三菱plc控制四層電梯畢業(yè)設(shè)計_W

1、聲明：本資料來源于網(wǎng)絡(luò)，請勿用于商業(yè)用途，若涉版權(quán)問題請與24小時內(nèi)刪除。 海量免費(fèi)技術(shù)資料請加QQ群：414157718（提供大量免費(fèi)技術(shù)資料與技術(shù)交流，共同提高技術(shù)水平，廣告勿擾?。┊?業(yè) 論 文 設(shè) 計 目錄摘要1第一章 緒論21.1 引言21.2 概述31.2.1 電梯的組成31.2.2 電梯的工作原理31.2.3 PLC定義41.2.4 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展41.2.5 PLC未來展望51.2.6 PLC的特點(diǎn)51.2.7 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域71.2.8 PLC的基本結(jié)構(gòu)81.2.9 PLC的工作原理91.2.10 常用的程序設(shè)計語言9第二章 課題的任務(wù)分析112.1 基于三菱FX2N系

2、列PLC電梯控制系統(tǒng)分析112.1.1 概述112.1.2 電梯理想運(yùn)行曲線112.1.3 電梯速度曲線122.1.4 電梯控制系統(tǒng)132.2 整體設(shè)計流程的確定14第三章可編程控制器的機(jī)型選擇143.1 PLC的IO點(diǎn)數(shù)估算143.2 內(nèi)存估計143.3 響應(yīng)時間153.4 輸入輸出模塊的選擇153.5 機(jī)型的確定153.5.1 FX2N-48MR-001技術(shù)指標(biāo)153.5.2 FX2N-48MR-001系列PLC的功能15第四章硬件設(shè)計164.1 電梯模型介紹164.2 輸入輸出分配表164.3 PLC接線圖17第五章 軟件設(shè)計175.1 程序流程圖175.2 程序語句195.2.1 外部

3、信號輸入存儲程序195.2.2 轎廂停于某層時，所在樓層存于D0并用數(shù)碼管顯示程序225.2.3 比較判斷轎廂上下行程序225.2.4 補(bǔ)充程序245.2.5 開關(guān)門程序245.2.6 轎廂上行程序265.2.7 轎廂下行程序26第六章程序調(diào)試、運(yùn)行286.1 程序調(diào)試296.2 程序運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題及調(diào)試296.3 程序最終運(yùn)行情況306.4 PLC控制系統(tǒng)的外部干擾30第七章 總結(jié)31結(jié)束語31致謝32參考文獻(xiàn)33附錄34附錄一系統(tǒng)總接線圖34附錄二電梯模型的正面接線圖35附錄三電梯模型的背面電路圖36附錄四 PLC接線圖37附錄五轎廂所在樓層及上下行指示38附錄六程序總梯形圖39摘要

4、電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯已成為重要的運(yùn)輸設(shè)備之一。國內(nèi)傳統(tǒng)的電梯控制是由繼電器、接觸器構(gòu)成的。它不僅存在著可靠性差、成本高、故障率高等缺點(diǎn),而且在層數(shù)增加時,配線變化給制造及安裝帶來諸多不便。電梯的仿真監(jiān)控系統(tǒng)是以四層電梯為控制對象，用PLC實(shí)現(xiàn)對電梯的控制。該課題的設(shè)計任務(wù)是用可編程控制器（PLC）控制四層電梯，實(shí)現(xiàn)所有的控制要求。該課題的設(shè)計思路是采用隨機(jī)邏輯控制原理，根據(jù)電梯自身的控制規(guī)律，響應(yīng)隨機(jī)的外部呼叫信號。該設(shè)計分析、討論了用FX2N型PLC控制電梯模型的程序設(shè)計的整個過程,并主要闡述了三個方面：系統(tǒng)的控制要求、系統(tǒng)配置、軟件設(shè)計。第0頁 共39頁第一章 緒論1

5、.1 引言電梯進(jìn)入人們的生活已經(jīng)150年了。一個半世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升人類生活質(zhì)量的承諾。1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明。他站在裝滿貨物的升降梯平臺上，命令助手將平臺拉升到觀眾都能看得到的高度，然后發(fā)出信助手用利斧砍斷了升降梯的提拉纜繩。令人驚訝的是，升降梯并沒有墜毀，而是牢牢地固定在半空中 奧的斯先生發(fā)明的升降梯安全裝置發(fā)揮了作用。“一切安全，先生們。”站在升降梯平臺上的奧的斯先生向周圍觀看的人們揮手致意。誰也不會想到，這就是人類歷史上第一部安全升降梯。人類利用升降工具運(yùn)輸貨物、人員的歷

6、史非常悠久。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔時就使用了最原始的升降系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的基本原理至今仍無變化：即一個平衡物下降的同時，負(fù)載平臺上升。早期的升降工具基本以人力為動力。1203年，在法國海岸邊的一個修道院里安裝了一臺以驢子為動力的起重機(jī)，這才結(jié)束了用人力運(yùn)送重物的歷史。英國科學(xué)家瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)后，起重機(jī)裝置開始采用蒸汽為動力。緊隨其后，威廉湯姆遜研制出用液壓驅(qū)動的升降梯，液壓的介質(zhì)是水。在這些升降梯的基礎(chǔ)上，一代又一代富有創(chuàng)新精神的工程師們在不斷改進(jìn)升降梯的技術(shù)。然而，一個關(guān)鍵的安全問題 第9頁 共39頁 始終沒有得到解決，那就是一旦升降梯拉升纜繩發(fā)生斷裂時，負(fù)載平臺就一定會發(fā)生

7、墜毀事故。奧的斯先生的發(fā)明徹底改寫了人類使用升降工具的歷史。從那以后，搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戲”了，升降梯在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。1889年12月，美國奧的斯電梯公司制造出了名副其實(shí)的電梯，它采用直流電動機(jī)為動力，通過蝸輪減速器帶動卷筒上纏繞的繩索，懸掛并升降轎廂。1892年，美國奧的斯公司開始采用按鈕操縱裝置， 取代傳統(tǒng)的轎廂內(nèi)拉動繩索的操縱方式，為操縱方式現(xiàn)代化開了先河。生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。150年來，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步出新 手柄開關(guān)操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機(jī)對話等等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；

8、雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運(yùn)輸能力的優(yōu)勢；變速式自動人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時間；不同外形 扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉 。如今，以美國奧的斯公司為代表的世界各大著名電梯公司各展風(fēng)姿，仍在繼續(xù)進(jìn)行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)。調(diào)頻門控、智能遠(yuǎn)程監(jiān)控、主機(jī)節(jié)能、控制柜低噪音耐用、復(fù)合鋼帶環(huán)保 一款款集納了人類在機(jī)械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競相問世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光輝，人們的生活因此變得更加美好。中國最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國奧的斯公司于1901年安裝的。1932年由美國奧的斯

9、公司安裝在天津利順德酒店的電梯至今還在安全運(yùn)轉(zhuǎn)著。1951年，黨中央提出要在 安裝一臺由我國自行制造的電梯，天津從慶生電機(jī)廠榮接此任，四個月后不辱使命，順利地完成了任務(wù)。十一屆三中全會后，沐浴著改革開放的春風(fēng)，我國電梯業(yè) 進(jìn)入了高速發(fā)展的時期。如今，在我國任何一個城市，電梯都在被廣泛應(yīng)用著。電梯給人們的生活帶來了便利，也為我國現(xiàn)代化建設(shè)的加速發(fā)展提供了強(qiáng)大的保障。1.2 概述1.2.1 電梯的組成電梯是機(jī)電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品,機(jī)械部分相當(dāng)于人的軀體,電器部分相當(dāng)于人的 神經(jīng).機(jī)與電的高度合一,使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜和產(chǎn)品.對于電梯的結(jié)構(gòu)而言, 傳統(tǒng)的方法是分為機(jī)械部分和電氣部分,但以功能系

10、統(tǒng)來描述,則更能反映電梯的特點(diǎn). 下面簡單介紹電梯機(jī)械部分的結(jié)構(gòu),而我們的主要目的是怎樣來控制它。(1) 曳引系統(tǒng)：曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。(2) 導(dǎo)向系統(tǒng)：導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌 作升降運(yùn)動。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。(3) 轎廂：轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組 成。(4) 門系統(tǒng)：門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機(jī)，門鎖裝置組成。(5) 重量平衡系統(tǒng)：系統(tǒng)的主要功能是相對平衡

11、轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。(6) 電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實(shí)行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動機(jī)調(diào)速裝置等組成。(7) 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。(8) 安全保護(hù)系統(tǒng) 保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由電梯限速器、安全鉗、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)裝置組成。1.2.2 電

12、梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動機(jī)通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對重的升降運(yùn)動，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機(jī)工作時松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài) ，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動中的張力和重量變化，使曳引電動機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確停靠。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)動的控制

13、，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運(yùn)動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。(1) 電梯在各服務(wù)層站設(shè)有層門、轎廂運(yùn)行方向指示燈、數(shù)學(xué)顯示轎廂、運(yùn)行位置指層器和召喚電梯按鈕。電梯召喚按鈕使用時，上樓按上方向按鈕，下樓掀按下方向按鈕。(2) 轎廂到達(dá)時，層樓方向指示即顯示轎廂的運(yùn)動方向，乘客判斷欲往方向和確定電 梯正常后進(jìn)入轎廂，注意門扇的關(guān)閉，勿在層門口與轎廂門口對接處逗留。(3) 轎廂內(nèi)有位置顯示器、操縱盤及開關(guān)門按鈕和層樓選層按鈕。進(jìn)入轎廂后，掀按欲往層樓的選層按鈕。若要轎廂門立即關(guān)閉，可掀按關(guān)門按鈕。轎廂層樓位置指示燈顯示抵達(dá)層樓并待轎廂門開啟后即可

14、離開。1.2.3 PLC定義可編程控制器（ProgrammbleController）簡稱PC或PLC。它是在電器控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。目前，PLC已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置，被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。國際電工委員會（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿。在草案中對 可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)

15、用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計”。1.2.4 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。1968年美國通用汽車公司（G.M）為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，

16、希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活、通用性好等優(yōu)點(diǎn)與電器控制系統(tǒng)簡單易懂、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計算機(jī)的人也能很快掌握使用。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項技術(shù)迅速發(fā)展起來。早期的可編程控制器僅有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編

17、程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）。隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。20世紀(jì)80年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16 位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強(qiáng)，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運(yùn)動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能

18、控制器。自從第一臺PLC出現(xiàn)以后，日本、德國、法國等也相繼開始研制PLC，并得到了迅速的發(fā)展。目前，世界上有200多家PLC廠商，400多品種的PLC產(chǎn)品，按地域可分成美國、歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派PLC產(chǎn)品都各具特色，如日本主要發(fā)展中小型PLC，其小型PLC性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價格便宜，在世界市場上占用重要地位。著名的PLC生產(chǎn)廠家主要有美國的A-B（Allen-Bradly）公司、GE（General Electric）公司，日本的三菱電機(jī)（MitsubishiElectric）公司、歐姆龍（OMRON）公司，德國的AEG公司、西門子（Siemens）公司，法國的TE（Telem

19、ecanique）公司等。我國的PLC研制、生產(chǎn)和應(yīng)用也發(fā)展很快，尤其在應(yīng)用方面更為突出。在20世紀(jì)70年代末和80年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進(jìn)了不少國外的PLC。此后，在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計中，PLC的應(yīng)用逐年增多，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，PLC在我國的應(yīng)用越來越廣泛，對提高我國工業(yè)自動化水平起到了巨大的作用。目前，我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)PLC，如遼寧無線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門A-B公司等。從近年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，在世界范圍內(nèi)PLC產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷量、用量高居工業(yè)控制裝置榜首，而且市場需求量一直以每年15%的比率上升。PLC已成為工業(yè)自動化控

20、制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的通用工業(yè)控制裝置。1.2.5 PLC未來展望21世紀(jì)，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可

21、編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed ControlSystem）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為 自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。當(dāng)代PLC技術(shù)的發(fā)展，美國通用汽車以用戶身份提出新一代控制器應(yīng)具備十大條件，這十大條件是：(1)編程方便，可在現(xiàn)場修改程序； (2)維修方便，最好是插件式；(3)可靠性高于繼電器控制柜； (4)體積小于繼電器控制柜；(5)可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機(jī)； (6)在成本上可與繼電器控制競爭； (7)輸入可以是交流115V；(8)輸

22、出為交流115V/2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥； (9)在擴(kuò)展時，原有系統(tǒng)只要很小變更；(10)用戶程序存儲容量至少能擴(kuò)展到4K字節(jié)。1.2.6 PLC的特點(diǎn)PLC技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，主要是因為它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。主要有以下特點(diǎn)：(1) 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故

23、障大為減少。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)?？煽啃?/p>

24、高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC最重要的特點(diǎn)之一。PLC的平均無故障時間可達(dá)幾十萬個小時 ，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施：硬件方面：I/O通道采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源對PLC的影響；對供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對CPU等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。軟件方面：PLC采用掃描工作方式，減少了由于外界環(huán)境干擾引起故障；在PLC系統(tǒng)程序中設(shè)有故障檢測和自診斷程序，能對系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測和判斷；當(dāng)由外界干擾引起故障時，能立即將當(dāng)前重要信息加以封存

25、，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫操作，一旦外界環(huán)境正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的工作。(2) 編程簡單、使用方便目前，大多數(shù)PLC采用的編程語言是梯形圖語言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計算機(jī)知識，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。同時，PLC編程器的操作和使用也很簡單。這也是PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。(3) 硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶

26、選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(4) 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程

27、技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便。(5) 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這

28、很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。PLC的用戶程序大部分可在實(shí)驗室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計和調(diào)試周期。在維修方面，由于PLC的故第58頁 共39頁障率極低，維修工作量很?。欢襊LC具有很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PL C上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。(6) 體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/21/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.2.7 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，在國內(nèi)外PLC

29、已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面：(1) 開關(guān)量邏輯控制利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動線控制等，例如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。(2) 模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)

30、現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。(3) 運(yùn)動控制PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。(4) 過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機(jī)，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制

31、。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID 處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。(5) 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)； 也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型

32、控制系統(tǒng)。(6) 通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計算機(jī)、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，P LC系統(tǒng)與通用計算機(jī)可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（ FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。1.2.8 PLC的基本結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。(1) CPU的構(gòu)成CP

33、U是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)， 是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但

34、對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。(2) 存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。(3) I/O模塊 PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/ O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出

35、點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受

36、CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。(4) 電源模塊 PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。(5) 底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CP U能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。(6) PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作

37、狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。1.2.9 PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。(1) 輸入處理階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入

38、I/ O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(2) 程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在

39、I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。(3) 輸出處理階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。

40、這時， 才是PLC的真正輸出。1.2.10 常用的程序設(shè)計語言(1) 梯形圖（LD Ladder Diagram）梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。這種表達(dá)方式與傳統(tǒng)的繼電器控制電路圖非常相似，不同點(diǎn)是它的特定的元件和構(gòu)圖規(guī)則。它比較直觀、形象，對于那些熟悉繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的人來說，易被接受。這種表達(dá)方式特別適用于比較簡單的控制功能的編程。如圖1-1a)所示的繼電器控制電路，用PLC完成其功能的梯形圖如圖1-1b)。圖1-1繼電器控制電路及用PLC完成其功能的梯形圖梯形圖的要點(diǎn)：梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每個繼電器線圈為一個邏輯行，即一層階梯。每一

41、邏輯行起于左母線，然后是觸點(diǎn)的各種連接，最后終止于繼電器線圈（也可以加上一條右母線）。整個圖形呈階梯狀。(2) 功能模塊圖（FBD Function Black Diagram）功能模塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的編程語言。該語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算，方框被“導(dǎo)線”連接在一起，信號自左向右流動。例如對應(yīng)于圖1-2a)的功能模塊圖如圖1-2b)所示。圖1-2功能模塊圖功能模塊圖的特點(diǎn)是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；以圖形的形式表達(dá)功能，直觀，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握；對規(guī)

42、模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時間大大減少。(3) 順序功能流程圖（SFC Sequential Function Chart）順序功能流程圖的規(guī)則是：將順序流程動作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。由于順序功能流程圖描述控制過程詳細(xì)具體（包括：每一步的輸入信號，每一步的工作內(nèi)容，每一步的輸出狀態(tài)，框與框之間的轉(zhuǎn)換條件。），因此程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，可大大減輕編程工作量，縮短編程和調(diào)試時間

43、。特別適用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合。圖1-3是一個簡單的順序功能流程圖的示意圖。圖1-3順序功能流程圖的示意圖(4) 指令表（IL Instruction List）它采用類似于匯編語言的指令語句來編程。指令語句的一般格式為：操作碼 操作數(shù)。操作碼又稱為編程指令，用助記符表示，它指示CPU要完成的操作，包括邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、定時、計數(shù)、移位、傳送等。操作數(shù)給出操作碼所指定操作的對象或執(zhí)行該操作所需的數(shù)據(jù)，通常為編程元件的編號或常數(shù)，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器以及定時器、計數(shù)器的設(shè)定值等。指令語句對熟悉匯編語言的編程者特別容易接受，它編程設(shè)備

44、簡單，編程簡便。采用指令語句編程時，通常都預(yù)先用以上幾種方式之一表達(dá)控制原理，然后改寫成相應(yīng)的指令語句。應(yīng)用最多的是采用梯形圖與指令語句結(jié)合編程，即先按控制要求畫出梯形圖 ，再根據(jù)梯形圖寫出相應(yīng)的指令程序。因PLC是按照指令存入存儲器中的先后順序來執(zhí)行程序的，故要求程序中指令和順序要正確。圖1-4為圖1-2a)的指令表。(5) 結(jié)構(gòu)化文本（ST Structured Text）結(jié)構(gòu)化文本是IEC工作組對各種高級編程語言合理地吸收、借鑒的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的針對工業(yè)控制的一種專用高級編程語言。結(jié)構(gòu)化文本的特點(diǎn)是：能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制運(yùn)算；編寫的程序簡潔、緊湊；需要有一定的計算機(jī)高級語言的知識和編程技巧。因

45、此，這種語言主要用于其他編程語言較難實(shí)現(xiàn)的用戶程序編制。第二章課題的任務(wù)分析2.1 基于三菱FX2N系列PLC電梯控制系統(tǒng)分析2.1.1 概述隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實(shí)際 上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自

46、動調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機(jī)控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。2.1.2 電梯理想運(yùn)行曲線根據(jù)大量的研究和實(shí)驗表明,人可接受的最大加速度為am1.5m/s2, 加速度變化率m3m/s3,電梯的理想運(yùn)行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲線實(shí)現(xiàn)較為困難，而三角形曲

47、線最大加速度和在啟動及制動段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的加速度變化率均大于梯形曲線，即+m跳變到-m或由-m跳變到+m的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實(shí)現(xiàn)并且有良好加速度變 化率頻繁指標(biāo)，故被廣泛采用，采用梯形加速度曲線電梯的理想運(yùn)行曲線如圖2-1所示：圖2-1電梯的理想速度曲線智能變頻器是為電梯的靈活調(diào)速、控制及高精度平層等要求而專門設(shè)計的電梯專用變頻器，可配用通用的三相異步電動機(jī)，并具有智能化軟件、標(biāo)準(zhǔn)接口、菜單提示、輸入電梯曲線及其它關(guān)鍵參數(shù)等功能。其具有調(diào)試方便快捷，而且能自動實(shí)現(xiàn)單多層功能， 并具有自動優(yōu)化減速曲線的功能，由其組成的調(diào)速系統(tǒng)的爬行時間少，平層距離短，不論是雙繞組電動機(jī)，還是

48、單繞組電動機(jī)均可適用，其最高設(shè)計速度可達(dá)4m/s，其獨(dú)特的電腦監(jiān)控軟件，可選擇串行接口實(shí)現(xiàn)輸入/輸出信號的無觸點(diǎn)控制。變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng)，當(dāng)變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動電動機(jī)，達(dá)到最大速度后，勻速運(yùn)行，在到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時，控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行速度， 在減速運(yùn)行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點(diǎn)到平層點(diǎn)之間的距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運(yùn)行，使低速爬行時間縮短至0.3s,在電梯的平層過程中變頻器通過調(diào)整平層速度或制動斜坡來調(diào)整平層精度。即當(dāng)電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜

49、坡值，反之則減少低速度值或增大制動斜坡值，在電梯到距平層位置4-10cm時，有平層開關(guān)自動斷開低速信號，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實(shí)現(xiàn)高精度的平層，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。2.1.3 電梯速度曲線電梯運(yùn)行的舒適性取決于其運(yùn)行過程中加速度a和加速度變化率p的大小，過大的加速度或加速度變化率會造成乘客的不適感。同時，為保證電梯的運(yùn)行效率，a、p的值不宜過小。能保證a、p最佳取值的電梯運(yùn)行曲線稱為電梯的理想運(yùn)行曲線。電梯運(yùn)行的理想曲線應(yīng)是拋物線- 直線綜合速度曲線，即電梯的加、減過程由拋物線和直線構(gòu)成。電梯給定曲線是否理想， 直接影響實(shí)際的運(yùn)行曲線。(1) 速度曲線產(chǎn)生方法采用的FX2N-64-MR PLC，并

50、考慮輸入輸出點(diǎn)要求增加了FX-8EYT、FX- 16EYR、FX-8EYR三個擴(kuò)展模塊和FX2-40AW雙絞線通信適配器，F(xiàn)X2-40AW用于系統(tǒng)串行通信。利用PLC擴(kuò)展功能模塊D/A模塊實(shí)現(xiàn)速度理想曲線輸出，事先將數(shù)字化的理想速度曲線存入PLC寄存器，程序運(yùn)行時，通過查表方式寫入D/A，由D/A轉(zhuǎn)換成模擬量后將速度理想曲線輸出。(2) 加速給定曲線的產(chǎn)生8位D/A輸出05V/010V，對應(yīng)數(shù)字值為16進(jìn)制數(shù)00FF，共255級。若電梯加速時間在2.53秒之間。按保守值計算，電梯加速過程中每次查表的時間間隔不宜超過10 ms。由于電梯邏輯控制部分程序最大，而PLC運(yùn)行采用周期掃描機(jī)制，因而采用

51、通常的查表方法，每次查表的指令時間間隔過長，不能滿足給定曲線的精度要求。在PLC運(yùn)行過程中，其CPU與各設(shè)備之間的信息交換、用戶程序的執(zhí)行、信號采集、控制量的輸出等操作都是按照固定的順序以循環(huán)掃描的方式進(jìn)行的，每個循環(huán)都要對所有功能進(jìn)行查詢 、判斷和操作。這種順序和格式不能人為改變。通常一個掃描周期，基本要完成六個步驟的工作，包括運(yùn)行監(jiān)視、與編程器交換信息、與數(shù)字處理器交換信息、與通訊處理器交換信息、執(zhí)行用戶程序和輸入輸出接口服務(wù)等。在一個周期內(nèi)，CPU對整個用戶程序只執(zhí)行一遍。這種機(jī)制有其方便的一面，但實(shí)時性差。過長的掃描時間，直接影響系統(tǒng)對信號響應(yīng)的效果，在保證控制功能的前提下，最大限度地

52、縮短CPU的周期掃描時間是一個很復(fù)雜的問題。一般只能從用戶程序執(zhí)行時間最短采取方法。電梯邏輯控制部分的程序掃描時間已超過10ms，盡管采取了一些減少程序掃描時間的辦法，但仍無法將掃描時間降到10ms以下。同時，制動段曲線采用按距離原則，每段距離到的響應(yīng)時間也不宜超過10 ms。為滿足系統(tǒng)的實(shí)時性要求，在速度曲線的產(chǎn)生方式中，采用中斷方法，從而有效地克服了PLC掃描機(jī)制的限制。起動加速運(yùn)行由定周期中斷服務(wù)程序完成。這種中斷不能由程序進(jìn)行開關(guān)，一旦設(shè)定，就一直按設(shè)定時間間隔循環(huán)中斷，所以，起動運(yùn)行條件需放在中斷服務(wù)程序中，在不滿足運(yùn)行條件時，中斷即返回。(3) 減速制動曲線的產(chǎn)生為保證制動過程的完

53、成，需在主程序中進(jìn)行制動條件判斷和減速點(diǎn)確定。在減速點(diǎn)確定之前，電梯一直處于加速或穩(wěn)速運(yùn)行過程中。加速過程由固定周期中斷完成，加速到對應(yīng)模式的最大值之后，加速程序運(yùn)行條件不再滿足，每次中斷后，不再執(zhí)行加速程序，直接從中斷返回。電梯以對應(yīng)模式的最大值運(yùn)行，在該模式減速點(diǎn)到后，產(chǎn)生高速計數(shù)中斷，執(zhí)行減速服務(wù)程序。在該中斷服務(wù)程序中修改計數(shù)器設(shè)定值的條件，保證下次中斷執(zhí)行。在PLC的內(nèi)部寄存器中，減速曲線表的數(shù)值由大到小排列，每次中斷都執(zhí)行一次“表指針加1操作，則下一次中斷的查表值將小于本次中斷的查表值。門區(qū)和平層區(qū)的判斷均由外部信號給出，以保證減速過程的可靠性。2.1.4 電梯控制系統(tǒng)(1) 電梯

54、控制系統(tǒng)特性在電梯運(yùn)行曲線中的啟動段是關(guān)系到電梯運(yùn)行舒適感指標(biāo)的主要環(huán)節(jié),而舒適感又與加速度直接相關(guān),根據(jù)控制理論,要使某個量按預(yù)定規(guī)律變化必須對其進(jìn)行直接控制, 對于電梯控制系統(tǒng)來說,要使加速度按理想曲線變化就必須采用加速度反饋,根據(jù)電動 機(jī)的力矩方程式:MMZ=M=J（dn/dt），可見加速度的變化率反映了系統(tǒng)動態(tài)轉(zhuǎn)距的變化，控制加速度就控制系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)距M=MMZ。故在此段采用加速度的時間控制原則，當(dāng)啟動上升段速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的90%時，將系統(tǒng)由加速度控制切換到速度控制，因為在穩(wěn)速段，速度為恒值控制波動較小，加速度變化不大，且采用速度閉環(huán)控制可以使穩(wěn)態(tài)速度保持一定的精度，為制動段的精確平層

55、創(chuàng)造條件。在系統(tǒng)的速度上升段和穩(wěn)速段雖都采用PI調(diào)節(jié)器控制，但兩段的PI參數(shù)是不同的，以提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。在系統(tǒng)的制動段，即要對減速度進(jìn)行必要的控制，以保證舒適感，又要嚴(yán)格地按電梯運(yùn)行的速度和距離的關(guān)系來控制，以保證平層的精度。在系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降至120r/min之前，為了使兩者得到兼顧，采取以加速度對時間控制為主，同時根據(jù)在每一制動距離上實(shí)際轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)速的偏差來修正加速度給定曲線的方法。例如在距離平層點(diǎn)的某一距離L處，速度應(yīng)降為 Vm/s，而實(shí)際轉(zhuǎn)速高為Vm/s，則說明所加的制動轉(zhuǎn)距不夠，因此計算出此處的給定減速度值-ag后，使其再加上一個負(fù)偏差，即使此處的減速度給定值修正為-（ag+）

56、使給定減速度與實(shí)際速度負(fù)偏差加大，從而加大了制動轉(zhuǎn)距，使速度很快降到標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降到120r/min以后，此時轎廂距平層只有十幾厘米，電梯的運(yùn)行速度很低，為防止未到平層區(qū)就停車的現(xiàn)象出現(xiàn)，以使電梯能較快地進(jìn)入平層區(qū)，在此段采用比例調(diào)節(jié)，并采用時間優(yōu)化控制，以保證電梯準(zhǔn)確及時地進(jìn)入平層區(qū)，以達(dá)到準(zhǔn)確可靠平層。(2) 電梯控制構(gòu)成由于電梯的運(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，轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送PLC的計數(shù)器來進(jìn)行控制。同時，每層樓設(shè)置一個接近開關(guān)用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。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，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)。2.2 整體設(shè)計流程的確定系統(tǒng)設(shè)計的步驟 (1) 確定控制對象和控制范圍 (2) 可編程控制器的機(jī)型選擇