基于PLC的電梯控制系統設計(完整資料)

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基于PLC的電梯控制系統設計(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）畢業(yè)設計(論文)中文摘要隨著我國經濟的高速發(fā)展，自動控制技術也得到了迅猛發(fā)展,而電梯作為現代高層建筑的垂直交通工具，在工業(yè)、商業(yè)和民用方面應用已十分廣泛，與人們的生活緊密相關。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統的性能，保證電梯的運行既高效節(jié)能又安全可靠。本論文通過討論電梯控制系統的組成,闡述可編程控制器（PLＣ)在電梯控制中的應用,采用三菱ＰLＣ編程的程序控制方式，提出了四層電梯的ＰLC控制系統總體設計方案、設計過程、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。并給出了系統組成框圖和程序流程圖,在分析、處理隨機信號邏輯關系的基礎上，提出了PLC的編程方法，設計了一套完整的電梯控制系統方案.采用本方案實現電梯控制，能夠解決繼電器接觸器觸點多,故障率高、可靠性差、安裝調試周期長、維修工作量大、接線復雜等缺點。使電梯運行更加安全、方便、舒適。關鍵詞:電梯、PLC、梯形圖目錄TOC＼o＂1－３＂\h＼ｚ\ｕ1緒論０12２83\h１１.１概述ＰＡGＥREF＿Tｏｃ2930１２284\h１HYPEＲLINＫ\l”＿Ｔoc293012285"１。2課題的提出PAGＥＲＥＦ_Ｔoｃ２93０1２285\ｈ1＿Toc29301２29２＂3控制系統的硬件設計PAＧEREＦ_Toc29３0１2２９2\h6ＨＹPERLINK\h\uHYPEＲLＩＮK\l_Toｃ121前言PAGEREＦ_Toc12１1HYＰEＲLINK\l_Tｏｃ２9４55第一章電梯的概述PAGEREF_Toｃ２945531.1電梯的定義ＰAGEREＦ_Toc10993HYPERＬINK\l＿Ｔｏc41721．2電梯的框架PAGＥＲEF_Toc4172３HYPERLINＫ\l＿Ｔoc32０3２1.3電器部件PＡGEREF＿Ｔoc３203241。4電梯控制系統發(fā)展的現狀PAGＥRＥF_Ｔoｃ215855HＹPＥRLINK\l＿Toｃ１77021。5電梯繼電器控制系統的特點及存在問題PＡＧＥRＥF_Toc17702６HＹＰERLINK\l_Ｔｏc248６1１。6電梯技術發(fā)展趨勢PAGEＲＥF＿Ｔoc24８616第二章ＰLＣ的概述９8HYPERLＩNK\l_Toc２７2２02．１定義ＰＡGEＲEＦ_Toｃ272208HＹPＥＲLＩNK\l＿Toc2112３2．２功能PＡGＥREＦ_Tｏc2１1238ＨＹPＥRＬＩNK\l＿Toc2８６842。3特點ＰＡGEＲEF＿Toｃ286849２.4PLC與其他工業(yè)控制系統的比較PＡＧEREF_Toc1９２3５1２HYPERLIＮＫ\l＿Tｏc15６082.5發(fā)展歷史ＰＡGＥREF_Toc15608１4HYPERLIＮK\l_Toｃ17３０７2.6PLC的現狀及發(fā)展趨勢PAGERＥF_Tｏｃ１730714HYPERＬINK\l＿Toc１100９第三章三層電梯的設計PAGＥREF＿Tｏc１１0０9１６３.1控制系統設計的基本原理ＰＡGEREＦ_Toｃ50７316HYPＥＲLINＫ\l＿Tｏｃ２4443.2控制系統總體設計方案PAGＥＲEF_Toc２44416HYPERLINK\l_Ｔoc12３6０3．2.1控制要求PAＧEＲEＦ_Tｏc1２３6０173.2.2主電路的系統設計PAGEREＦ_Toc６90７17ＨYPＥRLIＮK\l_Tｏｃ6６87３.2.3硬件選型PAGERＥＦ_Tｏｃ６68718HYPＥRLINＫ\l_Toc2860３。２。４電梯的I/O點分配ＰＡＧEREＦ＿Ｔoc2８６019HYPERLＩNK\l_Ｔoc1０2523。2.５控制流程圖PＡGERＥF_Toc1０２52２13．2。6程序梯形圖PAＧERＥF_Ｔｏｃ3８44２4ＨYＰERLINK\l_Toc１44013.2．７程序語句表PAGEＲEF_Toc１４４０128HYPERLINK\l_Tｏｃ7501第四章程序運行仿真PAＧEREF_Toc７５0１31ＨYPＥＲLＩＮK\l_Ｔoc６7414.1仿真軟件７413１４．2觸摸屏基本介紹PAGＥREF_Toc29５413１4．3人機界面觸摸屏軟件的安裝PＡＧERＥＦ_Toc14767３1４。4觸摸屏仿真畫面的建立PAGEREF_Ｔoc２7７９８３1HYＰＥＲLINK\l＿Toc51194．5ＧTＳimuｌater２仿真程序的使用PＡＧEＲＥF_Ｔoc51１9334。６程序運行仿真PAGEREＦ_Toc１0518３３HYPERLINK\l_Toｃ9419結束語PAGＥREF＿Toｃ94１936參考文獻ＰAGERＥＦ_Toｃ10７3837前言現今社會中，經紀發(fā)展迅速，高樓大廈,日益增多，高層建筑中,樓層高的有幾十層，僅僅是樓梯已無法達到人們的需求，電梯的出現解決了這一難題，所以，電梯的發(fā)展也成為了一種趨勢,對于電梯控制越來越高，被人們所青睞，成為了高層建筑中的列班車.人們生活好了，對于安全以及生活舒適度的要求也更高，因而電梯在之后的發(fā)展中,也隨著這一趨勢發(fā)展。對于如何達到乘客乘坐電梯時,既安全又舒適這一問題，電梯的控制要求在電機調速、控制精度、以及調速范圍等等,在各個方面提出了更加嚴格的控制要求.電梯的控制是一個復雜的過程，很好的體現了機電一體化,在控制方面，它涉及了很多的領域,例如：電機傳動功能、電氣控制功能、土建工程設計等等方面都有所涉及。除了這些以外，我們還要思考,如何讓電梯更加可靠.舒適．美感。這些都是電梯在被控制時,我們要多加考慮的問題。電梯發(fā)展到現在,已經足夠安全。我們在日常的生活中，常見的電梯里面，都具備很多的安全方面的保護功能。在安全方面,電梯再設計的時候，對于元器件的選擇要求都很高，質量首先要達到保障,其次,還要安裝調試，以及,定期還要對其實施維護，對電梯進行保養(yǎng)，以保證電梯的最高質量。在現在這一發(fā)展中，基本上大多的電梯都已經采用pｌｃ來實現其控制運行,運用plc控制它來運行，大大提高了它的可靠性,不但如此，維修工人也會得到很大的方便，便于他們維護，在發(fā)展潮流中,它的開發(fā)周期很短,電梯的運行方式也會逐步近于完善。用這種方法來實現電梯的控制，已經成為其展潮流，在世界上也是其未來發(fā)展的方向.在外國,為了嚴格控制電梯的安全性,電梯的制造，安裝,調試,以及維修，都已經實行法規(guī)，以這種方法以保證電梯的質量,以及安全.為其性能也提供了嚴格的保障。在美國,曾經有一家公司做過調查,對于電梯的安全性的系數做過科學的計算，據其調查結果顯示，人們在乘坐電梯所達到的安全系數遠遠超過了走樓梯的,超過期系數的５倍之多。從而，我們看出電梯，其安全控制非常嚴格。簡單的來說，電梯控制很復雜。然而,隨著工業(yè)需求發(fā)展，PLC也由此誕生，利用PLC控制，為其提供了更為寬廣的發(fā)展方向.PLC因工業(yè)而生,隨著其發(fā)展，其體積越來越小、功能也越來越完善、控制效果更加穩(wěn)定、能夠減小外界干擾對其的影響.具有把機械和電氣元器件,集成在一個系統里的功能。因此，PLＣ對于電梯的發(fā)展，也成為了其操作的關鍵技術。第一章電梯的概述1。1電梯的定義分為兩種，一種，垂直升降，電動機為其提供動力，裝載有吊艙，用于高層建筑中,乘人載物。還有一種，履帶式自動電梯,履帶上裝有踏步板，連續(xù)傳送，一般裝載商城等地方。1。2電梯的框架電梯包括8個基本組成部分,各自有自己的工作領域.曳引系統:一般由導向輪,曳引鋼絲繩，反繩輪組成,運行過程中給電梯傳遞動力，使電梯運行的作用，是電梯的動力來源。導向系統:主要由導靴、導軌以及導軌架組成，限制轎廂自由度,使得轎廂和對重只能沿著導軌作運動，使電梯運行更加穩(wěn)定。轎廂：由轎廂以及轎廂架體組成。是用來運送乘客以及貨物的電梯組件,是電梯的重要組成部分.圖1-1電梯框架圖門系統：主要由轎層門,廂門，開門機,門鎖裝置組成。主要作用于封住層站入口及轎廂入口,保障乘客安全。重量平衡系統：其主要功能主要是在電梯工作中使轎廂與對重間的重量差額保持在限定的規(guī)額中，保證電梯的曳引傳動正常，主要由對重以及重量補償裝置組成。相對平衡轎廂重量.電氣控制系統:主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜),平層裝置,選層等組成。對電梯的運行實行操縱以及控制。電力拖動系統:由電動機，供電系統，速度控制系統組成，用于提供動力，實行電梯速度控制。安全保護系統：由限速器，安全鉗,緩沖器,端站保護裝置組成。保證電梯安全使用,預防一切危及人身安全的事故，保障人的安全。１．3電器部件電氣控制系統主要包括控制箱,是指一個層，呼梯盒,調平裝置，維護開關,地板檢測儀,安全設備，夾帶電機，電磁制動器和車門電氣元件,位于電梯控制室井道中.（一)操縱箱安裝在電梯轎廂內靠門邊上的轎壁上，外面僅有操縱箱的控制面板，面板上裝有根據電梯的需求所設立的運行功能開關和按鈕.如右圖所示，僅包含普通電梯操縱面板上應該具有的開關按鈕。（二）電梯樓層指示器用來標明電梯在傳動時實時所在的位置以及傳動方向。一邊情況下，電梯的樓層指示器有上下指示燈以及樓層位置的指示燈等。如圖所示。樓層指示燈的種類有兩種，一種是信號燈，還有一種是數碼管。這里就只介紹數碼管。數碼管樓層指示器,一般在計算機與ＰLC控制的電梯中使用。數碼管外形，能夠顯示電梯實時所在的樓層點,當樓層超過樓層指示器九層時,應當采用兩個數碼管。此外,上下方向的指示燈用發(fā)光二極管指示，用來提醒乘客，電梯所到達的層數。電梯內配有喇叭，乘客可以用聲音來傳達信息。樓層信息獲取方法：可以通過井道中的感應器獲得，感應器可采用磁感應或者光感應等等,它的工作原理是:電梯在運行時,轎廂上的隔磁(光）板對應到某層感應器時，感應器觸點工作,發(fā)出一個開關量信號，從而可以指示所到達的樓層。（三)召喚盒召喚盒是用來讓乘坐人員傳呼電梯的裝置，在最下層只有一個上呼按鈕，在上層也只有一個下呼按鈕，其余的都具有兩個傳呼功能，上下兩個按鈕，在按鈕被按下后，系統會記錄按下的信號，該層的指示燈亮起。當電梯到達相應的位置后,指示燈就會熄滅.(四）檢修開關檢修開關不會安裝在外部,大部分電梯一般都會將其安裝在電梯控制機房的控制柜、轎廂內以及轎廂頂部等等地方。開關盒內部也有很多的按鈕,包括檢修開關、急停按鈕等等按鈕，各個按鈕都有其特定的功能.為防止電梯因故障而停電,在轎頂檢修開關盒中還設有電源插座、用以照明的后備燈以及開關等，以提高電梯的安全性。（五）平層裝置平層裝置的作用是保證電梯能夠在各個樓層停靠的時候準確平層,一般安裝在轎頂。采用永磁或者光電開關,用開關的通斷來判斷電梯是否平層.以隔磁板與干簧管感應器為例，在轎廂的頂部安裝三個感應器,隔磁板安裝在轎廂的導軌架上,隔磁板根據電梯要求的尺寸和形狀有鐵板制成。感應器則由永磁鋼干簧管以及盒體組成。在工作過程中,永磁鋼對干簧管感應器產生力的作用，從而使得干簧管內的常開觸點受力而閉合,常閉觸點也隨之斷開，當電梯達到相應的位置時，隔磁板阻斷永磁鋼與干簧管的空隙時，永磁鋼就會被隔磁板短路，磁場恢復原來的樣子.（六）選層器選層器有很多種類，但是其大概可以分為三個種類：機械選層器、繼電器選層器以及微機選層器，這里也只介紹微機繼電器。其由專門選層信息傳送裝置與接受裝置組成，信息由微機接受信號運算，完成選層任務。選層器模擬電梯轎廂的運行狀態(tài)，向電梯的控制系統發(fā)送信號。根據所傳來的信號來確定轎廂的位置以及運行的方向，當電梯到達?？空緯r,會給拽引電機發(fā)送減速信號,調節(jié)電機速度。(七)控制柜控制柜是電梯的中樞,電路中涉及到的大部分的元器件都集中在控制柜中,主要是對電梯電力拖動系統進行控制.從而實現對電梯功能的控制。1。4電梯控制系統發(fā)展的現狀近年來，我國的電梯生產技術得到了迅速發(fā)展。一些電梯廠也在不斷改進設計、修改工藝。更新換代生產更新型的電梯，繼電器組成的順序控制系統是最早的一種實現電梯控制的方法。但是，進入九十年代,隨著科學技術的發(fā)展和計算機技術的廣泛應用，人們對電梯的安全性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點就越來越明顯?？删幊绦蚩刂破鳎≒LＣ）最早是根據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)境應用而設計的數字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前,電梯的繼電器控制方式己逐漸被ＰＬC控制所代替.同時,由于電機交流變頻調速技術的發(fā)展，電梯的拖動方式己由原來直流調速逐漸過渡到了交流變頻調速。因此，PLＣ控制技術加變頻調速技術己成為現代電梯行業(yè)的一個熱點.1.5電梯繼電器控制系統的特點及存在問題電梯繼電器控制系統的優(yōu)點：（l)所有控制功能及信號處理均由硬件實現，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人所掌握。（2）系統的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具、儀器。（３）大部分電器均為常用控制電器,更換方便，價格較便宜。（４)多年來我國一直生產這類電梯,技術成熟,已形成系列化產品,技術資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多.電梯繼電器控制系統存在的問題:（l）系統觸點繁多、接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。（2)普通控制電器及硬件接線方法難以實現較復雜的控制功能,使系統的控制功能不易增加，技術水平難以提高.（3）電磁機構及觸點動作速度比較慢,機械和電磁慣性大,系統控制精度難以提高。１.6電梯技術發(fā)展趨勢綠色化:隨著城市發(fā)展的迅速，環(huán)境的污染往往伴隨著，環(huán)境污染的加重，使得人們不得不改變傳統的思想理念。綠色的產品、技術、企業(yè)已經成為了現今21世紀的主流。電梯在綠色方面的研究主要體現在電梯制造、配置、安裝、在使用過程中的節(jié)能，并減少環(huán)境的污染等等方面.智能化：時代的發(fā)展，計算機、通訊技術也日益強大，從而建筑里的各項信息也能快速傳遞。電梯可與大樓里的計算機進行聯網，與樓宇里的各項系統進行聯系，例如：消防系統、保安系統等等。從而是電梯更加人性化、智能化。給人們帶來了諸多的便利和效益。ＰＬＣ的概述2．1定義可編程控制器，為工業(yè)而生。是一種專為適應在工業(yè)環(huán)境下，為降低干擾而設計的產品,在外在影響比較大的情況下，進行數字運算而設計的智能化設備.其內存,用以編程、存儲指令.在其內部進行，按次序有序執(zhí)行，進行時間以及算數功能的運算，并可以通過數字量或者模擬量進行輸入輸出，通過這些信號的傳遞,并以此來控制工業(yè)各類機械的生產。2。2功能1.邏輯控制功能邏輯控制功能，通俗的來講也就是一個對于函數的處理過程。是作為一種ＰLC的最為基本的功能。PＬC設有“與”、“非”等邏輯指令.經過這些指令的運用,按照外部現場設備的控制需要，再根據每一條指定的邏輯運算而進行現場處理后,再將此次運算的數據輸出到現場中所要展示效果的對象中，所以PLC代替繼電器開關控制，完整的系列，并進行和其他各種接觸鏈接。此外,在一些邏輯ＰLＣ狀態(tài)中可以無限制的使用之間的邏輯關系，修改非常方便.2.定時控制功能用戶可以使用PLC多數的定時器，這里定時器的功能就是相當于時間繼電器，根據時間的變化來達到所需要的通斷鏈接等。在使用定時器時，可以在它進行編程時進行設值修改,同時也能夠在自主中斷其運行時修改運，使用方便靈活。程序編譯下載后,PＬＣ將根據使用者指令的定時器來進行對各個操作進行延時控制或者限制控制,以此來達到工作的需求，實現控制.3.計數控制功能PＬC為用戶提供了很多的計時器。當計數器的計數值達到設計需要值時，產生狀態(tài)信號，實現技術的操作控制信號，得到使用的狀態(tài),計數器集值可設定的程序,也可以根據需要修改操作,此流程在執(zhí)行時ＰＬC的計數值是根據計數器統計每一個要控制的狀態(tài)來決定的,已實現每一個工作過程所對應的計數控制操作。４．步進控制功能使用者可以使用PLＣ多個狀態(tài)器，從而來完成現到移動條件下的步進，例如時間運算、計數運算等邏輯信號,就是一個工作做完之后，移動條件滿足下，可以自動進行下面的工作.５.數據處理功能數據處理功能，但大多數的PLＣ功能豐富，能實現算術運算，數據比較，數據遷移,數據傳輸，數據轉換，解碼操作.如今在每一個PLC更加完善的數據處理功能下,可以實現加減、PID運算、浮點運算工作已不在新鮮，在此基礎上可進行ＣＲＴ、打印機聯接，進行數據、流程的直接顯示和現場打印等。6。模數轉換功能在過程控制及閉環(huán)流程系統中，具有速度、壓力、溫度、電流、電壓、流率、位移等多種變化，連續(xù)不斷的物理性質,因為PLC的長期屬于邏輯操作的狀態(tài)，對于這些模擬量的控制主要依靠儀表控制或是分布控制系統DCS.7.通信聯網功能通信技術是ＰLC本身與外界設備的信息交換，本功能在多臺PＬC中建立通信聯接,一般主要是與計算機進行通信聯接。連接同樣的PＬＣ，實現PLC的幾十個不同的方式在連成的網絡同級中,使每個PＬC的I/O狀態(tài)相互透明。計算機作為主機，在計算機與幾十臺PLC進行聯網時，可以現場在計算機上直接控制現場.目前PLC其通信技術正趨向于完善并向開拓。8。監(jiān)控功能PLC的監(jiān)控功能是由程序員監(jiān)測并根據PLC的運行狀態(tài)，實現在相關運算中的監(jiān)測作用.９。停電記憶功能利用ＰLC的內存RAM(隨機存取存儲器)的一部分，建立一個停電保持裝置,以確保這一部分的信息斷電后不會失去記憶.PLＣ通過系統的組成，PLC診斷，自己的一些硬件狀態(tài)指令的合法性，發(fā)現異常,報告和顯示錯誤類型,屬于嚴重的錯誤將自動終止運行.2.3特點ＰLC能如此迅速發(fā)展的原因是由于它具有通用計算機所不及的一些下列特點：一、可靠性對可以維修的產品，可靠性包括產品的有效性和可維修性。PLC的可靠性高，表現在下列幾方面。（1）與繼電器邏輯控制系統比較，PLC可靠性提高的主要原因：1)PLC不需要大量的活動部件和電子元器件,它的接線也大大減少。與此同時，系統的維修簡單、維修時間縮短,因此可靠性得到提高。2）PLC采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計、掉電保護、故障診斷和信息保護及恢復等，使可靠性得到提高.3）ＰＬC有較強的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點，因對操作和維修人員的技能要求降低，容易學習和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可靠性高。（2)與通用的計算機控制系統比較,PLC可靠性提高的主要原因:1）PLC是為工業(yè)生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制系統更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了經簡化的編程語言，編程的出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計的硬件使可靠性大大提高。因此，PLC的可靠性較通用計算機控制系統的可靠性有較大提高。2）在PLC的硬件設計方面,采用了一系列提高可靠性的措施.例如，采用可靠性高的元件；采用先進的工藝制造流水線生產;對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等，設有對電源的掉電保護、存儲器內容的保護并采用看門狗和其他自診斷措施、便于維修的設計等等。3)在PLC的軟件設計方面，也采取了一系列提高系統可靠性的措施.例如，采用軟件濾波、軟件自診斷、簡化編程語言、信息保護和恢復、報警和運行信息的顯示等等。一份用戶選用PLC原因的調查報告指出，在各種選用ＰＬC的原因中，第一位的原因是由于ＰLC可靠性高的用戶達93%。其次，才是性能和維修方便等原因?？梢?，可靠性高是PＬＣ的主要特點。二、易操作性PLC的易操作性表現在下列三個方面：操作方便：對PLC的操作包括程序輸人的操作和程序更改的操作。大多數PLC采用編程器進行程序輸人和更改的操作。編程器至少提供了輸人信息的顯示，對大中型的PLＣ，編程器采用CRT屏幕顯示,因此，程序的輸人直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據所需的地址編、繼電器編號或觸點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改.更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上顯示.所以PＬＣ具有操作方便的特點.編程方便：PLＣ有多種程序設計語言可供使用.對電氣技術人員來說,梯形圖由于與電氣原理圖較為接近,容易掌握和理解，所以有利于程序的編寫和學習。采用布爾助記符編程語言時，由于符號是功能的簡單縮寫，十分有利于編程人員的編程。雖然功能表圖、功能模塊圖和高級描述語句的編程方法應用尚未普及,但是，由于它們具有功能清晰、易于理解等優(yōu)點,正為廣大技術人員所接納和采用,并發(fā)揮出更有效的功能特點.維修方便:ＰLC所具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低了。當系統發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷,維修人員可根據有關故障信號燈的提示和故障代碼的顯示，或通過編程器和CＲT屏幕的顯示，很快地找到故障所在的部位,為迅速排除故障和修復節(jié)省了時間。為便于維修工作的開展,有些ＰLC的制造企業(yè)提供了維修用的專用儀表或設備，提供了故障樹等維修用的資料。有些廠商還提供維修用的智能卡件或插件板，使維修工作變得十分方便。ＰLC的面板和結構的設計也考慮了維修的方便性,例如,對需維修的部件設置在便于維修的位置，信號燈設置在易于觀察的部位，接線端子采用便于接線與更換的類型等,這些設計使維修工作能方便地進行，從而大大節(jié)省維修時間。采用標準化元件和標準化工藝生產流水線作業(yè),使維修用的備品備件簡化,也使維修變得方便.三、靈活性PＬC的靈活性表現在下列三方面：(１)編程的靈活性：ＰLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖和語句描述編程語言，只要掌握其中一種語言就可以進行編程。編程方法的多樣性使編程方便,應用面拓展。由于采用軟連接的方法，在生產工藝流程更改或者生產設備更換時,可以不必改變ＰLC的硬設備，通過程序的編制與更改就能適應生產的需要.這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統所不能比擬的.正是由于編程的柔性特點，使PLC能大量地替代繼電器順序控制系統，成為當今工業(yè)控制領域的重要控制設備。在柔性制造單元（ＦMC）、柔性制造系統（FMS)、計算機集成制造系統(CIMS）和計算機集成過程控制系統（CIＰS）中，PLC正成為主要的控制設備，得到廣泛的應用。(2）擴展的靈活性：PＬC的擴展靈活性是它的一個重要的特點。它可根據應用的規(guī)模不斷擴展,即可進行容量的擴展,功能的擴展,應用和控制范圍的擴展.它不僅可以通過增加輸人輸出單元增加點數，通過擴展單元來擴大容量和功能，也可以通過多臺PLC的通信來擴大容量和功能，甚至可通過與集散控制系統（DCS)或其他上位機的通信來擴展它的功能，并與外部設備進行數據的交換等。這種擴展的靈活性大大地方便了用戶。(3）操作的靈活性:操作的靈活性是指設計的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便,監(jiān)視和控制變得容易。在繼電器順序控制系統中所需的一些操作可以簡化,不同的生產過程可采用相同的控制臺或控制屏等。四、機電一體。化為了使得工業(yè)生產過程的控制更平穩(wěn)、更可靠，向優(yōu)質高產低耗要效益，對過程控制設備和裝置提出了機電一體化——儀表、電子、計算機綜合的要求，而PLC正是這一要求的產物,它是專門為工業(yè)過程控制而設計的控制設備，它的體積大大減小，功能不斷完善,抗干擾性能增強、機械與電氣部件被有機地結合在一個設備內，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。因此，它已成為當今數控技術、工業(yè)機器人、過程流程控制等領域的主要控制設備。2．4PLC與其他工業(yè)控制系統的比較PＬC與繼電器控制系統的比較幾十年來,基地拿起控制系統為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領域中大量的應用，然而其控制性能與自身的功能與無法滿足與適應工業(yè)控制的要求與發(fā)展,與PＬC相比較,存在著質的差別，表給出了PLC與繼電器控制系統功能與特點的比較。表２－１PＬC與繼電器控制功能與特點比較比較項目繼電器控制PLＣ控制控制功能的實現通過繼電器進行硬接線完成相應的控制功能對進行編程實現所需要控制要求對生產工藝變化的適性需要進行重新設計與接線,適應性差只需對程序進行修改，適應性強可靠性元器件多、觸點多，容易出現故障采用大規(guī)模集成電路，絕大部分是軟繼電器,可靠性高柔韌性與靈活性差具有種類齊全的擴展單元，擴展靈活控制的實時性機械動作時間常數大,實時性差微處理器控制,實時性非常好占用空間與安裝控制柜體積大、笨重，安檢施工工作量大體積小,重量輕，安裝工作量小使用壽命易損，壽命短壽命長復雜控制能力極差很強價格較低較高維護復雜、工作量大工作量小2、PLC與計算機控制系統的比較通過計算機具有十分強大的計算與數據處理能力,同時數據的處理速度已經達到了極高的水平，但是應用通用計算機進行工業(yè)控制,在很多方面遠遠沒有PLC功能強大，表給出了它們的對比表２-２PＬC與計算機控制系統功能與特點比較比較項目通用計算機PLC工作方式中斷方式掃描方式編程語言匯編語言、高級語言助記符語句表、梯形圖等工作環(huán)境要求較高可在較差的環(huán)境下工作對使用者的要求需進行專門的學習培訓才能掌握語言易學，稍加培訓即可使用可靠性商業(yè)級要求工業(yè)級，且有多種特殊設計包括監(jiān)視計時器功能系統軟件功能強大，但占用存儲空間過大功能專用，占用存儲空間小適用領域辦公、管理,科學計算、家庭工業(yè)控制從商標案的論述和比較可以看出,由PLC的硬件決定了他的可靠性和控制功能比繼電器的控制系統高得多，他是專門為工業(yè)控制場合設計的，所以它的穩(wěn)定性葉比一般通用極端及要好得多，而且它操作簡單靈活,易于實現系統升級和功能擴展.2。5發(fā)展歷史ＰLC的發(fā)展歷史并不長，然而它的應用,已經很廣闊了,它不同于傳統的控制技術，僅僅采用繼電器控制,而是創(chuàng)新開發(fā),將計算機技術方面與傳統技術相結合，產生出的一種新生的控制技術，簡稱ＰLC。它的起源并不久遠,自從1969年開始，工業(yè)快速的發(fā)展，為滿足工業(yè)的需求，出世第一臺PＬＣ的研發(fā)到現在已經超過了3０年。它不同于傳統繼電器控制方式不再用計算機專有的編程方法，以更加簡單方便的梯形圖和模塊化軟件結構來編程。是一種獨特的風格，程序更加直觀，便于學習，方便調試。用戶購買后，根據其指令技巧,不需要特殊復雜的計算機程序語言，就可以靈活方便的使可編程控制器在生產實踐中應用。成為了現代自動控制中先進的控制技術。可編程控制器,其可靠性,邏輯功能，體積小，可修改控制程序，在線遠程通信網絡功能可以很容易地和計算機接口連接,具有廣泛的應用?？删幊炭刂破靼l(fā)展的水平與高度已經成為了一個國家在工業(yè)領域具有先進技術的重要指標。2．6PLC的現狀及發(fā)展趨勢可編程控制器，用于工業(yè)環(huán)境中，存儲器采用可編程的程序來實現操作,控制,記錄等等,在其內部存儲，并可以以數字量或者模擬量輸入輸出的形式,存儲在工業(yè)生產過程中.是工業(yè)發(fā)展過程中，微機與繼電器兩者優(yōu)點相結合所出現的電子產品，其誕生有效的解決了很多傳統系統中所不能夠解決的缺點。大大增加了控制的可靠性,而且，它的能耗也很低，靈活性也得到了很大的改善。增強抗干擾.如生產環(huán)境過差，或不正常電磁干擾也會導致ＰLC操作時的失誤，導致生產過程中的錯誤,不能保證正常生產操作，因此,提高其可靠性是它未來發(fā)展的主要方向。第三章三層電梯的設計3．1控制系統設計的基本原理電梯的安全保護裝置，用于電梯的啟停控制。轎廂內的操作盤，其主要作用是用于轎廂的關閉，以及轎廂需要到達的樓層控制.廳外呼叫按鈕，它的主要作用是，當電梯外有乘客呼叫的時候，電梯可以準確的到達乘客所呼叫的樓層。指層器，用來顯示電梯實時到達的樓層。電梯的啟動停止,加速，減速等功能由電機拖動控制。電梯門的控制，即電梯到達指定的位置時,電梯的的門可以自動打開,或者，電梯外有人呼叫時,電梯的門也能自動打開.圖３-１電梯控制系統原理框圖3。2控制系統總體設計方案電梯控制程序總體設計時,不僅要充分考慮到乘客乘坐電梯時的隨機性、突發(fā)性和不確定性，還要充分考慮到乘客的思維方式與習慣動作等因素，采用plc設計控制電梯運行,可以讓電梯得到數字化的全面控制,這樣設計的控制系統能夠充分反映出人類的智慧.整個控制系統的設計遵循如下原則:１）電梯由乘客控制執(zhí)行;2）電梯在任何情況下都要優(yōu)先響應內選信號的運行方向，在沒人的情況下，才先響應外部傳呼信號；3)電梯上行與下行的方向由內呼信號和外呼梯信號決定，同向傳呼信號優(yōu)先執(zhí)行；4）當無乘客，電梯停在某一層時有自動開門信號；5)平層精確定位控制;6)樓層自動控制與顯示；7）上、下行自動控制與顯示。３．2.1控制要求電梯，在入口處須設立上呼下呼兩個開關，電梯的內部,需要有每個樓層的?？空厩迩蟀粹o采用轎廂外呼叫、轎廂內按鈕控制形式。轎廂內、外均由指令按鈕進行操作。每層樓的轎廂外設有呼叫按鈕ＳB6～SB9,轎廂內設有開門按鈕SＢ1，關門按鈕ＳB2，層面只是按鈕SB3~ＳＢ5。電梯運行到指定位置后，具有自動開/關門的功能，也能手動開門和關門。利用指示燈顯示電梯轎廂外的呼叫信號、電梯廂內的指令信號和電梯到達信號.能自動判別電梯的運行方向，并發(fā)出相應的指示信號。電梯上下運行由一臺主電機驅動.電機正轉，電梯上升；電梯反轉，電梯下降。電梯的轎廂門由另一臺小功率電機驅動。電機正轉，轎廂門打開;電機反轉，轎廂門關閉。3。2．2主電路的系統設計主電路控制系統如圖所示，其中，電梯的上升和下降,電梯的開門和關門控制分別通過兩臺電動機M1、M2的正反轉來控制的。如圖3—2所示圖３-2電梯的開關門主電路3．2.３硬件選型本次設計,硬件系統本文采用FX系列的PＬC。ＦX２，FX１,ＦX2C系列是三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器,，ＦX0S，FＸ0N，FＸ2N是微型可編程控制器.它們都體積都比較小，但功能強大,內置高速記數器,外觀，高度，深度都差不多但性能價格有很大的差別。FＸ0Ｓ的功能簡單，價格便宜，可以用與小型開關量的控制系統,ＦX0N可用于控制要求較高的中小型控制系統，FＸ2N的功能最強,可用于控制要求很高的控制系統。根據輸入/輸出點數與內存容量的要求，再留出一定的Ｉ/O節(jié)點與內存空間以供擴展時使用，以及指令的執(zhí)行速度,因此選用三菱公司的FX２N系列的FX2N－80MR.它的輸入繼電器X000—X047共４0個,輸出繼電器Ｙ000-Y047共40個，程序容量為8Ｋ字節(jié),完全滿足要求.也給以后功能擴展留了足夠的空間.在設計ＰLC控制系統時,應遵循以下基本原則：１）最大限度地滿足被控對象的控制要求：充分發(fā)揮PLＣ的功能,最大限度地滿足被控對象的控制要求,是設計PLＣ控制系統的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則.這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究,收集控制現場的資料，收集相關先進的國內、國外資料。2)保證ＰＬC控制系統安全可靠:保證PLC控制系統能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計控制系統的重要原則.這就要求設計者在系統設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮,以確?？刂葡到y安全可靠。例如:應該保證PLC程序不僅在正常條件下運行,而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作.3)力求簡單、經濟、使用及維修方便：一個新的控制工程固然能提高產品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益,但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本.這就要求設計者不僅應該使控制系統簡單、經濟，而且要使控制系統的使用和維護方便、成本低,不宜盲目追求自動化和高指標。4）適應發(fā)展的需要：由于技術的不斷發(fā)展，控制系統的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇ＰLC、輸入/輸出模塊、I／O點數和內存容量時,要適當留有裕量,以滿足今后生產的發(fā)展和工藝的改進。3.2。4電梯的Ｉ/Ｏ點分配表3-３電梯的I/O點分配名稱代碼地址編號輸入信號開門按鈕ＳB1X000關門按鈕SB2X001開門到位行程開關SQ1Ｘ00２關門到位行程開關SＱ2X０03向上運行旋轉開關ＳQ3Ｘ００4向下運行旋轉開關SＱ4X005紅外傳感器（左）SＬ１X0０6紅外感應器（右)SL２Ｘ007門鎖輸入信號KX0１0一層接近開關SQ5X0１1二層接近開關SQ6X0１２三層接近開關SQ7X0１3一層內指令按鈕SＢ３X014二層內指令按鈕SB4X015三層內指令按鈕SＢ5X01６一樓向上召喚按鈕SB6X017二樓向上召喚按鈕SB７X02０二樓向下召喚按鈕SB8Ｘ021三樓向下召喚按鈕SB９X022一樓上接近開關SＱ8X023二樓上接近開關SＱ9X０2４三樓下接近開關SQ10X０25二樓下接近開關SQ1１Ｘ02６輸出信號開門繼電器KM1Ｙ００0關門繼電器KM2Ｙ001上行繼電器KM3Ｙ002下行繼電器KM4Y003快速繼電器KM5Y0０4加速繼電器ＫＭ6Y005慢速繼電器ＫM7Y０0６上行方向燈E１Y0２0下行方向燈Ｅ２Y021一層指示燈E３Y022二層指示燈E４Y023三層指示燈Ｅ5Y０24一層內指示燈Ｅ6Y02５二層內指示燈E7Y026三層內指示燈E8Y０2７一樓向上召喚燈Ｅ9Y030二樓向上召喚燈Ｅ1０Y０31二樓向下召喚燈Ｅ1１Ｙ０３2三樓向下召喚燈E12Y0３３數碼管a－fY0１1—Y０1７3。2.5控制流程圖電梯上下行流程圖。假如電梯停在a（a＝1，2，3)樓，b樓有信號,ｂ>ａ時,電梯上行;b<ａ時,電梯下行。流程圖如下圖3-５上下行流程圖過程中電梯,電梯上下,任何出站階梯向上或者向下相反的方向的信號不回應，但如果相反的大廳前的信號方向沒有其他電梯內外信號，信號電梯響應。電梯應該反向外梯響應。例如：電梯在一樓，同時有二樓大廳，沿著階梯，三層四層階梯，電梯到四樓四層大廳的第一反應。電梯響應流程圖圖3－6電梯響應流程圖當電梯到達所指定的樓層時,電梯控制系統會發(fā)出開門信號，電梯門開，當門開到相應位置，然后計時,計時完畢后關門。圖3-7開關門流程圖3。2。6程序梯形圖圖３－8—1電梯的開關門梯形圖電梯開門關門控制有兩種情況:手動：手動開門的時候,電梯運行到位后,按下ＳB1，X000閉合，Ｙ000得電，電機正轉，轎廂門打開。開門到位,開門行程開關SQ１動作，X０02常閉出點斷開，Y00０常閉出點斷開，Y0０0失電,開門過程結束.手動關門的時候,當按下關門按鈕SB2時,Ｘ001閉合，Y０0１得電并自鎖，驅動關門繼電器使電動機反轉，轎廂門關閉，關門到位,關門行程開關SQ2動作,X00３常閉出點斷開，Y001失電,關門過程結束。自動：自動開門時,當電梯運行到位后，相應的樓層接近開關SＱ５或SQ6或SQ７被壓下,即X０１1或X01２或X０13閉合。Ｔ0開始計時,延時３S后，Ｔ0觸點閉合,Y000輸出有效,轎廂門打開。自動關門時，由電石氣T１來控制.當電梯門開門到位后Y000常開出點閉合，T１開始計時，延時５S后,T1觸點閉合，Y001輸出有效，轎廂門自動關閉。自動關門時，可能夾住乘客，因此在門兩側裝有紅外線檢測裝置ＳL１和SL２.當有人進出時,由SＬ１和SＬ2發(fā)出信號使得X0０6和X007閉合，輔助繼電器M0得電并自鎖，使得T2開始定時，延時2Ｓ后再關門。圖3—8—2到層指示梯形圖X01１、X012、和Ｘ０13分別是一、二和三層的接近開關SQ5、SQ6和SQ7的輸入點,Y０22、Y０2３、和Y024分別是一、二和三層樓面的指示燈Ｅ3、E４和E５的輸出點。輔助繼電器M2和M3分別是單、雙層指示燈胡索控制。當電梯到達某一層露面后,只能有該層的指示燈亮。圖3-8—3層呼叫指示燈控制梯形圖層呼叫指示燈控制梯形圖,當有乘客在叫向外的某一層按下呼叫按鈕ＳB6、SB７、SB8和SB9中的任意一個后,對應輸入點X０17、X0２0、Ｘ021和X02２中的某一個就會閉合，同時所