【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 選層器傳動(dòng)及控制柜、轎廂操縱盤(pán)、呼梯按鈕和廳外指示器組成。 安全保護(hù)系統(tǒng) ： 保證電梯安全使用 ， 防止一切危及人身安全的事故發(fā)生 。由限速器 ， 安全鉗 ， 緩沖器 ， 端站保護(hù)裝置組成 。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 5 其他裝置：對(duì)重裝置、補(bǔ)償裝置等 。 電梯發(fā)展趨勢(shì) 結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。 隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝 的發(fā)展，電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進(jìn)化、外觀漂亮化。同時(shí)，無(wú)機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會(huì)有較大速度發(fā)展。 技術(shù)含量更高，性能更好。 電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的 VVVF電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)橛来磐綗o(wú)齒倫曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流；由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來(lái)很有可能取代 VVVF 技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。 安裝更方便、更快捷。 高效、安全、可重復(fù)使用的無(wú)腳手 架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式，隨著技術(shù)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來(lái)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(wú)地坑、無(wú)線(xiàn)控制、綠色環(huán)保 —— 安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來(lái)電梯的重要發(fā)展趨勢(shì)。 現(xiàn)代電梯存在的問(wèn)題 現(xiàn)代電梯還有采用繼電器控制系統(tǒng)的，調(diào)速裝置多采用直流調(diào)速。采用繼電器控制，安全穩(wěn)定性不高，控制線(xiàn)路多，檢修難度大。而直流調(diào)速雖然平穩(wěn)，但價(jià)格昂貴。而采用微機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜，一般人員很難檢修，維修難度大。本設(shè)計(jì)，采用 PLC 控制系統(tǒng)，控制變頻調(diào)速器 控制速度， 有 安全性高，維修簡(jiǎn)單，編程靈活， 故障率低 等特點(diǎn) 。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 以學(xué)校辦公樓五層電梯為例， 首先對(duì)電梯系統(tǒng)及可編程控制器（ PLC）、變頻器作了比較全面的介紹，接著闡述了電梯控制系統(tǒng)的分類(lèi)及特點(diǎn)，電梯的控制系統(tǒng)分為調(diào)速和信號(hào)控制兩大部分。確定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)，由 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 6 梯信號(hào)控制，變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，完成了變頻器的參數(shù)設(shè)置及 PLC 的選型、 I/O點(diǎn)數(shù)分配以及旋轉(zhuǎn)編碼器與 PLC 的連接。在設(shè)計(jì)出軟件流程圖的基礎(chǔ)上，分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法，提出了模塊化編程思 想，給出了五層電梯控制系 統(tǒng)的梯形圖程序、主電路圖以及硬件接線(xiàn)圖。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 PLC 工作原理及應(yīng)用 7 2 PLC 工作原理及應(yīng)用 PLC 的基本概念 PLC 的定義 PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC 與普通的微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ?CPU 作為字處理器，實(shí)現(xiàn)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器，進(jìn)行點(diǎn)（位）運(yùn)算與控制。 PLC 的特點(diǎn) PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、維修 編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 可靠性 對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性 包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。 （ 1） PLC 不需要大量的活動(dòng)原件和接線(xiàn)電子元件，它的接線(xiàn)大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。 （ 2） PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了 MTTR，使可靠性提高。 （ 3） PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。 （ 4） PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程錯(cuò)誤率大大降低，而為 工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)硬件使可靠性大大提高。 可用于環(huán)境惡劣的地方。 （ 5）在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進(jìn)的工藝制作流水線(xiàn)制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。 （ 6） PLC 的軟件方面，也采用了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施，例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。 易操作性 PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面： （ 1）操作方便 PLC 的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù) PLC 采用編程器進(jìn)行 輸入和更改操作 更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的 PLC， 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 PLC 工作原理及應(yīng)用 8 編程器采用了 CRT 屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改，更改的信息可在液晶屏或 CRT 上顯示。 （ 2）編程方便 PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語(yǔ)言，十分有助于編程人員的編程。 （ 3）維修方便 PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和 軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。 靈活性 PLC 的靈活性表現(xiàn)以下幾個(gè)方面： （ 1）編程的靈活性 PLC 采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。 （ 2）擴(kuò)展的靈活性 PLC 的擴(kuò)展靈活性使它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。 （ 3）操作的靈活性 操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 從結(jié)構(gòu)上分， PLC分為固定式和組 合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 CPU 的構(gòu)成 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi) 部攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 PLC 工作原理及應(yīng)用 9 電路的 工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入 運(yùn)行后，從用戶(hù)程序存貯器 中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線(xiàn)構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線(xiàn)接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。 在使用者看來(lái)，不必要詳細(xì)分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指 揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 I/O 模塊 PLC 與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（ I/O）完成的。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。 I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入（ DI），開(kāi)關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 常用的 I/O 分類(lèi)如下： 開(kāi)關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模 擬 量 ： 按 信 號(hào) 類(lèi) 型 分 ， 有 電 流 型 （ 420mA,020mA ）、 電 壓 型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 除了上述通用 IO外，還有特殊 IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 電源模塊 PLC 電源用于為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源輸入類(lèi)型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC），直流電源（常用的為 24VDC）。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 PLC 工作原理及應(yīng)用 10 底板或機(jī)架 大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪(fǎng)問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體 。 PLC 的 應(yīng)用 PLC 的開(kāi)環(huán)控制 開(kāi)關(guān)量的開(kāi)環(huán)控制是 PLC 的最基本控制功能。所控制的邏輯功能可以是各種各樣的。 PLC 控制的 輸入輸出點(diǎn)數(shù)可以不受限制，少則十點(diǎn)、幾十點(diǎn)，多則成千上萬(wàn)點(diǎn)，并可通過(guò)聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。用 PLC 進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制的實(shí)例很多，幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域都會(huì)用到它。人們選用 PLC 的主要目的就是將其用于開(kāi)關(guān)量的控制。 模擬量的閉環(huán)控制 對(duì)于模擬量的閉環(huán)控制系統(tǒng)，除了要有開(kāi)關(guān)量的輸入輸出點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)某種順序或邏輯控制外，還要有模擬量的輸入輸出點(diǎn)，以便采樣輸入和調(diào)節(jié)輸出，實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制中的 PID 調(diào)節(jié)或模糊控制調(diào)節(jié)，形成閉環(huán)系統(tǒng)。這類(lèi) PLC系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、流量、壓力、位移、速度等參量的連續(xù)調(diào)節(jié)與控制。 數(shù)字量的智能控制 利用 PLC 能實(shí)現(xiàn)接收和輸出高速脈沖的功能，而這個(gè)功能在實(shí)際中用途很大。在配備相應(yīng)的傳感器（如旋轉(zhuǎn)編碼器）或脈沖伺服裝置（如環(huán)型分配器、功放、步進(jìn)電機(jī)）后， PLC 控制系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制。 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控 PLC 作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，普遍采用的方法是 PLC 加觸摸屏，這樣既可隨時(shí)觀察采集下來(lái)的數(shù)據(jù)，又能及時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。有的 PLC本身就具有數(shù)據(jù)記錄單元。此時(shí)可利用一般的便攜計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)卡，插入到該單元中保存采集到的數(shù)據(jù)。其另一個(gè)特點(diǎn)是自監(jiān)信號(hào)多，可以實(shí)現(xiàn)自診斷式的監(jiān)控，同時(shí)還可以減少故障修復(fù)時(shí)間，提高 系統(tǒng)可靠性。 聯(lián)網(wǎng)、通信及集散控制 PLC 的聯(lián)網(wǎng)、通信能力很強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn) PLC與 PLC 之間的聯(lián)網(wǎng)通信，也可實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)和通信。也能與智能儀表、智能執(zhí)行裝置進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)和通信。利用 PLC 強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)通信功能，把 PLC 分布到控制現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)各 PLC控制站間的通信以及上下層間的通信，從而實(shí)現(xiàn)分散控制集中管理的目的。這樣的系統(tǒng)實(shí)際上就是 PCS（過(guò)程控制系統(tǒng)）系統(tǒng)，有的企業(yè)把全廠的自動(dòng)化系統(tǒng)組成通信網(wǎng)絡(luò)，攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 PLC 工作原理及應(yīng)用 11 從而組成計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。 PLC 的發(fā)展 更多的高級(jí)功能，更簡(jiǎn)單快捷的使用 傳統(tǒng) PLC 簡(jiǎn)單的邏 輯控制功能已漸漸不能滿(mǎn)足目前工控領(lǐng)域的要求，許多新的控制系統(tǒng)不再是簡(jiǎn)單的邏輯控制而已，增加了許多新的功能要求，如大量數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)，圖形處理，現(xiàn)地顯示等。除了要求功能的強(qiáng)大，許多工程開(kāi)發(fā)人員，以及最終用戶(hù)，還希望控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)使用過(guò)程更為快捷，對(duì)其他控制系統(tǒng)兼容性，開(kāi)放性更強(qiáng)。對(duì)于這些需求，美國(guó) HORNER 公司（ GE 公司重要合作伙伴）于 20世紀(jì) 80 年代初，最早提出了 “All in one”的一體化控制理念，并 且 一直致力于這一理念產(chǎn)品的研發(fā)，推出了世界上最早的一體化控制器 ――OCS （ Operator Control Station）。 傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，本地的顯示和 PLC 一般是分開(kāi)的，分別用不同的軟件進(jìn)行編輯，之間通過(guò)串口通訊連接，這樣開(kāi)發(fā)人員需要許多時(shí)間和精力用在軟件的培訓(xùn)和程序的開(kāi)發(fā)上，并且串口通訊的可靠性也比較差，易于受到干擾。而 OCS控制器不是單純的 PLC，也不是單純的人機(jī)顯示界面，它將 PLC， HMI， I/O 和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能完美的結(jié)合到了一體。人機(jī)界面和 PLC 控制程序的編程用同一套由HORNER