六層電梯的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、鹽城工學院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（2012）畢業(yè)設(shè)計說明書六層電梯的plc控制系統(tǒng)的設(shè)計專業(yè)電氣工程及其自動化學生姓名班級學號指導教師完成日期2012年5月26日1六層電梯的plc控制系統(tǒng)的設(shè)計摘 要:隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)，扮演著越來越重要的角色。隨著科技的進步,研究可編程控制器（plc）在電梯中的控制運用是一個非常有意義的課題。這次設(shè)計是利用可編程序控制器（plc）控制一個六層乘客電梯。主要目的是解決目前電梯控制中存在的一些問題，合理地利用plc的硬件資源和軟件資源，充分利用各種

2、指令的簡化控制程序，做到控制程序應盡量簡單，便于理解，并有一定的規(guī)律性以便能適合于不同控制樓層的要求，使電梯達到較為理想的控制效果。在設(shè)計的過程中通過對電梯所需的輸入輸出節(jié)點的統(tǒng)計來選擇合適的plc型號，在進行plc控制的軟件設(shè)計時，首先把電梯的整個控制過程進行分解，把它分成不同的幾個模塊，然后對這幾個模塊分別進行設(shè)計，最后再把它們重新組合起來成為一個完整的控制系統(tǒng)。本次設(shè)計采用三種控制方式:乘客操作方式、司機操作方式和手動檢修方式。與以前的電梯相比,本設(shè)計的電梯具有可靠性高,控制程序簡單,輸入輸出端子使用少的特點。關(guān)鍵詞:電梯；plc；控制梯形圖；程序 design on the six-s

3、torey elevator plc control systemabstract: with the high-speed development of chinas economic ，microelectronics technology, computer technology and automation technology has been developing rapidly .and the lift as a modern high-rise building, the vertical transport, and peoples lives are closely li

4、nked, are playing an increasingly important role with the advancement of technology, research programmable logic controller (plc) in the elevator on the use of control is a very meaningful task.the design of content for the use of programmable logic controller (plc) control in a six-story of passeng

5、er elevator. the main purpose is to solve some problems of the existing elevator control, the rational use of plc hardware resources and software resources make full use of all the commands simplified control procedures, the control procedures should be done as simple and easy to understand and with

6、 some regularity in order to be tailored to different floors control of the calls that lifts quite satisfactory control results.in the design process through to lift the input and output nodes statistics to select appropriate models plc during the software design of plc control system, first of all

7、, lift the whole control process decomposition, it is divided into several different modules, then design for these modules respectively, and finally regrouped together into a comprehensive control system .the designs of used three control modes : passengers operation mode, the driver and manual mod

8、e of operation maintenance mode.and compared to the previous, the design of the lift with high reliability, control procedures simple and input and output terminals use fewer features.key words: elevator；plc；control ladder；procedures 目 錄1. 概 述11.1 概述11.2 基本設(shè)計內(nèi)容12. 課題研究背景與意義22.1 課題研究背景22.2 課題研究意義33.

9、電梯概述43.1 電梯的定義43.2 電梯的分類43.3電梯的主要組成部分53.4 電梯的安全保護裝置63.5 電梯的發(fā)展展望74. 電梯plc控制設(shè)計84.1 可編程控制器概述84.1.1 可編程控制器（plc）的產(chǎn)生84.1.2 可編程控制器（plc）的組成94.1.3可編程控制器（plc）的分類94.1.4 可編程控制器（plc）的工作原理94.1.5 plc的性能指標104.1.6 可編程控制器（plc）的特點114.2 可編程控制器（plc）的選擇114.3 plc控制系統(tǒng)的設(shè)計124.3.1 電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能124.3.2 電梯的操作方式134.3.3 plc的輸入輸出接線設(shè)

10、計135. 軟件設(shè)計145.1 樓層信號控制環(huán)節(jié)設(shè)計145.1.1 門廳上行呼喚信號145.1.2 門廳下行呼喚信號155.1.3 脈沖信號165.1.4 轎廂內(nèi)按鈕選層信號175.1.5 轎廂內(nèi)選層指示燈的控制185.1.6 樓層位置信號205.2 七段數(shù)碼管顯示程序設(shè)計215.3 到達樓層消除信號245.4 手動檢修控制程序設(shè)計245.4.1 開、關(guān)門控制255.4.2 上、下行控制255.5 開、關(guān)門控制程序設(shè)計265.6 電梯控制總梯形圖266. 結(jié)束語27參考文獻28致 謝29附 錄30附錄1：梯形圖31附錄2：電梯控制界面37附錄3：電梯控制電路38附錄4：電梯控制plc接線圖39

11、附錄5： 程序清單40六層電梯的plc控制系統(tǒng)的設(shè)計1. 概 述 1.1 概述在二十一世紀的今天,經(jīng)濟迅速發(fā)展,高層建筑如雨后春筍,從而帶動了電梯業(yè)的發(fā)展。例如我國上海的金茂大廈（世界第三超高建筑）采用了60部電梯和18部自動扶梯,而美國紐約世界貿(mào)易中心共安裝了239部電梯和74部自動扶梯。電梯已經(jīng)成為我國經(jīng)濟建設(shè)中重要的一環(huán)。原來一大批老式用繼電器接觸器控制的電梯已經(jīng)遠遠不能滿足社會的需要,隨著計算機和電子技術(shù)的飛速發(fā)展,運用可編程控制器（plc）來控制電梯已經(jīng)成為大勢所趨。不過在實際控制中也出現(xiàn)了不少問題。其中最主要的還是控制程序的設(shè)計問題例如控制功能單一,缺少靈活性。如果程序設(shè)計考慮不全

12、也會出現(xiàn)失電記憶信息丟失的嚴重后果。目前plc在電梯控制中主要解決以下幾個問題:a) 合理利用plc的硬件資源和軟件資源,在保證電梯安全,可靠的運行條件下，減少plc的輸入輸出端口,充分利用各種指令簡化控制程序。b) plc的控制程序應具有最優(yōu)化的邏輯判斷能力,使電梯最合理地運行。c) 設(shè)計程序應盡量簡單,便于理解,并且有一定的規(guī)律以便適合于不同控制樓層的需要。d) plc具有完善的停電記憶功能,保證在任何情況下都有可靠的工作狀態(tài)。e) 處理控制電路盡可能可靠簡單。1.2 基本設(shè)計內(nèi)容用可編程控制器（plc）控制一個六層直升乘客電梯。本設(shè)計主要完成電梯的電氣控制部分,電梯控制應具有靈活的控制方

13、式,合理的運行方式以及信號顯示裝置，在每層電梯門廳都要裝一個上行和下行呼喚按鈕,分別或同時按動上行、下行按鈕,該信號被記憶、對應的信號燈亮（表示該層有人要上行,有人要下行）。當電梯上行時,如遇到某層有上行呼喚信號時,則在該層停止,同時消除該層上行信號,對應的信號燈滅,門自動打開,而在上行的過程中,下行的呼喚信號不起作用。電梯下行時同理。在轎廂里按下關(guān)門按鈕,門自動關(guān)閉,關(guān)門到位后,電梯才能升降。電梯在升降過程中,經(jīng)過無呼喚信號的樓層時,不停止也不開門。在上升過程中,如上行和下行都有呼喚信號,應優(yōu)先服務于上行的呼喚信號,在上層無呼喚信號時,而下層有呼喚信號則服務于下層信號。在下降過程中的原理同上

14、行時的原理。電梯在停止時,可用按鈕直接控制開門、關(guān)門。開門5秒后無人關(guān)門時,門將自動關(guān)閉。電梯停在某一層時,在門廳按下該層呼喚按鈕也能開門。電梯在開門時不能上升、下降，電梯在升降過程中不能開門。電梯采用高速啟動運行、停止時,電梯先低速運行后到對應的樓層時準確停止。在每層樓電梯門的上方和轎廂里都裝有電梯上行、下行的方向顯示和電梯運行在某一層的數(shù)字顯示。在轎廂里設(shè)置有選層按鈕和對應的信號燈,在上行時優(yōu)先服務于上行選層按鈕,在下行時,優(yōu)先服務于下行信號,當電梯停在某層時,消除該層的選層信號。電梯的控制采取三種方式:乘客操作控制方式、司機操作控制方式和手動檢修方式。a) 乘客操作方式在乘客操作方式下，

15、乘客在某層電梯門廳按一下上行或下行呼喚按鈕,同時對應的信號燈亮.電梯根據(jù)乘客的呼喚信號,按最優(yōu)運行方式運行到有呼喚信號樓層停止，自動開門。乘客進入轎廂后可人工關(guān)門（按關(guān)門按鈕）或自動關(guān)門（規(guī)定5秒鐘后）。再按一下選層按鈕，對應的信號燈亮，當?shù)竭_該層后停止，自動開門，同時對應的選層信號燈滅。b) 司機操作方式在司機操作方式下，乘客不能控制電梯的升降和停止，電梯的運行狀態(tài)完全由轎廂內(nèi)的司機控制。司機按下某層的選層按鈕時，對應的指示燈亮，電梯行至該層時，對應的指示燈滅，顯示該層的樓層號，門自動打開，當門關(guān)好后，自動行至下一個樓層。當乘客按下某層呼喚按鈕時，轎廂內(nèi)對應的樓層指示燈亮以告訴司機，司機可根

16、據(jù)情況到該層停止或不停止。c) 手動檢修方式在手動檢修方式下，檢修人員可根據(jù)情況選擇高速或低速運行方式。電梯開門、關(guān)門、上升、下降分別有點動控制和聯(lián)動控制兩種方式，以方便檢修工作，并可以不受樓層限位開關(guān)的控制，轎廂可以停在井道中的任何位置。但是當門開啟或關(guān)閉到極限位置，轎廂上升到最上層或下降到最下層必須自動停止。在手動檢修方式下，轎廂內(nèi)和廳門上的各種顯示信號仍應正常顯示。2. 課題研究背景與意義2.1 課題研究背景電梯的初始形態(tài)是一種升降設(shè)備，起源于古代農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)中的原始起重升降機械，我國周朝時期人們提水用的轱轆就是木制的支架卷簡、曲柄和繩索組成的卷揚機。在希臘，也曾于公元前236年出現(xiàn)由阿

17、基米德設(shè)計的人力驅(qū)動的卷揚機，安裝在尼羅宮殿內(nèi)。1765年，蒸汽機誕生了，也就出現(xiàn)了由蒸汽機拖動的升降機。1845年，英國湯姆遜制作了第一臺水壓式升降機械，這是現(xiàn)代液壓式升降機(液壓梯)的雛形。現(xiàn)代電梯興盛的根本原因是電力和電動機的作用。1887年德國出現(xiàn)了電力拖動的升降機-電梯，到1889年紐約使用了由美國奧的斯公司推出的真正的電梯。隨著電力技術(shù)的發(fā)展，電梯技術(shù)逐漸由交流感應式電動機拖動、雙速電機拖動、直流調(diào)壓電機、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，發(fā)展為現(xiàn)在的計算機控制的交流變頻電機拖動系統(tǒng)，這期間經(jīng)歷了100多年的歷史。在國外，電梯已經(jīng)實現(xiàn)智能化，就是利用推理和模糊邏輯，采用專家系統(tǒng)方法指定運行規(guī)

18、則，并對選定規(guī)則進一步處理以確定最佳的運行狀態(tài)。同時向乘客通報電梯狀態(tài)，滿足乘客生理和心理要求，實現(xiàn)高效的垂直輸送。一般智能電梯是多微機控制系統(tǒng)，并與維修、消防、公安、電信部門進行聯(lián)網(wǎng)，做到節(jié)能、安全、環(huán)境優(yōu)美、實現(xiàn)無人化管理。我國電梯業(yè)發(fā)展較晚，1908年上海安裝了第一臺進口電梯。1949年才100多臺， 1959年上海電梯廠生產(chǎn)了我國第一臺雙人自動扶梯。改革開放以來，我國電梯業(yè)才得以迅速發(fā)展，也有了許多自己的電梯制造公司。80年代，我國生產(chǎn)出在交流雙速電機基礎(chǔ)上增加直流能耗制動的自動調(diào)速電梯。隨著國產(chǎn)電子元器件生產(chǎn)能力的提高、進口技術(shù)市場的開放，我國又生產(chǎn)了使用plc控制的電梯。90年代，

19、我國引進技術(shù)生產(chǎn)了具有較高技術(shù)性能、用計算機控制的電梯，并研制出使用計算機控制的、具有先進水平的變壓電梯，使我國電梯業(yè)登上了一個新的臺階。在高樓林立的現(xiàn)代化大都市中，電梯的作用是十分重要的，或者承擔著貨物的運輸、或者擔負著人員的運輸，電梯運行的安全可靠性也越來越重視。2.2 課題研究意義隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和多功能現(xiàn)代化的建筑不斷涌現(xiàn)，全社會配備電梯的用戶正在迅速增加。現(xiàn)代化的高層建筑離不開電梯，服務性和生產(chǎn)性的部門也同樣需要不同類型的電梯。電梯是一種垂直交通運輸設(shè)備，又是一種比較復雜的機-電結(jié)合成一體的大型工業(yè)產(chǎn)品，它既有完善的機械專用構(gòu)造，又有復雜的電氣控制部分。過去由繼電器組成的順序控

20、制系統(tǒng)是最早的一種實現(xiàn)電梯控制的方法。但是，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)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。目前，電梯的繼電器控制方式已經(jīng)被可編程控制器(plc)控制所代替。同時，由于電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論向交流電氣傳動領(lǐng)域的不斷深入，特別是近幾年來，大規(guī)模式集成電路32位數(shù)據(jù)處理器和矢量控制理論的應用，使得通用變頻器的性能得到了很大提高，電梯的拖動方式也由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，plc控制技術(shù)結(jié)合變頻調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個熱點口,本文采用plc對電梯進行控制，通過合理的選擇和設(shè)計，提

21、高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比plc在電梯控制中有以下優(yōu)點：a) 在電梯控制中采用plc，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。b) 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。c) plc可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便增加或改變控制功能。d) plc可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。e) 用于群控調(diào)配和管理，以提高電梯運行效率。3. 電梯概述3.1 電梯的定義根據(jù)國家標準(gb7024.1-86電梯名詞術(shù)語）規(guī)定，電梯的定義:用電力拖動，具有乘客或載貨轎廂，其運行于垂直

22、的或與垂直方向傾斜不大于15度角的兩側(cè)剛性導軌之間，運送乘客(或)貨物的固定設(shè)備。另外，國家標準gb7588-87電梯制造與安裝規(guī)范，對電梯的技術(shù)含義作了如下敘述:乘客方便進出，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度的剛性導軌之間運行。從以上的兩個條文可以理解電梯的含義:a) 電梯是由電力來驅(qū)(拖)動的。b) 電梯是沿著垂直方向運行的一種提升設(shè)備，可以是乘客的，也可以是載貨的。c) 轎廂要方便于乘坐乘客或承載貨物。3.2 電梯的分類a按運行速度分類a) 高速電梯(3m/s10m/s或更高的電梯，通常用于超高層建筑物內(nèi))。b) 高速電梯(23m/s的電梯。如2m/s,2.5m/

23、s,3m/s等，通常用在16層以上的建筑物內(nèi))。c) 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))。d) 低速電梯(lm/s及以下的電梯。如0.25,0.5,0.75,1m/s通常用在10層以下的建筑或客貨兩用電梯或貨梯)。b按用途分類a) 乘客電梯 (代號：tk) b) 載貨電梯 (代號：th)c) 客貨兩用電梯(代號：tl) d) 病床電梯 (代號：tb)e) 住宅電梯 (代號：tz) f) 雜物電梯 (代號：tw)g) 船用電梯 (代號：tc) h) 觀光電梯 (代號：tg)i) 車輛電梯 (代號：tq) c按有無司機分類a) 有司機

24、電梯必須有專職司機操縱。b) 無司機電梯不需要專職司機，而由乘客自己操縱，具有集選功能。c) 有/無司機電梯根據(jù)電梯控制電路及客流量等，平時改由乘客自己操縱電梯運行，客流大或必要時可由司機操縱。d按操縱控制方式分類a) 手柄控制電梯 (代號：s) b) 按鈕控制電梯(代號：a)c) 信號控制電梯 (代號：xh) d) 集選控制電梯(代號：jx)e) 下（上）集選控制電梯 f) 并聯(lián)控制電梯(代號：bl)g) 梯群程序控制電梯(代號：qk) h) 梯群智能控制電梯(代號：w)i) 微機控制電梯e按拖動方式分類a) 直流電梯(代號：z) b) 交流電梯(代號：j)c) 液壓電梯(代號：y) d)

25、齒輪條電梯e) 螺桿式電梯 f) 直線電機驅(qū)動電梯3.3電梯的主要組成部分電梯是把機和電合成一體的大型復雜產(chǎn)品，為了研究的方便，必須首先對電梯的總體結(jié)構(gòu)有個概括的認識。a電梯在空間上的組成一部電梯總體的組成有機房、井道、轎廂和層站四個部分，也可看成一部電梯占有了四大空間。a) 轎廂所屬的主要構(gòu)件:轎頂輪、轎廂架、轎廂底、轎廂門、自動門機構(gòu)、自動安全觸板、平層感應器、護腳板、導靴、對重、電話、繩頭板。b) 井道所屬的主要構(gòu)件:轎廂導軌、對重導軌、導軌支架和壓道板、對重輪、隨線電纜、極限開關(guān)、端站限位開關(guān)、轎廂、中間接線盒。c) 機房所屬的主要構(gòu)件：控制柜、承重梁、導向輪、限速器、選層器、極限開關(guān)

26、。d) 層站所屬的主要構(gòu)件：層樓顯示器、自動層門鑰匙開關(guān)、手動鑰匙開關(guān)、層門、層門門鎖、層門框、層門地坎、呼梯鈕、到站鐘。b電梯在功能上的組成a) 導向系統(tǒng)功能：限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導軌作上、下運動。組成的主要構(gòu)件與裝置是轎廂的導軌、對重的導軌及其導軌架。b) 曳引系統(tǒng)功能：輸出與傳送動力，驅(qū)動電梯運行。組成的主要構(gòu)件與裝置是曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪、反繩輪等。c) 轎廂功能：用以運送乘客(或)貨物的組件，是電梯的工作部分。組成的主要構(gòu)件與裝置是轎廂架和轎廂體。d) 門系統(tǒng)功能：乘客或貨物的進出口，運行時層、轎門必須封閉，到站時才能打開。組成的主要構(gòu)件與裝置是轎廂

27、門、層門、開門機、聯(lián)動機構(gòu)、門鎖等。e) 重力平街系統(tǒng)功能：相對平衡轎廂重力以及補償高層電梯中曳引繩長度的影響。組成的主要構(gòu)件與裝置是對重和對重補償裝置等。f) 電氣控制系統(tǒng)功能：對電梯的運行實行操縱和控制。組成的主要構(gòu)件與裝置是操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等。g) 電力拖動系統(tǒng)功能：提供動力，對電梯實行速度控制。組成的主要構(gòu)件與裝置是曳引電動機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電動機調(diào)速裝置等。h) 安全保護系統(tǒng)功能：保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。機械方面有時限速器、安全鉗、緩沖器、端站保護裝置等。電氣方面有:超速保護裝置、供電系統(tǒng)斷相錯相保護裝置、超越上、下

28、極限工作位的保護裝置、層門鎖與轎門電氣聯(lián)鎖裝置等。3.4 電梯的安全保護裝置電梯是高層建筑物不可缺少的垂直運輸工具，長時期地頻繁地載人在空間上上下下的運行，必須有足夠的安全性。為了確保在運行中的安全，電梯在設(shè)計時設(shè)置了多種的機械安全裝置和電氣安全裝置，這些裝置共同組成了電梯安全保護系統(tǒng)。a電梯可能發(fā)生的事故隱患和故障a) 轎廂失控、超速運行由于電磁制動器失靈，減速器中的蝸輪、蝸桿的輪齒、軸、銷、鍵等折斷以及曳引繩在曳引輪嚴重打滑等情況發(fā)生，那么正常的制動手段已無法使電梯停止動，使轎廂失去控制，造成運行速度超過極限速度，即額定速度的115%。b) 終端越位由于平層控制電路出現(xiàn)故障，轎廂運行到頂層

29、端站或底層端站時，不停而繼續(xù)運行或超出正常的平層位置。c) 沖頂或蹲底當上終端限位裝置失靈等。造成電梯沖向井道頂部，稱為沖頂；當下終端限位裝置失靈或電梯失控，造成電梯轎廂跌落井道底坑，稱為蹲底。d) 不安全運行由于限速器失效、選層器失靈、層門、轎門不能關(guān)閉或關(guān)閉不嚴或超載、電動機斷相、錯相等狀態(tài)下運行。e) 非正常停止由于控制電路出現(xiàn)故障，安全鉗誤動作或電梯停電等原因，都會造成在運行中的電梯突然停止。f) 關(guān)門障礙電梯在關(guān)門時，受到人或物的阻礙，使門無法關(guān)閉。b電梯安全保護系統(tǒng)的基本組成a) 超載保護裝置-超載開關(guān)，當超載時，轎廂下降開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運行。b) 超速保護裝置-限速器、安

30、全鉗。c) 急停按鈕-裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。d) 超速上下極限工作位置的保護裝置-包括強迫減速開關(guān)、終端極限開關(guān)來達到強迫換速、切斷控制電路、切斷動力電源三級保護。e) 撞底(與沖頂)保護裝置-緩沖器。f) 層門門鎖與轎門電氣聯(lián)鎖裝置,確保門不關(guān)閉、電梯不能運行。g) 門的安全保護裝置-層門、轎門設(shè)置門光電裝置、門電子檢測裝置、門安全觸板等。3.5 電梯的發(fā)展展望隨著技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，一方面電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發(fā)展。另一方面電梯

31、行業(yè)技術(shù)發(fā)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。如今己成為電梯行業(yè)的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、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(shù)的先進性，將來很有可能取代vvvf技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)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發(fā)展潮流。同時高效、安全、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(shù)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，電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)保-安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將

32、是未來電梯的重要發(fā)展方向。4. 電梯plc控制設(shè)計4.1 可編程控制器概述4.1.1 可編程控制器（plc）的產(chǎn)生可編程控制器是在繼電器控制和計算機控制的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。在可編程控制器誕生之前，工業(yè)電氣自動化控制主要采用傳統(tǒng)的繼電器控制方式，這種方式往往需要在多種低壓電器之間進行復雜的硬件接線，才能實現(xiàn)某一固定的邏輯功能。若想改變其控制功能就必須改變繼電控制電路的硬件接線，顯然這樣的控制電路使用起來既不靈活，也很麻煩?？删幊炭刂破?programmable controller)簡稱pc或plc。它是一種新型通用的自動控制裝置。它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，專門為工

33、業(yè)控制而設(shè)計，具有功能強、可靠性高、通用性好、編程方便、體積小、重量輕、設(shè)計、施工和調(diào)試周期短等優(yōu)點，因此在工業(yè)控制方面的應用極為廣泛。目前plc技術(shù)、cad/cam技術(shù)和機器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱?？删幊炭刂破鞯某霈F(xiàn)開創(chuàng)了以微電子技術(shù)為核心的數(shù)字化電氣控制技術(shù)的新局面。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司(dec)研制出了世界上第一臺可編程控制器，并在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用，取得了滿意的效果，可編程控制器由此誕生?？删幊炭刂破鞯某霈F(xiàn)開創(chuàng)了以微電子技術(shù)為核心的數(shù)字化電氣控制技術(shù)的新局面，此后這一全新的技術(shù)便以很快的速度發(fā)展起來。1980年美國電氣制造協(xié)會(national e

34、lectrical manufacturers association簡稱nema)把這種新的控制設(shè)備正式命名為可編程序控制器，由于早期的可編程控制器主要用于開關(guān)的邏輯控制，且為了和個人計算機(personal computer)相區(qū)別，人們把可編程控制器縮寫為plc(programmable logic controller)，一直沿用至今。1987年2月美國電氣制造協(xié)會對可編程控制器作了如下的規(guī)定:“可編過程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的

35、輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編過程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計”。應該強調(diào)指出的是:可編程控制器與繼電器式的控制器在“可編程”方面有著本質(zhì)的區(qū)別，后者是通過硬件或硬接線的變更來改變程序，而plc引入了微處理器、半導體存儲器等新一代的微電子器件，并用規(guī)定的指令進行編程，能靈活地修改，即用軟件方式來實現(xiàn)“可編程”的目的。展望未來可編程控制器在規(guī)模和功能上將向兩大方向發(fā)展：一是大型可編程控制器向高速、大容量和高性能方向發(fā)展，plc已不再是早期那種只能進行開關(guān)邏輯運算的產(chǎn)品了，而是具有越來越強的模擬處理能力，以及其它過去只有在計算機

36、上才能具有的高級處理能力，如浮點數(shù)運算、pid調(diào)節(jié)、溫度控制、正確定位、步進驅(qū)動、報表統(tǒng)計等。從這種意義上說，plc系統(tǒng)與dcs(集散控制系統(tǒng))的差別已經(jīng)越來越小了。用plc同樣可以構(gòu)成一個過程控制系統(tǒng)。二是發(fā)展簡易經(jīng)濟的超小型可編程控制器，以適應單機及小型設(shè)備自動化的需要。當今的plc功能越來越豐富，而體積則越來越小。4.1.2 可編程控制器（plc）的組成plc是一種工業(yè)控制計算機，它比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連的接口和更直接的適應于控制要求的編程語言.從硬件結(jié)構(gòu)看，它有中央處理器(cpu)、存儲器、輸入輸出接口、電源等。電源中央處理器輸出接口存儲器至用戶設(shè)備輸入接口自用戶設(shè)備外

37、圍接口編程器圖4-1 plc硬件結(jié)構(gòu)4.1.3可編程控制器（plc）的分類由于plc的品種、型號、規(guī)格、功能各不相同，要按統(tǒng)一的標準對它們進行分類十分困難。通常各類plc產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、i/o點數(shù)以及所具備的功能等三個方面進行分類:a) 按結(jié)構(gòu)型式分類可分為整體式和模塊式。b) 按i/0點數(shù)和存儲容量分類可分為小型機、中型機、大型機。c) 按功能劃分可分為低檔機、中檔機、高檔機。4.1.4 可編程控制器（plc）的工作原理可編過程控制器是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同控制任務的。因為專門在工業(yè)環(huán)境下應用，所以采用了循環(huán)掃描的工作方式，在正常情況下，一個用戶程序掃描周期由三個階段組成。plc通

38、上電后，cpu首先使i/0狀態(tài)表清零，然后進行自診斷。當確認其硬件工作正常后，就采用循環(huán)掃描工作方式執(zhí)行用戶程序。三個階段的工作過程是:a) 輸入處理階段又稱為輸入采樣。在此階段，cpu對輸入狀態(tài)進行掃描，將獲得的各個輸入端子的狀態(tài)信息送到i/0狀態(tài)表中存放。在同一掃描周期內(nèi)，某個輸入點的狀態(tài)在i/o狀態(tài)表中一直保持不變，不會受到各個輸入端子信號變化的影響，因此不能造成運算結(jié)果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。b) 程序處理階段又稱為程序執(zhí)行。當輸入狀態(tài)信息全部進入i/o狀態(tài)表后，cpu工作進入到第二個階段。在這個階段中，可編過程控制器對用戶程序進行依次掃描，并根據(jù)各i/o狀態(tài)和有關(guān)指令

39、進行運算和處理，最后將結(jié)果寫入i/o狀態(tài)表的輸出狀態(tài)寄存器中。c) 輸出處理階段又稱為輸出刷新。這個階段cpu對用戶程序己掃描處理完畢。并將運算結(jié)果寫入到i/o狀態(tài)表中的輸出狀態(tài)暫存器中。此時將輸出信號從輸出狀態(tài)寄存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動輸出繼電器線圈，控制被控設(shè)備進行各種相應的動作。然后，cpu又返回執(zhí)行下一個循環(huán)的掃描周期。plc的一個工作周期主要有上述三個階段，但嚴格說還應該包括四個過程:系統(tǒng)自檢測；與編程器交換信息；與數(shù)字處理器交換信息；網(wǎng)絡(luò)通信。值得注意的是在一個掃描周期內(nèi)，對輸入狀態(tài)的掃描只是在輸入處理階段進行。當cpu進入程序處理階段后，輸入端被封鎖，直到下一個掃描周期

40、的輸入處理階段才對輸入狀態(tài)進行新的掃描，這就是所謂集中采樣，即在cpu工作的一個掃描周期內(nèi)，定時集中對輸入狀態(tài)進行掃描。在用戶程序中如果對輸出多次賦值，則最后一次有效。在一個掃描周期內(nèi)，只是在輸出處理階段將輸出信息從輸出寄存器中送出去，而在其它階段，輸出值一直保留在輸出寄存中，即輸出也采取集中定時輸出的方式。輸出寄存器中的狀態(tài)在用戶程序中也可作為中間結(jié)果或輸入條件來用?？删幊炭刂破魉捎玫募胁蓸?，集中輸出的工作方式，使得cpu工作時的大多數(shù)時間與外設(shè)隔離，因而從根本上提高了它的抗干擾能力，增強了可靠性，但響應滯后、速度慢，也就是說plc以降低速度求得高可靠性。4.1.5 plc的性能指標pl

41、c的性能，通常是用以下多種指標綜合表述，不同品種規(guī)格的plc其性能指標是不盡相同的，要根據(jù)具體情況來分析:a) 編程語言常用的有梯形圖語言、助記符語言、控制系統(tǒng)流程圖及某些高級語言等。不同的plc可能采用不同的編程語言。b) 用戶程序存貯容量用戶程序存貯器用以存貯通過編程輸入的用戶程序，其存貯容t通常是以字為單位來計算。中、小型的plc存貯容量一般在8k以下，大型的plc存貯量有的已達到256k及2m,在編程時，每一條指令所占的存貯容量是1個字、2個字等。通常，對于一般的邏輯操作指令，每條指令占1個字，計時/計數(shù)、移位指令占2個字，對于一般的數(shù)據(jù)操作指令，每條指令占2個字。也有的plc，用戶程

42、序的存貯容量是用編程的步數(shù)來表示，每編一條語句為一步。c) i/o總點數(shù)plc的輸入和輸出量有開關(guān)量和模擬量兩種。對于開關(guān)量i/0，其1/0總數(shù)用最大。i/o點數(shù)表示:對于模擬i/o，其中i/o總數(shù)用最大i/o通道路數(shù)表示。d) 掃描速度以ms/k字為單位表示。例如10ms/k表示掃描1k字的用戶程序所需的時間為l0mse) 指令種類數(shù)和總條數(shù)用以表示plc的編程和控制功能。f) 內(nèi)部繼電器的種類和點數(shù)包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器(無斷電記憶和帶斷電記憶的)、計時器/計數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電器等。g) 工作環(huán)境一般都能在下列環(huán)境條件下工作:溫度055攝氏度，濕度小于85%。h)

43、其它除以上基本的性能指標以外，對于不同的plc，還可能列出其它一些指標,如輸入輸出方式、一些主要硬件(如cpu、存貯器)的型號以及plc的環(huán)境適應性能等。4.1.6 可編程控制器（plc）的特點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，其自身又是一個計算機系統(tǒng)，所以它除了具備繼電器控制系統(tǒng)和微型計算機系統(tǒng)的原有功能外，還有其自己的特點:a) 在電梯控制中采用了plc，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。b) 去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。c) plc可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。d) plc可進行故障自動檢測與報等顯示，提

44、高運行安全性，并便于檢修。e) 用于群呼調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。f) 更改控制方案時不需改動硬件接線。4.2 可編程控制器（plc）的選擇本設(shè)計考慮到電梯層數(shù)和控制功能幾個方面,選用三菱公司的新產(chǎn)fx2n-64型plc來實現(xiàn)六層樓電梯的控制（三個輸入模塊共28點，和三個輸出模塊27點，共55點）: a) fx2n的輸入輸出點數(shù)能滿足系統(tǒng)要求,且fx2n配置靈活,除主機外,還可以擴展i/o模塊,a/d模塊,d/a模塊和其它功能模塊。b) fx2n指令功能豐富,有各種指令107條,且指令執(zhí)行速度快。c) fx2nplc的內(nèi)部輔助繼電器m,狀態(tài)繼電器s，定時器t，寄存器c的功能數(shù)量能滿足系統(tǒng)

45、控制要求,尤其是高速計數(shù)器能接受脈沖編碼器的脈沖。d) fx2nplc的體積比fx2plc小50%以上,但控制功能和性能相同。e) fx2nplc的編程,可用編程器,也可以在電腦上使用三菱公司的專用編程包melsemedoc進行。編程語言可用梯形圖或指令表。還可對系統(tǒng)實時進行監(jiān)控,為調(diào)試和維護提供了極大的方便。表4-1 fx2n-64型plc器件分配表元器件功能1樓2樓3樓4樓5樓6樓x上呼按鈕手動按鈕x0(上行)x1（下行）x2（低速）x3（點動）x4(停止)下呼按鈕x5x6x7x10x11內(nèi)選層按鈕x12x13x14x15x16x17限位開關(guān)x31x32x33x34x35x36其它x21開

46、門x22關(guān)門x23手動x20司機x26開門限位x27關(guān)門限位y上呼信號燈y0y1y2y3y4下呼信號燈y5y6y7y10y11內(nèi)選信號燈y12y13y14y15y16y17數(shù)碼筆畫y22 by23 cy24 d ay25 ey26 fy27 g電機控制y30低速y31開門y32關(guān)門y20上升y21下降上呼信號m0m1m2m3m4下呼信號m5m6m7m10m11內(nèi)選信號m12m13m14m15m16m17k2m31上或下或內(nèi)信號m31m32m33m34m35m36當前層記錄m51m52m53m54m55m564.3 plc控制系統(tǒng)的設(shè)計4.3.1 電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能a) 各層設(shè)上/下呼叫開關(guān)

47、(最頂層與起始層只設(shè)一只) 。b) 電梯到位后具有手動或自動開門關(guān)門功能。c) 電梯內(nèi)設(shè)有層樓指令鍵，開關(guān)門按鍵。d) 電梯內(nèi)外設(shè)有方向指示燈及電梯當前層號指示燈。e) 待客自動開門，當電梯在某層停梯待客時，按下層外召喚按鈕，應能自動開門迎客。f) 自動關(guān)門與提早關(guān)門在一般情況下，電梯停站4-6秒應能自動關(guān)門;在延時時間內(nèi)，若按下關(guān)門按鈕，門將不經(jīng)延時提前實現(xiàn)關(guān)門動作。g) 按鈕開門。在開關(guān)過程中或門關(guān)閉后，電梯啟動前，按下操縱盤上開關(guān)按鈕，門將打開。h) 內(nèi)指令記憶。當轎廂內(nèi)操縱盤上有多個選層指令時，電梯應能按順序自動?？寇囬T，并能至調(diào)定時間，自動確定運行方向。i) 自動定向。當轎廂內(nèi)操縱盤

48、上，選層指令相對與電梯位置具有不同方向時，電梯應能按先入為主的原則，自動確定運行方向。j) 呼梯記憶與順向截停。電梯在運行中應能記憶層外的呼梯信號，對符合運行方向的召喚，應能自動逐一停靠應答。k) 自動換向。當電梯完成全部順向指令后，應能自動換向，應答相反方向的信號。4.3.2 電梯的操作方式電梯的操作方式通常有以下兩種：單轎廂下集選控制登記所有轎廂和廳門下行召喚；轎廂上行是只答應轎廂召喚，直至最高層；自動改變運行方向為下行，應答廳門下行召喚。單轎廂全集選登記所有廳門和轎廂召喚；上行時順應答轎廂和廳門上召喚。直至最高層自動反向應答下行召喚和轎廂召喚。本設(shè)計采用全集選操作方式。4.3.3 plc

49、的輸入輸出接線設(shè)計根據(jù)電梯的控制要求plc輸入輸出的分配表，設(shè)計出plc的接線如圖4-2所示。電梯控制的電路設(shè)計包括plc接線和電動機控制電路。圖4-2為plc的外部接線圖，根據(jù)電梯控制要求，在電梯的15層門廳各設(shè)置1個上行呼喚按鈕，在26層各設(shè)置1個下行按鈕，在轎廂內(nèi)設(shè)置6個選層按鈕（用于登記所到的樓層）。上述按鈕占用輸入端子x0x7和x10x17和它們對應的信號燈分別占用輸出端子y0y7和y10y17，當上述按鈕被按動時，對應輸出端子的信號燈亮，并被保持，只有當電梯行至對應的樓層時才被消除。在轎廂內(nèi)設(shè)置開門按鈕（x21）和關(guān)門按鈕（x22）用于在電梯停止時開門和關(guān)門（在檢修操作方式下可隨時

50、開門和關(guān)門）。電梯設(shè)置檢修（手動）操作方式，檢修手動開關(guān)s1占用x23端子，s1有兩個常開接點和一個常閉接點。當按動s1時，s1的一個常開觸點接通輸入繼電器x23使電梯運行在檢修狀態(tài)，常閉接點斷開，切斷門廳呼喚按鈕的電路，使它在檢修狀態(tài)下不起作用，另一個s1常開接點接通了檢修時專用的上升、下降、停止控制按鈕和高速/低速，點動/連動控制方式選擇開關(guān)。在檢修操作操作方式下，輸入端x0x7，x10x11所接的門廳呼喚按鈕不起作用，在此可利用它作為檢修輸入開關(guān)用，從而減少輸入端子的數(shù)量，為了防止萬一有人按動門廳呼喚按鈕，形成寄生電路，造成誤動作，在x0x4所接的開關(guān)分別串一個二極管來消除寄生回路。開關(guān)

51、s2用于有無司機的選擇，當s2閉合時為有司機操作方式，s2斷開時為乘客操作方式。在16層樓分別設(shè)置一個限位開關(guān)（x31x36）以檢測轎廂的位置，在每一個限位開關(guān)串一個發(fā)光二極管，可以檢測限位開關(guān)的故障或通斷狀態(tài)。輸出端y30用控制升降電機的高低速，當y30=1時，k0得電使電動機低速運行，當y30=0時k0失電,電動機高速運行。接觸器km1、km2分別用于控制開門、關(guān)門。接觸器km3、km4分別用于控制電梯的上升、下降，占用y20、y21，同時這兩個端子也控制上升和下降的指示燈。在km1km4接觸器線圈上并聯(lián)反接二極管，用于保護輸出繼電器的特點。輸出繼電器y22y27用于控制樓層顯示數(shù)碼管，數(shù)

52、碼管為6只并聯(lián)分別裝在16樓的廳門上和轎廂內(nèi)。上升、下降顯示燈也各為6只。圖4-2電梯控制plc接線圖5. 軟件設(shè)計5.1 樓層信號控制環(huán)節(jié)設(shè)計5.1.1 門廳上行呼喚信號門廳上行呼喚信號主要用于乘客在15樓用按鈕發(fā)出上行的信號以便告訴司機或直接控制電梯（在乘客控制方式下）到乘客所在的樓層來，門廳上行呼喚信號如圖5-1所示。圖5-1 門廳上行呼喚梯形圖圖5-1中，x0x4分別為15樓的上行按鈕，輸出繼電器y0y4分別控制一個指示燈表示對應的按鈕發(fā)出的命令，同一樓層的上行按鈕和上行指示燈裝在一起，所以采用帶燈按鈕，當按鈕按下時，按鈕中的燈發(fā)紅光，顯示向上標志。由梯形圖可知，如一樓乘客按下1樓上行

53、x0，則1樓上行信號（y0）亮，當松開按鈕時燈仍然亮，只有當電梯轎廂下降到樓時，燈才會滅。若在電梯轎廂未到達一樓時，再按一下x0，燈也會滅，因為指令altp是一種交替輸出指令。當x0從off到on時，y0的狀態(tài)改變一次。2樓、3樓、4樓、5樓的上行呼喚信號控制原理和樓基本相同。6樓為頂層沒有上行呼喚信號，所以，沒有6樓上行呼喚信號。總之，門廳上行呼喚信號，主要起兩個作用:一是當乘客按下對應樓層的上行按鈕發(fā)出上行呼喚指令時，對應的指示燈亮表示該指令已經(jīng)輸入，等待執(zhí)行。二是控制電梯，在上行過程中，在經(jīng)過有上行呼喚信號的樓層停下來。門廳上行信號只有在上行過程中，到指定地點消除信號，在下行過程中應保持

54、。5.1.2 門廳下行呼喚信號門廳下行呼喚信號主要用于乘客在26樓用按鈕發(fā)出下行信號，用于告知司機（在司機控制方式下）或直接控制電梯（在乘客控制方式下）到乘客所在的樓層來。門廳下行呼喚信號控制梯形圖如圖5-2所示。圖5-2中，x輸入點分別接26樓的下行呼喚按鈕，輸出繼電器y分別接26樓的下行指示燈。圖5-2 門廳下行呼喚梯形圖表示對應的按鈕所發(fā)出的指令，同一樓層的下行按鈕和下行指示燈裝在一起，所以采用帶燈按鈕，當按鈕按下時，按鈕中發(fā)出綠光顯示向下標志。由電梯控制梯形圖可知，如6樓乘客按下6樓下行按鈕（x11），則6樓下行信號燈y11亮，當松開按鈕時，燈仍亮，只有當電梯轎廂上行到6樓時，6樓限位

55、開關(guān)被碰，信號燈滅。若在電梯轎廂來到6樓時，再按下一個x11，燈也會滅，其原理已有詳述。2樓、3樓、4樓、5樓下行呼喚信號，所以梯形圖的工作原理和5樓的基本相同。1樓為底層，不可能有下行呼喚，所以梯形圖中沒有1樓下行呼喚按鈕?？傊?，門廳下行呼喚信號，也主要起兩個作用:一是當乘客按下對應樓層的下行呼喚按鈕發(fā)出下行呼喚信號指令時，對應的指示燈顯示該指令已經(jīng)存入plc中，等待執(zhí)行;二是控制電梯在下行過程中經(jīng)過有下行呼喚指令的樓層停下來，使下行乘客進入轎廂，并清除停樓層的下行呼喚信號。電梯在下行過程中只能清除下行呼喚信號，不能消除反方向的上行呼喚信號，以便在上行過程中執(zhí)行。5.1.3 脈沖信號脈沖閃動信號，用于在司機控制方式下判別門廳乘客的上行或下行呼喚信號，在司機控制方式下，電梯的上行、下行由司機控制；乘客不能控制電梯的上下行，只能