【文章內(nèi)容簡介】 越重要的位置，每年銷售量己達(dá) l 萬臺(tái)左右，約占亞洲市場的 1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻(xiàn)。當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，電梯的使用相當(dāng)普遍。 世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國奧的斯公司、瑞士訊達(dá)公司 、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的 51％。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成走電梯家族中新的組成部分。 北華航 天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 PLC 在電梯控制中的應(yīng)用以及發(fā)展前景 目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、 PLC 控制和微型計(jì)算機(jī)控制三種。而 PlC 實(shí)際上是一種專用計(jì)算機(jī)，它采用巡回掃描的方式分時(shí)處理各項(xiàng)任務(wù)，而且依靠程序運(yùn)行，這就保證只有正確的程序才能運(yùn)行，否則電梯不會(huì)工作；又由 于 PLC 中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等實(shí)際上是 PLC 系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，即無線圈又無觸點(diǎn)，使用次數(shù)不受限制，屬無觸點(diǎn)運(yùn)行，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運(yùn)行壽命更長，工作更加可靠安全，自動(dòng)化水平更高。 PLC 控制是三種控制方式中最具有可靠性、實(shí)用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術(shù)改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術(shù)。 隨著科技的進(jìn)步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進(jìn)行研究改進(jìn)。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機(jī)電設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)“綠色”，也就是強(qiáng)調(diào)電梯更舒適、更安全地為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)，強(qiáng)調(diào)電梯與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。 目前意義上的“綠色”，一般是強(qiáng)調(diào)“天然”的一面，強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。電梯屬于純粹的工業(yè)產(chǎn)品，其天然性應(yīng)表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應(yīng)是綠色電梯的發(fā)展方向。 (1)智能化。 我們這罩所說的智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無法勝任的。傳統(tǒng)的智能控制是一種技術(shù)的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動(dòng)控制，實(shí)際上還算不上智能。而真正的智能電梯應(yīng)更具人性 化特點(diǎn)，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點(diǎn)，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無法比擬的東西，具有動(dòng)念和隨機(jī)處理各種問題的能力，諸如能根據(jù)轎廂內(nèi)的情況和各層的候梯信息，自動(dòng)地制定每次最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)速度和停車政策；自動(dòng)選擇運(yùn)動(dòng)方面；雙向語音交流；到達(dá)目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動(dòng)性，使大樓交通運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)真正的人機(jī)對(duì)話。智能化要求電梯有自動(dòng)安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所在，并及時(shí)報(bào)警予以排除。 (2)安全。 運(yùn)行安全是電梯的根本和關(guān)鍵?？梢哉f，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運(yùn)行更有保障。 運(yùn)行安全不僅要消除電梯啟動(dòng)時(shí)較強(qiáng)的電磁輻射，使用安全材料和運(yùn)行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內(nèi)有安全、舒適的好心情。同時(shí)，電梯運(yùn)行安全也要求電梯在運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，不但要使乘客容易與外界溝通聯(lián)系，而且電梯本身應(yīng)當(dāng)能自動(dòng)播放讓乘客感到放松的音樂，徹底消除產(chǎn)生緊張不安的情緒。 (3)與環(huán)境的協(xié)調(diào)和平衡，包括以下幾個(gè)方面： ①視覺協(xié)調(diào)。 有人曾經(jīng)做過環(huán)境色彩是否對(duì)人有影響的研究。該研究發(fā)展：視覺不協(xié)調(diào)的環(huán)境色彩對(duì)人的情緒、精神影響非常大。色彩宜人，格調(diào)高雅，制作精良的電梯，北華航 天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 乘客自然 會(huì)有一種安全的感覺，有一種視覺上的舒適。用料低廉，款式陳舊，色彩沉悶，甚至破破爛爛的電梯，乘客視覺協(xié)調(diào)無從談起，乘坐電梯的第一感覺就是不安全。國內(nèi)的許多電梯公司對(duì)此的重視是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，甚至不少通過引進(jìn)國外技術(shù)國產(chǎn)化的電梯也顯露出一副土生土長的容貌。 ②消除電磁輻射。 如前所述，由于電梯是大樓里頻繁起制動(dòng)的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個(gè)達(dá)到自身對(duì)大樓電磁干擾最小，而又不被其他電磁干擾影響的建筑機(jī)電設(shè)備。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動(dòng)化 (0A)、樓 宇自動(dòng)化 (BA)、通訊自動(dòng)化 (CA)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 ③舒適感。 通過采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。以 CPU控制電壓及頻率的連續(xù)變換方式，按人體生理適應(yīng)要求，利用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)而成的理想運(yùn)行曲線，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更舒適的運(yùn)行。 對(duì)現(xiàn)代化電梯性能的衡量，主要著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此外，對(duì)經(jīng)濟(jì)性、能耗、噪聲等級(jí)和電磁干擾程度等方面也有相應(yīng)要求。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內(nèi)，心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。因此，提倡對(duì)電梯進(jìn)行豪華性裝修，比如：轎廂內(nèi)用鏡面不銹鋼 裝潢、在觀光電梯井道設(shè)置宇宙空間或深海景象：進(jìn)而主張電梯、扶梯應(yīng)與大自然相協(xié)調(diào)，在扶梯的周圍種植花草；在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，并且在色彩調(diào)配上要令人賞心悅目；在轎廂內(nèi)播放優(yōu)美的音樂，用以減少煩躁；在轎廂內(nèi)播放電視節(jié)目，乘客可收看天氣預(yù)報(bào)、新聞等。 課題研究的內(nèi)容 課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（ PLC）自動(dòng)控制 電梯 系統(tǒng)。由于大部分老式電梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對(duì)電梯的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以節(jié)約資金。因此，對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合國產(chǎn)老式電梯的改造之路，并 進(jìn)而提高國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。 針對(duì)老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控 制器（ PLC）來控制電梯。 論文的主要內(nèi)容如下： 首先對(duì)電梯系統(tǒng)及可編程控制器（ PLC） 作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著 根據(jù)電梯的控制要求， 設(shè)計(jì)模擬控制模板， 確定 PLC 所需的輸入 /輸出口的數(shù)量，確定 PLC 的型號(hào)，選定主機(jī)機(jī)型，并進(jìn)行擴(kuò)展。然后設(shè)計(jì) PLC 的外部接線圖 、 流程圖 等，編寫控制程序， 最后對(duì) 編寫的電梯控制程序進(jìn)行仿真和 調(diào)試。 北華航 天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 7 第 2 章 控制系統(tǒng)的選擇 及介紹 控制系統(tǒng)的選擇 目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電 器 控制系統(tǒng)、 PLC 控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。 通過對(duì)比，來選擇此電梯的控制系統(tǒng)。 (1)PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 。 從某種意義上說， PLC 是從繼電器 控制發(fā)展而來的。兩者既有相似性又有不同之處。下面對(duì)兩者進(jìn)行比較見 表 21。 表 21 PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較表 比較項(xiàng)目 繼電器控制系統(tǒng) PLC控制系統(tǒng) 控制功能的實(shí)現(xiàn) 由許多繼電器，采用接線的方式來完成控制功能 各種控制功能是通過編制的程序來實(shí)現(xiàn)的 對(duì)生產(chǎn)工藝過程變更的適應(yīng)性 適應(yīng)性差。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?？繖C(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn) 極快?？课⑻幚砥鬟M(jìn)行處理 計(jì)數(shù)及其他特殊功能 一般沒有 有 安裝，施工 連線多，施工繁 安裝容易，施工方便 可靠性 差，觸點(diǎn)多，故障多 高，因元器件采用了篩選和老化等可靠性措施 壽命 短 長 可擴(kuò)展性 困難 容易 維護(hù) 工作量大，故障不易查找 有自診能力，維護(hù)工作量小 通過 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)的比較， 可以得出結(jié)論： 由于 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比具有無 法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此，在今后的控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被PLC 控制系統(tǒng)所代替是大勢所趨。 (2)PLC 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的比較 。 20 世紀(jì) 60年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，有人曾試圖用小型計(jì)算機(jī)來取代當(dāng)時(shí)占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)果未獲成 ，結(jié)果 卻是 PLC 的出現(xiàn)。通過計(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)果比較見下表 22： 北華航 天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 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)管理等 工業(yè)自動(dòng)控制 工作環(huán)境 對(duì) 工作環(huán)境要求比較高 對(duì)環(huán)境要求低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場工作 工作方式 中斷處理方式 循環(huán)掃描方式 系統(tǒng)軟件 需配備功能較強(qiáng)的系統(tǒng)的軟件 一般只需要簡單的監(jiān)控程序 采用的特殊措施 掉電保護(hù)等一般性措施 采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護(hù)，可在線維修 編程語言 匯編語言，高級(jí)語言 梯形圖，助記符語言， SFC 標(biāo)準(zhǔn)化語言 對(duì)操縱人員的要求 需專門培訓(xùn)，并具有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 一般技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可操作使用 對(duì)內(nèi)存的要求 容量大 容量小 價(jià)格 價(jià)格高 價(jià)格較低 其他 若用于控制，一般需自行設(shè)計(jì) 機(jī) 種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng) 由表 22得出 結(jié)論：一般情況下，在工業(yè)自動(dòng)化工程中采用 PLC 可靠，方便，易于維護(hù)。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 70年代，采用微處理器的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了。它與 PLC 共同推動(dòng)著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。經(jīng)過較長時(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，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： ① 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。 ② 內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。 ③ 采用優(yōu)良的開關(guān)電源， 防止電源線引入的干擾。具有良好的自診斷功能可對(duì) CPU等內(nèi)部電路進(jìn)行檢測，一旦出錯(cuò)，立即報(bào)警。 ④ 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。 ⑤ 對(duì)采用的器件都進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選和簡化，排除了因器件問題而造成的故障。 ⑥ 采用了冗余技術(shù)進(jìn)行一步增強(qiáng)了可靠性。對(duì)某些大型 PLC 還采用了雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或三 CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)。 北華航 天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 ⑦ 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。一般 PLC 的平均無故障時(shí)間可達(dá)到幾萬小時(shí)以上。某些 PLC 的生產(chǎn)廠家甚至宣布，今后生產(chǎn) PLC 不再標(biāo)明可靠性這一指標(biāo)，因?yàn)閷?duì) PCL 來講這一指標(biāo)已毫無意義了。經(jīng)過大量時(shí)間人們發(fā)現(xiàn) PLC系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大是是由于 PLC 的外部開關(guān)，傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的，而不是PLC 本身發(fā)生的。 ⑧ 另外， PLC 程序設(shè)計(jì)簡單，易學(xué) ，易 懂 ， 易維護(hù)，更適合于工程技術(shù)人員。因此，PLC 在工業(yè)控制方面獲得了極大成功，成為工業(yè)控制中的主流。但是必須指出的是：計(jì)算機(jī)在信息處理方面還是優(yōu)于 PLC，所以在一些自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，常常將兩者結(jié)合起來，PLC 做下位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)在控制，計(jì)算機(jī)做上位機(jī)信息處理。計(jì)算機(jī)與 PLC 之間通過通信線路實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。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)。 從上邊的論述和比較可以看出。由 PLC 的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場合設(shè)計(jì)的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計(jì)算機(jī)要好的多，而且它操作簡單靈活，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展 ， 所以在本設(shè)計(jì)中采用PLC 來進(jìn)行 控制。 PLC 控制系統(tǒng)組成 PLC 控制系統(tǒng)像一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件兩個(gè)部分組成的，硬件是指 PLC本身及其外圍設(shè)備，軟件是指管理 PLC 的系統(tǒng)軟件， PLC 的應(yīng)用程序，編程語言 和 編 程支持工具軟件。 圖 21 典型 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成圖 北華航 天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 硬件的組成 圖 21為典型 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成圖。 PLC 控制系統(tǒng)的硬件是由 PLC，輸入 /輸出（ I/O）電路及外圍設(shè)備等組成的。系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。下面對(duì)構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡要介紹。 主控模塊 除了早期生產(chǎn)的整體式 PLC（ PLC 的各個(gè)不見都在同一機(jī)殼內(nèi)）外，目前市場多數(shù)的 PLC 都已采用模塊化的結(jié)構(gòu)（ PLC 的各個(gè)部件獨(dú)立封裝，稱之為模塊）。在PLC 中各個(gè)模塊均通過 系統(tǒng)總線相互連接起來構(gòu)成一個(gè)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。 (1)CPU： CPU 是 PLC 的控制中樞，它由控制器和運(yùn)算器組成。其中，控制器是用來統(tǒng)一指揮和控制 PLC 工作的部件。運(yùn)算器則是進(jìn)行邏輯，算術(shù)等運(yùn)算部件。 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)場各個(gè)設(shè)備的控制。 CPU 的具體作用如下： ① 執(zhí)行接受，存儲(chǔ)用戶程序的操作指令。 ② 用以掃描方式來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 ③ 執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序 。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。 ④ 響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器，打印機(jī)）的請(qǐng)求。 PLC中所采用的 CPU隨機(jī)型的不同而不同，通常有 3種：通用微處理器（如 8086， 80286，80386 等），單片機(jī)芯片，位片式處理器。一般來說，小型 PLC 多 采用 8 位微處理器或單片機(jī)作