電梯模擬控制系統(tǒng)

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEIV摘要電梯是高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運(yùn)輸工具。由于傳統(tǒng)的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制線路。采用這種控制線路，存在易出故障、維護(hù)不便、運(yùn)行壽命較短、占用空間大等缺點(diǎn)。從技術(shù)發(fā)展來(lái)看，這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。電梯模擬控制系統(tǒng)是為有關(guān)電梯專業(yè)和樓宇自動(dòng)化專業(yè)課程演示實(shí)驗(yàn)所制做實(shí)驗(yàn)儀器，使更多的學(xué)生能夠更好地了解電梯、使用電梯，培養(yǎng)出更多的電梯專業(yè)人才，適應(yīng)電梯行業(yè)的發(fā)展需要，能夠很直觀、透徹地了解、掌握電梯的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理及其控制原理。本文將可編程序控制器(PLC)應(yīng)用于四層電梯進(jìn)行邏輯控制，大大提高了電梯可靠性、可維護(hù)性以及靈活性，延長(zhǎng)了使用壽命，同時(shí)縮短了電梯的開(kāi)發(fā)周期。這種電梯控制系統(tǒng)較原有電梯控制系統(tǒng)可以更容易的完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。該電梯控制系統(tǒng)具有司機(jī)運(yùn)行和無(wú)司機(jī)運(yùn)行即手動(dòng)和自動(dòng)的功能，并且具有指層、廳召喚、選層、選向等功能。關(guān)鍵詞：電梯控制；可編程控制器；指層控制；選層選向

AbstractTheelevatorisakindtoolthatisindispensabilityinthehigh-buildingperpendiculartransportation.Thetraditionalelevatoradoptarelay-logicaltocontrolitscirculationwhichtheelevatorbecomeaccident-proneness,shortlife-span,inconvenienceinmaintainingandthiscontrolcircuitalsotakesupbigspace,etc.Seefromtheeyesoftechniquedevelopment,thiskindofsystemwillbegraduallyeliminated.Theelevatorimitatestocontrolthesystemfortherelevantelevatorprofessionandthebuildingautomatetheprofessionalcoursetoplaytoshowtheexperimentmaketodotoexperimenttheinstrument,canmakemorestudentsunderstandtheelevatorandusetheelevatorbetterly,developamoretalentedpersonwithprofessionalelevator,adaptthedevelopmentdemandoftheelevatorprofession,cankeeptheviewverymuch,veryclearlyunderstand,controlthestructureoftheelevator,acttheprincipleanditcontrolstheprinciple.Thistextappliesprogrammablelogiccontrollertocarryonthelogiccontrolinafourlayerelevator,whichraisestheelevator'sreliability,maintainabilityandflexibilityconsumedly,prolongstheservicelife,andshortensthedevelopmentperiodoftheelevatoratthesametime.Competingtothetraditionalelevator,thiskindofelevatorcancompletethemorecomplicatedmissionmoreeasily,anditcancarryoutmanyfunctionsthattraditionalelevatorcontrolsystemcannot.Thiselevatorcontrolsystemwmposesofadrive-movementcontrolstateandanon-drive-movecontrolstate,namelyanautofunctionstateandamanualfunctionstate.Itstillhassomefunction,likeindicatinglayer,invokingbyhall,choosinglayerandchoosingdirectionetc.Keywords:Theelevatorcontrol;Programmablecontroller;Pointthelayercontrol;Choosingthelayerandchoosingthedirection目錄TOC\o"1-3"\h\z第1章緒論 1第2章電梯概述 32.1電梯的起源與發(fā)展 32.2國(guó)外電梯的情況 52.3國(guó)內(nèi)電梯的情況 5第3章可編程序控制器 73.1可編程序控制器的發(fā)展歷史 73.2可編程序控制器發(fā)展的幾個(gè)階段 83.3PLC的定義和特點(diǎn) 93.4PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較 123.5PLC的基本結(jié)構(gòu) 133.6PLC的工作原理 15第4章電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 174.1電梯的構(gòu)造 174.2電梯控制要求 184.3PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 204.4電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 214.5PLC的選擇 254.6I/O分配對(duì)照表 264.7安裝圖 284.8梯形圖 28第5章控制系統(tǒng)指令說(shuō)明 295.1有司機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 295.2無(wú)司機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 35第6章結(jié)論 38參考文獻(xiàn) 39致謝 40附錄Ⅰ 41附錄Ⅱ 43附錄Ⅲ 48附錄Ⅳ 56PAGE6第1章緒論電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉(cāng)庫(kù)等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。1889年，美國(guó)奧梯斯升降機(jī)公司推出的世界上第一部以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的升降機(jī)，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來(lái)越大，樓層越來(lái)越多，對(duì)電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制線路。這種控制線路，存在易出故障、維護(hù)不便、運(yùn)行壽命較短、占用空間大等缺點(diǎn)。從技術(shù)發(fā)展來(lái)看，這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。目前，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控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開(kāi)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(wú)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(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。自1969年針對(duì)工業(yè)自動(dòng)控制的特點(diǎn)和需要而開(kāi)發(fā)的第一臺(tái)PLC問(wèn)世以來(lái)，迄今已30多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的繼承和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機(jī)控制裝置。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)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(yǔ)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(yǔ)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)，調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。用戶買到所需PLC后，只需按說(shuō)明書或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可靈活而方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要具有專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用。可編程序控制器PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)。PLC現(xiàn)己成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱(PLC,CAD/CAM,ROBOT)之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電—接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC的應(yīng)用深度和廣度己經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一?？傊?，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(wú)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(shí)代，很難設(shè)計(jì)出質(zhì)量?jī)?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(guò)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(guò)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(gè)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，它己經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。第2章電梯概述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(guó)古代農(nóng)業(yè)和建筑的原始提升工具。公元前十一世紀(jì)，我國(guó)北方勞動(dòng)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(dòng)的卷筒式卷?yè)P(yáng)機(jī)，共造出三臺(tái)，安裝在尼羅宮殿里。在瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)之后，于1850年，在美國(guó)紐約市出現(xiàn)了世界上第一臺(tái)由亨利·沃特曼制作的以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī)。1852年美國(guó)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(dòng)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(guó)的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。隨著水壓梯的發(fā)展，蒸汽梯也就被淘汰了。后來(lái)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(guó)奧梯斯升降機(jī)公司推出了世界第一部以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的升降機(jī)，這才開(kāi)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(dòng)方式改進(jìn)為槽輪式(即曳引式)驅(qū)動(dòng)。所謂卷筒式驅(qū)動(dòng)，是將曳引繩纏卷在卷筒上來(lái)提升重物，而槽輪式也稱為曳引式驅(qū)動(dòng)，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(lái)驅(qū)動(dòng)重物作垂直運(yùn)動(dòng)。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(guò)改進(jìn)曳引繩長(zhǎng)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長(zhǎng)度限制。此外，當(dāng)重物或平衡重碰底時(shí)，曳引繩與曳引槽會(huì)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(shí)造成的曳引繩斷裂等嚴(yán)重事故的發(fā)生。曳引式驅(qū)動(dòng)可以使用多條曳引繩，而卷筒式驅(qū)動(dòng)方式使用的曳引繩條數(shù)卻受到限制。曳引式驅(qū)動(dòng)方式為長(zhǎng)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(shí)的電梯使用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，用改變串接在電樞回路中的電阻值的方法來(lái)調(diào)節(jié)電梯運(yùn)行速度。后來(lái)發(fā)明了交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在1900年開(kāi)始用于驅(qū)動(dòng)電梯。最初的交流電動(dòng)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(dòng)機(jī)，才基本滿足了電梯的運(yùn)行要求。隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來(lái)越大，樓層越來(lái)越多。所以，對(duì)電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。盡管交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，但在調(diào)速性能方面卻難以滿足更高的要求，而對(duì)直流電動(dòng)機(jī)來(lái)講，由于后來(lái)采用了發(fā)電機(jī)—電動(dòng)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(dòng)，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(lái)實(shí)現(xiàn)的。1900年美國(guó)奧梯斯電梯公司制造出世界上第一臺(tái)自動(dòng)扶梯。1915年已設(shè)計(jì)成功電梯自動(dòng)平層控制系統(tǒng)。1933年美國(guó)制造出6m/s的高速電梯。在第二次世界大戰(zhàn)以后，美國(guó)的建筑業(yè)得以快速發(fā)展，促使電梯也進(jìn)入發(fā)展時(shí)期，新技術(shù)被廣泛用于電梯。1949年研制出4-6臺(tái)電梯的群控系統(tǒng)。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(guó)己出現(xiàn)了8.5m/s的超高速電梯。在1967年將固體晶閘管用于電梯拖動(dòng)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(dòng)機(jī)組的同時(shí)，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(huì)社開(kāi)發(fā)出了l0m/s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80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年在日本己將其用于2m/s以上的高速電梯。1985年以后，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(tái)螺旋式自動(dòng)扶梯，使其明顯減少了占地面積。1993年日本生產(chǎn)的12.5m/s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(dòng)方面，除了大容量電梯還采用直流拖動(dòng)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(chǎng)調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方向。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(duì)電梯的特殊要求，目前正在研制無(wú)繩直線驅(qū)動(dòng)電梯。對(duì)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(yǔ)音提醒和運(yùn)行狀態(tài)語(yǔ)音報(bào)告等裝置，也是電梯技術(shù)現(xiàn)代化的體現(xiàn)。對(duì)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(duì)經(jīng)濟(jì)性、能耗、噪聲等級(jí)和電磁干擾程度等方面也有相應(yīng)要求。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內(nèi)心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。因此，提倡對(duì)電梯進(jìn)行豪華性裝修，比如：轎廂內(nèi)用鏡面不銹鋼裝飾、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(lè)，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(shí)至今日，電梯己進(jìn)入了全面發(fā)展的新時(shí)期。2.2國(guó)外電梯的情況當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，電梯的使用相當(dāng)普遍。世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國(guó)奧梯斯公司、瑞士訊達(dá)公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場(chǎng)的51%。其中，奧梯斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國(guó)外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來(lái)越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成為電梯家族中新的組成部分。電梯是集機(jī)電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機(jī)械傳動(dòng)、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問(wèn)題。而對(duì)現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實(shí)上，在電梯上己經(jīng)采用了多項(xiàng)安全保護(hù)措施。在設(shè)計(jì)電梯的時(shí)候，對(duì)機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險(xiǎn)系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量、在國(guó)外，己“法規(guī)”實(shí)行電梯制造、安裝和維修一體化，實(shí)行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專業(yè)安裝隊(duì)和維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗(yàn)，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說(shuō)乘坐電梯更安全。美國(guó)一家保險(xiǎn)公司對(duì)電梯的安全性做過(guò)認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計(jì)算，其結(jié)論是：乘電梯比走樓梯安全5倍。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)乘其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。2.3國(guó)內(nèi)電梯的情況解放前，全國(guó)只有2000臺(tái)電梯，幾乎沒(méi)有電梯生產(chǎn)企業(yè)。解放后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，電梯企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。我國(guó)的電梯企業(yè)由60年代開(kāi)始起步，到了70年代己初具規(guī)模。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)電梯的需求量急劇上升。在我國(guó)通過(guò)引進(jìn)國(guó)際電梯標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)，產(chǎn)生了一支以中外合資企業(yè)為主體的外向型企業(yè)隊(duì)伍。如中國(guó)迅達(dá)公司、天津奧梯斯公司、上海三菱公司、蘇州迅達(dá)公司和廣州電梯工業(yè)公司等企業(yè)，就是通過(guò)合資和補(bǔ)償貿(mào)易方式，引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)管理和技術(shù)，不斷改善現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理體制，使企業(yè)素質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量都提高到了一個(gè)新水平，推出一代電梯新產(chǎn)品。目前，交流調(diào)壓調(diào)速電梯技術(shù)己趨成熟，一些企業(yè)都有成功的產(chǎn)品。微機(jī)控制電梯是電梯技術(shù)的方向，一些生產(chǎn)企業(yè)與科研單位相結(jié)合，相繼推出了微機(jī)控制的電梯新機(jī)型，使控制功能得到增強(qiáng)，電梯的性能得到改善，明顯提高了可靠性。除了合資企業(yè)外，也有其他廠家開(kāi)發(fā)出了變頻調(diào)速電梯新產(chǎn)品。另外，用可編程控制器取代繼電器控制系統(tǒng)的機(jī)型對(duì)單梯進(jìn)行控制還是有前途的。有些生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)發(fā)了緊急供電裝置、防火廳門、地震控制、自檢測(cè)以及語(yǔ)言合成等電梯新功能；對(duì)機(jī)械系統(tǒng)采用了新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)和新工藝?？傊?，與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平相比，雖然還存在一定差距，但國(guó)內(nèi)電梯技術(shù)正以迅猛的發(fā)展速度趕超世界先進(jìn)水平。中國(guó)電梯在亞洲市場(chǎng)占有越來(lái)越重要的位置，每年銷售量己達(dá)1萬(wàn)臺(tái)左右，約占亞洲市場(chǎng)的1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻(xiàn)。今年來(lái)，為保證電梯最終質(zhì)量，在建立全國(guó)性完整的電梯管理法規(guī)、落實(shí)檢查機(jī)構(gòu)、壯大安裝調(diào)試隊(duì)伍、組建維修保養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)和提高相關(guān)人員技術(shù)素質(zhì)等方面，正在進(jìn)行著一系列實(shí)質(zhì)性的工作。我國(guó)電梯行業(yè)，正在走向法規(guī)化，加速步入世界先進(jìn)行列。第3章可編程序控制器可編程序控制器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)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青睞。因而在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。3.1可編程序控制器的發(fā)展歷史在可編程序控制器問(wèn)世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)有著明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度不高，尤其是對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更差，如果生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，并改變硬件結(jié)構(gòu)，造成了時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。1968年，在底特律的美國(guó)通用汽車公司(GM公司)為了在每次汽車改型或改變工藝流程時(shí)能不改動(dòng)原有繼電器柜內(nèi)的接線以便降低生產(chǎn)成本，縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提出了研制新型邏輯順序控制裝置，并提出了該裝置的研制指標(biāo)要求，即十項(xiàng)招標(biāo)技術(shù)指標(biāo)。其主要內(nèi)容如下：1.在使用者的工廠里，能以最短中斷服務(wù)時(shí)間，迅速方便地對(duì)其控制的硬件和設(shè)備進(jìn)行編程及重新進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)。2.所有系統(tǒng)單元必須在工廠內(nèi)無(wú)特殊支持的設(shè)備、硬件及環(huán)境條件下運(yùn)行。3.系統(tǒng)的維修必須簡(jiǎn)單易行。在系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計(jì)有狀態(tài)指示器及插入式模塊，以便在最短的停車時(shí)間內(nèi)使維修和故障診斷變得簡(jiǎn)單易行。4.裝置的體積應(yīng)小于原有繼電器控制柜的體積，它的能耗也應(yīng)較少。5.必須能與中央數(shù)據(jù)收集處理系統(tǒng)進(jìn)行通信，以便監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行情況。6.輸入開(kāi)關(guān)量可以是已有的標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的按鈕和限位開(kāi)關(guān)的交流115V電壓信號(hào)。7.輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須能驅(qū)動(dòng)以交流運(yùn)行電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器和電磁閥線圈，每個(gè)輸出量將設(shè)計(jì)為可開(kāi)停和連續(xù)操縱具有115V,2A以下容量的電磁閥等負(fù)載設(shè)備。8.具有靈活的擴(kuò)展能力。在擴(kuò)展時(shí)，必須能以系統(tǒng)最小的變動(dòng)及最短的更換和停機(jī)時(shí)間，使原有裝置從系統(tǒng)的最小配置擴(kuò)展到系統(tǒng)的最大配置。9.在購(gòu)買和安裝費(fèi)用上，應(yīng)有與原有繼電輯控制系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力，即有高的性能價(jià)格比。10.用戶存儲(chǔ)器容量至少在4KB以上。(根據(jù)當(dāng)時(shí)的汽車裝配過(guò)程的要求提出)。從上述十項(xiàng)指標(biāo)可以看出，它實(shí)際上就是當(dāng)今可編程序控制器的最基本的功能。將它們歸納一下，其核心為四點(diǎn)：1.用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤。2.用程序代替硬件接線。3.輸入輸出電平可與外部裝置直接連接。4.結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。美國(guó)的數(shù)字設(shè)備公司(DEC)中標(biāo)，并在1969年研制出了第一臺(tái)可編程序控制器(PDP-14)。其后，美國(guó)的MODICON公司也推出了084控制器，1971年，日本推出了DSC-8控制器，1973年西歐各國(guó)的各種可編程序控制器也研制成功。我國(guó)在1974年開(kāi)始研制可編程序控制器。3.2可編程序控制器發(fā)展的幾個(gè)階段可編程序控制器的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了可編程序控制器的發(fā)展，而可編程序控制器的發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了它們的發(fā)展。從控制功能來(lái)分，可編程序控制器的發(fā)展經(jīng)歷了下列四個(gè)階段。第一階段。從第一臺(tái)可編程序控制器問(wèn)世到20世紀(jì)70年代中期，是可編程序控制器的初創(chuàng)階段。這一階段的產(chǎn)品主要用于邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)運(yùn)算，它的CPU由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，它的控制功能較簡(jiǎn)單。典型產(chǎn)品有MODICON公司的084\LLEN-BRADLEY(AB)公司的PDQ2,DEC的PDP-14、日立公司的SCY-022等。由于這些產(chǎn)品主要完成邏輯運(yùn)算功能，因此被稱為可編程序邏輯控制器(ProgrammableLogicController-PLC)。第二階段。從20世紀(jì)70年代中期到末期，是可編程序控制器的擴(kuò)展階段，在這一階段，產(chǎn)品的主要控制功能得到了較大的發(fā)展，它的發(fā)展主要來(lái)自兩方面，從可編程序控制器發(fā)展而來(lái)的控制器，它的主要功能是邏輯運(yùn)算，同時(shí)擴(kuò)展了其他運(yùn)算功能；而從模擬儀表發(fā)展而來(lái)的控制器，其功能主要是模擬運(yùn)算，同時(shí)擴(kuò)展了邏輯運(yùn)算功能。因此，按習(xí)慣的分類方法，前者被稱為可編程序邏輯控制器(PLC)，后者被稱為單回路或多回路控制器?？删幊绦蚩刂破鞯拿Q縮寫為PC(ProgrammableController)，但是為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的名稱縮寫PC相區(qū)別，通常還是把可編程序控制器簡(jiǎn)稱為PLC，這一階段的產(chǎn)品有MODICON公司的184,284,384，西門子公司的SYMATICS3系列，富士電機(jī)公司的SC系列等產(chǎn)品。第三階段。從20世紀(jì)70年代末期到20世紀(jì)80年代中期，是PLC通信功能實(shí)現(xiàn)階段。與計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展相聯(lián)系，PLC也在通信方面有了很大的發(fā)展，初步形成了分布式的通信網(wǎng)絡(luò)體系，但是，由于制造企業(yè)各自為政，通信系統(tǒng)自成系統(tǒng)，因此，各產(chǎn)品的互相通信是較困難的。在該階段，由于生產(chǎn)過(guò)程控制的需要，對(duì)PLC的需求大大增加，產(chǎn)品的功能也得到了發(fā)展，數(shù)學(xué)運(yùn)算的功能得到了較大的擴(kuò)充，產(chǎn)品的可靠性進(jìn)一步提高。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的SYMATICS6系列、富士電機(jī)公司的MICREX和德州儀器公司的T1530等等。第四階段，從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始是PLC的開(kāi)放階段。由于開(kāi)放系統(tǒng)的提出，使PLC也得到了較大的發(fā)展。主要表現(xiàn)在通信系統(tǒng)的開(kāi)放，使各制造企業(yè)的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化使用戶得到了好處。在這一階段，產(chǎn)品的規(guī)模增大，功能不斷完善，大中型的產(chǎn)品多數(shù)有CRT屏幕的顯示功能，產(chǎn)品的擴(kuò)展也因通信功能的改善而變得方便，此外，還采用了標(biāo)準(zhǔn)的軟件系統(tǒng)，增加了高級(jí)編程語(yǔ)言等。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的SYMATICS5和S7系列、AB公司的PLC-5等。3.3PLC的定義和特點(diǎn)3.3.1PLC的定義由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對(duì)它下一個(gè)確切的定義是困難的。在二十世紀(jì)七十年代PLC問(wèn)世后，由美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NationalElectricManufacturerAmerican-NEMA)對(duì)PLC下過(guò)如下的定義：PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。1982年，國(guó)際電工委員會(huì)(InternationalElectricalCommittee-IEC)頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版對(duì)PLC作了如下的定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。上述的定義表明，PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，它有與其他順序控制裝置不同的特點(diǎn)。3.3.2PLC的特點(diǎn)PLC能如此迅速發(fā)展的原因是由于它具有通用計(jì)算機(jī)所不及的一些特點(diǎn)：1.可靠性；對(duì)可以維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。PLC的可靠性高，表現(xiàn)在下列幾方面。1)與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較，PLC可靠性提高的主要原因：(1)PLC不需要大量的活動(dòng)部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單、維修時(shí)間縮短，因此可靠性得到提高。(2)PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如冗余設(shè)計(jì)、掉電保護(hù)、故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，使可靠性得到提高。(3)PLC有較強(qiáng)的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單、操作方便、維修容易等特點(diǎn)，因此對(duì)操作和維修人員的技能要求降低，容易學(xué)習(xí)和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可靠性高。2)與通用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較，PLC可靠性提高的主要原因：(1)PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更一可靠的硬件。采用了經(jīng)簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程的出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。因此，PLC的可靠性較通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性有較大提高。(2)在PLC的硬件設(shè)計(jì)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(jìn)的工藝制造流水線生產(chǎn)；對(duì)干擾采用屏蔽、隔離和濾波等，設(shè)有對(duì)電源的掉電保護(hù)、存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)并采用看門狗和其他自診斷措施、便于維修的設(shè)計(jì)等等。(3)在PLC的軟件設(shè)計(jì)方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波、軟件自診斷、簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言、信息保護(hù)和恢復(fù)、報(bào)警和運(yùn)行信息的顯示等等。一份用戶選用PLC原因的調(diào)查報(bào)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(dá)93%。其次，才是性能和維修方便等原因?？梢?jiàn)，可靠性高是PLC的主要特點(diǎn)。2.易操作性；PLC的易操作性表現(xiàn)在下列三個(gè)方面：1)操作方便對(duì)PLC的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行程序輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的PLC，編程器采用CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需的地址編號(hào)、繼電器編號(hào)或觸點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)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(diǎn)。2)編程方便PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(xué)習(xí)。采用布爾助記符編程語(yǔ)言時(shí)，由于符號(hào)是功能的簡(jiǎn)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(jí)描述語(yǔ)句的編程方法應(yīng)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(diǎn)，正為廣大技術(shù)人員所接納和采用，并發(fā)揮出更有效的功能特點(diǎn)。3)維修方便PLC所具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低了。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號(hào)燈的提示和故障代碼的顯示，或通過(guò)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(fù)節(jié)省了時(shí)間。為便于維修工作的開(kāi)展，有些PLC的制造企業(yè)提供了維修用的專用儀表或設(shè)備，提供了故障樹(shù)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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也考慮了維修的方便性，例如，對(duì)需維修的部件設(shè)置在便于維修的位置，信號(hào)燈設(shè)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(shè)計(jì)使維修工作能方便地進(jìn)行，從而大大節(jié)省維修時(shí)間。采用標(biāo)準(zhǔn)化元件和標(biāo)準(zhǔn)化工藝生產(chǎn)流水線作業(yè)，使維修用的備品備件簡(jiǎn)化，也使維修變得方便。3.靈活性；PLC的靈活性表現(xiàn)在下列三方面：1)編程的靈活性PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言，只要掌握其中一種語(yǔ)言就可以進(jìn)行編程。編程方法的多樣性使編程方便，應(yīng)用面拓展。由于采用軟連接的方法，在生產(chǎn)工藝流程更改或者生產(chǎn)設(shè)備更換時(shí)，可以不必改變PLC的硬設(shè)備，通過(guò)程序的編制與更改就能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統(tǒng)所不能比擬的。正是由于編程的柔性特點(diǎn)，使PLC能大量地替代繼電器順序控制系統(tǒng)，成為當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域的重要控制設(shè)備。在柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)和計(jì)算機(jī)集成過(guò)程控制系統(tǒng)(CIPS)中，PLC正成為主要的控制設(shè)備，得到廣泛的應(yīng)用。2)擴(kuò)展的靈活性PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要的特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)展，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展，功能的擴(kuò)展，應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。它不僅可以通過(guò)增加輸入輸出單元來(lái)增加點(diǎn)數(shù)，通過(guò)擴(kuò)展單元來(lái)擴(kuò)大容量和功能，也可以通過(guò)多臺(tái)PLC的通信來(lái)擴(kuò)大容量和功能，甚至可通過(guò)與集散控制系統(tǒng)(DCS)或其他上位機(jī)的通信來(lái)擴(kuò)展它的功能，并與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換等。這種擴(kuò)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(shè)計(jì)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(tǒng)中所需的一些操作可以簡(jiǎn)化，不同的生產(chǎn)過(guò)程可采用相同的控制臺(tái)或控制屏等。3.4PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較幾十年來(lái)，繼電器控制系統(tǒng)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(lǐng)域中大量地應(yīng)用，然而其控制性能與自身的功能已無(wú)法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與PLC相比較，存在著質(zhì)的差別，表3.1給出了PLC與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn)的比較。表3.1PLC與繼電器控制功能與特點(diǎn)比較比較項(xiàng)目繼電器控制PLC控制功能的實(shí)現(xiàn)通過(guò)對(duì)繼電器進(jìn)行硬接線完成相應(yīng)的控制功能對(duì)PLC進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)所需控制要求對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性需進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與接線，適應(yīng)性差只需對(duì)程序進(jìn)行修改，適應(yīng)性強(qiáng)可靠性元器件多、觸點(diǎn)多，容易出現(xiàn)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(kuò)展單元，擴(kuò)展靈活續(xù)表3.1控制的實(shí)時(shí)性機(jī)械動(dòng)作時(shí)間常數(shù)大，實(shí)時(shí)性差微處理器控制，實(shí)時(shí)性非常好占用空間與安裝控制柜體積大、笨重，安裝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(zhǎng)復(fù)雜控制能力極差很強(qiáng)價(jià)格較低較高維護(hù)復(fù)雜、工作量大工作量小3.5PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC的型號(hào)、規(guī)格繁多。它主要由中央處理單元CPU、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等部分組成。1.中央處理單元CPUCPU是PLC的核心，其主要作用是：1)接收從編程器輸入的用戶程序，并存入程序存儲(chǔ)器中；2)用掃描方式采集現(xiàn)場(chǎng)輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器；3)執(zhí)行用戶程序，從程序存儲(chǔ)器中逐條取出用戶程序，經(jīng)過(guò)解釋程序解釋后逐條執(zhí)行，完成程序規(guī)定的邏輯和算術(shù)運(yùn)算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制輸出電路，實(shí)現(xiàn)程序規(guī)定的各種操作；4)通過(guò)故障自診斷程序，診斷PLC的各種運(yùn)行錯(cuò)誤。因此，CPU的性能對(duì)PLC的整機(jī)性能有著決定性的影響。2.存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。程序分系統(tǒng)程序和用戶程序。1)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器該存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)程序(系統(tǒng)軟件)。系統(tǒng)程序是PLC研制者所編的程序，它是決定PLC性能的關(guān)鍵。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、解釋程序、故障自診斷程序、標(biāo)準(zhǔn)子程序庫(kù)及其他各種管理程序等。系統(tǒng)程序由制造廠家提供，一般都固化在ROM或EPROM中，用戶不能直接存取。系統(tǒng)程序用來(lái)管理、協(xié)調(diào)PLC各部分的工作，翻譯、解釋用戶程序，進(jìn)行故障診斷等。2)用戶程序存儲(chǔ)器該存儲(chǔ)器存放用戶程序(應(yīng)用軟件)。用戶程序是用戶為解決實(shí)際問(wèn)題并根據(jù)PLC的指令系統(tǒng)而編制的程序，它通過(guò)編程器輸入，經(jīng)CPU存放入用戶存儲(chǔ)器。為便于程序的調(diào)試、修改、擴(kuò)充.、完善，該存儲(chǔ)器使用RAM。3)變量(數(shù)據(jù))存儲(chǔ)器變量存儲(chǔ)器存放PLC的內(nèi)部邏輯變量，如內(nèi)部繼電器、I/O寄存器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中邏輯變量的現(xiàn)行值等，這些現(xiàn)行值在CPU進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)需隨時(shí)讀出、更新有關(guān)內(nèi)容，所以，變量存儲(chǔ)器也采用RAM。現(xiàn)今用戶程序存儲(chǔ)器和變量存儲(chǔ)器常采用低功耗的CMOS-RAM及鏗電池供電的掉電保持技術(shù)，以提高運(yùn)行可靠性。通常PLC產(chǎn)品資料中所指的內(nèi)存儲(chǔ)器容量，是指用戶程序存儲(chǔ)器而言，且以字(16位/字)為單位來(lái)表示存儲(chǔ)器的容量。3.輸入輸出接口(簡(jiǎn)稱I/O)輸入輸出接口是CPU與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)裝置之間的連接部分，是PLC的重要組成部分。與微機(jī)的I/O接口工作于弱電的情況不同，PLC的I/O接口是按強(qiáng)電要求設(shè)計(jì)的，即其輸入接口可以接受強(qiáng)電信號(hào)，其輸出接口可以直接和強(qiáng)電設(shè)備相連接。對(duì)于小型PLC，廠家通常將I/O部分就裝在PLC的本體部分，而對(duì)于中、大型PLC各廠家通常都將I/O部分做成可供選取、擴(kuò)充的模塊組件，用戶可根據(jù)自己的需要選取不同功能、不同點(diǎn)數(shù)的I/O組件來(lái)組成自己的控制系統(tǒng)。為便于檢查，每個(gè)I/O點(diǎn)都接有指示燈，某點(diǎn)接通時(shí)，相應(yīng)的指示燈發(fā)光指示。用戶可以方便地檢查各點(diǎn)的通斷狀態(tài)。1)輸入接口輸入接口的功能是采集現(xiàn)場(chǎng)各種開(kāi)關(guān)接點(diǎn)的狀態(tài)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平，送給CPU處理。一般的輸入信號(hào)多為開(kāi)關(guān)量信號(hào)，各種開(kāi)關(guān)量輸入接口的基本結(jié)構(gòu)大同小異，常有直流和交流開(kāi)關(guān)量輸入接口電路兩種。交流開(kāi)關(guān)量輸入接口電路與直流開(kāi)關(guān)量輸入接口電路的主要區(qū)別是，前者要由現(xiàn)場(chǎng)提供交流電流，輸入的交流信號(hào)經(jīng)整流后得到直流，再去驅(qū)動(dòng)光電耦合器。在機(jī)械設(shè)備中，除開(kāi)關(guān)量外，還常遇到一些模擬量如溫度、壓力、位移和速度等。對(duì)這些模擬量進(jìn)行采集時(shí)，必須經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能為PLC的CPU所接受。2)輸出接口為適應(yīng)不同的負(fù)載，輸出接口有多種方式。常用的有晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式和繼電器輸出方式。晶體管輸出方式用于直流負(fù)載：雙向晶閘管輸出方式用于交流負(fù)載，繼電器輸出方式可用于直流負(fù)載，也可用于交流負(fù)載。一些PLC還真有模擬輸出接口，用于需要摸擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。4.編程器編程器是PLC中一種主要的外部設(shè)備，它是開(kāi)發(fā)、維護(hù)PLC控制系統(tǒng)的必備設(shè)備。編程器用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試、檢查和監(jiān)視，還可以通過(guò)其鍵盤去調(diào)用與顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它通過(guò)通信端口與CPU聯(lián)系，完成人機(jī)對(duì)話連接。編程器上有供編程用的各種功能鍵和顯示燈，以及編程、監(jiān)控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。編程器的鍵盤采用梯形圖語(yǔ)言鍵符，也可以采用軟件指定的功能鍵符，通過(guò)屏幕對(duì)話方式進(jìn)行編程。編程器有便攜式和CRT智能式兩大類，前者只能聯(lián)機(jī)編程，而后者既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程。便攜式編程器體積小，重量輕，可隨身攜帶，便于在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。一般的小型PLC主要采用便攜式編程器。編程器是專用的，不同型號(hào)的PLC都有自己專用的編程器，不能通用。PLC正常工作時(shí)，不一定需要編程器。因此，多臺(tái)同型號(hào)的PLC可以只配一個(gè)編程器。5.其他設(shè)備PLC的外部設(shè)備還有盒式錄音機(jī)、打印機(jī)、EPROM寫入器及高分辨率屏幕彩色圖形監(jiān)控設(shè)備等。3.6PLC的工作原理與普通微機(jī)類似，PLC也是由硬件和軟件兩大部分組成的。在軟件的控制下，PLC才能正常地工作。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。PLC的基本工作如下：1.輸入現(xiàn)場(chǎng)信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)。2.執(zhí)行程序：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算。3.輸出控制信號(hào)：根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過(guò)程執(zhí)行完后，又重新開(kāi)始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。PLC的掃描周期通常為幾十毫秒。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備的工作過(guò)程可以分為一系列不斷重復(fù)的順序操作，PLC的工作方式與此相似。因此，PLC的程序可與機(jī)器的動(dòng)作一一對(duì)應(yīng)，程序編制簡(jiǎn)單、直觀，不容易出錯(cuò)，而且容易修改，從而大大減少了軟件的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，縮短了軟件的開(kāi)發(fā)周期。為了提高工作的可靠性，及時(shí)接收外來(lái)的控制命令，PLC在每次掃描期間，除完成上述三步操作外，通常還要進(jìn)行故障自診斷，完成與編程器等的通信。每次掃描開(kāi)始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對(duì)各輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)器和CPU等進(jìn)行診斷，診斷的方法通常是測(cè)試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若兩者一致，說(shuō)明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障。此時(shí)，PLC立即啟動(dòng)關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。診斷結(jié)束后，如沒(méi)發(fā)現(xiàn)故障，PLC將繼續(xù)往下掃描，檢查是否有編程器等的通信請(qǐng)求。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來(lái)的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息送給編程器顯示等。處理完通信后，PLC繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場(chǎng)信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號(hào)，完成一個(gè)掃描周期。然后又從自診斷開(kāi)始，進(jìn)行第二輪掃描。PLC就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的連續(xù)控制，直到接收到停機(jī)命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。第4章電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1電梯的構(gòu)造電梯是一種特殊的起重運(yùn)輸設(shè)備，由轎廂及配重、拖動(dòng)電機(jī)及減速傳動(dòng)機(jī)械、井道及井道設(shè)備、召喚系統(tǒng)及安全裝置構(gòu)成。轎廂是載人或裝貨的部位，配重是為了改變電梯電機(jī)負(fù)載的特性以提高電梯安全性而設(shè)置的。圖4.1是電梯拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖，圖中可見(jiàn)電梯的轎廂及配重分系在鋼絲繩的兩端，鋼絲繩跨掛在曳引輪上，曳引輪經(jīng)減速機(jī)構(gòu)由電機(jī)拖動(dòng)，形成轎廂的上下運(yùn)動(dòng)。1-電動(dòng)機(jī)2-減速機(jī)構(gòu)3-曳引輪4-鋼絲繩5-轎箱6-配重圖4.1電梯拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖井道指建筑物中用于安裝電梯并提供電梯運(yùn)行的通道，轎廂及配重都是在井道中運(yùn)行的。井道在各樓層設(shè)有門廳及呼梯設(shè)備。門廳有門廳門，廳門頂部裝有層樓指示燈，用于指示電梯的運(yùn)行方向及電梯所在的位置。門廳里還設(shè)有呼梯盒，用于在每層站召喚電梯。呼梯盒常安裝在廳門外離地面1m左右的墻壁上，基站與頂站只有一個(gè)按鈕，中間層站有上呼與下呼兩個(gè)按鈕，按鈕下帶有呼梯記憶燈。基站的呼梯盒上還設(shè)有鑰匙開(kāi)關(guān)，供司機(jī)開(kāi)關(guān)電梯。為了實(shí)現(xiàn)轎廂的正常運(yùn)行及準(zhǔn)確停車，井道中往往要安裝許多定位裝置及安全設(shè)備。井道的頂部和底部還設(shè)有沖頂及蹲底的緩沖設(shè)備。轎廂中設(shè)有自動(dòng)門機(jī)，用來(lái)完成電梯的開(kāi)門及關(guān)門任務(wù)。電梯門分廳門及轎門，當(dāng)電梯?？磕硨訒r(shí)，此層的廳門在轎門的帶動(dòng)下開(kāi)啟及關(guān)閉。電梯的操縱箱也安裝在轎廂內(nèi)，供司機(jī)及乘客對(duì)電梯發(fā)布動(dòng)作命令。上面設(shè)有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕(帶內(nèi)選指示記憶燈)，上下行啟動(dòng)按鈕(帶上下行指示記憶燈)，開(kāi)關(guān)門按鈕，急停按鈕，風(fēng)扇、照明、層樓指示燈的控制開(kāi)關(guān)，電梯運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開(kāi)關(guān)(選擇電梯是自動(dòng)運(yùn)行、司機(jī)狀態(tài)下運(yùn)行，還是檢修狀態(tài))等。電梯的安全是電梯最重要的技術(shù)指標(biāo)。電梯的安全設(shè)備有：安全窗及其開(kāi)關(guān)、安全鉗及其開(kāi)關(guān)、限速器及其開(kāi)關(guān)、限速開(kāi)關(guān)等。安全窗位于轎廂的頂部，供應(yīng)急情況下疏散乘客，當(dāng)安全窗打開(kāi)時(shí)，電梯不準(zhǔn)運(yùn)行。安全鉗是為了防止電梯曳引鋼絲繩斷裂及超速運(yùn)行的機(jī)械裝置，用以在上述情況下將轎廂夾持在軌道上。限速器是檢測(cè)電梯運(yùn)行速度的裝置，當(dāng)電梯超速運(yùn)行時(shí)，限速器動(dòng)作，帶動(dòng)安全鉗使電梯停止運(yùn)行。極限開(kāi)關(guān)、強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)是電梯位置安全裝置，當(dāng)電梯運(yùn)行至上下極限位置時(shí)仍不停車，上下限開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出停車信號(hào)，若仍不能停車，將壓下上下強(qiáng)迫停車開(kāi)關(guān)，強(qiáng)制電梯停止運(yùn)行，若還不能停車，將通過(guò)機(jī)械裝置帶動(dòng)極限開(kāi)關(guān)切斷曳引電機(jī)電源，以達(dá)到停車的目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂與蹲底事故。4.2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：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)5確的電梯位置信號(hào)，以滿足制動(dòng)停車等控制的需要。6傳統(tǒng)電梯的位置信號(hào)一般由設(shè)在井道中的位置開(kāi)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)器圖4.2電梯的平層、停層裝置1~4圖4.2電梯的平層、停層裝置1~4—1~4層感應(yīng)器;5—上平層感應(yīng)器:6—下平層感應(yīng)器2.轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的召喚信號(hào)司機(jī)及乘客可按下轎廂內(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(hào)。按鈕按下后，該信號(hào)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(hào)，此為外喚信號(hào)。該信號(hào)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(hào)在要求得到滿足時(shí)應(yīng)能自動(dòng)消號(hào)。3.電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的信號(hào)響應(yīng)電梯自動(dòng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號(hào)，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(kāi)始返程。4.轎廂的啟動(dòng)與運(yùn)行轎廂在運(yùn)行方向確定，轎廂門已關(guān)好時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行的初始階段是加速運(yùn)行階段，其后是穩(wěn)定運(yùn)行階段。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(shí)，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(shí)兩平面相差不得超過(guò)5mm。平層停車過(guò)程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開(kāi)始，先是減速，再是制動(dòng)，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(kāi)始信號(hào)由平層感應(yīng)器發(fā)出。如圖4.2所示，上平層感應(yīng)器KR5及下平層感應(yīng)器KR6裝在轎廂頂部，隔磁板安裝在井道壁上。上行時(shí)，KR5首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開(kāi)始減速，至KR6插入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出開(kāi)門及停車信號(hào)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，抱閘抱死：下行時(shí)KR6首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號(hào)，電梯開(kāi)始減速，至KR5插入隔磁鐵板時(shí)，發(fā)出開(kāi)門及停車信號(hào)。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(jiàn)的工程問(wèn)題還涉及電梯的拖動(dòng)設(shè)備及拖動(dòng)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(dòng)電動(dòng)機(jī)、電磁制動(dòng)器(也稱電磁抱閘)、減速器及曳引輪組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以是直流電動(dòng)機(jī)也可以是交流電動(dòng)機(jī)。為了滿足電梯運(yùn)行過(guò)程中速度變化的要求，在應(yīng)用變頻器前，電梯交流拖動(dòng)多使用多繞組變速電機(jī)，變頻器誕生以來(lái)，已有越來(lái)越多的電梯采用變頻驅(qū)動(dòng)。采用變速電機(jī)時(shí)，電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)使用接觸器換相，啟動(dòng)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(shí)，電機(jī)換向及變速都通過(guò)變頻器控制端子實(shí)現(xiàn)。在這兩種拖動(dòng)方式中，電磁抱閘都是很重要的，它是電機(jī)制動(dòng)的主要設(shè)備，抱閘要求有足夠的制動(dòng)力，抱閘一般在通電時(shí)打開(kāi)，斷電時(shí)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(guò)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(duì)準(zhǔn)確平層的影響。總之，電梯的控制是比較復(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(shí)代，很難生產(chǎn)出質(zhì)量?jī)?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空間。隨著PLC應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，它己經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。4.3PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析為了應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的預(yù)期控制，就必須對(duì)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(lái)PLC的應(yīng)用與發(fā)展情況對(duì)此加以簡(jiǎn)單的介紹。1.PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)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(shí)，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(guó)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(shí)應(yīng)盡量選擇主流機(jī)型。2)最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)題。3)在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)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(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。當(dāng)然對(duì)手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)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。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(guò)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I/O點(diǎn)和模擬量通道數(shù)，進(jìn)行拍點(diǎn)初步分配，繪制使用資源圖。3)進(jìn)行PLC系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)，主要為PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要作用。選擇PLC,應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量選擇、1/O模塊的選擇、電源模塊選擇等。4)選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)，以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)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(dòng)作、自動(dòng)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(duì)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(lái)。必要時(shí)還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這樣可化繁為簡(jiǎn)，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(yǔ)句表程序清單。控制程序是控制整個(gè)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(guò)反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。3.PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的步驟在對(duì)一個(gè)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(gè)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(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖(如圖4.3)，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。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(shí)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(yǔ)句表程序清單。4)用編程器將程序鍵入到PLC的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入程序是否正確。5)對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。6)待控制臺(tái)(柜)及現(xiàn)場(chǎng)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。4.4電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.電梯的運(yùn)行過(guò)程：當(dāng)乘客進(jìn)入轎廂后，如果是由電梯司機(jī)操縱的電梯，則由司機(jī)根據(jù)乘客欲前往的層站，逐一按下相應(yīng)層站的選層按鈕，便完成了運(yùn)行指令的預(yù)先登記，電梯便自動(dòng)決定運(yùn)行方向。再按啟動(dòng)按鈕，電梯自動(dòng)關(guān)門，當(dāng)門完全關(guān)閉后，門鎖微動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合，使門鎖繼電器吸合，電梯開(kāi)始啟動(dòng)、加速，直至穩(wěn)速運(yùn)行。當(dāng)電梯到達(dá)欲?？康哪康膶诱厩胺侥骋痪嚯x位置時(shí)，由井道傳感器向電梯控制系統(tǒng)發(fā)出轉(zhuǎn)換信號(hào)，電梯便自動(dòng)減速準(zhǔn)備?？俊．?dāng)轎廂進(jìn)入到平層區(qū)(即停靠層站上方或下方的一段有限距離)時(shí)，井道平層傳感器動(dòng)作，發(fā)出平層信號(hào)控制轎廂準(zhǔn)確平圖4.3PLC控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟層，并自動(dòng)取消，自動(dòng)開(kāi)門。對(duì)某類電梯，如果在平層時(shí)平層精度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，則電梯進(jìn)行校正運(yùn)行，電梯以最低的速度慢行到準(zhǔn)確平行位。如果繼續(xù)平向運(yùn)行，司機(jī)只需按下啟動(dòng)按鈕，電梯便按預(yù)先登記的樓層，按序逐一自動(dòng)?？浚詣?dòng)開(kāi)門。在電梯運(yùn)行過(guò)程中，如果廳外有人按下廳門召喚電鈕，只要申請(qǐng)乘梯方向符合此時(shí)電梯運(yùn)行方向，則電梯能被順向截停。當(dāng)同向登記指揮都己被執(zhí)行以后，司機(jī)只要按下啟動(dòng)按鈕，電梯便自動(dòng)換向運(yùn)行，執(zhí)行另一方向的運(yùn)行登記指令。如果電梯在某一層站關(guān)門時(shí)，有人或物碰觸了門安全觸板，或被非接觸式的光電式、電子式裝置檢測(cè)到關(guān)門障礙時(shí)，電梯便停止關(guān)門并立即轉(zhuǎn)為開(kāi)門。如果欲乘電梯的乘客正逢電梯關(guān)門時(shí)，可按下廳外上、下召喚按鈕中與電梯欲行方向相同的一個(gè)按鈕，電梯便立即開(kāi)門，這種操作，稱為本層開(kāi)門。如果由于乘客過(guò)多而超載，則電梯超載檢測(cè)裝置發(fā)出超載信號(hào)，在聲光提示的同時(shí)，阻止電梯啟動(dòng)并開(kāi)門，直到滿足限載要求，電梯方能恢復(fù)正常運(yùn)行。如果無(wú)司機(jī)操作的電梯，當(dāng)乘客進(jìn)入轎廂時(shí)，只需按下欲前往的層站按鈕。電梯在到達(dá)規(guī)定的6~8s停站延遲時(shí)間時(shí)，便自動(dòng)關(guān)門啟動(dòng)、加速，直至穩(wěn)速運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，可逐一根據(jù)各樓層廳外召喚信號(hào)，對(duì)符合運(yùn)行方向的召喚信號(hào)，將逐一應(yīng)答，自動(dòng)停靠，自動(dòng)開(kāi)門。在完成同向全部登記以后，如有反向廳外召喚信號(hào)，則電梯自動(dòng)換向運(yùn)行，應(yīng)答反向廳外召喚信號(hào)。如果沒(méi)有召喚信號(hào)時(shí)，電梯便自動(dòng)關(guān)門停機(jī)，或自動(dòng)駛回基站關(guān)門待命。如果某一樓層再有召喚信號(hào)，電梯便自動(dòng)啟動(dòng)前往應(yīng)召。2.選擇PLCPLC容量的估算方法：PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的容量。1)1/O點(diǎn)數(shù)的估算根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)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(chǔ)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I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量等)有關(guān)，存儲(chǔ)器容量的選擇一般有兩種方法：(1)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(chǔ)器實(shí)際使用容量缺點(diǎn)是要編完程序之后才能計(jì)算。(2)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(kāi)關(guān)量輸入：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸入點(diǎn)數(shù)*10開(kāi)關(guān)量輸出：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸出點(diǎn)數(shù)*8定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量*2模擬量：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=模擬量通道數(shù)*100通信接口：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=接口個(gè)數(shù)*300根據(jù)存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)再加上一個(gè)備用量。生產(chǎn)企業(yè)通常為其每個(gè)產(chǎn)品提供一條經(jīng)驗(yàn)法則公式，可用于對(duì)存儲(chǔ)容量做近似的估計(jì)。這個(gè)公式是(輸入點(diǎn)數(shù)十輸出點(diǎn)數(shù))*(20-10)=指令語(yǔ)句數(shù)。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(kāi)關(guān)、上下行換速開(kāi)關(guān)、檢修時(shí)轎頂轎內(nèi)上下慢行按鈕、轎頂轎內(nèi)開(kāi)關(guān)門按鈕、門安全觸板開(kāi)關(guān)、超載開(kāi)關(guān)、應(yīng)急按鈕、直駛按鈕以及信號(hào)輸入等。估計(jì)需要32個(gè)輸入點(diǎn)，26個(gè)輸出點(diǎn)?？紤]在實(shí)際安裝、調(diào)試和應(yīng)用中，還可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些估算中未預(yù)見(jiàn)的因素，故輸出點(diǎn)增加4個(gè)。2)存儲(chǔ)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)。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(chǔ)容量。這里只對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)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(jiǎn)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)法則公式即(輸入點(diǎn)數(shù)+輸出點(diǎn)數(shù))*(10-20)=指令語(yǔ)句數(shù)。故本系統(tǒng)粗略估算為(32+30)*10=6204.PLC輸入瑜出模塊的選擇數(shù)字I/O點(diǎn)數(shù)與模塊的確定確定I/O點(diǎn)數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最重要的問(wèn)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I/O點(diǎn)數(shù)。應(yīng)該注意的是在確定I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，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I/O模塊的I/O容量不盡相同，需要依據(jù)需要確定I/O模塊的數(shù)量。輸入模塊的確定PLC的輸入模塊用來(lái)檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的高電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號(hào)。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。其工作電壓常用的有直流12、24V，交流110,220V等，其中以直流24V最習(xí)普遍。選擇輸入模塊主要考慮模塊的輸入電壓等級(jí)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)(按鈕、行程開(kāi)關(guān))與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇不同電壓規(guī)格的模塊。一般24V以下屬低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，如12V電壓模塊一般不超過(guò)10m。距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。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(hào)，轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、雙向晶閘管輸出、達(dá)林頓晶體管輸出。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(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，通電壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)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(dòng)作不頻繁的交直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，最大操作頻率不超過(guò)1Hz。晶閘管輸出(交流)和晶體管輸出(直流)都屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)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(kāi)瞬間會(huì)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(kāi)關(guān)斷點(diǎn)，因此對(duì)于有此要求的使用場(chǎng)合會(huì)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(dòng)時(shí)，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊電流，要留有足夠的裕量。允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)：在選用輸出模塊時(shí)，不但要看一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要看整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)載能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過(guò)模塊規(guī)定的最大允許電流。模擬量輸入/輸出單元的選擇模擬量輸入/輸出接口是用來(lái)感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，這些接口測(cè)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~+l0)V,(0~+l0)V,(4~20)mA或(10~50)mA。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(jià)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/輸出單元時(shí)，另一個(gè)重要：指標(biāo)就是精度問(wèn)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，通常可達(dá)到12位左右。4.5PLC的選擇下面以模擬四層電梯裝置的電梯控制系統(tǒng)為例說(shuō)明該電梯的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求。1.技術(shù)要求：該模擬電梯由模擬四層電梯裝置、變頻器及電梯控制系統(tǒng)等組成，其中模擬電梯高2.5m，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(hào)、行程信號(hào)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。另外，基于電梯實(shí)用性對(duì)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(lái)進(jìn)行控制。同時(shí)，每層樓設(shè)置一個(gè)接近開(kāi)關(guān)以利平層。2)為便于觀察，對(duì)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(duì)樓層和轎廂的呼叫信號(hào)以指示燈顯示。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(duì)轎廂的加、減速及制動(dòng)進(jìn)行有效控制。根據(jù)轎廂實(shí)際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來(lái)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。2.技術(shù)參數(shù)：凈重量：160kg載重量：l0kg調(diào)速器：型號(hào)：SJTB1輸入電壓：380V輸入頻率：50Hz額定電流：2.5A功率：0.75KW曳引機(jī)：速比：30：1模數(shù)：L5(蝸輪減速器)拖動(dòng)電機(jī)：型號(hào)：JW524電壓：380V功率：0.12KW轉(zhuǎn)速：1400rpm控制方式：PLC控制調(diào)速方式：交流變頻調(diào)速結(jié)構(gòu)形式：四層站3．電梯平層機(jī)構(gòu)：基于對(duì)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(shí)器、計(jì)數(shù)器等基本功能的小型PLC。電梯采用SJTB1調(diào)速器進(jìn)行半閉環(huán)調(diào)速控制，根據(jù)以上對(duì)PLC容量、輸入輸出模塊，以及輸入端和輸出端現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況，決定本系統(tǒng)采用日本OMRONC60P型PLC機(jī)。4.6I/O分配對(duì)照表I/O分配如表4.1、3表4.2所示。表4.1輸入接點(diǎn)分配序號(hào)名稱符號(hào)編號(hào)1鑰匙開(kāi)關(guān)：檢修SYK00002鑰匙開(kāi)關(guān)：有司機(jī)操作SYK00013直駛按鈕和滿載開(kāi)關(guān)ZA和MZK00024門連鎖開(kāi)關(guān)JMK00035應(yīng)急按鈕YJA00046門安全觸板開(kāi)關(guān)lABK,2BK00057轎內(nèi)轎頂開(kāi)門按鈕KMA1,KMAZ00068超載開(kāi)關(guān)CZK00079轎內(nèi)轎頂關(guān)門按鈕GMAT,GMA2000810檢修轎內(nèi)轎頂向上慢行按鈕SA1,SA2000911檢修轎內(nèi)轎頂向下慢行按鈕XA1,XA2001012檢修開(kāi)關(guān)JZK001113速度信號(hào)JL001214復(fù)位信號(hào)RS001315制動(dòng)應(yīng)答信號(hào)RT001416上行換速雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)SHG001517下行換速雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)XHG010018上行防超越開(kāi)關(guān)SFK010119下行防超越開(kāi)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3ZLA010523轎內(nèi)指令按鈕：停四層4ZLA010624一樓門廳呼喚按鈕：上升1SZA010725二樓門廳呼喚按鈕：上升2SZA010826三樓門廳呼喚按鈕：上升3SZA010927二樓門廳呼喚按鈕：下降2XZA011028三樓門廳呼喚按鈕：下降3XZA011129四樓門廳呼喚按鈕：下降4XZA0112表4.2.輸出接點(diǎn)分配序號(hào)名稱符號(hào)編號(hào)開(kāi)門驅(qū)動(dòng)信號(hào)0501關(guān)門驅(qū)動(dòng)信號(hào)0500電梯上行接觸器SC0504電梯下行接觸器XC0505快加速接觸器KJC0506快速接觸器KC0507慢速接觸器MC0508直流能耗制動(dòng)接觸器ZC0509與調(diào)速器相連的信號(hào)0502與主拖動(dòng)相連的信號(hào)0503樓層顯示0600上行顯示0601下行顯示0602轎內(nèi)指令顯示:一樓1ZLD0603轎內(nèi)指令顯示:二樓2ZLD0604轎內(nèi)指令顯示:三樓3ZLD0605轎內(nèi)指令顯示:四樓4ZLD0606廳門呼叫顯示:一樓向上1SZD0607廳門呼叫顯示:二樓向上2SZD0608廳門呼叫顯示:三樓向上3SZD0609廳門呼叫顯示:二樓向下2XZD0610廳門呼叫顯示:三樓向下3XZD0611廳門呼叫顯示:四樓向下4XZD0612蜂鳴器控制06134.7安裝圖見(jiàn)附錄Ⅰ。4.8梯形圖見(jiàn)附錄Ⅱ。第5章控制系統(tǒng)指令說(shuō)明該電梯采用SJTB1調(diào)速器進(jìn)行半閉環(huán)調(diào)速控制，根據(jù)PLC輸入端和輸出端現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況，本系統(tǒng)采用日本OMRONC60P型PLC機(jī)，根據(jù)需要，通過(guò)擴(kuò)展單元增設(shè)4個(gè)輸出點(diǎn)。其I/O點(diǎn)分配如安裝圖附錄Ⅰ(a),(b)所示。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)開(kāi)、關(guān)門，安全觸板開(kāi)門，本層開(kāi)門，平層?？孔詣?dòng)開(kāi)門和延時(shí)關(guān)門等開(kāi)、關(guān)門控制功能。附錄Ⅱ中內(nèi)部輔助繼電器