【正文】 電時，可能使正在運行的轎廂卡在層樓之間，使乘客無法出來，因此配備緊急平層裝置有時是必要的。基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 13 4 可編程控制器 概述 可編程控制器的發(fā)展可編程控制器(Programmable Logic Controller)又稱 PLC。 PLC 的分類按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC 可分為整體式和模塊式兩種類型。編程語言雖多是梯形圖，但組態(tài)、尋址方式、語言結(jié)構(gòu)均不相同； PLC 的功能邏輯控制：邏輯控制是用 PLC 的與、非、或指令取代繼電器觸點的串、并聯(lián)等邏輯連接，實現(xiàn)開關(guān)量的邏輯與順序控制，這是 PLC 最基本的功能；定時與計數(shù)控制：定時與計數(shù)控制是用 PLC 的定時器、計數(shù)器指令來取代時間繼電器等，實現(xiàn)某些操作的時間控制與計數(shù)控制；數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理時用 PLC 的數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)碼轉(zhuǎn)換、編碼、譯碼以及數(shù)學(xué)運算和邏輯運算等指令來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析和處理；基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 16 步進(jìn)控制：步進(jìn)控制時用 PLC 的步進(jìn)指令取代有硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器等，實現(xiàn)上、下道工序操作的控制；運動控制：運動控制是通過高速計數(shù)器和位置控制模塊等來控制步進(jìn)電動機或伺服電動機，從而控制單軸或多軸生產(chǎn)機械，使其運動部件按照要求的速度作直線或圓弧運動；過程控制：過程控制是通過 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換，用 PLC 的 PID 指令對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、速度、流量等模擬量進(jìn)行單回路或多回路的閉環(huán)控制，使這些物理量保持在給定值上；通信與網(wǎng)絡(luò)控制：通過各種通信模塊能夠?qū)?PLC 與 PLC、PLC 與上位計算機之間連接成一個網(wǎng)絡(luò)，實行遠(yuǎn)程 I/O 訪問或數(shù)據(jù)傳輸?shù)瓤刂乒δ?，?gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)；監(jiān)控功能：監(jiān)控功能是指 PLC 能夠監(jiān)控系統(tǒng)各部分的運行狀態(tài)和進(jìn)程，對系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報警或自動終止運行，通過人機界面可以實時顯示系統(tǒng)狀態(tài)，從而方便地在線修改控制程序或?qū)?I/O 和內(nèi)部某些存儲器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在程序設(shè)計方面，微機控制系統(tǒng)的設(shè)計需要有較高的計算機知識和設(shè)計經(jīng)驗，而 PLC 的基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 18 編程語言簡單易學(xué)。從站基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 19 不初始化信息，但是當(dāng)主站發(fā)出申請或查詢時，從站才響應(yīng)。對曳引電機的調(diào)速主要有兩種方法，一種是變壓調(diào)速，使用繼電器—觸點的方式，即在需要變速時通過繼電器使觸點動作來使變速線路接通或斷開（一般是控制電阻的接入或斷開） ，另一種則是變頻調(diào)速，通過變頻器 U/f 控制頻率的大小來改變電機的轉(zhuǎn)速，也可以通過矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制。全面而完善的保護(hù)功能為系統(tǒng)提供了可靠而良好的保護(hù)性能，高性能的矢量控制技術(shù)，有多種控制方式靈活選用，適用不同的領(lǐng)域。在這里使用高速計數(shù)器（旋轉(zhuǎn)編碼器）計數(shù)代替開關(guān)就能克服以上缺點。NNNNNYYYYY開始輸入外召喚信號置初始狀態(tài)輸入內(nèi)指令信號啟動關(guān)門啟動、滿速運行關(guān)門結(jié)束？層樓到？換速嗎？開門平層減速平層位置到？停止運行？停止圖 基于 PLC 的電梯系統(tǒng)控制流程圖電梯運行速度曲線如圖 所示。電梯首次運行時以及每次下行到一層停車后必須給高速計數(shù)器復(fù)位，以避免曳引鋼絲繩打滑等硬件導(dǎo)致的計數(shù)器誤差累計?；?PLC 的電梯控制器設(shè)計 34 圖 USS 協(xié)議初始化圖 電梯運行PLC 在有門鎖信號的前提下，置變頻器頻率為 50Hz，輸出慢速運行，上行與下行互鎖。通過 PLC 的編碼 ENCO 與段碼 SEG 指令來驅(qū)動數(shù)碼管使之作相應(yīng)的樓層位置顯示。為防止計數(shù)器在計數(shù)脈沖高電平期間重復(fù)計數(shù)，采用樓層計數(shù)信號上沿觸發(fā)樓層計數(shù)。M icromaster 440 變頻器采用多段速運行方式，PLC 根據(jù)呼叫信號計算出運行方向，向變頻器發(fā)出上行、下行命令，使變頻器建立勵磁，輸出轉(zhuǎn)矩。PLC 與數(shù)碼管連接，串聯(lián)一個電阻。 也 可 用 兩 組 晶 體 管 變 流 器 構(gòu) 成 可 逆 變 流 器 ， 由 于 其 功 率 方 向 可 逆 ， 可 以 進(jìn)行 再 生 運 轉(zhuǎn) ； 平 波 回 路 ： 在 整 流 器 整 流 后 的 直 流 電 壓 中 ， 含 有 一 定 脈 動 電 壓 ， 此 外 逆變 流 器 產(chǎn) 生 的 脈 動 電 流 也 使 直 流 電 壓 波 動 。自由口通信協(xié)議是指由用戶定義通信協(xié)議，用戶可以通過設(shè)置特殊存儲器的參數(shù)改變通信口的數(shù)據(jù)傳輸率、數(shù)據(jù)格式，以適用不同的通信協(xié)議。靈活多樣的通信功能，使 S7200 PLC 易于實現(xiàn)分散的、多級控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)唯一的優(yōu)勢就是價格比較便宜；PLC 與單片機控制系統(tǒng)比較：單片機具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉等優(yōu)點，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。在被控對象的硬件配置確定以后，可以編寫不同的用戶程序，方便快捷地改變工藝流程；編程方法簡單、容易掌握：PLC 最基本的編程語言都是采用源于繼電器控制線路的梯形圖，這種圖形化的語言不需要使用者具備專門的計算機編程知識，極易被一般工程技術(shù)人員理解和掌握。 PLC 的主要性能指標(biāo)輸入/輸出（I/O）點數(shù)：I/O 點數(shù)是 PLC 最重要的技術(shù)指標(biāo)之一，因為在選用 PLC 時，要根據(jù)控制對象的被檢測信號輸入的個數(shù)和控制量輸出的個數(shù)來確定機型；基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 14 存儲容量：存儲容量決定了 PLC 可以容納用戶程序的長度；掃描速度；掃描速度是 PLC 執(zhí)行程序的速度，是衡量 PLC 性能的重要指標(biāo)，例如，西門子 S7200 系列 PLC 執(zhí)行一條布爾指令所用的時間為 ，這在微型機中屬于較快速度的；編程指令的種類和條數(shù)：一般來說，PLC 的編程指令的種類和條數(shù)越多，說明它的軟件功能越強，即處理能力和控制能力就越強；擴展能力和功能模塊種類：PLC 的擴展能力取決于主機 CPU 的尋址能力和電源容量。不能小也不能太大，太大不但造成成本的上升，而且導(dǎo)致控制精度的降低。（10）制動功能：當(dāng)電梯平層停站時，制動系統(tǒng)通過抱閘等形式使電梯固定在一定位置，確保電梯和乘客的安全，并在突然停電時，自動起動制動系統(tǒng)，再次來電時，必須由操作人員停止制動系統(tǒng)后才能電梯再可以再次起動。在電梯的曳引機上一般裝有電磁式直流制動器。④ 更加綠色環(huán)保：世界資源與能源問題的不斷突出，要求電梯在環(huán)保方面做出改變。我國從 20 世紀(jì) 50 年達(dá)開始生產(chǎn)電梯，用我國生產(chǎn)的電梯產(chǎn)品先后裝備了人民基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 4 大會堂、北京飯店等政府機關(guān)和國家賓館。這種卷筒式卷揚機被認(rèn)為是現(xiàn)代電梯的鼻祖。設(shè)計了主電路與關(guān)鍵的控制電路原理圖，并給出主要軟件的流程圖和部分程序代碼。 Governor。1878 年英國的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓電梯，隨后水壓電梯的使用淘汰了蒸汽電梯。我國的中小城市和大學(xué)企業(yè)在 20 世紀(jì) 90 年代前后也安裝了很多電梯。按拖動方式分：① 交流電梯：曳引電動機是交流電動機；② 直流電梯：曳引電動機是直流電動機；③ 液壓電梯：靠液壓傳動的電梯，分為柱塞直頂式和柱塞側(cè)置式；基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 6 ④ 齒輪齒條式電梯：靠齒輪在齒條上的爬行來驅(qū)動轎廂的電梯。供電系統(tǒng)為電梯的電動機提供電源，電動機調(diào)速裝置對曳引機和門機實行調(diào)速。有了該裝置后，萬一遇到停電情況，電梯卡在層樓一段時間后，就利用緊急平層裝置起動電梯，運行到最近層停靠后，自動開門放客，保證了乘客的安全；（3）轎廂內(nèi)無用呼叫信號的自動消除：有的乘客在乘電梯時，亂按了許多內(nèi)呼叫按鈕，如果沒有特別的操作，這些被登記的無用呼叫將使電梯空跑許多時間，即浪費電能，又影響了電梯對其他乘客的服務(wù)效率。早期的 PLC 是以準(zhǔn)計算機的形式出現(xiàn)的，在硬件上簡化了計算機的內(nèi)部電路，裝置中的器件主要采用分離原件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器，接口電路適合工業(yè)控制的要求，編程軟件和方法都比計算機簡單，出現(xiàn)了面向問題的接近“自然語言”的編程方式。整體式的 PLC 將電源、CPU、I/O 電路都集中在以個機箱內(nèi)。 PLC 的工作流程PLC 是在系統(tǒng)軟件的控制和指揮下，采用循環(huán)順序掃描的方式工作的，其工作過程就是程序的執(zhí)行過程，一般分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段，如圖 所示。在運算速度和存儲容量方面，微機比 PLC 有較大的優(yōu)勢。網(wǎng)絡(luò)上所有的 Some200 CPU 都作為從站。繼電器—觸點的方式，結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)速過程不夠平滑、有沖擊，而且有大量的能量消耗在電阻上，不夠節(jié)能。在電梯控制系統(tǒng)中，采用的是閉環(huán)矢量控制?？紤]到轎廂是位勢負(fù)載，電梯下降時會有負(fù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，為避免變頻器因過流或過壓故障而跳閘，變頻器須配置制動電阻，當(dāng)電梯減速運行時，電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能，抑制直流電壓升高。電梯的運行過程可分為 5 個階段：加速段、高速運行段、減速段 爬行運行段和減速段 2。第 1層第 2層脈沖數(shù)：38400 → 上行換速爬行點脈沖數(shù)：57600 → 下行換速爬行點脈沖數(shù)：48000 → 二層平層點脈沖數(shù)：0 → 一層平層點脈沖數(shù)：96000 → 三層平層點脈沖數(shù)：86400 → 上行換速爬行點脈沖數(shù)：9600 → 下行換速爬行點圖 第二層脈沖計算圖客梯講究乘坐舒適，而舒適感與運行時間和加速度有關(guān)。圖 換速爬行基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 35 層選程序：圖 上行層選 1圖 上行以一層為例，電梯在一層時，若有轎廂內(nèi)指令 SB2～SB9 與外呼叫信號SB11～ SB25，則電梯上行。其次將事先計算的各平層點、換速點脈沖數(shù)送入相應(yīng)的內(nèi)存單元備用；基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 31 圖 寫入位置脈沖點數(shù)內(nèi)指令的登記、指示與登記撤銷程序：圖 內(nèi)指令的登記、指示與登記撤銷程序以三層為例，內(nèi)指令 接通時，登記中間繼電器 接通自鎖，指示燈 有輸出，由三層平層點信號 來消號，即電梯運行到三層時，三層平層點中間繼電器有輸出，其常開觸點斷開使登記中間繼電器失電；基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 32 圖 平層點消除呼叫登記位置程序：圖 位置基于 PLC 的電梯控制器設(shè)計 33 圖 位置顯示當(dāng)高速計數(shù)器值在某一范圍時，電梯處在某一位置。運行中，高速計數(shù)器累計值實時與樓層計數(shù)點對應(yīng)的脈沖數(shù)進(jìn)行比較，相等時發(fā)出樓層計數(shù)信號，上行加 1，下行減 1。變頻器作為通信從站，設(shè)置站地址 P091，P0700=5 變頻器的控制方式選擇為通訊方式,加、減速時間P1120=5,P1121=2，波特率 9600bit/s,平層精度 ；m20?本文中電梯控制系統(tǒng)采用 PLC 與變頻器通訊的方法來調(diào)速，節(jié)省了多個 PLC的輸出點。CPU 與擴展模塊之間通過總線連接。 整 流 器 ： 最 近 大 量 使 用 的 是 二 極 管 的 變 流 器 ， 它 把 工 頻 電 源 變 換 為 直 流電 源 。它允許在一個網(wǎng)絡(luò)段上最多連接 32 臺設(shè)備。 通信與網(wǎng)絡(luò)S7200 PLC 提供了強大的通信功能，給 CPU 配置了不同的通信模塊，可實現(xiàn)近十種通信方式，如點到點（Pointtopoint）PPI 網(wǎng)絡(luò)通信、ProfibusDP 網(wǎng)絡(luò)通信、多點接口（MutiPoint）MPI 協(xié)議、自由口（用戶定義協(xié)議）通信和 Modem 遠(yuǎn)程通信等。另外，在可靠性和可維護(hù)性、體積和能耗、使用壽命和監(jiān)控以及設(shè)計與施工周期等方面，PLC 都有無可比擬的優(yōu)勢。由于PLC 產(chǎn)品的系列化和模塊化，不同的組合，可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。PLC 的不斷發(fā)展也體現(xiàn)在編程軟件的多樣化和高級化，同時人機界面軟件及軟件接口也在迅速發(fā)展，開發(fā)適應(yīng)各種特殊控制要求的智能模塊也是 PLC 發(fā)展的明顯特征。 變頻器的選擇考慮到電梯調(diào)速性能的需要，根據(jù)電梯的速度、曳引比以及電梯的載重來確定曳引機的轉(zhuǎn)速和功率，當(dāng)曳引機的功率和電壓確定之后，變頻器的選型要和曳引機相匹配，一般是選取大于曳引機功率的上一個檔次的數(shù)據(jù)來選擇。為了防止消防系統(tǒng)的誤操作帶來電梯的迫降，消防模式也可設(shè)置在手動狀態(tài)，當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)火情時，起動電梯的消防模式。電梯的載荷、運行速度等主要參數(shù)取決于曳引機的電動機功率和轉(zhuǎn)速、蝸桿與蝸輪的模數(shù)與減速比、曳引輪的直徑和繩槽數(shù)，以及曳引比等。③ 網(wǎng)絡(luò)化與信息化：電梯控制系統(tǒng)將與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，用網(wǎng)絡(luò)把各地的電梯監(jiān)管起來進(jìn)行維保；通過電梯網(wǎng)站進(jìn)行網(wǎng)上交易，包括電梯配置、招投標(biāo)等，也可以在網(wǎng)上申請電梯定期檢驗。新中國成立以后，先后在上海、天津、沈陽、西安、北京、廣州等地建立了電梯制造廠，使我國的電梯工業(yè)從無到有，從安裝維修到制造，從小到大地發(fā)展起來。當(dāng)時希臘有個叫阿基米德的人設(shè)計出一種人力驅(qū)動的卷筒式卷揚機，安裝在尼羅宮殿里。采用變頻器調(diào)速提高了電梯的平穩(wěn)性和乘