基于PLC四層電梯設(shè)計(jì)

基于PLC四層電梯設(shè)計(jì)摘要:PLC（可編程控制器）通俗的說(shuō)是一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)是編程方便、操作簡(jiǎn)單，尤其是它的高可靠性等，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。變頻技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了PLC的應(yīng)用。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，樓房越來(lái)越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。電梯從手柄開(kāi)關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。PLC在電梯控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開(kāi)關(guān)控制功能。由于可編程控制器具有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯控制過(guò)程中，各種邏輯開(kāi)關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的控制。關(guān)鍵詞:可編程控制器，電梯控制，程序設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u16531第一章緒論 2253811.1利用PLC設(shè)計(jì)電梯系統(tǒng)的目的 269791.2利用PLC設(shè)計(jì)電梯系統(tǒng)意義及內(nèi)容 311418第二章實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3163682.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本要求 347552.2可編程控制器控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)估算 432422.2.1控制電磁閥等所需的I/O點(diǎn)數(shù) 4165322.2.2控制交流電機(jī)所需的I/O點(diǎn)數(shù) 455612.2.3控制直流電動(dòng)機(jī)所需的I/O點(diǎn)數(shù) 4320802.3內(nèi)存估計(jì) 493162.3.1內(nèi)存利用率 473752.3.2開(kāi)關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù) 453822.3.3模擬量輸入輸出的總點(diǎn)數(shù) 5186012.3.4程序編寫(xiě)質(zhì)量 5222362.4響應(yīng)時(shí)間 5304972.5功能、結(jié)構(gòu)要合理 590032.6輸入輸出模塊的選擇 5287172.7機(jī)型確定 5283392.8PLC輸入輸出接線示意圖 530639第三章實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 8285463.1程序設(shè)計(jì)思路 8118743.2PLC指令系統(tǒng) 888743.3PLCI/O口地址分配 918673.4主要程序設(shè)計(jì)流程圖 11226353.5電梯開(kāi)關(guān)門(mén)控制 13239903.6主要程序設(shè)計(jì) 15170913.6.1電梯到層指示 15225283.6.2層呼叫層指示燈控制 1885923.6.3操縱盤(pán)指令指示控制 20260403.6.4電梯方向選擇，啟動(dòng)控制和過(guò)載保護(hù) 2116547結(jié)論 2523530參考文獻(xiàn) 25第一章緒論1.1利用PLC設(shè)計(jì)電梯系統(tǒng)的目的本論文主要研究的是PLC的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、性能以及與現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)象的連線，并通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)控制，以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)代城市建設(shè)的快速發(fā)展，高層建筑的增多已成為一種趨勢(shì)，那么電梯作為高層建筑物中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常工作和生活密不可分。電梯，顧名思義離不開(kāi)電，它是需要電力來(lái)驅(qū)動(dòng)，它將載有乘客或貨物的轎箱，運(yùn)行于垂直方向的兩根剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和貨物的固定式升降設(shè)備。所以，電梯是為高層建筑運(yùn)輸服務(wù)的設(shè)備，它具有運(yùn)送速度快、安全可靠、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的繼電器--接觸器控制方式相比，PLC的以諸多優(yōu)點(diǎn)而被大家所接受。采用PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決繼電器控制的缺點(diǎn)，所以對(duì)老式電梯進(jìn)行更新改造已經(jīng)是一種趨勢(shì)了，這樣電梯就可以更加安全、可靠、舒適地運(yùn)行。1.2利用PLC設(shè)計(jì)電梯系統(tǒng)意義及內(nèi)容在電子科技技術(shù)飛速發(fā)展的今天，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透到了社會(huì)的各行各業(yè)，極大地促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，提高社會(huì)信息化程度，同時(shí)也使得現(xiàn)代電子產(chǎn)品在使用性能上進(jìn)一步提高，加速了電子科技技術(shù)的普及進(jìn)程及技術(shù)更新。電子技術(shù)在日常生活和物質(zhì)生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)占了舉足輕重的地位，主要是在其電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中得到反映。面對(duì)如此廣袤的電梯市場(chǎng)，所謂“科技就是第一生產(chǎn)力”，處于科技前沿的電子設(shè)計(jì)技術(shù)很自然地就與電梯控制設(shè)計(jì)一拍即合，給設(shè)計(jì)師們以巨大的設(shè)計(jì)空間。因此，本設(shè)計(jì)就是希望在以開(kāi)發(fā)更安全、更可靠、更快捷的四層電梯控制系統(tǒng)的前提下，結(jié)合電子設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)電梯控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。此次電梯的試驗(yàn)?zāi)康氖菍?shí)現(xiàn)用可編程控制器PLC對(duì)四層電梯的升降控制。其中對(duì)PLC的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和性能進(jìn)行總結(jié)、歸納和綜述，對(duì)PLC與其它控制器件進(jìn)行類(lèi)比，從而達(dá)到滿足設(shè)計(jì)的要求。本篇論文是以比較常用的三菱FX2-128MR為基礎(chǔ)，具體詳細(xì)地介紹其系統(tǒng)配置，兼顧介紹其指令系統(tǒng)、編程方法和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，同時(shí)還介紹了模塊式PLC的一些智能單元。從而讓我們更深刻的了解和利用它。第二章實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本要求本次設(shè)計(jì)的電梯為4層運(yùn)輸裝置，設(shè)計(jì)總體高度為12米，每層層高2.5米。它的電器控制系統(tǒng)由PLC、變頻器、曳引電動(dòng)機(jī)、門(mén)機(jī)電動(dòng)機(jī)、安全裝置、井道裝置、轎箱操縱盤(pán)、廳外操作盤(pán)、樓層指示燈等組成。電梯控制系統(tǒng)主要的控制要求如下所示：A電梯運(yùn)行到外召喚位置以后，轎箱能夠自動(dòng)開(kāi)/關(guān)門(mén)，而且也能夠手動(dòng)開(kāi)/關(guān)門(mén)。B電梯具備內(nèi)指令和外部召喚指令的記憶、消除，并可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)指示燈顯示電梯內(nèi)指令和外部指令。C方向的選擇功能，電梯接收到指令后能夠自動(dòng)判別運(yùn)行方向，并發(fā)出指令。D電梯轎箱門(mén)由一個(gè)小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，轎門(mén)打開(kāi)；電機(jī)反轉(zhuǎn)，轎門(mén)關(guān)閉；并具有延時(shí)開(kāi)/關(guān)門(mén)功能，轎門(mén)兩側(cè)安裝光幕門(mén)保護(hù)裝置，防止轎門(mén)關(guān)閉時(shí)夾傷乘客。E接近平層時(shí)能夠提前減速和啟動(dòng)加速功能。F在電梯的行程的起始端安裝行程開(kāi)關(guān)，防止電梯運(yùn)行超出行程，撞壞建筑物，傷害到乘客。實(shí)現(xiàn)這些功能需要如下構(gòu)件：一臺(tái)用于拽動(dòng)電梯上升下降的星-三角啟動(dòng)的籠型電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)用于控制轎箱門(mén)開(kāi)關(guān)的小電機(jī)，用于頻繁地接通和分?jǐn)嘟恢绷髦骰芈泛痛笕萘靠刂苹芈返慕佑|器，用于顯示電梯運(yùn)行狀態(tài)和指令召喚的若干指示燈等等。2.2可編程控制器控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)估算2.2.1控制電磁閥等所需的I/O點(diǎn)數(shù)PLC的生產(chǎn)廠家、種類(lèi)如此繁多，不同種類(lèi)之間的功能設(shè)置差異又非常大，這在選擇PLC機(jī)型上帶來(lái)了一定的難度。機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在滿足功能要求的前提下，力爭(zhēng)達(dá)到最好的性?xún)r(jià)比，并可具有一定的升級(jí)空間。慮到本次設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)雖只有4層，但開(kāi)關(guān)量比較多，不過(guò)模擬量較少，那么對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制為主的系統(tǒng)而言，一般的PLC響應(yīng)速度都可以滿足控制的要求。在小型PLC中，整體式的體積小而且價(jià)格比模塊式的便宜，但在設(shè)計(jì)中，經(jīng)常碰到一些沒(méi)估計(jì)的指標(biāo)，所以在設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行局部調(diào)整，另外模塊式PLC排除故障所需時(shí)間短，我們估算輸入輸出接口比較多，由于考慮到本次設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)只有4層，考慮到成本我們采用離線編程的方式，以降低軟硬件的開(kāi)銷(xiāo)。根據(jù)PLCI/O節(jié)點(diǎn)使用原則，即預(yù)留出25%左右的I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用，4層電梯有32個(gè)輸入信號(hào)和27個(gè)輸出信號(hào)，本系統(tǒng)選用的PLC為三菱FX2-128MR，這種機(jī)型的I/O點(diǎn)數(shù)均為64，但其編輯指令可超過(guò)1000條，有2000步的程序內(nèi)存，并配有相應(yīng)的編程軟件MEDOC，不但可通過(guò)手持編輯器進(jìn)行編輯，而且還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行編輯。2.2.2控制交流電機(jī)所需的I/O點(diǎn)數(shù)根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)使用直流電機(jī)，不會(huì)使用到交流電機(jī)，所以可以不考慮交流電機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)。2.2.3控制直流電動(dòng)機(jī)所需的I/O點(diǎn)數(shù)本設(shè)計(jì)針對(duì)電梯控制，因此我們根據(jù)實(shí)際情況可知，要控制電梯的升和降，需要一個(gè)可逆運(yùn)行的直流電機(jī)。經(jīng)計(jì)算，我們需要九個(gè)輸入點(diǎn)和六個(gè)輸出點(diǎn)。2.3內(nèi)存估計(jì)2.3.1內(nèi)存利用率內(nèi)存利用率是一個(gè)程序段中的節(jié)點(diǎn)數(shù)與存放該程序段所代表的機(jī)器碼所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值。對(duì)于同一程序來(lái)說(shuō)，高利用率可以縮短掃描時(shí)間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，還可以降低內(nèi)存的使用量。2.3.2開(kāi)關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù)一般系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)量輸入與輸出的比值為6：4，那么根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，可以算出所需內(nèi)存的字?jǐn)?shù)：所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開(kāi)關(guān)量（輸入32+輸出27）總點(diǎn)數(shù)*10=5902.3.3模擬量輸入輸出的總點(diǎn)數(shù)對(duì)于模擬量來(lái)說(shuō)，處理中就涉及用到數(shù)字傳送和運(yùn)算的功能了，這一部分的指令內(nèi)存利用率都不高，所以?xún)?nèi)存容量就需要大大的增加。一般的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式如下：如果只有模擬量輸入時(shí)：內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)*100，即400如果模擬量輸入/輸出共存時(shí)：內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)*200，即800，大概所占內(nèi)存40KB，基于實(shí)際考慮，在本設(shè)計(jì)中不存在此情況。2.3.4程序編寫(xiě)質(zhì)量一般情況下的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式如下：存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)=(開(kāi)關(guān)量輸入的點(diǎn)數(shù)+開(kāi)關(guān)量輸出的點(diǎn)數(shù))*10+模擬量的點(diǎn)數(shù)*150。那么計(jì)算余量時(shí)應(yīng)按計(jì)算存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)的25%考慮。由于我是初學(xué)者，編出的程序比較繁瑣，再加上缺乏生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此，在選內(nèi)存容量時(shí)，我多預(yù)留了一些容量。該設(shè)計(jì)中，我估算大概為1000余條程序，恰巧FX2-128MR編輯指令超過(guò)1000條，有2000步的程序內(nèi)存，那么它正好符合本次設(shè)計(jì)的要求，由此斷定PLC的選型是正確的。2.4響應(yīng)時(shí)間系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，一般指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻和由此而使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間=掃描的周期+輸入濾波的時(shí)間+輸出濾波的時(shí)間。PLC順序掃描的工作方式，也是存在弊端的，就是它不能可靠的接收持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。2.5功能、結(jié)構(gòu)要合理單片控制技術(shù)，是用一臺(tái)可編程控制器控制一臺(tái)設(shè)備或者控制多臺(tái)小型設(shè)備。2.6輸入輸出模塊的選擇檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入信號(hào)是PLC輸入模塊的主要功能，接著把它轉(zhuǎn)換電平信號(hào)，這種信號(hào)PLC可以?xún)?nèi)部處理。輸入模塊的類(lèi)型一般是交流形式的，又由于信號(hào)的傳送距離不是很遠(yuǎn)，在加上信號(hào)又是選用低電壓形式（低壓一般有5V、12V、24V、0V和68V），基于可靠性，我首選24V為電平信號(hào)電壓。內(nèi)部輸出電平是PLC輸出模塊的主要功能，相匹配的外部負(fù)載設(shè)備控制信號(hào)在輸出之前進(jìn)行轉(zhuǎn)換。開(kāi)關(guān)頻率高、電感性和低功率因數(shù)的負(fù)載設(shè)備一般使用晶閘管輸出模塊，但缺點(diǎn)是過(guò)載能力較差，價(jià)格稍高。那么繼電器輸出模塊有什么優(yōu)點(diǎn)呢？它使用電壓范圍較寬，導(dǎo)通壓降損失較小，并且價(jià)格不很高，缺陷就是它壽命特短，速度慢，不符合我們的設(shè)計(jì)要求，比較之后我們采用晶閘管輸出模塊。我們選用交流220V作為電梯系統(tǒng)的曳引電機(jī)的工作電壓，選用交流220V作為轎箱門(mén)開(kāi)關(guān)控制電機(jī)的工作電壓，選用24V作為指示燈工作電壓。2.7機(jī)型確定由此總結(jié)，三菱的FX系列是最佳選擇。輸入輸出點(diǎn)數(shù)為34點(diǎn)，電機(jī)20點(diǎn)，考慮10%到15%的I/O余量，所以FX2-128MR這種型號(hào)比較適合設(shè)計(jì)要求。2.8PLC輸入輸出接線示意圖匯點(diǎn)式和分割式是PLC的輸入輸出模塊和外部用戶(hù)設(shè)備的接線方式，兩者區(qū)別如下：系統(tǒng)使用的電源電壓是唯一的就是匯點(diǎn)式接法，系統(tǒng)電源電壓不唯一的是分割式接法。根據(jù)實(shí)際情況，PLC輸入輸出接線見(jiàn)圖2-1所示：圖2-1PLC輸入輸出接線示意圖PLC控制系統(tǒng)的非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是硬件設(shè)計(jì)了，為什么這么說(shuō)呢？因?yàn)樗P(guān)系著PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、安全性。下面從PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)、輸入電路設(shè)計(jì)以及抗干擾設(shè)計(jì)這三大部分說(shuō)起：（1）PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)，根據(jù)要求，晶體管輸出可用于變頻器、各種指示燈或數(shù)字直流調(diào)速器的啟動(dòng)停止，它響應(yīng)時(shí)間短，適用于高頻動(dòng)作；首選繼電器輸出的條件是PLC控制系統(tǒng)輸出頻率應(yīng)在6次/min以下，采用這種方法，特點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾和帶負(fù)載能力較強(qiáng)。如果PLC輸出帶電磁線圈等感性負(fù)載的，負(fù)載斷電時(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成強(qiáng)烈的電流沖擊，所以直流感性負(fù)載一般和二極管相連，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)接入吸收電路，這樣PLC就可以得到有效的保護(hù)。當(dāng)PLC的掃描頻率在10次/min以下時(shí)，可采用繼電器輸出，也可采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)中間繼電器或固態(tài)繼電器（SSR），然后再驅(qū)動(dòng)負(fù)載。對(duì)于兩個(gè)重要輸出量，PLC內(nèi)部一般互鎖，但最好在PLC外部也進(jìn)行硬件上的互鎖，這樣就大大加強(qiáng)了PLC系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性。（2）PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計(jì)，PLC供電電源常為AC85—240V，適用的電源范圍較寬，為了達(dá)到抗干擾的目的，最好加裝電源凈化元件（如1:1隔離變壓器、電源濾波器等）；隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)，即變壓器的初級(jí)線圈屏蔽層與初級(jí)電氣中性點(diǎn)接大地，次級(jí)線圈屏蔽層接PLC輸入電路，這樣以來(lái)就能減小高低頻脈沖干擾。PLC輸入電路電源一般應(yīng)采用DC24V,同時(shí)做好防短路工作，還要注意其帶負(fù)載時(shí)容量，這對(duì)PLC安全和系統(tǒng)供電安全是非常重要的，因?yàn)樵撾娫吹亩搪坊蜻^(guò)載都會(huì)影響它的正常運(yùn)行，所以一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝合適的熔絲以防止短路。（3）PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)，隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻調(diào)速裝置和晶閘管可控整流的使用對(duì)人們來(lái)說(shuō)已不再陌生，這不但給控制系統(tǒng)帶來(lái)了許多干擾問(wèn)題，而且也帶來(lái)了交流電網(wǎng)的污染，因此PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防干擾問(wèn)題。常采用下列三種方式:A.屏蔽，常采用金屬外殼屏蔽，是將PLC系統(tǒng)裝置在金屬柜之內(nèi)，金屬柜外殼接地，能起到比較好的磁場(chǎng)屏蔽作用，防止空間的輻射干擾。B.隔離，由于電網(wǎng)中的高頻干擾主要是原副邊繞組之間的分布電容耦合而成，所以一般采用1:1超隔離變壓器，然后將中性點(diǎn)通過(guò)電容接地。C.布線，將強(qiáng)電和弱電分開(kāi)走線，具有一定的空間間隔，模擬信號(hào)傳輸線采用雙絞線屏蔽電纜，以達(dá)到防干擾問(wèn)題。中小容量PLC已成功取代了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的可靠性大大地提高?，F(xiàn)在它運(yùn)用到工業(yè)控制上更是具有鮮明的特點(diǎn)，這些都受到電氣控制領(lǐng)域的熱烈歡迎。目前世界上生產(chǎn)的PLC品種非常多，發(fā)展速度也非常快。本次設(shè)計(jì)所采用的日本三菱FX系列超小型的FX2-128MR。在這里簡(jiǎn)單的介紹它的一些技術(shù)指標(biāo)。由本章的知識(shí)，得出這里所選擇的其它硬件設(shè)備主要指的是主副回路的設(shè)備，下面是對(duì)硬件的選型：A曳引電動(dòng)機(jī)：電梯的種類(lèi)非常繁多，按拖動(dòng)系統(tǒng)來(lái)分有交流單速、交流雙速拖動(dòng)電梯、交流調(diào)壓調(diào)速電梯等。本次設(shè)計(jì)中，我將采用交流雙速電機(jī)作為曳引電機(jī)，因?yàn)樗?jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，更重要的是乘坐舒適感好。B備用電機(jī)的選擇：也選用曳引電動(dòng)機(jī)同樣的型號(hào)。C門(mén)電機(jī)：三相異步電動(dòng)機(jī)一般都可以滿足設(shè)計(jì)要求，靠著電動(dòng)機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)轎門(mén)和廳門(mén)的閉合，采用星角降壓?jiǎn)?dòng)，用KS為速度繼電器，控制開(kāi)關(guān)門(mén)到位時(shí)的制動(dòng)，防止轎門(mén)和廳門(mén)的損壞。基于上述原因，部分硬件的選擇如下：曳引電機(jī)型號(hào)：YDDL160L-6/8額定功率：11KW額定電壓：380V額定電流：23A功率因數(shù)：0.83備用曳引電機(jī)選型通上門(mén)電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y100L-2額定功率：3KW額定電壓：380V額定電流：7A功率因數(shù)：0.87主電路部分電器型號(hào)的選擇結(jié)果如下：交流接觸器：CJ20-25熔斷器：BLR1-63/3P分?jǐn)嗄芰Γ?0000A熱繼電器：JR16-20/3D熔斷式刀開(kāi)關(guān)：HH4-30/3-25門(mén)電路部分電器型號(hào)的選擇如下：交流接觸器：TYC2-12-9熔斷器：BLR1-63/3P-14熱繼電器：JR16-20/3熔斷式刀開(kāi)關(guān)：HH3-15/2-10第三章實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1程序設(shè)計(jì)思路此次設(shè)計(jì)的電梯一共四層，每一層均有電梯升降指示燈，每一層的廳門(mén)處均設(shè)有外召喚按鈕，轎箱內(nèi)設(shè)有操縱盤(pán)方便乘客選擇目的樓層，另外還設(shè)有開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕以便乘客出入電梯。正常運(yùn)行中的電梯控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是對(duì)一切呼梯信號(hào)和當(dāng)前電梯運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，再確定下一個(gè)工作狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)電梯自動(dòng)控制，要求控制系統(tǒng)具有自動(dòng)定向、順向截梯、反向消號(hào)、外呼指令記憶、停梯銷(xiāo)號(hào)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)、自動(dòng)報(bào)警、手動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)、到層指示功能等。3.2PLC指令系統(tǒng)PLC基本指令見(jiàn)表3-1所示：表3-1PLC基本指令表PLC功能指令見(jiàn)表3-2所示：表3-2PLC功能指令表3.3PLCI/O口地址分配輸入信號(hào)的地址分配見(jiàn)表3-3所示：表3-3輸入信號(hào)的地址分配輸出接口的地址分配見(jiàn)表3-4所示：表3-4輸出接口的地址分配3.4主要程序設(shè)計(jì)流程圖主要程序設(shè)計(jì)流程圖（圖3-1所示）文字簡(jiǎn)介：圖3-1主要程序設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)圖電梯上電后，系統(tǒng)自己先判斷處于哪一層，若電梯正好停在一樓，接著判斷電梯是否有向上召喚信號(hào)，如果有，那么就響應(yīng)信號(hào)；如果沒(méi)有，那么停在一樓待命。如果電梯處在二樓時(shí)，首先判斷電梯是在上升還是下降狀態(tài)，如果正在上升，此時(shí)三樓或四樓又有向下的信息，那么記憶向下呼叫信號(hào)，響應(yīng)上升信號(hào)，繼續(xù)上升至指令層；如果電梯正在下降，那么它將記憶向上呼叫的信號(hào)，先響應(yīng)向下呼叫的信號(hào)，然后繼續(xù)上行；如果沒(méi)有呼叫信號(hào)，電梯則停在二樓待命。如果電梯處于三樓時(shí)，首先判斷電梯是在上升還是下降狀態(tài)，如果正在上升，此時(shí)四樓有向下呼叫，那么記憶存儲(chǔ)向下呼叫的信號(hào)，響應(yīng)上升四樓信號(hào)；如果電梯正在下降，它將記憶存儲(chǔ)向上呼叫的信號(hào)，響應(yīng)向下呼叫的信號(hào)；如果沒(méi)有呼叫，則電梯繼續(xù)停在三樓待命。如果電梯處于四樓時(shí)，首先判斷有沒(méi)有向下呼叫的信號(hào)，如果此時(shí)有向上呼叫信號(hào)，向上運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮，電梯下行；如果沒(méi)有電梯將繼續(xù)停在四樓待命。3.5電梯開(kāi)關(guān)門(mén)控制開(kāi)關(guān)門(mén)程序圖（圖3-2所示）如下：圖3-2開(kāi)關(guān)門(mén)程序流程圖當(dāng)電梯到達(dá)目的層時(shí)，電梯找平層，門(mén)電機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，轎門(mén)和廳門(mén)同步打開(kāi)，待開(kāi)門(mén)到位后，接收到信號(hào)后，門(mén)保持打開(kāi)延時(shí)狀態(tài)，開(kāi)門(mén)延時(shí)命令結(jié)束后開(kāi)始關(guān)門(mén)，自動(dòng)判斷是否存在紅外信號(hào)，如果有紅外信號(hào)，電梯繼續(xù)延時(shí)開(kāi)門(mén)2秒，如果沒(méi)有信號(hào)門(mén)電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)門(mén)，直到關(guān)門(mén)到位，然后響應(yīng)下一個(gè)命令。實(shí)驗(yàn)控制要求：電梯運(yùn)行到某一個(gè)被呼叫層或乘客需要到達(dá)的某一層后，轎門(mén)和廳門(mén)同步打開(kāi)后，待乘客進(jìn)入或走出完畢后，門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，但也可以以手動(dòng)方式開(kāi)/關(guān)電梯門(mén)。根據(jù)上面的要求，設(shè)計(jì)出4層電梯開(kāi)/關(guān)門(mén)的控制梯形圖（圖3-3所示）如下：圖3-3電梯開(kāi)關(guān)門(mén)控制梯形圖有了電梯開(kāi)關(guān)門(mén)梯形圖，下來(lái)就來(lái)說(shuō)一下它的指令圖（表3-5所示）：表3-5電梯開(kāi)關(guān)門(mén)指令圖A手動(dòng)開(kāi)門(mén)時(shí)，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，按下SB1，此時(shí)X000閉合，然后Y001通電，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，轎門(mén)打開(kāi)，開(kāi)門(mén)到位后，行程開(kāi)關(guān)SQ1開(kāi)始動(dòng)作，X002常閉觸點(diǎn)就斷開(kāi)，最后Y001斷電，電梯的開(kāi)門(mén)過(guò)程結(jié)束。B手動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，當(dāng)按下SB2時(shí)，此時(shí)X001閉合，Y002通電并自鎖，驅(qū)動(dòng)關(guān)門(mén)接觸器使電動(dòng)機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，轎門(mén)關(guān)閉，關(guān)門(mén)到位后，關(guān)門(mén)行程開(kāi)關(guān)SQ2開(kāi)始動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)就斷開(kāi)，Y002斷電，電梯的關(guān)門(mén)過(guò)程結(jié)束。C自動(dòng)開(kāi)門(mén)時(shí)，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，相應(yīng)的樓層接近行程開(kāi)關(guān)SQ6或SQ7或SQ8或SQ9被壓下，即X010或X011或X012或X013閉合。T0開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)3秒后，T0觸點(diǎn)閉合，Y000輸出信號(hào)，轎門(mén)此時(shí)打開(kāi)。D自動(dòng)關(guān)門(mén)程序的實(shí)現(xiàn)由定時(shí)器T1來(lái)控制，當(dāng)電梯開(kāi)門(mén)到位后Y000常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)5秒后Y001輸出有效，轎門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。E在自動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)轎門(mén)有可能會(huì)夾住乘客，所以在轎門(mén)兩側(cè)均裝有紅外線檢測(cè)裝置SL1和SL2。一旦有人在轎門(mén)關(guān)閉過(guò)程中進(jìn)/出電梯時(shí)，SL1和SL2就會(huì)發(fā)出信號(hào)使得X006和X007閉合，然后輔助繼電器M0通電閉合、自鎖，T2定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，然后延時(shí)2秒后再關(guān)閉。F當(dāng)快速接觸器或慢速接觸器有輸出時(shí)，Y005或Y006輸出便開(kāi)始生效，輔助繼電器M1通電，電梯開(kāi)始運(yùn)行。3.6主要程序設(shè)計(jì)3.6.1電梯到層指示電梯到層指示說(shuō)明如下：電梯接收到位置信號(hào)后，先判斷樓層信息，是單層還是雙層，然后再次判斷是一層、三層還是二層、四層。最終電梯定向平層。其流程圖（圖3-4所示）如下：圖3-4電梯到層流程圖電梯到層的梯形圖（圖3-5所示）如下：圖3-5電梯到層指示梯形圖本程序設(shè)計(jì)說(shuō)明如下：X010、X011、X012和X013分別是一、二、三和四層的接近開(kāi)關(guān)SQ6、SQ7、SQ8和SQ9的輸入點(diǎn)，Y012、Y013、Y014和Y015分別是一、二、三和四層樓面的指示燈HL3、HL4、HL5和HL6的輸出點(diǎn)。輔助繼電器M2和M3起的是單、雙層指示燈互鎖功能控制。當(dāng)電梯到達(dá)某一個(gè)樓層后，只有響應(yīng)樓層電梯的指示燈亮，其它沒(méi)變化。具體的控制過(guò)程如下：A當(dāng)一層或者三層電梯的接近開(kāi)關(guān)被按下時(shí)，X010或X012動(dòng)作，輔助繼電器M2輸出有效信號(hào)并自鎖。當(dāng)一層電梯的接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)X010閉合，同時(shí)輔助繼電器M2的觸點(diǎn)閉合，和一樓接近開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)串聯(lián)在的二、三和四樓的樓層指示燈的觸點(diǎn)都是常閉的，因此一樓指示燈輸出Y012有效。同理當(dāng)三層電梯的接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)X012閉合同時(shí)輔助繼電器M2的觸點(diǎn)閉合，和三樓接近開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)串聯(lián)在的一、二和四樓的樓層指示燈的觸點(diǎn)都是常閉的，因此一樓指示燈輸出Y014有效。B電梯的接近開(kāi)關(guān)按下時(shí)，X011或X013動(dòng)作，輔助繼電器M3輸出有效信號(hào)并自鎖。當(dāng)二層電梯的接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)X011閉合，同時(shí)輔助繼電器M3的觸點(diǎn)閉合，和二樓接近開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)串聯(lián)在的一、三和四樓的樓層指示燈的觸點(diǎn)都是常閉的，因此二樓指示燈輸出Y013有效。同理當(dāng)四層電梯的接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)X013閉合同時(shí)輔助繼電器M3的觸點(diǎn)閉合，和四樓接近開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)串聯(lián)在的一、二和三樓的樓層指示燈的觸點(diǎn)都是常閉的，因此四樓指示燈輸出Y015是有效的。電梯到層指示指令圖如下表（表3-6）所示：表3-6電梯到層指令圖3.6.2層呼叫層指示燈控制層梯到層指示指令圖如下表（表3-6）所示：圖3-6層呼叫層指示燈流程圖層呼叫指示燈程序設(shè)計(jì)說(shuō)明：當(dāng)有乘客在轎箱外的某一層按下呼叫按鈕SB7、SB8、SB9、SB10、SB11或SB12中的任何一個(gè)按鈕后，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)X018、X020、X021、X022、X023或X024中的某一個(gè)就會(huì)閉合，同時(shí)所對(duì)應(yīng)的層指示燈就亮，指示有人在那一層呼叫，呼叫信號(hào)會(huì)一直保持到電梯到達(dá)該層，該層的接近開(kāi)關(guān)X010、X011、X012或X013中的某一個(gè)動(dòng)作時(shí)呼叫信號(hào)指示才會(huì)消失。層呼叫指示燈控制過(guò)程：當(dāng)有乘客在一樓按下上行開(kāi)關(guān)時(shí)，X021觸點(diǎn)就會(huì)閉合，門(mén)鎖輸入信號(hào)的常閉觸點(diǎn)閉合，上行輸出的常閉觸點(diǎn)同樣也是閉合狀態(tài)，此時(shí)Y024輸出有效并自鎖，一層上行指示燈點(diǎn)亮，當(dāng)電梯運(yùn)行過(guò)程中壓下一層接近開(kāi)關(guān)時(shí)X011常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y024輸出是無(wú)效的，一層上行指示燈滅。當(dāng)撥動(dòng)二層上行旋轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，觸點(diǎn)X022就會(huì)閉合，此時(shí)門(mén)鎖輸入信號(hào)的觸點(diǎn)為常閉有效，二層指示燈輸出有效，二層上行指示燈點(diǎn)亮，Y025輸出有效并自鎖，當(dāng)電梯運(yùn)行出二層時(shí)二層指示燈滅，當(dāng)電梯運(yùn)行中碰到二層接近行程開(kāi)關(guān)時(shí)，接近開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，X013就會(huì)斷開(kāi)，Y025此時(shí)輸出無(wú)效。同理，三層上行指示控制過(guò)程也是一樣，撥動(dòng)三層上行旋轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，觸點(diǎn)X023會(huì)閉合，此時(shí)門(mén)鎖輸入信號(hào)的觸點(diǎn)為常閉有效，三層指示燈輸出有效，三層上行指示燈點(diǎn)亮，Y026輸出有效并自鎖，當(dāng)電梯運(yùn)行出三層時(shí)三層指示燈滅，當(dāng)電梯運(yùn)行中碰到二層接近行程開(kāi)關(guān)時(shí)，接近開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，X013斷開(kāi)，Y026輸出無(wú)效。層呼叫指示燈控制梯形圖如圖3-7所示：當(dāng)有乘客在四樓扭動(dòng)下行旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，下行旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合，X024常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，四層呼叫指示輸出有效并自鎖，四層呼叫指示燈亮；當(dāng)四層行程接近開(kāi)關(guān)被按下X014觸點(diǎn)斷開(kāi)，四層呼叫指示輸出Y030無(wú)效，燈滅。當(dāng)有乘客在三樓扭動(dòng)下行旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，下行旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合，X025常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，三層呼叫指示輸出信號(hào)Y031輸出有效并自鎖，三層呼叫指示燈亮。當(dāng)電梯向上運(yùn)行時(shí)Y011常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)同時(shí)電梯停留在三層時(shí)Y031的自鎖功能無(wú)效，Y031輸出無(wú)效，指示燈滅；當(dāng)電梯運(yùn)行過(guò)程中壓下三層接近開(kāi)關(guān)時(shí)，其常閉觸點(diǎn)X013斷開(kāi)，Y031輸出也無(wú)效。圖3-7層呼叫指示燈控制梯形圖同理，當(dāng)有乘客在二樓扭動(dòng)下行旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)動(dòng)作過(guò)程類(lèi)似。當(dāng)有乘客在二樓扭動(dòng)下行旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，下行旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合，X026常開(kāi)觸點(diǎn)會(huì)閉合，二層呼叫指示輸出信號(hào)Y032輸出有效并自鎖，二層呼叫指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)電梯向上運(yùn)行時(shí)Y011常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)同時(shí)電梯停留在二層時(shí)Y031的自鎖功能無(wú)效，Y031輸出無(wú)效，指示燈滅；當(dāng)電梯運(yùn)行過(guò)程中壓下二層接近開(kāi)關(guān)時(shí)，其常閉觸點(diǎn)X012斷開(kāi)，Y032輸出也無(wú)效。層呼叫指示燈控制指令圖如表3-7所示：表3-7層呼叫指示燈控制指令圖3.6.3操縱盤(pán)指令指示控制操縱盤(pán)指令指示控制流程圖（圖3-8如下）：圖3-8層呼叫層指示燈流程圖該段程序設(shè)計(jì)說(shuō)明：如圖3-9所示，按下轎內(nèi)操縱盤(pán)某一層按鈕SB3、SB4、SB5或SB6，則對(duì)應(yīng)響應(yīng)X015、X016、X017或X020接通并且自鎖。比如去二層，在操縱盤(pán)上按鈕，對(duì)應(yīng)SB4、X016閉合，二層指示燈接觸器Y021閉合并自鎖，去二層箱內(nèi)指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)電梯運(yùn)行至二層時(shí)，二層接近開(kāi)關(guān)X012開(kāi)始動(dòng)作，Y021通電閉合，使在Y021中的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y012斷電，然后操縱盤(pán)上二層指令指示燈熄滅。圖3-9箱內(nèi)指令指示控制梯形圖3.6.4電梯方向選擇，啟動(dòng)控制和過(guò)載保護(hù)電梯方向的控制要求：電梯方向選擇控制，即當(dāng)電梯向上運(yùn)行時(shí)，上行指示燈點(diǎn)亮，先將下行呼叫指令記憶存儲(chǔ)起來(lái)；當(dāng)電梯向下運(yùn)行時(shí)，下行指示燈點(diǎn)亮，上行指令記憶存儲(chǔ)起來(lái)。電梯啟動(dòng)控制時(shí)，即電梯方向運(yùn)行確定后，在關(guān)門(mén)信號(hào)和門(mén)鎖信號(hào)符合要求的情況下，電梯運(yùn)行2秒后加速，在接近目的樓層時(shí)，開(kāi)始慢速運(yùn)行，直到電梯到達(dá)目的層為止。電梯方向的選擇PLC控制指令圖如表3-8所示：表3-8電梯方向選擇控制指令圖電梯方向的選擇PLC控制梯形圖如圖3-10所示：圖3-10電梯方向選擇控制梯形圖圖3-11電梯啟動(dòng)控制和過(guò)載保護(hù)梯形圖電梯啟動(dòng)控制和過(guò)載保護(hù)程序流程圖（圖3-12）如下：圖3-12電梯啟動(dòng)控制和過(guò)載保護(hù)梯形圖電梯啟動(dòng)控制和過(guò)載保護(hù)程序設(shè)計(jì)的說(shuō)明如下：如圖3-11所示，X021、X022、X023是電梯上行至某層的按下按鈕，X024