【文章內(nèi)容簡介】 元 、 輸出單元 、 通信接口 、 擴(kuò)展接口電源 、 等部分組成。 13 2 系統(tǒng)控制方案的確定 總體設(shè)計(jì)方案及控制要求 總體設(shè)計(jì)方案 電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括：電梯的初始化設(shè)置、電梯的升降、電梯的開關(guān)門、電梯的樓層選擇與應(yīng)答、電梯的樓層指示等。 電梯的初始化設(shè)置分為兩種情況：一種是電梯在本層有內(nèi)外請求時(shí)，本層有反應(yīng)，動作完成后返回初始態(tài)；另一種時(shí)電梯在本層有內(nèi)外請求，本層無反應(yīng)，返回初始態(tài)。 電梯的升降系統(tǒng)應(yīng)滿足：當(dāng)外部有內(nèi)部請求，有樓層上升或者下降請求時(shí)，電梯升或者降。電梯在上升過程中，如果有下降請求，電梯無應(yīng)答繼續(xù)上升，在上升過程中如果中間樓層有請求 ，電梯到達(dá)有請求的中間樓層延時(shí) 2S開門，如果沒有到時(shí)間，可以手動開門，此時(shí)開門蜂鳴器發(fā)出聲音并開門，電梯關(guān)門后繼續(xù)上升。電梯下降過程與電梯上升過程相似。 電梯的樓層選擇與應(yīng)答選擇遵循：當(dāng)電梯有樓層上升或者下降請求時(shí)，電梯應(yīng)答，并執(zhí)行上升或者下降，當(dāng)電梯在上升過程中，如果有比當(dāng)前樓層低的樓層請求時(shí)，電梯無反應(yīng)；當(dāng)電梯有比當(dāng)前樓層高的中間樓層請求時(shí)，電梯相應(yīng)請求，在請求的樓層停泊，關(guān)門后繼續(xù)執(zhí)行上升到指示的比當(dāng)前層高的樓層。 電梯在上升或者下降的過程中，每層應(yīng)有樓層到達(dá)指示燈，當(dāng)電梯到達(dá)某一樓層時(shí)，電梯樓層指示 燈亮，電梯離開時(shí)該樓層指示燈暗。圖 21 是 五層電梯控制的系統(tǒng)框圖 圖 21 五層電梯控制的系統(tǒng)框圖 14 要求當(dāng)電梯平層的時(shí)候，電梯門自動打開，經(jīng)過 5 秒鐘后電梯門自動關(guān)上。如果遇到有人在門中間的情況，電梯會因?yàn)?機(jī)械安全觸板 開關(guān)的作用而自動開門，也可以手動控制開門和關(guān)門。 圖 22 轎廂內(nèi)控制屏示意圖 轎廂內(nèi)控制屏示意圖如圖 22 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按鈕。此外，還有手動開門和關(guān)門按鈕，以滿足乘客的需求。 方案選擇及選定 方案一：采用西門子 SIMATICS7200 系列。 S7200 的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7200 成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及 民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。 5 4 3 2 1 15 方案二：采用日本三菱公司的 FX2N 系列 PLC，三菱設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，具有很強(qiáng)的抗干擾能力及優(yōu)良的性能價(jià)格比。 PLC 常用的編程語言有幾種：梯形圖語言、助記符語言、邏輯功能圖和某些高級語言； FX2N 系列的 PLC 系統(tǒng)最大 I/O點(diǎn)數(shù)為 128 點(diǎn)，配置擴(kuò)展單元可達(dá) 256 點(diǎn)。 FX2N 系列機(jī)執(zhí)行基本指令速度為 ，用戶程序存儲器的容量可擴(kuò)展至 8k 步。它有與 F1 兼容的 20 條基本指令和 2 條步進(jìn)指令，此外還有功能強(qiáng)大的 95 種功能指 令。它有 6 個和普通入口兼容的高速計(jì)數(shù)器輸入點(diǎn)，最高計(jì)數(shù)頻率為 10KHz。 綜上所述：了解到 FX2N 系列的 PLC 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，具有很強(qiáng)的抗干擾能力及優(yōu)良的性能價(jià)格比，還有強(qiáng)大的 95 種功能指令，所以選擇使用三菱 FX2N系列來控制電梯。 16 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 可編程控制器的概述 可編程控制器的定義 可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器，它采用了可以編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制 、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。 可編程控制器的特點(diǎn) PLC 作為一種新型的工業(yè)控制器具有以下一些特點(diǎn)： 1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先 進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2） 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功 能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 3） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 4） 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗 17 僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī) 電一體化的理想控制設(shè)備。 縱觀以上特點(diǎn)使得我們能夠更好地去了解、學(xué)習(xí)、掌握編程器，同時(shí)展現(xiàn)了在工業(yè)生產(chǎn)生活上的方便和優(yōu)化性，這次選用 PLC 作為電梯控制系統(tǒng)的核心是必然可靠的。 PLC 的選型 隨著 PLC 的推廣普及， PLC 產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨完善。近年來，從美國、日本、德國等國引進(jìn)的 PLC 產(chǎn)品及國內(nèi)廠家自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個系列、上百種型號。 PLC 的品種繁多，其結(jié)構(gòu)型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各不相同，適用場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇 PLC，對于提高 PLC在控 制系統(tǒng)中的應(yīng)用起著重要作用。 1） 輸入 /輸出的選擇 PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過 I/O 接口模塊來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的 I/O 點(diǎn)數(shù)時(shí) 應(yīng)再增加 10%～ 20%的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。對于一個控制對象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同， I/O 點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。 根據(jù)估算這次設(shè)計(jì)的 I/O 點(diǎn)數(shù)為輸入 24 點(diǎn)，輸出 24 點(diǎn)。 2） CPU 選擇 PLC 機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇 最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型。 為了完成設(shè)定的控制任務(wù) ,主要根據(jù)電梯控制方式與輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)和占用內(nèi)存的多少來確定 PLC 的機(jī)型。本系統(tǒng)為 五 層樓的電梯 ,采用集選控制方式。 目前，國內(nèi)眾多的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了多種系列功能各異的 PLC，通過對輸入 /輸出點(diǎn)的選擇、對編程軟件及機(jī)型的認(rèn)識， 所需輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)估算 是 各為 24 個，本設(shè)計(jì)采用三菱公司的 PLC，型號為 FX2N48MR 型號 的可編程控制器作為電梯的控制器 ，該 PLC 既能滿足輸入輸出節(jié)點(diǎn)的需求，而且還留有一定的冗余量，為以后電梯系統(tǒng)的擴(kuò)展提供方便，另外 該 PLC 型號存儲空間足以滿足設(shè)計(jì)需要，所以不用再選擇擴(kuò)展。 I/O 分配表及外部硬件接線圖 I/O 分配表 先考察電梯轎廂內(nèi)的操作。操作面板上應(yīng)有各層的選層指令按鈕， 5 層共有 5 個。 18 還有手動開門和關(guān)門按鈕， 2 個。各樓層乘客召喚時(shí)，除底層和頂層只有一個召喚按鈕，其它各層均設(shè)上下兩個召喚按鈕， 5 層共需 8 個輸入按鈕。 5 層電梯需 5 個行程開關(guān)來控制是否到了某一層，因此需 5 點(diǎn)輸入?？偣?20 個輸入點(diǎn)，如表 31 所示。 表 31 輸入信號地址 各樓層乘客召喚時(shí)，按下的呼梯按鈕需顯