【文章內(nèi)容簡介】 制器發(fā)展而來的控制器。 第三階段：從 20世紀(jì) 70年代末期到 20世紀(jì) 80年代中期，是 PLC通信功能實(shí)現(xiàn)階段。與計(jì)算機(jī)通信 的發(fā)展相聯(lián)系， PLC也在通信方面有了很大的發(fā)展，初步形成了分布式的通信網(wǎng)絡(luò)體系。 第四階段：從 20世紀(jì) 80年代中期開始是 PLC的開放階段。在這一階段，產(chǎn)品的規(guī)模增大，功能不斷完善，大中型的產(chǎn)品多數(shù)有 CRT屏幕的顯示功能，產(chǎn)品的擴(kuò)展也因通信功能的改善而變得方便，此外，還采用了標(biāo)準(zhǔn)的軟件系統(tǒng)，增加了高級(jí)編程語占等。 3． 3 PLC的特點(diǎn) PLC能如此迅速發(fā)展的原因是由于它具有通用計(jì)算機(jī)所不及的一些下列特點(diǎn)： (1)可靠性 對可以維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較， PLC的可靠 性高，表現(xiàn)在下列幾方面： (2)易操作性 PLC的易操作性表現(xiàn)在下列三個(gè)方面： ①操作方便，對 PLC的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。 16 ②編程方便， PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。 ③維修方便。 (3)靈活性 PLC的靈活性表現(xiàn)在下列三方面： ① 編程的靈活性。 ②擴(kuò)展的靈活性。 ③操作的靈活性。 3． 4 PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC的型號(hào)、規(guī)格繁多。它主要由中央處理單元 CPU、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等部分組成。 (1)中央處理單元 CPU CPU是 PLC的核心，其主要作用是： ①接收從編程器輸入的用戶程序，并 存入程序存儲(chǔ)器中； ②用掃描方式采集現(xiàn)場輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器； ③執(zhí)行用戶程序，從程序存儲(chǔ)器中逐條取出用戶程序，經(jīng)過解釋程序解釋后逐條執(zhí)行，完成程序規(guī)定的邏輯和算術(shù)運(yùn)算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制輸出電路，實(shí)現(xiàn)程序規(guī)定的各種操作； ④通過故障自診斷程序，診斷 PLC的各種運(yùn)行錯(cuò)誤。因此， CPU的性能對 PLC的整機(jī)性能有著決定性的影響。 (2)存儲(chǔ)器 PLC的存儲(chǔ)器用來存放程序和數(shù)據(jù)。程序分系統(tǒng)程序和用戶程序。 17 (3)輸入輸出接口 (簡稱 I/O) 輸入輸出接口是 CPU與工業(yè)現(xiàn)場裝置之問的連接部分 ，是 PLC的重要組成部分。 PLC的 I/0接口是按強(qiáng)電要求設(shè)計(jì)的，即其輸入接口可以接受強(qiáng)電信號(hào)，其輸出接口可以直接和強(qiáng)電設(shè)備相連接 (4)編程器 編程器是 PLC中一種主要的外部設(shè)備，它是開發(fā)、維護(hù) PLC控制系統(tǒng)的必備設(shè)備 (5)其他設(shè)備 PLC的外部設(shè)備還有盒式錄音機(jī)、打印機(jī)、 EPROM寫入器及高分辨率屏幕彩色圖形監(jiān)控設(shè)備等。 3． 5 PLC的工作原理 與普通微機(jī)類似， PLC也是由硬件和軟件兩大部分組成的。在軟件的控制下， PLC才能正常地工作。 PLC的基本工作如下： (1)輸入現(xiàn)場信息：在系統(tǒng)軟件的控制下， 順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)； (2)執(zhí)行程序：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀念和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算； (3)輸出控制信號(hào)：根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。 上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。 PLC的掃描周期通常為幾十毫秒。 18 3． 6 PLC電梯控制的優(yōu)點(diǎn) 雖然傳統(tǒng)的繼電器電梯控制技術(shù)比較成熟，但是這種控制系統(tǒng)本身存在不少缺陷：系統(tǒng)觸點(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜；普通控制電器及硬件接線方法難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制 功能；電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度比較慢，系統(tǒng)控制精度難以提高；由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障等，正是由于這些原因，傳統(tǒng)的電梯控制不再適用于現(xiàn)代高層快速電梯。 PLC電梯控制則表現(xiàn)出很多優(yōu)點(diǎn)： ①可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 PLC用軟件代替了大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制。接線減少，可靠性大增。 ②功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高。一臺(tái)小型的 PLC可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的功能，同時(shí) PLC提供標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通信接口，便于實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和組態(tài)。 ③系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少。 PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中的大量的中間繼電器、 時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模擬，通過 PLC上的發(fā)光二極管可以觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。 19 4 電梯 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4． 1 電梯的構(gòu)造 電梯是一種特殊的起重運(yùn)輸設(shè)備，由轎廂及配重、拖動(dòng)電機(jī)及減速傳動(dòng)機(jī)械、井道及井道設(shè)備、召喚系統(tǒng)及安全裝置構(gòu)成。轎廂是載人或裝貨的部位，配重是為了改變電梯電機(jī)負(fù)載的特性以提高電梯安全性而設(shè)置的。圖 4． 1是電梯拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖，圖中可見電梯的轎廂及配重分系在鋼絲繩的兩端，鋼絲繩 跨掛在曳引輪上，曳引輪經(jīng)減速機(jī)構(gòu)由電機(jī)拖動(dòng)，形成轎廂的上下運(yùn)動(dòng)。 井道指建筑物中用于安裝電梯并提供電梯運(yùn)行的通道，轎廂及配重都是在井道中運(yùn)行的。井道在各樓層設(shè)有門廳及呼梯設(shè)備。門廳有廳門，廳門頂部裝有層樓指示燈，用于指示電梯的運(yùn)行方向及電梯所在的位置。門廳里還設(shè)有呼梯盒，用于在每層站召喚電梯。呼梯盒常安裝在廳門外離地面l米左右的墻壁上，基站與頂站只有一個(gè)按鈕，中間層站有上呼與下呼兩個(gè)按鈕，按鈕下帶有呼梯記憶燈。 轎廂中設(shè)有自動(dòng)門機(jī)，用來完成電梯的開門及關(guān)門任務(wù)。電梯門分廳門及轎門，當(dāng)電梯停靠某層時(shí)，此層的廳 門在轎門的帶動(dòng)下開啟及關(guān)閉。電梯的操縱箱也安裝在轎廂內(nèi)，供司機(jī)及乘客對電梯發(fā)布動(dòng)作命令。上面設(shè)有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕、開關(guān)門按鈕、警鈴按鈕、風(fēng)扇、照明、緊急照明、層樓指示燈的控制開關(guān)，電梯運(yùn)行狀態(tài)選擇 20 鑰匙開關(guān)等。 電梯的安全是電梯最重要的技術(shù)指標(biāo)。電梯的安全設(shè)備有：安全窗及其開關(guān)、安全鉗及其開關(guān)、限速器及其開關(guān)、限速開關(guān)等。安全窗位于轎廂的項(xiàng)部，供應(yīng)急情況下疏散乘客。安全鉗是為了防止電梯曳引鋼絲繩斷裂及超速運(yùn)行的機(jī)械裝置，用以在上述情況下將轎廂夾持在軌道上．限速器是檢測電梯運(yùn)行速度的裝置，當(dāng)電梯超速 運(yùn)行時(shí)，限速器動(dòng)作，帶動(dòng)安全鉗使電梯停止運(yùn)行。限位開關(guān)、極限開關(guān)是電梯位置安全裝置，當(dāng)電梯運(yùn)行至上下端站沒有停層時(shí)，觸動(dòng)限位開關(guān)，立即切斷方向控制電路使電梯停止向危險(xiǎn)方向運(yùn)行，若仍不能停車，將觸動(dòng)極限開關(guān)切斷電路，使驅(qū)動(dòng)主機(jī)和制動(dòng)器失電，電梯停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 4． 1 電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖 21 4． 2 電梯控制要求 電梯的安全運(yùn)行有以下一些主要控制要求： (1)電梯位置的確定與顯示 轎廂中的乘客及門廳中等待電梯的人都需要知道電梯的位置，因而轎廂及門廳中都設(shè)有以樓層標(biāo)志的電梯位置。但這還不夠，電梯的運(yùn)行還需要更加準(zhǔn) 確的電梯位置信號(hào)，以滿足制動(dòng)停車等控制的需要。電梯的位置信號(hào)由設(shè)在井道中的位置開關(guān)，如門區(qū)磁感應(yīng)器提供，當(dāng)并道中的分布于每層的隔磁板插入感應(yīng)器時(shí)，則發(fā)出門區(qū)信號(hào)，這是 PLC對位置控制的基準(zhǔn)信號(hào)。 (2)轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的召喚信號(hào) 乘客可按下轎廂內(nèi)操控盤上的選層按鈕選定電梯運(yùn)行的目的樓層，此為內(nèi)選信號(hào)。按鈕按下后，該信號(hào)應(yīng)被記憶并使相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚按鈕，此為外呼信號(hào)。該信號(hào)也需記憶并點(diǎn)亮門廳的上行或下行指示燈，這些保持信號(hào)在要求得到滿足時(shí)應(yīng)能自動(dòng)消號(hào)。 (3)電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的信號(hào)響應(yīng) 電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外呼信號(hào)，決定電梯的運(yùn)行方向及在哪些站點(diǎn)停站。一般情況下電梯按先上后下的原則安排運(yùn)送乘客的次序，而且規(guī)定在運(yùn)行方向確定之后，不響應(yīng)中途的反向呼喚要求，直到到達(dá)本方向的最遠(yuǎn)站點(diǎn)才開始返程。 (4)轎廂的啟動(dòng)與運(yùn)行 轎廂在運(yùn)行方向確定，轎廂門、層門都已關(guān)好時(shí)電梯啟動(dòng)運(yùn)行。 22 運(yùn)行的初始階段是加速運(yùn)行階段，其后是穩(wěn)定運(yùn)行階段。 (5)轎廂的平層與停車 轎廂運(yùn)行后需確定在哪一層站停車，平層即是指停車時(shí)，轎廂的底與門廳“地平面”應(yīng)相平齊，一般有具體的平層誤差規(guī)定，如 平層時(shí)兩平面相差不得超過 5mm。上行時(shí)，門區(qū)感應(yīng)器首先插入隔磁鐵板的下端，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開始減速，至門區(qū)感應(yīng)器插入隔磁鐵板的一半時(shí)，發(fā)出開門及停車信號(hào)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，抱閘抱死；下行時(shí)門區(qū)感應(yīng)器首先插入隔磁鐵板上端，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開始減速，至門區(qū)感應(yīng)器插入隔磁鐵板的一半時(shí)，發(fā)出開門及停車信號(hào)。 (6)安全保護(hù) 電梯的安全保護(hù)很多，如前邊提到的沖頂與蹲底，斷鋼絲繩，轎廂內(nèi)人員的跌落、逃生等保護(hù)，還有消防運(yùn)行等多項(xiàng)。 除了控制要求以外，電梯常見的工程問題還涉及電梯的拖動(dòng)設(shè)備及拖動(dòng)控制方式：電梯的提升機(jī)構(gòu)，齒 輪曳引機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電磁制動(dòng)器、減速器及曳引輪組成。采用變速電機(jī)時(shí)，電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)使用接觸器換相，啟動(dòng)調(diào)速采取改變電機(jī)繞組及切換電機(jī)繞組中所串電阻實(shí)現(xiàn)。采用變頻調(diào)速時(shí)，電機(jī)換向及變速都通過變頻器控制端予實(shí)現(xiàn)。在這兩種拖動(dòng)方式中，電磁抱閘都是很重要的，它是電機(jī)制動(dòng)的主要設(shè)備，抱閘要求有足夠的制動(dòng)力，抱閘一般在通電時(shí)打開，斷電時(shí)抱死。 電梯還有一些高層次的性能指標(biāo)，如電機(jī)加減速曲線控制及高準(zhǔn)確度的平層控制要求等，前者涉及電梯運(yùn)行過程中的加速度大小，關(guān) 23 系到乘客的舒適感，后者涉及乘客數(shù)量變化對準(zhǔn)確平層的影響 。 總之，電梯的控制是比較復(fù)雜的，在計(jì)算機(jī)誕生前，電梯使用繼電接觸器控制的時(shí)代，很難生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良的電梯，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。隨著 PLC應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。 4． 3 電梯的運(yùn)行過程 當(dāng)乘客進(jìn)入轎廂后，逐一按下相應(yīng)層站的選層按鈕，便完成了運(yùn)行指令的預(yù)先登記，電梯便自動(dòng)決定運(yùn)行方向。再按啟動(dòng)按鈕，電梯自動(dòng)關(guān)門，開始啟動(dòng)、加