【正文】 ................................................................................ 59 二、英文翻譯 ............................................................................................................................ 63 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代城市的標(biāo)志。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(yùn)輸工具。 除此，人們比較關(guān)心電梯的舒適性，電梯平滑的啟動(dòng)和停止顯得尤為重要。 在設(shè)計(jì)中，為了 使 電梯更加滿足人們?nèi)粘Ｐ枨螅陔娞菘刂品绞椒矫娌捎貌⒙?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(cè)元件。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到 70年代中期以后，特別是進(jìn)入 80年代以來， PLC已廣泛地使用 16位甚至 32位微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模 的集成電路，使 PLC在概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)格比以及應(yīng)用方面都有了新的突破。 PLC是微機(jī)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(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用 等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。繼電器控制系統(tǒng)已有上百年歷史，它是用弱電信號(hào)控制強(qiáng)電系統(tǒng)的控制方法，在復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除困難，花費(fèi)時(shí)間長，嚴(yán)重地影響工業(yè)生產(chǎn)。而 PLC克服了繼電器 、 接觸器 在 控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高 、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)，并將控制器和被控對(duì)象方便的連接起來。 對(duì)用戶來說，可編程控制器是一種無觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此如果在初步設(shè)計(jì)階段就選用可編程控制器，可以使得設(shè)計(jì)和調(diào)試變得簡單容易。由于這些特點(diǎn)，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。 1969年 ， 美國開發(fā)了世界上第一個(gè) PDP14； 1971年 ， 日本開發(fā)出發(fā) 第一臺(tái) DCS8； 在1973年 ， 德國研制出第一臺(tái) PLC。目前它已經(jīng)大量地應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測(cè)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。 二、 PLC 的 特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì) （一） PLC 的特點(diǎn) PLC 之所以能快速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的可觀需要外，因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，主要有： ① 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) ： PLC 用程序來實(shí)現(xiàn)邏輯順序控制和時(shí)序控制，最大限度地取代了傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)中的硬件電路，大大減少了機(jī)械觸電和連線的數(shù)量。 ③ 功能完善、通用性強(qiáng) ： 如今 PLC 不僅具有邏輯運(yùn)算、定 時(shí)、計(jì)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(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、 PID 控制、通信聯(lián)網(wǎng)等許多功能。 ⑤ 體積小、質(zhì)量輕、能耗低 ： 由于 PLC 采用集成電路，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備 [1]。隨著 PLC 的性價(jià)比不斷提重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 高，其應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)不斷擴(kuò)大。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝出產(chǎn)線、電鍍流水線等。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。 ③ 運(yùn)動(dòng)操控 ： PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的操控。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸方位操控模塊。 ④ 進(jìn)程操控 ： 進(jìn)程操控是 指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)操控。 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。 PID 處置普通是運(yùn)轉(zhuǎn)專用的 PID 子順序。 ⑤ 數(shù)據(jù)處置 ： 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)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。數(shù)據(jù)處置普通用于大型操控系統(tǒng)，如無人操控的柔性制造系統(tǒng)；也可用于進(jìn)程操控系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型操控系統(tǒng)。跟著計(jì)算機(jī)操控的開展，工廠自動(dòng)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)。 （三） PLC 的發(fā)展趨勢(shì) 20 世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工 業(yè)的需要。目前，可編程控制器在機(jī)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。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從 產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競爭的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。 伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)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。 PLC 的硬件主要是由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、編程器、輸入 /輸出（ I/O）接口、輸入 /輸出（ I/O）接口、擴(kuò)展接口、通信接口、電源等部分組成。 CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與儲(chǔ)存單元、輸入輸出接口、通信 接口、擴(kuò)展接口相連。 存儲(chǔ)器： PLC 的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩種?，F(xiàn)在的 PLC 一般均采用可電擦除的EEPROM 存儲(chǔ)器來作為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。它是 PLC 的外部設(shè)備，是人機(jī)交互的窗口。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(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前，大多是使用個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的編程重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 器，用戶只要購買 PLC 廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置，就可以得到高性能的PLC 程序開發(fā)系統(tǒng)。 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。直流輸入電路的延遲時(shí)間比較短，可以直接與接近開關(guān)，光電開關(guān)等電子輸入裝置連接 ； 交流輸入電路適用于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 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。 擴(kuò)展接口： PLC 的擴(kuò)展接口的作用是將擴(kuò)展單元和功能模塊與基本單元相連，使 PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。 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(chǔ)器等電路提供 5V、 12V、 24V直流電源，使 PLC 能正常工作。微型機(jī)、小型機(jī)多為箱體式的，但從 發(fā)展趨勢(shì)看，小型機(jī)也逐漸發(fā)展成模塊式的了。如 SIEMENS S7300、 SIEMENS S7400 系列等。目前一些中型機(jī)，其模塊的功能也趨于單一，種類也在增多。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。 ③ 用機(jī)架代替底板，所有模塊都固定在機(jī)架上。重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 一些特大型的 PLC 用的多為這種結(jié)構(gòu)。 對(duì)于整體式 PLC，電源、 CPU、內(nèi)存、 I/O 系統(tǒng)都集成在一個(gè)小箱體內(nèi)?？刂泣c(diǎn)數(shù)不符 合 需要，可再接擴(kuò)展箱體，由主箱體及若干擴(kuò)展箱體組成較大的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)較多點(diǎn)數(shù)的控制。 圖 模塊式 PLC 結(jié)構(gòu)示意圖 圖 整體式 PLC 結(jié)構(gòu)示意圖 盡管整體式 PLC 和模塊 式 PLC 的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各個(gè)部分的功能作用是相同的，下面對(duì) PLC 的工作原理進(jìn)行介紹 [2]。 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即某個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器的其他觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作 ，這樣更能體現(xiàn)PLC 的邏輯控制。 PLC 采用順序掃描工作方式進(jìn)行工作時(shí)，按指令步序號(hào)作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始新的一輪掃描。 （二）掃描工作過程 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，完成上述三個(gè)階段稱為一個(gè)掃描周期 ， 如圖 所示 。當(dāng)采樣輸入結(jié)束后， I/O 輸入印象寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不再變化。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 在程序執(zhí)行階段， PLC 的 CPU執(zhí)行程序時(shí)，總是按照從上而下，從左至右的順序一次掃描。因此， PLC 的梯形圖排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。 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。 （一）按控制方式分類 手柄開關(guān)操縱，電梯司機(jī)在轎廂內(nèi)控制操縱盤手柄開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電梯的啟動(dòng)、上升、下降、平層、開門和關(guān)門等。 信號(hào)控制電梯，這是一種自動(dòng)控制程度較高的有司機(jī)電梯。 集選控制電梯 ，在信號(hào)控制的基礎(chǔ)上把呼梯信號(hào)集合起來進(jìn)行有選擇的應(yīng)答。在電梯運(yùn)行過程中，可以應(yīng)答同一方向所有層站呼梯信號(hào)和按照操縱盤上的選層按鈕信號(hào)?？俊檫m應(yīng)這種控制特點(diǎn)，電梯在各層站?？繒r(shí)間可以調(diào)整，轎門設(shè)有安全觸板或其它近門保護(hù)裝置，以及轎廂設(shè)有過載保護(hù)裝置等。無乘客使用電梯時(shí)，經(jīng)常有一臺(tái)電梯停靠在基站待命稱為基梯；另一臺(tái)電梯則?？吭谛谐讨虚g預(yù)先 選定的層站稱為備行梯。當(dāng)有除基站外其它層站呼梯時(shí)，自由梯就近先行應(yīng)答，并在運(yùn)行過程重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 中應(yīng)答與其運(yùn)行方向相同的所有呼梯信號(hào)。 群控電梯 ，具有多臺(tái)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(tái)電梯，將幾臺(tái)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(duì)乘客需要電梯情況進(jìn)行自動(dòng)分析后，選派最適宜的電梯及時(shí)應(yīng)答呼梯信號(hào)。其程序控制分為四程序及六程序，前者將一天中客流情況分成四種，如：上行高峰狀態(tài)運(yùn)行， 上 、 下 行平衡狀態(tài)運(yùn)行，下行高峰狀態(tài)運(yùn)行及雜散狀態(tài)運(yùn)行，并分別規(guī)定相應(yīng)的運(yùn)行控制方式?？刂葡到y(tǒng)可以顯示出所有電梯的運(yùn)行狀態(tài)。 （二）按驅(qū)動(dòng)方式分類 交流電梯，用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。 直流電梯，用直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力 電梯。 液壓電梯 ，一般利用電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)，由柱塞使轎廂升降的電梯。 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(jī)經(jīng)減速機(jī)（或皮帶）帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯 [3]。 載貨電梯，主要 為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)，通常有人伴隨的電梯。 雜物電梯，供圖書館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書、文件、食品等設(shè)計(jì)的電梯。 車輛電梯，用作裝運(yùn)車輛的電梯。 建筑施工電梯，建筑施工與維修用的電梯。 立體停車場用電梯，根據(jù)不同的停車場可選配不同類型的電梯。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(yùn)輸機(jī)械。 冷庫電梯，在大冷庫或制冷車間 ， 運(yùn)送冷凍貨物 。 礦井電梯，供礦井運(yùn)送人員及貨物之用。 滑道電梯，在建筑物內(nèi)配置 ， 常與建筑物 ， 人行道平行使用。 門吊電梯，在大型門式起重機(jī)的門腿中 ， 運(yùn)送在門機(jī)中的工作人員及檢修機(jī)件等。 曳引式電梯是垂直交通運(yùn)輸工具中使用最普遍的一種電梯，所以采用曳引式電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （二）八大系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)，主要功能是輸出和傳遞動(dòng)力，使電梯運(yùn)行。 導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。 轎廂，運(yùn)載乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。 重量平衡系統(tǒng)，主要功能是相對(duì)平衡轎廂重量，使電梯的轎廂和對(duì)重之間的質(zhì)量差始終保持在額定限度范圍內(nèi)，保證曳引機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轎廂位于最低層站時(shí)，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(shí)，鋼絲繩的重量大部分作用于對(duì)重側(cè)。為此，當(dāng)電梯的提升高度超過一定高度時(shí)，必須要設(shè)置具有一定重量的部件來平衡因高度變化帶來的重量變化，這就是電梯平衡補(bǔ)償鏈。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)，提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)速度控制。 安全 保護(hù)系統(tǒng)，確保電梯安全使用，避免危及人生安全的事故發(fā)生。 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(shí)，其動(dòng)作能導(dǎo)致安全鉗起作用的安全裝置。 ③ 層門 是 電梯中一種防墜落和剪切的保護(hù)裝置，門鎖安全電路對(duì)保障電梯運(yùn)行的安全性非常重要。該門鎖安全電路采用冗余設(shè)計(jì)，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(shí)，讓電梯中止正常運(yùn)行，轉(zhuǎn)入檢修運(yùn)行狀態(tài)，從而消除事故隱患，提高電梯運(yùn)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。只有在重新鎖