【文章內(nèi)容簡介】 PLC 系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲器、輸入／輸出接口、內(nèi)部電源） 、I／O 擴展單元及外部設備組成。（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。河南科技大學本科畢業(yè)設計論文10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）編制的應用程序。河南科技大學本科畢業(yè)設計論文11 可編程序控制器的工作方式1. PLC 的掃描工作方式圖 21 PLC 的掃描過程可編程序控制器在進入 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，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(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，并周而復始地重復進行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r的掃描過程如圖 21 所示，包括五個階段：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間稱為掃描開始內(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河南科技大學本科畢業(yè)設計論文12周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關。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)行和輸出刷新三個主要階段，如圖 22 所示。圖 22 PLC 的程序執(zhí)行過程3. PLC 的掃描周期在 PLC 的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設（如編程器、上位計算機）通信等處理。即一個掃描周期還應包含自診斷及與外設通信等時間。4. PLC 的 I／O 響應時間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，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會改變，還會影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產(chǎn)生了 PLC 的輸入輸出響應滯后現(xiàn)象，最大滯后時間為 23 個掃描周期。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①②③ ④ ⑤河南科技大學本科畢業(yè)設計論文13 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。（1）.可編程序控制器與繼電器、微機在電梯控制中的應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)必須起動各種控制信號和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等） ，要達到這些控制目的，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：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點：動合觸點易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費用高。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. 微機控制系統(tǒng)電梯的微機控制系統(tǒng)實質(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)費用。雖然微機控制的電梯，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，應用微機控制也有其局限性和不足之處。其缺點是：微型計算機是按數(shù)字運算的需要而設計的，功能比較齊全，結(jié)構比較復雜；而一般的電梯控制只需要進行簡單的邏輯運算，運算方式多為“與” 、 “或” 、 “非”幾種，運算位數(shù)只需 1 位，即“1”與“0” 。因此，使用微機就有“大材小用”之嫌。此外，微機的接口電路沒有標準件，而且一般不控制強電。但在電梯控制中，往往要求能直接控河南科技大學本科畢業(yè)設計論文14制 110V 或 220V 的用電設備，如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機控制的成本、運行和維修費用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機控制在經(jīng)濟上不合算。3. PLC 控制系統(tǒng)PLC 充分利用了微型計算機的原理和技術，保留計算機控制的優(yōu)點，而克服了它的缺點。它具有強大的生命力，各工業(yè)部門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 是采用微機技術制造的通用自動控制設備，它能控制開關量、模擬量、具有可靠性高、抗干擾能力強、并具有完成邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術、運算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設備。它不僅能用于控制機械設備、流水線和各種設備的運行過程，將 PLC 用于控制電梯各種操作和處理相關信息也是可行的。河南科技大學本科畢業(yè)設計論文15第 3 章 電梯設備及電梯發(fā)展動態(tài) 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為高樓的垂直交通工具―電梯，其需求量日益增長。各種類型、規(guī)格繁多的電梯已在高樓內(nèi)投入運行。為了確保電梯正常運行、安全使用，必須要了解電梯、熟悉電梯、管理電梯、維護好電梯。20 世紀初，美國出現(xiàn)了曳引式電梯，其結(jié)構如圖 11 所示，從圖中可見，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，而另一端與對重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力使轎廂與對重作一升一降的相反運動。顯然，鋼絲繩不用纏繞，因此鋼絲繩的長度和股數(shù)均不受限，當然轎廂的載重以及提升高度就得到了提高，從而滿足了人們對電梯的使用需求。因此，近一百年來，曳引式電梯一直受到重視，并發(fā)展沿用至今。 圖 31 曳引式電梯示意圖在后來的幾十年里，電梯的自動平層控制系統(tǒng)以及 1—轎廂 2—曳引輪 3—對重 通過變換電動機極數(shù)的調(diào)速方法來調(diào)整電梯的運行速度的技術相繼研制成功，1933 年河南科技大學本科畢業(yè)設計論文16世界上第一臺運行速度為 6m/s 的電梯被安裝在美國紐約的帝國大廈。第二次世界大戰(zhàn)后，建筑業(yè)的發(fā)展促使電梯進入了高峰發(fā)展時期，代表新技術的電子技術被廣泛應用于電梯領域的同時，陸續(xù)出現(xiàn)了群控電梯、超高速電梯、交流變頻變壓調(diào)速電梯。隨著電力電子技術的發(fā)展，晶閘管變流裝置越來越多地用于電梯系統(tǒng)，使電梯的拖動系統(tǒng)簡化，性能提高。同時交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研制和開發(fā)，使交流電梯的調(diào)速性能有了明顯的改善。進入 20 世紀 80 年代，通過控制電動機定子供電電壓與頻率電梯運行速度的調(diào)壓調(diào)頻技術研制成功，出現(xiàn)了交流變壓變頻（VVVF）調(diào)速電梯，開拓了電梯拖動的新領域。1993 年，日本生產(chǎn)了 梯，結(jié)束了直流電梯獨占高速領域的歷史。電梯發(fā)展的今天，在使用需求和新技術應用方面都進入到全面發(fā)展時期，隨著智能化、信息化建筑的興起與完善，要求電梯不只是完成垂直運輸?shù)幕竟δ埽€應以人為本提高舒適度，特別從電梯運行的控制智能化角度考慮，電梯的優(yōu)質(zhì)服務不再是單一的“時間最短”問題，而是采用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)等方法，以期實現(xiàn)單梯與群控管理的最佳模式。合理的配置與使用遠程監(jiān)控與故障診斷、節(jié)能以及減少環(huán)境污染等。本文中著重研究電梯的升降控制邏輯，不著重主電動機的升降速度以及電梯的安全保護措施。 電梯設備 電梯的分類電梯的分類有各式各樣：（1）按速度分類：低速電梯 1m/s 以下 高速電梯 23m/s超高速電梯 310m/s（2）按用途分類：乘客電梯 住宅電梯 觀光電梯 載貨電梯客貨兩用電梯 車輛電梯 其他電梯（3）按拖動方式分類：交流電梯 直流電梯 液壓電梯 齒輪齒條電梯河南科技大學本科畢業(yè)設計論文17螺桿式電梯（4）按有無司機分類：有司機電梯 無司機電梯 有/無司機電梯（5）按控制方式分類：手柄操縱控制電梯 按鈕控制電梯 信號控制電梯 集選控制電梯 群控電梯（6）按曳引機結(jié)構分類：有齒曳引機電梯 無齒曳引機電梯（7）其它分類方式按轎廂尺寸的大小分類時，經(jīng)常使用“小型” 、 “超大型”等詞來描述電梯。按機房位置不同可分為：機房位于井道頂部的上置式電梯；機房底部的下置式電梯。 電梯的主要組成部分（1） 曳引部分：通常有曳引機和曳引鋼絲繩組成。電動機帶動曳引機旋轉(zhuǎn)使轎廂上下運動。（2） 轎廂和廳門：轎廂由轎架，轎底，轎壁和轎門組成；廳門一般有封閉式、中分式、雙折中分式和直分式等。（3） 電器設備及控制裝置：有曳引機，選層器傳動及控制柜、轎廂操縱盤、呼梯按鈕和廳外指示器組成。（4） 其它裝置：對重裝置、補償裝置等。 電梯的安全保護裝置（1） 電磁制動器：裝于曳引機軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時通電松閘，停層后斷電制動。（2） 強迫減速開關：分別裝于井道的頂部和底部，當轎廂駛過端站換速未減速時，轎廂上撞塊就觸動此開關，通過電器傳動控制裝置，使電動機強迫減速。（3） 限位開關：當轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關立即動作，切斷電源并制動，強迫停車。（4） 行程極限保護開關：當限位開關不起作用，轎廂經(jīng)過端站時，此開關動作。河南科技大學本科畢業(yè)設計論文18（5） 急停按鈕：裝于轎廂司機操縱盤上，發(fā)生異常情況時，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。（6） 廳門開關：每個廳門都裝有門鎖開關。僅當廳門關上才允許電梯啟動；在運行中如出現(xiàn)廳門開關斷開，電梯立即停車。（7） 關門安全開關：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關門過程中如安全觸板碰到乘客時，發(fā)出信號，門電機停止關門，反向開門，延時重新開門，此外還有紅外線開關等。（8） 超載開關：當超載時轎底下降開關動作，電梯不能關門和運行。（9） 其它的開關：安全窗開關，鋼帶輪的斷帶開關等。 電梯技術發(fā)展情況（1） 電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。（2） 電梯的拖動技術有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈 廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，已由以前的變級調(diào)速（ACVP）發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速（ACVV）及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速（ACVVVF） ，使得電梯的速度、加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。（3） 電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器——接觸器控制發(fā)展為可編程序控制器（PLC）和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。（4） 電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術，不斷滿足擁護的使用功能要求。如緊急停車操作，消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。（5） 智能群控管理得到廣泛應用。（6） 機械傳動方面，由于國際上機構加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。河南科技大學本科畢業(yè)設計論文19 電梯發(fā)展展望（1） 結(jié)構不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。隨著新技術、新結(jié)構、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發(fā)展。（2） 技術含量更高，性能更好。電梯行業(yè)技術發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的 VVVF 電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔凈、更安全、更安靜、更經(jīng)濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流；由于永磁技術的先進性，將來很有可能取代 VVVF 技術。另外，網(wǎng)絡控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。（3） 安裝更方便、更快捷高效、安全、可重復使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術的開發(fā)、應用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。此外，電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)?！踩?、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要發(fā)展方向。河南科技大學本科畢業(yè)設計論文20第 4 章 PLC 的選擇及其軟件開發(fā) 可編程控制器（PLC）的選型考慮到本次設計的電梯系統(tǒng)有六層，且開關量居多，模擬量較少；對于開關量控制為主的系統(tǒng)而言，一般 PLC 的響應速度足以滿足控制的要求，在小型 PLC 中整體式比模塊式的價格便宜，體積也小，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N系列 PLC。FX2N 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點：1）FX2N 配置靈活，除主機單元外，還可擴展 I/O 模塊，A/D 模塊，D/A模塊和其它特殊功能模塊。2）FX2N 指令功能豐富，有各種指令 107 條，且指令執(zhí)行速度快。3）FX2N 可用內(nèi)部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時器 T，寄存器 D，計數(shù)器 C 的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要。4）FX2N 的編程可用編程器，也可以在 PC 機上使用三菱公司的專用編程軟件包 MELSOFT 系列的 GX Developer 來進行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機對系統(tǒng)實時進行監(jiān)控。為調(diào)試和維護提供了極大的方便?！〗涣麟p速電梯的主電路圖 41 是交流雙速電梯