PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,電梯這個(gè)產(chǎn)品，一直在日新月異的發(fā)展著。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)，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)控制則由變頻器來完成；第二種控制

2、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說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(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)定可靠等特點(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實(shí)現(xiàn)。電梯是將機(jī)械原理應(yīng)用、電氣技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)、人體工程學(xué)及空氣動(dòng)力學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)集于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電梯的技術(shù)含量

3、日益提高。在改善電梯性能的同時(shí)，對(duì)電梯的設(shè)計(jì)、管理和維護(hù)人員提出了更高的要求?？删幊炭刂破?plc)為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(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，樓房越來越高，而電梯成為了高層樓房的群控電梯，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)在它的邏輯開關(guān)控制功能。由于plc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。在電梯控制過程中，各種邏輯開關(guān)控制與plc很好的結(jié)

4、合，很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的控制。關(guān)鍵詞：plc；電梯控制系統(tǒng)；應(yīng)用abstractwith the development of science and technology and the wide application of computer technology, the product, has been the development in the process of changing. with the continuous development of city construction, high building is on the increase, the elevat

5、or in the national economy and life in a wide range of applications. the lift, as the high-rise buildings in the vertical transportation operation has and peoples daily life are inseparable. in fact the elevator is according to the external call signals, and their own control law of the operation, a

6、nd call is random, the elevator is in fact a man-machine interactive control system, pure with sequence control or logic control can not meet the requirements of the control is, therefore, the elevator control system adopts stochastic control logic way. at present the elevator control universal in t

7、wo ways, one is to use a computer 目 錄摘要2第一章 可編程控制器的概述41.1可編程控制器的產(chǎn)生及發(fā)展趨勢(shì)41.2可編程控制器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)91.3可編程控制器的主要性能指標(biāo)及工作原理131.4可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域15第二章 電梯控制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計(jì)182.1電梯控制系統(tǒng)的構(gòu)成182.2電梯控制系統(tǒng)的特點(diǎn)202.3可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路22第三章 控制方案的選擇243.1繼電器控制243.2微機(jī)控制263.3可編程控制器控制28第四章 可編程控制器控制電梯形圖的設(shè)計(jì)324.1電梯控制系統(tǒng)對(duì)樓層信號(hào)的處理324.2 電梯控制系統(tǒng)對(duì)指令、召喚的處理34

8、4.3電梯控制系統(tǒng)對(duì)選向功能的處理354.4電梯控制系統(tǒng)對(duì)選層功能的實(shí)現(xiàn)374.5電梯控制系統(tǒng)對(duì)開關(guān)門功能的處理40結(jié)論41參考文獻(xiàn)42致謝43附錄第一章 可編程控制器的概述可編程控制器(plc)是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)。它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用于在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。60年代末，為適應(yīng)美國汽車制造業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng),1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器， 當(dāng)時(shí)， 它只能控制開關(guān)量，因此，被稱作“可編程序邏輯控制器plc（p

9、rogrammable logic controller)”。 20世紀(jì)20年代起，控制系統(tǒng)主要是由繼電器、接觸器等，靠導(dǎo)線連接構(gòu)成的。其主要缺點(diǎn)是：設(shè)備體積大，動(dòng)作速度慢，功能少，硬布線導(dǎo)致通用性和靈活性差。 隨著微處理器的應(yīng)用，現(xiàn)在，plc的控制對(duì)象擴(kuò)展到模擬量。所以，1980年正式命名為可編程序控制器pc（programmable controller），但為區(qū)別于個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱plc。在1987年國際電工委員會(huì)(international electrical committee)頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)plc做了如下定義:plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子

10、裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù) 和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?.1可編程控制器的產(chǎn)生及發(fā)展趨勢(shì)自從第一臺(tái)plc出現(xiàn)以后，日本、德國、法國等也相繼開始研制plc，并得到了迅速的發(fā)展。目前，世界上有200多家plc廠商，400多品種的plc產(chǎn)品，按地域可分成美國、歐洲、和日本等三個(gè)流派產(chǎn)品，各流派plc產(chǎn)品都各具特色，如日本主要發(fā)展中小型plc，其小型plc性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格便宜，在世界

11、市場(chǎng)上占用重要地位。著名的plc生產(chǎn)廠家主要有美國的a-b（allen-bradly）公司、ge（general electric）公司，日本的三菱電機(jī)（mitsubishi electric）公司、歐姆龍（omron）公司，德國的aeg公司、西門子（siemens）公司，法國的te（telemecanique）公司等。我國的plc研制、生產(chǎn)和應(yīng)用也發(fā)展很快，尤其在應(yīng)用方面更為突出。在20世紀(jì)70年代末和80年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進(jìn)了不少國外的plc。此后，在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計(jì)中，plc的應(yīng)用逐年增多，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，plc在我國的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)提高我國工業(yè)自動(dòng)

12、化水平起到了巨大的作用。 目前，我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)plc，如遼寧無線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門a-b公司等。西門子的編程軟件和程序結(jié)構(gòu)。（1） 編程軟件西門子公司針對(duì)simatic系列plc提供了很多種的編程軟件，主要有step micro/dos和step micro/win；step mini;標(biāo)準(zhǔn)軟件包step7s7系列的plc的編程語言非常豐富，有l(wèi)ad、stl、scl、graph、higraph、cfc等。用戶可以選擇一種語言編程，如果需要，也可以混合使用幾種語言編程。（2）程序結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)主要適用于s7-3000和s7-200，他有線性編程

13、、分步式編程和結(jié)構(gòu)化編程等3種編程方法。1)編程方式npst-gr提供了3種編程方式：梯形圖方式；語句表方式和語句表達(dá)方式。2)注釋功能npst-gr可以為i/o繼電器和輸出點(diǎn)加入注釋，使用戶對(duì)繼電器所對(duì)應(yīng)的設(shè)備及繼電器的用途一目了然。3) 程序檢查npst-gr能查找程序中語法的錯(cuò)誤和進(jìn)行程序校驗(yàn)。4)監(jiān)控npst-gr能監(jiān)控用戶編制的程序，并可以進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試。用戶可以檢查繼電器、寄存器和plc工作狀態(tài)，方便的進(jìn)行調(diào)試與修改。5）系統(tǒng)寄存器設(shè)置npst-gr可設(shè)置n0.0-n0.418系統(tǒng)寄存器的內(nèi)容，根據(jù)屏幕的提示信息進(jìn)行選擇或輸入，簡(jiǎn)單方便。6）i/o和遠(yuǎn)程i/o地址分配用npst-gr

14、可以為主機(jī)擴(kuò)展板上每個(gè)槽分配i/o和遠(yuǎn)程i/o地址。7）數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理可以將程序或數(shù)據(jù)存盤，用于數(shù)據(jù)備份，或在傳入plc之前暫存數(shù)據(jù)，兩者在編程的應(yīng)用上還有就是西門子的是單母線，而日本松下的是雙母線；還有就是西門子和日本松下的輸入和輸出也不同的，日本松下的輸入就只有x，輸出就只有y?？删幊炭刂破?plc)是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，在近40年來它得到了迅猛的發(fā)展，至今已成為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大技術(shù)支柱(機(jī)器人技術(shù)、cad/cam技術(shù)和plc技術(shù))之一，被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生

15、產(chǎn)過程的自動(dòng)控制中。plc從誕生至今40多年了，在這期間它的發(fā)展大概經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:(1)1969一1972plc發(fā)展的雛形階段，功能都很簡(jiǎn)單，只有邏輯運(yùn)算，定時(shí)和計(jì)數(shù)等功能，硬件方面因集成電路還未投入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，cpu由分離元件組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器，容量為1-2k，操作系統(tǒng)為磁芯構(gòu)成的微程序，指令一般只有20-30條，機(jī)種單一，沒有形成系列，一臺(tái)plc最多只能替代200-300個(gè)繼電器組成的系統(tǒng)，可控性優(yōu)于繼電器。(2) 1972-1976 美國工ntel公司成功開發(fā)了世界上第一片集成電路的微處理器，因此plc技術(shù)獲得了較大的發(fā)展。plc功能除邏輯運(yùn)算等外、計(jì)算機(jī)接口和模擬量控

16、制等，軟件開發(fā)有自診斷程序，存儲(chǔ)程序開始用了eprom，可控性進(jìn)一步提高，初步形成系列。結(jié)構(gòu)上plc有模塊式和整體式之分，整機(jī)功能從專用向通用過渡。(3) 1976一1983在這個(gè)階段，微處理技術(shù)日趨成熟，進(jìn)而出現(xiàn)單片微處理器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，大規(guī)模集成電路開始普遍應(yīng)用。(4) 1983-1988計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普遍應(yīng)用，超大規(guī)模集成電路、門陣列等專用集成電路迅速發(fā)展。plc的cpu為16位或32位或位片式芯片構(gòu)成，處理速度可達(dá)1ps/步，高速計(jì)數(shù)、中斷和運(yùn)動(dòng)控制等功能引入plc，滿足了程序控制中所有要求。聯(lián)網(wǎng)能力增強(qiáng)，既可以和上位計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也可以下掛plc，組成多級(jí)集散系統(tǒng)(d

17、cs)。編程語言除了成熟的梯形圖和語句表等，還有用于算術(shù)運(yùn)算的basic語言和機(jī)床控制和數(shù)控語言等。(5) 1988年至今 在這個(gè)階段plc技術(shù)日新月異，發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁，并不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，如為用戶配置柔性制造系統(tǒng)(fms)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(c工ms)等。 21世紀(jì)，plc會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn);從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展;從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求;從市場(chǎng)上看

18、，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言;從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)dcs(distributed control system)中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。1.2可編程控制器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)plc是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。1、中

19、央處理單元(cpu)中央處理單元(cpu)是plc的控制中樞。它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、i/o以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)plc投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高plc的可靠性，近年來對(duì)大型p

20、lc還采用雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三cpu的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)cpu出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。2、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。plc常用的存儲(chǔ)器類型（1）ram （random assess memory） 這是一種讀/寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。（2）eprom（erasable programmable read only memory）這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。（3）eeprom(electrical e

21、rasable programmable read only memory)這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。plc存儲(chǔ)空間的分配雖然各種plc的cpu的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)plc的工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)2）系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)（包括i/o映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）3）用戶程序存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在eprom中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該plc的性能。系統(tǒng)r

22、am存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)包括i/o映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計(jì)時(shí)器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲(chǔ)器。（1）i/o映象區(qū)：由于plc投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此，它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(ram)以存放i/o的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作i/o映象區(qū)。一個(gè)開關(guān)量i/o占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位（bit），一個(gè)模擬量 i/o占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字（16個(gè)bit）。因此整個(gè)i/o映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開關(guān)量i/o映象區(qū)；模擬量i/o映象區(qū)。（2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)：除了i/o映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)

23、ram存儲(chǔ)區(qū)還包括plc內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在plc斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失；后者當(dāng)plc斷電時(shí)，數(shù)據(jù)被清零。1）邏輯線圈與開關(guān)輸出一樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位，但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器。 另外，不同的plc還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。2）數(shù)據(jù)寄存器與模擬量i/o一樣，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字(16 bits)。 另外，plc還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存

24、器，具有不同的功能。3）計(jì)時(shí)器用戶程序存儲(chǔ)區(qū)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的plc，其存儲(chǔ)容量各不相同。plc也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。一、plc的硬件結(jié)構(gòu)一套plc系統(tǒng)在硬件上由基本單元(包含中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、內(nèi)部電源)、工/0擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。編程器中央處理單元（cpu）輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)電源二、plc的軟件plc的軟件系統(tǒng)指plc所使用的各種程序的集合，它由系統(tǒng)程序(系統(tǒng)軟件)和用戶程序(應(yīng)用軟件)組成。系統(tǒng)程序:包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據(jù)控制要求，用plc的編程語言(如梯形

25、圖)編制的應(yīng)用程序。可編程控制器的主要特點(diǎn)1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)所有的i/o接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與plc內(nèi)部電路之間電氣上隔離；各輸入端均采用r-c濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms.；各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾；采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源；對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選；良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，cpu立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大；大型plc還可以采用由雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三cpu構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。2、豐富的i/o接口模塊plc針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位

26、； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的i/o模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3、采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型plc以外，絕大多數(shù)plc均采用模塊化結(jié)構(gòu)。plc的各個(gè)部件，包括cpu，電源，i/o等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4、編程簡(jiǎn)單易學(xué)plc的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因

27、此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握5、安裝簡(jiǎn)單，維修方便plc不需要專門的機(jī)房，也可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與plc相應(yīng)的i/o端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)6、維護(hù)方便 plc的輸入/輸出端子能夠直觀的反映出現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài)，通過編程工具可以直觀的觀察控制程序和控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、i/o點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，極大的方便了維護(hù)人員查找故障，縮短了對(duì)系統(tǒng)維護(hù)的時(shí)間。7、體積小，重量

28、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(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.3可編程控制器的主要性能指標(biāo)及工作原理plc在不斷地發(fā)展，其性能在不斷的完善、功能在不斷的增強(qiáng)。目前，plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，plc的性能指標(biāo)較多，現(xiàn)介紹與構(gòu)建plc控制系統(tǒng)關(guān)系直接的幾個(gè)。主要性能指標(biāo)大致可歸納為如下幾類： 一）可編程控制器的主要性能指標(biāo)1存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量是指用戶程序存儲(chǔ)器的容量。用戶程序存儲(chǔ)器的容量大，可以編制出復(fù)雜的程序。

29、一般來說，小型plc的用戶存儲(chǔ)器容量為幾千字，而大型機(jī)的用戶存儲(chǔ)器容量為幾萬字。2i/o點(diǎn)數(shù)輸入/輸出（i/o）點(diǎn)數(shù)是plc可以接受的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總和，是衡量plc性能的重要指標(biāo)。i/o點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備就越多，控制規(guī)模就越大。3掃描速度掃描速度是指plc執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量plc性能的重要指標(biāo)。一般以掃描1k字用戶程序所需的時(shí)間來衡量掃描速度，通常以ms/k字為單位。 plc用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行各條指令所用的時(shí)間，可以通過比較各種plc執(zhí)行相同的操作所用的時(shí)間，來衡量掃描速度的快慢。4指令的功能與數(shù)量指令功能的強(qiáng)弱、數(shù)量的多少也是衡量plc性能的重要指標(biāo)。編

30、程指令的功能越強(qiáng)、數(shù)量越多，plc的處理能力和控制能力也越強(qiáng)，用戶編程也越簡(jiǎn)單和方便，越容易完成復(fù)雜的控制任務(wù)。5內(nèi)部元件的種類與數(shù)量在編制plc程序時(shí)，需要用到大量的內(nèi)部元件來存放變量、中間結(jié)果、保持?jǐn)?shù)據(jù)、定時(shí)計(jì)數(shù)、模塊設(shè)置和各種標(biāo)志位等信息。這些元件的種類與數(shù)量越多，表示plc的存儲(chǔ)和處理各種信息的能力越強(qiáng)。6特殊功能單元特殊功能單元種類的多少與功能的強(qiáng)弱是衡量plc產(chǎn)品的一個(gè)重要指標(biāo)。近年來各plc廠商非常重視特殊功能單元的開發(fā)，特殊功能單元種類日益增多，功能越來越強(qiáng)，使plc的控制功能日益擴(kuò)大7可擴(kuò)展能力plc的可擴(kuò)展能力包括i/o點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展、存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)功能的擴(kuò)展、各種功能模

31、塊的擴(kuò)展等。在選擇plc時(shí)，經(jīng)常需要考慮plc的可擴(kuò)展能力。二）可編程序控制器的工作原理可編程序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（run）狀態(tài)與停止（stop）狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機(jī)或切換到stop工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個(gè)階段（見左圖）?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速

32、度極高，從外部輸入-輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時(shí)完成的。在內(nèi)部處理聯(lián)合階段?？删幊绦蚩刂破鳈z查cpu模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)可編程序控制器處于停止（stop）狀態(tài)時(shí)，只執(zhí)行以上的操作?？删幊绦蚩刂破魈幱冢╮un）狀態(tài)時(shí)，還要完成另外3個(gè)階段的操作（右圖），圖中僅畫出了與用戶程序執(zhí)行過程有關(guān)的3個(gè)階段。1） 掃描周期可編程序控制器在run工作狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行一次上圖所示的掃描操作所需的時(shí)間稱為掃描周期，其典型值為1100ms。指令執(zhí)行所需的時(shí)間與

33、用戶程序的長(zhǎng)短、指令的種類和cpu執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。當(dāng)用戶程序較長(zhǎng)時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。不過嚴(yán)格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等。如圖下圖所示。第(n-1)個(gè)掃描周期輸出刷新第(n+1)個(gè)掃描周期輸入采樣第n個(gè)掃描周期輸入采樣輸出刷新用戶程序執(zhí)行 plc的掃描運(yùn)行方式(1)輸入采樣階段在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它們存入i/o映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化i/o映象區(qū)的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)改變。所以輸入如果是脈沖信號(hào)，它的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才

34、能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(2)用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，plc的cpu總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。并對(duì)控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。例如：算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達(dá)等。(3)輸出刷新階段在輸出刷新階段，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)才是plc真正的輸出。1.4可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域目前，plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化

35、娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。（1）開關(guān)量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。（2）模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（analog）和數(shù)字量（digital）之間的a/d轉(zhuǎn)換及d/a轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。（3）運(yùn)動(dòng)控制plc可以用于圓

36、周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。（4）過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運(yùn)行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控

37、制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。（5）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。（6）通信及聯(lián)網(wǎng)plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

38、。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口，通信非常方便。plc從傳統(tǒng)的應(yīng)用于離散的制造業(yè)向應(yīng)用到連續(xù)的流程工業(yè)擴(kuò)展?？删幊炭刂破鞯膽?yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)plc的應(yīng)用領(lǐng)域仍在擴(kuò)展，在日本，plc的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制，擴(kuò)展到以下應(yīng)用領(lǐng)域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活關(guān)連的機(jī)器、與環(huán)境關(guān)連的機(jī)器，而且均有急速的上升趨勢(shì)。第二章 電梯控制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)也稱指令按鈕。乘客入轎廂后按下要去的目的層站按鈕，按鈕燈便亮，即轎內(nèi)指令登記，運(yùn)行到目的層站后，該指令被消除，按鈕燈熄滅。 電梯的層站召喚信號(hào)是通過各個(gè)樓層門口旁的按鈕來實(shí)現(xiàn)的。信號(hào)控制

39、或集選控制的電梯，除頂層只有下呼按鈕，底層只有上呼按鈕外，其余每層都有上下召喚按鈕。本設(shè)計(jì)以plc作為工具對(duì)五層電梯的各種操作進(jìn)行控制。2.1電梯控制系統(tǒng)的構(gòu)成由于電梯的運(yùn)行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號(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)器來進(jìn)行控制。同時(shí)，每層樓設(shè)置一個(gè)接近開關(guān)用于檢測(cè)系統(tǒng)的樓層信號(hào)。為便于觀察，對(duì)電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在的樓層進(jìn)行顯示，采用led和發(fā)光管顯示，而對(duì)

40、樓層和轎廂的呼叫信號(hào)以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈)為了提高電梯的運(yùn)行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求plc能對(duì)轎廂的加、減速以及制動(dòng)進(jìn)行有效的控制。根據(jù)轎廂的實(shí)際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實(shí)現(xiàn)。為了電梯的運(yùn)行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護(hù)和相應(yīng)的顯示。采用plc實(shí)現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)由以下幾個(gè)主要部分構(gòu)成。1）可變成控制器控制電路plc接收來自操縱盤和每層呼梯的召喚信號(hào)、轎廂和門系統(tǒng)的功能信號(hào)以及井道和變頻器的狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)程序判斷與運(yùn)算實(shí)現(xiàn)電梯的集選控制。plc在輸出顯示和監(jiān)控信號(hào)的同時(shí)，向變頻器發(fā)出運(yùn)行方向、啟動(dòng)、加/減速運(yùn)行和制動(dòng)停梯等信號(hào)。2）電流、速度雙閉環(huán)電路變頻器本身設(shè)有電流檢測(cè)裝置

41、，由此構(gòu)成電流閉環(huán)；通過和電機(jī)同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)編碼器，產(chǎn)生a、b兩相脈沖進(jìn)入變頻器，在確認(rèn)方向的同時(shí)，利用脈沖計(jì)數(shù)構(gòu)成速度閉環(huán)。3）位移控制電路電梯作為一種載人工具，在位勢(shì)負(fù)載狀態(tài)下，除要求安全可靠外，還要求運(yùn)行平穩(wěn)，乘坐舒適，停靠準(zhǔn)確。采用變頻調(diào)速雙環(huán)控制可基本滿足要求，利用現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成速度環(huán)的同時(shí)，通過變頻器的pg卡輸出與電機(jī)速度及電梯位移成比例的脈沖數(shù)，將其引入plc的高速計(jì)數(shù)輸入端口，通過累計(jì)脈沖數(shù)，經(jīng)式（1）計(jì)算出脈沖當(dāng)量，由此確定電梯位置。電梯位移h=si式中i累計(jì)脈沖數(shù)；s脈沖當(dāng)量；s=pid/(pr)i減速比；d牽引輪直徑；p旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)；rpg卡分頻比。4)

42、端站保護(hù)當(dāng)電梯定向上行時(shí)，上行方向繼電器、快車輔助接觸器、快車運(yùn)行接觸器、門鎖繼電器、上行接觸器均得電吸合，抱閘打開，電梯上行。當(dāng)轎廂碰到上強(qiáng)迫換速開關(guān)時(shí)，plc內(nèi)部鎖存繼電器得電吸合，定時(shí)器tim10、tim11開始定時(shí)，其定時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)短可視端站層距和梯速設(shè)定。上強(qiáng)迫換速開關(guān)動(dòng)作后，電梯由快車運(yùn)行轉(zhuǎn)為慢車運(yùn)行，正常情況下，上行平層時(shí)電梯應(yīng)停車。如果轎廂未停而繼續(xù)上行，當(dāng)tim10設(shè)定值減到零時(shí)，其常閉點(diǎn)斷開，慢車接觸器和上行接觸器失電，電梯停止運(yùn)行。在驕廂碰到上強(qiáng)迫換速開關(guān)后，由于某些原因電梯未能轉(zhuǎn)為慢車運(yùn)行，及快車運(yùn)行接觸器未能釋放，當(dāng)tim11設(shè)定值減到零時(shí)，其常閉點(diǎn)斷開，快車運(yùn)行接觸器

43、和上行接觸器均失電，電梯停止運(yùn)行。因此，不管是慢車運(yùn)行還是快車運(yùn)行，只要上強(qiáng)迫換速開關(guān)發(fā)出信號(hào)，不論端站其他保護(hù)開關(guān)是否動(dòng)作，借助tim10和tim11均能使電梯停止運(yùn)行，從而使電梯端站保護(hù)更加可靠。當(dāng)電梯需要下行，只要有了選梯指令，下行方向繼電器得電其常開點(diǎn)閉合，鎖存繼電器被復(fù)位，tim10和tim11均失電，其常閉點(diǎn)閉合為電梯正常下行做好了準(zhǔn)備。下端站的保護(hù)原理與上端站保護(hù)類似不再重復(fù)。5)樓層計(jì)數(shù)；樓層計(jì)數(shù)采用相對(duì)計(jì)數(shù)方式。運(yùn)行前通過自學(xué)習(xí)方式，測(cè)出相應(yīng)樓層高度脈沖數(shù)，對(duì)應(yīng)17層電梯分別存入16個(gè)內(nèi)存單元dm06dm21。樓層計(jì)數(shù)器（cnt46）為一雙向計(jì)數(shù)器，當(dāng)?shù)竭_(dá)各層的樓層計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，

44、根據(jù)運(yùn)行方向進(jìn)行加1或減1計(jì)數(shù)。運(yùn)行中，高速計(jì)數(shù)器累計(jì)值實(shí)時(shí)與樓層計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)進(jìn)行比較，相等時(shí)發(fā)出樓層計(jì)數(shù)信號(hào)，上行加1，下行減1。為防止計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)脈沖高電平期間重復(fù)計(jì)數(shù)，采用樓層計(jì)數(shù)信號(hào)上沿觸發(fā)樓層計(jì)數(shù)器。6）快速換速當(dāng)高速計(jì)數(shù)器值與快速換速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)相等時(shí)，若電梯處于快速運(yùn)行且本層有選層信號(hào)，發(fā)快速換速信號(hào)。若電梯中速運(yùn)行或雖快速運(yùn)行但本層無選層信號(hào)，則不發(fā)換速信號(hào)。7）門區(qū)信號(hào)當(dāng)高速計(jì)數(shù)器cnt47數(shù)值在門區(qū)所對(duì)應(yīng)脈沖數(shù)范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)門區(qū)信號(hào)。8)脈沖信號(hào)故障檢測(cè)脈沖信號(hào)的準(zhǔn)確采集和傳輸在系統(tǒng)中顯得尤為重要，為檢測(cè)旋轉(zhuǎn)編碼器和脈沖傳輸電路故障，設(shè)計(jì)了有無脈沖信號(hào)和錯(cuò)漏脈沖檢測(cè)電

45、路，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。為消除脈沖計(jì)數(shù)累計(jì)誤差，在基站設(shè)置復(fù)位開關(guān)，接入plc高速計(jì)數(shù)器cnt47的復(fù)位端。2.2電梯控制系統(tǒng)的特點(diǎn)在電梯運(yùn)行曲線中的啟動(dòng)段是關(guān)系到電梯運(yùn)行舒適感指標(biāo)的主要環(huán)節(jié),而舒適感又與加速度直接相關(guān),根據(jù)控制理論,要使某個(gè)量按預(yù)定規(guī)律變化必須對(duì)其進(jìn)行直接控制。當(dāng)啟動(dòng)上升段速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的90%時(shí)，將系統(tǒng)由加速度控制切換到速度控制，因?yàn)樵诜€(wěn)速段，速度為恒值控制波動(dòng)較小，加速度變化不大，且采用速度閉環(huán)控制可以使穩(wěn)態(tài)速度保持一定的精度，為制動(dòng)段的精確平層創(chuàng)造條件。在系統(tǒng)的速度上升段和穩(wěn)速段雖都采用pi調(diào)節(jié)器控制，但兩段的pi參數(shù)是不同的，以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。在系

46、統(tǒng)的制動(dòng)段，即要對(duì)減速度進(jìn)行必要的控制，以保證舒適感，又要嚴(yán)格地按電梯運(yùn)行的速度和距離的關(guān)系來控制，以保證平層的精度。在系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降至120r/min之前，為了使兩者得到兼顧，采取以加速度對(duì)時(shí)間控制為主，同時(shí)根據(jù)在每一制動(dòng)距離上實(shí)際轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)速的偏差來修正加速度給定曲線的方法。例如在距離平層點(diǎn)的某一距離l處，速度應(yīng)降為vm/s，而實(shí)際轉(zhuǎn)速高為vm/s，則說明所加的制動(dòng)轉(zhuǎn)距不夠，因此計(jì)算出此處的給定減速度值-ag后，使其再加上一個(gè)負(fù)偏差，即使此處的減速度給定值修正為-（ag+）使給定減速度與實(shí)際速度負(fù)偏差加大，從而加大了制動(dòng)轉(zhuǎn)距，使速度很快降到標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降到120r/min以后，此

47、時(shí)轎廂距平層只有十幾厘米，電梯的運(yùn)行速度很低，為防止未到平層區(qū)就停車的現(xiàn)象出現(xiàn)，以使電梯能較快地進(jìn)入平層區(qū)，在此段采用比例調(diào)節(jié)，并采用時(shí)間優(yōu)化控制，以保證電梯準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)入平層區(qū)，以達(dá)到準(zhǔn)確可靠平層。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)成的陣列。上行次優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為電梯向上運(yùn)行時(shí)，在電梯所處位置以下樓層所發(fā)出的向上運(yùn)行的呼叫信號(hào)，該呼叫信號(hào)所對(duì)應(yīng)

48、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)陳列，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)此單元為七零單元，無呼叫時(shí)則此單元為零)送入寄存器隊(duì)列(先進(jìn)先出隊(duì)列fifo)，利用先進(jìn)先出讀出指令sfrdp指令，將fifo第一個(gè)單元中的數(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)(上行呼叫標(biāo)志寄存器、下行呼叫標(biāo)志寄存器、有呼叫請(qǐng)求時(shí)，相應(yīng)寄存器為l，否則為0)，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

49、在該樓層減速停車：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。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)。2.3可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般分為以下幾個(gè)步驟：1）熟悉被控對(duì)象（本次設(shè)計(jì)的對(duì)象為五層電梯），制定控制方案2

50、）確定i/o點(diǎn)數(shù)3）選擇plc機(jī)型（本次設(shè)計(jì)采用西門子s7-200plc）4）選擇輸入、輸出設(shè)備，分配plc的i/o地址5）程序設(shè)計(jì)（包括梯形圖的繪制）6）系統(tǒng)調(diào)試7）編制相關(guān)技術(shù)文件圖1.4 plc系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖第三章 控制方案的選擇電梯的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電梯的啟動(dòng)加速、勻速運(yùn)行、制動(dòng)減速起著決定性的作用。本系統(tǒng)選用的plc為:歐姆龍c60p-cdr-a。其運(yùn)行特點(diǎn)是可靠性高、運(yùn)算速度快、產(chǎn)品成本低等優(yōu)點(diǎn),plc的輸入輸出點(diǎn)可根據(jù)需要配置,并可根據(jù)用戶的要求增加并聯(lián)功能。首先根據(jù)控制要求計(jì)算所需要的i/o接口點(diǎn)數(shù),其中輸入為32點(diǎn),輸出為28點(diǎn)。 3.1繼電器控制控制繼電器有兩個(gè)主要部分，

51、一個(gè)是控制系統(tǒng)，另一個(gè)是被控制系統(tǒng)。控制繼電器之所以能起控制作用，是因?yàn)楫?dāng)它的控制系統(tǒng)中輸入某種信號(hào)，例如電、磁、熱、光等物理量達(dá)到一定值時(shí)，能使被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）的被控制量由零突變到一定值，或者由一定值突變到零，從而達(dá)到控制、保護(hù)、傳遞和轉(zhuǎn)換信息等作用。以小電流控制大電流，就是控制繼電器的特點(diǎn)。這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn):與其它控制系統(tǒng)比較，其簡(jiǎn)單、易于理解和掌握、價(jià)格便宜。缺點(diǎn):動(dòng)合觸點(diǎn)易磨損，且電接觸不良;體積大;控制系統(tǒng)耗能大、動(dòng)作噪聲大;維修保養(yǎng)工作量大、費(fèi)用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，

52、廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分）；有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對(duì)輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分）。二、熱繼電器的選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)規(guī)格和特性,從原則上來說,熱繼電器的熱元件額定電流是按電動(dòng)機(jī)額定電流選擇,但對(duì)過載能力較差的電動(dòng)機(jī),熱元件的額定電流就宜適當(dāng)小些(為電動(dòng)機(jī)額定電流的60%80%);根據(jù)電動(dòng)機(jī)定子繞組聯(lián)結(jié)方式確定

53、熱繼電器是否帶斷相運(yùn)行保護(hù);保證熱繼電器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中不致誤動(dòng)作;若電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械不充許停車或停車會(huì)造成重大損失,就寧可使電動(dòng)機(jī)過載甚至燒壞,也不宜讓熱繼電器冒然動(dòng)作;在斷續(xù)周期工作制時(shí),應(yīng)特別注意熱繼電器的允許操作頻率?？刂评^電器常用種類一、通用繼電器通用繼電器是可用作電壓繼電器、欠電流繼電器、中間繼電器和時(shí)間繼電器的直流電磁式繼電器。它以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、成本低而被廣泛用于低壓控制系，通用繼電器作為電壓繼電器使用時(shí),吸引電壓可在30%50%un的范圍內(nèi)調(diào)節(jié),釋放電壓可在7%20%un的范圍內(nèi)調(diào)節(jié);作為欠電流繼電器使用時(shí),吸引電流可在30%65%in的范圍內(nèi)調(diào)節(jié);作為時(shí)間繼電器使

54、用時(shí).斷電延時(shí)范圍為0.35s。對(duì)它的返回系數(shù)不作規(guī)定。但作過電流或過電壓繼電器使用時(shí),返回系數(shù)小于1;作欠電流或欠電壓繼電器使用時(shí),返回系數(shù)大于1。常用的通用繼電器有k18型、k3型、具有雙線圈的k3-s型、高返回系數(shù)的k9、k10型、交流的k4型以及小型的kx型等產(chǎn)品。k18系列產(chǎn)品的額定絕緣電壓為440v,作電壓繼電器和時(shí)間繼電器時(shí)的額定工作電壓有24、48、110、220、440v五級(jí),作欠電流繼電器時(shí)的額定電流有1.6、2.5、4、6、10、16、25、40、63、100、160、250、400、630a等十四級(jí)。額定操作頻率一般為1200次/h(作時(shí)間繼電器時(shí)除外)。觸頭的額定電壓

55、為ac380v及dc220v,約定發(fā)熱電流為10a,機(jī)械壽命為1000萬次,電壽命為50萬次。二、電流繼電器電流繼電器一般可兼作過電流和欠電流繼電器,用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制和過載保護(hù)。常用的過電流繼電器產(chǎn)品有ka12、ka14及ka18等系列。ka12系列適用于額定電壓為ac380v(50hz)、dc440v及以下的電路,供交流繞線式電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制及過載保護(hù)用。它具有以甲基硅油為阻尼系統(tǒng),故其保護(hù)特性為反時(shí)限的。其線圈電流由1a至300a分12級(jí)。觸頭額定電流為5a。ka14及ka18系列產(chǎn)品的線圈額定電流由1a至1500a分15級(jí),且有高返回系數(shù)產(chǎn)品。三、中間繼電器中間繼電器主要起

56、擴(kuò)大觸頭數(shù)量及觸頭容量用。從本質(zhì)上來說,它仍屬電磁式電壓繼電器,但其動(dòng)作參數(shù)無需調(diào)整,對(duì)其返回系數(shù)亦無要求。繼電器的電磁系統(tǒng)采用螺管式電磁鐵。線圈通電時(shí),動(dòng)鐵心被吸向錐形擋鐵,并帶動(dòng)橫梁,使兩側(cè)的動(dòng)觸頭支架向上運(yùn)動(dòng),令觸點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。線圈斷電后,在反力彈簧作用下,動(dòng)鐵心和動(dòng)觸點(diǎn)支架均恢復(fù)原位。四、時(shí)間繼電器隨工作原理的不同,時(shí)間繼電器可分為:電磁式時(shí)間繼電器、鐘表式時(shí)間繼電器、氣囊式時(shí)間繼電器、電子式時(shí)間繼電器和數(shù)字式時(shí)間繼電器。隨延時(shí)方式不同,時(shí)間繼電器又分為:通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種。前者在獲得輸入信號(hào)后立即開始延時(shí),需待延時(shí)完畢,其執(zhí)行部分才輸出信號(hào)以操縱控制電路;當(dāng)輸入信號(hào)消失后,繼電

57、器立即恢復(fù)到動(dòng)作前的狀態(tài)。后者恰恰相反,當(dāng)獲得輸入信號(hào)后,執(zhí)行部分立即有輸出信號(hào);而在輸入信號(hào)消失后,繼電器卻需要經(jīng)過一定的延時(shí),才能恢復(fù)到動(dòng)作前的狀態(tài)。五、電子式時(shí)間繼電器電子式時(shí)間繼電器按構(gòu)成原理可分為阻容式和數(shù)字式兩種。按延時(shí)的方式又可分為通電延時(shí)型、斷電延時(shí)型和帶瞬動(dòng)觸點(diǎn)的通電延時(shí)型等三種。電子式時(shí)間繼電器全部電路由延時(shí)環(huán)節(jié)、鑒幅器、輸出電路、電源和指示燈等五部分組成。電子式時(shí)間繼電器產(chǎn)品種類很多,如kt13、kt14、kt15以至kt20系列等等,常用的kt20系列產(chǎn)品采用的電路有單結(jié)晶體管的和場(chǎng)效應(yīng)管的兩類。六、熱繼電器熱繼電器是利用電流通過發(fā)熱元件時(shí)產(chǎn)生的熱量,使雙金屬片受熱彎曲而推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的一種電器。它主要用于電動(dòng)機(jī)的過載、斷相及電流不平衡的保護(hù),以及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。熱繼電器的形式有許多種,其中常用的有:雙金屬片式、熱敏電阻式、易熔合金式三種,最常用的是雙金屬片式熱繼電器。產(chǎn)品主要有jr16及jr20兩個(gè)系列。熱繼電器的熱元件加熱方式有四種:直接加熱式、間接加熱式、復(fù)合加熱式和電流互感器加熱式。3.2微機(jī)控制電梯的微機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程