【正文】 極其嚴(yán)重的事故。通過提高 PLC控制系統(tǒng)的自身可靠性滿足不了要求，常采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)來解決上述問題。 1．冗余系統(tǒng) ? 所謂冗余系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有備用的部分，沒有它系統(tǒng)照樣工作。但在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，這備用的部分能立即替代故障部分而使系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)行。冗余系統(tǒng)一般是用在控制系統(tǒng)中最重要的部分 (如CPU模塊 )，由兩套相同的硬件組成。如果一套出現(xiàn)故障，立即由另一套來控制。是否使用兩套相同的 I/O模塊，取決于系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求程度。 ? 常見的情況是采用 CPU冗余，兩套 CPU模塊使用相同的程序并行工作。其中一套為主 CPU模塊，一套為備用 CPU模塊。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，備用 CPU模塊的輸出被禁止，由主 CPU模塊來控制系統(tǒng)的工作。同時(shí)，主 CPU模塊還不斷通過冗余處理單元（ RPU）同步地對(duì)備用 CPU模塊的 I/O映像寄存器和其他寄存器進(jìn)行刷新。當(dāng)主 CPU模塊發(fā)出故障信息后， RPU在 1～ 3個(gè)掃描周期內(nèi)將控制功能切換到備用 CPU。 I/O系統(tǒng)的切換也是由 RPU來完成的。 2．熱備用系統(tǒng) ? 熱備用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較冗余系統(tǒng)簡(jiǎn)單，雖然也有兩個(gè) CPU模塊在同時(shí)運(yùn)行一個(gè)程序，但沒有冗余處理單元 RPU。兩套 CPU通過通信接口連在一起。系統(tǒng)兩個(gè) CPU模塊的切換是由主 CPU模塊通過通信口與備用 CPU模塊進(jìn)行通信來完成的。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，由主 CPU通知備用 CPU，并實(shí)現(xiàn)切換，其切換過程相對(duì)要慢一些。 三菱 FX2N系列 PLC在電梯自動(dòng)控制中的應(yīng)用 ? 電梯是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，有相當(dāng)多的電梯采用 PLC來控制。 FX2N系列 PLC電梯控制系統(tǒng)功能強(qiáng)、故障率低、工作可靠、壽命長(zhǎng)。下面對(duì)一個(gè)由三菱 FX2N48MR為主控的 3層電梯的 PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1．電梯控制的功能要求 1) 由司機(jī)或乘用人員控制 2) 采用轎廂外呼叫、轎廂內(nèi)按鈕控制形式。轎廂內(nèi)、外均由指令按鈕進(jìn)行操作。一樓設(shè)有廂外向上召喚按鈕 SB3；二樓設(shè)有廂外向上召喚按鈕 SB4與向下召喚按鈕 SB5；三樓設(shè)有廂外向下召喚按鈕SB6。廂內(nèi)設(shè)有開門按鈕 SBl，關(guān)門按鈕 SB2；一層內(nèi)指令按鈕 SB二層內(nèi)指令按鈕層 SB8及三層內(nèi)指令按鈕 SB9。 3) 電梯運(yùn)行到指定位置后，具有自動(dòng)開 /關(guān)門的功能，也能手動(dòng)開門和關(guān)門。 4) 用指示燈顯示電梯廂外的呼叫信號(hào)、電梯廂內(nèi)的指令信號(hào)和電梯到達(dá)信號(hào)。 5) 能自動(dòng)判別電梯的運(yùn)行方向，并發(fā)出相應(yīng)的指示信號(hào)。 6) 電梯上下運(yùn)行由一臺(tái)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)正轉(zhuǎn)電梯上升；電機(jī)反轉(zhuǎn)電梯下降。 7) 電梯轎廂門由一臺(tái)小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)正轉(zhuǎn)廂門打開；電機(jī)反轉(zhuǎn)廂門關(guān)閉。 2．設(shè)計(jì)步驟 1) PLC選型及輸入、輸出地址分配 ? 根據(jù)控制要求，計(jì)算輸入與輸出點(diǎn)數(shù)，三層電梯有 22個(gè)輸入信號(hào)， 19個(gè)輸出信號(hào)，選擇三菱FX2N48MR型可編程控制器，可以滿足控制系統(tǒng)要求。輸入信號(hào)及地址分配參見表 ，輸出信號(hào)及地址分配參見表 。 ? 表 輸入信號(hào)及地址分配 ? 表 輸出信號(hào)及地址分配 2) 梯形圖程序設(shè)計(jì) ? 根據(jù)三層電梯控制的功能要求以及 I/O點(diǎn)的地址分配表，來設(shè)計(jì) PLC控制程序的梯形圖。為作圖方便起見，把程序分成幾段來設(shè)計(jì)。 (1) 層呼叫指示燈控制 ? 層呼叫指示燈控制梯形圖如圖 。當(dāng)有乘客在電梯轎廂外的某一層按下呼叫按鈕 SB SB SB5和 SB6中的任一個(gè)后，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn) X0 X01 X012和 X013中的某一個(gè)就會(huì)閉合，同時(shí)所對(duì)應(yīng)的層指示燈就亮，指示有人呼叫。 一層向上呼叫指示 二層向上呼叫指示 二層向下呼叫指示 三層向下呼叫指示 一層內(nèi)指令指示燈 二層內(nèi)指令指示燈 三層內(nèi)指令指示燈 圖 層呼叫指示燈控制梯形圖 ? 號(hào)一直保持到電梯到達(dá)該層指定位置，該層的接近開關(guān)X01 X020和 X021中的某一個(gè)動(dòng)作時(shí)才被撤銷。 (2) 電梯到層指示 ? 電梯到層梯形圖如圖 。 X01 X020和 X021分別是一、二和三層的接近開關(guān) SQ SQ6和 SQ7的輸入點(diǎn)，Y02 Y023和 Y024分別是一、二和三層樓面的指示燈 EE7和 E8的輸出點(diǎn)。輔助繼電器 M2和 M3分別是一、三層和二層指示燈互鎖控制。當(dāng)電梯到達(dá)某一層樓面后，只能有該層的指示燈亮。 一 、 三層 二層 一樓指示 二樓指示 三樓指示 圖 電梯到層梯形圖 (3) 電梯開門控制 ? 電梯開關(guān)門控制梯形圖如圖 ，電梯開門控制分手動(dòng)和自動(dòng)兩種情況。 ① 手動(dòng)開門時(shí)，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，按 SB1， X000閉合，Y000得電并自鎖，驅(qū)動(dòng)開門繼電器使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，轎廂門打開。開門到位，開門行程開關(guān) SQ1動(dòng)作， X002常閉觸點(diǎn)斷開， Y000失電，開門過程結(jié)束。 ② 自動(dòng)開門時(shí)，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，相應(yīng)的樓層接近開關(guān)SQ SQ SQ7之一被壓下，即 X017或 X020或 X021閉合。 T0開始計(jì)時(shí)，延時(shí) 3s后， T0觸點(diǎn)閉合， Y000輸出有效，轎廂門打開。 (4) 電梯關(guān)門控制 ? 電梯關(guān)門控制也分手動(dòng)和自動(dòng)兩種情況。 ① 手動(dòng)關(guān)門時(shí)，當(dāng)按下關(guān)門按鈕 SB2時(shí) X001閉合， Y001得電并自鎖，驅(qū)動(dòng)關(guān)門繼電器使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，轎廂門關(guān)閉。關(guān)門到位，關(guān)門行程開關(guān) SQ2動(dòng)作， X003常閉觸點(diǎn)斷開，Y001失電，關(guān)門過程結(jié)束。 ② 自動(dòng)關(guān)門時(shí)，由定時(shí)器 T1來控制。當(dāng)電梯開門到位后Y000常開觸點(diǎn)閉合， T1開始計(jì)時(shí)，延時(shí) 5s后， T1觸點(diǎn)閉合， Y001輸出有效，轎廂門自動(dòng)關(guān)閉。 ? 自動(dòng)關(guān)門時(shí)，可能夾住乘客，因此在門中部裝有紅外線檢測(cè)裝置 SL。當(dāng)有人進(jìn)出時(shí)由 SL發(fā)出信號(hào)使得 X006閉合，輔助繼電器 M0得電并自鎖，使得 T2開始定時(shí)，延時(shí) 2s后再關(guān)門。 開門 關(guān)門 電梯運(yùn)行 圖 電梯開門 、 關(guān)門梯形圖 圖 電梯起動(dòng)和方向選擇及變速控制梯形圖 (5) 電梯的起動(dòng)和方向及變速控制 ? 電梯起動(dòng)和方向選擇及變速控制梯形圖如圖 。電梯運(yùn)行方向由輸出繼電器 Y010和 Y011指示，當(dāng)電梯運(yùn)行方向確定后，在關(guān)門信號(hào)和門鎖信號(hào)符合要求的情況下，如電梯上行輸出繼電器 Y002得電，驅(qū)動(dòng)主電機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上升。如電梯下行輸出繼電器 Y003得電，驅(qū)動(dòng)主電機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下降。當(dāng)電梯起動(dòng)后快速運(yùn)行， 2s后加速，在接近目標(biāo)樓層時(shí)，相應(yīng)的接近開關(guān)動(dòng)作，電梯開始變?yōu)槁龠\(yùn)行，直至電梯到達(dá)目標(biāo)樓層時(shí)停止。 本章小結(jié) ? 本章主要介紹 FX2N系列的 PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試等方面的內(nèi)容。要重點(diǎn)掌握 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和設(shè)計(jì)的一般流程，同時(shí)要注意控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)。在滿足控制要求的、環(huán)境要求和性價(jià)比的條件下，合理選擇 PLC機(jī)型、硬件配置、輸入 /輸出模塊，完成 PLC控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)。