【正文】 ...................................................... 31 1 基于 PLC 的三層電梯的控制設(shè)計(jì) 摘要： 本論文通過(guò)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(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)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(hào)邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了 PLC 的編程方法，設(shè)計(jì)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(dòng)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(wèn)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(lái)說(shuō)，這兩種方法并沒(méi)有太大的區(qū)別。 1 電梯概述 電梯的發(fā)展簡(jiǎn)史 據(jù)國(guó)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(shí)的金字塔，曾使用過(guò)由人力驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(gè)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(gè)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(dòng)的用電力驅(qū)動(dòng)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(zhuān)供上下運(yùn)送人員或貨物之用。 ― 閉式型電磁制動(dòng)器，只有在制動(dòng)器通電時(shí)松閘，或當(dāng)電梯停駛時(shí)即時(shí)制動(dòng)。 ― 采用蝸輪蝸桿減速器或永磁同步驅(qū)動(dòng)技術(shù)，蝸輪蝸桿減速器具有承載能力大，驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，永磁同步驅(qū)動(dòng)具有高效率及低噪音特點(diǎn)。 限速器： 由限速器 的制動(dòng)裝置和漲緊裝置組成，它通過(guò)安全繩索與轎廂連接，把轎廂的運(yùn)動(dòng)傳遞給限速器隨轎廂速度相應(yīng)轉(zhuǎn) 動(dòng)，當(dāng)轎廂的運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)允許的安全速度時(shí)，限速器即起作用，其過(guò)程分為： a. 首先通過(guò)超速限位開(kāi)關(guān)，切斷控制電路 ； b. 如果電梯繼續(xù)超速，則限速器動(dòng)作帶動(dòng)安全鉗或夾繩器動(dòng)作。在操縱裝置的配合下，使電梯正確地實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和停止、上行或下行、快速和慢速，以及達(dá)到設(shè)定的自動(dòng)功能和安全性能。 主開(kāi)關(guān)： 3 每臺(tái)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(dòng)力開(kāi)關(guān)，該開(kāi)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(kāi)始 時(shí)，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(guò)程中可以響應(yīng)二層向上的外呼梯信號(hào)，但不響應(yīng) 二層向下的外呼梯信號(hào)。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(hào)。例如，電梯轎廂在一樓，而同時(shí)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(hào)。平層且電梯轎廂停止運(yùn)行后，按開(kāi)門(mén)按鈕轎廂開(kāi)門(mén)，按關(guān)門(mén)按鈕轎廂關(guān)門(mén)。PLC 的基本設(shè)計(jì)思想是反映計(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(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。控制器和被控對(duì)象連接方便。 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 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(xiàn)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(chǎng)商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶(hù)的訂貨要求專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)控制器，適合批量生產(chǎn)。目前，可編程控制器已成為工廠(chǎng)自動(dòng)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(chǔ)器（ RAM、 ROM）、輸出輸出單元（ I/O）、電源和編程器等幾個(gè)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(guò)地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)、控制總線(xiàn)與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。 2. 存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM） C P U存儲(chǔ)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(kāi)關(guān)繼電器觸點(diǎn) 5 存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶(hù)程序及工作數(shù)據(jù)。常用的存儲(chǔ)器有 RAM、 EPROM 和 EEPROM。 RAM存儲(chǔ)器是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池做備用電源。 EPROM、 EEPROM 都是只讀存儲(chǔ)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(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)的接口部件。接到 PLC 輸入接口的輸入器件是各種開(kāi)關(guān)、按鈕、傳感器等。 4. 電源 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(gè)人計(jì)算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì) 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(hù)程序按先后順序存放， CPU 從第一條指令開(kāi)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(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。在 PLC 處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，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(duì)應(yīng)的映像寄存器與外界隔離， 即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在下一個(gè)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(mǎn)足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。對(duì)每個(gè)器件來(lái)說(shuō)，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。 PLC 的編程語(yǔ)言 梯形圖編程語(yǔ)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(jiǎn)化了符號(hào)演變來(lái)的，形象、直觀(guān)、實(shí)用。每一邏輯行起始于左母線(xiàn)，然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接，最后是線(xiàn)圈與右母線(xiàn)相聯(lián)。這個(gè)“概念電流”只是形象地描述用戶(hù)程序執(zhí)行中應(yīng)滿(mǎn)足線(xiàn)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(xiàn)圈。輸出繼電器的觸點(diǎn)可供內(nèi)部編程使用。一條指令語(yǔ)句是由步序、指令語(yǔ)和作用器件編號(hào)三部分組成。表示一個(gè)與輸入母線(xiàn)相連的常開(kāi)接點(diǎn)指令，即常開(kāi)接點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始。表示一個(gè)與輸入母線(xiàn)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(xiàn)上。 OUT 是驅(qū)動(dòng)線(xiàn)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(gè)程序步指令，它們串聯(lián)接點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制，也就是說(shuō)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(gè)程序步指令，它們的目標(biāo)元件是 X、 Y、 M、 S、 T、 C。需要兩個(gè)以上接點(diǎn)串聯(lián)連接電路塊的并聯(lián)連接時(shí)，要用 ORB 指令 。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)，分支開(kāi)始用 LD、 LDI 指令，分支結(jié)果用 ORB 指令。 ORB 有時(shí)也簡(jiǎn)稱(chēng)或塊指令。對(duì)于前者分散使用 ORB 指令時(shí)，并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制，但對(duì)于后者集中使用 ORB 指令時(shí)，這種電路塊并聯(lián)的個(gè)數(shù)不能超過(guò) 8個(gè)。分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時(shí)，使用 ANB 指令。 ANB指令也簡(jiǎn)稱(chēng)與塊指令， ANB 也 是無(wú)操作目標(biāo)元件，是一個(gè)程序步指令。在編程時(shí)，經(jīng)常遇到多個(gè)線(xiàn)圈同時(shí)受一個(gè)或一組接點(diǎn)控制。使用主控指令的接點(diǎn)稱(chēng)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