【正文】 廈被使用。當(dāng)時(shí)有個(gè)叫阿基米德的人設(shè)計(jì)出人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)。在現(xiàn)代社會(huì)，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸工具。本文介紹了利用可編程控制器編寫的一個(gè)五層電梯的控制系統(tǒng)，檢驗(yàn)電梯PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。實(shí)踐證明，PLC可遍程控制器和MCGS組態(tài)軟件結(jié)合有利于PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、檢測(cè)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。1858年以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的客梯，在美國出現(xiàn)，繼而有在英國出現(xiàn)水壓梯。1955年出現(xiàn)了小型計(jì)算機(jī)(真空管)控制電梯。1971年集成電路被應(yīng)用于電梯。主用與賓館，飯店，辦公樓，大型商店等客流量大的場(chǎng)合。⑵ 載貨電梯：為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)的并通常有人伴隨的電梯。⑶ 住宅電梯：為提供住宅樓使用設(shè)計(jì)的電梯，一般采用下集選控制方式允許殘疾人的輪椅，童車及家具等乘坐。⑸ 船用電梯：固定安裝在船舶上為乘客和船員或其他人員使用的電梯。這種電梯的轎廂面積比較大結(jié)構(gòu)牢固，梯速不大于1M/S。一般安裝在高大建筑物的外壁供乘客觀光建筑物的周圍外景。 M2。⑾ 扶梯：這類電梯裝于商業(yè)大廈，火車站，飛機(jī)場(chǎng)。如防爆電梯，防腐電梯等。⑶ 交流調(diào)速電梯：牽引電梯為電梯專用的單速或多速交流異步電機(jī)，而電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在電梯的起動(dòng)加速穩(wěn)速制動(dòng)減速（或僅是制動(dòng)減速）的過程中采用調(diào)壓調(diào)速或渦流制動(dòng)器調(diào)速或變頻變壓調(diào)速的方式，梯速V≤2M/S，提升高度h≤50M。直流電梯，牽引電動(dòng)機(jī)是電梯專用直流電動(dòng)機(jī)有以下兩類：⑴ 直流快速電梯：牽引電動(dòng)機(jī)給減速箱后驅(qū)動(dòng)電梯，梯速V≤。⑵ 直流高速電梯：牽引電動(dòng)機(jī)為電梯專用的低轉(zhuǎn)速直流電動(dòng)機(jī)。梯速V≤1M/S，一般提升高度h≤20M。我國部頒標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了如下的電梯型號(hào)編制法。（4）轎廂形式：有柵欄門，封閉式中分門，封閉式雙折門。（7）牽引方式：常用的有平繞1:1的吊索法。轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩的運(yùn)行速度。（10）停層站數(shù)（站）：凡在建筑物內(nèi)各樓層用于出入轎廂的地點(diǎn)均為站。電梯的運(yùn)行速度越快，底坑一般越深。其調(diào)速方法是采用改變電梯牽引電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，兩種或兩種不同級(jí)對(duì)數(shù)的繞組，其中極數(shù)少的繞組稱為高速繞組，極數(shù)多的繞組稱為低速繞組。由于電梯制動(dòng)減速性能要求較高，所以采用的制動(dòng)方法也有所不用。調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速電梯（簡(jiǎn)稱VVVF電梯）的調(diào)速方法是調(diào)節(jié)電機(jī)定子繞組供電電壓的幅值及頻率。VVVF電梯由于其體積小。但它的缺點(diǎn)是舒適感較差，所以一般被用于載貨電梯上。它的舒適感好，平層準(zhǔn)確度高，而造價(jià)卻比直流電梯低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，多用于2米/秒以下的電梯。(尤其是低速段)應(yīng)此應(yīng)用較晚，它幾乎與微機(jī)同時(shí)應(yīng)用，比起電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組形式的直流電梯，它有很多優(yōu)點(diǎn)。它采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，卻可以達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)的水平，目前控制速度已達(dá)6米/秒。電梯在垂直運(yùn)行過程中，有起點(diǎn)站也有終點(diǎn)站。中間層站的召喚箱各設(shè)置兩只按鈕或觸鈕。外指令按鈕或觸鈕發(fā)出的電信號(hào)稱為外指令信號(hào)，內(nèi)指令按鈕或觸鈕發(fā)出的電信號(hào)成為內(nèi)指令信號(hào)。把電梯的廳門關(guān)閉妥當(dāng)后，自動(dòng)切斷電梯控制電源或動(dòng)力電源。因電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量相當(dāng)小，故在機(jī)房?jī)?nèi)不需要專用的通風(fēng)降溫系統(tǒng)，沒有額外的能量損耗。所需的緊急供電裝置的尺寸也比較小。由于元器件性能可靠性可靠，工藝先進(jìn)，經(jīng)久耐用。故乘坐電梯舒適感極好。曲線卡的輸入信號(hào)有起動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)換信號(hào)。因?yàn)槠湎到y(tǒng)中采用了高時(shí)鐘頻率。直流調(diào)速方式有GM調(diào)速，相位控制調(diào)壓調(diào)速和斬波控制（PWM）調(diào)壓調(diào)速等不同的電氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)。其他四種調(diào)速方式都可以達(dá)到很高的性能。當(dāng)曳引機(jī)組的曳引輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，依靠嵌在曳引輪槽中的鋼絲繩與曳引槽之間的摩擦力，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩來升降轎廂，曳引鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對(duì)重，產(chǎn)生拉力分別為S1和S2。；。用已向系統(tǒng)送入控制信號(hào)。繼電器控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中曾起著不可替代的重要作用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已越來越難以適應(yīng)，因?yàn)槔^電器控制電路通常是針對(duì)著某一固定的動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的。出于上述考慮，美國通用汽車公司（GM）于1968年提出了公開招標(biāo)研制新型的工業(yè)控制器的設(shè)想，第二年，即1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）就研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器。這樣可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。20世紀(jì)80年代后，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器夠成的微機(jī)化可編程序控制器得到了驚人的發(fā)展，使之在概念上，設(shè)計(jì)上，性能價(jià)格比等方面有了重大突破?！翱删幊绦蚩刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等才操作，并通過數(shù)字式，模擬式的輸入與輸出，控制各類的機(jī)械或生產(chǎn)過程。他經(jīng)過短短的幾十年發(fā)展后，現(xiàn)在已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC，機(jī)器人和CAD/CAM）之一，被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械，冶金，化工交通，電力等領(lǐng)域中。隨著計(jì)算機(jī)和通信幾刷的發(fā)展，現(xiàn)代PLC控制系統(tǒng)已遠(yuǎn)不是幾十年前的哪個(gè)樣子，PLC的控制從早期的單機(jī)控制發(fā)展到多機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了工廠自動(dòng)化。將兩種系統(tǒng)相比，就會(huì)發(fā)現(xiàn)PCL控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)輸入，輸出部分基本相同，輸入電路也是由按鈕，開關(guān)，傳感器所構(gòu)成：輸出電路也好似由接觸器，執(zhí)行器，電磁閥多構(gòu)成的。 PLC控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 表21 plc與繼電器控制系統(tǒng)比較表比較項(xiàng)目繼電器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)控制功能的實(shí)現(xiàn)由許多繼電器，采用接線的方式來完成控制功能各種控制功能是通過編制的程序來實(shí)現(xiàn)的對(duì)生產(chǎn)工藝過程變更的適應(yīng)性適應(yīng)性差。 PLC控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的比較20世紀(jì)60年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，有人曾試圖用小型計(jì)算機(jī)來取代當(dāng)時(shí)占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)果未獲成功，代只的卻是PLC的出現(xiàn)。它與PLC共同推動(dòng)著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。具有良好的自診斷功能可對(duì)CPU等內(nèi)部電路進(jìn)行檢測(cè)，一旦出錯(cuò)，立即報(bào)警。對(duì)某些大型PLC還采用了雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)。經(jīng)過大量時(shí)間人們發(fā)現(xiàn)PLC系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大是是由于PLC的外部開關(guān)，傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的，而不是PLC本身發(fā)生的。計(jì)算機(jī)與PLC之間通過通信線路實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。而PLC隨微電技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，無論在功能上，速度上，智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都用很大的提高。圖21 典型PLC控制系統(tǒng)的硬件組成 硬件的組成PLC控制系統(tǒng)的硬件是由PLC，輸入/輸出（I/O）電路及外圍設(shè)備等組成的。在PLC中各個(gè)模塊均通過系統(tǒng)總線相互連接起來構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。運(yùn)算器則是進(jìn)行邏輯，算術(shù)等運(yùn)算部件。執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。一般來說，小型PLC大采用8位微處理器或單片機(jī)作為CPU，如Intel8086，Inter96系列單片機(jī)，具有集成度高，運(yùn)算速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。目前，一些廠家生產(chǎn)的PLC中，還采用了冗余技術(shù)，即采用雙CPU或三CPU工作，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)可靠性。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲(chǔ)的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映象區(qū)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器預(yù)置和當(dāng)前數(shù)值的數(shù)據(jù)。通常，小型機(jī)小于8KB，中型機(jī)小于50KB，而大型機(jī)可以在50KB以上。且這些模塊應(yīng)具有較好的抗干擾能力。智能模塊的種類很多，如高速計(jì)數(shù)模塊，PID調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲(chǔ)模塊和智能I/O模塊。有些機(jī)器的電源除了供內(nèi)部電路使用外，還向外提供24VDC的穩(wěn)壓電源，用于外部傳感器的需要，這樣就避免了因外部電源不合格而引起的外部故障。另外，安裝在控制臺(tái)上的按鈕，開關(guān)等也可以向PLC送控制指令。編程器PLC的重要外圍設(shè)備之一，它可以將用戶編寫的程序送到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器。 軟件的組成PLC控制系統(tǒng)的軟件主要是系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個(gè)部分組成。圖22 PLC內(nèi)部工作示意圖值得注意的是在繼電器控制系統(tǒng)中，一個(gè)繼電器的線圈被接通或斷開，繼電器的所用觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)）都會(huì)立即動(dòng)作。接通電源之后，為消除各元件狀態(tài)的隨機(jī)性，進(jìn)行清零或復(fù)位處理，檢查I/O單元連接是否正確，再執(zhí)行一段程序。一般性故障，只報(bào)警不停機(jī)，等待處理；對(duì)于嚴(yán)重故障，則停止運(yùn)行用戶程序，此時(shí)PLC切斷一切輸出。由上圖所示可知送入PLC端子上的輸入信號(hào)，經(jīng)過電隔離，電平轉(zhuǎn)換，濾波處理后，進(jìn)入緩沖器內(nèi)CPU的采樣。只有在采樣刷新的時(shí)刻，輸入映象存儲(chǔ)器中的內(nèi)容才與輸入信號(hào)（不考慮電路固有的慣性和濾波滯后影響）一致，其他時(shí)間范圍輸入信號(hào)變化是不會(huì)影響映象存儲(chǔ)器的內(nèi)容的。同樣道理，CPU不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。①監(jiān)視定時(shí)器WDT。如果是偶然因素造成超時(shí)，重新程序不會(huì)再遇到”偶然干擾”，系統(tǒng)便轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行；若由于不可恢復(fù)的確定性故障，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，發(fā)出故障信號(hào)，等待處理。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域范圍的不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平的提高，PLC應(yīng)用軟件也大大豐富起來了。（2）應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。特別是PLC網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)不再是一個(gè)單獨(dú)的裝置。編程語言及編程支持工具軟件PLC有多種編程語言：梯形圖語言，助記符語言，邏輯功能圖語言，布爾代數(shù)語言和某些高級(jí)語言（Basic，C語言等）。2．4 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)PLC當(dāng)初是針對(duì)工業(yè)順序控制發(fā)展而研制的。今后PLC控制系統(tǒng)將朝什么方向發(fā)展呢？在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的今天，產(chǎn)品的發(fā)展取決于市場(chǎng)的需求。所以今后PLC控制系統(tǒng)將朝著兩個(gè)方向發(fā)展：一是向小型化，微型化系統(tǒng)方向發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國機(jī)床行業(yè)應(yīng)用超小型PLC幾乎占據(jù)了市場(chǎng)的1/4，國外許多PLC廠家正在積極地研制開發(fā)出各種超小型微型的PLC。為了適應(yīng)這種發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化，世界上各PLC生產(chǎn)廠家不斷地研制開發(fā)功能更強(qiáng)的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它們之間采用工業(yè)以太網(wǎng)，MAP網(wǎng)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線相連構(gòu)成一個(gè)多級(jí)分布式PLC。許多PLC開發(fā)商已經(jīng)注意到了PLC的兼容性，不僅是PLC與PLC的兼容，而且還注意到PLC與計(jì)算機(jī)的兼容，使之可以充分地利用計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的軟件資源。PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，集散控制系統(tǒng)，嵌入式計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)還將進(jìn)一步滲透與結(jié)合，這必將更進(jìn)一步拓寬PLC的應(yīng)用領(lǐng)域和空間。3 PLC控制電梯的設(shè)計(jì)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。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。其具有調(diào)試方便快捷，而且能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)單多層功能，并具有自動(dòng)優(yōu)化減速曲線的功能，由其組成的調(diào)速系統(tǒng)的爬行時(shí)間少，平層距離短，不論是雙繞組電動(dòng)機(jī)，還是單繞組電動(dòng)機(jī)均可適用，其最高設(shè)計(jì)速度可達(dá)4m/s，其獨(dú)特的電腦監(jiān)控軟件，可選擇串行接口實(shí)現(xiàn)輸入/輸出信號(hào)的無觸點(diǎn)控制。同時(shí)，為保證電梯的運(yùn)行效率，a、p的值不宜過小。②速度曲線產(chǎn)生方法：采用的FX264MRPLC，并考慮輸入輸出點(diǎn)要求增加了FX8EYT、FX16EYR、FX8EYR三個(gè)擴(kuò)展模塊和FX240AW雙絞線通信適配器，F(xiàn)X240AW用于系統(tǒng)串行通信。按保守值計(jì)算，電梯加速過程中每次查表的時(shí)間間隔不宜超過10ms。通常一個(gè)掃描周期，基本要完成六個(gè)步驟的工作，包括運(yùn)行監(jiān)視、與編程器交換信息、與數(shù)字處理器交換信息、與通訊處理器交換信息、執(zhí)行用戶程序和輸入輸出接口服務(wù)等。一般只能從用戶程序執(zhí)行時(shí)間最短采取方法。起動(dòng)加速運(yùn)行由定周期中斷服務(wù)程序完成。加速過程由固定周期中斷完成，加速到對(duì)應(yīng)模式的最大值之后，加速程序運(yùn)行條件不再滿足，每次中斷后，不再執(zhí)行加速程序，直接從中斷返回。門區(qū)和平層區(qū)的判斷均由外部信號(hào)給出，以保證減速過程的可靠性。在系統(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。在編程過程中，所用到的I/O地址分配表如下，編程過程可分為電梯內(nèi)部和電梯外部?jī)刹糠诌M(jìn)行表31 I/O地址分配表說明對(duì)應(yīng)的PLC地址說明對(duì)應(yīng)的PLC地址外部1層上呼叫按鈕R101內(nèi)部2層呼叫燈RF外部2層上呼叫按鈕R102內(nèi)部3層呼叫燈R10外部2層下呼叫按鈕R103內(nèi)部4層呼叫燈R11外部3層上呼叫按鈕R104內(nèi)部5層呼叫燈R12外部3層下呼叫按鈕R105外部1層上呼叫燈Y1外部4層上呼叫按鈕R106外部2層上呼叫燈Y2外部4層下呼叫按鈕R107外部2層下呼叫燈Y3外部5層下呼叫按鈕R108外部3層上呼叫燈Y41層行程開關(guān)R109外部3層下呼叫燈Y52層行程開關(guān)R10A外部4層上呼叫燈Y63層行程開關(guān)R10B外部4層下呼叫燈Y74層行程開關(guān)R10C外部5層下呼叫燈Y85層行程開關(guān)R10D1層位燈Y9內(nèi)部1層呼叫按鈕R10E2層位燈YA內(nèi)部2層呼叫按鈕R10F3層位燈YB內(nèi)部3層呼叫按鈕R1104層位燈YC內(nèi)部4層呼叫按鈕R1115層位燈YD內(nèi)部5層呼叫按鈕R112電梯上升YE開門按鈕R113電梯下降YF關(guān)門按鈕R114上升指示燈Y