廂入口，保障乘客安全。重量平衡系統(tǒng)：其主要功能主要是在電梯工作中使轎廂與對重間的重量差額保持在限定的規(guī)額

13、中，保證電梯的曳引傳動正常，主要由對重以及重量補償裝置組成。相對平衡轎廂重量。電氣控制系統(tǒng)：主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜 ，平層裝置，選層等組成。對電梯的運行實行操縱以及控制。電力拖動系統(tǒng)：由電動機，供電系統(tǒng)，速度控制系統(tǒng)組成，用于提供動力，實行電梯速度控制。安全保護系統(tǒng)：由限速器，安全鉗，緩沖器，端站保護裝置組成。保證電梯安全使用，預防一切危及人身安全的事故，保障人的安全。1.3電器部件電氣控制系統(tǒng)主要包括控制箱，是指一個層，呼梯盒，調平裝置，維護開關，地板檢測儀，安全設備，夾帶電機，電磁制動器和車門電氣元件，位于電梯控制室井道中。（一）操縱箱安裝在電梯轎廂內靠門邊上的轎壁上，外

14、面僅有操縱箱的控制面板，面板上裝有根據電梯的需求所設立的運行功能開關和按鈕。如右圖所示，僅包含普通電梯操縱面板上應該具有的開關按鈕。（二）電梯樓層指示器用來標明電梯在傳動時實時所在的位置以及傳動方向。一邊情況下，電梯的樓層指示器有上下指示燈以及樓層位置的指示燈等。如圖所示。1 樓層指示燈的種類有兩種，一種是信號燈，還有一種是數碼管。這里就只介紹數碼管。數碼管樓層指示器，一般在計算機與PLC 控制的電梯中使用。數碼管外形，能夠顯示電梯實時所在的樓層點，當樓層超過樓層指示器九層時，應當采用兩個數碼管。此外，上下方向的指示燈用發(fā)光二極管指示，用來提醒乘客，電梯所到達的層數。電梯內配有喇叭，乘客可以用

15、聲音來傳達信息。2 樓層信息獲取方法：可以通過井道中的感應器獲得，感應器可采用磁感應或者光感應等等，它的工作原理是：電梯在運行時，轎廂上的隔磁（光）板對應到某層感應器時，感應器觸點工作，發(fā)出一個開關量信號，從而可以指示所到達的樓層。（三）召喚盒召喚盒是用來讓乘坐人員傳呼電梯的裝置，在最下層只有一個上呼按鈕，在上層也只有一個下呼按鈕，其余的都具有兩個傳呼功能，上下兩個按鈕，在按鈕被按下后，系統(tǒng)會記錄按下的信號，該層的指示燈亮起。當電梯到達相應的位置后，指示燈就會熄滅。（四）檢修開關檢修開關不會安裝在外部，大部分電梯一般都會將其安裝在電梯控制機房的控制柜、轎廂內以及轎廂頂部等等地方。開關盒內部也有

16、很多的按鈕，包括檢修開關、急停按鈕等等按鈕，各個按鈕都有其特定的功能。為防止電梯因故障而停電，在轎頂檢修開關盒中還設有電源插座、用以照明的后備燈以及開關等，以提高電梯的安全性。（五）平層裝置平層裝置的作用是保證電梯能夠在各個樓層?？康臅r候準確平層，一般安裝在轎頂。采用永磁或者光電開關，用開關的通斷來判斷電梯是否平層。以隔磁板與干簧管感應器為例，在轎廂的頂部安裝三個感應器，隔磁板安裝在轎廂的導軌架上，隔磁板根據電梯要求的尺寸和形狀有鐵板制成。感應器則由永磁鋼干簧管以及盒體組成。在工作過程中，永磁鋼對干簧管感應器產生力的作用，從而使得干簧管內的常開觸點受力而閉合，常閉觸點也隨之斷開，當電梯達到相應

17、的位置時，隔磁板阻斷永磁鋼與干簧管的空隙時，永磁鋼就會被隔磁板短路，磁場恢復原來的樣子。（六）選層器選層器有很多種類，但是其大概可以分為三個種類：機械選層器、繼電器選層器以及微機選層器，這里也只介紹微機繼電器。其由專門選層信息傳送裝置與接受裝置組成，信息由微機接受信號運算，完成選層任務。選層器模擬電梯轎廂的運行狀態(tài)，向電梯的控制系統(tǒng)發(fā)送信號。根據所傳來的信號來確定轎廂的位置以及運行的方向，當電梯到達?？空緯r，會給拽引電機發(fā)送減速信號，調節(jié)電機速度。（七）控制柜控制柜是電梯的中樞，電路中涉及到的大部分的元器件都集中在控制柜中，主要是對電梯電力拖動系統(tǒng)進行控制。從而實現對電梯功能的控制。1.4電梯

18、控制系統(tǒng)發(fā)展的現狀近年來，我國的電梯生產技術得到了迅速發(fā)展一些電梯廠也在不斷改進設 計、修改工藝。更新換代生產更新型的電梯，繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實現電梯控制的方法。但是，進入九十年代，隨著科學技術的發(fā)展和計算機技術的廣泛應用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點就越來越明顯。 可編程序控制器(PLC最早是根據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)境應用而設計的數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己逐漸被 PLC 控制所代替。同時，由于電機交流變頻調速技術的發(fā)展，電梯的拖動方式己由原來直流調速逐漸過渡到了交流變頻調速。因

19、此，PLC 控制技術加變頻調速技術己成為現代電梯行業(yè)的一個熱點。1.5電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點及存在問題電梯繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點：(l所有控制功能及信號處理均由硬件實現，線路直觀，易于理解和掌握，適 合于一般技術人員和技術工人所掌握。(2系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器。(3大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜。(4多年來我國一直生產這類電梯，技術成熟，已形成系列化產品，技術資料 圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。電梯繼電器控制系統(tǒng)存在的問題：(l系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復雜，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

20、以實現較復雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制 功能不易增加，技術水平難以提高。(3電磁機構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。1.6電梯技術發(fā)展趨勢綠色化：隨著城市發(fā)展的迅速，環(huán)境的污染往往伴隨著，環(huán)境污染的加重，使得人們不得不改變傳統(tǒng)的思想理念。綠色的產品、技術、企業(yè)已經成為了現今21世紀的主流。電梯在綠色方面的研究主要體現在電梯制造、配置、安裝、在使用過程中的節(jié)能，并減少環(huán)境的污染等等方面。智能化：時代的發(fā)展，計算機、通訊技術也日益強大，從而建筑里的各項信息也能快速傳遞。電梯可與大樓里的計算機進行聯網，與樓宇里的各項系統(tǒng)進行聯系，例如：消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)等等。從而是電梯

21、更加人性化、智能化。給人們帶來了諸多的便利和效益。第二章 PLC 的概述2.1定義可編程控制器，為工業(yè)而生。是一種專為適應在工業(yè)環(huán)境下，為降低干擾而設計的產品，在外在影響比較大的情況下，進行數字運算而設計的智能化設備。其內存，用以編程、存儲指令。在其內部進行，按次序有序執(zhí)行，進行時間以及算數功能的運算，并可以通過數字量或者模擬量進行輸入輸出，通過這些信號的傳遞，并以此來控制工業(yè)各類機械的生產。2.2功能1. 邏輯控制功能邏輯控制功能，通俗的來講也就是一個對于函數的處理過程。是作為一種PLC 的最為基本的功能。PLC 設有“與”、“非”等邏輯指令。經過這些指令的運用，按照外部現場設備的控制需要，

22、再根據每一條指定的邏輯運算而進行現場處理后，再將此次運算的數據輸出到現場中所要展示效果的對象中，所以PLC 代替繼電器開關控制，完整的系列，并進行和其他各種接觸鏈接。此外，在一些邏輯PLC 狀態(tài)中可以無限制的使用之間的邏輯關系，修改非常方便。2. 定時控制功能用戶可以使用PLC 多數的定時器，這里定時器的功能就是相當于時間繼電器，根據時間的變化來達到所需要的通斷鏈接等。在使用定時器時，可以在它進行編程時進行設值修改，同時也能夠在自主中斷其運行時修改運，使用方便靈活。程序編譯下載后，PLC 將根據使用者指令的定時器來進行對各個操作進行延時控制或者限制控制，以此來達到工作的需求，實現控制。3. 計

23、數控制功能PLC 為用戶提供了很多的計時器。當計數器的計數值達到設計需要值時，產生狀態(tài)信號，實現技術的操作控制信號，得到使用的狀態(tài)，計數器集值可設定的程序，也可以根據需要修改操作，此流程在執(zhí)行時PLC 的計數值是根據計數器統(tǒng)計每一個要控制的狀態(tài)來決定的，已實現每一個工作過程所對應的計數控制操作。4. 步進控制功能使用者可以使用PLC 多個狀態(tài)器，從而來完成現到移動條件下的步進，例如時間運算、計數運算等邏輯信號，就是一個工作做完之后，移動條件滿足下，可以自動進行下面的工作。5. 數據處理功能數據處理功能，但大多數的PLC 功能豐富，能實現算術運算，數據比較，數據遷移，數據傳輸，數據轉換，解碼操作

24、。如今在每一個PLC 更加完善的數據處理功能下，可以實現加減、PID 運算、浮點運算工作已不在新鮮，在此基礎上可進行CRT 、打印機聯接，進行數據、流程的直接顯示和現場打印等。6. 模數轉換功能在過程控制及閉環(huán)流程系統(tǒng)中，具有速度、壓力、溫度、電流、電壓、流率、位移等多種變化，連續(xù)不斷的物理性質，因為PLC 的長期屬于邏輯操作的狀態(tài)，對于這些模擬量的控制主要依靠儀表控制或是分布控制系統(tǒng)DCS 。7. 通信聯網功能通信技術是PLC 本身與外界設備的信息交換，本功能在多臺PLC 中建立通信聯接，一般主要是與計算機進行通信聯接。連接同樣的PLC ，實現PLC 的幾十個不同的方式在連成的網絡同級中，使

25、每個PLC 的I/O狀態(tài)相互透明。計算機作為主機，在計算機與幾十臺PLC 進行聯網時，可以現場在計算機上直接控制現場。目前PLC 其通信技術正趨向于完善并向開拓。8. 監(jiān)控功能PLC 的監(jiān)控功能是由程序員監(jiān)測并根據PLC 的運行狀態(tài)，實現在相關運算中的監(jiān)測作用。9. 停電記憶功能利用PLC 的內存RAM(隨機存取存儲器 的一部分，建立一個停電保持裝置，以確保這一部分的信息斷電后不會失去記憶。PLC 通過系統(tǒng)的組成，PLC 診斷，自己的一些硬件狀態(tài)指令的合法性，發(fā)現異常，報告和顯示錯誤類型，屬于嚴重的錯誤將自動終止運行。2.3特點PLC 能如此迅速發(fā)展的原因是由于它具有通用計算機所不及的一些下列

26、特點：一、可靠性對可以維修的產品，可靠性包括產品的有效性和可維修性。PLC 的可靠性高，表現在下列幾方面。（1）與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較，PLC 可靠性提高的主要原因:1 PLC 不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單、維修時間縮短，因此可靠性得到提高。2 PLC 采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計、掉電保護、故障診斷和信息保護及恢復等，使可靠性得到提高。3 PLC 有較強的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點，因對操作和維修人員的技能要求降低，容易學習和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可靠性高。（2）與通用的計算機控制系統(tǒng)比

27、較，PLC 可靠性提高的主要原因:1PLC 是為工業(yè)生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了經簡化的編程語言，編程的出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計的硬件使可靠性大大提高。因此，PLC 的可靠性較通用計算機控制系統(tǒng)的可靠性有較大提高。2 在PLC 的硬件設計方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件; 采用先進的工藝制造流水線生產; 對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等，設有對電源的掉電保護、存儲器內容的保護并采用看門狗和其他自診斷措施、便于維修的設計等等。3 在PLC 的軟件設計方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措

28、施。例如，采用軟件濾波、軟件自診斷、簡化編程語言、信息保護和恢復、報警和運行信息的顯示等等。一份用戶選用PLC 原因的調查報告指出，在各種選用 PLC 的原因中，第一位的原因是由于PLC 可靠性高的用戶達 93%。其次，才是性能和維修方便等原因。可見，可靠性高是PLC 的主要特點。二、易操作性PLC 的易操作性表現在下列三個方面:(1操作方便：對PLC 的操作包括程序輸人的操作和程序更改的操作。大多數PLC 采用編程器進行程序輸人和更改的操作。編程器至少提供了輸人信息的顯示，對大中型的PLC ，編程器采用 CRT 屏幕顯示，因此，程序的輸人直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據所需的地址編、

29、繼電器編號或觸點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT 屏幕上顯示。所以PLC 具有操作方便的特點。(2編程方便：PLC 有多種程序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，梯形圖由于與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解，所以有利于程序的編寫和學習。采用布爾助記符編程語言時，由于符號是功能的簡單縮寫，十分有利于編程人員的編程。雖然功能表圖、功能模塊圖和高級描述語句的編程方法應用尚未普及，但是，由于它們具有功能清晰、易于理解等優(yōu)點，正為廣大技術人員所接納和采用，并發(fā)揮出更有效的功能特點。(3維修方便：PLC 所具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低了。當系統(tǒng)發(fā)生故障時

30、，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據有關故障信號燈的提示和故障代碼的顯示，或通過編程器和CRT 屏幕的顯示，很快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復節(jié)省了時間。為便于維修工作的開展，有些 PLC 的制造企業(yè)提供了維修用的專用儀表或設備，提供了故障樹等維修用的資料。有些廠商還提供維修用的智能卡件或插件板，使維修工作變得十分方便。PLC 的面板和結構的設計也考慮了維修的方便性，例如，對需維修的部件設置在便于維修的位置，信號燈設置在易于觀察的部位，接線端子采用便于接線與更換的類型等，這些設計使維修工作能方便地進行，從而大大節(jié)省維修時間。采用標準化元件和標準化工藝生產流水線作業(yè)，使維修用的備

31、品備件簡化，也使維修變得方便。三、靈活性PLC 的靈活性表現在下列三方面：(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、功能模塊圖和語句描述編程語言，只要掌握其中一種語言就可以進行編程。編程方法的多樣性使編程方便，應用面拓展。由于采用軟連接的方法，在生產工藝流程更改或者生產設備更換時，可以不必改變PLC 的硬設備，通過程序的編制與更改就能適應生產的需要。這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統(tǒng)所不能比擬的。正是由于編程的柔性特點，使PLC 能大量地替代繼電器順序控制系統(tǒng)，成為當今工業(yè)控制領域的重要控制設備。在柔性制造單元(FMC、柔性制造系統(tǒng)(FMS、計算機集成制造系統(tǒng)(

32、CIMS和計算機集成過程控制系統(tǒng)(CIPS中，PLC 正成為主要的控制設備，得到廣泛的應用。(2擴展的靈活性：PLC 的擴展靈活性是它的一個重要的特點。它可根據應用的規(guī)模不斷擴展，即可進行容量的擴展，功能的擴展，應用和控制范圍的擴展。它不僅可以通過增加輸人輸出單元增加點數，通過擴展單元來擴大容量和功能，也可以通過多臺PLC 的通信來擴大容量和功能，甚至可通過與集散控制系統(tǒng)(DCS或其他上位機的通信來擴展它的功能，并與外部設備進行數據的交換等。這種擴展的靈活性大大地方便了用戶。(3操作的靈活性：操作的靈活性是指設計的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和

33、控制變得容易。在繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作可以簡化，不同的生產過程可采用相同的控制臺或控制屏等。四、機電一體?；癁榱耸沟霉I(yè)生產過程的控制更平穩(wěn)、更可靠，向優(yōu)質高產低耗要效益，對過程控制設備和裝置提出了機電一體化儀表、電子、計算機綜合的要求，而PLC 正是這一要求的產物，它是專門為工業(yè)過程控制而設計的控制設備，它的體積大大減小，功能不斷完善，抗干擾性能增強、機械與電氣部件被有機地結合在一個設備內，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。因此，它已成為當今數控技術、工業(yè)機器人、過程流程控制等領域的主要控制設備。2.4 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較1、PLC 與繼電器控制系統(tǒng)的比較幾十年來

34、，基地拿起控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領域中大量的應用，然而其控制性能與自身的功能與無法滿足與適應工業(yè)控制的要求與發(fā)展，與PLC 相比較，存在著質的差別，表給出了PLC 與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點的比較。表2-1 PLC與繼電器控制功能與特點比較 2、PLC 與計算機控制系統(tǒng)的比較通過計算機具有十分強大的計算與數據處理能力，同時數據的處理速度已經達到了極高的水平，但是應用通用計算機進行工業(yè)控制，在很多方面遠遠沒有PLC 功能強大，表 給出了它們的對比表2-2 PLC與計算機控制系統(tǒng)功能與特點比較 從商標案的論述和比較可以看出，由PLC 的硬件決定了他的可靠性和控

35、制功能比繼電器的控制系統(tǒng)高得多，他是專門為工業(yè)控制場合設計的，所以它的穩(wěn)定性葉比一般通用極端及要好得多，而且它操作簡單靈活，易于實現系統(tǒng)升級和功能擴展。2.5發(fā)展歷史PLC 的發(fā)展歷史并不長，然而它的應用，已經很廣闊了，它不同于傳統(tǒng)的控制技術，僅僅采用繼電器控制，而是創(chuàng)新開發(fā)，將計算機技術方面與傳統(tǒng)技術相結合，產生出的一種新生的控制技術，簡稱PLC 。它的起源并不久遠，自從1969年開始，工業(yè)快速的發(fā)展，為滿足工業(yè)的需求，出世第一臺PLC 的研發(fā)到現在已經超過了30年。它不同于傳統(tǒng)繼電器控制方式不再用計算機專有的編程方法，以更加簡單方便的梯形圖和模塊化軟件結構來編程。是一種獨特的風格，程序更加

36、直觀，便于學習，方便調試。用戶購買后，根據其指令技巧，不需要特殊復雜的計算機程序語言，就可以靈活方便的使可編程控制器在生產實踐中應用。成為了現代自動控制中先進的控制技術?？删幊炭刂破?，其可靠性，邏輯功能，體積小，可修改控制程序，在線遠程通信網絡功能可以很容易地和計算機接口連接，具有廣泛的應用?？删幊炭刂破靼l(fā)展的水平與高度已經成為了一個國家在工業(yè)領域具有先進技術的重要指標。2.6 PLC的現狀及發(fā)展趨勢可編程控制器，用于工業(yè)環(huán)境中， 存儲器采用可編程的程序來實現操作，控制，記錄等等，在其內部存儲，并可以以數字量或者模擬量輸入輸出的形式，存儲在工業(yè)生產過程中。是工業(yè)發(fā)展過程中，微機與繼電器兩者優(yōu)點

37、相結合所出現的電子產品，其誕生有效的解決了很多傳統(tǒng)系統(tǒng)中所不能夠解決的缺點。大大增加了控制的可靠性，而且，它的能耗也很低，靈活性也得到了很大的改善。增強抗干擾。如生產環(huán)境過差，或不正常電磁干擾也會導致PLC 操作時的失 誤，導致生產過程中的錯誤，不能保證正常生產操作，因此，提高其可靠性是它未來發(fā)展的主要方向。第三章 三層電梯的設計3.1控制系統(tǒng)設計的基本原理電梯的安全保護裝置，用于電梯的啟?？刂啤＾I廂內的操作盤，其主要作用是用于轎廂的關閉，以及轎廂需要到達的樓層控制。廳外呼叫按鈕，它的主要作用是，當電梯外有乘客呼叫的時候，電梯可以準確的到達乘客所呼叫的樓層。指層器，用來顯示電梯實時到達的樓層。

38、電梯的啟動停止，加速，減速等功能由電機拖動控制。電梯門的控制，即電梯到達指定的位置時，電梯的的門可以自動打開，或者，電梯外有人呼叫時，電梯的門也能自動打開。 圖3-1 電梯控制系統(tǒng)原理框圖3.2控制系統(tǒng)總體設計方案電梯控制程序總體設計時，不僅要充分考慮到乘客乘坐電梯時的隨機性、突發(fā)性和不確定性，還要充分考慮到乘客的思維方式與習慣動作等因素，采用plc 設計控制電梯運行，可以讓電梯得到數字化的全面控制，這樣設計的控制系統(tǒng)能夠充分反映出人類的智慧。整個控制系統(tǒng)的設計遵循如下原則： 1）電梯由乘客控制執(zhí)行；2）電梯在任何情況下都要優(yōu)先響應內選信號的運行方向，在沒人的情況下，才先響應外部傳呼信號；3）

39、電梯上行與下行的方向由內呼信號和外呼梯信號決定，同向傳呼信號優(yōu)先執(zhí)行；4）當無乘客，電梯停在某一層時有自動開門信號； 5）平層精確定位控制；6）樓層自動控制與顯示； 7）上、下行自動控制與顯示。電梯，在入口處須設立上呼下呼兩個開關，電梯的內部，需要有每個樓層的停靠站清求按鈕1. 采用轎廂外呼叫、轎廂內按鈕控制形式。轎廂內、外均由指令按鈕進行操作。每層樓的轎廂外設有呼叫按鈕SB6SB9，轎廂內設有開門按鈕SB1，關門按鈕SB2，層面只是按鈕SB3SB5。2. 電梯運行到指定位置后，具有自動開/關門的功能，也能手動開門和關門。 3. 利用指示燈顯示電梯轎廂外的呼叫信號、電梯廂內的指令信號和電梯到達

40、信號。4. 能自動判別電梯的運行方向，并發(fā)出相應的指示信號。5. 電梯上下運行由一臺主電機驅動。電機正轉，電梯上升；電梯反轉，電梯下降。電梯的轎廂門由另一臺小功率電機驅動。電機正轉，轎廂門打開；電機反轉，轎廂門關閉。主電路控制系統(tǒng)如圖所示，其中，電梯的上升和下降，電梯的開門和關門控制分別通過兩臺電動機M1、M2的正反轉來控制的。如圖3-2所示 圖3-2 電梯的開關門主電路本次設計，硬件系統(tǒng)本文采用FX 系列的PLC 。FX2，FX1, FX2C 系列是三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器，,FX0S,FX0N,FX2N 是微型可編程控制器。它們都體積都比較小，但功能強大，內置高速記數器，

41、外觀，高度，深度都差不多但性能價格有很大的差別。FX0S 的功能簡單，價格便宜，可以用與小型開關量的控制系統(tǒng)，FX0N 可用于控制要求較高的中小型控制系統(tǒng)，FX2N 的功能最強，可用于控制要求很高的控制系統(tǒng)。根據輸入/輸出點數與內存容量的要求，再留出一定的I/O 節(jié)點與內存空間以供擴展時使用，以及指令的執(zhí)行速度，因此選用三菱公司的FX2N 系列的FX2N-80MR 。它的輸入繼電器X000-X047共40個，輸出繼電器Y000-Y047共40個，程序容量為8K 字節(jié), 完全滿足要求。也給以后功能擴展留了足夠的空間。在設計PLC 控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則：1 最大限度地滿足被控對象的控制要

42、求:充分發(fā)揮PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究，收集控制現場的資料，收集相關先進的國內、國外資料。2 保證PLC 控制系統(tǒng)安全可靠: 保證PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設計者在系統(tǒng)設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應該保證PLC 程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。3 力求簡單、經濟、使用及維修方便:一個新的控制工程固然能提高產

43、品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統(tǒng)簡單、經濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高 指標。4 適應發(fā)展的需要：由于技術的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC 、輸入/輸出模塊、I/O點數和內存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產的發(fā)展和工藝的改進。表3-3 電梯的I/O點分配 電梯上下行

44、流程圖。假如電梯停在a （a=1，2，3）樓，b 樓有信號，b a 時，電梯上行；b a 時，電梯下行。 過程中電梯，電梯上下，任何出站階梯向上或者向下相反的方向的信號不回應，但如果相反的大廳前的信號方向沒有其他電梯內外信號，信號電梯響應。電梯應該反向外梯響應。例如:電梯在一樓，同時有二樓大廳，沿著階梯，三層四層階梯，電梯到四樓四層大廳的第一反應。 電梯響應流程圖 圖3-6 電梯響應流程圖當電梯到達所指定的樓層時，電梯控制系統(tǒng)會發(fā)出開門信號，電梯門開，當門開到相應位置，然后計時，計時完畢后關門。 圖3-7 開關門流程圖 圖3-8-1 電梯的開關門梯形圖電梯開門關門控制有兩種情況：手動：手動開門

45、的時候，電梯運行到位后，按下SB1，X000閉合，Y000得電，電機正轉，轎廂門打開。開門到位，開門行程開關SQ1動作，X002常閉出點斷開，Y000常閉出點斷開，Y000失電，開門過程結束。手動關門的時候，當按下關門按鈕SB2時，X001閉合，Y001得電并自鎖，驅動關門繼電器使電動機反轉，轎廂門關閉，關門到位，關門行程開關SQ2動作，X003常閉出點斷開，Y001失電，關門過程結束。自動：自動開門時，當電梯運行到位后，相應的樓層接近開關SQ5或SQ6或SQ7被壓下，即X011或X012或X013閉合。T0開始計時，延時3S 后，T0觸點閉合，Y000輸出有效，轎廂門打開。自動關門時，由電石

46、氣T1來控制。當電梯門開門到位后Y000常開出點閉合，T1開始計時，延時5S 后，T1觸點閉合，Y001輸出有效，轎廂門自動關閉。自動關門時，可能夾住乘客，因此在門兩側裝有紅外線檢測裝置SL1和SL2。當有人進出時，由SL1和SL2發(fā)出信號使得X006和X007閉合，輔助繼電器M0得電并自鎖，使得T2開始定時，延時2S 后再關門。 圖3-8-2 到層指示梯形圖X011、X012、和X013分別是一、二和三層的接近開關SQ5、SQ6和SQ7的輸入點，Y022、Y023、和Y024分別是一、二和三層樓面的指示燈E3、E4和E5的輸出點。輔助繼電器M2和M3分別是單、雙層指示燈胡索控制。當電梯到達某

47、一層露面后，只能有該層的指示燈亮。 圖3-8-3 層呼叫指示燈控制梯形圖層呼叫指示燈控制梯形圖，當有乘客在叫向外的某一層按下呼叫按鈕SB6、SB7、SB8和SB9中的任意一個后，對應輸入點X017、X020、X021和X022中的某一個就會閉合，同時所對應的層指示燈就會亮，指示有人呼叫。呼叫信號會一直保持到電梯到達該層，該層的接近開關X011、X012和X013中的某一動作時才會被撤銷。圖3-8-4 電梯起動和方向選擇及變速控制梯形圖 電梯的運行方向由輸出繼電器Y020和Y021指示，當電梯運行方向確定后，在關門信號和門鎖信號符合要求的情況下，有以下動作：通過電梯上行輸出繼電器Y002，驅動電

48、機正轉，電梯上升；通過電梯下行輸出繼電器Y003，驅動電機反轉，電梯下降。電梯啟動后開速運行，2S 后加速，在接近目標樓層時，相應的接近開關動作，電梯開始轉為慢速運行，直至電梯到達目標樓層時停止。 圖3-8-5 樓層指示器梯形圖樓層指示器由七段數碼管組成，分別對應Y011Y017，其顯示數字由樓層指示燈的輸出控制，當樓層接近開關SQ5、SQ6、SQ7閉合，到達樓層指示燈Y022或Y023或Y024得電，以次來控制數碼管的輸出。0 LD X000 1 OR Y000 2 OR 3 ANIT0 M15 ANI X002 6 OUT Y000 7 LD X011 8 OR X012 9 OR X01

49、310 ANIM117 ORT111 ANI Y000 12 OUT T0 K30 15 LD X001 16 OR Y00118 ANI X003 19 ANI Y000 20 ANIT24 ANI Y001 21 OUT Y00122 LD X006 23 OR X007 24 OR M0 25 ANI T2 26 OUT M0 27 LDM028 OUT T2 K20 31 LD Y000 32 ANI Y001 33 OUT T1 K50 36 LD Y004 37 OR Y006 38 OUTM139 LD X011 40 LDI M3 41 AND M242 ORB 43 OR X

50、013 44 OUTM2 45 LD X012 46 LDI M2 47 AND M348 ORB 49 OUTM3 50 LD X011 51 LDM252 AND Y022 53 ORB 54 ANI Y02355 ANI Y024 56 OUT Y022 57 LD X012 58 LDM359 AND Y023 60 ORB 61 ANI Y022 62 ANI Y024 63 OUT Y023 64 LD X013 65 LDM266 AND Y024 67 ORB 68 ANI Y023 69 ANI Y022 70 OUT Y024 71 LD X017 72 ANI X010

51、73 LD Y030 74 ANI Y022 75 ORB 76 ANI X011 77 OUT Y03078 LD X020 79 ANI X010 80 LD Y031 81 LDI Y023 82 ORI Y020 83 ANB84 ORB 85 ANI X012 86 OUT Y031 87 LD X021 88 ANI X010 89 LD X021 90 LDI Y023 91 ORI Y021 92 ANB 93 ORB 94 ANI X012 95 OUT Y032 96 LD X022 97 ANI X010 98 LD Y033 99 ANI Y024 100 ORB 10

52、1 ANI X013 102 OUT Y033 103 LD X014 104 OR Y025 105 ANI Y022 106 OUT Y025 107 LD X015 108 OR Y026 109 ANI Y023 110 OUT Y026 111 LD X016 112 OR Y027113 ANI Y024 114 OUT Y027 115 LD Y027 116 LD Y026 117 ANI Y023 118 ORB 119 ANI Y021 120 ANI Y003 121 ANI Y024 122 OUT Y020 123 LD Y025 124 LD Y026 125 AN

53、I Y023 126 ORB 127 ANI Y022 128 ANI Y002 129 ANI Y020 130 OUT Y021 131 LD Y027 132 AND Y024 133 LD Y026 134 AND Y023 135 ORB 136 LD Y025 137 AND Y022 138 ORB 139 OR M5 140 OUTM5141 LD X004142 AND Y020 143 LD X005 144 AND Y021 145 ORB 146 AND X010 147 ANIM6148 ANI Y001 149 OUTM4150 LD X004 151 LDI Y023 152 OR Y027 153 ANB 154 ANI Y024 155 AND Y020 156 ANDM4157 ANI Y003 158 OUT Y002 159 LD X005160 LDI Y023 161 OR1 Y025 162 ANB 163 ANI Y024 164 AND Y021 165 AND