【正文】 第二節(jié) PLC 的 I/O 地址分配 一、 PLC 的 I/O 地址分配 根據(jù)電梯運行流程圖，本設(shè)計可分為以下幾個大部分：呼叫信號鎖存、電梯優(yōu)先性選擇、電梯方向選擇、電梯樓層顯示及運行方向顯示、電梯減速制動、開關(guān)門。 ⑥ 在電梯運行過程中支持其它呼叫。若呼叫層處于電梯當(dāng)前層之上，則電梯在完成前一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。 ② 電梯上行時，若呼叫層處于電梯當(dāng)前運行之上，目標(biāo)運行層之下，則電梯在完成前一指令之前先上行至該層，完成該層呼叫后再由近及遠(yuǎn)的完成其他各個呼叫動作。 （一）電梯的初始狀態(tài) 此時主梯位于底層待命，備行梯為于當(dāng)前?？繉踊蛘叩讓樱黠@示屏都被初始化，電梯處于以下狀態(tài)： ① 各層呼叫燈均不亮。并且，在顯示數(shù)碼管中顯示當(dāng)前電梯所在樓層和電梯運行方向。 第二節(jié) 硬件電路的設(shè)計 根據(jù)上述硬件的選擇 ，將各硬件與 PLC 相互連接就可以得到整個控制系統(tǒng)的硬件接線圖。由于旋轉(zhuǎn)編碼器測量準(zhǔn)確，使用方便，優(yōu)于其它方法，故成為當(dāng)前測量電梯所在位置的主流方法。 并且，兩相計數(shù)器的兩個時鐘脈沖可同時工作在最高頻率，全部計數(shù)器可同時以最高頻率運行，互不干擾 [1]。 由于旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖頻率較高，普通計數(shù)器無法計數(shù) ， 必須采用高速計數(shù)器。 （二）旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，安裝于被測軸上并隨被測軸一起轉(zhuǎn)動，用來測量轉(zhuǎn)動量 （ 主要為轉(zhuǎn)角 ） ，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號。 ① 采用干簧感應(yīng)器，這種方法具有直觀、簡單的優(yōu)點，但是因為每層都需要一個感應(yīng)器，當(dāng)樓層較高時，就會占用過多的 PLC 輸入點。 兩臺并聯(lián)控制組成的電梯，基站設(shè)在大樓底層，當(dāng)一臺電梯執(zhí)行指令 完畢后，自動返回基站。 5 層樓中， 1 層只有上呼叫按鈕， 5 層只有下呼叫按鈕，其余 3 層都具有上呼叫和下呼叫按鈕。 在電梯內(nèi)部也應(yīng)有控制電梯開門、關(guān)門的按鈕，使乘客可以在電梯重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 停下時隨時地控制電梯的開門與關(guān)門。 圖 控制系統(tǒng)框圖 在電梯內(nèi)部，應(yīng)該有 5 個樓層 （ 1~5 層 ） 按鈕、開門和關(guān)門按鈕以、樓層顯示器、上升和下降顯示器以及報警開關(guān)。側(cè)重于控制系統(tǒng)的設(shè)計，因此，在設(shè)計中沒有其它冗余設(shè)備。 當(dāng)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)時，曳引電動機、電磁制動器的線圈中均無電流通過，這時因電磁鐵芯間沒有吸引力、制動瓦塊在制動彈簧壓力作用下，將制動輪抱緊，保證電機不旋轉(zhuǎn)；當(dāng)曳引電動機通電旋轉(zhuǎn)的瞬間 ，制動電磁鐵中的線圈同時通上電流，電磁鐵芯迅速磁化吸合，帶動制動臂使其制動彈簧受作用力，制動瓦塊張開，與制動輪完全脫離，電梯得以運行；當(dāng)電梯轎廂到達(dá)所需停站時，曳引電動機失電、制動電磁鐵中的線圈也同時失電，電磁鐵芯中的磁力迅速消失，鐵芯在制動彈簧的作用下通過制動臂復(fù)位，使制動瓦塊再次將制動輪抱住，電梯停止工作。轎廂與對重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪槽內(nèi)產(chǎn)生摩擦力。 無線遠(yuǎn)程控制及報警裝置：當(dāng)電梯產(chǎn)生故障時，電梯可以通過無線裝置給手機發(fā)送故障信息，并通過手機發(fā)送信號對電梯進(jìn)行簡單控制。 雙向安全保護(hù)技術(shù)：雙向安全鉗、雙向限速器，在歐洲必須使用，中國正在被普遍使用。 ⑩ 超速保護(hù)開關(guān)，能檢測出上行轎廂的速度失控，并能使轎廂制停，或至少使其速度降低至對重緩沖器的設(shè)計范圍。極限開關(guān)動作后，電梯不能自動恢復(fù)運行。 ⑦ 上下極限聯(lián)鎖開關(guān)，當(dāng)轎廂運行超越平層磁感應(yīng)裝置時，在轎廂 或?qū)χ匮b置未接觸緩沖器之前，強迫切斷主電源和控制電源的非自動復(fù)位的安全裝置。三 處開關(guān)互鎖，防止誤動作，保證維修人員的安全。該門鎖安全電路采用冗余設(shè)計，用 PLC 控制方式控制門鎖電路，通過軟件判斷門鎖安全電路是否正常，當(dāng)出現(xiàn)非正常情況時，讓電梯中止正常運行，轉(zhuǎn)入檢修運行狀態(tài)，從而消除事故隱患，提高電梯運行的安全性，防止因門鎖回路故障、操作人員疏忽大意而引起的事故。 ① 限速器開關(guān)（包括限速器斷繩開關(guān)） —— 當(dāng)電梯的速度超過額定速度一定值（至少等于額定速度的 115％）時，其動作能導(dǎo)致安全鉗起作用的安全裝置。 電力拖動系統(tǒng)，提供動力，實現(xiàn)速度控制。當(dāng)轎廂位于最低層站時，鋼絲繩的重量大部分作用于轎廂側(cè)；當(dāng)轎廂位于最高層站時，鋼絲繩的重量大部分作用于對重側(cè)。 轎廂，運載乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。 （二）八大系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)，主要功能是輸出和傳遞動力，使電梯運行。 門吊電梯，在大型門式起重機的門腿中 ， 運送在門機中的工作人員及檢修機件等。 礦井電梯，供礦井運送人員及貨物之用。它還可以作為倉庫、碼頭、船塢、高塔、高煙囪的長期使用的垂直運輸機械。 建筑施工電梯，建筑施工與維修用的電梯。 雜物電梯，供圖書館、辦公樓、飯店運送圖書、文件、食品等設(shè)計的電梯。 螺桿式電梯，將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有 推力軸承 的大螺母安裝于油缸頂，然后通過電機經(jīng)減速機（或皮帶）帶動螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯 [3]。 直流電梯，用直流電動機作為驅(qū)動力 電梯?？刂葡到y(tǒng)可以顯示出所有電梯的運行狀態(tài)。 群控電梯 ，具有多臺電梯客流量大的高層建筑物中，把電梯分為若干組，每組四至六臺電梯，將幾臺電梯控制連在一起， 分區(qū)域進(jìn)行有程序或無程序綜合統(tǒng)一控制，對乘客需要電梯情況進(jìn)行自動分析后，選派最適宜的電梯及時應(yīng)答呼梯信號。無乘客使用電梯時，經(jīng)常有一臺電梯停靠在基站待命稱為基梯；另一臺電梯則?？吭谛谐讨虚g預(yù)先 選定的層站稱為備行梯。在電梯運行過程中，可以應(yīng)答同一方向所有層站呼梯信號和按照操縱盤上的選層按鈕信號?？?。 信號控制電梯，這是一種自動控制程度較高的有司機電梯。 第二節(jié) 電梯概述 一、電梯的分類 根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或 物流量 ）的不同，而設(shè)置不同類型的電梯。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 在程序執(zhí)行階段， PLC 的 CPU執(zhí)行程序時，總是按照從上而下，從左至右的順序一次掃描。 （二）掃描工作過程 當(dāng) PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段，完成上述三個階段稱為一個掃描周期 ， 如圖 所示 。 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即某個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器的其他觸點不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作 ，這樣更能體現(xiàn)PLC 的邏輯控制?？刂泣c數(shù)不符 合 需要，可再接擴展箱體，由主箱體及若干擴展箱體組成較大的系統(tǒng)，以實現(xiàn)對較多點數(shù)的控制。重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 一些特大型的 PLC 用的多為這種結(jié)構(gòu)。由模塊聯(lián)結(jié)成系統(tǒng)有三種方法： ① 無底板，靠模塊間接口直接相聯(lián)，然后再固定到相應(yīng)導(dǎo)軌上。如 SIEMENS S7300、 SIEMENS S7400 系列等。 電源： PLC 一般使用 220V 交流電源或 24V直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為 PLC 的中央處理器、存儲器等電路提供 5V、 12V、 24V直流電源，使 PLC 能正常工作。 ② 輸出接口：輸出接口電路通常有 3 種類型：繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。 PLC 的輸入輸出接口電路一般采用光耦合隔離技術(shù)，可以有效地保護(hù)內(nèi)部電路。編程器 可以是專用編程器，也可以是配有編程軟件包的通用計算機系統(tǒng)。現(xiàn)在的 PLC 一般均采用可電擦除的EEPROM 存儲器來作為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。 CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與儲存單元、輸入輸出接口、通信 接口、擴展接口相連。 伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。跟著計算機操控的開展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)開展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通訊功用，紛繁推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 ⑤ 數(shù)據(jù)處置 ： 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)變換、排序、查表、位操作等功用，可以完結(jié)數(shù)據(jù)的收集、剖析及處置。 PID 調(diào)理是普通閉環(huán)操控系統(tǒng)中用得較多的調(diào)理辦法。如可驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸方位操控模塊。為了使可編程操 控器處置模擬量，必須完結(jié)模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 變換及 D/A 變換。隨著 PLC 的性價比不斷提重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 高，其應(yīng)用領(lǐng)域也會不斷擴大。 ③ 功能完善、通用性強 ： 如今 PLC 不僅具有邏輯運算、定 時、計數(shù)、順序控制等功能，而且還有 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理、 PID 控制、通信聯(lián)網(wǎng)等許多功能。目前它已經(jīng)大量地應(yīng)用在樓宇自動化、家庭自動化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，并涌現(xiàn)出大批應(yīng)用可編程序控制器的新型設(shè)備。由于這些特點，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。而 PLC克服了繼電器 、 接觸器 在 控制系統(tǒng)中機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高 、通用性和靈活性差的缺點，充分利用微處理器的優(yōu)點，并將控制器和被控對象方便的連接起來。 PLC是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電器 接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其基本設(shè)計思想是把計算機功能完善、靈活、通用 等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。 在設(shè)計中，為了 使 電梯更加滿足人們?nèi)粘Ｐ枨?，在電梯控制方式方面采用并?lián)控制；為了更加精確的獲取電梯的位置，采用旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置檢測元件。是現(xiàn)代城市生活中必不可少，且應(yīng)用最廣泛的垂直交通運輸工具。在軟件設(shè)計部分，詳細(xì)介紹了電梯在實際運行中的情況，包括： 樓層顯示、平層判斷、內(nèi)外呼叫鎖存、上下行選擇、運行方向顯示、減速控制、開關(guān)門、手動控制和安全控制 。 本次 畢業(yè)設(shè)計以五層樓電梯作為控制對象，用西門子 PLC S7200 作為控制工具對電梯系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II 摘 要 在早期時候，電梯主要采用繼電器 .控 制方式控制，但隨著人們對電梯的平滑性、高速性、準(zhǔn)確、高效性等一系列靜態(tài)性能和動態(tài)性能要求的提高，繼電器控制的缺點便暴露出來了，例如故障率高、可靠性差、接線復(fù)雜、一旦接收完成不易更改等缺點。 （ 4） 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容交給指導(dǎo)老師進(jìn)行中期檢查（ 4 月 20 日前） 。 ，及準(zhǔn)確度 。 PLC 仿真及應(yīng)用處理 五層電梯 的自動控制系統(tǒng)。 方法 ： 學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)收集與仿真，具體為： 。 進(jìn) 度 計 劃 （ 1） 完成開題 報告，交給指導(dǎo)老師檢查（ 3 月 10 前） 。 （ 5） 畢業(yè)設(shè)計論文初稿（ 5 月 15 日前） 。所以需要開發(fā)一種安全、 高效的控制方式。側(cè)重于控制系統(tǒng)的設(shè)計，因此，在設(shè)計中沒有其它冗余設(shè)備。 為了滿足在人們在 使用過程更加的方便，本設(shè)計才用兩臺電梯并聯(lián)控制，即兩臺并聯(lián)起來進(jìn)行邏輯控制，共用廳外呼叫按鈕，而電梯本身也具有集選功能，可實現(xiàn)無司操作。 在提升公眾的生產(chǎn)、生活效率與質(zhì)量的同時，其安全工作也成為一項民生工程，其安全狀況倍受公眾與媒體關(guān)注。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第一章 PLC 控制電梯概述 第一節(jié) PLC 概述 一、 PLC 的發(fā)展歷史 西 門子公司較早地進(jìn)行了 PLC的研究和生產(chǎn) ， 歐洲第一臺 PLC就是由西門子公司在 1973年研制成功 ， 此后 ， 相繼在 1975年推出了 SIMATIC S3系列 PLC， 1979年推出了 SIMATIC S5系列 PLC， 20世紀(jì)末又推出了 SIMATIC S7系列 PLC， SIMATIC是西門子自動化系列產(chǎn)品統(tǒng)稱 [1]。根據(jù)實際應(yīng)用對象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲器內(nèi)。由于 PLC是由微處理器、存儲器和外圍器件組成，所以應(yīng)屬于工業(yè)控制計算機中的一類。目前，可編程控制器已成為 工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。掌握可編程序控制器的工作原理，具備設(shè)計、調(diào)試和維護(hù)可編程序控制器控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術(shù)人員和工科學(xué)生的基本要求。 ④ 設(shè)計安裝簡單、維護(hù)方便 ： PLC 的用戶程序大部分可在實驗室模擬調(diào)試，模擬調(diào)試好后再將 PLC 控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行安裝、接線、調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題可通過修改程序加以解決。從應(yīng)用類型來看， PLC 功能大致可分為以下幾個方面： ① 開關(guān)量的邏輯操控 ： 這是 PLC 最基本、最廣泛的使用領(lǐng)域，它替代傳統(tǒng)的繼電器電路，完結(jié)邏輯操控、按次操控，既可用于單臺設(shè)備的操控，也可用于多機群控及自動化流水線。 PLC 廠家都出產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 變換模塊，使可編程操控器用于模擬量操控。世界上各首要 PLC 廠家的產(chǎn)物簡直都有運動操控功用，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。大中型 PLC 都有 PID 模塊，當(dāng)前許多小型 PLC 也具有此功用模塊。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比擬，完結(jié)必 定的操控操作，也可以使用通訊功用傳送到另外智能設(shè)備，