【正文】 ....48致 謝 .........................................................49參考資料 .........................................................50附錄 .............................................................521 緒論　 電梯概述電梯進(jìn)入人們的生活已經(jīng)150年了。 隨著高層建筑逐步走進(jìn)人們的生活，電梯已然成為現(xiàn)代生活中廣泛使用的人員運(yùn)輸工具?，F(xiàn)代高層建筑電梯呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：⑴電梯結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，因此占地面積小，且美觀實用。⑶電梯平層精度高，平層誤差要在國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。⑸為滿足電梯高效運(yùn)行的需要，高層建筑電梯大都采用了高速及超高速電梯。⑺消防電梯是高層建筑電梯的特有的運(yùn)行方式，由于高層建筑火災(zāi)因素多、人員密集、一旦發(fā)生火災(zāi)，電梯可作為消防人員的專用交通工具。⑽為滿足多功能大廈的服務(wù)需求，高層建筑電梯型式多種多樣。1999 年 9 月，羅克韋爾自動化公司在我校出資建立了東北大學(xué)—羅克韋爾自動化實驗室，首批捐贈了 30 萬美元的設(shè)備，并不斷補(bǔ)充最新的設(shè)備，使實驗室的自動化設(shè)備在世界自動控制領(lǐng)域處于領(lǐng)先的地位。 本文目的、意義ControlLogix 是羅克韋爾自動化公司最新開發(fā)的可編程控制系統(tǒng)，與其前幾代產(chǎn)品如 PLC5 系列、SLC500 系列相比 ControlLogix 在很多部分都有了較大的改進(jìn)。由于產(chǎn)品較新，在實際中的應(yīng)用還不多。同時，對十層電梯集選方式的邏輯控制程序也具有一定實用價值。在高層建筑中，人們曾設(shè)計并制造出許多具有良好的傳動及操縱性能的電梯。當(dāng)代電梯采用的都是曳引傳動式電梯，曳引傳動式是于 20 世紀(jì)初在美國誕生。曳引傳動電梯的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行性能與鼓輪式電梯相比，都有了很大的改進(jìn)，而且具有鼓輪式電梯無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，所以在電梯發(fā)展的近一百年時間里，曳引傳動作為電梯的基本傳動方式始終沒有改變。同時也對電梯運(yùn)行的高效、節(jié)能等提出的嚴(yán)格要求。傳統(tǒng)的電梯都是采用繼電器控制的方式，也常被稱為經(jīng)典控制方式。由于繼電器控制的局限性，可編程控制器被廣泛的應(yīng)用于電梯控制中。由于可編序程控制器是采用程序控制，可以有效避免繁雜的接線，并且由于采用高性能的精密元器件，故能使電梯控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。 電梯的集選控制 電梯是一種高度自動化的機(jī)電一體化設(shè)備。此外，還有“本層開門，端站返回”等功能。而電梯的自動化程度較高，一般電梯的司機(jī)或乘用人員只需要通過操縱箱上的按鈕向電梯的控制系統(tǒng)下達(dá)一個指令信號，電梯就能選層定向、自動關(guān)門、起動、加速，在預(yù)定的層站減速、?？俊㈤_門。電梯在作垂直運(yùn)行的過程中，有起點(diǎn)站也有終點(diǎn)站。一般起點(diǎn)站設(shè)在一樓，終點(diǎn)站設(shè)在最高層，起點(diǎn)站常被作為基站使用。在廳門上一般都設(shè)有專用的鑰匙開關(guān)。 正常情況下，電梯無人使用時總是關(guān)著門停在底層或某個層站(電梯一般都設(shè)置長時間空閑時自動返回基站的功能)。電梯待機(jī)時，當(dāng)其他層出現(xiàn)有廳外召喚信號時，電梯即自動啟動運(yùn)行。這就是“順向截車，反向不?！?。電梯在應(yīng)答完最遠(yuǎn)端一個召喚信號后，電梯即可自動換向，即“端站返回” 。電梯經(jīng)過一定延時后關(guān)門。如果乘客不按下選層指令按鈕，電梯就有可能被其他層的廳外召喚信號所召喚而自動定向運(yùn)行，無法滿足轎內(nèi)乘客的乘梯要求。當(dāng)轎廂進(jìn)入到平層區(qū)時，井道平層傳感器動作，發(fā)出平層信號控制轎廂準(zhǔn)確平層，并自動開門，并自動消除登記。其中，最主要的部分是電梯的選層定向、起動與到站停車功能。停車功能即電梯到達(dá)轎內(nèi)指令和廳外指令所指定的樓層，電梯自動減速、停車、開門的功能。下降時也是如此。因為電梯在兩層之間運(yùn)行時，仍需要保持上升或下降運(yùn)行狀態(tài)，而電梯的位置顯示燈必須具有連續(xù)顯示的功能。電梯的上升、下降與停止的邏輯框圖如下圖 所示。但電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，繼電器的壽命短、動作復(fù)位和運(yùn)行噪音大，基本不適應(yīng)電梯使用條件和使用環(huán)境的要求，運(yùn)行效果不能令人滿意。相比較而言，PLC 控制電梯有著很明顯的優(yōu)點(diǎn)： PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運(yùn)行的自動控制，可靠性大大提高。3. PLC 可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。，重點(diǎn)可以放在程序的開發(fā)與調(diào)試上面。3 系統(tǒng)總體設(shè)計 電梯控制系統(tǒng)的模塊化設(shè)計 模塊化設(shè)計思想模塊化程序設(shè)計使人們在軟件開發(fā)的長期實踐中總結(jié)出來的一種設(shè)計策略。模塊化就是按適當(dāng)?shù)脑瓌t把一個情況復(fù)雜、規(guī)模較大的程序系統(tǒng)劃分為一個個較小、功能相關(guān)而又相對獨(dú)立的模塊。前者是從局部到整體，即先把某一部分（如最難的部分）設(shè)計好，然后再考慮其它部分；而后者則是從整體到局部，先考慮系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，如整個系統(tǒng)由哪幾部分組成，每一部分的功能怎樣，它們之間又有什么聯(lián)系等等，然后再以同樣的方法來考慮各個局部的設(shè)計，直到所有的模塊都便于管理為止。根據(jù)模塊化的思想，設(shè)計時應(yīng)把整個系統(tǒng)化分成若干模塊，一個模塊描述一個功能，并能較好地體現(xiàn)模塊的獨(dú)立性，給編制與調(diào)試都帶來方便。模塊大小應(yīng)該適中，因為模塊過大不容易控制復(fù)雜性，模塊過小又會增加模塊間的聯(lián)系。傳動系統(tǒng)的控制 它是以速度給定曲線為依據(jù)，利用模擬或數(shù)字控制裝置，針對牽引機(jī)的不同調(diào)速方式構(gòu)成閉環(huán)或開環(huán)的速度控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)電梯運(yùn)動狀態(tài)的控制。邏輯系統(tǒng)的控制它是指電梯控制系統(tǒng)能實時地接受來自廳站、轎廂、井道、機(jī)房等不同位置、不同性質(zhì)的外部信號，將它們按一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行綜合處理，并將其處理結(jié)果反映到傳動控制系統(tǒng)中控制電梯的運(yùn)行。本系統(tǒng)的功能需求如下：? 基本功能? 轎內(nèi)指令功能 由司機(jī)或乘客在轎內(nèi)控制電梯的運(yùn)行方向和到達(dá)任一層站。? 減速平層功能 電梯到達(dá)目的層站前的某一位置時，能自動地使電梯開始減速，當(dāng)?shù)竭_(dá)目的層站平面時，能自動使電梯停止。? 指示功能 能在各層廳站及轎內(nèi)內(nèi)指示電梯當(dāng)前所處位置，能在某按鈕信號被響應(yīng)時，消去其記憶。? 集選控制的特殊功能? 根據(jù)轎內(nèi)樓層指令或廳外召喚信號自動定向，自動保持最遠(yuǎn)層站決定的方向。? 實現(xiàn)轎內(nèi)指令和外召喚的各指令登記。? 具備檢修功能。本系統(tǒng)的設(shè)計流程圖如上圖所示。設(shè)計梯形圖程序?qū)懭?、檢查程序模 擬 調(diào) 試設(shè)計制作控制柜現(xiàn)場安裝接線熟悉被控系統(tǒng)選擇 PLC 型號確定硬件配置分配 I/O 點(diǎn)，設(shè)計外部硬件接線圖交付使用YesNoNo滿 足 要 求 ？滿 足 要 求 ？系統(tǒng)總調(diào)試Yes4 電梯的硬件部分 電梯的模型概述本次設(shè)計中使用的模型電梯是在沈陽北方電梯廠專門定做的，共有兩臺。在設(shè)計中力圖達(dá)到仿真，以反映真實的電梯的控制過程。 提升高度：2m 線速度：5cm／s 噪聲：不大于 55db 曳引式升降。中分式轎門，直流電動開門機(jī)? 電梯的主要零部件如下: 曳引機(jī) 型號：D／DF 電機(jī)功率： 曳引輪直徑：60mm 產(chǎn)地：德國 額定轉(zhuǎn)速：16r／min； 轎廂．外型足寸：200x250x200(深 x 寬 x 高) 重量：7kg 開門機(jī)構(gòu)： 電機(jī)型號：PB35GM 電壓：12VDC 產(chǎn)地：日本 開門寬度：130mm 對重： 接近開關(guān) PK80461 Honeywell 磁雙穩(wěn)態(tài)開關(guān) KCB—1 瑞士 電梯位置指示器 24VDC 七段代碼管 自制103220170220*9=19802950300圖 41 模型電梯正面示意圖312456圖 42 模型電梯側(cè)視圖 網(wǎng)絡(luò)的組建由于這次的控制對象為模型電梯。為了使電梯模型的控制更加形象逼真，設(shè)計中充分利用了羅克韋爾自動化產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)通訊能力。即，對模型電梯的I/O 點(diǎn)采集和命令的發(fā)送是通過設(shè)備網(wǎng)完成的。編程用的計算機(jī)與ControlLogix系統(tǒng)的處理器Logix5000的通訊采用了以太網(wǎng)（EtherNet）連接。推出 SLC500 系列處理器的同時，相應(yīng)的開發(fā)了 Rslogix500。利用Rslogix5000 編程軟件可以組態(tài) ControlLogix 系統(tǒng)的 I/O 和通訊模塊，以及對 Logix5550處理器編程，包括對運(yùn)動控制編程。與 Rslogix 系列其他編程軟件相比，Logix5000 最大的不同在于它全新的數(shù)據(jù)組織形式——Tag（數(shù)據(jù)標(biāo)簽） ，這與 Rslogix500 及 Rslogix5 系列軟件的用來組織數(shù)據(jù)的N、B、 T 型等文件有著內(nèi)在聯(lián)系，但又有了重大的改進(jìn)。在 Logix5000 出現(xiàn)之前，Tag 的用法還在羅克韋爾的人機(jī)交互組態(tài)軟件——Rsview32 中出現(xiàn)過。使編程軟件與人機(jī)交互軟件結(jié)合更緊密，實現(xiàn)更迅速，使用更方便。工程文件是包含有梯形圖邏輯和組態(tài)信息的文件，文件保存在用戶工作站的硬盤中。一 個新的工 程，需要 指定下列 信息：? 處 理器名稱，該名稱同時也將被用作工程名稱（ 為擴(kuò)展名） 。? 框架類型：選擇包含有控制器的框架類型。這里選擇了 1756A10A ,這是一個十槽框架。? 處理器說明：輸入有關(guān)該控制器的說明，這是可選選項?？刂破髅Q及所有的數(shù)據(jù)標(biāo)簽（Tag）名稱、輸入輸出模塊名稱的命名都遵守國際標(biāo)準(zhǔn) IEC11313 標(biāo)識符規(guī)則，即：項 目管 理 器梯形圖編輯窗口圖 51 Rslogix5000 編程環(huán)境? 名稱必須以字母或下劃線（_）開頭 ? 名稱中只能包含字母、數(shù)字字符及下劃線? 名稱最多可以使用 40 個字符? 不能使用連續(xù)下劃線或用下劃線作為后綴如果沒有針對某一控制器的工程文件，可以從控制器上載并創(chuàng)建此工程文件。如果從控制器上載，新的工程文件中將不包含下列內(nèi)容：? 梯級注釋? 有關(guān)標(biāo)簽、任務(wù)、程序、例程、模塊、或用戶自定義結(jié)構(gòu)體的說明? 別名鏈（指向另一個別名的別名）如果用戶從控制器上載一個應(yīng)用程序，而該應(yīng)用程序與用戶工作站中存在的程序同名。上載過程將作為一個“upload as”過程來處理。這樣就可以保持當(dāng)前儲存在工作站硬盤中的任何文件，防止重寫存在的應(yīng)用程序。I/O 模塊的組態(tài)是在 Rslogix5000 的項目管理器中的 I/O Configuration 里完成的，組態(tài) I/O 模塊必須是離線狀態(tài)（Offline）狀態(tài)下。 通訊模塊的組態(tài)ControlLogix 系統(tǒng)具有非常強(qiáng)大的通訊能力。并能通過網(wǎng)橋的作用，使用戶一旦登陸到某一網(wǎng)絡(luò)上，便可以同時訪問到其他多個網(wǎng)絡(luò)層次上的設(shè)備和處理器。串行通訊的配置：最初的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)都是通過 RS232 串行通訊接口實現(xiàn)的。串 行 通 訊 驅(qū) 動程 序ABDF1組 態(tài) 好 ControlLogix 系 統(tǒng)的 各 個 模 塊圖 52 Rslinx 串行通訊配置窗口串行通訊建立后才可以將離線時添加的各種模塊信息下載到處理器中使之被處理器識別，從而被系統(tǒng)使用。本設(shè)計中使用的是以太網(wǎng)通訊方式，編程中處理器所使用的以太網(wǎng)通訊地址定義為。圖 53 DeviceNet Manager 對設(shè)備網(wǎng)的掃描結(jié)果設(shè) 備 網(wǎng) 掃 描 模 塊1 7 5 6 – D N B設(shè) 計 中 使 用 的 設(shè) 備 網(wǎng) 柔 性 I / O 適 配 器 1 7 9 4 A D N設(shè) 計 中 使 用 的 1 3 0 5 變 頻 器 （ C 系 列 ）Logix5550 處理器與設(shè)備網(wǎng)的 Flex I/O 適配器通訊是通過設(shè)備網(wǎng)掃描模塊（DeviceNet Scanner ）1756DNB 來完成的。掃描模塊添加完成后，主要的任務(wù)是要完成設(shè)備網(wǎng)上的各個 I/O 點(diǎn)在掃描模塊內(nèi)存中的映射。I/O 點(diǎn)的映射需要使用另一個專門對設(shè)備網(wǎng)進(jìn)行組態(tài)的軟件——DeviceNet Manager 和一個連接計算機(jī)和設(shè)備網(wǎng)的通訊模塊——1770KFD。啟動 DeviceNet Manager 并選擇相應(yīng)的 COM 口后，就可以對設(shè)備網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行掃描了。如上頁圖所示。對設(shè)備網(wǎng)上的 Flex I/O 來說，主要進(jìn)行的配置是安排每個模塊的輸入輸出字節(jié)數(shù)。0 槽 輸 入 模 塊 的 配 置點(diǎn)擊圖 54 Flex I/O 的模塊配置變頻器的控制比較復(fù)雜，所需要傳遞的參數(shù)也較多，通訊量自然增大。最后要將配置的結(jié)果下載到設(shè)備網(wǎng)掃描模塊（DeviceNet Scanner）中,才能使配置的結(jié)果生效。最終各設(shè)備在掃描模塊中的地址安排如下圖所示。圖 55 1305 變頻器的配置窗口圖 56 設(shè)備網(wǎng)掃描器中的內(nèi)存地址映像 電梯邏輯控制程序的設(shè)計電梯邏輯控制系統(tǒng)從功能上可以分解為指層環(huán)節(jié)、轎內(nèi)及轎外指令寄存環(huán)節(jié)、選向環(huán)節(jié)、換速控制環(huán)節(jié)、選層停車環(huán)節(jié)、轎門開關(guān)環(huán)節(jié)、指示環(huán)節(jié)等模塊，下面詳細(xì)介紹各個環(huán)節(jié)的設(shè)計過程。磁雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)是指層環(huán)節(jié)的核心部件，它與井道中放置的磁鐵相配合，形成二進(jìn)制編碼信號，供可編程控制器來識別電梯在井道中的位置，以決定電梯正位于哪個樓層。? 開關(guān)元件的運(yùn)動（即電梯運(yùn)動）方向與原來使出點(diǎn)處于現(xiàn)態(tài)的運(yùn)動方向相反。這可能就是“雙穩(wěn)態(tài)”的來歷。電梯位置與指層開關(guān)的關(guān)系如下:一樓 1110（0001） 二樓 1100（0011）三樓 1101（0010） 四樓 1001（0110）五樓 1000（0111） 六樓 1010（0101）七樓 1011（0