畢業(yè)論文-電梯的PLC控制

前言在現(xiàn)代化城市的高發(fā)展中，一幢幢樓拔地而起，電的廣泛應(yīng)用已成為城物質(zhì)文明的一種標(biāo)。特別是在高層筑中，電梯作為可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)，已與人們的日常生活不可分。在計(jì)算技術(shù)、自動控制術(shù)和電力電子技術(shù)飛發(fā)展的今天，電梯也隨進(jìn)入了新的發(fā)展期。電梯是根據(jù)外部呼信號以及自身控規(guī)律等運(yùn)行的，呼叫是隨機(jī)的，電梯際上是一個人機(jī)交式的控制系統(tǒng)，純用順序控制或輯控制是不能滿足要的。因此，電梯控制系應(yīng)采用隨機(jī)邏輯制方式控制。目電梯的控制普遍采用種控制方式：一是采用機(jī)作為信號控制元，完成電梯的號采集、運(yùn)行狀態(tài)和能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的動調(diào)度和集選運(yùn)功能，拖動控制由變頻器來完成；第種控制方式用可編程控器（PLC）取代微機(jī)現(xiàn)信號集選控制從控制方式和性能來說，這兩種方式并沒有大的區(qū)別?？删幊炭刂破鞑粌H分利用微處理器優(yōu)點(diǎn)來滿足各種業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時控制要，同時也照顧到現(xiàn)場氣維護(hù)人員的技和習(xí)慣，擯棄了機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)地形成一套以繼器梯形圖為基礎(chǔ)形象編程語言和模塊的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程的編制清晰直觀方便易學(xué)、調(diào)試查錯都很容易。PLC在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制大支柱（PLC、CAD/CAMROBOT）之一，以優(yōu)異的性能，日取代有大量中間繼電、時間繼電器、數(shù)繼電器等組成繼電-接觸控制系，在機(jī)械、化工、石油、冶金輕工、電子、紡、食品、交通等行各業(yè)都得到廣泛的用。總之，電梯的控制比較復(fù)雜的，在算機(jī)誕生前的幾年里，繼電器控制系為電梯控制的發(fā)展到了巨大的作用然而其控制性能自身的功能已經(jīng)無法足與適應(yīng)電梯控制的要和發(fā)展，與PLC比較，存在質(zhì)的別。電梯使用繼電接器控制的時代，很難設(shè)出質(zhì)量優(yōu)良的電控制系統(tǒng)，而現(xiàn)，可編程控制器的使為電梯的控制提供了更闊的空間。PLC專門為工業(yè)過程控制設(shè)計(jì)的控制設(shè)備使它的體積大大減小，功不斷完善，過程控制更平穩(wěn)、可、抗干擾性能增強(qiáng)、械與電氣部件被機(jī)結(jié)合一個設(shè)備內(nèi)，把表、電子和計(jì)算的功能綜合在一起。此它已成為電梯運(yùn)行中關(guān)鍵技術(shù)。1第一章概述1.1電的起源與展追溯電梯的起源，我國及國外都能到其雛形。如我公元前1700多年現(xiàn)的桔槔，是一種用于水的升降裝置。元前1100多年出的轱轆，是一種于提水或升舉重物的升降裝。在古代希臘，公元前236年出的阿基米德絞車，是種升舉重物的升降裝置它們的共同特點(diǎn)都由支架、卷筒繩索、搖桿、乘物裝幾部分組成的最原始、簡單的升降機(jī)械由木（竹）材料成，靠人力或畜力驅(qū)在很低速度下運(yùn)行。1889年美國的奧梯斯梯公司首先使用動機(jī)作為電梯動力這才出現(xiàn)名副其的電梯,并使電梯趨實(shí)用化。1900年出現(xiàn)了第一臺自動扶。1949年出現(xiàn)了控電梯,首批4—6臺群電梯在紐約的聯(lián)國大廈被使用。1955年出現(xiàn)小型計(jì)算機(jī)(真空管)控制電梯。1962年國出現(xiàn)了速度達(dá)米/秒的超高速電。1963年一些先工業(yè)國制成了無觸點(diǎn)半體邏輯控制電梯1967年可控硅應(yīng)于電梯，使電梯拖動系統(tǒng)筒化，性能提高。1971年成電路被應(yīng)用于梯。第二年又出了數(shù)控電梯。1976年微處理機(jī)開始用于梯，使電梯的電控制進(jìn)入了一個的發(fā)展時期。由于早期的電梯及氣控制方式存在障率較高、可靠差、接線復(fù)雜、一旦成不易更改等缺點(diǎn)所以需要開發(fā)一安全、高效的控方式?？删幊炭刂破骷碢LC）既保留了傳繼電器控制系統(tǒng)的簡易懂，而且具備制精度高、可靠性、控制程序可隨工藝改、易于與計(jì)算機(jī)口連接、維修方等諸多高品質(zhì)性能。此，PLC在電梯控制領(lǐng)得到了廣泛而深的運(yùn)用。電梯今后的展將主要呈現(xiàn)以趨勢。（1）超高速電梯隨著人們生活節(jié)奏的快，高層建筑的加，全功能的塔式筑將會促使超高速電梯續(xù)成為研究方向5m/s以上運(yùn)行速的超高速電梯，為人們關(guān)注的重點(diǎn)和市場發(fā)的新趨向。大型超載重電梯用軌。隨著大型公場所、購物場所公用建筑的增加，大超載重電梯的運(yùn)用益廣泛，對于垂電梯、自動扶梯載重量和運(yùn)行平穩(wěn)性出了新的要求。新型自動扶梯導(dǎo)軌隨著社會進(jìn)步、市化水平的提高及越來越多的國家逐步入老齡化社會，國政府對人文關(guān)日益重視，促使市公共設(shè)施對自動扶和自2動人行道的需求加增長。為實(shí)現(xiàn)公場所的無障礙通，大量的體育場館、鐵、機(jī)場、商場、寫字、賓館等需要加自動扶梯和自動行道。（4）無機(jī)房電梯軌。對于高度在20層下的民用建筑，以通過改變曳引的安裝方式去除電梯機(jī)的設(shè)計(jì)，從而降建筑總高度、保整體造型、節(jié)省建筑本。1.2電硬件分1.2.1梯的組電梯是機(jī)電合一的型復(fù)雜產(chǎn)品，機(jī)部分相當(dāng)于人的體，電氣部分相當(dāng)于的神經(jīng)。機(jī)與電的度合一，使電梯了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)綜合產(chǎn)品.對于電的結(jié)構(gòu)而言，傳統(tǒng)的方法是為機(jī)械部分和電部分，但以功能統(tǒng)來描述，則更能反電梯的特點(diǎn)。下面簡單紹電梯機(jī)械部分結(jié)構(gòu)，而我們的要目的是怎樣來控制。圖1.1

電梯機(jī)械部分結(jié)構(gòu)示意圖1）曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的主功能是輸出與傳遞動，使電梯完成向或向下的運(yùn)動。曳引系統(tǒng)主要由曳鋼絲繩，導(dǎo)向輪反繩輪組成。3曳引力是靠曳引鋼繩與曳引輪繩槽摩擦力產(chǎn)生的，是電梯運(yùn)行的動力，須保證曳引鋼絲繩在引輪上不打滑。梯曳引系統(tǒng)的臨平衡狀態(tài)如圖所示。圖1.2

曳引系統(tǒng)受力簡圖2）導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)的主功能是限制轎廂對重的活動自由，使轎廂和對重只能著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動。導(dǎo)向系統(tǒng)主要導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)架組成。3）轎廂轎廂是運(yùn)送乘和貨物的電梯組，是電梯的工作分。轎廂由轎廂架和轎體組成。轎用轎4）門系統(tǒng)門系統(tǒng)的主要能是封住層站入和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂,層門,開門機(jī),門鎖置組成。5）重量平衡系統(tǒng)4

。系統(tǒng)的主要功是相對平衡轎廂量，在電梯工作能使轎廂與對重間的量差保持在限額之內(nèi)，證電梯的曳引傳正常。系統(tǒng)主要由對重和量補(bǔ)償裝置組成6）電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)功能是提供動力實(shí)行電梯速度控。電力拖動系統(tǒng)曳引電動機(jī)，供系統(tǒng),速度反饋裝，電動機(jī)調(diào)速裝等組成。7）電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)主要功能是對電的運(yùn)行實(shí)行操縱控制。電氣控制系統(tǒng)要由操縱裝置，置顯示裝置，控屏(柜)，平層裝置，層器等組成。8）安全保護(hù)系統(tǒng)

保證電梯安全使用防止一切危及人身安的事故發(fā)生。由電梯限速器、安鉗、緩沖器、安觸板、層門門鎖電梯安全窗、電梯超限制裝置、限位開關(guān)置組成。1.2.2梯的主電氣設(shè)：1）曳引電動機(jī)：齒輪曳引系統(tǒng)作為梯的提升機(jī)構(gòu)，要由驅(qū)動電動機(jī)電磁制動器（也稱電抱閘速器及曳引輪組成。2）自動門機(jī)用來完成電梯的開與關(guān)門：電梯的由廳門（每層站個）和轎門（只有一只有當(dāng)電梯停靠在層站時，此層廳才允許開啟（由機(jī)拖動轎門，轎門帶廳門完成只有當(dāng)廳門、轎門全部關(guān)閉后允許啟動運(yùn)行（修狀態(tài)時，可以在關(guān)門的狀態(tài)下運(yùn)行3）層樓指示層樓指示也叫層顯過去常由低壓燈構(gòu)成，安裝在每站廳門的上方和轎廂轎門的上方；現(xiàn)多數(shù)碼管或LED點(diǎn)結(jié)構(gòu)組成，與呼盒、運(yùn)行方向指示做一體結(jié)構(gòu)。4）呼梯盒呼梯盒也叫召喚按或外呼盒，用以每層站召喚電梯常安裝在廳門外，離51m左右的墻壁上?；c頂站只有一個鈕，中間層站由上和下呼兩個按鈕成。按鈕帶有呼梯記憶，燈亮?xí)r表示呼信號已經(jīng)被接收記憶；當(dāng)電梯滿足呼要求并停層開門時，呼記憶燈熄滅?；暮籼莺猩希Ｓ需€匙開關(guān)，供電梯理員開關(guān)電梯。5）操縱箱操縱箱安裝在轎廂，供司機(jī)及乘客電梯發(fā)布動作指。操縱箱上設(shè)有與電層數(shù)相同的內(nèi)層選鈕（帶指示記、下行啟動按鈕帶上、下行指示記憶，檢修時用)，開、關(guān)按鈕，急停按鈕，電運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰開關(guān)（選擇電梯是動運(yùn)行還是檢修狀態(tài)）及風(fēng)扇、照明等控制開關(guān)。6）平層及開門裝該裝置由磁鐵板和、下平層感應(yīng)器1KR2KR組成。上行，1KR首先插入隔磁板，發(fā)出減速信，電梯開始減速至2KR插入隔磁板時，發(fā)出停車及開信號，電機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)械抱；下行時，2KR先插入隔磁鐵板，發(fā)減速信號至1KR入隔磁鐵板時，發(fā)出停車開門信號。7）停層裝置在電梯的井道內(nèi)每站裝有一只磁鐵，當(dāng)轎廂運(yùn)動到應(yīng)層站時，磁鐵板插平層感應(yīng)器內(nèi)，以檢測電磁所處位和產(chǎn)生平層信號8）安全窗及其開，安全鉗及其開關(guān)，速器及其開關(guān)，、下行限位開關(guān)，、下行強(qiáng)迫停止開關(guān)，限開關(guān)電梯的轎廂頂部開安全窗，供緊急況下疏散乘客，安全窗打開時，電梯允許運(yùn)行。安全鉗為防止電梯曳引繩斷裂及超速運(yùn)的機(jī)械裝置，用以在述情況下將轎廂挾持在軌上。限速器時以檢查電梯運(yùn)行度的機(jī)械裝置，當(dāng)電超速運(yùn)行時，限速器動，帶動安全鉗使梯停止運(yùn)行。以三種裝置的動作通過相應(yīng)開關(guān)來檢測。當(dāng)電運(yùn)行至上、下極位置時仍不停車上、下限位開關(guān)動作發(fā)出停車信號，若仍不停車，將壓下上下強(qiáng)迫停止開關(guān)強(qiáng)制電梯停止運(yùn)行；還不能停車，將通過機(jī)裝置帶動極限開SQ0動作切斷電曳引電動機(jī)的電源，達(dá)到停車目的，避免電出現(xiàn)沖頂與礅底故。1.2.3電工作原理曳引繩兩端分別連轎廂與對重（又配重繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，引電6動機(jī)通過減速器變后帶動曳引輪轉(zhuǎn)，靠曳引繩與曳輪摩擦產(chǎn)生的牽引力實(shí)現(xiàn)轎廂和對重的升降動，達(dá)到運(yùn)輸目。固定在轎廂上導(dǎo)靴可以沿著安裝在筑物井道墻體上的固定軌往復(fù)升降運(yùn)動防止轎廂在運(yùn)行產(chǎn)生偏斜或擺動。常式制動器在電動機(jī)工作間松閘，使電梯轉(zhuǎn)，在失電情況制動，使轎廂停止升，并在指定層站上維持靜止?fàn)顟B(tài)，供人和貨物出入。轎是運(yùn)載乘客或其他載的箱體部件，對重用來衡轎廂載荷、減發(fā)動機(jī)功率。補(bǔ)裝置用來補(bǔ)償曳引繩動中的張力和重量變化使曳引電動機(jī)負(fù)穩(wěn)定，轎廂得以確?？?。電氣系統(tǒng)實(shí)對電梯運(yùn)動的控制，同完成選層、平層測速、照明工作指示呼叫系統(tǒng)隨時顯轎廂的方向和所在樓層置。安全裝置保電梯運(yùn)行安全。1.3簡介1.3.1PLC的義在1987年國際電委員會（InternationalElectricalCommittee頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC了如下定義：“PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操的電子裝置。它用可以編制程序的存器，用來在其內(nèi)存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)、順序運(yùn)算、計(jì)時、數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的令，并能通過數(shù)式或模擬式的輸和輸出，控制各種類的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及有關(guān)的外圍設(shè)備應(yīng)該按易于與工控制系統(tǒng)形成一整體，易于擴(kuò)展其功能的則而設(shè)計(jì)?！?.3.2PLC的生與發(fā)第一臺PLC的設(shè)計(jì)范是美國通用公提出的。當(dāng)時的的是要求設(shè)計(jì)一種新控制裝置以取代繼器盤，在保留了電器控制系統(tǒng)的單易懂、操作方便、格便宜等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上同時具有現(xiàn)代化產(chǎn)線所要求的響時間快、控制精度高可靠性好、控制程序可工藝改變、易于計(jì)算機(jī)接口、維方便等諸多高品質(zhì)與能。這一設(shè)想提出后，國數(shù)字設(shè)備公司DEC）于1969年制成功世界上第一臺PLC，型號為PDP-14，投入汽公司的生產(chǎn)線控中，取得了令人滿的效果，從此開了PLC的新紀(jì)元。由當(dāng)時開發(fā)PLC的要目的是用來取代繼器邏輯控制系統(tǒng)所以最初的PLC其功能也限于執(zhí)行繼電器輯、計(jì)時、計(jì)數(shù)功能。7隨著微電子技術(shù)的展，20世紀(jì)70代中期出現(xiàn)了微處理和微型計(jì)算機(jī)，們將微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到PLC中使它能更多地發(fā)計(jì)算機(jī)的功能，不僅邏輯編程取代了硬接線邏輯，還增了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳和處理功能，使真正成為一種電子計(jì)機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。為了便熟悉繼電器、觸器系統(tǒng)的工程術(shù)人員使用，可編程制器采用和繼電器電路類似的梯形圖作主要編程語言，將參加運(yùn)算及處理的算機(jī)存儲元件都以繼電命名。此時的PLC為機(jī)技術(shù)和繼電器規(guī)控制概念相結(jié)的產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中期，可編程控制進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段計(jì)算機(jī)技術(shù)已全引入可編程控制器中使其功能發(fā)生了躍。更高的運(yùn)算度、超小型體積、更靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、擬量運(yùn)算、PID能及極高的性價比奠了它在現(xiàn)代工業(yè)的地位。20世紀(jì)80年代初可編程控制器在進(jìn)工業(yè)國家中已獲得泛應(yīng)用。這個時可編程控制器發(fā)展的點(diǎn)是大規(guī)模、高度、高性能、產(chǎn)系列化。這個階段的一個特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)編程控制器的國日益增多，產(chǎn)量益上升。這標(biāo)志著可程控制器已步入成熟階。20世紀(jì)末期，可編程制器的發(fā)展特點(diǎn)更加適應(yīng)于現(xiàn)代工的需要。從控制模上來說，這個時發(fā)展了大型機(jī)和小型機(jī)；從控制力上來說，誕生了各各樣的特殊功能單元，于壓力、溫度、速、位移等各式樣的控制場合；從產(chǎn)的配套能力來說，生產(chǎn)各種人機(jī)界面單、通信單元，使用可編程控制器的工控制設(shè)備的配套更加容。目前，可編程制器在機(jī)械制造石油化工、冶金鋼鐵汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)都得到了長足的展。1.3.3PLC的點(diǎn)1、可靠性高，抗擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控設(shè)備的關(guān)鍵性能PLC由于采用現(xiàn)代大模集成電路技術(shù)采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝造，內(nèi)部電路采了先進(jìn)的抗干擾術(shù)，具有很高的可靠。例如三菱公司生產(chǎn)的系列PLC平均無障時間高達(dá)30萬時。一些使用冗CPU的PLC的平均無故障作時間則更長。PLC的機(jī)外電路來說使用PLC構(gòu)成控系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電觸器系統(tǒng)相比，氣接線及開關(guān)接已減少到數(shù)百甚至數(shù)分之一，故障也就大大低。此外，PLC有硬件故障自我檢測能，出現(xiàn)故障時及時發(fā)8出警報(bào)信息。在應(yīng)軟件中，應(yīng)用者可以編入外圍器的故障自診斷程序，系統(tǒng)中除PLC以外的電及設(shè)備也獲得故自診斷保護(hù)。這，整個系統(tǒng)具有極高可靠性也就不奇怪了。2、功能強(qiáng)大，成低PLC發(fā)展到今天，經(jīng)形成了大、中小各種規(guī)模的系列化品?？梢杂糜诟饕?guī)模的工業(yè)控制場合幾乎能滿足所有業(yè)控制領(lǐng)域的需。除了邏輯處理功能外，現(xiàn)代PLC大多具有善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能，可用于各種數(shù)控制領(lǐng)域。近年來PLC的能單元大量涌現(xiàn)，PLC滲透到了位控制、溫度控制CNC等各種工業(yè)控中。加上PLC通信能力的增及人機(jī)界面技術(shù)發(fā)展，使用PLC組成種控制系統(tǒng)變得常容易。由于其轉(zhuǎn)為工業(yè)應(yīng)而設(shè)計(jì)，所以PLC控系統(tǒng)中的I/O系、HMI系統(tǒng)等可直接和現(xiàn)場信號連接使用。系統(tǒng)也不要進(jìn)行專門的抗擾設(shè)計(jì)。所以和其他控制系統(tǒng)（如DCS、IPC）比，其成本較低而且這種趨勢還將續(xù)持續(xù)下去。3、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單，適用性強(qiáng)大部分情況下，一PLC主機(jī)就能組一個控制系統(tǒng)。于需要擴(kuò)展的系統(tǒng)，要選好擴(kuò)展模塊，過簡單連接即可PLC擴(kuò)展模塊品種多可以靈活組成各大小和不同要求的控制系。PLC控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)的好處是當(dāng)控制求改變，需要變更控系統(tǒng)的功能時，需對程序進(jìn)行簡單的改，對硬件部分作改動即可，而是像繼電氣控制系統(tǒng)樣，在一個裝配好的控盤上，對系統(tǒng)進(jìn)修改幾乎是不可的事情。同一個PLC置用于不同的控制對象只是輸入/輸出組件應(yīng)用軟件的不同所以說PLC系統(tǒng)具極高的柔性，即通用性。4、編程方便、易使用PLC作為通用工業(yè)制計(jì)算機(jī)，是面工礦企業(yè)的工控設(shè)備它接口容易，編語言易于為工程技術(shù)員接受。梯形圖言的圖形符號與達(dá)方式和繼電器電路相當(dāng)接近，只用PLC的量開關(guān)量邏輯控指令就可以方便實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功。為不熟悉電子電路、懂計(jì)算機(jī)原理和編語言的人使用算機(jī)從事工業(yè)控制打了方便之門。5、設(shè)計(jì)、施工、試的周期短，改造方9用繼電器控制完成項(xiàng)控制工程，首必須按工藝要求出電氣原理圖，然后出繼電器柜的布置接線圖等，進(jìn)行裝調(diào)試，以后修起來十分不便。而PLC用儲邏輯代替接線邏，大大減少了控設(shè)備外部的接線使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建的周期大為縮短，同時護(hù)也變得容易起。因?yàn)镻LC是通程序完成控制任務(wù)的采用了方便用戶的工業(yè)程語言，且都具槍支和仿真的功，大大減輕了繁重的裝接線工作，縮短了施周期。更重要的使同一設(shè)備經(jīng)過變程序改變生產(chǎn)過程為可能。這很適合多品、小批量的生產(chǎn)合。6、維護(hù)方便PLC的輸入/輸出端子夠直觀的反映出場信號的變化狀態(tài)通過編程工具可直觀的觀察控制程和控制系統(tǒng)的運(yùn)狀態(tài)，如內(nèi)部工狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點(diǎn)態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀等，極大的方便維護(hù)人員查找故，縮短了對系統(tǒng)維護(hù)時間。7、體積小，重量，能耗低以超小型PLC為例新近出產(chǎn)的品種部尺寸小于100mm，量小于150g，功僅數(shù)瓦。由于體積很容易裝入機(jī)械部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電體化的理想控制設(shè)備1.3.4PLC的用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用于鋼、石油、化工、電力建材、機(jī)械制造汽車、輕紡、交通運(yùn)、環(huán)保及文化娛等各個行業(yè)，使情況大致可歸納為如幾類。1．開關(guān)量的邏輯制這是PLC最基本、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域它取代傳統(tǒng)的繼器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控、順序控制，既可用單臺設(shè)備的控制也可用于多機(jī)群及自動化流水線。如塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械組合機(jī)床、磨床包裝生產(chǎn)線、電流水線等。2．模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)，有許多連續(xù)變的量，如溫度、力、流量、液位和速等都是模擬量。為使可編程控制器理模擬量，必須現(xiàn)模擬量（Analog）數(shù)字量（Digital）之的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)。PLC廠家都生產(chǎn)套的A/D和D/A換模塊，使可編程控制用于模擬量控制3．運(yùn)動控制10PLC可以用于圓周動或直線運(yùn)動的制。從控制機(jī)構(gòu)配置說，早期直接用開關(guān)量I/O模塊連接置傳感器和執(zhí)行構(gòu)，現(xiàn)在一般使專用的運(yùn)動控制模塊如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺電機(jī)的單軸或多位置控制模塊。界上各主要PLC廠家產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制能，廣泛用于各機(jī)械、機(jī)床、機(jī)人、電梯等場合。4．過程控制過程控制是指對溫、壓力、流量等擬量的閉環(huán)控制作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)PLC能編制各種各的控制算法程序完成閉環(huán)控制。PID節(jié)是一般閉環(huán)控制統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方。大中型PLC都PID模塊，目前多小型PLC也具有此能模塊。PID處理一般運(yùn)行專用的PID程序。過程控制在冶、化工、熱處理鍋爐控制等場合有非常廣的應(yīng)用。5．?dāng)?shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)算（含矩陣運(yùn)算函數(shù)運(yùn)算、邏輯算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)轉(zhuǎn)換、排序、查表位操作等功能，以完成數(shù)據(jù)的采、分析及處理。這些據(jù)可以與存儲在存儲器的參考值比較，成一定的控制操，也可以利用通信功傳送到別的智能裝置，將它們打印制表數(shù)據(jù)處理一般用大型控制系統(tǒng)，如無控制的柔性制造系統(tǒng)；可用于過程控制統(tǒng)，如造紙、冶、食品工業(yè)中的一些型控制系統(tǒng)。6．通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間通信及PLC與其智能設(shè)備間的通信。著計(jì)算機(jī)控制的展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)得很快，各PLC商都十分重視PLC的信功能，紛紛推各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近產(chǎn)的PLC都具有信接口，通信非方便。1.3.5PLC的工作理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后其工作過程一般為三個階段，即入采樣、用戶程序執(zhí)和輸出刷新三個階。完成上述三個段稱作一個掃描期。在整個運(yùn)行期間PLC的CPU以一定的掃速度重復(fù)執(zhí)行上三個階段。11圖1.3PLC的運(yùn)行段1.輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC掃描方式依次地入所有輸入狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將它們?nèi)隝/O映象區(qū)中的應(yīng)得單元內(nèi)。輸采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)用戶程序執(zhí)行和輸出新階段。在這兩個階段，即使輸入狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O象區(qū)中的相應(yīng)單的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變因此，如果輸入脈沖信號，則該沖信號的寬度必須大一個掃描周期，才能保在任何情況下，輸入均能被讀入2.用戶程序行階段在用戶程序執(zhí)階段，PLC總是由上而下的順序依次掃描用戶程序(梯圖)。在掃描每一條梯形時，又總是先掃梯形圖左邊的由觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路并按先左后右、先上后的順序?qū)τ捎|點(diǎn)成的控制線路進(jìn)邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該輯線圈在系統(tǒng)RAM存區(qū)中對應(yīng)位的狀；或者刷新該輸線圈在I/O映象區(qū)中對位的狀態(tài)；或者定是否要執(zhí)行該形圖所規(guī)定的特殊功指令。即，在用戶程序執(zhí)過程中，只有輸點(diǎn)在I/O映象區(qū)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)變化，而其他輸出和軟設(shè)備在I/O象區(qū)或系統(tǒng)RAM儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)有可能發(fā)生變化，而且在上面的梯形圖其程序執(zhí)行結(jié)果對排在下面的凡是用這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形起作用；相反，在下面的梯形圖其被刷新的邏輯線圈狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一掃描周期才能對在其上面的程序作用。3.輸出刷新階段12當(dāng)掃描用戶程結(jié)束后，PLC就入輸出刷新階段。在期間，CPU按照I/O象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和據(jù)刷新所有的輸鎖存電路，再經(jīng)出電路驅(qū)動相應(yīng)的外。這時，才是PLC的真輸出。1.3.6PLC的程語言編程語言是PLC的要組成部分，PLC為戶提供了完整的程語言，以適應(yīng)戶編程的需要。利用程語言，按照不的控制要求編寫同的控制程序，這相于設(shè)計(jì)和改變幾點(diǎn)起的件接線線路，這是所謂的“可編序”。程序由編程器到PLC內(nèi)部的存儲器中，也能方便地讀出檢查與修改。PLC共有5種標(biāo)準(zhǔn)程語言，其中有種圖形語言，即梯形（LD，LadderDiagram）、功能圖（FBD，F(xiàn)unctionBlockDiagram，和順序功能圖（SFC，SequentialFunctionChart，兩種文本語言即結(jié)構(gòu)化文本（ST，StructuredText）和令表(IL，InstructionList)。其中梯圖是最早使用的一種PLC語言，是現(xiàn)在最常用的程語言。它是從電氣控制系統(tǒng)原理圖基礎(chǔ)上演變而來的，它承了繼電氣控制統(tǒng)中的基本工作理和電器邏輯關(guān)系的達(dá)方法，梯形圖預(yù)計(jì)電控制系統(tǒng)梯形圖基本思想是一致，只是在使用符號和達(dá)方式上有一定區(qū)別，以在邏輯控制系中得到了廣泛的用。它的最大特點(diǎn)就直觀、清晰。1.3.7

西門子s7-200PLC簡S7--200的用戶程中包括了位邏輯計(jì)數(shù)器、定時器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及其它智能模塊通等指令內(nèi)容，從使它能夠監(jiān)視輸入狀，改變輸出狀態(tài)達(dá)到控制目的。湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配和強(qiáng)大的指令集S7--200成為各控制應(yīng)用的理想解決案。它集成6輸/4輸出共10個字量I/O點(diǎn)，無I/O展能力。擁有6K字程序和數(shù)據(jù)存儲空間，4個獨(dú)立30kHz高速計(jì)數(shù)，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出以及個RS485通訊/程口，具有PPI訊協(xié)13議、MPI通訊協(xié)議自由方式通訊能。非常適合于小數(shù)

圖1.3西門子s7-200PLC控制的微型控制器S7-200系列在集自動化系統(tǒng)中充發(fā)揮其強(qiáng)大功能使用范圍可覆蓋從替代繼電的簡單控制到更雜的自動化控制應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，蓋所有與自動檢測，自化控制有關(guān)的工及民用領(lǐng)域，包各種機(jī)床、機(jī)械、電設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保設(shè)備等等。如：沖機(jī)床、磨床、印機(jī)械、橡膠化工機(jī)、中央空調(diào)、電梯控制運(yùn)動系統(tǒng)等。STEP7-Micro/WIN32是門子公司專門為S7-200系列PLC計(jì)在個人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)運(yùn)行的編程軟件它的功能強(qiáng)大，使用便，簡單易學(xué)，用梯形圖（LAD）、語句（STL）和功能塊三種編程語言編程序，不同的編程語編制的程序可以相互轉(zhuǎn)。STEP7-Micro/WIN32提供兩套指令，即SIMATIC指集（S7-200方式）和國標(biāo)準(zhǔn)指令集（IEC1131-3方式）程序編制完成之后，用PLC與計(jì)算機(jī)專用的PC/PPI電纜送程序至PLC。1.4PLC制系統(tǒng)設(shè)思路本設(shè)計(jì)以PLC作為具對五層電梯的種操作進(jìn)行控制PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)般分為以下幾個步驟：熟悉被控對象（本設(shè)計(jì)的對象為五電梯），制定控方案確定I/O點(diǎn)數(shù)選擇PLC機(jī)型（本設(shè)計(jì)采用西門子S7-200PLC選擇輸入、輸出設(shè)，分配PLC的I/O地程序設(shè)計(jì)（包括梯圖的繪制）系統(tǒng)調(diào)試編制相關(guān)技術(shù)文件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖1.4所示：14圖1.4PLC系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖15第二章

硬件設(shè)2.1

控制要分析所涉及的電梯模型有五層，電梯的一層面均有升降轎廂所在樓層的指示顯示；1-5所對應(yīng)指示燈表示樓層，每層的樓廳均有輸（分上行和下行按鈕召喚電梯。工作中的梯主要對各種呼信號和當(dāng)時的運(yùn)狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，確定下一個工作狀態(tài)，此它要求具有自選向、順向截梯反向保號，外呼記憶自動開/關(guān)門狀態(tài)，停消號，自動達(dá)層等功。分析以上控制要求將電梯控制要實(shí)的功能羅列如下：開始時，電梯處于意一層。當(dāng)有外呼梯信號到時電梯響應(yīng)該呼信號，到達(dá)該樓層，電梯停止運(yùn)行電梯門打開，延時秒后自動關(guān)門。當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到時，電梯應(yīng)該響該呼梯信號，到達(dá)樓層時，電梯停運(yùn)行，電梯門打開延時三秒后自動門。在電梯運(yùn)行過程中梯上升（或下降途中，任何反方向降（或上升）的梯信號均不響應(yīng)，如果反向呼梯信前方無其它內(nèi)、外梯信號時，則電響應(yīng)該外呼信號，不響應(yīng)三層向下呼梯信號。同時，果電梯達(dá)到四層五層沒有任何呼梯號，則電梯可以應(yīng)四層向下外呼梯號。圖2.1

電梯工作流程圖16電梯應(yīng)具有最遠(yuǎn)反外呼梯響應(yīng)功能例如電梯在一樓而同時有二層向下外呼梯，三層向下外梯，四層向下外梯，則電梯先去樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號。電梯具有同向截車能。電梯未平層或運(yùn)行，開門按鈕和關(guān)按鈕均不起作用平層且電梯停止運(yùn)行后，按開門按鈕可門打開，按關(guān)門鈕可使門關(guān)閉。2.2選型2.2.1控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)算與分根據(jù)電梯控制的特，輸入信號應(yīng)該括以下幾個部分（1）轎廂內(nèi)及各層廳外呼按鈕轎廂內(nèi)的樓層選擇鈕共有數(shù)字鍵1-5，層門廳的外呼按除第一層只有上按鈕，第五層只有下按鈕外，其余三均設(shè)有上升、下兩個按鈕，故一共需13個輸入。（2）位置信號位置信號由安裝于樓層的電梯?？恐玫奈鍌€傳感器生。平時為常開，當(dāng)梯運(yùn)行到平層時關(guān)，另外還有一組關(guān)門限位，故位信號一共需要7個輸（3）電梯門控制號大部分電梯都具有門按鈕以及關(guān)門鈕，以方便手動門，故電梯門控制信一共需要2個輸入綜上所述，共需要入點(diǎn)22個。輸出信號應(yīng)該包括（1）內(nèi)呼指示信內(nèi)呼指示信號有5，分別表示1-5的內(nèi)呼被接受，在內(nèi)呼指令完成后，號消失。（2）外呼指示信外乎信號共有8個分別表示1-5層外呼被接受，并外呼指令完成后，信消失。（3）電梯轎廂上行，電梯上下行示信號，共4個17（4）門電機(jī)開關(guān)示，共需要輸出2個。綜上所述，共需輸點(diǎn)19個。PLC五層電梯控制統(tǒng)的輸入、輸出分配表如下所示：表2.1PLC輸入、出點(diǎn)分配表輸入點(diǎn)名稱輸出點(diǎn)名稱一層內(nèi)呼I0.0一層內(nèi)呼指示Q0.0二層內(nèi)呼I0.1二層內(nèi)呼指示Q0.1三層內(nèi)呼I0.2三層內(nèi)呼指示Q0.2四層內(nèi)呼I0.3四層內(nèi)呼指示Q0.3五層內(nèi)呼I0.4五層內(nèi)呼指示Q0.4一層外呼上I0.5一層外呼上指示Q0.5二層外呼下I0.6二層外呼下指示Q0.6二層外呼上I0.7二層外呼上指示Q0.7三層外呼下I1.0三層外呼下指示Q1.0三層外呼上I1.1三層外呼上指示Q1.1四層外呼下I1.2四層外呼下指示Q1.2四層外呼上I1.3四層外呼上指示Q1.3五層外呼下I1.4五層外呼下指示Q1.4開門按鈕I1.5電梯上行指示Q1.5關(guān)門按鈕I1.6電梯下行指示Q1.6一層平層I1.7門電機(jī)開門Q1.7二層平層I2.0門電機(jī)關(guān)門Q2.0三層平層I2.1電梯轎廂上行Q2.1四層平層I2.2電梯轎廂下行Q2.2五層平層I2.3開門限位I2.4關(guān)門限位I的型號選18綜合輸入輸出點(diǎn)的算以及要實(shí)現(xiàn)的梯控制功能，使西門子s7-200PLC（CPU226）一個擴(kuò)展模塊，樣就能完全能夠足設(shè)計(jì)要求。S7-200PLC是一種小型可編程邏輯制器（MicroPLC應(yīng)用于各種小型自動控制系統(tǒng)。高集成度的設(shè)計(jì)、低廉的本使得s7-200成為種小型控制任務(wù)想的解決方案，適于各行各業(yè)，各種場合的檢測、監(jiān)測及制的自動化。并，西門子s7-200PLC具有：極高的可靠性、豐的指令集、極快浮點(diǎn)運(yùn)算速度、富的擴(kuò)展模塊、強(qiáng)大內(nèi)部集成功能等幾個方的出色表現(xiàn)。19第三章

軟件設(shè)3.1開關(guān)轎門程序轎廂門開可分為以幾種情況：電梯在一層平層，一層外呼上指示一層內(nèi)呼指示。電梯在二層平層，二層外呼下指示(電選項(xiàng)向下)，二層呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或二內(nèi)呼指示。電梯在三層平層，三層外呼下指示(電選項(xiàng)向下)，三層呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或三內(nèi)呼指示。電梯在四層平層，四層外呼下指示(電選項(xiàng)向下)，四層呼上指示(電梯選項(xiàng)向上)或四內(nèi)呼指示。電梯在五層平層，五層外呼下指示五層內(nèi)呼指示。電梯在平層時按下門按鈕。所繪制的梯形圖如：20圖3.1

轎箱門開門電機(jī)開這個輸出置位后，當(dāng)它符一定條件時，就取消它的置位，使其止開門動作。這些件應(yīng)為：按下關(guān)門按鈕，并同時開門按鈕沒按下。輸出信號門電機(jī)關(guān)位，且開門按鈕有按下達(dá)到開門限位，自停止開門動作。所繪制的梯形圖如：圖3.2

轎箱門開復(fù)位開門動作結(jié)束后將3秒鐘的延時，后電梯會自動關(guān)，達(dá)到關(guān)門限位后，關(guān)門動作自動結(jié)束同樣，按下關(guān)門鈕，電梯也將關(guān)，開門按鈕被按下，有門電機(jī)開信號輸出則關(guān)門動作取消所繪制的梯形圖下：21圖3.3

轎箱門關(guān)及其復(fù)位3.2自動選程序本程序的自動選項(xiàng)能主要由電梯的行條件和下行條兩部分組成，其中，電梯滿足以條件時上行：（1）電梯在四層且有四層外呼上示，五層外呼下示，五層內(nèi)呼指示。（2）電梯在三層且有三層外呼上示，四層外呼下示，四層外呼上指示五層外呼下指示，四內(nèi)呼指示，五層呼指示。電梯在二層，且有層外呼上指示，層外呼下指示，層外呼上指示，四層外呼下指示，四外呼上指示，五外呼下指示，三內(nèi)呼指示，四層內(nèi)呼指示，五層內(nèi)呼示。電梯在一層時，無什么情況均上行同理，電梯在第層時無論什么情況均不上行。滿足以上條件同時滿足電梯下行條時，電梯上行，制梯形圖如下：22圖3.4

電梯轎箱上行同樣，當(dāng)滿足以下件，且不滿足電上行條件時，電下行：（1）電梯在四層且有四層外呼下示，三層外呼上示，三層外呼下指示二層外呼上指示，二外呼下指示，一外呼上指示，三內(nèi)呼指示，二層內(nèi)呼指示，一層內(nèi)呼示。23電梯在三層，且有層外呼下指示，層外呼上指示，層外呼下指示，一層外呼上指示，二內(nèi)呼指示，一層呼指示。電梯在二層，且有層外呼下指示，層外呼上指示，層內(nèi)呼指示。（4）電梯在五層，無論什么情況滿足下行條件，理，電梯在一層時，論如何均不會下行。繪制梯形圖如下所：24圖3.5

電梯轎箱下行3.3轎廂內(nèi)和樓層呼指示程轎廂內(nèi)呼較為簡單當(dāng)按下內(nèi)呼按鈕內(nèi)呼指示即置位達(dá)到指定樓層后，電門打開，內(nèi)呼指示消置位。以第一為例，梯形圖如所示：圖3.6

一層內(nèi)呼指示置位與復(fù)位樓層外呼指示程序比較復(fù)雜，按下呼按鈕，則對應(yīng)外呼指示置位，在取置位時，一層和五因?yàn)橹挥幸环N運(yùn)方向，因此直接層后門電機(jī)打開就能消置位。以一層為例，梯形圖如下所示25圖3.7

一層外呼上指示置位與復(fù)位而二、三、四層則同，因?yàn)檫@三層有兩種運(yùn)動方向只有電梯運(yùn)動方向與呼運(yùn)動方向相同時才能取消置位。二層外呼為例，形圖如下所示：圖3.8

二層外呼指示置位與復(fù)位其中“二層上”、二層下”條件的形圖如下所示：圖3.9

二層上行、下行條件26結(jié)論在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我通過查閱與課有關(guān)的技術(shù)參考料，了解與此有關(guān)的用技術(shù)與發(fā)展現(xiàn)狀同時學(xué)習(xí)掌握西子公司PLC的編調(diào)試方法與技術(shù)在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并完成了用門子PLC控制五電梯系統(tǒng)的硬件軟件，給出系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)的說明，以及件的總體設(shè)計(jì)