【正文】 design implementations.Keywords：lift ，PLC ，logic control第 1 章 前言 課題背景和電梯發(fā)展現(xiàn)狀隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。 本課題研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)械手的控制控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。在課題中主要研究四層電梯上下行控制，開、關(guān)門控制、內(nèi)外呼叫控制。運(yùn)用感應(yīng)器的開關(guān)量信號(hào)輸入給 PLC 來實(shí)現(xiàn) PLC 對(duì)電梯的控制。（3）電梯控制系統(tǒng)的軟件的設(shè)計(jì)。第 2 章 電梯概述 電梯的起源與發(fā)展電梯在漢語詞典中的解釋為：建筑物中用電作動(dòng)力的升降機(jī),代替步行上下的樓梯。到了 1203 年，法國(guó)的二修道院安裝了一臺(tái)起重機(jī)，所不同者只是該機(jī)器是利用驢作為動(dòng)力，載荷由繞在一個(gè)大滾筒上的繩子進(jìn)行起吊。數(shù)百年來人們制造過各種類型的升降梯，它們都具有一個(gè)共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降梯便急速地墜落到底層。如果繩子斷裂，貨車彈簧會(huì)將拉力減弱，兩端立該與制動(dòng)桿咬合，即可將平臺(tái)牢固地原地固定免繼續(xù)下墜。第一臺(tái)升降機(jī)并非奧的斯所發(fā)明，但他卻是第一臺(tái)“安全”升降梯的發(fā)明者。然而真正能夠稱為電梯（用電能驅(qū)動(dòng)升降梯）的產(chǎn)品應(yīng)該是在 20 世紀(jì)初才出現(xiàn)的。該系統(tǒng)采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在一個(gè)井道內(nèi)設(shè)置多臺(tái)轎廂。該系統(tǒng)節(jié)省了井道占用的空間，解決了超高層建筑電梯鋼絲繩和電纜重量太大的問題，尤其適合于具有同一底樓的多塔形高層建筑群中前往空中大廳的穿梭直駛電梯。而交流永磁同步無齒輪曳引機(jī)的特點(diǎn)是：（A）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，體積小，重量輕，形狀可靈活多樣；（B）配以變頻控制可以實(shí)現(xiàn)更大限度的節(jié)能；（C）沒有齒輪，于是沒有齒輪振動(dòng)和噪聲，齒輪效率，齒輪磨損及油潤(rùn)滑問題，減少了維護(hù)工作，降低了油污染；（D）由于失電時(shí)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，增加了曳引系統(tǒng)的安全可靠性。這類顯示器可以以高分辨率的彩色平面或三維圖像顯示電梯的樓層信息（如位置、運(yùn)行方向） ，還可以顯示實(shí)時(shí)的載荷、故障狀態(tài)等。有的顯示器又增加了觸摸查詢功能。（4）電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般具有顯示故障、分析故障、故障統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)等功能，還有的可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試與操作，便于維修人員迅速進(jìn)行維修應(yīng)答和采取維修措施。 國(guó)內(nèi)電梯的情況中國(guó)電梯行業(yè)從市場(chǎng)規(guī)模上已經(jīng)有了很大提高，一些自主品牌也逐步提升了自己的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)含量，我國(guó)政府提出的節(jié)約型社會(huì)正好讓電梯行業(yè)中擁有節(jié)能電梯技術(shù)的企業(yè)有機(jī)會(huì)發(fā)展，另外，國(guó)外用戶比以前更多地青睞中國(guó)產(chǎn)品也為中國(guó)電梯的崛起提供了機(jī)會(huì)。因此專家預(yù)計(jì)，節(jié)能電梯市場(chǎng)會(huì)在“十一五”期間進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。目前我國(guó)已超過日本成為世界最大的新裝電梯市場(chǎng)。房地產(chǎn)市場(chǎng)快速發(fā)展，對(duì)電梯的需求繼續(xù)擴(kuò)大。目前國(guó)家規(guī)定 20 米以上高樓就應(yīng)安裝電梯，因此未來電梯最大的市場(chǎng)就是住宅市場(chǎng)。西部地區(qū)的小城鎮(zhèn)建設(shè)速度加快。而近年來西部地區(qū)國(guó)民生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)速度，已經(jīng)與電梯需求高速發(fā)展所需的 GDP水平相吻合。雖然國(guó)家對(duì)電梯壽命目前沒有提出強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，但是按國(guó)外電梯使用壽命的慣例，一般日本系列電梯設(shè)計(jì)壽命為 15 年，歐美電梯設(shè)計(jì)壽命為25 年。而且 1990 年以前的電梯生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)比較落后，電梯的耗電水平是現(xiàn)在節(jié)能電梯的三到四倍。電梯節(jié)能潛力巨大，電梯和空調(diào)被認(rèn)為大型建筑兩大耗能大戶。電梯行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2022 年在我國(guó)所有使用的電梯中如果有 80%采用節(jié)能電梯，全年可以節(jié)約耗電 122 億千瓦時(shí)。 電梯技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（1）環(huán)保：綠色理念是電梯發(fā)展總趨勢(shì)。發(fā)展趨勢(shì)主要有：不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)環(huán)保型低能耗、低噪聲、無漏油、無漏水、無電磁干擾、無井道導(dǎo)軌油漬污染的電梯。電梯裝璜將采用無（少）環(huán)境污染材料。安裝電梯將無需安裝手腳架。（2）藍(lán)牙技術(shù)在電梯上應(yīng)用。如果控制屏與召喚系統(tǒng)通過藍(lán)牙技術(shù)連接起來實(shí)現(xiàn)無線召喚將會(huì)是電梯控制的另一場(chǎng)革命同時(shí)為我們帶來巨大好處。B 在電梯上使用藍(lán)牙技術(shù)一定會(huì)使電梯控制系統(tǒng)大量使用最新最快微機(jī)，這將會(huì)進(jìn)一步提高電梯整機(jī)可靠性，故障率大大降低，控制精度也進(jìn)一步提高，帶來的結(jié)果是電梯更加舒適，平層更加準(zhǔn)確。特別是可以把電梯和扶梯歸納到大樓管理系統(tǒng)或智能化管理小區(qū)系統(tǒng)中。速度大于 2m/s。速度在 2m/s 之內(nèi)。運(yùn)送食物電梯常用低速，速度在 。 電梯的主要參數(shù)（1）額定載重量（kg）：制造和設(shè)計(jì)規(guī)定的電梯載重量。（3）轎廂形式：有單或雙面開門及其它特殊要求等，以及對(duì)轎頂、轎底、轎壁的處理，顏色的選擇，對(duì)電風(fēng)扇、電話的要求等。（5）開門寬度（mm）：轎廂門和廳門完全開啟的凈寬度。（7）曳引方式：常用的有半繞1：1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲的運(yùn)行速度。全繞1：1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲的運(yùn)行速度。（9）電氣控制系統(tǒng)：包括控制方式、拖動(dòng)系統(tǒng)的形式等。（10）停層站數(shù)（站）：凡在建筑物內(nèi)各層樓用于出入轎廂的地點(diǎn)均稱為站。（12）頂層高度（mm）:由頂層端站樓面至機(jī)房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之的垂直距離。（13）底坑深度（mm）：由層底端站樓面至井道底面之間的垂直距離。（14）井道深度（mm）：由井道底面至機(jī)房樓房或隔音層樓房板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離。底座背面設(shè)有電源插座及保險(xiǎn)管座，保險(xiǎn)管規(guī)格為 。轎廂在模型的左側(cè)，由小型直流電機(jī)來控制它的上升和下降，轎廂門模擬在裝置的右上方，可進(jìn)行關(guān)門和開門控制。面板上的輸出信號(hào)端子有外呼指示燈、轎廂上升下降控制、內(nèi)選指示燈、箱門控制，公共端 II 等共計(jì) 18 個(gè)，控制時(shí)應(yīng)分別與 PLC 主機(jī)輸出端連接，公共端 II 與主機(jī)輸出COM 點(diǎn)連接。圖 21 電梯模型正面圖第 3 章 PLC 概述 PLC 的定義可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。PLC 的特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。體積小，重量輕，能耗低以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。 PLC 的發(fā)展階段雖然 PLC 問世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC 也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個(gè)階段：早期的 PLC（60 年代末—70 年代中期）早期的 PLC 一般稱為可編程邏輯控制器。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在 I/O 接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。因此，早期的 PLC 的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。中期的 PLC（70 年代中期—80 年代中，后期）在 70 年代，微處理器的出現(xiàn)使 PLC 發(fā)生了巨大的變化。這樣，使 PLC 得功能大大增強(qiáng)。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊。近期的 PLC（80 年代中、后期至今）進(jìn)入 80 年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類型的 PLC 所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。這樣使得PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化. PLC 發(fā)展趨勢(shì)1．向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高 PLC 的處理能力，要求 PLC 具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。PLC 的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)?，F(xiàn)已有 I/O 點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336 點(diǎn)的超大型 PLC，其使用 32 位微處理器，多 CPU 并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。這些帶 CPU 和存儲(chǔ)器的智能 I/O 模塊，既擴(kuò)展了 PLC 功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了 PLC 應(yīng)用范圍。前二項(xiàng)共 20%故障屬于 PLC 的內(nèi)部故障，它可通過 PLC 本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理；而其余 80%的故障屬于 PLC 的外部故障。5．編程語言多樣化在 PLC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，PLC 的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。多種編程語言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是 PLC 進(jìn)步的一種趨勢(shì)。CPU模塊I/O模塊編程器電源接口圖 31 PLC 的基本結(jié)構(gòu)PLC 的基本結(jié)構(gòu)：中央處理單元(CPU)是 PLC 的控制中樞。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，近年來對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。PLC 常用的存儲(chǔ)器類型：（1）RAM（Random Assess Memory）這是一種讀/寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。 （3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。PLC 存儲(chǔ)空間的分配：雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù) PLC的工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)；（2）系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū)（包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等） ；（3）用戶程序存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取。系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計(jì)時(shí)器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲(chǔ)器。因此，它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(RAM)以存放I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作 I/O 映象區(qū)。因此整個(gè) I/O 映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開關(guān)量 I/O 映象區(qū)；模擬量 I/O 映象區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在 PLC 斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失；后者當(dāng) PLC 斷