【正文】 2. I/O 連接圖 ...................................................................................68 前 言 近 年 來 我 國 的 經(jīng) 濟 飛 速 發(fā) 展 ，人 民 生 活 水 平 的 迅 速 梯 高 ，工 作居 住 條 件 得 到 了 巨 大 的 改 善 。傳 統(tǒng) 的 電 梯 曳 引 電 動 機 采 用 接 觸 器 來實 現(xiàn) 電 動 機 工 作 狀 態(tài) 的 改 變 ，另 外 ，傳 統(tǒng) 的 電 梯 控 制 系 統(tǒng) 由 繼 電 器接 觸 器 控 制 邏 輯 組 成 ，存 在 著 電 氣 元 件 多 、功 能 弱 、電 氣 故 障 頻 繁 ，可靠性差和工作壽命短等缺陷。鑒 于 其 種 種 優(yōu) 點 ，目 前 ，電 梯 的 繼 電 器 控制方式已逐漸被 PLC 控制代替。因 此 ， PLC 控 制 技 術(shù) 加 變 頻 調(diào) 速已成為現(xiàn)代電梯行列的一個熱點。其 次 課 題 開 發(fā) 的 主 要 任 務(wù) 和 內(nèi) 容 是 ： 建 立 “ PLC 控 制 的 電 梯 系 統(tǒng) ”的總體框架；信號控制系統(tǒng)利用 PLC 集中處理電梯運行方式、安全 保 護 信 號 、 內(nèi) 指 令 信 號 、外 召 喚 信 號 、 井 道 信 號 、門 區(qū) 信 號 、開關(guān) 門 及 限 位 信 號 等 信 號 ， 并 顯 示 電 梯 所 到 樓 層 、 運 行 方 向 及 呼 梯 應(yīng)答 等 ， 實 現(xiàn) 開 關(guān) 門 控 制 ； 拖 動 控 制 系 統(tǒng) 中 曳 引 機 的 啟 動 、 運 行 、制動停止，包括正反轉(zhuǎn)信號及多種速度信號，經(jīng) PLC 運算、判斷后通 過 電 機 來 實 現(xiàn) 。 本 課 題 的 核 心 問 題 有 兩 個 ：一 是 運 行 效 率 、平 層 精 度 和 安 全 性的要求；二是 PLC 實現(xiàn)電梯信號控制及其軟件開發(fā)。本 人 選 擇 的 PLC 是 日 本 三 菱 公 司 的 FX2N－ 80 型 可 編 程 控 制 器 。 方案選擇是通過多種方案的比較和對照，完成電梯控制系統(tǒng)中控制方法的選擇。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 3 2. 系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術(shù)和特殊的工具、儀器。 年 來 我 國 一 直 生 產(chǎn) 這 類 電 梯 ，技 術(shù) 成 熟 ，已 形 成 系 列 化 產(chǎn)品，技術(shù)資料圖紙齊全，熟悉掌握的人員較多。 2. 普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的 控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。 4. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機械動作噪音大。電 梯 繼 電 器 控 制 系 統(tǒng) 故 障 率高 ，大 大 降 低 了 電 梯 的 可 靠 性 和 安 全 性 ， 經(jīng) 常 造 成 停 梯 ，給 乘 用 人員 帶 來 不 便 和 驚 擾 。 PLC 及其在電梯控制中的應(yīng)用特點 PLC 的特點 PLC 是 一 種 用 于 工 業(yè) 自 動 化 控 制 的 專 用 計 算 機 ，實 質(zhì) 上 屬 于 計河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 4 算機控制方式。以通用或?qū)Ｓ? CPU 作為字處 理 器 ，實 現(xiàn) 字 運 算 和 數(shù) 據(jù) 存 儲 ，另 外 還 有 位 處 理 器（ 布 爾 處 理 器 ），進 行 點 （ 位 ） 運 算 與 控 制 。編程簡單、靈活性強等特點。 （ 1） PLC 不 需 要 大 量 的 活 動 元 件 和 接 線 電 子 元 件 ，它 的 接 線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。 （ 3） PLC 有 較 高 的 易 操 作 性 ， 它 具 有 編 程 簡 單 ， 操 作 方 便 ，維修容易等特點，一般不易發(fā)生操作的錯 誤。采 用 了 精 簡化 的 編 程 語 言 ，編 程 錯 誤 率 大 大 降 低 ，而 為 工 業(yè) 惡 劣 操 作 環(huán) 境 設(shè) 計的硬件使可靠性大大提高。例 如 ，采 用 可 靠 性 的 元 件 ； 采 用 先 進 的 工 藝 制 造 流 水 線 制 造 ； 對 干擾 的 屏 蔽 、隔 離 和 濾 波 等 ； 對 電 源 的 斷 電 保 護 ； 對 存 儲 器 內(nèi) 容 的 保護等。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。大多數(shù) PLC 采用 編 程 器 進 行 輸 入 和 更 改 的 操 作 。更 改 程 序 的 操 作 也 可 直 接 根 據(jù) 所 需 要 的 地 址編 號 或 接 點 號 進 行 搜 索 或 順 序 尋 找 ，然 后 進 行 更 改 。 （ 2） 編程方便 PLC 有 多 種 程 序 設(shè) 計 語 言 可 供 使 用 。采 用 布 爾 助 記符編程語言，十分有助于編程人員的編程。當(dāng) 系統(tǒng) 發(fā) 生 故 障 時 ，通 過 硬 件 和 軟 件 的 自 診 斷 ，維 修 人 員 可 以 很 快 的 找到故障的部位，以便維修。 PLC 采 用 的 編 程 語 言 有 梯 形 圖 、布 爾 助 記 符 、功 能 表 圖 、功 能模 塊 和 語 句 描 述 編 程 語 言 。 （ 2） 擴展的靈活性。它 可 根 據(jù) 應(yīng) 用 的 規(guī) 模不 同 ，即 可 進 行 容 量 的 擴 展 、功 能 的 擴 展 、應(yīng) 用 和 控 制 范 圍 的 擴 展 。 操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 6 PLC 控 制 電 梯的優(yōu)點 （ 1） 在 電 梯 控 制 中 采 用 了 PLC， 用 軟 件 實 現(xiàn) 對 電 梯 運 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。 （ 5） 用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運行效率。 此 外 ，微 機 控 制 系 統(tǒng) 雖 在 智 能 控 制 方 面 有 較 強 的 功 能 ， 但 也 存在 抗 擾 性 差 ，系 統(tǒng) 設(shè) 計 復(fù) 雜 ，一 般 維 修 人 員 難 以 掌 握 其 維 修 技 術(shù) 等缺陷而沒被廣泛采用。 課 題 的 提出 PLC 以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng) 對 這 些電 梯 進 行 更 新 和 改 造 。 近 年 來 ，采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（ PLC） 來 控 制電梯，取得了良好效果。 課 題 的 主要討論內(nèi)容 課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（ PLC） 改 造 在 用 電梯 自 動 控 制 系 統(tǒng) 。因 此 ，對 電 梯 控制 技 術(shù) 進 行 研 究 ， 找 出 一 條 適 合 國 產(chǎn) 老 式 電 梯 的 改 造 之 路 ，并 進 而提高國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。 論文的主要內(nèi)容如下： 首先對電梯系統(tǒng)及可編程控制器（ PLC） 作 了 比 較 全 面 的 總 結(jié)和 介 紹 。確 定 了 系 統(tǒng) 的 總 體 結(jié) 構(gòu) ，由 PLC 來實 現(xiàn) 電 梯 信 號 控 制 ，有 雙 速 電 機 實 現(xiàn) 調(diào) 速 ，完 成 了 電 機 和 可 編 程 控制器（ PLC） 的 選 擇 。在分析了電梯系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法基 礎(chǔ) 上 ， 設(shè) 計 出 了 軟 件 流 程 圖 ，提 出 了 模 塊 化 編 程 思 想 ，介 紹 了 系統(tǒng)的軟件開發(fā)。 電 梯 的 功 能要求 （ 1）電梯運行到指定位置后應(yīng)具有手動或自動開 /關(guān) 門 的 功能。 （ 3）能自動 判斷電梯的運行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號。電機正傳，電梯上升；電梯反轉(zhuǎn)，電梯下降。電機正傳，轎廂門打開；電機反轉(zhuǎn)，轎廂門關(guān)閉。 （ 8）行車時，廳門和轎廂都不能開門。 平層時可自動開門、手動開門，夾人時自動開門。 CPU、 電 源 、 輸 入 輸 出 三 為 一 體 。 （ 2） 高速運算 基本指令： s／指令 應(yīng)用指令： ～幾百μ s／指令 （ 3） 安全、寬裕的存儲器規(guī)格 內(nèi)置 8000 步 RAM 存貯器 安裝存儲盒后，最大可以擴展到 16000 步。 （ 6） 面向海外的產(chǎn)品適合各種安全規(guī)格 為大量實際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能： 開發(fā)了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要 模擬 I／ O，高速計數(shù)器。 2. PLC 的性能指標和分類 （ 1） PLC 的主要性能指標 (1)輸入／輸出點數(shù)（ I／ O 點數(shù)） 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 10 I／ O 點 數(shù) 是 指 可 編 程 序 控 制 器 外 部 輸 入 、 輸 出 端 子 數(shù) 的 總 和 。 （ 2） 存儲容量 存儲容量是指可編程序控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲器容量，一般以步為單位，二進制 16 位 即 一 個 字 為 一 步 。s/步。 （ 5） 指令系統(tǒng) 指 令 系 統(tǒng) 是 指 一 臺 可 編 程 序 控 制 器 指 令 的 總 和 ，它 是 衡 量 可 編程序控制器功能強弱的主要指標。按結(jié)構(gòu)形式不同 , 可 以 分 為 整 體 式 和 模 塊 式 兩 類 。 3. PLC 系統(tǒng)的組成 PLC 是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計算機控制系統(tǒng)相似。 （ 1） PLC 的硬件結(jié)構(gòu) 一套 PLC 系 統(tǒng) 在 硬 件 上 由 基 本 單 元（ 包 含 中 央 處 理 單 元 、存 儲器 、輸 入 ／ 輸 出 接 口 、內(nèi) 部 電 源 ）、 I／ O 擴 展 單 元 及 外 部 設(shè) 備 組 成 。 系 統(tǒng) 程 序 ： 包 括 監(jiān)控 程 序 、輸 入 譯 碼 程 序 及 診 斷 程 序 等 。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 12 可 編 程 序控制器的工作方式 1. PLC 的掃描工作方式 圖 21 PLC 的掃描過程 可 編 程 序 控 制 器 在 進 入 RUN 狀 態(tài) 之 后 ，采 用 循 環(huán) 掃 描 方 式 工 作 。 然 后 再 從 頭 開 始 掃 描 ，并 周 而 復(fù) 始 地 重 復(fù) 進 行 。 PLC 完 成 一 次 掃 描 過程 所 需 的 時 間 稱 為 掃 描 周 期 。 2. PLC 的程序執(zhí)行過程 PLC 的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段，如圖 22 所示。 即 一 個 掃 描 周 期 還 應(yīng) 包 含自診斷及與外設(shè)通信等時間。輸 出 信 號 的 變 化 滯 后 于 輸 入 信 號 的變 化 ，這 產(chǎn) 生 了 PLC 的 輸 入 輸 出 響 應(yīng) 滯 后 現(xiàn) 象 ，最 大 滯 后 時 間 為 23個掃描周期。其 中 前 兩 種 語 言 用 得 較 多 ，順 序 功 能 圖 語 言 也 在 許 多 場 合 被 采用。 （ 1） .可 編 程 序 控 制 器 與 繼 電 器 、 微 機 在 電 梯 控 制 中 的 應(yīng) 用 比較 在 電 梯 的 電 氣 系 統(tǒng) 中 ，邏 輯 判 斷 起 著 主 要 的 作 用 ，其 控 制 系 統(tǒng)必 須 起 動 各 種 控 制 信 號 和 執(zhí) 行 元 件 （ 如 接 觸 器 、 繼 電 器 、發(fā) 光 指 示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等），要達到這些控制目的，其方法有： 1. 繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng) 這 種 控 制 系 統(tǒng) 是 早 期 電 梯 多 采 用 的 一 種 控 制 系 統(tǒng) 。 缺 點 ：動合 觸 點 易 磨 損 ，且 電 接 觸 不 良 ； 體 積 大 ；控 制 系 統(tǒng) 耗 能 大 、動 作 噪聲 大 ；維 修 保 養(yǎng) 工 作 量 大 、 費 用 高 。 2. 微機控制系統(tǒng) 電梯的微機控制系統(tǒng)實質(zhì)上是使控制算法不再由硬件邏輯完成 ，而 是 通 過 程 序 存 貯 器 中 的 程 序 來 完 成 的 控 制 系 統(tǒng) 。因 此 ，十 分 方 便于 使 用 和 管 理 ， 并 提 高 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 ，減 小 控 制 系 統(tǒng) 體 積 ，降 低 了能 耗 及 其 維 修 保 養(yǎng) 費 用 。 但 是 ，對 一 般 的 電 梯 而 言 ，應(yīng) 用 微機 控 制 也 有 其 局 限 性 和 不 足 之 處 。 因 此 ， 使 用 微 機 就 有“ 大 材 小 用 ” 之 嫌 。但在電梯控制中，往往要求能直接控制 110V 或 220V的 用 電 設(shè) 備 ，如 用 戶 專 門 配 備 接 口 電 路 既 不 方 便 又 不 可 靠 。 3. PLC 控制系統(tǒng) PLC 充分利用了微型計算機的原理和技術(shù)，保留計算機控制的優(yōu) 點 ，而 克 服 了 它 的 缺 點 ?？傊?PLC是 采 用 微 機 技 術(shù) 制 造 的 通 用 自 動 控 制 設(shè) 備 ，它 能 控 制 開 關(guān) 量 、 模 擬量 、 具 有 可 靠 性 高 、 抗 干 擾 能 力 強 、 并 具 有 完 成 邏 輯 判 斷 、 定 時 、計 數(shù) 、記 憶 和 算 術(shù) 、運 算 等 功 能 ， 可 以 取 代 繼 電 器 為 主 的 各 種 控 制設(shè) 備 。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 16 第 3 章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動態(tài) 電 梯 的 出現(xiàn)及發(fā)展 自從我國實行改革開放政策以來，全國各地高層建筑不斷涌