PLC電梯畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)以下文檔格式全部為word格式，下載后您可以任意修改編輯。武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書題目基于 PLC的電梯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)學(xué)號學(xué)生姓名楊樂專業(yè)班級自動化 051指導(dǎo)教師李自成總評成績2009年5月 25日1目錄摘要.ABSTRACT.1 緒論 .2 電梯概述 .2.1 電梯的起源與發(fā)展23 電梯 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).3.1 電梯的控制.3.2 電梯控制要求 .3.3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析.3.4 電梯 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).3.5 PLC的選擇.3.6 IO 分配對照表.3.7 安裝圖.4 電梯 PLC控制

2、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).4.1 電梯的正常工作狀態(tài).4.2 軟件流程 .4.3 運(yùn)行狀態(tài) .總 結(jié).致 謝.參考文獻(xiàn).III1255579131519212121232930312基于 PLC 的電梯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要： 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個嶄新的時代，其應(yīng)用越來越廣。而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)，隨著人們對其要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。本文在已有的通用變頻器的基礎(chǔ)上，采用PLC對電梯進(jìn)行控制，通過合理

3、的選擇和設(shè)計(jì)，提高了電梯的控制水平，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。關(guān)鍵詞： PLC 控制；指令控制；電梯IBased on PLC elevator interlock system's designABSTRACT：With the development of the economy, microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly , the AC variable frequency technology in a new state.

4、 It's application is becoming more and more widely. But the elevator as an important traffic in skyscraper, it also replaced by PLC.The article is based on the now-being general frequency converter, using PLC to control the elevator, the reliability is improved and the feeling of comfort is bett

5、er through the reasonable selection and design, so the effect of control is more ideal.Key word： PLC control； Point the layer control； elevatorII1 緒論可編程序控制器 (PLC) 最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC 控制所代替。由可編程序控制器 (PLC) 和微機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用 PLC 控制的電

6、梯可靠性高，維護(hù)方便，開發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，己成為電梯控制的發(fā)展方向，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的?？删幊绦蚩刂破?，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器， 是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣， 摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀，方便易學(xué)，

7、調(diào)試和查錯都很容易。電梯的控制是比較復(fù)雜的，在計(jì)算機(jī)誕生前的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展起到了巨大的作用， 然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應(yīng)電梯控制的要求和發(fā)展，與 PLC 相比較，存在著質(zhì)的差別。電梯使用繼電接觸器控制的時代，很難設(shè)計(jì)出質(zhì)量優(yōu)良的電梯控制系統(tǒng)， 而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。PLC 是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，隨著PLC 應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)，可靠，抗干擾性能增強(qiáng)，機(jī)械與電氣部件被有機(jī)地結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把儀表，電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。因此，它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行

8、中的關(guān)鍵技術(shù)。2 電梯概述2.1電梯的起源與發(fā)展電梯屬于垂直提升運(yùn)輸設(shè)備，起源于我國古代農(nóng)業(yè)和建筑的原始提升工具。公元前十1一世紀(jì)，我國北方勞動人民發(fā)明了轆轤。公元前236 年，希臘人阿基米德設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)， 共造出三臺，安裝在妮羅宮殿里。 在瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)之后， 于 1850年，在美國紐約市出現(xiàn)了世界上第一臺由亨利.沃特曼制作的以蒸汽機(jī)為動力的卷揚(yáng)機(jī)。1852 年美國人伊萊沙， 格雷夫斯· 奧梯斯發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機(jī)為動力，配有安全裝置的載人升降機(jī)。這便是世界上第一部備有安全裝置的客梯，在1857 年被安裝在紐約市豪華商廈里。在此期間，英國的阿姆斯特朗發(fā)明

9、了水壓梯。隨著水壓梯的發(fā)展，蒸汽梯也就被淘汰了。后來發(fā)展為采用油壓泵和控制閥的液壓梯，而直到今天液壓梯仍在使用。在 1889 年，美國奧梯斯升降機(jī)公司推出了世界第一部以電動機(jī)為動力的升降機(jī)，這才開始出現(xiàn)了名副其實(shí)的電梯，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。在1903 年，又將卷筒式驅(qū)動方式改進(jìn)為槽輪式（即曳引式）驅(qū)動。所謂卷筒式驅(qū)動，是將曳引繩纏卷在卷筒上來提升重物，而槽輪式也稱為曳引式驅(qū)動，是在曳引繩一端提升重物，另一端為平衡重，依靠曳引繩和曳引輪的繩槽之間的摩擦來驅(qū)動重物作垂直運(yùn)動。因此，只要在曳引系統(tǒng)的容量和強(qiáng)度允許范圍內(nèi)，通過改進(jìn)曳引繩長度就可適應(yīng)不同的提升高度，而不再像卷筒式那樣受卷筒

10、長度限制。此外，當(dāng)重物或平衡重碰底時，曳引繩與曳引槽會由于摩擦力減小而打滑，從而避免了像卷筒式那樣，在失控時造成的曳引繩斷裂等嚴(yán)重事故的發(fā)生。曳引式驅(qū)動可以使用多條曳引繩，而卷筒式驅(qū)動方式使用的曳引繩條數(shù)卻受到限制。曳引式驅(qū)動方式為長行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)時的電梯使用直流電動機(jī)驅(qū)動，用改變串接在電樞回路中的電阻值的方法來調(diào)節(jié)電梯運(yùn)行速度。后來發(fā)明了交流感應(yīng)電動機(jī)，在1900 年開始用于驅(qū)動電梯。最初的交流電動機(jī)只是單速的，電梯運(yùn)行性能很不理想。直到發(fā)明了交流雙速電動機(jī)，才基本滿足了電梯的運(yùn)行要求。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多。所以，對電梯的調(diào)速精度、調(diào)

11、速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。盡管交流電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜，但在調(diào)速性能方面卻難以滿足更高的要求，而對直流電動機(jī)來講，由于后來采用了發(fā)電機(jī)電動機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，能較好地滿足電梯調(diào)速的高要求。因此，在20 世紀(jì)前半葉，電梯的電力拖動，尤其是高層建筑物中的電梯速度的調(diào)節(jié)，幾乎都是采用直流調(diào)速系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1900 年美國奧梯斯電梯公司制造出世界上第一臺自動扶梯。1915 年已設(shè)計(jì)成功電梯自動平層控制系統(tǒng)。1933 年美國制造出 6ms 的高速電梯。在第二次世界大戰(zhàn)以后，美國的建筑業(yè)得以快速發(fā)展，促使電梯也進(jìn)入發(fā)展時期，新2技術(shù)被廣泛用于電梯。 1949 年研制出 4-6 臺電梯的群控系統(tǒng)

12、。 1955 年出現(xiàn)了真空電子管小型計(jì)算機(jī)控制的電梯。 1962 年在美國已出現(xiàn)了8.5ms 的超高速電梯。在 1967 年將固體晶閘管用于電梯拖動系統(tǒng)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，在用晶閘管取代直流發(fā)電機(jī)電動機(jī)組的同時，研制出了交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，是交流電梯的調(diào)速性能得到了明顯改善。1976 年將微處理器應(yīng)用于電梯。1977 年日本三菱電機(jī)株式會社開發(fā)出了10Ms 的超高速電梯。至此，電梯的控制技術(shù)有了很大發(fā)展。進(jìn)入 50 年代，電梯控制技術(shù)又有了新的變化。由于固體功率器件的不斷發(fā)展和完善以及微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。1984 年在日本已將其用于2ms 以上的高速電梯。 1985 年

13、以后，又將其延伸到中、低速交流調(diào)速電梯。交流變頻調(diào)速技術(shù)被認(rèn)為是電梯行業(yè)的當(dāng)代技術(shù)。1985 年日本生產(chǎn)出世界上第一臺螺旋式自動扶梯，使其明顯減少了占地面積。1993 年日本生產(chǎn)的 12.5ms世界上最高速的交流變頻調(diào)速電梯已投入運(yùn)行。當(dāng)前，在電梯電力拖動方面，除了大容量電梯還采用直流拖動系統(tǒng)以外，用交流變頻調(diào)速方式取代直流調(diào)速方式，以成為高速電梯的主流。應(yīng)用微機(jī)全面取代繼電器控制邏輯實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，可進(jìn)一步提高電梯的性能和可靠性，并可降低現(xiàn)場調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方倆。電梯群控系統(tǒng)是現(xiàn)代電梯的技術(shù)的又一重要組成部分。它不但有完善的分區(qū)服務(wù)、運(yùn)行監(jiān)控、客流交通統(tǒng)計(jì)分析等功能，還具備故障診斷功

14、能。在電梯品種方面，出現(xiàn)了雙層電梯、大噸位的集裝箱電梯等。為適應(yīng)摩天大樓對電梯的特殊要求，目前正在研制無繩直線驅(qū)動電梯。對于電梯的曳引機(jī)，目前除了中、低速范圍的電梯還采用渦輪副減速裝置外，其他均已采用圓柱斜齒輪曳引系統(tǒng)，使效率提高了15%-25% 。此外，用電子位置傳感器取代機(jī)械選層器、用更先進(jìn)的裝置取代門安全觸板、增設(shè)轎廂內(nèi)通信設(shè)施以及轎廂非安全門區(qū)語音提醒和運(yùn)行狀態(tài)語音報(bào)告等裝置，也是電梯技術(shù)現(xiàn)代化的體現(xiàn)。對現(xiàn)代化電梯性能的衡量，主要著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此外，對經(jīng)濟(jì)性、能耗、噪聲等級和電磁干擾程度等方面也有相應(yīng)要求。隨著時代的發(fā)展，對人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內(nèi)心理上的壓

15、抑感和恐懼感也有所考慮。因此，提倡對電梯進(jìn)行3豪華性裝修，比如：轎廂內(nèi)用鏡面不銹鋼裝演、 在觀光電梯井道設(shè)置宇宙空間或深海景象；進(jìn)而主張電梯、扶梯應(yīng)與大自然相協(xié)調(diào)，在扶梯的周圍種植花草；在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，并且在彩色調(diào)配上要令人賞心悅目；在轎廂內(nèi)播放優(yōu)美的音樂，用以減少煩躁；在轎廂內(nèi)播放電視節(jié)目，乘客可收看天氣預(yù)報(bào)、新聞等。時至今日，電梯已進(jìn)入了全面發(fā)展的新時期。3 電梯 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1電梯的控制電梯控制原理框圖如下圖（圖3-1）所示，主要由轎箱內(nèi)指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機(jī)電路、開關(guān)門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器

16、及 PLC 電路等組成的。平層感應(yīng)器平層拖動減速減速信號啟動定向平層樓層信號位置信號轎內(nèi)指令指層廳內(nèi)召喚圖 3-1 電梯控制原理圖43.2 電梯控制要求電梯的安全運(yùn)行有以下一些主要控制要求：3.2.1電梯位置的確定與顯示轎廂中的乘客及門廳中等待電梯的人都需要知道電梯的位置，因而轎廂及門廳中都設(shè)有以樓層標(biāo)志的電梯位置。但這還不夠，電梯的運(yùn)行還需要更加準(zhǔn)確的電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設(shè)在井道中的位置開關(guān)，如磁感應(yīng)器提供，當(dāng)轎廂上設(shè)置的隔磁板插入感應(yīng)器時，發(fā)出位置信號，并啟動樓層指示(見圖3-2，右圖 )。3.2.2轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的召喚信號司機(jī)及乘客可

17、按下轎廂內(nèi)操控盤上的選層按鈕選定電梯運(yùn)行的目的樓層，此為內(nèi)選信號。按鈕按下后，該信號應(yīng)被記憶并使相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號，此為外喚信號。該信號也需記憶并點(diǎn)亮門廳的上行或下行指示燈，這些保持信號在要求得到滿足時應(yīng)能自動消號 1。3.2.3電梯自動運(yùn)行時的信號響應(yīng)電梯自動運(yùn)行時應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號，決定電梯的運(yùn)行方向及在哪些站點(diǎn)停站。一般情況下電梯按先上后下的原則安排運(yùn)送乘客的次序，而且規(guī)定在運(yùn)行方向確定之后，不響應(yīng)中途的反向呼喚要求，直到到達(dá)本方向的最遠(yuǎn)站點(diǎn)才開始返程。3.2.4轎廂的啟動與運(yùn)行轎廂在運(yùn)行方向確定，轎廂門已關(guān)好時啟動運(yùn)行，運(yùn)行的初始階段

18、是加速運(yùn)行階段，其后是穩(wěn)定運(yùn)行階段。3.2.5轎廂的平層與停車轎廂運(yùn)行后需確定在哪一層站停車，平層即是指停車時，轎廂的底與門廳“地平面”應(yīng)相平齊，一般有具體的平層誤差規(guī)定，如平層時兩平面相差不得超過5mm。平層停車過程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開始，先是減速，再是制動，以滿足平層的準(zhǔn)確性及乘客的舒適感。傳統(tǒng)電梯的平層開始信號由平層感應(yīng)器發(fā)出。如圖3-2 所示，上平層感應(yīng)器 KR6 及下平層感應(yīng)器KR7 裝在轎廂頂部，隔磁板安裝在井道壁上。上行時，KR6首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至KR7 插入隔磁鐵板時，發(fā)出開門及停車信號，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，抱閘抱死；下行時KR7 首先插入隔磁

19、鐵板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至KR6 插入隔磁鐵板時，發(fā)出開門及停車信號。3.2.6安全保護(hù)電梯的安全保護(hù)很多，如前邊提到的沖頂與蹲底，斷鋼絲繩，轎廂內(nèi)人員的跌落、逃5生等保護(hù)，還有消防運(yùn)行等多項(xiàng)。除了控制要求以外，電梯常見的工程問題還涉及電梯的拖動設(shè)備及拖動控制方式:電梯的提升機(jī)構(gòu)，齒輪曳引機(jī)主要由驅(qū)動電動機(jī)、電磁制動器（也稱電磁抱閘）、減速器及曳引輪組成。驅(qū)動電機(jī)可以是直流電動機(jī)也可以是交流電動機(jī)。為了滿足電梯運(yùn)行過程中速度變化的要求，在應(yīng)用變頻器前，電梯交流拖動多使用多繞組變速電機(jī)，變頻器誕生以來，已有越來越多的電梯采用變頻驅(qū)動。采用變速電機(jī)時，電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)使用接觸器換相，啟動

20、調(diào)速采取改變電機(jī)繞組及切換電機(jī)繞組中所串電阻實(shí)現(xiàn)。采用變頻調(diào)速時，電機(jī)換向及變速都通過變頻器控制端子實(shí)現(xiàn)。在這兩種拖動方式中， 電磁抱閘都是很重要的，它是電機(jī)制動的主要設(shè)備，抱閘要求有足夠的制動力，抱閘一般在通電時打開，斷電時閘死。電梯還有一些高層次的性能指標(biāo)，如電機(jī)加減速曲線控制及高準(zhǔn)確度的平層控制要求等，前者涉及電梯運(yùn)行過程中的加速度大小，關(guān)系到乘客的舒適感，后者涉及乘客數(shù)量變化對準(zhǔn)確平層的影響?？傊娞莸目刂剖潜容^復(fù)雜的， 在計(jì)算機(jī)誕生前， 電梯使用繼電接觸器控制的時代，很難生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良的電梯，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的幸間。隨著 PLC 應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，

21、它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。3.3 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析為了應(yīng)用 PLC 實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的預(yù)期控制，就必須對控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析與研究，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求提出有效的總體控制方案與設(shè)計(jì)，在本節(jié)中主要介紹PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與控制模式的確定，下面根據(jù)近年來PLC 的應(yīng)用與發(fā)展情況對此加以簡單的介紹。3.3.1 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程 )的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：（1）PLC 的選擇除了應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求之外，特別應(yīng)指出的是還應(yīng)重點(diǎn)考慮該公

22、司的產(chǎn)品的技術(shù)支持與售后服務(wù)的情況，一般應(yīng)選擇在國內(nèi)特別是在所設(shè)計(jì)系統(tǒng)本地有著較為方便的技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)或較有實(shí)力的代理機(jī)構(gòu)的公司產(chǎn)品，同時應(yīng)盡量選擇主流機(jī)型。6（2）最大限度地滿足被控對象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。（3）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。（4）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（5）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量 2。當(dāng)然對于不同的用戶要求的側(cè)重點(diǎn)有所不同，設(shè)計(jì)的原則應(yīng)有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品產(chǎn)

23、量和安全為目標(biāo)，則應(yīng)將系統(tǒng)可靠放在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，甚至考慮采用冗余控制系統(tǒng)：如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化。3.3.2 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸入設(shè)備連接而成的，用以完成預(yù)期的控制目的與相應(yīng)的控制要求。因比， PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括：（1）根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的工藝要求，以及所提出的各項(xiàng)控制指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)預(yù)算，首先進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。（2）根據(jù)控制要求基本確定數(shù)字 IO 點(diǎn)和模擬量通道數(shù)，進(jìn)行 IO 點(diǎn)初步分配，繪制 IO 使用資源圖。（3）進(jìn)行 PLC 系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)，主要為 PLC 的選擇。 PL

24、C 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC 對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇 PLC ，應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 IO 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（4）選擇用戶輸入設(shè)備 (按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等 )、輸出設(shè)備 (繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件 )，以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象 (電動機(jī)、電磁閥等 )，這些設(shè)備屬于一般的電器元件。（5）設(shè)計(jì)控制程序。在深入了解與掌握控制要求與主要控制的基本方式以及應(yīng)完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、 必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等方面情況之后。 對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面地表達(dá)出來。必要時還可將控制

25、任務(wù)分成幾個獨(dú)立部分，這樣可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。程序設(shè)計(jì)主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)梯形圖、編制語句表程序清單?？刂瞥绦蚴强刂普麄€系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常，安全、可靠的關(guān)鍵。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止3。3.3.3 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的步驟在對一個控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的控制要7求，只有這樣才可能提出準(zhǔn)確的、合理的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個階段的設(shè)計(jì)任務(wù)。PLC 程序設(shè)計(jì)的主要步驟是：（1）對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這

26、一步。（2）設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（3）根據(jù)梯形圖編制語句表程序清單。（4）用編程器將程序鍵入到PLC 的用戶存儲器中，并檢查鍵入的程序是否正確。（5）對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。（6）待控制臺 (柜)及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。如不滿足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。（7）編制技術(shù)文件。（8）交付使用。3.4電梯 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如下圖（3-3）所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器、發(fā)光二極管記憶燈電路、調(diào)速電路、轎箱開

27、關(guān)電路、顯示電路及一些其他輔助電路等。8按鈕電路編碼器發(fā)光二極管PLC控樓層傳感器制器調(diào)速電路開關(guān)門電路電梯其他輸入信號顯示電路圖 3-3 硬件結(jié)構(gòu)框圖 3.4.2 PLC 的選擇PLC 容量包括兩個方面：一是IO 的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲器的容量。（1）IO 點(diǎn)數(shù)的估算：根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上10%-15% 的備用量。（2）用戶存儲器容量的估算：用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素(如 IO 。點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等)有關(guān)，存儲器容量的選擇一般有兩種方法：a.根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算：這種方法可精確地計(jì)算出存儲器實(shí)際使用容量

28、，缺點(diǎn)是要編完程序之后才能計(jì)算。b.估算法：用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按下面給出的公式進(jìn)行估算。開關(guān)量輸入：所需存儲器字?jǐn)?shù)=輸入點(diǎn)數(shù) *10開關(guān)量輸出：所需存儲器字?jǐn)?shù)二輸出點(diǎn)數(shù)*'8定時器計(jì)數(shù)器：所需存儲器字?jǐn)?shù)=定時器了計(jì)數(shù)器數(shù)量 *2模擬量：所需存儲器字?jǐn)?shù)二模擬量通道數(shù).100通信接口：所需存儲器字?jǐn)?shù)=接口個數(shù) *300根據(jù)存儲器的總字?jǐn)?shù)再加上一個備用量。生產(chǎn)企業(yè)通常為其每個產(chǎn)品提供一條經(jīng)驗(yàn)法則公式，可用于對存儲容量做近似的估計(jì)。這個公式是 (輸入點(diǎn)數(shù) +輸出點(diǎn)數(shù) )*(20-10) 二指令語句數(shù)。93.4.3 PLC 規(guī)模的估算（1）輸入、輸出點(diǎn)的估算根據(jù)電梯運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)查，電

29、梯控制系統(tǒng)的輸入有轎內(nèi)指令選層按鈕、上下行廳召喚指令按鈕、上下行防超越開關(guān)、上下行換速開關(guān)、檢修時轎頂轎內(nèi)上下慢行按鈕、轎頂轎內(nèi)開關(guān)門按鈕、門安全觸板開關(guān)、超載開關(guān)、應(yīng)急按鈕、直駛按鈕以及信號輸入等。估計(jì)需要 47 個輸入點(diǎn)， 41 個輸出點(diǎn)?？紤]在實(shí)際安裝、調(diào)試和應(yīng)用中，還可能會發(fā)現(xiàn)一些估算中未預(yù)見的因素，故輸出點(diǎn)增加 4 個。（2）存儲容量的估算用戶程序占用內(nèi)存的多少與多種因素有關(guān) 4。例如：輸入、輸出點(diǎn)的數(shù)量和類型，輸入、輸出量之間關(guān)系的復(fù)雜程度，需要進(jìn)行運(yùn)算的次數(shù)，處理量的多少，程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣等，都與內(nèi)存容量有關(guān)。因此，在用戶程序編寫、調(diào)試好以前，很難估算出 PLC 所應(yīng)配置的存儲容量

30、。這里只對其進(jìn)行簡單估算即可，也就是根據(jù)輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)及其類型、控制的繁簡程度加以估算。估算方法采用生產(chǎn)企業(yè)為產(chǎn)品提供一條經(jīng)驗(yàn)法則公式：(輸入點(diǎn)數(shù) +輸出點(diǎn)數(shù) )*(20-10)= 指令語句數(shù)故本系統(tǒng)粗略估算為 (47+45)" 10=9203.4.4 PLC 輸入輸出模塊的選擇（1）數(shù)字 IO 點(diǎn)數(shù)與模塊的確定：確定IO 點(diǎn)數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最重要的問題。一旦已確定使用某一類型的機(jī)型和詳細(xì)的控制要求，就可以基本確定系統(tǒng)所配的PLC 需要的 IO點(diǎn)數(shù)。應(yīng)該注意的是在確定 IO 點(diǎn)數(shù)時，一定要考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)充與備用需要，一般應(yīng)留有 10%-20% 的裕量。根據(jù)選取不同的 PLC ，相應(yīng)的

31、 IO 模塊的 IO 容量不盡相同，需要依據(jù)需要確定 IO 模塊的數(shù)量。（2）輸入模塊的確定： PLC 的輸入模塊用來檢測來自現(xiàn)場(按鈕、行程開關(guān)、溫控開關(guān)、壓力開關(guān)等 )的高電平信號，并將其轉(zhuǎn)換為PLC 內(nèi)部的低電平信號。各類 PLC 所提供的輸入模塊，其點(diǎn)數(shù)一般有 8 點(diǎn)、 12 點(diǎn)、 16 點(diǎn)、 32 點(diǎn)等不同規(guī)格，用戶可根據(jù)系統(tǒng)所需點(diǎn)數(shù)加以選擇 5。其工作電壓常用的有直流12，24V，交流 110，220V 等，其中以直流24V 最為普遍。選擇輸入模塊主要考慮模塊的輸入電壓等級。根據(jù)現(xiàn)場輸入信號(按鈕、行程開關(guān) )與 PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來選擇不同電壓規(guī)格的模塊。一般 24V 以下

32、屬低電平， 其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，如 12V 電壓模塊一般不超過10m 距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。（3）輸出模塊的確定：輸出模塊的任務(wù)是將PLC 內(nèi)部低電平的控制信號，轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號，以驅(qū)動外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式:繼電器輸出、雙向10晶閘管輸出、達(dá)林頓晶體管輸出 6。這幾種輸出形式均有各自的特點(diǎn)，用戶可根據(jù)系統(tǒng)的要求加以確定。繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，通電壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動作不頻繁的交直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動感性負(fù)載時，最大操作頻率不得超過1Hz。晶閘管輸出 (交流 )

33、和晶體管輸出 (直流 )都屬于無觸點(diǎn)開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高的反向電壓，必須采取抑制措施。另外，這兩種形式的輸出均不具備明確的輸出開關(guān)斷點(diǎn)，因此對于有此要求的使用場合會受到限制。輸出電流的選擇：模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動時，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的裕量。允許同時接通的輸出點(diǎn)數(shù)：在選用輸出模塊時，不但要看一個輸出點(diǎn)的驅(qū)動能力，還要看整個輸出模塊的滿負(fù)載能力， 即輸出模塊同時接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流。（4）模擬量輸入輸出單

34、元的選擇：模擬量輸入輸出接口是用來感知傳感器產(chǎn)生的信號，這些接口測量流量、溫度和壓力的數(shù)量值，并用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。典型接口量程為 -10 +10V ，0+10V， 4 20mA 或 10 50mA。一些制造廠家提供特殊模擬接口用來接收低電平信號(如電阻式溫度計(jì) (RTD), 熱電偶等 )。一般來說這類接口模塊將接收同一模塊上的不同類型熱電偶或RTD 的混合信號，用戶應(yīng)根據(jù)具體條件確定使用類型。模擬量輸入輸出單元一般有多種規(guī)格可供選用，其中，最主要的是通道數(shù)量，如一入一出、三入一出等，應(yīng)根據(jù)需要確定，由于模擬量單元一般價格較高，應(yīng)準(zhǔn)確確定所需資源，不宜留有太多的裕量。在確定模擬量輸入輸

35、出單元時，另一個重要：指標(biāo)就是精度問題，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)控制精度恰當(dāng)?shù)剡x擇單元精度，模擬量輸入輸出單元一般精度較高，通?？蛇_(dá)到 12 位左右。3.5 PLC 的選擇下面以模擬十層電梯裝置的電梯控制系統(tǒng)為例說明該電梯的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求。3.5.1技術(shù)要求該模擬電梯由模擬十層電梯裝置、變頻器及電梯控制系統(tǒng)等組成，其中模擬電梯高113m，每層高 0.5m。由于電梯的運(yùn)行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進(jìn)行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機(jī)的，因此，系統(tǒng)控制應(yīng)采用隨機(jī)邏輯控制。即在以順序邏輯控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)的輸入信號，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時的控制電梯的運(yùn)行。另外，基于電梯實(shí)用性

36、對該電梯控制系統(tǒng)提出以下要求：（1）轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送PLC 的計(jì)數(shù)器來進(jìn)行控制。同時，每層樓設(shè)置一個接近開關(guān)以利平層。（2）為便于觀察，對電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在的樓層進(jìn)行顯示，我們采用LED和發(fā)光管顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈 )。（3）為了提高電梯的運(yùn)行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求PLC 能對轎廂的加、減速以及制動進(jìn)行有效的控制。根據(jù)轎廂的實(shí)際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實(shí)現(xiàn)。（4）為了電梯的運(yùn)行安全，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置可靠的故障保護(hù)和相應(yīng)的顯示。3.5.2技術(shù)指標(biāo)外形尺寸：高 * 長 * 寬 =500*245*216凈重量： 160k

37、g載重量： 10kg調(diào)速器型號： SJT -B1輸入電壓： 380V輸入頻率： 50Hz調(diào)速方式：交流變頻調(diào)速結(jié)構(gòu)形式：十層站電梯平層機(jī)構(gòu)基于對以上技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求得考慮，該系統(tǒng)選用具有邏輯運(yùn)算、定時器、計(jì)數(shù)器等基本功能的小型 PLC 。電梯采用 SJT-B1 調(diào)速器進(jìn)行半閉環(huán)調(diào)速控制， 根據(jù)以上對 PLC 容量，輸入輸出模塊，以及輸入端和輸出端現(xiàn)場設(shè)備情況，決定本系統(tǒng)采用日本 OMRON C60P 型 PLC 機(jī)。 3.5.3 OMRON C60P型 PLC機(jī)的參數(shù)表 3-1 一般規(guī)格項(xiàng)目型號C60P電源電壓-AAC100240V5060HZ-D DC24V容許電壓范圍AC85264VDC

38、20.426.4V型號末尾 -A 耗電40VA 以下60VA 以下12型號末尾 -A 耗電20W 以下20W 以下DV24V 輸出端子+-10% 最大 0.2A+-10% 最大 0.3A使用環(huán)境溫度o055 C使用環(huán)境濕度3585%RH( 不結(jié)露 )保存環(huán)境溫度-2065oC表 3-2 性能規(guī)格項(xiàng)目型號C60P控制方式存儲程序編程語言梯形圖方式指令長度每條指令一步，每指令占 1 6 字指令種類37 種 (基本指令 12 種，應(yīng)用指令 25 種 )處理時間平均 10us1指令 (RAM) ，13us1 指令 (ROM)程序容量1194 步輸入輸出繼電器60120 點(diǎn)(C60P)內(nèi)部輔助繼電器13

39、6 點(diǎn) (1000 1807)使用高速計(jì)數(shù)命令時， 1807 為其專用特殊輔助繼電器1,6 點(diǎn)(18081907)保持繼電器160 點(diǎn) (HR000 915)暫時記憶寄存器8 點(diǎn)(TR0 7)續(xù)表 3-2 性能規(guī)格項(xiàng)目型號C60P數(shù)據(jù)存儲器64 字 (DM00 63)使用高速計(jì)數(shù)命令時， DM32 63 為其專用定時器記數(shù)器TIM ， TIMH ， CNT 合計(jì) 48 點(diǎn)高速記數(shù)器1 點(diǎn)停電保持機(jī)能保持繼電器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容電池壽命25oC 條件下為 5 年自診斷技能CPU 異常 (時鐘、監(jiān)視、定時器 )133.6 IO分配對照表表 3-3輸入接點(diǎn)分配序號名稱符號編號1鑰匙開關(guān)：檢修S

40、YK00002鑰匙開關(guān)：有司機(jī)操作SYK00013直駛按鈕和滿載開關(guān)ZA 和 MZK00024門連鎖開關(guān)JML00035應(yīng)急按鈕YJA00046門安全觸版開關(guān)1ABK， 2ABK00057轎內(nèi)轎頂開關(guān)按鈕KMA1 ， KMA200068超載開關(guān)CZK00079轎內(nèi)轎頂關(guān)門按鈕GMA1 ， GMA2000810檢修轎內(nèi)轎頂向上慢行按鈕，0009SA1 SA211檢修轎內(nèi)轎頂向下慢行按鈕XA1 ， XA2001012檢修開關(guān)JZK0011續(xù)表 3-3 輸入接點(diǎn)分配序號名稱符號編號13速度信號JL001214復(fù)位信號RS001315制動應(yīng)答信號RT001416上行換速雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)SHG001517下行

41、換速雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)XHG010018上行防超越開關(guān)SFK010119下行防超越開關(guān)XFK010220轎內(nèi)指令按鈕：停一層1ZLA010321轎內(nèi)指令按鈕：停二層2ZLA010422轎內(nèi)指令按鈕：停三層3ZLA01051423轎內(nèi)指令按鈕：停四層24轎內(nèi)指令按鈕：停五層25轎內(nèi)指令按鈕：停六層26轎內(nèi)指令按鈕：停七層27轎內(nèi)指令按鈕：停八層28轎內(nèi)指令按鈕：停九層29轎內(nèi)指令按鈕：停十層30 一樓門廳呼喚按鈕：上升31 二樓門廳呼喚按鈕：上升32 三樓門廳呼喚按鈕：上升33 四樓門廳呼喚按鈕：上升34 五樓門廳呼喚按鈕：上升35 六樓門廳呼喚按鈕：上升36 七樓門廳呼喚按鈕：上升37 八樓門廳呼喚按

42、鈕：上升38 九樓門廳呼喚按鈕：上升39 二樓門廳呼喚按鈕：下降續(xù)表序號名稱40 三樓門廳呼喚按鈕：下降41 四樓門廳呼喚按鈕：下降42 五樓門廳呼喚按鈕：下降43 六樓門廳呼喚按鈕：下降44 七樓門廳呼喚按鈕：下降45 八樓門廳呼喚按鈕：下降46 九樓門廳呼喚按鈕：下降47 十樓門廳呼喚按鈕：下降4ZLA01065ZLA01076ZLA01087ZLA01098ZLA01109ZLA01110ZLA01121SZA01132SZA01143SZA01154SZA02015SZA02026SZA02037SZA02048SZA02059SZA02062XZA02073-3 輸入接點(diǎn)分配符號編號3XZA02084XZA02095XZA02106XZA02117XZA02128XZA02139XZA02140XZA0215表 3-4 輸出接點(diǎn)分配15序號名稱符號編號1開門驅(qū)動信號05002關(guān)門驅(qū)動信號0501