【正文】 過皮帶傳動和蝸輪減速裝置驅(qū)動的電梯， 1878 年英國的阿姆斯特發(fā)明了水壓梯 ，并隨著水壓梯的發(fā)展淘汰了蒸氣梯，后來又出現(xiàn)了采用液壓泵的控制閥以及直接柱塞式和側(cè)柱塞式結(jié)構(gòu)的液壓梯，這種液壓梯至今仍為人們所采用。 PLC可靠性高，程序設(shè)計方便靈活。 目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電 梯信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號控制。所以，電梯是為高層建筑運(yùn)輸服務(wù)的設(shè)備，它具有運(yùn)送速度快、安全可靠、操作簡便的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： 電梯、 PLC、梯形圖 2 引言 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展， 城市迅速的崛起， 高層建筑的不斷增多，電梯作為 高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。采用本方案實(shí)現(xiàn)電梯控制，能夠解決繼電器 —— 接觸器觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、安裝調(diào)試周期長、維修工作量大、接線復(fù)雜等缺點(diǎn)。 1 畢 業(yè) 論 文 題 目： 基于 PLC的三層電梯控制設(shè)計 專 業(yè)： 電氣工程 及其自動化 2 目 錄 引言 ...................................................................... 1 1 電梯的概述 .............................................................. 1 電梯的發(fā)展簡史 ........................................................ 1 電梯的基本結(jié)構(gòu) ........................................................ 2 2 可編程控制器簡介 ........................................................ 3 PLC 的結(jié)構(gòu)及各部分的作用 ............................................. 4 PLC 的工作原理 ....................................................... 5 PLC 的編程語言 ....................................................... 6 PLC 基本指令 ......................................................... 6 梯形圖設(shè)計規(guī)則 ........................................................ 9 3 三層 電梯 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 ................................................ 9 電梯的控制要求 ....................................................... 9 三層電梯主電路 ....................................................... 9 輸入輸出點(diǎn)數(shù)分配 .................................................... 10 PLC 外圍接線圖 ...................................................... 11 功能指令表概述 ...................................................... 11 程序分析 ............................................................ 12 三層電梯助記符語句程序 .............................................. 18 本系統(tǒng)的不足及改進(jìn) .................................................. 24 結(jié) 束 語 ................................................................. 26 致 謝 ................................................................. 27 附 錄 ............................................................. 28 參考文獻(xiàn) ................................................................. 31 1 基于 PLC 的三層電梯的控制設(shè)計 摘要： 本論文通過討論電梯控制系統(tǒng)的組成，闡述可編程控制器（ PLC）在電梯控制中的應(yīng)用，采用三菱 PLC 編程的程序控制方式，提出了三層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案、設(shè)計過程、組成， 列出了具體的主要硬件電路、電梯的控制梯形圖及指令表。并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖，在分析、處理隨機(jī)信號邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了 PLC 的編程方法，設(shè)計了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。 它是采用電力拖動方式，將載有乘客或貨物的轎廂，運(yùn)行于垂直方向的兩根剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和貨物的固定式提升設(shè)備。但 傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器 接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用 PLC 組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問題，使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。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。 1 電梯概述 電梯的發(fā)展簡史 據(jù)國外有關(guān)資料介紹，公元前 2800 年在古代埃及，為了建筑當(dāng)時的金字塔，曾使用過由人力驅(qū)動的升降機(jī)械。 18 世紀(jì)末發(fā)明了電機(jī)，特別是交流雙速電動機(jī)的出現(xiàn)，顯著改善了電梯的工作性能。從此以后，電梯這個產(chǎn)品，一直在日新月異的發(fā)展著。 電梯的結(jié)構(gòu) 電梯是一個具有特種容載裝置轎廂沿著恒定不變的鉛垂導(dǎo)軌，在不同水平面間歇運(yùn) 動的用電力驅(qū)動的起重機(jī)械，它適宜于裝置在二層以上的高層建筑物內(nèi)，專供上下運(yùn)送人員或貨物之用。 ― 閉式型電磁制動器，只有在制動器通電時松閘，或當(dāng)電梯停駛時即時制動。 ― 采用蝸輪蝸桿減速器或永磁同步驅(qū)動技術(shù)，蝸輪蝸桿減速器具有承載能力大，驅(qū)動平穩(wěn)等特點(diǎn)，永磁同步驅(qū)動具有高效率及低噪音特點(diǎn)。 限速器： 由限速器的制動裝置和漲緊裝 置組成，它通過安全繩索與轎廂連接，把轎廂的運(yùn)動傳遞給限速器隨轎廂速度相應(yīng)轉(zhuǎn) 動，當(dāng)轎廂的運(yùn)動速度超過允許的安全速度時，限速器即起作用，其過程分為： a. 首先通過超速限位開關(guān)，切斷控制電路 ； b. 如果電梯繼續(xù)超速，則限速器動作帶動安全鉗或夾繩器動作。在操縱裝置的配合下，使電梯正確地實(shí)現(xiàn)起動和停止、上行或下行、快速和慢速，以及達(dá)到設(shè)定的自動功能和安全性能。 主開關(guān)： 每臺電梯單獨(dú)裝設(shè)一只能切斷該電梯所供電電路（下列供電電路除外）的主動力開關(guān)，該開關(guān)不應(yīng)切斷下列供電電路。 電梯的控制要求 控制要求： （ 1）開始時，電梯處于任意一 層。例如，電梯轎廂在一樓，將要運(yùn)行到三樓，在次過程中可以響應(yīng)二層向上的外呼梯信號，但不響應(yīng)二層向下的外呼梯信 號。否則，電梯將繼續(xù)運(yùn)行至三樓，然后向下運(yùn)行響應(yīng)二層向下外呼梯信號。例如，電梯轎廂在一樓，而同時有二層向下呼梯，三層向下呼梯則電梯轎廂先去三樓響應(yīng)三層向下外呼梯信號。平層且電梯轎廂停止運(yùn)行后，按開門按鈕轎廂開門，按關(guān)門按鈕轎廂關(guān)門。PLC 的基本設(shè)計思想是反映計算機(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?？刂破骱捅豢貙ο筮B接方便。 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)境下應(yīng)用而設(shè)計。 PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電器接觸控制系統(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)。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設(shè)計控制器，適合批量生產(chǎn)。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。通常由中央處 理單元（ CPU）、存儲器（ RAM、 ROM）、輸出輸出單元（ I/O）、電 5 源和編程器等幾個部分組成。 CPU一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。 CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路連接。 2. 存儲器（ RAM、 ROM） 存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。常用的存儲器有 RAM、 EPROM 和 EEPROM。 RAM存儲器是一種高密度、低功耗、價格便宜的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池做備用電源。 EPROM、 EEPROM 都是只讀存儲器。 3. 輸入輸出單元（ I/O 單元） I/O 單元實(shí)際上是 PLC 與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件。接到 PLC 輸入接口的輸入器件是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。 4. 電源 C P U存儲器電源部分輸入單元輸出單元編程器或其他設(shè)備按鈕 接觸器電磁閥指示燈行程開關(guān)繼電器觸點(diǎn) 6 PLC 電源單元包括系統(tǒng)的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。 5. 編程器 編程器是 PLC 的 最重要外圍設(shè)備。除此以外，在個人計算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個人計算機(jī)對 PLC 編程。 PLC 的工作原理 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，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，直到遇到結(jié)束符后又返回到第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。全過程掃 描一次所需的時間稱為掃描周期。在 PLC 處于運(yùn)行狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應(yīng)的映像寄存器與外界隔離， 即使輸入信號發(fā)生變化，其映像寄存器的內(nèi)容也不會發(fā)生變化，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。對每個器件來說，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容，會隨著程序執(zhí)行過程而變化。 PLC 的編程語言 梯形圖編程語言 梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，它是在電路控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡化了符號演變來的，形象、直觀、實(shí)用。每一邏輯行起始于左母線，然后是觸 7 點(diǎn)的串、并聯(lián)接，最后是線圈與右母線相聯(lián)。這個“概念電流”只是形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)其線圈。輸出繼電器的觸點(diǎn)可供內(nèi)部編程使用。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號三部分組成。表示一個與輸入母線相連的常開接點(diǎn)指令，即常開接點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始。表示一個與輸入母線相連的常閉接點(diǎn)指令，即常閉接點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始。 LD、 LDI 兩條指令的目標(biāo)元件是 X、 Y、 M、 S、 T、 C，用于將接點(diǎn)接到母線上。 OUT 是驅(qū)動線圈的輸出指令，它的目標(biāo)元件是 Y、 M、 S、 T、 C。 OUT 指令可以連續(xù)使用多次。 OUT 是多程序步指令，要視目標(biāo)元件而定。 接點(diǎn)串聯(lián)指令 AND、 ANI AND，與指令。 ANI，與非指令。 AND 與 ANI 都是一個程序步指令，它們串聯(lián)接點(diǎn)的個數(shù)沒有限制，也就是說這兩條指令可以多次重復(fù)使用。 接點(diǎn)并聯(lián)指令 OR、 ORI OR：或指令。 ORI：或非指令。 OR與 ORI 指令都是一個程序步指令，它們的目標(biāo)元件是 X、 Y、 M、 S、 T、 C。需要兩個以上接點(diǎn)串聯(lián)連接電路塊的并聯(lián)連接時，要用 ORB 指令 。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，分支開始用 LD、 LDI 指令，分支結(jié)果用 ORB 指令。 ORB 有時也簡稱 或塊指令。對于前者分散使用 ORB 指令時，并聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，但對于后者集中使用 ORB 指令時，這種電路塊并聯(lián)的個數(shù)不能超過 8個。分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時，使用 ANB 指令。 ANB指令也簡稱與塊指令， ANB 也是無操作目標(biāo)元件， 是一個程序步指令。在編程時，經(jīng)常遇到多個線圈同時受一個或一組接點(diǎn)控制。使用主控指令的接點(diǎn)稱為主控接點(diǎn)，它在梯形圖中與一般的接點(diǎn)垂直。 MC指令是 3程序步， MCR 指令是 2程序步，兩條指令的操作目標(biāo)元件是 Y、 M，但不允許使用特殊輔助繼電器 M。使用 MC 指令后，母線移到主控接點(diǎn)的后面， MCR 使母線回到原來的位置。 置位與復(fù)位指令 SET、 RST SET 為置位指令，使動作保持； RST為復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位。 RST 指令的操作目標(biāo)元件為 Y、 M、