【正文】 /輸出，完成一系列邏輯、順序、定時、記數(shù)、運算等確定的功能，來控制各種類型的機電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過程。因此， PLC 在電梯控制領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用。由于早期的電梯繼電器控制方式存在故障率較高、可靠性差、接線復(fù)雜、一旦接收完成不易更改等缺點，所以需要開發(fā)一種安全、高效的控制方式。 第一章 引 言 自 1889 年美國奧梯斯升降機公司推出世界第一部以電動機為動力的升降機以來，電梯在驅(qū)動方式上經(jīng)歷了卷筒式驅(qū)動、牽引式驅(qū)動等歷程，逐漸形成了直流電機拖動和交流電機拖動兩種不同的拖動方式。如今電梯已成為人們進出高層建筑不可或缺的代步工具；而且作為載人工具，人們在運行的平滑性、高速性、準確性、高效性等一系列靜、動態(tài)性能方面對它提出了更高的要求?？删幊炭刂破鳎?PLC）既保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機接口、維修方便等諸多高品質(zhì)性能。 隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展， PLC（即可編程控制器）在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用。 電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運輸工具。高層住宅需要有住宅梯 。在現(xiàn)代社會 ,電梯已像汽車、輪船一樣 ,成為人類不可缺少的交通運輸工具。當(dāng)今世界 ,電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標志之一。當(dāng)時有個叫阿基米德的人設(shè)計出 人力驅(qū)動的卷筒式卷揚機。 1889 年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機作為電梯動力 ,這才出現(xiàn)名副其實的電梯 ,并使電梯趨于實用化。 1949年出現(xiàn)了群控電梯 ,首批 4~6 臺群控電梯在紐約的聯(lián)合國大廈被使用。 1962 年美國出現(xiàn)了速度達 8 米 /秒的超高速電梯。 1967 年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動系統(tǒng)筒化，性能提高。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。 第二章 概述 電梯 硬件的分析 電梯的組成 (1)曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。 (2)導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運動。 (3)轎廂 轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。 (4)門系統(tǒng) 門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。 (5)重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。 (6)電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。 (7)電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行操縱和控制。 (8)安全保護系統(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。 電梯的工作原理 曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電 動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態(tài)，供人員和貨物出入。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？?。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。 2. 2 可編程控制器的介紹 可編程控制器的發(fā)展 第一臺可編程控制器的設(shè)計規(guī)范是美國通用公司提出的。這一設(shè)想提出后，美國數(shù) 字設(shè)備公司（ DEC）于1969 年研制成第一臺 PLC，型號為 PDP14，投入通用汽車公司的生產(chǎn)線控制中，取得了令人滿意的效果，從此開創(chuàng)了 PLC 的新紀元。這些控制器易于安裝，占用空間小，可重復(fù)使用。 在短時間內(nèi)， PLC 在其他工業(yè)部門也得到應(yīng)用。 70 年代中期，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使 8 位微處理器和位片處理器相繼問世，使可編程控制技術(shù)產(chǎn)生了飛躍。在這個時期，日本、西德（原）和法國相繼研制出了自己的 PLC，我國在 1974 年也開始研制。這是面向工程技術(shù)人員的編程語言發(fā)展成熟，出現(xiàn)了工藝人員使用的圖形語言。 進 入八九十年代后， PLC 的軟硬件功能進一步得到加強， PLC 已發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng)，能與其他設(shè)備通信，生成報表，調(diào)度產(chǎn)生，可診斷自身故障及機器故障。盡管 PLC 功能越來越強，但他仍然保留了先前的簡單與易于使用的特點(PLC 實物圖 21) 圖 21 三種常見的 PLC PLC 的用途 PLC 的初期由于其價格高于繼電器控制裝置 ,使其應(yīng)用受到限制 。 PLC 的應(yīng)用通?？煞譃槲宸N類型： （ 1）順序控制 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。如注塑機、印刷機械、訂書機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。在多數(shù)情況下， PLC 把掃描目 標位置的數(shù)據(jù)送給模版塊，其輸出移動一軸或數(shù)軸到目標位置。 相對來說，位置控制模塊比計算機數(shù)值控制（ CNC）裝置體積更小，價格更低，速度更快，操作方便。 PID（ Proportional Intergral Derivative） 模塊的提供使 PLC 具有閉環(huán)控制功能 ,即一個具有 PID 控制能力的 PLC 可用于過程控制。 （ 4）數(shù)據(jù)處理 在機械加工中，出現(xiàn)了把支持順序控制的 PLC 和計算機數(shù)值控制（ CNC）設(shè)備緊密結(jié)合的趨向。為了實現(xiàn) PLC 和 CNC 設(shè)備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳遞，該公司采用了窗口軟件。美國 GE公司的 CNC 設(shè)備新機種也同樣使用了具有數(shù)據(jù)處理的 PLC。 （ 5）通信和聯(lián) 網(wǎng) 為了適應(yīng)國外近幾年來興起的工廠自動化（ FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（ FMS）及集散控制系統(tǒng)（ DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展 PLC 之間， PLC 和上級計算機之間的通信功能。 可編程控制器 (PLC)的特點 PLC 的性能特點 (1)硬件的可靠性 PLC 是在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應(yīng)用而設(shè)計的，一個設(shè)計良好的 PLC 能置于有很強的電噪聲、電磁干擾、機械振動、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。例如，在輸入 /輸出電路中都采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，用提高了抗干擾性能；各個 I/O 端口都除采用了常規(guī)模擬器濾波以外，還加上了數(shù)字濾波；內(nèi)部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號；采用了較合理的電路程序，一旦某模塊出現(xiàn)故障，進行在線插拔、調(diào)試時不會影響各機的正常運行。 (2) 編程簡單，使用方便 用微機實現(xiàn)自動控制，常使用匯編語言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計算機硬件和軟件知識。例如，目前打多數(shù) PLC 均采用的梯形圖語言編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感，又顧及了大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機的水平很容易被電氣技術(shù)人員所接受，易于編程，程序改變時也容易 修改，很靈活方便。 (3) 接線簡單，通用性好 PLC 的接線只需將輸入信號的設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與 PLC 輸入端子連接，將接受輸出信號執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與 PLC 輸出端子連接。PLC 的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“接線網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動化過程就能隨 意改變。 用于連接現(xiàn)場設(shè)備的硬件接口實際上是 PLC 的組成部分，模塊化的自診斷 接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計就使現(xiàn)場電氣人員與技術(shù)人員易于是用。網(wǎng)絡(luò)可分為兩類：一類是低速網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬波特，傳輸距離為 500— 2500m；另一類為高速網(wǎng)絡(luò)，采用令牌傳送方式通信，傳輸速率為 1M— 10Mbps，傳輸距離為 500— 1000m，網(wǎng)上結(jié)點可達 1024 個。 (5) 易于安裝，便于維護 PLC 安裝簡單而且功能有效，其相對小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方，在從繼電器系統(tǒng)改換到 PLC 系統(tǒng)的情況下， PLC 小的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器附近并將連線向已有接線端，其實改換很方便，只要將輸入 /輸出設(shè)備連向接線端即可。長距離站通過同軸電纜獲雙扭線連向 CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，長距離子系統(tǒng)方法也意味 著系統(tǒng)不同部分可在到達安裝場地前由 PLC 制造商預(yù)先連好線，這一方法大大減少了電氣技術(shù)人員的現(xiàn)場安裝時間。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的，維護時只需更換模塊級插入式部件，故障檢測電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見輸入 /輸出是 ON 還是 OFF，還可寫編程指令來報告故障。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實現(xiàn)，向其他智能設(shè)備一樣 ,PLC 的潛在優(yōu)點還取決于應(yīng)用時的創(chuàng)造性。微機一般采用等待命令的工作方式。在 PLC 中，用戶程序按先后順序存放， CPU 從第一條指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條。每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。 所謂 I/O 刷新即對 PLC 的輸入進行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新 讀入 PLC 中存入內(nèi)部寄存器，同時將新的運算結(jié)果送到輸出端。 由此可見，若輸入變量在 I/O 刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出端也會相應(yīng)的發(fā)生變化，或者說輸出隊輸入產(chǎn)生了響應(yīng)。由于 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。 對于慢速控制 系統(tǒng)，響應(yīng)速度常常不是主要的，故這種方式不但沒有壞處反而可以增強系統(tǒng)抗干擾能力。 但對控制時間要求較嚴格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，這一問題就需慎重考慮。 PLC 的編程語言 PLC 提供了較完整的編程語言，以適應(yīng) PLC 在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。程序由編程器送到 PLC 內(nèi)部的存儲器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。 梯形圖 (Ladder Programming)是應(yīng)用最廣的，梯形圖編程有時稱為繼電器梯形圖邏輯圖編程。梯形圖是在原電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來的，它與電氣操作原理相呼應(yīng)。 PLC 的梯形圖與電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別。 功能圖編程（ Function Chart Programming） 是一種較新的編程方法。 布爾邏輯編程 (Boolean Logic Programming)包括“與”（ AND） 、或 (OR)、非(NOT)以及定時器、計數(shù)器、觸發(fā)器等。 第三章 課題任務(wù)的分析 電梯控制方法的分析 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、近年來，我國的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰。而 PLC 控制系統(tǒng)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強 ,設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造 目前國內(nèi)七八十年代安裝的許多電梯電氣部分用繼電器接觸器控制系統(tǒng)，線路復(fù)雜，接線多，故障率高，維修保養(yǎng)難，許多已處于閑置狀態(tài)，其拽引系統(tǒng)多采用交流雙速電機系統(tǒng)換速，效率低，調(diào)速性能指標較差，嚴重影響電梯運行質(zhì)量。因此對電梯控制技術(shù)進行研究，尋找適合我國老式電梯的改造方法具有十分重要的意義 電梯作為高層建筑物的重要交通工具與人們的工作和生活日益緊密聯(lián)系。 自 80 年代后期 PLC 引入我國電梯行業(yè)以來，由 PLC 組成的電梯控制系統(tǒng)被許多電梯制造廠家普遍采用。在傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)的改造工程中， PLC 系統(tǒng)一直是主流控制系統(tǒng)。以上已對四層電梯的硬件部分作了分析，看需要什么樣的開關(guān)，電機，信號燈等。最后是進行調(diào)試，看看此程序是否可行。一個按鈕需一個輸入；一個光電開關(guān)要占用一個或兩個輸入點；一個信號占用一個輸出點；而波段開關(guān)，有幾個波段就占用幾個輸入點；一般情況，各種位置開關(guān)都要占用兩個輸入點。四個位置按鈕，需要八 個輸入點。 控制交流電機所需的 I/O 點數(shù) 根據(jù)具體情況，本設(shè)計可以不用到交流電機，所以，可以不算上交流電機的I/O 點數(shù)。這樣，我們需要九個輸入點和六個輸出點。 內(nèi)存利用率的說明 我們把一個程序段中的接點數(shù)與存放該程序段所代表的機器語言所需的內(nèi)存字數(shù)的比值稱為利用率。這方面的經(jīng)驗公司是根據(jù)開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出的總點數(shù)給出的。然后按計算存儲器字數(shù)的 25%考慮裕量。 系統(tǒng)響應(yīng)時間是指輸入信號產(chǎn)生時刻與由此而使輸出信號狀態(tài)發(fā)生變化時刻的時間間隔。 可編程控制器輸入模塊是檢測并轉(zhuǎn)換來自現(xiàn)場設(shè)備（按鈕、限位開 關(guān)、接近開關(guān)等）的高電平信號為機器內(nèi)部電平信號，模型類型分直流 1 2 460V 幾種；交流 115V 和 220V 兩種。輸出模塊同時接通點數(shù)的電流累計值必須小于公共段所允許通過的電流值。 機型的確定 綜上所述，根據(jù)具體情況，我們選擇三菱的 FX 系列。 第五章 硬件設(shè) 計 硬件配置簡介 PLC 產(chǎn)品出現(xiàn)以來，它以面向工業(yè)控制的鮮明特點，普遍受到電器控制領(lǐng)域