【正文】 國(guó)家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。而且用 戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要具有專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)。 可編程序控制器，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。美國(guó)一家保險(xiǎn)公司對(duì)電梯的安全性做過(guò)認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計(jì)算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全 5 倍。在設(shè)計(jì) 電梯 的時(shí)候，對(duì)機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險(xiǎn)系數(shù) 。隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來(lái)越大，樓層越來(lái)越多，對(duì)電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。 特此聲明 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者： 指導(dǎo)教師： 2020 年 6 月 17 日 20200 年 6 月 17 日北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 摘 要 目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電 器 控制系統(tǒng)、 PLC 控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。因本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 (論文 ) 報(bào)告 (論文 )題目： 四 層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作者所在系部： 機(jī)械工程系 作者所在專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 制造 及其自動(dòng)化 作者所在班級(jí)： B06112 作 者 姓 名 ： 溫榮杰 作 者 學(xué) 號(hào) ： 20204011222 指導(dǎo)教師姓名： 王曉光 完 成 時(shí) 間 ： 2020/6/17 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 北華航天工業(yè)學(xué)院 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 本 科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性及知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 四層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作取得的成果。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果歸北華航天工業(yè)學(xué)院所有。 PLC 控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng) ,設(shè)計(jì)和調(diào)試 周期較短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。 電梯是集機(jī)電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機(jī)械傳動(dòng)、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問(wèn)題。然而 只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量。據(jù) 資料統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)乘其他交通工具的人數(shù)每年約為 80 億 人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有 540 億人次之多。自 1969年針對(duì)工業(yè)自動(dòng)控制的特點(diǎn)和需要而開 發(fā)的第一臺(tái) PLC問(wèn)世 以來(lái)，迄今己 30多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的繼承和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機(jī)控制裝置。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用。 總之，電梯的控制是比較復(fù)雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間 。早在公元前 2600 年， 埃及 人在建造 金字塔 時(shí)就使用了最原始的升降系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的基本原理至今仍無(wú)變化：即一個(gè)平衡物下降的同時(shí)，負(fù)載平臺(tái)上升。 1845 年，第一臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)升降機(jī)研制成功，液壓驅(qū)動(dòng)的介質(zhì)是水。 1862 年，奧的斯公司采用單獨(dú)蒸汽機(jī)控制的升降機(jī)問(wèn)世。 電梯的定義與分類 2020 年 2 月 19 日國(guó)務(wù)院頒布了《特種設(shè)備安全監(jiān)察 條例》，明確規(guī)定電 梯是特種設(shè)備，并對(duì)電梯的含義做了敘述：“電梯 是指動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，利用沿剛性導(dǎo)軌運(yùn)行的箱體或者沿固定線路運(yùn)行的梯級(jí) (踏板 )進(jìn)行升降或者平行運(yùn)送人、貨物的機(jī)電設(shè)備”。通常采用鋼絲繩摩擦傳動(dòng)，鋼絲繩繞過(guò)曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曳引輪使轎廂升降。 (2)按額定速度分 ： 低速梯，常指低于 ；中速梯，常指速度 ～。 (4)按控制方式分 ： 手柄操縱控制電梯、按鈕控制電梯、信號(hào)控制電梯、集選控制電梯、向下集選控制電梯、并聯(lián)控制電梯、群控電梯、智能控制電梯。電梯電氣控制技術(shù)是否，主要體現(xiàn)在電梯電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。但通用性差，邏輯系統(tǒng)由許多觸點(diǎn)組成，接線復(fù)雜、故障率高、設(shè)備龐大，國(guó)家已規(guī)定淘汰。目前在國(guó)產(chǎn)電梯及中低檔的客梯廣泛采用了 PLC控制系統(tǒng)，特別適合在用電梯的技術(shù)改造和控制器開發(fā)。在全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷的情 況下，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)仍然以較高的速度持續(xù)增長(zhǎng)，城市化水平不斷提高。從 1949 年建國(guó)以來(lái)全國(guó)共生產(chǎn)安裝了 6l 萬(wàn)多臺(tái)電梯。到 2020 年，中國(guó)電梯的年產(chǎn)量達(dá)到 13． 5萬(wàn)臺(tái)，與1980 年相比， 25年增長(zhǎng)了 59倍，產(chǎn)量每年平均增長(zhǎng) 17． 8%。 先進(jìn)技 術(shù)和先進(jìn)管理的引進(jìn)對(duì)國(guó)內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)作用。自1985 年我國(guó)參加了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO／ TCl78 以來(lái)，先后等同或等效采用了一批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。 中國(guó)電梯在亞洲市場(chǎng)占有越來(lái)越重要的位置，每年銷售量己達(dá) l 萬(wàn)臺(tái)左右，約占亞洲市場(chǎng)的 1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻(xiàn)。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。而 PlC 實(shí)際上是一種專用計(jì)算機(jī)，它采用巡回掃描的方式分時(shí)處理各項(xiàng)任務(wù)，而且依靠程序運(yùn)行，這就保證只有正確的程序才能運(yùn)行，否則電梯不會(huì)工作；又由 于 PLC 中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等實(shí)際上是 PLC 系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，即無(wú)線圈又無(wú)觸點(diǎn)，使用次數(shù)不受限制，屬無(wú)觸點(diǎn)運(yùn)行，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運(yùn)行壽命更長(zhǎng)，工作更加可靠安全，自動(dòng)化水平更高。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。這也應(yīng)是綠色電梯的發(fā)展方向。而真正的智能電梯應(yīng)更具人性 化特點(diǎn)，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點(diǎn)，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無(wú)法比擬的東西，具有動(dòng)念和隨機(jī)處理各種問(wèn)題的能力，諸如能根據(jù)轎廂內(nèi)的情況和各層的候梯信息，自動(dòng)地制定每次最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)速度和停車政策；自動(dòng)選擇運(yùn)動(dòng)方面；雙向語(yǔ)音交流；到達(dá)目的層的語(yǔ)音提示等，讓乘客有更多的主動(dòng)性，使大樓交通運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)真正的人機(jī)對(duì)話?？梢哉f(shuō)，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運(yùn)行更有保障。 有人曾經(jīng)做過(guò)環(huán)境色彩是否對(duì)人有影響的研究。國(guó)內(nèi)的許多電梯公司對(duì)此的重視是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，甚至不少通過(guò)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的電梯也顯露出一副土生土長(zhǎng)的容貌。 ③舒適感。此外，對(duì)經(jīng)濟(jì)性、能耗、噪聲等級(jí)和電磁干擾程度等方面也有相應(yīng)要求。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對(duì)電梯的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以節(jié)約資金。接著 根據(jù)電梯的控制要求， 設(shè)計(jì)模擬控制模板， 確定 PLC 所需的輸入 /輸出口的數(shù)量，確定 PLC 的型號(hào)，選定主機(jī)機(jī)型，并進(jìn)行擴(kuò)展。 (1)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(lái)完成控制功能 各種控制功能是通過(guò)編制的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的 對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程變更的適應(yīng)性 適應(yīng)性差。 (2)PLC 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的比較 。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(guò)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(guò)通信線路實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。 PLC 控制系統(tǒng)組成 PLC 控制系統(tǒng)像一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件兩個(gè)部分組成的，硬件是指 PLC本身及其外圍設(shè)備，軟件是指管理 PLC 的系統(tǒng)軟件， PLC 的應(yīng)用程序，編程語(yǔ)言 和 編 程支持工具軟件。下面對(duì)構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡(jiǎn)要介紹。 (1)CPU： CPU 是 PLC 的控制中樞，它由控制器和運(yùn)算器組成。 CPU 的具體作用如下： ① 執(zhí)行接受，存儲(chǔ)用戶程序的操作指令。 ④ 響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器，打印機(jī)）的請(qǐng)求。這是一種增強(qiáng)型 8 位微處理器。 (2)存儲(chǔ)器： PLC系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)器區(qū)：工作數(shù)據(jù)是 PLC 運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常變化的，需要隨機(jī)存取的一些數(shù)據(jù)。一般采用 EPROM或 EEPROM 存儲(chǔ)器，用戶可 重新編程。 輸入 /輸出模塊 PLC 的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，它與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò) I/O模塊實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于輸入 /輸出模塊有：數(shù)字量輸入 /輸出模塊，開關(guān)量輸入 /輸出模塊，模擬 量輸入 /輸出模塊，交流新號(hào)輸入 /輸出模塊， 220V 交流輸入 /輸出模塊。它的好壞直接影響到 PLC 的功能和可靠性。經(jīng)過(guò) PLC 處理后，通過(guò)執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)控制。 PLC 的外圍設(shè)備很多，但基本功能不外乎對(duì)信息和數(shù) 據(jù)的處理。可編程終端是具有 I/O 功能的 PLC 人機(jī)界面產(chǎn)品。 PLC 系統(tǒng)軟件與工作過(guò)程 PLC 系統(tǒng)軟件是 PLC 工作所必須的軟件。但在 PLC 中，由于采用的是循環(huán)掃描的工作方式，所用只有掃描到“ 線圈”的觸點(diǎn)時(shí)，才會(huì)動(dòng) 作，沒(méi)有掃描到時(shí)，觸點(diǎn)就不會(huì)動(dòng)。使它涉及到各種指令和內(nèi)存單元，如果執(zhí)行的時(shí)間不超過(guò)規(guī)定的時(shí)間范圍，則證明自身完好，否則系統(tǒng)關(guān)閉。 數(shù)據(jù) I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出操作有的稱為 I/O 狀態(tài)刷新。 在 PLC 的存儲(chǔ)器有一個(gè)專門存放I/O 數(shù)據(jù)區(qū)，其中對(duì)應(yīng)輸入端子的數(shù)據(jù)區(qū)，稱之為輸入映象存儲(chǔ)器。由于 PLC 掃描周期一般只有幾十毫秒，所以兩次采樣時(shí)間很短，對(duì)一般開關(guān)量來(lái)說(shuō)，可以北華航 天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 認(rèn) 為沒(méi)有因間斷采樣引起的誤差。按用戶程序要求及當(dāng)前輸入狀態(tài)，要保持到下次刷新為止。監(jiān)視定時(shí)器就 T1是通常所說(shuō)的“ 看門狗” WDT（ WatchDogTimer），它是用來(lái)監(jiān)視程序執(zhí)行是否正常。 (2)執(zhí)行用戶程序。 PLC 應(yīng)用軟件與一般計(jì)算機(jī)信息處理軟件相比，有很大不同， PLC 應(yīng)用軟件有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)必須與生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合。軟件設(shè)計(jì)人員不能拋開硬件配置和系統(tǒng)孤立地考慮軟件設(shè)計(jì)。在控制系統(tǒng)中，可能包括有多臺(tái)不同型號(hào)的 PLC，計(jì)算機(jī)，外圍設(shè)備等。但使用廣泛的還是梯形圖語(yǔ)言和助記符語(yǔ)言。 PLC 受到的干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。但是在 PLC 控制系統(tǒng)中，如果環(huán)境過(guò)于惡劣，或安裝使用不當(dāng)，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。此外，如果 PLC 安裝位置有強(qiáng)烈的振動(dòng)源，系統(tǒng)的可靠性也會(huì)降低，所以應(yīng)采取相應(yīng)的減振措施。如果一個(gè)系統(tǒng)中含有擴(kuò)展單元，則其電源必須與基本單元共用一個(gè)開關(guān)控制，也就是說(shuō)，它們的上電與斷電必須同時(shí)進(jìn)行。但是禁止采用串聯(lián)接地方式，如圖 24（ c），因?yàn)樗鼤?huì)使各設(shè)備間產(chǎn)生電位差而引入干擾。接地在消除干擾上起很大的作用。這條回路上的電流、各種諧波電流等是個(gè)嚴(yán)重的干擾源。系統(tǒng)地端子 (LG)是抗干擾的中性端子，通常不需要接地，可是，當(dāng)電磁干擾比較嚴(yán)重時(shí)，這個(gè)端子需與接大地的端子 (GR)連接。此外，按鈕觸點(diǎn)的選擇也影響到系統(tǒng)的可靠性。此外， PLC 的輸出端子帶負(fù)載能力是有限的，如果超過(guò)了規(guī)定的最 大限值，必須外接繼電器或接觸器，才能正常工作。若 PLC輸出端子接有感性元件，則應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以保護(hù) PLC 的輸出觸點(diǎn)。在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)，可以利用 看門狗 方法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各組成部分運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。若運(yùn)動(dòng)部件在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到指定位置，發(fā)出一個(gè)動(dòng)作完成信號(hào)，使定時(shí)器清零，說(shuō)明監(jiān)控對(duì)象工 作正常；否則，說(shuō)明監(jiān)控對(duì)象工作不正常，發(fā)出報(bào)警或停止工作信號(hào)。對(duì)于流量、壓力、液面、位移等參數(shù)，往往會(huì)在一定范圍內(nèi)頻繁波動(dòng)，則采用算術(shù)平均法。對(duì)于具有積北華航 天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 分器 A/D 轉(zhuǎn)換來(lái)說(shuō)，采樣時(shí)間應(yīng)取工頻周期 (20ms)的整數(shù)倍。特別是 PLC 的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得 PLC 如虎添翼，由單機(jī)控制向多機(jī)控制，由集中控制向多層次分布式控制系統(tǒng)發(fā)展。不同的企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的要求，規(guī)模以及投資數(shù)額都不相同，存在著不同的層次需求。二是向大型化，網(wǎng)絡(luò)化，多功能的方向發(fā)展。例如德國(guó)西門 子公司的 S7200 既可以單機(jī)運(yùn)行也可以聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制。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。 (4)實(shí)現(xiàn)軟，硬件的標(biāo)準(zhǔn)化 。 北華航 天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20 第 3 章 PLC 的選型 輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 本系統(tǒng) 控制 四層電梯 ,采用集選控制方式。 OMRON 一般只能使用在重型機(jī)械的控制