PLC控制電梯自動化

PLC控制電梯自動化,plc,控制,節(jié)制,電梯,自動化 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2017屆 畢 業(yè) 設(shè) 計 班 級： 14301班 姓 名： 李璞 指導(dǎo)教師： 劉衛(wèi)紅 2017年 05 月 5 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 項目說明書 設(shè)計題目： PLC控制電梯自動化 專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 14301班 學(xué) 號： 201403020118 設(shè) 計 者： 李璞 指導(dǎo)教師： 劉衛(wèi)紅 完成時間： 2017.05.5 摘 要 本文講述的是四層電梯的三菱PLC控制系統(tǒng)。電梯是一種運輸設(shè)備，運行的方式主要是垂直方向的,在高層建筑的運輸，它扮演著重要的作用。它依靠電力系統(tǒng)，驅(qū)動一個能載物或人的轎廂，使其能在建筑的井道里的導(dǎo)軌上做垂直升降運動。 電梯的控制系統(tǒng)也從以前的繼電器控制漸漸發(fā)展成現(xiàn)在的PLC系統(tǒng)，電梯在運行中，是要滿足“穩(wěn)、準、快”的運行的要求。為了這個達到這個要求，本控制系統(tǒng)主要是由可編程控制器（PLC）作為核心控制元件，輔助以三相交流異步電動機、繼電器、接觸器、行程開關(guān)、按鈕、發(fā)光指示器的控制系統(tǒng)。 本三菱PLC控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電梯的上升下降；平層；起動、停止控制。其設(shè)計簡單、工作效率高、平層準確度高、易于理解與掌握。 關(guān)鍵詞： PLC控制系統(tǒng) 四層電梯 三菱 2 摘 要 Abstract This article is about the five layers of Siemens PLC control system of the lift. Elevator is a kind of transportation equipment, operation way is mainly vertical direction, transport in high-rise buildings, it plays an important role. It depends on the power system, can drive a slide or capsules, can make it in the construction of hole on the guide rail vertical lifting movement. Elevator control system is also from the previous relay control gradually developed into the current PLC system, the elevator in the operation, is to meet the "steady, accurate, fast" operation requirements. For this meet this requirement, the control system is mainly composed of programmable controller (PLC) as the core control components, auxiliary to three-phase ac asynchronous motor, relay, contactor, trip switch, button, luminous indicator of control system. The Siemens PLC control system can realize the lift up and down; Flat layer; Start and stop control. Its simple design, high work efficiency, flat layer with high accuracy, easy to understand and grasp. Keywords: PLC control system Four layers of elevator Siemens 4 目 錄 第1章 引言 1 1.1研究背景 1 1.2研究的現(xiàn)狀 1 1.3研究的意義及內(nèi)容 2 第2章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動態(tài) 3 2.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展 3 2.2 電梯設(shè)備 4 2.2.1 電梯的分類 4 2.2.2 電梯的基本結(jié)構(gòu) 5 2.2.3 電梯的安全保護裝置 6 2.2.4 電梯技術(shù)發(fā)展情況 7 2.2.5 電梯發(fā)展展望 7 第3章 三菱FX2N 系列可編程序控制器介紹 8 3.1 可編程控制器的基礎(chǔ)認識 8 3.1.1 三菱FX2N PLC的主要特點 8 3.1.2 PLC系統(tǒng)的組成 9 3.2 可編程序控制器的工作方式及編程語言 11 3.2.1 PLC的工作方式 11 3.2.2 PLC的編程語言 13 第4章 PLC控制系統(tǒng)選擇及硬件設(shè)計 13 4.1 PLC控制在電梯控制中的優(yōu)勢 13 4.2系統(tǒng)組成圖及主電路 14 4.3 系統(tǒng)變量定義及I/O分配表 15 4.4 PLC接線圖設(shè)計 18 第5章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 18 5.1 電梯升降流程圖 18 5.2 電梯控制要求分析 19 5.3 程序設(shè)計 21 第6章 仿真調(diào)試解決問題 26 第7章 結(jié)論 30 第8章 參考文獻 31 第9章 致 謝 32 第10章 附錄 33 第11章 譯文 47 1 第1章 引言 1.1研究背景 電梯是一種多學(xué)科和技術(shù)相結(jié)合的高科技機電設(shè)備，它涵蓋了機械原理應(yīng)用、電氣技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)、人體工程學(xué)及空氣動力學(xué)等諸多學(xué)科和創(chuàng)新技術(shù)。電梯作為一種較為復(fù)雜的機電一體化設(shè)備，它由多許機械構(gòu)件和電子、電氣、大規(guī)模集成電路組成的微型計算系統(tǒng)及聲、光控制部件所組成。電梯能實現(xiàn)的功能有很多，主功能如：電梯的定向選層、、穩(wěn)速運行、到站減速、平層停車、開關(guān)門。還有一些輔助功能，如檢修功能、安全保護功能、消防功能、樓層顯示等。 電梯控制系統(tǒng)通過繼電器控制，可編程控制器（PLC），單片機控制，多微機控制的形式了。 20世紀80年代的第一個繼電器控制系統(tǒng)是最廣泛的控制方式之一，有簡潔易懂的優(yōu)點和易于記憶，但是系統(tǒng)的缺點是有大量的繼電器和接觸器來控制硬件連接，該硬件接觸觸點之間接觸容易不良，導(dǎo)致高故障率，并在一段空間內(nèi)增大控制柜的體積。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，其在電梯控制應(yīng)用越來越成熟，并逐步取代大部分繼電器控制。因為可編程控制器（PLC）隨著計算機技術(shù)的推進是有不可替代的優(yōu)勢。它可以通過邏輯控制功能繼電器和接觸較少，可靠性高，故障率低，維修方便，噪音低來實現(xiàn)，其主要優(yōu)點是只動動手指改改程序，就可以改變電梯控制。PLC的編程語言并不一定需要專門的計算機知識，通俗易懂，使工程師能夠迅速掌握。 1.2研究的現(xiàn)狀 隨著人口的增加，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，各種技術(shù)的快速發(fā)展，使得電梯控制系統(tǒng)已經(jīng)上升到了一個新的層次。電梯是隨機地根據(jù)外部呼叫信號，然后根據(jù)自身的運行規(guī)律進行工作的設(shè)備，這是需要一個人機交流的工程，僅僅用簡單的順序控制或邏輯控制是無法完成這個控制過程的。所以，控制電梯是一個隨機的邏輯方法。現(xiàn)在電梯控制通常使用兩種,一種是信號控制單元采用微型計算機,它意識到電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定,阻力是變頻器的控制來完成;第二個是可編程序控制器(PLC)代替信號采集由微機控制實現(xiàn)。從控制方法和性能的兩個控制沒有太多區(qū)別。以國內(nèi)公司來說。他們大多用第二種方法，這與我國公司規(guī)模小，設(shè)計與制造微機系統(tǒng)成本過高有關(guān)；而PLC的諸多優(yōu)勢，編程語言簡單易懂，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾性能好等特點，所以目前的電梯控制系統(tǒng)一般都采用這種方法。 1.3研究的意義及內(nèi)容 此次畢業(yè)設(shè)計的意義： 1、學(xué)習(xí)基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握PLC的簡單設(shè)計法、設(shè)計步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計的能力。 2、了解實際生活中電梯的自動控制原理。 3、培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容： 電梯模型由“四層四站電梯對象、電機、正反向繼電器、轎廂、內(nèi)選召喚按鈕、外選召喚按鈕、外呼指示燈、內(nèi)選指示燈、樓層顯示、上下行顯示、平層電磁傳感器檢測”等組成，采用S7-200PLC進行控制，實現(xiàn)對電機的驅(qū)動，上、下行的順序控制，隨即呼叫的優(yōu)化控制，自動準確定位，上、下行及平層指示燈顯示。 設(shè)計的主要內(nèi)容包括： 設(shè)計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖等; 系統(tǒng)有啟動、停止功能； 轎廂開門、關(guān)門用指示燈顯示； 運用功能指令進行PLC控制程序設(shè)計，并有主程序、子程序和中斷程序； 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計； 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)四層電梯的控制要求。 第2章 電梯設(shè)備及電梯發(fā)展動態(tài) 2.1 電梯的出現(xiàn)及發(fā)展 1854年,世界博覽會在水晶宮舉行在紐約,美國人 Elisha. graves. Otis首先向世界展示他的發(fā)明——歷史上第一臺安全電梯。從那時起,電梯在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。命名奧的斯電梯公司的名字,開始她輝煌的旅程。自150年以來,它已經(jīng)發(fā)展成為世界、亞洲和中國領(lǐng)先的電梯公司。 自中國改革開放政策,高層建筑如雨后春筍般在全國各地立起,為作為高層建筑的垂直交通工具,電梯的需求增長也大幅增加。各種類型和規(guī)格的電梯在高層建筑已經(jīng)投入運營。為了確保電梯的正常運行,安全使用,必須了解電梯,熟悉電梯,電梯管理,保障電梯。 20世紀初，美國出現(xiàn)了曳引式電梯，其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，從圖中可見，鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，而另一端與對重連接，隨曳引輪的轉(zhuǎn)動，靠鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力使轎廂與對重作一升一降的相反運動。顯然，鋼絲繩不用纏繞，因此鋼絲繩的長度和股數(shù)均不受限，當然轎廂的載重以及提升高度就得到了提高，從而滿足了人們對電梯的使用需求。所以，曳引式電梯在近一百年來的歷史變遷中，一直受到重視，并持續(xù)發(fā)展使用至今。 圖2-1 曳引式電梯示意圖 在隨后的幾十年里,電梯控制系統(tǒng)和自動平層1 -轎廂 ，2-曳引輪，3 -重量通過改變電動機轉(zhuǎn)速控制方法的來調(diào)整電梯的運行速度技術(shù)已經(jīng)開發(fā),1933年世界上第一個運行速度是6米/秒電梯安裝在美國紐約帝國大廈。 第二次世界大戰(zhàn)之后,建筑業(yè)的發(fā)展促進電梯發(fā)展進入高峰期,代表新技術(shù)電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電梯領(lǐng)域的同時,在電梯群控制、高速電梯,交流變頻變壓電梯速度也迅猛發(fā)展。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,晶閘管變流器設(shè)備正越來越多地用于電梯系統(tǒng),使電梯的拖動系統(tǒng)簡化和提高性能。交流調(diào)速系統(tǒng)研究和發(fā)展的同時,使交流電梯速度控制性能明顯改善。到1980年代,通過控制電動機定子電壓和頻率調(diào)速運行的電梯調(diào)頻技術(shù)的成功開發(fā),交流變壓變頻(VVVF)調(diào)速電梯,電梯拖動的開辟了一個新的領(lǐng)域。1993年,日本生產(chǎn)的高速12.5 m / s,交流變壓變頻調(diào)速電梯,結(jié)束了直流高速電梯領(lǐng)域的壟斷歷史。 電梯發(fā)展到了今天,新技術(shù)的使用和應(yīng)用進入全面發(fā)展時期,隨著智能的興起,信息化建設(shè)和完善,電梯不僅要求垂直運輸?shù)幕竟δ?還應(yīng)該以人為本提高舒適性,尤其是智能控制電梯運行的角度看,電梯服務(wù)不再是一個單一的“最短”問題,也但使用模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)方法,以達到最好的模型在單梯和組控制管理。合理的分配和使用遠程監(jiān)測和故障診斷,節(jié)約能源和減少環(huán)境污染等。本文主要關(guān)注電梯的升降控制邏輯,不是主電機速度的快慢以及電梯安全保護措施。 2.2 電梯設(shè)備 2.2.1 電梯的分類 電梯的分類有各式各樣： （1）按速度分類 低速電梯 1m/s以下 高速電梯 2-3m/s 超高速電梯 3-10m/s （2）按用途分類 乘客電梯 住宅電梯 觀光電梯 載貨電梯 客貨兩用電梯 車輛電梯 其他電梯 （3）按拖動方式分類 交流電梯 直流電梯 液壓電梯 齒輪齒條電梯 螺桿式電梯 （4）按有無司機分類 有司機電梯 無司機電梯 有/無司機電梯 （5）按控制方式分類 手柄操縱控制電梯 按鈕控制電梯 信號控制電梯 集選控制電梯 群控電梯 （6）按曳引機結(jié)構(gòu)分類 有齒曳引機電梯 無齒曳引機電梯 （7）其它分類方式 按轎廂尺寸分類時，經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等詞來形容電梯。 按機房位置分為：上置式電梯是機房位于井道頂部的；下置式電梯。 是機房位于底部的。 2.2.2 電梯的基本結(jié)構(gòu) （1）拽引系統(tǒng) 電梯拽系統(tǒng)的功能是輸出動力和傳遞動力，驅(qū)動電梯運行。主要由拽引機，拽引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。拽引機為電梯的運行提供動力 （2）導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使得轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌做升降運動。 （3）門系統(tǒng) 門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動機構(gòu)等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇，門導(dǎo)軌架，等組成，層門設(shè)在層站入口處。開門電機設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門的動力源。 （4）轎廂 轎廂是運送乘客或者貨物的電梯組件。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機構(gòu)，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風裝置，轎廂裝飾件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定 （5）重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側(cè)拽引鋼絲繩長度變化對電梯的平衡設(shè)計影響的裝置。 （6）電氣控制系統(tǒng) 電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運行邏輯功能要求，控制電梯的運行，設(shè)置在機房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內(nèi)的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號，使電梯轎廂準確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的?？空緯r，欲使轎廂地坎與廳門地坎達到同一平面的操作。位置顯示裝置是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門的指示燈，廳門指示燈還用尖頭指示電梯的運行方向。 2.2.3 電梯的安全保護裝置 （1） 電磁制動器：安裝在曳引機軸上，通常用直流電磁制動器，開始運行時通電松閘，停層時斷電制動剎車。 （2） 強迫減速開關(guān)：各自裝在井道的頂部和底部，如果轎廂駛過端站未能換速減速時，轎廂上的撞塊就觸發(fā)此開關(guān)，經(jīng)過電器傳動控制裝置，讓電動機強迫減速。 （3） 限位開關(guān)：當轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動作，關(guān)閉電源并制動，強制停車。 （4） 行程極限保護開關(guān)：如果限位開關(guān)沒起作用，轎廂通過端站時，此開關(guān)動作。 （5） 急停按鈕：裝在轎廂司機操縱盤的上面，出現(xiàn)異常情況時，按此按鈕關(guān)閉電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。 （6） 廳門開關(guān)：每個廳門均裝著門鎖開關(guān)。只有當廳門關(guān)上才能讓電梯啟動；運行中如果出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯馬上停車。 （7） 關(guān)門安全開關(guān)：常用的是裝在轎廂門邊的安全觸板，關(guān)門過程中如安全觸板碰觸到乘客時，便會發(fā)出信號，門電機就停止關(guān)門，開始反向開門，延時重新開門，除此還有紅外線開關(guān)等。 （8） 超載開關(guān)：如果超載時轎底的下降開關(guān)會動作，電梯無法關(guān)門和運行。 （9） 其它開關(guān)：安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。 2.2.4 電梯技術(shù)發(fā)展情況 (1)電梯速度越來越快,高速,超高速電梯越來越多。 (2)電梯的拖動技術(shù)有更好的發(fā)展,直流電梯因為能源消耗大等缺點,需要大量的維護。交流電梯、液壓電梯運行平穩(wěn),位置靈活等特點,逐漸取代了它,越來越廣泛應(yīng)用于高樓。電梯的控制也得到快速發(fā)展,已從先前的應(yīng)用(AC - VP)成為一個調(diào)壓調(diào)速(AC - VV)和頻率調(diào)制(AC變頻調(diào)速)調(diào)壓調(diào)速,使電梯速度、加速度控制更符合人的生理需求,極大地提高電梯的舒適感。 (3)電梯控制的邏輯發(fā)展從過去簡單的繼電器—接觸器控制到可編程控制器(PLC)和微機控制,控制方式發(fā)展從處理控制、信號控制集控制、并行控制、組織控制，電梯的可靠性大大提高。 (4)不斷加強管理功能的電梯,電梯普遍采用微機控制技術(shù),不斷地滿足使用功能的需求的支持。如緊急停止操作,和特殊的消防系統(tǒng),監(jiān)測系統(tǒng)等。 (5)智能組控制管理是廣泛使用的。 (6)機械傳動,由于國際機構(gòu)的加工水平的不斷改進,使螺旋齒輪傳動和行星齒輪傳動在電梯的應(yīng)用正變得越來越多。 2.2.5 電梯發(fā)展展望 （1） 結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化。 隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù),電梯發(fā)展成機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,體積小，材料輕量級,技術(shù)先進,外觀美麗。同時,無機房電梯在新的世紀里將會有更大的發(fā)展速度。 （2） 技術(shù)含量更高，性能更好。 電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展很快,幾年前推出先進的性能,高舒適度的VVVF電梯,電梯行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)成為一個標準配置,因為無齒輪永磁同步機更節(jié)能和更清潔、更安全、更安靜、更經(jīng)濟的特點,所以永磁同步曳引機正逐漸成為主流的新型牽引機;由于永磁技術(shù)的進步,未來可能取代變頻調(diào)速技術(shù)。此外,網(wǎng)絡(luò)控制和智能控制系統(tǒng)先進,速度、準確性和可靠性的控制也是電梯的發(fā)展趨勢。 （3） 安裝更方便、更快捷 高效、安全、可重用沒有安裝支架,將是高層電梯安裝的主要方法,隨著技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用,電梯安裝硬件系統(tǒng)帶來更多的方便,使電梯安裝更快更有效。 此外,電梯安全裝置、雙向的無底坑,無線控制、綠色環(huán)保、安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適,也是未來重要的發(fā)展方向。 第3章 三菱FX2N 系列可編程序控制器介紹 3.1 可編程控制器的基礎(chǔ)認識 3.1.1 三菱FX2N PLC的主要特點 三菱FX2N PLC的主要特點： 一個程序包的單元型可編程控制器 采用裝卸式端子臺 內(nèi)裝RUN/STOP開關(guān) 程序存儲器 鐘表功能 RUN寫入 元件注解 利用鍵盤保護程序（編程手冊，外圍設(shè)備手冊） 豐富的輸出入擴展設(shè)備 豐富的特殊擴展設(shè)備 用SFC表現(xiàn)的編程 簡便的應(yīng)用指令群 高速處理 PLC的性能指標和分類 PLC的主要性能指標 輸入／輸出點數(shù)（I／O點數(shù)） I／O點數(shù)是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標志著可以接多少個開關(guān)、按鈕和可以控制多少個負載。 存儲容量 存儲容量是指可編程序控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲器容量，一般以步為單位，二進制16位即一個字為一步。 掃描速度 一般以執(zhí)行1000步指令所需時間來衡量，單位為ms/k步，也有以執(zhí)行一步指令所需時間來計算的，單位用μs/步。 功能擴展能力 可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)用的需要，如A／D模塊、D／A模塊、位置控制模塊等。 指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)是指一臺可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強弱的主要指標。 PLC的分類 通常，PLC產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進行分類。按結(jié)構(gòu)形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型PLC三種類型。 3.1.2 PLC系統(tǒng)的組成 PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計算機控制系統(tǒng)相似。PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。 1、PLC的硬件結(jié)構(gòu) 一套PLC系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲器、輸入／輸出接口、內(nèi)部電源）、I／O擴展單元及外部設(shè)備組成。圖3-1為PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖。 輸入電路 CPU EPROM RAM 輸出電路 基本單元 內(nèi)部電源 擴展I/O接口 各種外設(shè)接口 輸出信號 現(xiàn)場輸入信號 主機 編程器 打印機 … PC機 … 輸入電路 輸出電路 擴展單元 … 輸出信號 擴展連接電纜 至其他擴展單元 … … 現(xiàn)場輸入信號 圖3-1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖 圖3-2為三菱FX2N小型PLC產(chǎn)品主機示意圖。本課題中FX2N－48MR為基本單元，帶有48個I／O點(24入、24出)，M表示主機、R表示該單元為繼電器輸出型。 圖3-2 三菱FX2N小型PLC產(chǎn)品主機示意圖 2、PLC的軟件 PLC的軟件系統(tǒng)指PLC所使用的各種程序的集合，它由系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶程序（應(yīng)用軟件）組成。系統(tǒng)程序：包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據(jù)控制要求，用PLC的編程語言（如梯形圖）編制的應(yīng)用程序。 開始 內(nèi)部處理 通信處理 RUN方式？ 輸入掃描 程序執(zhí)行 輸出處理 N Y 3.2 可編程序控制器的工作方式及編程語言 3.2.1 PLC的工作方式 PLC的掃描工作方式如圖3-3， 圖3-3 PLC的掃描過程 可編程序控制器在進入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重要進行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r的掃描過程如圖2-3所示，包括五個階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān)。 PLC的程序執(zhí)行過程 輸入端子 輸入映象寄存器 輸出映像寄存器 輸出鎖存器 輸出端子 輸入 ………. 輸出 程序執(zhí)行階段 輸入采樣階段 輸出刷新階段 X001 Y001 Y001 M1 讀 讀 ① ② ③ ④ ⑤ PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段，如圖3-4所示。 圖3-4 PLC的程序執(zhí)行過程 PLC的掃描周期 在PLC的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設(shè)（如編程器、上位計算機）通信等處理。即一個掃描周期還應(yīng)包含自診斷及與外設(shè)通信等時間。 PLC的I／O響應(yīng)時間 PLC采用集中I／O刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會改變，還會影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時間為2-3個掃描周期。 3.2.2 PLC的編程語言 PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多，順序功能圖語言也在許多場合被采用。本課題所采用的編程語言為梯形圖語言。 第4章 PLC控制系統(tǒng)選擇及硬件設(shè)計 4.1 PLC控制在電梯控制中的優(yōu)勢 在電梯的電氣系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統(tǒng)必須起動各種控制信號和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等），要達到這些控制目的，其方法有： 繼電器—接觸器控制系統(tǒng) 這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點：動合觸點易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。 微機控制系統(tǒng) 電梯的微機控制系統(tǒng)實質(zhì)上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程序存貯器中的程序來完成的控制系統(tǒng)。因此對于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要改變程序存貯器中的程序指令即可，而無需變更或增減硬件系統(tǒng)的元件或布線。因此，十分方便于使用和管理，并提高系統(tǒng)的可靠性，減小控制系統(tǒng)體積，降低了能耗及其維修保養(yǎng)費用。雖然微機控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優(yōu)越性。但是，對一般的電梯而言，應(yīng)用微機控制也有其局限性和不足之處。其缺點是：微型計算機是按數(shù)字運算的需要而設(shè)計的，功能比較齊全，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；而一般的電梯控制只需要進行簡單的邏輯運算，運算方式多為“與”、“或”、“非”幾種，運算位數(shù)只需1位，即“1”與“0”。因此，使用微機就有“大材小用”之嫌。此外，微機的接口電路沒有標準件，而且一般不控制強電。但在電梯控制中，往往要求能直接控制110V或220V的用電設(shè)備，如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機控制的成本、運行和維修費用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機控制在經(jīng)濟上不合算。 PLC控制系統(tǒng) PLC充分利用了微型計算機的原理和技術(shù)，保留計算機控制的優(yōu)點，而克服了它的缺點。它具有強大的生命力，各工業(yè)部分紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路，取得了明顯的效果。 總之，PLC是采用微機技術(shù)制造的通用自動控制設(shè)備，它能控制開關(guān)量、模擬量、具有可靠性高、抗干擾能力強、并具有完成邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)、運算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設(shè)備。它不僅能用于控制機械設(shè)備、流水線和各種設(shè)備的運行過程，將PLC用于控制電梯各種操作和處理相關(guān)信息也是可行的。 4.2系統(tǒng)組成圖及主電路 電梯的自動控制主要有核心控制元件PLC、動力元件電動機、按鈕、指示燈、位置電磁感應(yīng)開關(guān)、門電動機、門行程開關(guān)組成。 在某層按外召喚開關(guān)，轎廂自動到達并完成開門、關(guān)門動作，等待內(nèi)選指示，選擇內(nèi)選后，轎廂運送到該選擇樓層后自動開門，關(guān)門。系統(tǒng)組成圖示意圖如圖4-1，主電路如圖4-2。 CPU 電動機、指示燈 按鈕 圖4-1系統(tǒng)組成示意圖 圖4-2 主電路圖 4.3 系統(tǒng)變量定義及I/O分配表 電梯系統(tǒng)電氣部分的主要組成就是電機拖動，信號元件以及轎內(nèi)和外部的控制按扭。如何合理的設(shè)置和使用這些資源，對于解決這類問題至關(guān)重要。設(shè)計中首先要了解控制對象的特點，從而確定有關(guān)的PLC輸入、輸出點的選擇。 對于一個四層電梯的控制，要解決的主要問題包括以下幾個方面： （1）電梯的啟動和停止； （2）轎廂內(nèi)選按扭以及各層門廳外呼按扭的設(shè)置； （3）電梯運行位置的監(jiān)測； （4）電梯開關(guān)門和狀態(tài)的監(jiān)測； （5）電梯的各種指示燈； （6）主電動機和門電動機的正反轉(zhuǎn)輸出。 通過上述問題的分析，可以完成對所需PLC的控制點數(shù)的選擇，同樣作為一個邏輯控制為主的系統(tǒng)，需要將被控電機作為唯一的控制目標，所有的邏輯實現(xiàn)都是針對這一目標進行的，而對此目標的控制又分成了正向/反向。當電梯轎內(nèi)或門廳呼叫按鈕按下時，根據(jù)監(jiān)測到的上行或下行指令給出 相應(yīng)的信號，從而控制電梯的驅(qū)動電機進行相應(yīng)的動作。當有多個呼叫信號到達時，執(zhí)行方式為優(yōu)先響應(yīng)電梯運行方向上的信號，再響應(yīng)另一方向信號。系統(tǒng)的I/0分配如表4-1所示。 序號 名? 稱 輸入點 序號 名? 稱 輸出點 1 啟動按鈕 X0 1 電機正轉(zhuǎn) Y0 2 停止按鈕 X1 2 電機反轉(zhuǎn) Y1 3 一層上呼 X2 3 一層上呼指示燈 Y2 4 二層上呼 X3 4 二層上呼指示燈 Y3 5 二層下呼 X4 5 二層下呼指示燈 Y4 6 三層上呼 X5 6 三層上呼指示燈 Y5 7 三層下呼 X6 7 三層下呼指示燈 Y6 8 四層下呼 X7 8 四層下呼指示燈 Y7 9 一層內(nèi)選 X10 9 內(nèi)選一層指示燈 Y10 10 二層內(nèi)選 X11 10 內(nèi)選二層指示燈 Y11 11 三層內(nèi)選 X12 11 內(nèi)選三層指示燈 Y12 12 四層內(nèi)選 X13 12 內(nèi)選四層指示燈 Y13 13 一層到位感應(yīng)開關(guān) X14 13 轎廂上行指示燈 Y14 14 二層到位感應(yīng)開關(guān) X15 14 轎廂下行指示燈 Y15 15 三層到位感應(yīng)開關(guān) X16 15 門電機正轉(zhuǎn) Y16 16 四層到位感應(yīng)開關(guān) X17 16 門電機反轉(zhuǎn) Y17 17 開門開關(guān) X20 18 關(guān)門開關(guān) X21 19 開門到位 X22 20 關(guān)門到位 X23 表4-1 系統(tǒng)I/O點分配圖 4.4 PLC接線圖設(shè)計 通過以上的分析，根據(jù)系統(tǒng)變量定義及I/O分配表，以及電機及各種指示燈等硬件之間的關(guān)系，即可設(shè)計出PLC接線圖，如圖 圖3 PLC接線圖 第5章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 5.1 電梯升降流程圖 電梯升降流程圖如圖5-1。 圖5-1 轎廂升降流程圖 5.2 電梯控制要求分析 上行要求： 1.當電梯停于1層或2層、或3層時，按S4按鈕呼梯則電梯上升至4層停。 2.當電梯停于1層，若按S2按鈕呼梯，則電梯上升LS2停，若按S3按鈕呼梯，則電梯轎箱上升至3層停。 3.當電梯停于2層，若按S3按鈕呼梯，則電梯上升到3層停， 4.當電梯停于1層而S2、S3按鈕均有人呼梯時，電梯上升到2層暫停6秒后繼續(xù)上升到3層停。 5.當電梯停于2層，而S3、S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到3層暫停6秒后繼續(xù)上升到4層暫停。 6.當電梯、停于1層，而S2、S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到2層暫停6秒后，繼續(xù)上升到4層停。 7.當電梯停于1層，而S3、S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到3層暫停6秒后繼續(xù)上升到4層停。 8.當電梯停于1層，而S2、S3、S4按鈕均有人呼梯時，電梯上升到2層暫停6秒后繼續(xù)上升到3層暫停6秒后繼續(xù)上升到4層停。 下行要求： 9.當電梯在4層或3層或2層時，按S1呼梯，則電梯下降到1層停。 10.當電梯停于4層，若按S3呼梯，則電梯下降到3層停，若按S2呼梯，則電梯下降到2層停。 11.當電梯停于3層，若按S2按鈕呼梯，則電梯下降到2層停止。 12.當電梯停于4層，而S2、S3按鈕均有人呼梯時，電梯下降到3層暫停6秒后繼續(xù)下降至2層停。 13.當電梯停于4層，而S3、S1均有人呼梯時，電梯下降到3層暫停6秒，繼續(xù)下降到1層停止。 14.當電梯停于4層，而S3、S2、S1按鈕均有人呼梯，則電梯下降到3層暫停6秒繼續(xù)下降到2層暫停6秒后，繼續(xù)下降到1層停止。 15.當電梯停于3層，而S2、S1按鈕均有人呼梯，則電梯下降到2層暫停6秒后繼續(xù)下降到1層停止。 16.當電梯停于2層，而S1、S3、S4按鈕均有人呼梯，則電梯先下降至1層暫停6秒后，再上升。 17.當電梯停于3層，而S1、S2、S4按鈕均有人呼梯，則電梯先下降至2層暫停6秒后，繼續(xù)下降到1層暫停6秒，再上升至4層停止。 注：選擇方向與運行方向不一致時，呼叫無效，內(nèi)選同上。S1、S2、S3、S4為1至四層的外呼按鈕。 5.3 程序設(shè)計 梯形圖程序分為七大模塊： 平層信號模塊； 外呼指示燈模塊； 內(nèi)選指示燈模塊； 上行信號模塊； 下行信號模塊； 停車信號模塊； 開門模塊。 重要梯形圖如下： 具體梯形圖程序見附錄。 第6章 仿真調(diào)試解決問題 第一個問題是是如何讓電梯在哪個樓層的顯示問題。這個問題的解決方法是在電梯每層都會安裝一個行程開關(guān)用來檢測電梯的運行。如果電梯到達并壓住行程開關(guān)，那么這一層的梯形圖程序就會執(zhí)行，然后利用自鎖原理把信號傳送給數(shù)碼管，數(shù)碼管就會工作。當如果電梯運行到別的樓層并壓住行程開關(guān)后，該樓的梯形圖程序就會執(zhí)行，自鎖原理把信號傳送給數(shù)碼管，也由于互鎖原理，原來的樓層梯形圖程序停止，數(shù)碼管停止工作。行程開關(guān)就是用來判斷電梯所在位置的傳感器。 電梯的上升下降是利用電機的正反裝來實現(xiàn)的，電機的某一個方向的轉(zhuǎn)動能控制電梯的上升或下降，這個可以通過實自行選擇。 電梯的調(diào)整的是利用比較的方式來實現(xiàn)的，比較兩個值是電梯和響應(yīng)的當前位置到電梯的位置。電梯的當前位置是通過行程開關(guān)以確定的,電梯位置是外部的反應(yīng)每一層的電梯按鈕。外的按鈕被按下時,電梯將在1樓,設(shè)置子程序的過程中,每一層有一個小于比較器和比較器。如果不到電梯的響應(yīng)的位置,當前位置小于比較器輸出高水平,使電梯繼續(xù)上升。當電梯到相應(yīng)的位置,通過平等比較器比較,比較平等接觸后離開延遲計時器,電梯推遲8秒,被聯(lián)鎖之前設(shè)置。如果有多個響應(yīng)的過程中不斷上升的同時,電梯到后方,到達最近的當前層的地板,8秒,然后運行到下一個站是最接近當前層的地板上。 下降和上升過程思維一樣,核心是比較器,當前位置大于相應(yīng)的位置,比較器觸發(fā)電機反轉(zhuǎn),電梯下降。當電梯響應(yīng),通過平等比較電梯延遲8秒。如果有多個響應(yīng)在下降過程中,也按照這樣的原則處理。 如果有一個電梯在相反的方向在運行過程中,狀態(tài)寄存器將位置記錄下樓層。當電梯運行后再反向的操作,上升和下降是流動進行的,轎廂不再有呼叫信號時下降,另一種情況也是這種的。 重要仿真圖如下： 第7章 結(jié)論 通過我們的努力，我們終于利用PLC設(shè)計出了一種信號集選控制的電梯模型。該系統(tǒng)控制采用隨機邏輯控制，即在以順序邏輯控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機的輸入信號，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。電梯的運行方向以及電梯所在的樓層進行顯示，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。該系統(tǒng)的PLC能對轎廂的加、減速以及制動進行有效的控制，根據(jù)轎廂的實際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實現(xiàn)。我們?yōu)榱穗娞莸倪\行安全，還設(shè)置可靠的故障保護和相應(yīng)的顯示。 本次畢業(yè)設(shè)計我們的選題較難，但是經(jīng)過長期的設(shè)計，我們經(jīng)過分工合作，集中商量解決難點，查閱資料等努力，終于按照預(yù)定目標完成了本次設(shè)計。順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。在本次設(shè)計中我也表現(xiàn)的有些不足，專業(yè)知識掌握的不夠牢固，在以后的學(xué)習(xí)和實踐中努力加強學(xué)習(xí)，豐富自己的專業(yè)知識，為以后的就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。 第8章 參考文獻 [1]陸南.可編程控制器在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].艦船科學(xué)技術(shù).1997，增刊:10-11 [2] 宮淑貞、王東青、徐世許.可編程序控制器原理與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2002.7，240-244 [3]梁賓.關(guān)于電梯運行舒適感的調(diào)試[J]，廣船科技，2002, (4): 29-32 [4]姚秋霞.現(xiàn)代電梯淺析與展望[J],陜西廣播電視大學(xué)學(xué)報，2002, 4(3):93-95 [5]趙洪恕.PLC控制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在電梯中的應(yīng)用[J],基礎(chǔ)自動化，2000, 7 (1): 49-51 [6]崔納新.變頻調(diào)速器在電梯改造中的應(yīng)用[J]，電氣傳動自動化，2000,22 (2): 12-14 [7]劉美俊.三菱PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.7:56-68 [8]孫德勝，李偉.PLC操作實訓(xùn)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.8:34-37 [9]張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實例[M].北京：中國電力出版社，2004:21-29 [10]常輝.PLC技術(shù)實訓(xùn)指導(dǎo)教程[M].合肥：安徽大學(xué)出版社，2008.7:44-52 第9章 致 謝 通過這個畢業(yè)，我基本掌握了電梯控制系統(tǒng)的基本思路和實施步驟。 首先衷心感謝劉衛(wèi)紅老師對本人的精心指導(dǎo)。認真負責的工作態(tài)度使我頗為受益，為以后的工作有了很好的啟發(fā)。做任何事情都要按照一定的標準，這樣才能有個優(yōu)秀的結(jié)果，論文的撰寫更是如此。 感謝全體老師和同事的關(guān)心和支持！他們?yōu)槲覀兲峁┝怂枰沫h(huán)境和設(shè)備，使得我們能夠在一個非常穩(wěn)定的環(huán)境和積極的氛圍中保持做項目的那股熱情。 最后，感謝在此期間的同學(xué)和朋友，為我傳達學(xué)校的信息和提交各種證明，當然在畢設(shè)過程中，對我的畢設(shè)，他們自己也給我提出了很多可行性的建議。感謝學(xué)校! 再次表示我由衷的謝意。 第10章 附錄 四層電梯PLC控制梯形圖 第11章 譯文 Residential elevators is still the mainstream market According to incomplete statistics, China lifts Association, 2004 annual subscriptions to lift production volume may more than 80,000 Taiwan. 2005, although the pace of growth slowed elevator industry, but also in more than 80,000 Taiwan. Elevator market situation will continue to look good, the new product development and the application of new technologies will promote lift market development. It is estimated that 80,000 Taiwan in the new clothing lifts, residential elevators occupied 70%, which is also China's domestic market in recent years with China's prosperity are closely related. It is one of the characteristics of residential elevators in the use of functions compared with the previous Keti essence no different. It is characteristic of the two services targeting residents did not like the high-grade lift for luxury decoration. Therefore, the price of residential elevators positioning relatively low. Characteristics of the three residential buildings is now my many are a small structure of a residential elevator purchase orders are often not a two, but the purchase of computers, nearly 100 more persons Taiwan. Residential elevators to lift the industry will undoubtedly bring up a good development opportunities. Elevator industry increased investment As national policy to lift the adjustment has ceased production two years elevator acceptance issuance of work permits and re-started, the end of investment inaccessible elevator industry conditions. Lift investment to the industry last year, the National additional lift production enterprises dozens, hundreds of other related businesses. From the investment point of view the content of most traditional investment enterprises or to lift products, and household staircase and the lift is no room new investment hot spot. Investment analysis of the phenomenon from the elevator, the elevator is the industry's open-door policy for investors enthusiasm. Granted restrictions, not only building technical problems, one important factor is subject to high lift restrictions, and lift not only daily transport tool is the hallmark of human civilization, the technology development is reflected in social progress and civilization. With computer technology, communications technology and control technology for the development of intelligent buildings a reality, and the wisdom of building the lift is an important means of transport, the technological development has attracted worldwide attention and intelligent level. Intelligent lifts first smart buildings with all automation networking, such as with building control systems, fire safety systems, security surveillance systems in the world linked to a high-efficiency and high-quality lift, safe service tool serial communications in wiring simple, such as the transmission of information advantage in the lift control system applications increasing, The board removed a large number of import and export of computer interface circuits, reducing wells Road, the number of rooms in the wiring, greatly enhancing reliability. With intelligent building improvement, the technology has begun to lift bus system and the building control BAS,FAS,SAS. Elevator operation from the standpoint of intelligent control to lift quality service quality. Control procedures should adopt advanced management rules for the management group charged with the best send staircase model. The group now has not a single control algorithms to rely on "the shortest waiting time of passengers" as the goal, but a vague theory, neural networks, expert systems approach will be integrated into the factors (that expertise) attract groups control system. In both these factors affect passengers psychological factors, there are also going to happen to be evaluated decision that the current operational status of expert systems and elevators mix together multiple control objectives. Lifts voice announcements and information that can implement thoughtful service. The use of genetic algorithms for passenger traffic patterns and send staircase rules optimization, and since learning of the elevator control rules evolution to adapt to environmental changes. "people-oriented" design of the elevator control system will enable the quality of service