【正文】 系統(tǒng)，其調(diào)速比達(dá)1:1200。它采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，卻可以達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)的水平，目前控制速度已達(dá) 6米 /秒。是目前最新的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。 電梯在垂直運(yùn)行過(guò)程中，有起點(diǎn)站也有終點(diǎn)站。設(shè)在一樓的起點(diǎn)站稱為基站，起點(diǎn)站和終點(diǎn)站稱為兩端站，兩端站之間稱為中間站。中間層站的召喚箱各設(shè)置兩只按鈕或觸鈕。而電梯的轎廂內(nèi)部設(shè)置有（雜物電梯除外）操縱箱。外指令按鈕或觸鈕發(fā)出的電信號(hào)稱為外指令信號(hào)，內(nèi)指令按鈕或觸鈕發(fā)出的電信號(hào)成為內(nèi)指令信號(hào)。 作為電梯基站的廳外召喚箱，除設(shè)置一只召喚按鈕或觸鈕外，還設(shè)置一只鑰匙開(kāi)關(guān)，以便下班關(guān)電梯時(shí)。把電梯的廳門(mén)關(guān)閉妥當(dāng)后，自動(dòng)切斷電梯控制電源或動(dòng)力電源。在啟動(dòng)期間，電動(dòng)機(jī)電流隨頻率和速度增加而增加，并以最小轉(zhuǎn)速運(yùn)行，對(duì)每種速度都可獲得最佳效率。因電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量相當(dāng)小，故在機(jī)房?jī)?nèi)不需要專用的通風(fēng)降溫系統(tǒng)，沒(méi)有額外的能量損耗。且起動(dòng)電 流峰值時(shí)間短。所需的緊急供電裝置的尺寸也比較小。 具有先進(jìn)的半導(dǎo)體變頻器把交流換成直流。由于元器件性能可靠性可靠，工藝先進(jìn)，經(jīng)久耐用。 ⑷ 舒適感好 在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中。故乘坐電梯舒適感極好。其特性可適應(yīng)人體感受，并保證運(yùn)行噪聲小，制動(dòng)平穩(wěn) ⑸ 平層精度高 采用現(xiàn)在傳感技術(shù)和數(shù)字軟件控制系統(tǒng)。曲線卡的輸入信號(hào)有起動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)換信號(hào)。曲線卡在接受到起動(dòng)信號(hào)時(shí)，給變頻器一條運(yùn)行曲線，輸出運(yùn)行信號(hào)，電梯開(kāi)始運(yùn)行；在受到換速信號(hào)時(shí)，給變頻器調(diào)節(jié)裝置一條減速曲 線，當(dāng)?shù)竭_(dá)停車位置時(shí)，曲線卡撤消運(yùn)行信號(hào)，電梯即直接?？繕菍悠矫?，完成一次運(yùn)行，故使電梯在每個(gè)樓層都能準(zhǔn)確平層，便于乘客進(jìn)出不會(huì)絆倒。因?yàn)槠湎到y(tǒng)中采用了高時(shí)鐘頻率。電動(dòng)機(jī)不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)距脈動(dòng)。 直流調(diào)速方式有 GM調(diào)速，相位控制調(diào)壓調(diào)速和斬波控制（ PWM）調(diào)壓調(diào)速等不同的電氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)。 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 表 15各種調(diào)速方式對(duì) 比圖 調(diào)速方式 一次變流 二次變流 三次變流 直流電機(jī) GM 系統(tǒng) 機(jī)械 機(jī)械 直流電機(jī)相控調(diào)速方式 電子 機(jī)械 直流電機(jī) PWM 系統(tǒng) 電子 電子 機(jī)械 交流電機(jī)”交 直 交”變頻系統(tǒng) 電子 電子 交流電機(jī)”交 交”變頻系統(tǒng) 電子 交流電機(jī)調(diào)壓系統(tǒng) 電子 上述反復(fù)一次變流的最后兩種調(diào)速方式，由于不能達(dá)到很寬的調(diào)速范圍和很好的性能。其他四種調(diào)速方式都可以達(dá)到很高的性能。但使用直流電機(jī)系統(tǒng) 時(shí)，不管采用何種方式都必須進(jìn)行機(jī)械變流。 當(dāng) 曳引 機(jī)組的 曳引 輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，依靠嵌在 曳引 輪槽中的鋼絲繩與 曳引 槽之間的摩擦力，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩來(lái)升降轎廂， 曳引 鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對(duì)重，產(chǎn)生拉力分別為 S1 和 S2。具體圖形見(jiàn)圖 13。f 鋼絲繩與 曳引 輪槽間的當(dāng)量摩擦系數(shù)，它的大小與輪槽的形型尺寸及鋼絲繩和 輪間的摩擦系數(shù) f 有關(guān)，常取 ～f ? ff ???? ?? ???? ?? 2s i n2s i n22 )s i n(s i n439。 00 120902 ～?? ； 00 1601402 ～?? 。 （ 2）當(dāng)轎廂空載時(shí)，以額定速度上升制動(dòng)時(shí)， ?fSS ??21 （ 式 3） , )/1(1 gGs ??? ， )/1(2 gWs ??? 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 2 PLC 可編程序控制器 PLC 的起源與發(fā)展 在可編程控制器誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，繼電器控制系統(tǒng)通?？梢钥闯杏奢斎腚娐?，控制電路，輸出電路和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)這 4 個(gè)部分組成的。用已向系統(tǒng)送入控制信號(hào)。繼電器控制電路部分是控制系統(tǒng)的核心部分。 繼電器控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中曾起著不可替代的重要作用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已越來(lái)越難以適應(yīng)，因?yàn)槔^電器控制電路通常是針對(duì)著某一固定的動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的。 顯然，這樣的控制系統(tǒng)完全無(wú)法滿足日新月異且競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。 出于上述考慮，美國(guó)通用汽車公司（ GM）于 1968 年提出了公開(kāi)招標(biāo)研制新型的工業(yè)控制器的設(shè)想，第二年，即 1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）就研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器。所以人們將可遍程序控制器稱之為 PCL（ Programmable Logical Controller） ，即可編程序邏輯控制器 。這樣可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。值得注意的是，因?yàn)閭€(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱也是 PC（ Personal Computer） ，有時(shí)為了避免混淆，人們習(xí)慣上仍將可編程序控制器簡(jiǎn)稱 PLC（盡管這是早期的名稱）。 20 世紀(jì) 80年代后，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，以 16 位和 32 位微處理器夠成的微機(jī)化可編程序控制器得到了驚人的發(fā)展，使之在概念上，設(shè)計(jì)上，性能價(jià)格比等方面有了重大突破。為了使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化。 “可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等才操作，并通過(guò)數(shù)字式，模擬式的輸入與輸出，控制各類的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。” 綜上所述， PLC 是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。他經(jīng)過(guò)短短的幾十年發(fā)展后，現(xiàn)在已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（ PLC，機(jī)器人和 CAD/CAM）之一，被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械，冶金，化工交通，電力等領(lǐng)域中。繼電器控制系統(tǒng)是控制功能是通過(guò)采用硬件接線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而 PLC 控制系統(tǒng)的控制功能是通過(guò)存儲(chǔ)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不僅可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量控制，還可以進(jìn)行模擬量控 制，順序控制。隨著計(jì)算機(jī)和通信幾刷的發(fā)展，現(xiàn)代 PLC控制系統(tǒng)已遠(yuǎn)不是幾十年前的哪個(gè)樣子，PLC 的控制從早期的單機(jī)控制發(fā)展到多機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了工廠自動(dòng)化?，F(xiàn)在以集中型的 PLC 控制系統(tǒng)為例說(shuō)明集中型 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上有那些相同和不同之處，這對(duì)初學(xué)者理解 PLC 控制系統(tǒng)的工作 原理是有幫助的。 將兩種系統(tǒng)相比，就會(huì)發(fā)現(xiàn) PCL 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)輸入，輸出部分基本相同，輸入電路也是由按鈕，開(kāi)關(guān)，傳感器所構(gòu)成：輸出電路也好似由接觸器，執(zhí)行器，電磁閥多構(gòu)成的。正是上述原因， PLC 控制系統(tǒng)除了可以完成傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)所具有的全部功能外，還可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制，開(kāi)環(huán)或閉環(huán)過(guò)程控制，甚至多級(jí)分布式控制。 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) PLC 控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 表 21 plc 與繼電器控制系統(tǒng)比較表 比較項(xiàng)目 繼電器控制系統(tǒng) PLC控制系統(tǒng) 控制功能的實(shí)現(xiàn) 由許多繼電器，采用接線的方式來(lái)完成控制功能 各種控制功能是通過(guò)編制的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的 對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程變更的適應(yīng)性 適應(yīng)性差?？繖C(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn) 極快。 PLC 控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的比較 20世紀(jì) 60 年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，有人曾試圖用小型計(jì)算 機(jī)來(lái)取代當(dāng)時(shí)占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)果未獲成功，代只的卻是 PLC 的出現(xiàn)。 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 表 22 PLC與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比較表 比較項(xiàng)目 通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) PLC控制系統(tǒng) 工作目的 科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)管理等 工業(yè)自動(dòng)控制 工作環(huán)境 對(duì)工作環(huán)境要求比較高 對(duì)環(huán)境要求低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作 工作方式 中斷處理方式 循環(huán)掃描方式 系統(tǒng)軟件 需配備功能較強(qiáng)的系統(tǒng)的軟件 一般只需要簡(jiǎn)單的監(jiān)控程序 采用的特殊措施 掉電保護(hù)等一般性措 施 采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護(hù)，可在線維修 編程語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言 梯形圖，助記符語(yǔ)言， SFC標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言 對(duì)操縱人員的要求 需專門(mén)培訓(xùn)，并具有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 一般技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可操作使用 對(duì)內(nèi)存的要求 容量大 容量小 價(jià)格 價(jià)格高 價(jià)格較低 其他 若用于控制，一般需自行設(shè)計(jì) 機(jī)種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng) 結(jié)論：一般情況下，在工業(yè)自動(dòng)化工程中采用 PLC可靠，方便，易于維護(hù)。它與 PLC 共同推動(dòng)著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造 。 ⑵ 內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。 具有良好的自診斷功能可對(duì) CPU等內(nèi)部電路進(jìn)行檢測(cè)，一旦出錯(cuò)，立即報(bào)警。 ⑸ 對(duì)采用的器件都進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選和簡(jiǎn)化，排除了因器件問(wèn)題而造成的故障。對(duì)某些大型 PLC 還采用了雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或三 CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)。一般PLC的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)到幾萬(wàn)小時(shí)以上。經(jīng)過(guò)大量時(shí)間人們發(fā)現(xiàn) PLC 系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大是是由于 PLC 的外部開(kāi)關(guān)，傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的，而不是 PLC 本身發(fā)生的。因此， PLC 在工業(yè)控制方面獲得了極大成功，成為工業(yè)控制中的主流。計(jì)算機(jī)與 PLC 之間通過(guò)通信線路實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。 PLC 控制系統(tǒng)與集散型控制系統(tǒng)的比較 由前所述可知， PLC 是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的。而 PLC 隨微電技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論在功能上，速度上，智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都用很大的提高。隨著 PLC網(wǎng)絡(luò)通信功能不斷增強(qiáng)， PLC 與 PLC 及計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，可以形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)告訴公路上（ Data Highway） 掛接在線通用計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)在線組態(tài)，編程和下裝，進(jìn)行 在線監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，這樣就已具備了集散控制系統(tǒng)的形態(tài)，加上 PLC 的價(jià)格和可靠性優(yōu)勢(shì)，使之可以與傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相互競(jìng)爭(zhēng)。 圖 21 典型 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成 硬件的組成 PLC 控制系統(tǒng)的硬件是由 PLC，輸入 /輸出（ I/O）電路及外圍設(shè)備等 組成的。下面對(duì)構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡(jiǎn)要介紹。在PLC中各個(gè)模塊均通過(guò)系統(tǒng)總線相互連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。 ① CPU： CPU 是 PLC 的控制中樞，它由控制器和運(yùn)算器組成。運(yùn)算器則是進(jìn)行邏輯，算術(shù)等運(yùn)算部件。 CPU 的具體作用如下： 執(zhí)行接受，存儲(chǔ)用戶程序的操作指令。 執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。 響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器，打印機(jī)）的請(qǐng)求。一般來(lái)說(shuō)，小型 PLC 大采用 8 位微處理器或單片機(jī)作為 CPU，如 Intel8086， Inter96 系列單片機(jī)，具有集成度高，運(yùn)算速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。這是一種增強(qiáng)型 8位微處理器。 目前，一些廠家生產(chǎn)的 PLC 中，還采用了冗余技術(shù)，即采用雙 CPU 或三 CPU工作，進(jìn)一步提高了 系統(tǒng)可靠性。 ② 存儲(chǔ)器： PLC 系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲(chǔ)的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。 存儲(chǔ)器區(qū)：工作數(shù)據(jù)是 PLC 運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常變化的，需要隨機(jī)存取的一些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映象區(qū)，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器預(yù)置和當(dāng)前數(shù)值的數(shù)據(jù)。一般采用 EPROM 或 EEPROM 存儲(chǔ)器，用戶可檫寫(xiě)重新編程。通常，小型機(jī)小于 8KB，中型機(jī)小于 50KB，而大型機(jī)可以在 50KB 以上。 （ 2）輸入 /輸出模塊 PLC 的控制 對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，它與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò) I/O 模塊實(shí)現(xiàn)的。且這些模塊應(yīng)具有較好的抗干擾能力。對(duì)于輸入 /輸出模塊有：數(shù)字量輸入 /輸出模塊，開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出模塊，模擬量輸入 /輸出模塊，交流新號(hào)輸入 /輸出模塊， 220V 交流輸入 /輸出模塊。智能模塊的種類很多 ，如高速計(jì)數(shù)模塊， PID 調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊，閥門(mén)控制模塊，智能存儲(chǔ)模塊和智能 I/O模塊。它的好壞直接影響到 PLC 的功能和可靠性。有些機(jī)器的電源除了供內(nèi)部電路使用外，還向外提供 24VDC 的穩(wěn)壓電源，用于外部傳感器的需要，這樣就避免了因外部電源不合格而引起的外部故障。經(jīng)過(guò) PLC 處理后，通過(guò)執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)控制。另外，安裝在控制臺(tái)上的按鈕，開(kāi)關(guān)等也可以向 PLC 送控制指令。 PLC 外圍設(shè)備 PLC 的外圍設(shè)備很多，但基本功能不外乎對(duì)信息和數(shù)據(jù)的處理。編程器 PLC 的重要外圍設(shè)備之一，它可以將用戶編寫(xiě)的程序送到 PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器?？删幊探K端是具有 I/O 功能的 PLC 人機(jī)界面產(chǎn)品。 軟件的組成 PLC 控制系統(tǒng)的軟件主要是系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件，編程語(yǔ)言及編程支持工具軟件幾個(gè)部分組成。在系統(tǒng)軟件的支持西， PLC 對(duì)用戶程序進(jìn)行逐條的解釋，并加以執(zhí)行，直到用戶程序結(jié)束，然后返回到程序的起始又開(kāi)始新的一輪掃描。 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 圖 22 PLC內(nèi)部工作示意圖 值得注意的是在繼電器控制系統(tǒng)中，一個(gè)繼電器的線圈被接通或斷開(kāi)，繼電 器的所用觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)）都會(huì)立即動(dòng)作。并且 PLC 掃描一次用戶程序的時(shí)間即掃描周期與擁護(hù)程序的長(zhǎng)短和掃描速度有關(guān)，一般為 1ms 至幾十毫秒。接通電源之后，為消除各元件狀態(tài)的隨機(jī)性，進(jìn)行清零或復(fù)位處理，檢查 I/O 單元連接是否正確，再執(zhí)