基于PLC電梯控制系統(tǒng)設計

目錄TOC\o"1-3"\h\u32602第一章前言-2-2086第二章電梯概述-3-39032.1電梯的起源與開展 -3-47802.2國外電梯的情況 -3-17102.3國內(nèi)電梯的情況 -4-57542.4電梯技術開展趨勢 -5-12174第三章PLC的開展-6-100063.1PLC的定義-6-255083.2PLC的開展階段-7-169593.3PLC開展趨勢-8-124303.4PLC的根本組成-9-129083.5PLC的軟件結構 -11-176283.5.1工作原理 -11-25913.5.2運行模式 -12-13963第四章電梯設計的根本要求-13-99464.1電梯開發(fā)的目的-13-303774.2電梯設計所需的設備-13-247624.3電梯設計的控制要求-13-89544.4I/O分配表-13-29709第五章:電梯的主電路及控制電路-15-117255.1電梯自動控制流程圖〔見附錄〕-15-236365.2拽引電動機主電路-15-218555.3控制局部 -16-216465.4輸入輸出地址分配表如下： -16-285475.5PLC的外部接線圖-17-37865.6電梯工作過程-18-29549第六章組態(tài)王的使用及應用-20-13586.1組態(tài)王的概述 -20-150436.2梯形圖 -20-6603參考文獻-29-31854致謝-30-7042附錄A程序：-31-22209附錄B流程圖：-35-第一章前言隨著經(jīng)濟的不斷開展,城市建設的不斷開展，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。電梯是用于高層建筑物中的固定式升降運輸設備，它有一個裝載乘客的轎廂，沿著垂直或傾斜角度小于15°的導軌在各樓層間運行，是垂直運行的電梯(通常也簡稱為電梯)、傾斜方向運行的自動扶梯、傾斜或水平方向運行的自動人行道的總稱。隨著城市建設的不斷開展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。有了電梯，摩天大樓才得以崛起，現(xiàn)代城市才得以長高。據(jù)估計，截至2002年，全球在用電梯約635萬臺，其中垂直電梯約610萬臺，自動扶梯和自動人行道約25萬臺。電梯已成為人類現(xiàn)代生活中廣泛使用的人員運輸工具。人們對電梯平安性、高效性、舒適性的不斷追求推動了電梯技術的進步。如今，世界各國的電梯公司還在不斷地進行電梯新品的研發(fā)、維修保養(yǎng)效勞系統(tǒng)的完善，力求滿足人們的對現(xiàn)代建筑交通日益增長的需求。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的計在用PLC控制變頻調速實現(xiàn)電流、速度雙閉環(huán)的根底上，在不增加硬件設備的條件下，實現(xiàn)電流、速度、位移三環(huán)控制。采集、運行狀態(tài)和功能的設定，實現(xiàn)電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制那么由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器取代微機實現(xiàn)信號控制。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。PLC可靠性高，程序設計方便靈活。第二章電梯概述2.1電梯的起源與開展電梯在漢語詞典中的解釋為：建筑物中用電作動力的升降機,代替步行上下的樓梯。說到電梯的起源要從公元前2600年埃及人在建造金字塔時使用了最原始的提升系統(tǒng)說起，但這一類起重機的能源均為人力。到了1203年，法國的二修道院安裝了一臺起重機，所不同者只是該機器是利用驢作為動力，載荷由繞在一個大滾筒上的繩子進行起吊。此種方法一直沿用到近代直到瓦特創(chuàng)造了蒸汽機，約在1800年，煤礦主才能利用起重機把礦井中的煤輸送上來。數(shù)百年來人們制造過各種類型的升降梯，它們都具有一個共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降梯便急速地墜落到底層。1854年奧的斯設計了一種制動器：在升降梯的平臺頂部安裝一個貨車用的彈簧及一個制動桿與升降梯井道兩側的導軌相連結，起吊繩與貨車彈簧連結，這樣僅是起重平臺的重量就足以拉開彈簧，防止與制動桿接觸。如果繩子斷裂，貨車彈簧會將拉力減弱，兩端立該與制動桿咬合，即可將平臺牢固地原地固定免繼續(xù)下墜?！捌桨驳纳堤莰晞?chuàng)造成功了！一時間，奧的斯成了眾人注目的中心。第一臺升降機并非奧的斯所創(chuàng)造，但他卻是第一臺“平安〞升降梯的創(chuàng)造者?！捌桨波曔@一概念不僅開創(chuàng)了升降梯工業(yè)，而且也為那些想建造更高層建筑物以增加更多可利用空間的設計們翻開了通途。然而真正能夠稱為電梯〔用電能驅動升降梯〕的產(chǎn)品應該是在20世紀初才出現(xiàn)的。2.2國外電梯的情況國外電梯行業(yè)開展迅猛，不僅在節(jié)能上做了很大的功夫，現(xiàn)在在智能化，遠程化，集成化，可視化也已有了先進的技術！例如：〔1〕集垂直運輸與水平運輸?shù)膹秃线\輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用直線電機驅動，在一個井道內(nèi)設置多臺轎廂。轎廂在計算機導航系統(tǒng)控制下，可以在軌道網(wǎng)絡內(nèi)交換各自運行路線。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?！?〕交流永磁同步無齒輪曳引機驅動的無機房電梯無機房電梯由于曳引機和控制柜置于井道中，省去了獨立機房，節(jié)約了建筑本錢，增加了大樓的有效面積，提高了大樓建筑美學的設計自由度。而交流永磁同步無齒輪曳引機的特點是：〔A〕結構簡單緊湊，體積小，重量輕，形狀可靈活多樣；〔B〕配以變頻控制可以實現(xiàn)更大限度的節(jié)能；〔C〕沒有齒輪，于是沒有齒輪振動和噪聲，齒輪效率，齒輪磨損及油潤滑問題，減少了維護工作，降低了油污染；〔D〕由于失電時旋轉的電機處于發(fā)電制動狀態(tài)，增加了曳引系統(tǒng)的平安可靠性?！?〕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、運行方向〕，還可以顯示實時的載荷、故障狀態(tài)等。通過控制中心的設置還可以顯示日期、時間、問候語、樓層指南、廣告等，甚至還可以與遠程計算機和尋呼系統(tǒng)聯(lián)接發(fā)布天氣預報、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)面對面對視時的為難、無趣的局面，降低了乘客乘梯時心理等待焦慮感?！?〕電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將控制柜中的信號處理計算機獲得的電梯運行和故障信息通過公共網(wǎng)絡或專用網(wǎng)絡〔都需要使用調制解調器〕傳輸?shù)竭h程的能夠提供可視界面的專業(yè)電梯效勞中心的計算機，以便那里的效勞人員掌握電梯運行情況，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)計與預測等功能，還有的可實現(xiàn)遠程調試與操作，便于維修人員迅速進行維修應答和采取維修措施。這樣縮短了故障處理時間，簡化了人工故障檢查的勞動，保證了大樓電梯平安高效地運行。2.3國內(nèi)電梯的情況中國電梯行業(yè)從市場規(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)品質量和技術含量，我國政府提出的節(jié)約型社會正好讓電梯行業(yè)中擁有節(jié)能電梯技術的企業(yè)有時機開展，另外，國外用戶比以前更多地青睞中國產(chǎn)品也為中國電梯的崛起提供了時機。目前我國節(jié)能電梯技術在某些方面已經(jīng)到達了國際領先水平，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%。因此專家預計，節(jié)能電梯市場會在“十一五〞期間進入快速增長期。節(jié)能電梯從2001年開始進入我國辦公樓、住宅樓、酒店等場所，經(jīng)過5年的開展，全國的無齒輪電梯市場從幾千臺增長到近6萬臺。目前我國已超過日本成為世界最大的新裝電梯市場。由于房地產(chǎn)業(yè)、城市公共建設等產(chǎn)業(yè)開展迅速，預計未來10年，我國的電梯市場仍將保持每年20%的遞增速度，年平均銷售額至少500億美元。房地產(chǎn)市場快速開展，對電梯的需求繼續(xù)擴大。專家估計未來50年我國新增住房面積將到達200億平方米。目前國家規(guī)定20米以上高樓就應安裝電梯，因此未來電梯最大的市場就是住宅市場。此外，機場、商場、地鐵等大型公共設施建設對自動扶梯、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)建設速度加快。東部地區(qū)城市化經(jīng)過20年的開展，有些興旺地區(qū)城市化水平已到達80%，根本飽和，甚至出現(xiàn)了逆城市化的趨勢。而近年來西部地區(qū)國民生產(chǎn)總值的增長速度，已經(jīng)與電梯需求高速開展所需的GDP水平相吻合。電梯更新進入頂峰期。雖然國家對電梯壽命目前沒有提出強制標準，但是按國外電梯使用壽命的慣例，一般日本系列電梯設計壽命為15年，歐美電梯設計壽命為25年。根據(jù)我國電梯選購的實際情況，采用日本系列產(chǎn)品或技術的比例大約有60%以上，國內(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)技術相比照擬落后，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，預計2007年將有15000至20000臺電梯需要更新。電梯節(jié)能潛力巨大，電梯和空調被認為大型建筑兩大耗能大戶。據(jù)了解，目前我國星級酒店每平方米平均年耗電量為150千瓦時，一座3萬~5萬平方米的星級酒店，其年總能耗大約相當于3000至4000噸標準煤，其中將近一半用于電梯供電。電梯行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2005年在我國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。如果2023年全部采用節(jié)能電梯，將節(jié)電800億千瓦時，幾乎等于三峽大壩一年的發(fā)電量。2.4電梯技術開展趨勢〔1〕環(huán)保：綠色理念是電梯開展總趨勢。有專家預言“誰最先推出綠色產(chǎn)品并搶占市場，誰就掌握市場競爭主動權〞。開展趨勢主要有：不斷改良產(chǎn)品的設計，生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干擾、無井道導軌油漬污染的電梯。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩，鋼皮帶等無潤滑油污染曳引方式。電梯裝璜將采用無〔少〕環(huán)境污染材料。電梯空載上升和滿載下行電機再生發(fā)電回收技術。安裝電梯將無需安裝手腳架。電梯零件在生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境沒有影響〔如剎車皮一定不能使用石棉〕并且材料是可以回收的?！?〕藍牙技術在電梯上應用。安裝過電梯的人都知道放線、對線是費時、費力、極容易錯的工作。如果控制屏與召喚系統(tǒng)通過藍牙技術連接起來實現(xiàn)無線召喚將會是電梯控制的另一場革命同時為我們帶來巨大好處。A安裝期將減少30％以上，其直接好處是降低安裝本錢，客戶也因從訂梯到使用電梯周期費用減少和提高現(xiàn)金周轉率。B在電梯上使用藍牙技術一定會使電梯控制系統(tǒng)大量使用最新最快微機，這將會進一步提高電梯整機可靠性，故障率大大降低，控制精度也進一步提高，帶來的結果是電梯更加舒適，平層更加準確。C很好地解決了電梯控制與外圍設備的兼容和聯(lián)系。特別是可以把電梯和扶梯歸納到大樓管理系統(tǒng)或智能化管理小區(qū)系統(tǒng)中。第三章PLC的開展3.1PLC的定義可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原那么設計。總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設計編制。PLC的特點：一、可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間那么更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。二、配套齊全，功能完善適用性強PLC開展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的開展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。三、易學易用，深受工程技術人員歡送PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制翻開了方便之門。四、系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。五、體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。3.2PLC的開展階段雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術的迅速開展和數(shù)據(jù)通訊技術的不斷進步，PLC也迅速開展，其開展過程大致可分三個階段：一、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。這時的PLC多少有點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，定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改良以適應工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。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，采用廣闊電氣工程技術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)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。二、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，日本，德國等一些廠家先后開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。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術運算、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關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，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)存放器，使PLC得應用范圍得以擴大。三、近期的PLC〔80年代中、后期至今〕進入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術的迅速開展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(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.3.3PLC開展趨勢一．向高速度、大容量方向開展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。二．向超大型、超小型兩個方向開展當前中小型PLC比擬多，為了適應市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向開展，特別是向超大型和超小型兩個方向開展。現(xiàn)已有I/O點數(shù)達14336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。結構不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化隨著新技術、新結構、新材料、新工藝的開展，電梯的機械系統(tǒng)結構簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度開展。三．PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既擴展了PLC功能，又使用靈活方便，擴大了PLC應用范圍。電梯行業(yè)技術開展非常迅速，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、更潔掙、更平安、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:由于永磁技術的先進性，將來很有可能取代VVVF技術。另外，網(wǎng)絡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開展潮流。四．增強外部故障的檢測與處理能力根據(jù)統(tǒng)計資料說明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設備占45%，輸出設備占30%，線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、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、開展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。安裝更方便、更快捷高效、平安、可重復使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式;隨著新技術的開發(fā)、應用，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，電梯的雙向平安裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)?！桨?、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要開展方向。五．編程語言多樣化在PLC系統(tǒng)結構不斷開展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語言外，為了適應各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言〔BASIC、C語言等〕等。多種編程語言的并存、互補與開展是PLC進步的一種趨勢。3.4PLC的根本組成可編程控制器的結構多種多樣，但其組成的一般原理根本相同，都是以微處理器為核心的結構，其功能的實現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持，實際上可編程控制器就是一種新型的工業(yè)控制計算機。一PLC的硬件結構主機微處理器〔CPU〕——控制器的核心主機存儲器(RAM、ROM〕輸入、輸出部件〔I/O部件〕——連接現(xiàn)場設備與CPU之間的接口電路電源部件——為PLC內(nèi)部電路提供能源整體結構的PLC——四局部裝在同一機殼內(nèi)模塊式結構的PLC——各部件獨立封裝，稱為模塊，通過機架和總線連接而成I/O的能力可按用戶的需要進行擴展和組合〔擴展機〕另外，還必須有編程器——將用戶程序寫進規(guī)定的存儲器內(nèi)圖3.1PLC硬件結構二中央控制處理單元(CPU)可編程控制器中常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機和雙極型位片式微處理器三種類型。通用微處理器有8080、8086、80286、80386等；單片機有8031、8096等；位片式微處理器的AM2900、AM2903等。FX2可編程控制器使用的微處理器是16位的8096單片機。三存儲器可編程控制器配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器：存放系統(tǒng)管理程序，用只讀存儲器實現(xiàn)。用戶存儲器：存放用戶編制的控制程序，一般用RAM實現(xiàn)或固化到只讀存儲器中。四輸入輸出接口作用：連接用戶輸入輸出設備和PLC控制器，將各輸入信號轉換成PLC標準電平供PLC處理，再將處理好的輸出信號轉換成用戶設備所要求的信號驅動外部負載。對輸入輸出接口的要求：良好的抗干擾能力；對各類輸入輸出信號〔開關量、模擬量、直流量、交流量〕的匹配能力。PLC輸入輸出接口的類型：模擬量輸入輸出接口、開關量輸入輸出接口〔直流、交流及交直流〕。用戶應根據(jù)輸入輸出信號的類型選擇適宜的輸入輸出接口。五開關量輸入接口電路各種輸入接口均采取了抗干擾措施。如帶有光耦合器隔離使PLC與外部輸入信號進行隔離；并設有RC濾波器，用以消除輸入觸點的抖動和外部噪聲干擾。通常有三種類型：直流(12∽24)V輸入、交流(100∽120)V輸入與交流(200∽240)V輸入和交直流(12∽24)V輸入。直流輸入模塊的電源一般由機內(nèi)24v電源提供，輸入信號接通時輸入電流一般小于10mA；交流輸入模塊的電源一般由用戶提供。圖3.2直流輸出接口六開關量輸出接口電路有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。開關量輸出端的負載電源一般由用戶提供，輸出電流一般不超過2A。開關量輸出端的負載電源一般由用戶提供，輸出電流一般不超過2A。圖3.3交直流輸出接口七輸出端子的兩種接法：隔離式：輸出各自獨立，無公共點：各輸出端子各自形成獨立回路。匯點式：全部輸入點〔輸出點〕共用一個公共點。或者將輸入點〔輸出點〕分成幾組，組內(nèi)各點共用一個公共點。各組的公共點之間相互隔離。組內(nèi)的各點必須使用同一電壓類型和同一電壓等級，各組可使用不同電壓類型和等級的負載。電源：PLC的供電電源一般是市電，也有用直流24V電源供電的。外圍設備：編程器、打印機、演示板等利用編程器可將用戶程序輸入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。3.5PLC的軟件結構在可編程控制器中，PLC的軟件分為兩大局部：a.系統(tǒng)監(jiān)控程序：用于控制可編程控制器本身的運行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標準程序模塊，系統(tǒng)調用。b.用戶程序：它是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運行。3.5.1工作原理〔1〕根本工作模式：PLC有運行模式和停止模式。a.運行模式：分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個階段。b.停止模式當處于停止工作模式時，PLC只進行內(nèi)部處理和通信效勞等內(nèi)容。〔2〕PLC工作過程：a.內(nèi)部處理階段:在此階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復位監(jiān)視定時器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。b.通信效勞階段:在此階段，PLC與一些智能模塊通信、響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當PLC處于停狀態(tài)時，只進行內(nèi)容處理和通信操作等內(nèi)容。c.輸入處理階段:輸入處理也叫輸入采樣。在此階段順序讀取所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將所讀取的信息存到輸入映象存放器中，此時，輸入映像存放器被刷新。d.程序處理階段:按先上后下，先左后右的步序，對梯形圖程序進行逐句掃描并根據(jù)采樣到輸入映像存放器中的結果進行邏輯運算，運算結果再存入有關映像存放器中。但遇到程序跳轉指令，那么根據(jù)跳轉條件是否滿足來決定程序的跳轉地址。e.輸出刷新階段:程序處理完畢后，將所有輸出映象存放器中各點的狀態(tài)，轉存到輸出鎖存器中，再通過輸出端驅動外部負載。3.5.2運行模式PLC工作方式與特點：集中采樣、集中輸出、周期性循環(huán)掃描，“串在行〞工作方式〔1〕掃描周期：PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。PLC運行正常時，掃描周期的長短與CPU的運算速度有關，與I/O點的情況有關，與用戶應用程序的長短及編程情況等均有關。通常用PLC執(zhí)行1K指令所需時間來說明其掃描速度(一般1~10ms/K)?！?〕輸出滯后：指從PLC的外部輸入信號發(fā)生變化至它所控制的外部輸出信號發(fā)生變化的時間間隔。一般為幾十—100ms.引起輸出滯后的因素：輸入模塊的濾波時間、輸出模塊的滯后時間、掃描方式引起的滯后?！?〕由于PLC是集中采樣，在程序處理階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入映象存放器中的內(nèi)容也不會變化，要到下一周期的輸入采樣階段才會改變?！?〕由于PLC是串行工作，所以PLC的運行結果與梯形圖程序的順序有關。這與繼電器控制系統(tǒng)“并行〞工作有質的區(qū)別。防止了觸點的臨界競爭，減少繁瑣的聯(lián)鎖電路。第四章電梯設計的根本要求4.1電梯開發(fā)的目的1、通過對工程實例的模擬，熟練地掌握PLC的編程和程序調試方法。2、進一步熟悉PLC的I/O連接。3、熟悉四層樓電梯內(nèi)外按鈕控制的編程方法。4.2電梯設計所需的設備1、THPLC-DT型四層電梯實驗教學模型一臺2、安裝了OMRONCX-Programmer編程軟件的計算機一臺3、西門子S7—200PLC主機一臺4、PLC電源一臺、導線假設干、配線工具假設干4.3電梯設計的控制要求1、開始時，電梯處于任意一層；2、當有外呼梯信號到來時，電梯響應該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門翻開，延時3S后自動關門；3、當有內(nèi)呼梯信號到來時，電梯響應該呼梯信號，到達該樓層時，電梯停止運行，電梯門翻開，延時3S后自動關門；4、在電梯運行過程中，電梯上升〔或下降〕途中，任何反方向下降〔或上升〕的外呼梯信號均不響應，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，那么電梯響應該外號，但不響應二層向下外呼梯信號。同時，如果電梯到達三層，如果四層沒有任何呼梯信號，那么電梯可以響應三層向下外呼梯信號；5、電梯應具有最遠反向外梯響應功能。例如：電梯在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，那么電梯先去四樓響應四層向下外呼梯信號；6、電梯未平層或運行時，開門按鈕和關門按鈕均不起作用。平層且電梯停止運行后，按開門按鈕電梯門翻開，按關門電梯門關閉；7、自動返基站，當電梯在30S內(nèi)無人呼梯，電梯自動回到基站待命。4.4I/O分配表PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出局部〔I/O〕完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入〔DI〕，開關量輸出〔DO〕，模擬量輸入〔AI〕，模擬量輸出〔AO〕等模塊。四層電梯控制系統(tǒng)I/O分配表見表4.1。表4.1I/O分配表序號名稱輸入序號名稱輸出0一層內(nèi)選按鈕SB10.010上行燈L1100.001二層內(nèi)選按鈕SB20.021下行燈L2100.012三層內(nèi)選按鈕SB30.032一層內(nèi)選燈L3100.023四層內(nèi)選按鈕SB40.043二層內(nèi)選燈L4100.034一層上呼按鈕SB51.014三層內(nèi)選燈L5100.045二層下呼按鈕SB61.025四層內(nèi)選燈L6100.056二層上呼按鈕SB71.036一層上呼燈L7100.067三層下呼按鈕SB81.047二層上呼燈L8101.008三層上呼按鈕SB91.058三層上呼燈L9101.019四層下呼按鈕SB101.069二層下呼燈L10101.0210一層平層開關SQ10.0710三層下呼燈L11101.0311二層平層開關SQ20.0811四層下呼燈L12101.0412三層平層開關SQ30.0912上行KM3101.0513四層平層開關SQ40.1013下行KM4101.0614開門限位開關SQ51.0714開門L13102.0015關門限位開關SQ61.0815關門L14102.0116上極限位開關SQ71.0917下極限位開關SQ81.1018開門按鈕SQ90.0519關門按鈕SQ100.06第五章:電梯的主電路及控制電路5.1電梯自動控制流程圖〔見附錄〕5.2拽引電動機主電路如下列圖所示,Q為電源總開關M為交流雙速電動機動KM7為慢速接觸器，KM6為快速接觸器，KM1為上行接觸器，KM2為下行接觸器，KM3為加速接觸器，KM4為第一減速接觸器，KM3為第二減速接觸器。圖5.1電梯控制的主電路圖5.3控制局部針對四層電梯的控制系統(tǒng)．本設計采用西門子S7—200可編程控制器設計電梯的控制系統(tǒng)完成電梯的轎內(nèi)指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制、開門控制等控制任務電梯運行規(guī)那么當電梯在一樓時，按廂內(nèi)指令開關“四〞，電梯應在四樓停車。按“1〞樓下呼梯開關,電梯應由四樓降到一樓接人。按廂內(nèi)指令開關“三〞，同時按二樓上呼開關電梯應在二樓接入后,再到三樓.。當電梯在三樓時,依次按廂內(nèi)開關“二〞、“四〞、“一〞電梯應下行到二樓、下行至一樓、上行至四樓。電梯在一樓,按廂內(nèi)指令開關“二〞隨后立即按三樓，四樓應下呼梯開關，電梯應先到二樓，下客后斷續(xù)上升到四樓接客，然后到三樓接客。.。圖5.2電梯的按鈕屏的示意圖5.4輸入輸出地址分配表如下：表5.1輸入表名稱元件名地址編碼名稱元件名地址編碼一層位置開關SQ1I0.0三層上行呼梯SB7I1.2二層位置開關SQ2I0.1二層下行呼梯SB8I1.3三層位置開關SQ3I0.2三層下行呼梯SB9I1.4四層位置開關SQ4I0.3四層下行呼梯SB10I1.5一層指令開關SB1I0.4開門限位開關SQ5I1.6二層指令開關SB2I0.5關門限位開關SQ6I1.7三層指令開關SB3I0.6上極限位開關SQ7I2.0四層指令開關SB4I0.7下極限位開關SQ8I2.1一層上行呼梯SB5I1.0開門按鈕SQ9I2.2二層上行呼梯SB6I1.1關門按鈕SQ10I2.3表5.2輸出表名稱元件名地址編碼名稱元件名地址編碼上行指示L1Q0.0一層上行呼梯L7Q1.0下行指示L2Q0.1二層上行呼梯L8Q1.1上行驅動KM1線圈Q0.2三層上行呼梯L9Q1.2下行驅動KM2線圈Q0.3二層下行呼梯L10Q1.3一層指令登記L3Q0.4三層下行呼梯L11Q1.4二層指令登記L4Q0.5四層下行呼梯L12Q1.5三層指令登記L5Q0.6開門模擬L13Q1.6四層指令登記L6Q0.7關門模擬L14Q1.75.5PLC的外部接線圖圖5.3PLC的外部接線圖5.6電梯工作過程當電梯處于基站，關門等運行狀態(tài)時，此時按基站外呼按鈕，信號經(jīng)按鈕傳輸?shù)絇LC，經(jīng)PLC判斷為本層開門，再將信號傳輸?shù)組2開關門電動機。輸出開門信號，電梯開門。人進入轎廂后，經(jīng)過延時，電梯自動關門。也可以按關門按鈕〔CLOSE〕，使電梯提前關門。開門時顯示板上的關門顯示發(fā)光二極管點亮，開門結束后熄滅。關門時關門顯示發(fā)光二極管點亮，關門結束后熄滅。如果轎內(nèi)指令選四層按鈕，那么指令經(jīng)串行傳輸?shù)絇LC上，顯示屏上的發(fā)光二極管L4閃亮，手離開按鈕后，信號被登記，內(nèi)選按鈕指示燈也點亮。電梯定為上方向運行。PLC核實信號后，可將運行信號傳輸?shù)礁鱾€工作部位并發(fā)出運行指令。電梯開始按給定曲線運行，其給定速度信號不斷與速度反應信號比擬，不斷校正，使電梯運行的速度曲線盡量符合理想的運行曲線，使電梯運行平穩(wěn)。在運行過程中，井道中的轎廂位置傳感繼電器每過一個隔磁板即核對一次運行位置，將信號輸入PLC與其中記憶的位置和旋轉編碼器發(fā)回的脈沖數(shù)量核對，三個信號核對無誤后電梯繼續(xù)運行。電梯每到一個隔磁板，門區(qū)繼電器即吸合一次，層樓指示便變化一次。運行過程中PLC里的“先行樓層〞不斷尋索樓層呼梯指令信號。當“先行樓層〞導索到呼梯指令后，上到站鐘GU或下到站鐘GD發(fā)出到站鐘聲，經(jīng)延時，經(jīng)電腦發(fā)出換速信號，電梯就開始減速運行。當隔磁板插入平層感應器時，電梯進一步減速至進入爬行。當轎廂到達平層位置后，接觸器斷電，電梯停止運行。制動系統(tǒng)工作，電梯平穩(wěn)停止。電梯停穩(wěn)后，發(fā)出開門信號，電梯開門。經(jīng)過延時，關門時間到，發(fā)出關門信號，電梯開始關門。電梯門關好后，其運行方向按轎內(nèi)指令和廳外召喚與轎廂的相對位置而定。如沒有任何指令，電梯就地待命。第六章組態(tài)王的使用及應用6.1組態(tài)王的概述MCGS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，有良好的并行處理和豐富生動的多媒體畫面。MCGSm態(tài)軟件的開放式結構擁有廣泛的數(shù)據(jù)獲取和超強的數(shù)據(jù)處理功能。同時,提供良好的平安機制，為多個不同級別用戶設定不同的操作權限。MCGS組態(tài)軟件支持多種硬件設備，實現(xiàn)“設備無關〞，用戶不必因外部設備的局部改動，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。兩局部互相獨立。又緊密相關。本設計利用MCGS組態(tài)軟件設計,在設備組態(tài)窗口中選擇適當?shù)拇谕ㄓ嵲O備．添加西門子S7—200PLC。正確設置其屬性。正確設置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設備通道的連接，即可實現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件的通訊。將PLC中的串口驅動程序與組態(tài)軟件的需求響應相結合，使電腦對PLC發(fā)出的信號有響應。在MCGS組態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個動畫界面。在界面上設置各個控件的屬性，使設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、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統(tǒng)的人機交互圖形界面．組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象。可以對實時數(shù)據(jù)進行可視化處理。6.2梯形圖參考文獻[1]陳金華.可編程序控制器應用技術.北京.電子工業(yè)出版社.1993[2]浙江大學羅克韋爾自動化技術中心.可編程控制器系統(tǒng).浙江.浙江大學出版社1999[3]謝克明、夏路易.可編程控制器原理與程序設計.北京.電子工業(yè)出版社.2002[4]李樹雄.可編程序控制器原理及應用教程.北京.北京航空航天大學.2003[5]何仿山.可編程序設計范例大全.上海.同濟大學出版社.1997[6]齊從謙、王士蘭.plc技術及應用.北京.機械工業(yè)出版社.2000[7]袁任光.可編程序控制器應用技術與實例.廣州.華南理工大學出版社.1996[8]黃大雷、吳庚審.可編程控制器及其應用.北京.人民交通出版社.1992致謝在這次畢業(yè)設計的過程中，指導老師給予了我很大的幫助，提供了相關的資料，對我的畢設作品給予了指導和支持。使我順利圓滿的完成了此次畢業(yè)設計。在此，向老師衷心的表示感謝！使我的設計論文能夠順利完成.寒窗幾載，春花秋實。大學這幾年是我一生的重要階段，是學習專業(yè)知識及提高各方面能力為以謀生開展的重要階段。從跨入大學的校門的那一刻起我就把這一信念做為人生的又一座右銘。大學這幾年里，在提高自己科學文化素質的同時也努力提高自己的思想道德素質，使自己成為德智體諸方面全面開展適應21世紀開展要求的復合型人才，做一有理想有道德有紀律的社會主義建設者和接班人。我們即將走向社會，我們必須對自己的職業(yè)生涯進行規(guī)劃。俗話說：磨刀不誤砍柴功。為適應社會需要，促進自我開展，我們除了學好本專業(yè)外，還應輔修相關轉業(yè)知識，積極參加社會實踐活動，培養(yǎng)工作能力，努力提高綜合素質，同時努力培養(yǎng)特長，形成自身競爭優(yōu)勢。最后，再次感謝各位老師和許多的朋友和同學在各個方面給予了我很多的幫助和支持，讓我堅持到了最后。附錄A程序：Network1//NetworkTitle//指層指令//一樓指令登記LDI0.4OQ0.4ANM0.1=Q0.4Network2//二樓指令登記LDI0.5OQ0.5ANM0.2=Q0.5Network3//三樓指令登記LDI0.6OQ0.6ANM0.3=Q0.6Network4//四樓指令登記LDI0.7OQ0.7ANM0.4=Q0.7Network5//上呼//一樓上行呼樓登記LDI1.0OQ1.0ANM0.1=Q1.0Network6//二樓上行呼樓登記LDI1.1OQ1.1LDNM0.2OQ0.1ALD=Q1.1Network7//三樓上行呼樓登記LDI1.2OQ1.2LDNM0.3OQ0.1ALD=Q1.2Network8//下呼//二樓下行呼樓登記LDI1.3OQ1.3LDNM0.2OQ0.0ALD=Q1.3Network9//三樓下行呼樓登記LDI1.4OQ1.4LDNM0.3OQ0.0ALD=Q1.4Network10//四樓下行呼樓登記LDI1.5OQ0.5ANM0.4=Q1.5Network11//指層信號LDI0.0OM0.1ANI0.1ANI0.2ANI0.3=M0.1Network12//指層信號LDI0.1OM0.2ANI0.0ANI0.2ANI0.3=M0.2Network13//指層信號LDI0.2OM0.3ANI0.1ANI0.0ANI0.3=M0.3Network14//指層信號LDI0.3OM0.4ANI0.1ANI0.2ANI0.0=M0.4Network15LD