【正文】 ，這些都使得可編程序控制器的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 以 PLC 作為控制器的 PLC 控制系統(tǒng)是從根本上改變了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的工業(yè)原理和方式。不同的是繼電器控制系統(tǒng)在控制線路被 PLC 中的程序代替，這樣一旦生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就只需要修改程序就可以了。通過(guò)計(jì)算機(jī)與 PLC 本 身的工作目的，原理和方 式上都存在著較大的差異，其結(jié)果比較見表 22。 ⑷ 對(duì)程序及有關(guān)數(shù)據(jù)有電池供電進(jìn)行后備，一旦斷電或運(yùn)行停止，有關(guān)狀態(tài)及信息不會(huì)丟失。 ⑻ 另外， PLC 程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)易懂易維護(hù)，更適合于工程技術(shù)人員。并開始與 小型計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了以 PLC 為重要部件的分布式控制系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中最核心的模塊是主控模塊（也稱 CPU），它包括： CPU，存儲(chǔ)器，通信接口等部分。完成數(shù)據(jù)和信息的處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)，完成用戶指令規(guī)定的各種操作。采用冗余技術(shù)可使 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間達(dá)幾十萬(wàn)小時(shí)以上。 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：用于存放用戶經(jīng)編程器或計(jì)算機(jī)輸入的應(yīng)用程序。目前，生產(chǎn)廠家已開發(fā)出各種型號(hào) 的模塊供用戶選擇。 I/O 電路 PLC 的基本功能就是控制，它采集被控對(duì)象的各種信號(hào)。因此，它的主要任務(wù)是輸入程序，調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過(guò)程。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，沒有掃河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 描到時(shí)，觸點(diǎn)就不會(huì)動(dòng)。 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。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)，可以認(rèn)為沒有因間斷采樣引起的誤 差。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。 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)： 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè) （ 1） 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)必須與生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合。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。經(jīng)過(guò) 30 幾年的迅速發(fā)展， PLC已不僅能進(jìn)行開關(guān)量控制，而且還能進(jìn)行模擬量控 制，位置控制。作為控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備， PLC 將朝著體積更小，速度更快，功能更強(qiáng)，價(jià)格更低的方向發(fā)展。這種 PLC 網(wǎng)絡(luò)一般是多級(jí)的，網(wǎng)絡(luò)的最底層是現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí)，網(wǎng)絡(luò)的最上層為組織管理級(jí)。例如西門子的S7300 采用 SIMATICS7 的模塊，它的軟件編程，監(jiān)控都可以在 Windows 操作平臺(tái)上操作和運(yùn)行。電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng)，當(dāng)變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號(hào)，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，達(dá)到最大速度后，勻速運(yùn)行，在到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時(shí)，控制器發(fā)出切斷高速度信號(hào)，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(yùn)行過(guò)程中，變頻器的能夠自動(dòng)計(jì)算出減速點(diǎn)到平層點(diǎn)之間的距離，并計(jì)算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運(yùn)行，使低速爬行時(shí)間縮短至 ，在電梯的平層過(guò)程中變頻器通過(guò)調(diào)整平層速度或制動(dòng)斜坡來(lái)調(diào)整平層精度。利用 PLC 擴(kuò)展功能模塊 D/A 模塊實(shí)現(xiàn)速度理想曲線輸出，事先將數(shù)字化的理想速度曲線存入 PLC 寄存器，程序運(yùn)行時(shí)，通過(guò)查表方式寫入 D/A，由 D/A 轉(zhuǎn)換成模擬量后將速度理想曲線輸出。在一個(gè)周期內(nèi)， CPU 對(duì)整個(gè)用戶程序只執(zhí)行一遍。這種中斷不能由 程序進(jìn)行開關(guān)，一旦設(shè) 定，就一直按設(shè)定時(shí)間間隔循環(huán)中斷，所以，起動(dòng)運(yùn)行條件需放在中斷服務(wù)程序中，在不滿足運(yùn)行條件時(shí)，中斷即返回。 電梯控制系統(tǒng)特性 在電梯運(yùn)行曲線中的啟動(dòng)段是關(guān)系到電梯運(yùn)行舒適感指標(biāo)的主要環(huán)節(jié)，而舒適感又與加速度直接相關(guān)，根據(jù)控制理論，要使某個(gè)量按預(yù)定規(guī)律變化必須對(duì)其進(jìn)行直接控制，對(duì)于電梯控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要使加速度按理想曲線變化就必須采用加速度反饋，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的力 矩方程式 :M— MZ=Δ M=J（ dn/dt），可見加速度的變化率反映了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)距的變化，控制加速度就控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)距Δ M=M— MZ。電梯以對(duì)應(yīng)模式的最大值運(yùn)行，在該模式減速點(diǎn)到后，產(chǎn)生高速計(jì)數(shù)中斷，執(zhí)行減速服務(wù)程序。電梯邏輯控制部分的程序掃描時(shí)間已超過(guò) 10ms，盡管采取了一些減少程序掃描時(shí)間的辦法，但仍無(wú)法將掃描時(shí)間降到 10ms 以下。由于電梯邏輯控制部分程序最大，而 PLC 運(yùn)行采用周期掃描機(jī)制，因而采用通 常的查表方法，每次查表的指令時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，不能滿足給定曲線的精度要求。能保證 a、 p 最佳取值的電梯運(yùn)行曲線稱為電梯的理想運(yùn)行曲線。國(guó)內(nèi)廠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)。 （ 4） 實(shí)現(xiàn)軟，硬件的標(biāo)準(zhǔn)化 長(zhǎng)期以來(lái)， PLC 走的是專門化的道路，使其在獲得成功的同時(shí)也帶來(lái)諸多的不便。隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，這種多分布式的 PLC 控制系統(tǒng)不再是單一的，除了控制功能外，還可以實(shí)現(xiàn)在線優(yōu)化，生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)調(diào)度，產(chǎn)品計(jì)劃，統(tǒng)計(jì)管理等功能，成為一種測(cè)，控，管一體化的多功能綜合系統(tǒng)。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。 PLC 的主要應(yīng)用領(lǐng)域是自動(dòng)化。但使用廣泛的還是梯形圖語(yǔ)言和助記符語(yǔ)言。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)。 ② 執(zhí)行用戶程序。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。在 PLC 的存儲(chǔ)河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 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。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。 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。輸出電路的功能就是接受 PLC 輸出的控制信號(hào)，對(duì)被孔對(duì)象執(zhí) 行控制任務(wù)。 （ 3）電源模塊 該模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供 CPU 存儲(chǔ)器所需的直流電源，是整個(gè) PLC 系統(tǒng)的能源供給中心。 ③ 通信接口：主控模塊通常有一個(gè)或一個(gè)以上的通信接口（簡(jiǎn)稱通信口），用以與計(jì)算機(jī)，編程器相連，實(shí)現(xiàn)編程，調(diào)試，運(yùn)行，監(jiān)視等功能。監(jiān)控程序和 PLC 的硬件組成與專用部件的特性有關(guān)，用戶不能隨意訪問和修改這部分存儲(chǔ)器的程序。如日本歐姆龍公司生產(chǎn)的 OMRONC200H 型PLC 采用的是 Motorola 公司生產(chǎn)的 MC68B09 的 CPU 芯片。PLC 在 CPU 的控制下使整個(gè)機(jī)器有條不紊的協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的控制。系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。這樣相輔相成，構(gòu)成一個(gè)功能較強(qiáng)的完整的控制系統(tǒng)。 ⑺ 隨著構(gòu)成 PLC 的元器件性能的提高， PLC 的可靠性也在相應(yīng)的提高。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間是實(shí)踐，人們又發(fā)現(xiàn)， PLC 與一般的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比， PLC 還是有著較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，其原因是 PLC 專為在工業(yè)環(huán) 境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，在 PLC 中采用了如下的硬件和軟件措施： ⑴ 光電耦合隔離和 RC 濾波器，有效地防止了干擾信號(hào)的進(jìn)入。需要重新設(shè)計(jì)，改變繼電器和接線 適應(yīng)性強(qiáng)，只需對(duì)程序進(jìn)行修改 控制速度 低。盡管現(xiàn)在的河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) PLC 控制系統(tǒng)已發(fā)生了很大的變化，但是從自動(dòng)控制的角度來(lái)看， PLC 控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上仍有相似之處?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。因此，美國(guó)電河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 氣制造協(xié)會(huì) NEMA（ National Electrical Manufacturers Association） 將之正式命名為 PC（ Programmable Controller） 。它的控制功能也僅僅只局限于邏輯控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)等這樣一些簡(jiǎn)單的控制，一旦動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，布線，裝配，和調(diào)試。 式（ 1）中的 )/1)((1 gQGs ???? ， )/1(2 gWs ??? 上式中： G轎廂自重（ N）； Q額定載重量（ N）； W對(duì)重裝置重量（ N）； ? 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 電梯加速度。顯然，這就是直溜電機(jī)的致命缺陷，是直流電機(jī)最終被交流電機(jī)代替的根本原因。因此，消除了振動(dòng)和噪聲。在整個(gè)運(yùn)行期間準(zhǔn)確地給位置信號(hào)加上精確地按樓層距離直接?？康恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)，在 VVVF 控制系統(tǒng)中其直接?？坑?PC機(jī)，變頻器，曲線卡三個(gè)方面組成。再把直流逆變成電壓幅度和頻率可變的交流。能節(jié)約能量達(dá)45%。操縱箱上設(shè)置有手柄開關(guān)或與層站對(duì)應(yīng)的按鈕或觸鈕，操縱箱上的按鈕或觸鈕城內(nèi)指令按鈕或觸鈕。 總之，從理論上講，電梯是垂直運(yùn)動(dòng)的運(yùn)輸 工具，無(wú)需旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)拖動(dòng)，更新的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際上就是直線電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。 可控硅直接供電拖動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)上早有應(yīng)用，但用于電梯上卻要解決舒 適感問題。單雙速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)采用開環(huán)方式控制，線路簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，因此目前仍在電梯上廣泛應(yīng)用。 20 世紀(jì) 90年代，調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速電梯開始占領(lǐng)市場(chǎng)。作為我國(guó) 20 世紀(jì) 70 年代電梯的主要標(biāo)志是交流雙速電梯。轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) （ 6）開門方向：人在轎廂外面對(duì)轎廂門向左方向開啟為左開門，門向右方向開啟為右開門，兩扇門分別向左右開啟者為中開門，也稱中分門。 電梯的型號(hào) 電梯的型號(hào)編制方法：型號(hào)，即采用一組字母和數(shù)字，以簡(jiǎn)單明了的方式，將電梯的基本規(guī)格的主要內(nèi)容表示出來(lái)。一般提 升高度 h≤ 50M。 ⑵ 交流雙速電梯：牽引電機(jī)為電梯專用的變極對(duì)數(shù)的交流異步電動(dòng)機(jī)，梯速V≤ 1M/S，提升高度 h≤ 50M。 ⑽ 建筑施工電梯：建筑施工電梯指建筑施工與維修用的電梯。 ⑺ 觀光電梯：觀光電梯是一種供乘客觀光用的，轎廂透明的電梯。此種電梯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱按鈕在廳門外側(cè)，無(wú)乘人必備的安全裝置。而且安全設(shè)施齊全，裝潢美觀。 1967 年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)筒化，性能提高。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?yè)P(yáng)機(jī)。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。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。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在 文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。 1955年出現(xiàn)了小型計(jì)算機(jī) (真空管 )控制電梯。主用與賓館，飯店，辦公樓，大型商店等客流量大的場(chǎng)合。 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。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。消防梯轎廂的有效面積應(yīng)不小于 M2。如防爆電梯，防腐電梯等。 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≤ 。梯速 V≤ 1M/S，一般提升高度 h≤ 20M。 （ 4）轎廂形式：有柵欄門，封閉式中分門，封閉式雙折 門。轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩的運(yùn)行速度。電梯的運(yùn)行速度越快，底坑一般越深。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。 VVVF 電梯由于其體積小。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。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。中間層站的召喚箱各設(shè)置兩只按鈕或觸鈕。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。所需的緊急供電裝置的尺寸也比較小。故乘坐電梯舒適感極好。因?yàn)槠湎到y(tǒng)中采用了高時(shí)鐘頻率。其他四種調(diào)速方式都可以達(dá)到很高的性能。f 鋼絲繩與 曳引 輪槽間的當(dāng)量摩擦系數(shù)，它的大小與輪槽的形型尺寸及鋼絲繩和輪間的摩擦系數(shù) f 有關(guān)，常取 ～f ? ff ???? ?? ???? ?? 2s in2s in22 )s in( s in439。繼電器控制電路部分是控制系統(tǒng)的核心部分。所以人們將可遍程序控制器稱之為 PCL（ Programmable Logical Controller） ，即可編程序邏輯控制器 。為了使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化。繼電器控制系統(tǒng)是控制功能是通過(guò)采用硬件接線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而 PLC 控制系統(tǒng)的控制功能是通過(guò)存儲(chǔ)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不僅可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制，還可以進(jìn)行模擬量控制，順序控制。正是上述原因， PLC 控制系統(tǒng)除了可以完成傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)所具有的全部功能外，還可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制，開環(huán)或閉環(huán)過(guò)程控制，甚至多級(jí)分布式控制。 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 表 22 PLC 與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比較表 比較項(xiàng)目 通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng) 工作目的 科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)管