【正文】 臺基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 3 在妮羅宮殿。其結(jié)構(gòu)主要可分為機房、井道、層站三大部分。 電梯是多層建筑的垂直運輸設(shè)備，它有一個轎廂和一個對重，用鋼絲繩連接，經(jīng)電動機驅(qū)動的曳引輪帶動，沿垂直的導(dǎo)軌上下運動。 另外，國家標準 GB728887《電梯制造與安裝規(guī)范》， 闡釋 電梯的技術(shù) 如下 ： 電梯是服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式提升設(shè)備，包括一個轎廂，轎廂的尺寸與結(jié)構(gòu)形式可使乘客方便的進出，轎廂至少部分的在兩根垂直的或與垂直方向成傾斜角小于15186。 總之，電梯的控制是 遠沒想象中 的簡單 ，可編程控制器 （ PLC） 的使用 正解決了這一難題， PLC 是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備， 隨著科技發(fā)展 ，使得 PLC的體積大大減小， 抗干擾性能 不斷 增強、 功能 愈加 完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠，電氣 與 機械 部件有機地結(jié)合在 PLC 中 ，把 計算機 、 儀表、電子的功能 結(jié)合 在一起。 美國曾有人對電梯的安全性做過科學(xué)的調(diào)查， 其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全 數(shù) 倍。保護措施在設(shè)計電梯時都被考慮采取， 在設(shè)計電梯的時候，對機械零部件和電器元件 等 都采取了 較大 的 安全和保險系數(shù) 。 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)、微機控制系統(tǒng)。隨著人們生活水平的不斷提高，對電梯的期望越來越高，特別 是電梯的可靠性、乘坐的舒適性、節(jié)能程度和運行速度等受到廣泛關(guān)注 。而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性 。 乘坐電梯更加安全可靠。 采用 PLC 控制的電梯 開發(fā)周期短 、控制方便 、 安全 ，這種電梯運行更加 穩(wěn)定 ， 靈活性較以往的繼電器控制系統(tǒng)大大的提高 ， 可完成符合現(xiàn)代人需要的任務(wù)，成為電梯控制系統(tǒng)的主流發(fā)展方向之一。角的兩側(cè)剛性導(dǎo)軌之間，運送乘客和（或）貨物的固定設(shè)備 [1]。 因此對于商場、車站等用的自動扶梯或自動人行道，按專業(yè)定義 是不能成為電梯的 ， 僅僅稱得上 電梯家族里的一個分支。它的機械部分相當于人的軀體，電氣部分則相當于人的大腦神經(jīng)系統(tǒng)，使電梯成為現(xiàn)代科技的綜合產(chǎn)品。 像電梯這種升降設(shè)備早在 古代農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)中的原始起重升降機械 中就有出現(xiàn) ，在中國周朝時期 （公元前 1100 年 ）就 曾有 轆轤 （ 提水用的 ） ，是由木制（或竹制）的支架、卷筒、貢柄和繩索組成的卷筒式卷揚機。活特曼制作的。 在 1889 年，美國奧梯斯升降機公司推出了世界第一部以電動機為動力的升降機， 這才開始出現(xiàn)了名副其實的電梯 ，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。 在第二次世界大戰(zhàn)以后，美國的建筑業(yè)得以快速發(fā)展，促使電梯也進入發(fā)展時期，新技術(shù)被廣泛用于電梯。 1967 年 電梯拖動系統(tǒng) 應(yīng)用了 固體晶閘管。至此，電梯的控制技術(shù)有了很大發(fā)展。 1985 年以后，又將其延伸到中、低速交流調(diào)速電梯。 當前，在電梯電力拖動方面，除了大容量電梯還采用直流拖動系統(tǒng) 以外，用交流變頻調(diào)速方式取代直流調(diào)速方式，已成為高速電梯的主流。全世界每年電梯需求量大約在 15 萬 臺左右。其中 三菱公司和 奧梯斯公司 在 世界 占據(jù)龍頭老大的位置。 目前， 液壓電梯越來越多地 被 使用 在 低層樓房 ， 國外以交流電梯取代直流電梯 是主趨勢 ，此外，家用小型電梯 越來越受有錢人們的喜愛 。 改革開放 后 ， 電梯的需求量 在 我國急劇上升。 1989 年 9552 臺 電梯 被生產(chǎn)， 總產(chǎn)值為 億元。截止 1992 年，在全國運行的電梯有 10 萬基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 5 臺，其中客梯占 40%，其余為貨梯、雜物梯和自動扶梯。 1980 年以前， 只有 不 到 10 家 全國電梯生產(chǎn)企業(yè)， 1983 年電梯生產(chǎn)企業(yè)增加到20 家，到 1991 年， 已有 200 多家 國內(nèi)電梯生產(chǎn)企業(yè)，多數(shù)為中、小型企業(yè)。 80 年代中期，我國電梯工業(yè)取得 的 迅速發(fā)展 可見 一斑 。如：中國迅達公司、天津奧梯斯公司、上海三菱公司、蘇州迅達公司和廣州電梯工業(yè)公司等企業(yè)，就是通過合資和補償貿(mào)易方式，引進發(fā)達國家的先進管理和技術(shù)，不斷改善現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理體制，使企業(yè)素質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量都提高到了一個新水平，推出一代電梯新產(chǎn)品。 目前，交流調(diào)壓調(diào)速電梯技術(shù)已趨成熟，一些企業(yè)都有成功的產(chǎn)品。在技術(shù)上，應(yīng)該說這是一大進步，用 PC 對單梯進行控制 還是有前途的。一些合資產(chǎn)業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻。 1997全部淘汰 掉 老型繼電器控制電梯。一些 合資產(chǎn)業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻。在八五期間，分批淘汰老型繼電器控制的交流雙速電梯以及 1m/s 以下的低速電梯。 近年來， 我國電梯行業(yè)，正在 越來越規(guī)范，為走向世界打下基礎(chǔ)。在一些發(fā)達的工業(yè)國家，電梯的使用相當普遍。 設(shè)計內(nèi)容主要包括電梯的拖動和控制技術(shù)， 電梯 控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計（梯形圖程序設(shè)計）， 程序的仿真 。 [4] 到 20 世紀 60 年代，由于小型計算機的出現(xiàn)和大規(guī)模的生產(chǎn)和發(fā)展，人們曾試圖用小型計算機來實現(xiàn)工業(yè)控制的要求；但由于 編程技術(shù) 太繁瑣、 價格 不菲、 輸入、輸出電路信號及容量 難 匹配 、 等原因， 不曾被應(yīng)用開來 。這些要求的的實質(zhì)內(nèi)容是提出了將繼電接觸器控制的簡單易懂、使用方便、價格低廉、的優(yōu)點與計算機的功能完善、靈活性、通用性好的優(yōu)點結(jié)合起來，將繼電接觸器控制的硬連線邏輯轉(zhuǎn)換為計算機的軟件編程的設(shè)想。當時開發(fā) PLC 的母的是為了取代繼電器邏輯控制系統(tǒng)，所以最初的 PLC 其功能也僅限于執(zhí)行繼電器邏輯、及時、計數(shù)等功能。國際電工委員會（ IEC）曾于 1982 年 11 月頒發(fā)了可編程控制器標準草案第一搞， 1985年 1 月發(fā)表了第二稿， 1987 年 2 月頒布了第三稿。定義強調(diào)了 PLC 應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境， 廣泛基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 10 的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。它能完成邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)運算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出的功能”，而且非常容易于“工業(yè)控制系統(tǒng)連成一體”，易于“擴充”。這種控制器的核心思想就是采用軟件編程方法替代繼電器控制系統(tǒng)的硬連線方式，并有大量的輸入傳感器和輸出執(zhí)行器的接口，可以方便地在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場直接使用。 PLC 誕 生不久即顯示了其在工業(yè)控制中的重要性，在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用?，F(xiàn)在 PLC 不僅能得心應(yīng)手地應(yīng)用于制造業(yè)自動化，而且還可以應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)，所有的這些已經(jīng)成為自動化技術(shù)領(lǐng)域的三大支柱之一，即使在現(xiàn)場總線技術(shù)成為自動化技基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 11 術(shù)應(yīng)用熱點的今天， PLC 仍然是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中不可缺少的控制器。 崛起 階段 從 20 世紀 70 年代中期到 80 年代初期。這之前的 PLC主要是單機應(yīng)用和小系統(tǒng)、小規(guī)模的應(yīng)用； 但隨著對工業(yè)自動化技術(shù)水平、控制性能和控制范圍要求的提高，在大型的控制系統(tǒng)（如冶煉、飲料、造紙、污水處理等）中， PLC 也展示出了強大的生命力。由于 網(wǎng)絡(luò)通信功能和 模擬量處理功能的提高， PLC 控制系統(tǒng) 被廣泛地應(yīng)用到 過程控制領(lǐng)域 中 。其實關(guān)于 PLC 開放性的工作在上世紀 80 年代就已經(jīng)展開；但由于受到各大公司利益的阻撓和標準化難度的影響，這項工作進展得并不順利。隨著新一代開放式 PLC 走向市場，國內(nèi)的生產(chǎn)廠家，如和利時、浙大中控等生產(chǎn)的基于 IEC611313 編程語言的 PLC 可能在未來的市場中占有一席之地。今天的 PLC 不再局限于邏輯控制，在運動控制、 過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。綜合相關(guān)資料， 20xx 年全球 PLC的銷售收入為 100 億美元左右，在自動化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。 PLC 用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算 1K 邏輯程序不到1 毫秒。 相同 I/O 點數(shù)的系統(tǒng) ，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大約能省 40%左右）。 PLC 由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制器。在電子線路、 機械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累 的生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路， I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；對電源部分采取了很好的調(diào)整和保護措施，如多級濾波、采用集成電壓調(diào)整器等，以適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動和過電壓、欠電壓的影響；在軟件上采用了數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施，采用信息保護和恢復(fù)技術(shù)，實時報警和運行信息顯示等。對于需要擴展的系統(tǒng)，只要選好擴展的模塊，經(jīng)過簡單的鏈接即可。 （ 3） 變成方便，易于使用 PLC 是面向用戶的智能控制器，因為其最初的邏輯就是要取代繼電器邏輯，所以，在 PLC 誕生之時， 其設(shè)計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，其編程語言采用了和傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中電氣原理圖相似的梯形圖語言， PLC 的內(nèi)部元器件也用過去就熟悉的諸如中間繼電器、定時器、計數(shù)器等名稱。 PLC 控制系統(tǒng)可大可小，能輕松完成單擊控制系統(tǒng)、批量控制系統(tǒng) 、制造業(yè)自動化中的復(fù)雜邏輯 順序控制、流程工業(yè)中大量的模擬量控制、以及組成通信網(wǎng)絡(luò)、進行數(shù)據(jù)處理和管理任務(wù)。由于用軟件編程取代了硬連線 實現(xiàn)控制功能，大大減輕了繁重的工業(yè)編程語言，且都具有強制的仿真的功能，故程序的設(shè)計、修改和調(diào)試都很方便，這樣可大大縮短設(shè)計和投運周期。共計 需要的輸入 I／ 0 點為 3N+l3 個。再則根據(jù)系統(tǒng)的要求合理的分配 plc 的 I／ O 接口，編制 PLC 的 I／ O 地址分配表，并繪制出 Plc的 I／ 0 端子接線圖，最后用 STEP7 Micro WIN 西門子 特有的編程軟件 編寫電梯控制系統(tǒng)的軟件 ，并完成程序的仿真，監(jiān)控仿真過程中的內(nèi)存分配表等以確定程序的正確性。對于電流不同的電梯，如直流電和交流電，除了部分的控制功能以及輸人和輸出信號有區(qū)別外，其他由 PLC 電梯信號控制的功能基本都相同，因而 PLC 控制系統(tǒng)具有很強的通用性。拖動控制系統(tǒng)的工作情況及工作過程中的反饋信號可直接送入 PLC，由 PLC 向拖動系統(tǒng)發(fā)出控制信號。 [11] 趙迎春對電梯控制系統(tǒng)的調(diào)速部分有如下介紹：在拖動系統(tǒng)中，現(xiàn)在國內(nèi)多采用電梯專用變頻電機和與之相配套的專用變頻器．專用變頻器是為了滿足電梯的靈活調(diào)速、控制及高精度平層等要求而專門設(shè)計的．變頻器控制電梯變頻電機按圖 1 所示理想速度曲線運行． 電機何時啟動、換速以及電機轉(zhuǎn)向是由 PLC 根據(jù)電梯呼梯、減速等信號做出決策，發(fā)出信號給變頻器．當變頻器接收到 PLC 控制器發(fā)出的呼梯方向信號，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動電動機，達到最大速度后，勻速運行，在到達目的層的減速點時， PLC 控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設(shè) 定的減速度將最大速度減至爬行速度．在減速運行過程中，變頻器能夠自動計算出減速點到平層點之間的距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運行，使低速爬行時間縮短至 0． 3 S．在電梯的平層過程中變頻器通過調(diào)整平層速度或制動斜坡來調(diào)整平層精度，即當電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動斜坡值．在電梯到距平層位置 4～ 10 cm 時，有平層開關(guān)自動斷開低速信號，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實現(xiàn)高精度的平層，從而達到平層的準確可靠 。 FU1 為熔斷器，起過電流保護作用。一至四層有到位行程開關(guān) SQ1～ SQ4。 可編程控制器 S7— 200 的 CPU226 輸入，輸出點數(shù)為 24／ 16， 足以滿足要求。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實時特性；強勁的通訊能力；豐富的擴展模塊等。 STEP 7Micro/WIN 32 是西門子公司專門為 S7200 系列 PLC 設(shè)計在個人計算機Windows 操作系統(tǒng)下運行的編 程軟件，它的功能強大，使用方便，簡單易學(xué)，可用梯形圖（ LAD）、語句表（ STL）和功能塊圖三種編程語言編制程序，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。指令是指示 PLC 動作的文字代碼或圖形符號。 PLC 提供了功能較為完整的編程語言，以適應(yīng) PLC 在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。梯形圖 (LD)是目前使用最廣泛的PLC 圖形編程語言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達清楚。它是SIMATIC 工業(yè)軟件的組成部分。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用 OB1 并用這個調(diào)用啟動用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。 程序設(shè)計常用方法 在工程中，對 PLC 應(yīng)用程序的設(shè)計有多種方法，這些方法的使用，也因各個設(shè)基于 PLC 的電梯自動運行系統(tǒng)的設(shè)計 25 計人員的技術(shù)水平和喜好有較大的差異。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。該方法法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計法進行 PLC 程序的設(shè)計，它使用邏輯表達式描述問題。在用順序控制設(shè)計法編程時，功能圖是很重要的工具。 一個順序功能圖中至少有一個出初始步。 電梯應(yīng)具有最遠反向外梯