【文章內(nèi)容簡介】 輸入／輸出點(diǎn)數(shù)（I／O點(diǎn)數(shù)）I／O點(diǎn)數(shù)是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標(biāo)志著可以接多少個(gè)開關(guān)、按鈕和可以控制多少個(gè)負(fù)載。l 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量是指可編程序控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲(chǔ)器容量，一般以步為單位，二進(jìn)制16位即一個(gè)字為一步。l 掃描速度一般以執(zhí)行1000步指令所需時(shí)間來衡量，單位為ms/k步，也有以執(zhí)行一步指令所需時(shí)間來計(jì)算的，單位用181。s/步。l 功能擴(kuò)展能力可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴(kuò)展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)用的需要，如A／D模塊、D／A模塊、位置控制模塊等。l 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺(tái)可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。2) PLC的分類通常，PLC產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類。按結(jié)構(gòu)形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型PLC三種類型。3. PLC系統(tǒng)的組成PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。1) PLC的硬件結(jié)構(gòu)一套PLC系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口、內(nèi)部電源）、I／O擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。圖21為PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖。輸入電路CPUEPROMRAM輸出電路基本單元內(nèi)部電源擴(kuò)展I/O接口各種外設(shè)接口輸出信號(hào)現(xiàn)場輸入信號(hào)主機(jī)編程器打印機(jī)…PC機(jī)…輸入電路輸出電路擴(kuò)展單元…輸出信號(hào)擴(kuò)展連接電纜至其他擴(kuò)展單元……現(xiàn)場輸入信號(hào)21 圖22為三菱FX2N小型PLC產(chǎn)品主機(jī)示意圖。本課題中FX2N－48MR為基本單元，帶有48個(gè)I／O點(diǎn)(24入、24出)，M表示主機(jī)、R表示該單元為繼電器輸出型。2) PLC的軟件PLC的軟件系統(tǒng)指PLC所使用的各種程序的集合，它由系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶程序（應(yīng)用軟件）組成。系統(tǒng)程序：包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據(jù)控制要求，用PLC的編程語言（如梯形圖）編制的應(yīng)用程序。圖22 三菱FX2N小型PLC產(chǎn)品主機(jī)示意圖 可編程序控制器的工作方式及編程語言1. PLC的工作方式1) PLC的掃描工作方式開始內(nèi)部處理通信處理RUN方式？輸入掃描程序執(zhí)行輸出處理NY圖23 PLC的掃描過程可編程序控制器在進(jìn)入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重要進(jìn)行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r(shí)的掃描過程如圖23所示，包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān)。2) PLC的程序執(zhí)行過程PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)主要階段，如圖24所示。輸入端子輸入映象寄存器輸出映像寄存器輸出鎖存器輸出端子輸入 ……….輸出程序執(zhí)行階段輸入采樣階段輸出刷新階段X001Y001Y001M1讀讀①②③④⑤圖24 PLC的程序執(zhí)行過程3) PLC的掃描周期在PLC的實(shí)際工作過程中，每個(gè)掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段外，還要進(jìn)行自診斷、與外設(shè)（如編程器、上位計(jì)算機(jī)）通信等處理。即一個(gè)掃描周期還應(yīng)包含自診斷及與外設(shè)通信等時(shí)間。4) PLC的I／O響應(yīng)時(shí)間PLC采用集中I／O刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)改變，還會(huì)影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號(hào)的變化滯后于輸入信號(hào)的變化，這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時(shí)間為23個(gè)掃描周期。2. PLC的編程語言PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多，順序功能圖語言也在許多場合被采用。本課題所采用的編程語言為梯形圖語言。、微機(jī)在電梯控制中的應(yīng)用比較在電梯的電氣系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統(tǒng)必須起動(dòng)各種控制信號(hào)和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動(dòng)機(jī)以及電子元件、電力電子器件等），要達(dá)到這些控制目的，其方法有：1. 繼電器—接觸器控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡單、易于理解和掌握、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：動(dòng)合觸點(diǎn)易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動(dòng)作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費(fèi)用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。2. 微機(jī)控制系統(tǒng)電梯的微機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程序存貯器中的程序來完成的控制系統(tǒng)。因此對于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要改變程序存貯器中的程序指令即可，而無需變更或增減硬件系統(tǒng)的元件或布線。因此，十分方便于使用和管理，并提高系統(tǒng)的可靠性，減小控制系統(tǒng)體積，降低了能耗及其維修保養(yǎng)費(fèi)用。雖然微機(jī)控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優(yōu)越性。但是，對一般的電梯而言，應(yīng)用微機(jī)控制也有其局限性和不足之處。其缺點(diǎn)是：微型計(jì)算機(jī)是按數(shù)字運(yùn)算的需要而設(shè)計(jì)的，功能比較齊全，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；而一般的電梯控制只需要進(jìn)行簡單的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算方式多為“與”、“或”、“非”幾種，運(yùn)算位數(shù)只需1位，即“1”與“0”。因此，使用微機(jī)就有“大材小用”之嫌。此外，微機(jī)的接口電路沒有標(biāo)準(zhǔn)件，而且一般不控制強(qiáng)電。但在電梯控制中，往往要求能直接控制110V或220V的用電設(shè)備，如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機(jī)控制的成本、運(yùn)行和維修費(fèi)用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機(jī)控制在經(jīng)濟(jì)上不合算。3. PLC控制系統(tǒng)PLC充分利用了微型計(jì)算機(jī)的原理和技術(shù)，保留計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)，而克服了它的缺點(diǎn)。它具有強(qiáng)大的生命力，各工業(yè)部分紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路，取得了明顯的效果?？傊?，PLC是采用微機(jī)技術(shù)制造的通用自動(dòng)控制設(shè)備，它能控制開關(guān)量、模擬量、具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、并具有完成邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)、運(yùn)算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設(shè)備。它不僅能用于控制機(jī)械設(shè)備、流水線和各種設(shè)備的運(yùn)行過程，將PLC用于控制電梯各種操作和處理相關(guān)信息也是可行的。電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制、PLC控制、微機(jī)控制，其中繼電器控制系統(tǒng)故障率高，微機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾能力弱，而PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，成為目前電梯系統(tǒng)中使用最多的控制方式，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。本課題采用三菱FX2N PLC對單臺(tái)五層電梯進(jìn)行邏輯控制。1) 電梯模型的主體結(jié)構(gòu)與控制柜電動(dòng)機(jī)圖31為五層電梯的簡化模型和控制柜示意圖。電梯主體包括升降電機(jī)、轎廂、滑輪、鋼絲繩、行程開關(guān)等。升降電機(jī)為交流可逆電動(dòng)機(jī)，轎廂套在鋼絲繩上，電機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，轎廂對應(yīng)上升或下降。每層樓均安裝行程開關(guān)，利用機(jī)械碰撞，給出各樓層的層信號(hào)。減速器行程開關(guān)TCP/IP12345RS232轎廂電梯控制柜繼電器/接觸器FX2N –48MR PLCRS422配重LED顯示電路開關(guān)電源電梯控制柜圖31電梯的簡化模型和控制柜示意圖電梯控制柜是電梯電氣控制系統(tǒng)完成各種主要任務(wù)，實(shí)現(xiàn)各種性能的中心。主要包括FX2N48MR PLC、繼電器/接觸器、顯示部分、開關(guān)電源。LED顯示部分主要包括轎廂運(yùn)行方向顯示、樓層顯示。2) 電梯層門電梯層門是為了確保安全，而在各層樓的?？空?，通向井道的入口處，設(shè)置供司機(jī)、乘用人員和貨物等出入的門。圖32為電梯層門示意圖。電梯層門旁裝有消防按鈕、上召喚按鈕和下召喚按鈕（最底層只有上召喚按鈕、最高層只有下召喚按鈕）,并有召喚登記指示燈。層門上方裝有LED數(shù)碼管，以顯示轎廂所在層樓位置，另外還有轎廂上行和下行指示燈。ZXF圖32 電梯層門示意圖3) 轎廂內(nèi)控制屏轎廂內(nèi)控制屏示意圖如圖33所示。其中包括上行、下行顯示及LED層樓位置的顯示。另外還有1樓－5樓的指令按鈕及登記顯示和有司機(jī)／無司機(jī)的選擇按鈕。在有司機(jī)工作狀態(tài)下還有指令專用開關(guān)，即只響應(yīng)指令信號(hào)，不響應(yīng)召喚信號(hào)。此外，還有消防按鈕，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，立即清除所有指令信號(hào)和召喚信號(hào)，電梯直達(dá)底樓后開門。需要說明的是，本實(shí)驗(yàn)裝置在無司機(jī)狀態(tài)下，利用定時(shí)器控制開門、關(guān)門和上下客時(shí)間；有司機(jī)狀態(tài)下，則直接由司機(jī)控制開門、關(guān)門和上下客時(shí)間。12345YSJAJ圖33 轎廂內(nèi)控制屏示意圖 PLC單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)功能介紹1. PLC電梯控制系統(tǒng)三種工作方式介紹電梯主要有三種工作方式——有司機(jī)方式、無司機(jī)方式、消防方式。1) 有司機(jī)方式是指由專職司機(jī)操縱電梯運(yùn)行。具有以下特點(diǎn)：① 電梯上行／下行啟動(dòng)由司機(jī)決定② 電梯開門、關(guān)門時(shí)間由司機(jī)控制③ 電梯是否直駛（不再響應(yīng)外召喚）由司機(jī)決定2) 無司機(jī)方式是指由乘客自己操縱電梯，這種電梯具有集選控制功能。具有以下特點(diǎn)：① 電梯開門／關(guān)門／上、下客時(shí)間均由定時(shí)器定時(shí)② 只要電梯門關(guān)閉后自動(dòng)定向3) 消防方式是指大樓發(fā)生火災(zāi)時(shí)，電梯運(yùn)行控制的一種特殊工作方式。具有以下特點(diǎn)：① 正在運(yùn)行的電梯控制系統(tǒng)一旦收到消防信號(hào)：a) 處于上行時(shí)立即返回底樓停站開門b) 處于下行時(shí)立即直駛底樓停站開門c) 處于底樓以外停站開門的電梯立即關(guān)門返回底樓停站開門② 電梯返回底樓并在底樓開門后，電梯處于消防工作狀態(tài)。此時(shí)，電梯不再響應(yīng)外召喚信號(hào)，電梯的關(guān)門起動(dòng)運(yùn)行和準(zhǔn)備前往層站由消防員控制操作。當(dāng)電梯就近到達(dá)某層站后，立即清除其它所有指令信號(hào)登記，是否繼續(xù)上行依火勢大小決定。2. PLC單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)的工作流程控制信號(hào)指令信號(hào)召喚信號(hào)層樓信號(hào)層樓定位指令登記召喚登記自動(dòng)定向運(yùn)行控制（開/關(guān)門、上/下行、停站）運(yùn)行顯示電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制消防控制置位置位清除清除來自轎廂控制面板來自井道行程開關(guān)來自轎廂控制面板來自層面控制按鈕來自層面火警開關(guān)顯示顯示顯示圖34為PLC單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)工作流程圖，從圖中可知控制一臺(tái)電梯正常工作，主要需要如下信號(hào)：控制信號(hào)、層樓信號(hào)、指令信號(hào)、召喚信號(hào)和消防信號(hào)。這些信號(hào)分別來自轎廂控制面板、井道行程開關(guān)、層面控制銨鈕和層面火警開關(guān)。來自井道行程開關(guān)的層樓信號(hào)進(jìn)行層樓定位并參與自動(dòng)定向，同時(shí)顯示所在層樓位置。來自轎廂控制面板的指令信號(hào)和來自層面控