電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來我國的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，一些電梯廠也在不斷改進(jìn)設(shè)計、修改工藝。更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型的電梯，電梯主要分為機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩大部份，隨著自動控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調(diào)速是當(dāng)前電梯拖動的主要發(fā)展方向。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng)(早期安裝的電梯多位繼電器控制系統(tǒng))、PLC控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰。微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷。而PLC控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng),設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。關(guān)鍵詞 PLC；電梯；控制系統(tǒng)；設(shè)計AbstractAlong with science's and technology's development, the recent years, our country's elevator production technology obtained the rapidly expand. Some elevator factory unceasingly is also improving the design, the revision craft. The renewal production renewal's elevator, the elevator mainly divides into the mechanical system and the control system two major parts, along with the automatic control theory and microelectronic technology's development, elevator's dragging way and the control method has had the very big change, the exchange velocity modulation is the current elevator dragging main development direction. At present the lift control system mainly has three control modes: Following electric circuit control system (“early installment elevator many black-white control system), PLC control system, microcomputer control system. Because the black-white control system the failure rate is high, the reliability is bad, control mode not nimble as well as consumed power big and so on shortcomings, at present has been eliminated gradually. Key words PLC, elevator, control system, design目錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題研究目的和意義11.2 電梯控制系統(tǒng)的組成21.3 PLC在電梯系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢41.4 可編程控制器簡介51.4.1 可編程控制器的發(fā)展51.4.2 PLC的用途61.4.3 可編程控制器的特點71.4.4 PLC的工作原理91.4.5 PLC的編程語言101.5 論文的主要研究內(nèi)容10第2章 電梯PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案122.1 樓層狀態(tài)指示設(shè)計142.2 電梯下行程序設(shè)計152.3 電梯上行程序設(shè)計162.4 電梯到達(dá)時程序設(shè)計16第3章 系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計183.1 PLC輸入信號的確定方法183.2 PLC輸出信號的確定方法18第4章 電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計244.1 電梯的控制要求244.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計分析244.3 電梯模型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計254.4 PLC的選擇264.5 I/O分配表264.6 硬件接線圖284.7 PLC程序梯形圖29第5章 電梯PLC的調(diào)試與安裝355.1 模擬調(diào)試355.2 安裝調(diào)試355.2.1 單指令運行調(diào)試365.2.2 復(fù)雜運行調(diào)試36結(jié) 論37致 謝38參考文獻(xiàn)39千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第1章 緒論1.1 課題研究目的和意義自1889年美國奧迪斯升降機(jī)公司推出世界第一部以電動機(jī)為動力的升降機(jī)以來，電梯在驅(qū)動方式上經(jīng)歷了卷筒式驅(qū)動、牽引式驅(qū)動等歷程，逐漸形成了直流電機(jī)拖動和交流電機(jī)拖動兩種不同的拖動方式。如今電梯已成為人們進(jìn)出高層建筑不可或缺的代步工具；而且作為載人工具，人們在運行的平滑性、高速性、準(zhǔn)確性、高效性等一系列靜、動態(tài)性能方面對它提出了更高的要求。由于早期的電梯繼電器控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線復(fù)雜、一旦接收完成不易更改等缺點，所以需要開發(fā)一種安全、高效的控制方式。可編程控制器既保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)性能。因此，PLC在電梯控制領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用1。隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用。PLC是一種基于數(shù)字計算機(jī)技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲器，用來存儲 用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出，完成一系列邏輯、順序、定時、記數(shù)、運算等確定的功能，來控制各種類型的機(jī)電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過程。電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯；百貨大樓和賓館需要有客梯,自動扶梯。在現(xiàn)代社會,電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運輸工具。據(jù)統(tǒng)計,美國每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。當(dāng)今世界,電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。追溯電梯這種升降設(shè)備的歷史,據(jù)說它起源于公元前236年的古希臘。當(dāng)時有個叫阿基米德的人設(shè)計出人力驅(qū)動的卷筒式卷揚機(jī)。1858年以蒸汽機(jī)為動力的客梯，在美國出現(xiàn),繼而有在英國出現(xiàn)水壓梯。1889年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機(jī)作為電梯動力,這才出現(xiàn)名副其實的電梯,并使電梯趨于實用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺自動扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯,首批46臺群控電梯在紐約的聯(lián)合國大廈被使用。1955年出現(xiàn)了小型計算機(jī)控制電梯。1962年美國出現(xiàn)了速度達(dá)8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進(jìn)工業(yè)國只成了無觸點半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1967年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動系統(tǒng)筒化，性能提高。1971年集成電路被應(yīng)用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976年微處理機(jī)開始用于電梯，使電梯的電氣控制進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期13。電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，在電梯控制中得到廣泛應(yīng)用，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機(jī)控制的一個重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點之一。高校中關(guān)于PLC 教學(xué)實驗的中等模型較少，為此，自行設(shè)計并制作了專用4層集選電梯。此電梯模型所采用的類型為三菱FX2C。PLC程序設(shè)計采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實現(xiàn)的條件及原則設(shè)計各個功能模塊。設(shè)計的程序要求完成電梯自動運行功能如：內(nèi)選外召喚信號的登記、消號、到層自動開門、延時自動運行等。合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應(yīng)答。關(guān)于PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及電梯控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試重點介紹如下。1.2 電梯控制系統(tǒng)的組成一、電梯硬件的分析 電梯的組成：(1)曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。(2)導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運動。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。(3)轎廂轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。(4)門系統(tǒng)門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機(jī)，門鎖裝置組成。(5)重量平衡系統(tǒng)系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。(6)電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機(jī)調(diào)速裝置等組成。(7)電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。(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全的事故發(fā)生。由限速器，安全鉗，緩沖器，端站保護(hù)裝置組成。二、電梯控制系統(tǒng)主要由電力拖動部分和電氣控制部分組成。(1)電力拖動電力拖動部分由拽引電機(jī)、抱閘和相應(yīng)的開關(guān)電路以及開門機(jī)組成。由于所設(shè)計的只是一個教學(xué)模型，梯速低于1.5m/s，所以只要能實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)即可，而不必考慮電機(jī)的機(jī)械特性。制動時為滿足準(zhǔn)確停層的需要，定子回路可接入電抗器減速最后再加上抱閘制動。故在制動過程中采用了三檔延時切換控制。(2)電氣控制電氣控制部分又稱控制電路，它是電梯控制系統(tǒng)的核心。它包含兩部分：拖動控制電路和信號控制電路。拖動控制電路因電梯的拖動方式不同而各異。可以是接觸器線圈及其相關(guān)的控制電路 ，也可以是 電力電子器件的門極控制電路，對于有速度閉環(huán)控制的系統(tǒng)，還必須考慮含有電源、電壓、速度檢測電路和調(diào)節(jié)電路。信號控制電路與拖動的方式關(guān)系不大，主要與程序能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有直接的關(guān)系。因此，不同的拖動方式的電梯可以采用同一信號控制電路。(3)PLC系統(tǒng)部分完成所設(shè)定的控制任務(wù)所需要的PLC規(guī)模主要取決于控制系統(tǒng)對輸入，輸出點的需求量和控制過程的難易程度。IO點的估算：系統(tǒng)的輸入點有：門廳召喚按鈕6個輸入點；轎內(nèi)指令按鈕4個點；樓層感應(yīng)器4個點；門區(qū)感應(yīng)l點；手動開門l點：共計輸入點16點。而輸出點有：快慢速接觸器2點；上下行接觸器2點；樓層指示燈4點；門鎖1個點；共計輸出點9點?？傆婭O點數(shù)為169. 綜上所述，根據(jù)具體情況，我們選擇三菱的FX系列。輸入輸出點數(shù)為34點，電機(jī)20點，考慮10%到15%的I/O裕量，我們選擇FX2C-64MR這種型號。1.3 PLC在電梯系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市中涌現(xiàn)出越來越多的高層建筑，而與之配套的電梯已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚墓ぞ?。同時，由于城市老齡化問題日益突出，多層建筑同樣也有使用電梯的要求。而目前，國內(nèi)中小電梯廠商大多采用繼電器控制或微機(jī)控制方法實現(xiàn)對電梯的控制，前者硬布線的邏輯控制方式具有原理簡單、直觀等特點，但通用性差，邏輯系統(tǒng)由許多觸點組成，接線復(fù)雜、故障率高、設(shè)備龐大，現(xiàn)已慢慢淡出市場；后者在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛，在電梯控制上取代傳統(tǒng)的繼電器控制方式慢慢受到人們的重視。根據(jù)電梯的功能要求，微機(jī)控制電梯的方式主要分為4種：單微機(jī)控制方式，雙微機(jī)控制方式，三微機(jī)控制方式，群控電梯的微機(jī)控制方式。單微機(jī)控制方式又分為2種，即單板機(jī)控制方式和單片機(jī)控制方式；雙微機(jī)控制方式由控制系統(tǒng)CPU和拖動系統(tǒng)CPU以及部分繼電器組成整個電梯的控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)起制動閉環(huán)、穩(wěn)速開環(huán)控制，也可以實現(xiàn)全閉環(huán)控制；三微機(jī)控制方式也稱為多微機(jī)控制方式，以上海三菱的VFCL系統(tǒng)為例，它采用三個CPU來控制電梯，整個系統(tǒng)由三部分組成：DR-CPU驅(qū)動部分、CC-CPU控制和管理部分、ST-CPU串行傳部分，VFCL系統(tǒng)的驅(qū)動部分采用VVVF方式對曳引機(jī)進(jìn)行速度控制，控制部分主要對選層器、速度圖形和安全檢查電路三方面進(jìn)行控制；群控方式使用的微機(jī)數(shù)量根據(jù)方式的不同也有所不同。但是由于微機(jī)控制的可靠性不高，容易發(fā)生故障，從而使電梯難以達(dá)到用戶希望的安全、穩(wěn)定、可靠等要求2。PLC自問世以來，以其高可靠的特點在工業(yè)自動化領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信技術(shù)的進(jìn)步，PLC的性價比逐年提高，使用PLC控制電梯，是一種投資小、見效快、可靠性高的好方法2。1.4 可編程控制器簡介1.4.1 可編程控制器的發(fā)展第一臺可編程控制器的設(shè)計規(guī)范是美國通用公司提出的。當(dāng)時的目的是要求設(shè)計一種新的控制裝置以取代繼電器盤，在保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點的基礎(chǔ)上，同時具有現(xiàn)代化生產(chǎn)線所要求的時間響應(yīng)快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可隨工藝改變、易于與計算機(jī)接口、維修方便等諸多高品質(zhì)與功能。這一設(shè)想提出后，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年研制成第一臺PLC，型號為PDP-14，投入通用汽車公司的生產(chǎn)線控制中，取得了令人滿意的效果，從此開創(chuàng)了PLC的新紀(jì)元。第一臺PLC具有模塊化、可擴(kuò)充、可重編程及用于工業(yè)環(huán)境的特性。這些控制器易于安裝，占用空間小，可重復(fù)使用。盡管控制器編程有些瑣碎，但它具有公共的工廠標(biāo)準(zhǔn)梯形圖編程語言，這樣使得不熟悉計算機(jī)的人也能方便的使用它。在短時間內(nèi)，PLC在其他工業(yè)部門也得到應(yīng)用。到70年代初，食品、金屬和制造等工業(yè)部門相繼使用PLC代替繼電器控制設(shè)備，邁出了其實用化階段的第一步。70年代中期，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使8位微處理器和位片處理器相繼問世，使可編程控制技術(shù)產(chǎn)生了飛躍。在邏輯運算功能的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運算、閉環(huán)控制、提高了運算速度，擴(kuò)大了輸入輸出規(guī)模。在這個時期，日本、原西德和法國相繼研制出了自己的PLC，我國在1974年也開始研制。70年代由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使PLC向大規(guī)模、高速性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品。這是面向工程技術(shù)人員的編程語言發(fā)展成熟，出現(xiàn)了工藝人員使用的圖形語言。在功能上，PLC可以代替某些模擬控制裝置和小型機(jī)DDC系統(tǒng)。進(jìn)入八九十年代后，PLC的軟硬件功能進(jìn)一步得到加強(qiáng)，PLC已發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng)，能與其他設(shè)備通信，生成報表，調(diào)度產(chǎn)生，可診斷自身故障及機(jī)器故障。這些改進(jìn)使PLC符合今天對高質(zhì)量高產(chǎn)出的要求。盡管PLC功能越來越強(qiáng)，但他仍然保留了先前的簡單與易于使用的特點2 (PLC實物圖1-1)圖1-1 三種常見的PLC1.4.2 PLC的用途PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置,使其應(yīng)用受到限制。但近年來由于微處理器芯片及有關(guān)元件價格大大下降,使PLC的成本下降,同時又由于PLC的功能大大增強(qiáng),使PLC 的應(yīng)用越來越廣泛,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)6-9。PLC的應(yīng)用通?？煞譃槲宸N類型：（1）順序控制 這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC可應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動線控制等。如注塑機(jī)、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。（2）運動控制 PLC制造商目前已提供了拖動步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)的單軸或多軸位置控制模版。在多數(shù)情況下，PLC把掃描目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模版塊，其輸出移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。每個軸移動時，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣龋_保運動平滑。相對來說，位置控制模塊比計算機(jī)數(shù)值控制（CNC）裝置體積更小，價格更低，速度更快，操作方便。（3）閉環(huán)過程控制 PLC能控制大量的物理參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。PID（Proportional Intergral Derivative）模塊的提供使PLC具有閉環(huán)控制功能,即一個具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某一個變量出現(xiàn)偏差時,PID控制算法會計算出正確的輸出,把變量保持在設(shè)定值上。（4）數(shù)據(jù)處理 在機(jī)械加工中，出現(xiàn)了把支持順序控制的PLC和計算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備緊密結(jié)合的趨向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已將CNC控制功能作為PLC的一部分。為了實現(xiàn)PLC和CNC設(shè)備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳遞，該公司采用了窗口軟件。通過窗口軟件，用戶可以獨自編程，由PLC送至CNC設(shè)備使用。美國GE公司的CNC設(shè)備新機(jī)種也同樣使用了具有數(shù)據(jù)處理的PLC。預(yù)計今后幾年CNC系統(tǒng)將變成以PLC為主體的控制和管理系統(tǒng)。（5）通信和聯(lián)網(wǎng) 為了適應(yīng)國外近幾年來興起的工廠自動化（FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）及集散控制系統(tǒng)（DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展PLC之間，PLC和上級計算機(jī)之間的通信功能。作為實時控制系統(tǒng)，不僅PLC數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電故障時的對策。1.4.3 可編程控制器的特點PLC的性能特點(1)硬件的可靠性PLC是在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應(yīng)用而設(shè)計的，一個設(shè)計良好的PLC能置于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中5。在硬件設(shè)計方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固，簡化安裝，使它易于抗振動沖擊，對印制電路板的設(shè)計、加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨特的方式。例如，在輸入/輸出電路中都采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，用提高了抗干擾性能；各個I/O端口都除采用了常規(guī)模擬器濾波以外，還加上了數(shù)字濾波；內(nèi)部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進(jìn)的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號；采用了較合理的電路程序，一旦某模塊出現(xiàn)故障，進(jìn)行在線插拔、調(diào)試時不會影響各機(jī)的正常運行。由于PLC本身具有很高的可靠性，所以發(fā)生故障的部位大多集中在輸入/輸出的部件上，以及如傳感器件、限位開關(guān)、光電開關(guān)、電磁電機(jī)等外圍裝置上。(2) 編程簡單，使用方便用微機(jī)實現(xiàn)自動控制，常使用匯編語言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計算機(jī)硬件和軟件知識。PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。例如，目前打多數(shù)PLC均采用的梯形圖語言編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感，又顧及了大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平很容易被電氣技術(shù)人員所接受，易于編程，程序改變時也容易修改，很靈活方便。這種面向控制過程、面向問題的編程方式，與目前微機(jī)控制常用的匯編語言相比，雖然在PLC內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時間，但對大多數(shù)的機(jī)電控制設(shè)備來說，這是微不足道的。(3) 接線簡單，通用性好PLC的接線只需將輸入信號的設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與PLC輸出端子連接。接線簡單、工作最少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩。PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“接線網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動化過程就能隨意改變。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。用于連接現(xiàn)場設(shè)備的硬件接口實際上是PLC的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計就使現(xiàn)場電氣人員與技術(shù)人員易于是用。(4)可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可分為兩類：一類是低速網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬波特，傳輸距離為5002500m；另一類為高速網(wǎng)絡(luò)，采用令牌傳送方式通信，傳輸速率為1M10Mbps，傳輸距離為5001000m，網(wǎng)上結(jié)點可達(dá)1024個。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級連，網(wǎng)上可兼容不同類型的可編程控制器和計算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。(5) 易于安裝，便于維護(hù)PLC安裝簡單而且功能有效，其相對小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方，在從繼電器系統(tǒng)改換到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器附近并將連線向已有接線端，其實改換很方便，只要將輸入/輸出設(shè)備連向接線端即可。在大型安裝中，長距離輸入/輸出站點安放在最優(yōu)地點。長距離站通過同軸電纜獲雙扭線連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，長距離子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場地前由PLC制造商預(yù)先連好線，這一方法大大減少了電氣技術(shù)人員的現(xiàn)場安裝時間。從一開始，PLC便以易維護(hù)作為設(shè)計目標(biāo)。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的，維護(hù)時只需更換模塊級插入式部件，故障檢測電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫編程指令來報告故障。PLC的這些及其他特性使之成為任何一個控制系統(tǒng)的有益部分。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實現(xiàn)，向其他智能設(shè)備一樣,PLC的潛在優(yōu)點還取決于應(yīng)用時的創(chuàng)造性。1.4.4 PLC的工作原理PLC具有微機(jī)的許多特點，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中，用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條。如此周而不斷循環(huán)。每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。一個掃描周期大致可分為I/O刷新和執(zhí)行指令兩個階段。所謂I/O刷新即對PLC的輸入進(jìn)行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內(nèi)部寄存器，同時將新的運算結(jié)果送到輸出端。這實際是將存入輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行了一次更新，故稱為“I（輸入）/O(輸出) 刷新”。由此可見，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出端也會相應(yīng)的發(fā)生變化，或者說輸出隊輸入產(chǎn)生了響應(yīng)。反之，若在本次I/O刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，即不響應(yīng)，而要到下一次掃描期間輸出才會產(chǎn)生響應(yīng)。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長短主要取決于這幾個因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長短。對于慢速控制系統(tǒng)，響應(yīng)速度常常不是主要的，故這種方式不但沒有壞處反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。因為干擾常是脈沖式的、短時的，而由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，常常要幾個掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，瞬間干擾所引起的誤動作將會大大減少，故增加了抗干擾能力。但對控制時間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，這一問題就需慎重考慮。應(yīng)對響應(yīng)時間作出精確的計算，精心編排程序，合理安排指令的順序，以盡可能減少周期造成的響應(yīng)延時等的不良影響。1.4.5 PLC的編程語言PLC提供了較完整的編程語言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計和改變繼電器的硬接線線路，這就是所謂的“可編程序”。程序由編程器送到PLC內(nèi)部的存儲器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。PLC提供的編程語言通常由三種：梯形圖、功能圖、及布爾邏輯編程。梯形圖(Ladder Programming)是應(yīng)用最廣的，梯形圖編程有時稱為繼電器梯形圖邏輯圖編程。它使用的最廣是因為它和以往的繼電器控制線路很接近。梯形圖是在原電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來的，它與電氣操作原理相呼應(yīng)。它的最大優(yōu)點是形象、直觀和實用，為廣大電氣技術(shù)人員所熟知。PLC的梯形圖與電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。PLC的梯形圖使用的時內(nèi)部繼電器、定時器/計數(shù)器，都是由軟件實現(xiàn)的，其主要特點為使用方便、修改靈活。功能圖編程（Function Chart Programming）是一種較新的編程方法。它的作用使用功能圖來表達(dá)一個順序控制過程。布爾邏輯編程(Boolean Logic Programming)包括“與”（AND）、或(OR)、非(NOT)以及定時器、計數(shù)器、觸發(fā)器等4。每一種編程方法都有它的優(yōu)點和缺點，根據(jù)每一種特殊的控制要求，根據(jù)編程者的熟練程度正確合理應(yīng)用編程方法。1.5 論文的主要研究內(nèi)容隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展, 現(xiàn)代化程度日益提高,高層建筑愈來愈多, 電梯也隨之增多, 電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)文化生活中的地位得到了提高,成為重要的運輸設(shè)備之一。國內(nèi)傳統(tǒng)的電梯控制是由繼電器、接觸器構(gòu)成。它不僅存在著可靠性差、成本高、故障率高等缺點,而且在層數(shù)增加時,配線變化給制造及安裝帶來諸多不便。由此可見，研究一種新的電梯控制系統(tǒng)具有十分重要的意義?；诖耍覀兲岢隽吮敬卧O(shè)計：PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。本設(shè)計主要以PLC作為工具對升降電梯的各種操作進(jìn)行控制。通過編寫程序，對電梯的升降動作進(jìn)行模擬仿真。此電梯模型所采用的類型為三菱FX2C。PLC程序設(shè)計采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實現(xiàn)的條件及原則設(shè)計各個功能模塊。設(shè)計的程序要求完成電梯自動運行功能如：內(nèi)選外召喚信號的登記、消號、到層自動開門、延時自動運行等。合理分配轎廂內(nèi)指令的執(zhí)行和廳外召喚的應(yīng)答。本設(shè)計與實際相結(jié)合，現(xiàn)實意義很強(qiáng)。為此，自行設(shè)計并制作了專用4層集選電梯。 第2章電梯PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案系統(tǒng)控制核心為主機(jī)，通過輸入接口送入由存儲器的軟件運算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向主拖動系統(tǒng)發(fā)出控制信號。具體的電梯控制信號原理如圖2-1所示。圖2-1電梯PLC信號控制系統(tǒng)框圖電梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動機(jī)通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達(dá)到運輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機(jī)工作時松閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確停靠。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全14。2.1樓層狀態(tài)指示設(shè)計當(dāng)電梯運行至某層有指令發(fā)出指示位置及指令，以二層為例如表2-1所示：表2-1 指示位置及指令表LD 二層內(nèi)選撣S ，1二層內(nèi)選擇指示LD 二層上呼S ，1二層上呼指示LJ 二層下呼S ，1二層下呼指示LD 二層位置= 二層位置指示2.2電梯下行程序設(shè)計以電梯在三層下行情況為例。當(dāng)電梯的一或二層有指令時，將三層下行位置1，同時無上行，驅(qū)動電梯下行。程序說明如下表2-2所示：表2-2 程序說明表電棒在三晨時下行情況0一層內(nèi)選擇0或二層內(nèi)選擇0或一層上呼0TWOD或二層下呼O TWOUP或二層上呼A在三層位置時置三層下行位電梯下行LDV0.0有四層下行位OV0.1或有三層下行位OV0.2或有二層下行位AN up同時無上行=down電梯下行2.3 電梯上行程序設(shè)計以電梯在二層上行情況為例。程序說明如表2-3所示。2.4 電梯到達(dá)時程序設(shè)計電梯到達(dá)某層時。將已完成的指令信號復(fù)位。以電梯到達(dá)三層為例。程序說明如表2-4所示。表2-3 程序說明表電梯在二層時上行情況LD 四層選擇O 或三層選擇O 或四層下呼O 或三層下呼O 或三層上呼A 在二層位置時置二層上行位電梯上行LD V0.3有一層上行位O V0.4或有二層上行位O V0.5或有三層上行位AN down同時電梯無下行= UP電梯上行MCGMS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(qiáng)，有良好的并行處理性能和豐富生動的多媒體畫面。MCGMS態(tài)軟件的開放式結(jié)構(gòu)擁有廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。同時。提供良好的安全機(jī)制，為多個不同級別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限。MCGS組態(tài)軟件支持多種硬件設(shè)備，實現(xiàn)“設(shè)備無關(guān)”，用戶不必因外部設(shè)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。兩部分互相獨立。又緊密相關(guān)。本文利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計。在設(shè)備組態(tài)窗口中選擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備添加FX2C-64MR。正確設(shè)置其屬性。正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)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(qū)動程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合，使電腦對PLC發(fā)出的信號有響應(yīng)。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(shè)置各個控件的屬性，使設(shè)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(shè)備窗口和用戶窗口來構(gòu)成一個應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構(gòu)構(gòu)。可以對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。表2-4 程序說明表電梯到達(dá)三層LD 電梯到達(dá)三層R 1復(fù)位三層內(nèi)選擇復(fù)位四層下行復(fù)位一層上行復(fù)位二層上行LD 電梯到達(dá)三層AN down同時無下行R .1復(fù)位三層上行LD 電梯到達(dá)三層AN up同時無上行R .1復(fù)位三層下行 第3章 系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計電梯PLC控制方案電梯PLC 控制系統(tǒng)的控制核心是PLC 。哪些信號需要輸入PLC ，PLC 要驅(qū)動哪些負(fù)載，以及采用何種編程方式。輸入輸出點的確定，是設(shè)計整個控制系統(tǒng)的首要問題，決定系統(tǒng)的程序及線路設(shè)計方案。3.1 PLC輸入信號的確定方法PC輸入信號的確定方法在保證電梯運行安全的前提下，各種控制信號盡量直接輸入PLC，如圖：內(nèi)外呼信號及層樓感應(yīng)信號、急停按鈕及開關(guān)門信號等。本模塊輸入信號主要由樓層呼叫信號（6個）和平層號（4個）組成#樓層呼叫信號用帶指示燈的按鈕直接控制的輸入端子就可實現(xiàn)。平層信號需提供的是開關(guān)信號，由于霍爾元件具有結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、安裝方便、功率小、耐震動、不怕灰塵等優(yōu)點，我選擇了橋廂下安裝磁鐵，通過非接觸的霍爾元件產(chǎn)生開關(guān)信號的方法。開關(guān)霍爾集成傳感器與的輸入端子連接示意圖如圖3-1所示圖3-1霍爾集成與連接示意圖可用梯形圖或順序功能圖SFC來編程#梯形圖編出的程序簡短，但可讀性差，而且需要長期的編程技巧積累才能完成。建議學(xué)生用SFC來編，根據(jù)呼叫信號和平層信號的變化控制PLC的輸出端Y13，Y14，Y15產(chǎn)生升、降、停信號來進(jìn)一步控制單片機(jī)的工作。要求學(xué)生編程時，Y13、Y14要互鎖，避免同時接通，損壞步進(jìn)電機(jī)。3.2 PLC輸出信號的確定方PLC通過軟件對輸入控制信號進(jìn)行處理后，由輸出接口發(fā)出控制信號及各種指示信號3。PLC梯形圖軟件的設(shè)計采用模塊化設(shè)計。模塊化程序結(jié)構(gòu)清晰、便于調(diào)試。如分為開關(guān)門、內(nèi)選、外召喚、層樓數(shù)指示、定向、換速、到層延時等模塊。模塊間不完全獨立，它們之間存在著有機(jī)聯(lián)系。且在編程時要注意各條指令間的邏輯關(guān)系，梯形圖中的內(nèi)部輔助繼電器和定時器統(tǒng)一分配編號，除了列I/O分配表外，還應(yīng)列出內(nèi)輔功能分配表。充分利用PLC提供的指令。輸出部分（步進(jìn)電機(jī)的控制與驅(qū)動）模擬電梯橋廂需根據(jù)呼叫和平層信號在短距離內(nèi)（約25cm）不停上下移動和啟停,嘗試了用多種控制方法去控制直流和交流電機(jī)都不能滿足要求,最后選用步進(jìn)電機(jī)滿足了設(shè)計的要求.通過對PLC進(jìn)行編程,能直接控制步進(jìn)電機(jī),但這樣同一PLC完成兩種任務(wù),就會運行兩種不同的程序和有兩種接口,本模塊的設(shè)計會很復(fù)雜,這也偏離了設(shè)計的原意,為此設(shè)計了通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的方法實現(xiàn).步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu). 當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號, 他就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，他的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的，步進(jìn)電機(jī)具有瞬間起動與急速停止的優(yōu)越性，速度可以控制得很慢，方便演示?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖、信號分配、功率放大等組成的控制系統(tǒng)，方框圖如圖3-2所示圖3-2控制步進(jìn)電機(jī)方框圖步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路如圖3-3所示圖3-3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路脈沖信號的產(chǎn)生脈沖信號由程序控制單片機(jī)產(chǎn)生，如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個控制脈沖，他就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，他會再轉(zhuǎn)一步，沒有脈沖，就停止。兩個脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快，調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速12。為方便演示，速度要較慢，單片機(jī)程序設(shè)計電機(jī)轉(zhuǎn)速為20ms對單片機(jī)進(jìn)行編程,當(dāng)PLC的Y13、Y14、Y15分別有信號時,使電機(jī)分別完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止動作，程序如下：ORG STORP:ORL P2,#OFFH ; 步進(jìn)電機(jī)停止LOOP:JNB P1.0,FOR ;Y13是否有信號,是則正轉(zhuǎn) JNB P1.1,REV ;Y14是否有信號,是則反轉(zhuǎn) JNB P1.2,STOP ;Y15是否有信號,是則停止 JM PLOOPFOR:MOV R0,#00H ; 正轉(zhuǎn)至TABLE取碼指針初值FOR1:MOV A,R0 ; 至TABLE取碼 MOV DPTR ,#TABLE MOVC A,A+DPTR JZ FOR ; 是否取到結(jié)束碼(00H)?CPL A ; 將ACC反相MOV P2.A ; 輸出至P2,正轉(zhuǎn)JNB P1.2,STO P;Y15是否有信號,是則停止JNB P1.1,REV ;Y14是否有信號,是則反轉(zhuǎn)CALL DELAY ; 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速INC R0 ; 取下一個碼JM PFOR1 REV:MOV R0,#05H ; 反轉(zhuǎn)至TABLE取碼指針初值 REV1:MOV A,R0 ; 至TABLE取碼 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,+DPTR JZ REV ; 是否取到結(jié)束碼(00H)? CPL A ; 將ACC反相 MOV P2.A ; 輸出至P2反轉(zhuǎn) JNB P1.2,STOP ;Y15是否有信號,是則停止 JNB P1.0,FOR ;Y13是否有信號,是則正轉(zhuǎn) CALL DELAY ; 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速 INC R0 ; 取下一個碼 JM PREV1STOP:JM PSTOPDELAY:MOV R1,#40H ; 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速20ms D1:MOV R2,#248DJNZ R2,$ DJNZ R1,D1 RETTABLE:DB 03H,09H,0CH,06H, ; 正轉(zhuǎn) DB 00 ; 正轉(zhuǎn)結(jié)束碼 DB 03H,06H,0CH,09H ; 反轉(zhuǎn) DB 00 反轉(zhuǎn)結(jié)束碼END(2)信號分配本模塊使用的是二相四拍感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)，步距角為1.8°；當(dāng)電機(jī)繞組通電時序為AB-BC-CD-DA或（AB-B- -）時為正轉(zhuǎn)，通電時序為DA-CA-BC-AB或（-B-AB）時為反轉(zhuǎn)。（3）功率放大單片機(jī)的輸出信號經(jīng)74系列數(shù)字運放整形放大，再經(jīng)達(dá)林頓管進(jìn)一步放大推動電機(jī)轉(zhuǎn)動。4層電梯仿真模塊的控制原理方框圖如圖3-4所示圖3-4 4層電梯仿真模塊的控制原理方框圖由信號輸入、控制電梯的PLC編程、步進(jìn)電機(jī)控制3大部分組成。模塊的面板如圖3-5所示圖3-5 4層電梯模塊面板基本控制原理：編制PLC控制程序#對樓層的呼叫信號、平層信號作出停止、升/降判斷，然后將信號傳送到單片機(jī)，調(diào)用單片機(jī)的正反轉(zhuǎn)、停止控制程序#再由單片機(jī)輸出回路的勵磁信號經(jīng)放大驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，帶動皮帶使橋廂上、下移動，完成電梯的模擬運行。 第4章電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計4.1電梯的控制要求（1）當(dāng)電梯停于某層時，有一高層呼叫時，電梯上升到呼叫層停止。（2）當(dāng)電梯停于某層時，有一低層呼叫時，電梯下降到呼叫層停止。（3）當(dāng)電梯停于某層時，有多高層呼叫時，電梯先上升到較低的呼叫層，停3秒后繼上升到高的呼叫層，響應(yīng)完畢后停止。（4）當(dāng)電梯停于某層時，有多低層呼叫時，電梯先下降到較高的呼叫層，停3秒后繼續(xù)下降到低的呼叫層，響應(yīng)完畢后停止。（5）當(dāng)電梯處于上升或上降過程中，任何反向的呼叫均無效。4.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計分析任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：（1）最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。（2）保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。（3）力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。4.3電梯模型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計由于電梯的運行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進(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，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時的控制電梯的運行。另外，轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送PLC的計數(shù)器來進(jìn)行控制。同時，每層樓設(shè)置一個接近開關(guān)用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。為便于觀察，對電梯的運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，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈)。為了提高電梯的運行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求PLC能對轎廂的加、減速以及制動進(jìn)行有效的控制。根據(jù)轎廂的實際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實現(xiàn)。為了電梯的運行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護(hù)和相應(yīng)的顯示15。采用PLC實現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)由以下幾個主要部分構(gòu)成如圖4-1所示。圖4-1PLC實現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)主要構(gòu)成部分根據(jù)電梯所處的位置和運行方向，在編程中，采用了四個優(yōu)先級隊列，即上行優(yōu)先級隊列、上行次優(yōu)先級隊列、下行優(yōu)先級隊列、下行次優(yōu)先級隊列。其中，上行優(yōu)先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以上樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信號，該呼叫信號所對應(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)先級隊列為電梯向上運行時，在電梯所處位置以下樓層所發(fā)出的向上運行的呼叫信號，該呼叫信號所對應(yīng)的樓層所具有的脈沖數(shù)存放的寄存器所構(gòu)成的隊列。控制系統(tǒng)在電梯運行中實時排列的四個優(yōu)先級陳列，為實現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制提供了基礎(chǔ)。當(dāng)電梯以某一運行方向接近某樓層的減速位置時，判別該樓層是否有同向的呼叫信號(上行呼叫標(biāo)志寄存器、下行呼叫標(biāo)志寄存器、有呼叫請求時，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。該動作完畢后，將被保存的數(shù)據(jù)重新送入比較寄存器，以實現(xiàn)隨機(jī)邏輯控制。系統(tǒng)還利用行程判斷樓層，并轉(zhuǎn)化成BCD碼輸出，通過硬件接口電路以LED顯示。4.4PLC的選擇電梯的電力驅(qū)動系統(tǒng)對電梯的起動加速、穩(wěn)速運行、制動減速起著決定性作用。驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響電梯的起動、制動、加減速度、平層精度、乘座的舒適感等指標(biāo)。所以我們的PLC選用德維森科技（深圳）的V80系列，V80系列PLC以其可靠性高、運算速度快、產(chǎn)品成本低和電梯專用客制化服務(wù)等優(yōu)點，PLC的輸入輸出點數(shù)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。以編制一臺4層4站的電梯為例，先根據(jù)控制要求計算所需要的I/O接口點數(shù)，其中輸入點數(shù)為32，輸出點數(shù)為24。選用V80系列PLC的一個CPU單元M40DR和一個擴(kuò)展單元E16DR來完成電梯控制系統(tǒng)的邏輯控制。4.5I/O分配表I/O分配表如表4-1所示。表4-1 輸入分配表上行1樓呼入信號X1下行2樓呼入信號X13上行2樓呼入信號X2下行3樓呼入信號X14上行3樓呼入信號X3下行4樓呼入信號X15上行4樓呼入信號X4樓層限位開關(guān)信號F1X21下行1樓呼入信號X12樓層限位開關(guān)信號F2X22樓層限位開關(guān)信號F3X23樓層限位開關(guān)信號F5X25樓層限位開關(guān)信號F4X24表4-2輸出分配表上行1樓信號燈Y0下行5樓信號燈Y7上行2樓信號燈Y1LED數(shù)字顯示aY20上行3樓信號燈Y2LED數(shù)字顯示bY21上行4樓信號燈Y3LED數(shù)字顯示cY22下行2樓信號燈Y4LED數(shù)字顯示dY23下行3樓信號燈Y5LED數(shù)字顯示eY24下行4樓信號燈Y6LED數(shù)字顯示fY25電機(jī)正轉(zhuǎn)上行Y10LED數(shù)字顯示gY26電機(jī)反轉(zhuǎn)下行Y124.6硬件接線圖硬件接線圖如圖4-2所示圖4-2硬件接線圖4.7PLC程序梯形圖PLC部分程序梯形圖如下圖4-3所示圖4-3程序梯形圖 第5章電梯PLC的調(diào)試與安裝5.1模擬調(diào)試模擬調(diào)試可以在輸入端接上手動按鈕，而在PLC的輸出指示燈上看輸出。這種調(diào)試比較抽象，輸入信號完全靠手動來控制。如按下X4是三層內(nèi)呼，如此時電梯不在三層，則對應(yīng)輸出指示燈亮，然后依次通過手動來控制接近開關(guān)按鈕，到第三層時電動機(jī)停轉(zhuǎn)，輸出指示燈滅。其它層的運行模擬調(diào)試同理。5.2調(diào)試安裝安裝調(diào)試過程是一個比較復(fù)雜且耗時間的過程，首先要確定器件型號。選擇器件型號除了要考慮機(jī)械設(shè)備、電壓、電流外，還要考慮經(jīng)濟(jì)實用及美觀問題。內(nèi)選、外召喚信號指示燈可統(tǒng)一使用24V，這樣可以用一個電源供電。不僅可以簡化布線的繁雜，而且可以減少器件的使用，節(jié)省開支。接近開關(guān)可用KCB1型雙穩(wěn)態(tài)磁保開關(guān)，功率為100W，這種開關(guān)完全是靠磁性動作，不需電源。這樣不僅接線方便，而且可以節(jié)省一個電源。變壓器型號是BK50，主要用到24V和5V。5V用在層樓顯示上。在正反轉(zhuǎn)線路中，交流接觸器型號是 B16型，此接觸器線圈電壓為220V，這是在購買接觸器時特別注意的問題。因為PLC輸出外部電源不能超過250V ，所以選用接觸器線圈電壓為220V的型號。另外還有空氣開關(guān)、熱繼電器、電動機(jī)等等，這里不必一一詳述。所有的器件都備好后，接下來就是安裝。主電路及PLC都裝在控制柜內(nèi)，這就要考慮到互相干擾的問題，主要是接觸器、空氣開關(guān)和PLC之間的干擾，所以要相隔一定的距離，在安裝接近開關(guān)時還要考慮到一個動作范圍，要確保轎廂正好在每層中間停靠。按鈕、指示燈或數(shù)碼顯示也按照同樣原則接線。所有的元器件都按照一定的編號安裝好后，確保無誤后，就可以調(diào)試了。由于調(diào)試過程中，輸入輸出點比較多，且完成一個動作所涉及的開關(guān)、按鈕、輸出顯示也比較多。所以這里不一一說明。只對動作中一部分加以說明。5.1.1單指令運行調(diào)試這是一種最簡單的調(diào)試方法，檢查所設(shè)計的程序在完成其最簡單的控制功能時是否會發(fā)生錯誤。若各種調(diào)試無錯誤，則再用復(fù)雜的方法進(jìn)行調(diào)試。單指令運行調(diào)試的具體內(nèi)容如下：假定電梯的轎廂在一樓，數(shù)碼管顯示為“1”，此時按下三樓的內(nèi)指令按鈕X5，三樓內(nèi)指令顯示Y35亮。電梯關(guān)門后，開始上行，當(dāng)轎廂上升到三樓后，數(shù)碼管顯示為“3”樓的內(nèi)指令顯示信號Y35消除。5.1.2復(fù)雜運行調(diào)試首先必須弄清楚各種按鈕的常開與常閉觸點。布線時，一定要標(biāo)號，以備維修查找方便。線頭不能過長也不能過短。線頭過長會碰到一起，引起短路。線頭過短，過細(xì)，固定牢靠性又成問題。布線時還要考慮美觀性。一根線的布置不會有太多問題，但是成百上千根線就有美觀性可言。因此，接線槽、扎帶、套管就成為必不可少的輔件。交流輸入輸出信號與直流輸入輸出信號分別使用各自的電纜。為了防止轎廂沖頂和蹲底，當(dāng)電梯運行到頂層或底層時，可采取雙重強(qiáng)迫停車。結(jié) 論針對四層電梯的控制系統(tǒng)采用FX2C-64MR可編程控制器設(shè)-H-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(wù)。利用MCGS組態(tài)軟減設(shè)計模擬電梯PLC控制系統(tǒng)的運行。將PLC中的串口驅(qū)動程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合，加載驅(qū)動。使設(shè)置的控件能夠按照真實的情況動作。檢驗和測試電梯PLC控制系統(tǒng)對