【正文】 ................................................... 12 PLC 選型分析 ................................................. 12 機(jī)型的確定 ................................................... 13 電梯模型的確定 ..................................................... 14 輸入輸出分配表 ............................................... 14 PLC 接線(xiàn)圖 ................................................... 15 本章小結(jié) ........................................................... 15 第 4 章 電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................. 16 程序流程圖 ......................................................... 16 程序語(yǔ)句 ........................................................... 17 程序調(diào)試 ........................................................... 26 程序運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及調(diào)試 ............................... 27 程序最終運(yùn)行情況 ............................................. 28 PLC 控制系統(tǒng)的外部干擾 ....................................... 28 本章小結(jié) ........................................................... 28 結(jié) 論 ............................................................................................................................................. 29 致 謝 ............................................................................................................................................. 30 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 31 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒 論 研究背景 電梯的組成 電梯是機(jī)電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品 ,機(jī)械部分相當(dāng)于人的軀體 ,電器部分相當(dāng)于人的神經(jīng) .機(jī)與電的高度合一 ,使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜和產(chǎn)品 .對(duì)于電梯的結(jié)構(gòu)而言 ,傳統(tǒng)的方法是分為機(jī)械部分和電氣部分 ,但以功能系統(tǒng)來(lái)描述 ,則更能反映電梯的特點(diǎn) .下面簡(jiǎn)單介紹電梯機(jī)械部分的結(jié)構(gòu) ,而我們的主要目的 是怎樣來(lái)控制它 。門(mén)系統(tǒng)由轎廂門(mén)，層門(mén)，開(kāi)門(mén)機(jī)，門(mén)鎖裝置組成。由電梯限速器 、安全鉗、緩沖器、安全觸板、層門(mén)門(mén)鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開(kāi)關(guān)裝置組成。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。 PLC 的發(fā)展現(xiàn)狀 可編程控制器 （ Programmble Controller） 簡(jiǎn)稱(chēng) PC 或 PLC。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。電源輸入類(lèi)型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC），直流電源（常用的為 24VDC）。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 (3)輸出 處理 階段 當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。 圖 11 繼電器控制電 路及用 PLC 完成其功能的梯形圖 梯形圖的 要點(diǎn) ：梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。 (3)順序功能流程圖（ SFC → Sequential Function Chart ） 順序功能流程圖的規(guī)則是：將順序流程動(dòng)作的過(guò)程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 對(duì)控制系統(tǒng)的功能流程 順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動(dòng)作。指令語(yǔ)句的一般格式為：操作碼 操作數(shù) 。 結(jié)構(gòu)化文本的特點(diǎn)是：能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制運(yùn)算；編寫(xiě)的程序簡(jiǎn)潔、緊湊；需要有一哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 定的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的知識(shí)和編程技巧。國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而 PLC 可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。電梯 運(yùn)行的理想曲線(xiàn)應(yīng)是拋物線(xiàn) 直線(xiàn)綜合速度曲線(xiàn)，即電梯的加、 減過(guò)程由拋物線(xiàn)和直線(xiàn)構(gòu)成。在 PLC 運(yùn)行過(guò)程中，其 CPU 與各設(shè)備之間的信息交換、用戶(hù)程序的執(zhí)行、信號(hào)采集、控制量的輸出等操作都是按照固定的順序以循環(huán)掃描的方式進(jìn)行的，每個(gè)循環(huán)都要對(duì) 所有功能進(jìn)行查詢(xún)、判斷和操作。哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 同時(shí)，制動(dòng)段曲線(xiàn)采用按距離原則，每段距離到的響應(yīng)時(shí)間也不宜超過(guò) 10ms。在該中斷服務(wù)程序中修改計(jì)數(shù)器設(shè)定值的條件，保證下次中斷執(zhí)行。例如在距離平層點(diǎn)的某一距離 L 處，速度應(yīng)降為 Vm/s，而實(shí)際轉(zhuǎn)速高為 Vm/s，則說(shuō)明所加的制動(dòng)轉(zhuǎn)距不夠，因此計(jì)算出此處的給定減速度值 ag 后，使其再加上一個(gè)負(fù)偏差 ε，即使此處的減速度給定值修正為 （ ag+ε）使給定減速度與實(shí)際速度負(fù)偏差加大，從而加大了制動(dòng)轉(zhuǎn)距，使速度很快降到標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降到 120r/min 以后，此時(shí)轎廂距平層只有十幾厘米，電梯的運(yùn)行速度很低，哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 為防止未到平層區(qū)就停車(chē)的現(xiàn)象出現(xiàn)，以使電梯能較快 地進(jìn)入平層區(qū)，在此段采用比例調(diào)節(jié)，并采用時(shí)間優(yōu)化控制，以保證電梯準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)入平層區(qū)，以達(dá)到準(zhǔn)確可靠平層。在估算系統(tǒng)的 I／ O 點(diǎn)數(shù)和種類(lèi)時(shí)，要全面考慮輸入、輸出信號(hào)的個(gè)數(shù)， I／ O 信號(hào)類(lèi)型 (數(shù)字量／模擬量 )，電流、電壓等級(jí)，是否有其他特殊控制要求等因素。 (2)開(kāi)關(guān)量 I／ 0 點(diǎn)數(shù)：可編程控制器開(kāi)關(guān)量 I／ 0 總點(diǎn)數(shù)是計(jì)算所需內(nèi)存儲(chǔ)器容量的重要依據(jù)，一般系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)量輸入輸出的比為 6： 4，然后根據(jù) I／ 0 點(diǎn)數(shù)來(lái)估算所需內(nèi)存量，經(jīng)驗(yàn)公式為所需內(nèi)存總數(shù) =開(kāi)關(guān)量 (輸入十輸出 )總點(diǎn)數(shù) 10 (3)模擬量 I／ 0 總數(shù)：具有模擬量控制的系統(tǒng)就要用到數(shù)學(xué)傳送和運(yùn)算的功能指令，這些功能指令內(nèi)存利用率較低，因此所占內(nèi)存數(shù)要增大。根據(jù)設(shè)備與模塊之間的遠(yuǎn)近程度選擇電壓的大小，一般 5V、 12V、 24V 屬低電平，傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，例如 5V的輸入模塊最遠(yuǎn)不能超過(guò) l0m，也就是說(shuō)，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓的模擬比較可靠。輸出模塊的電流值必須大于負(fù)載電流的額定值。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 電梯模型 的確定 該裝置由底座、立柱及面板、主電路板等組成。 輸入輸出分配表 表 31 為該課題的輸入輸出分配表。 圖 41 程序流程圖 假設(shè)電梯停于一樓，則 D0 中的值為 1。 程序語(yǔ)句 外部信號(hào)輸入存儲(chǔ)程序 (1)內(nèi)呼信號(hào)輸入及存儲(chǔ)程序 編程思路：以一樓內(nèi)呼為例，按下 X000 按鈕，則 Y000 被接通并保持，直到電梯到達(dá)一樓時(shí)利用 X014 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi) Y000。 圖 44 轎廂停于某層時(shí)，所在樓層存于 D0 并用數(shù)碼管顯示程序 梯形圖 比較判斷轎廂上下行程序 編程思路： (1)比較程序 :按下某樓層按鈕則將該按鈕所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中的值與轎廂所在樓層數(shù)據(jù)寄存器 D0 中的值進(jìn)行比較，從而可以判斷上下行。 電梯平層以后，按下開(kāi)門(mén)按鈕或者開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)被觸發(fā)則 C0 得電；按下關(guān)門(mén)按鈕或者關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)被觸發(fā)并且 C0 得電時(shí)， C1 得電。外呼信號(hào)上行與內(nèi)呼信號(hào)上行原理相同，只是加上外呼信號(hào)之后，需要給外呼信號(hào)和內(nèi)呼信號(hào)之間加上互鎖。用戶(hù)編寫(xiě)的程序在總裝調(diào)試前要進(jìn)行模擬 調(diào)試，檢查程序無(wú)誤后可把PLC 接到系統(tǒng)里進(jìn)行總裝調(diào)試。解決的辦法：編寫(xiě)程序應(yīng)該先統(tǒng)觀全局，先根據(jù)整體要求想出設(shè)計(jì)思路，然后再逐一實(shí)現(xiàn)各功能塊程序。 圖 412 電梯響應(yīng)完二樓向下信號(hào)后，響應(yīng)軟元件清零 (4)出現(xiàn)的問(wèn)題：在電梯上行過(guò)程中，同時(shí)按下幾個(gè)外呼信號(hào)和內(nèi)呼信號(hào)，電梯不能在中間信號(hào)處停下，而是一直上行到最遠(yuǎn)信號(hào)所在的樓層。 (3)平層后開(kāi)門(mén)，直至碰到開(kāi)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān)，再經(jīng)過(guò) 3S 的延時(shí)后自動(dòng)關(guān)門(mén)。 (4)相鄰信號(hào)線(xiàn)絕緣降低，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)絕緣電阻引起的干擾。 FX2N 是 FX 系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型 PLC，內(nèi)置用戶(hù)存儲(chǔ)器 8K 步，可擴(kuò)展到 16K 步，最大可擴(kuò)展到 256 個(gè) I/O 點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（ PID、高速計(jì)數(shù)、 A/D、 D/A、等），有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。可以說(shuō)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種進(jìn)步。同時(shí)，我在這里還要感謝我們組的成員虞倩、張擎柱，他們也在畢業(yè)設(shè)計(jì)方面給予了我很多幫助和關(guān)心。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 致 謝 長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，回想整個(gè)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)題目、解決題目，努力汲取新知識(shí)來(lái)豐富自己的過(guò)程，讓我覺(jué)得分外充實(shí)。 同時(shí)也 會(huì)為技術(shù)指標(biāo)的改善，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更新和推 廣提供極大的便利。 (2)其他設(shè)備或空中強(qiáng)電場(chǎng)通過(guò)分布電容的耦合竄入控制系統(tǒng)引起的干擾。上升過(guò)程中，只執(zhí)行上行信號(hào)，下行信號(hào)不執(zhí)行且只保持相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮 ，反之亦然。原因：沒(méi)有將 M0 到 M29 清零，使得這些中間繼電器得電的一直自保持。 (6)全部調(diào)試結(jié)束以后，將程序固化在 EPROM 盒中保存。第三個(gè)問(wèn)題是根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體的確定 PLC 的機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置。如果電梯在一樓或二樓，按下 X002 則 M6 接通， M41 得電并自鎖直到轎廂到達(dá)三樓時(shí)失電。電梯平層時(shí)， M33 得電，轎廂門(mén)打開(kāi)，延時(shí) 3S 后，自 動(dòng)關(guān)閉。 Y006 失電時(shí)， D7 和 M1 M1 M20 被清零 ，梯形圖如圖 43 所示。電梯到達(dá)四樓后，如果同時(shí)按下一樓向上按鈕、二樓向上按鈕、三樓向上按鈕，則轎廂首先下行至一樓響應(yīng)最遠(yuǎn)反向呼信號(hào)。 圖 32 PLC 輸入輸出接線(xiàn)圖 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)有關(guān)電梯硬件設(shè)計(jì)加以介紹和分析，包括 PLC 的選型，并介紹了 PLC的各項(xiàng)指標(biāo)及數(shù)據(jù)對(duì)電梯工作中的影響，并設(shè)計(jì)出模型圖，助于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性。 面板上的輸出信號(hào)端子有外呼指示燈、轎廂上升下降控制、內(nèi)選指示燈、廂門(mén)控制，公共端 Ⅱ 等共計(jì) 18 個(gè)，控制時(shí)應(yīng)分別與 PLC 主機(jī)輸出端連接，公共端 Ⅱ 與主機(jī)輸出 COM連接。 安裝存儲(chǔ)盒后，最大可以擴(kuò)展到 16000 步 。頻繁、電感性、低功率因數(shù)的負(fù)載，推薦使用晶閘管輸出模塊，但缺點(diǎn)是模塊價(jià)格高，過(guò)載能力差?？删幊绦蚩刂破黜樞驋呙璧墓ぷ鞣绞绞顾荒芸煽康慕邮粘掷m(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。同樣的程序，在不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品中，所需的內(nèi)存量不同，把一個(gè)程序段中接點(diǎn)數(shù)與存放該程序所代表的機(jī)器語(yǔ)言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱(chēng)為內(nèi)存利用率。 整體設(shè)計(jì)流程的確定 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟 (1)確定控制對(duì)象和控制范圍 (2)可編程控制器的機(jī)型選擇 (3)制定控制方案 (4)硬件與程序設(shè)計(jì) (5)總裝調(diào)試 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)基于三菱 FX2N 系列 PLC 電梯的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析， 介紹了電梯速度曲線(xiàn)產(chǎn)生的方法，對(duì)電梯的加速度和減速度詳細(xì)的描述，說(shuō)明 PLC 在電梯運(yùn)行中起到的關(guān)鍵作用，并對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟加以概況。 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(lái)控制，以保證平層的精度。加速過(guò)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(mǎn)足，每次中斷后，不再執(zhí)行加速程序，直接從中斷返回。一般只能從用戶(hù)程序執(zhí)行時(shí)間最短采取方法。按保守值計(jì)算，電梯加速過(guò)程中每次查表的時(shí)間間隔不宜超過(guò)10ms。同時(shí)，