PLC五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),plc,電梯,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 題 目 　　 PLC五層電梯 副標(biāo)題 摘 要  PLC（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，它以其編程方便、操作簡單尤其是它的高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。變頻技術(shù)的發(fā)展推動了PLC的應(yīng)用。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型，中型，大型，超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域。 隨著社會的不斷發(fā)展，樓房越來越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。電梯從手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。  PLC在電梯控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開關(guān)控制功能。由于PLC具有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯控制過程中，各種邏輯開關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實(shí)現(xiàn)了對電梯的控制。 本文主要討論研究利用三菱公司的可編程控制器對五層電梯的控制，形成電梯控制系統(tǒng)。  關(guān)鍵詞：五層；電梯；PLC；繼電器控制； PLC五層電梯 第1章 緒 論 電梯雛形是公元前1115年至1079年之間我國勞動人民發(fā)明的轆轤。1852年，世界上第一臺電梯誕生了。在德國柏林，人們制成人類歷史上最早也是最簡單的電梯——用電動機(jī)拖動提升帶動一只木匣子，也就是最原始的轎廂上下運(yùn)行，既沒有客梯，成功地將蒸汽機(jī)技術(shù)應(yīng)用于垂直輸送工具。但是，根本問題是這些升降梯沒有安全裝置。 后來美國人奧迪斯研究出一種用于導(dǎo)軌，也沒有任何安全裝置。該電梯用來運(yùn)送糧食與其他物料。以后，在美國出現(xiàn)了以蒸汽機(jī)為動力的電梯的安全裝置，在升降梯的平臺頂部安裝一個(gè)貨車用的彈簧及制動杠桿，升降梯兩側(cè)裝有帶卡齒的導(dǎo)軌，起升繩與貨車彈簧連結(jié)，轎廂以其自重及載荷拉緊彈簧，并使制動杠桿不與導(dǎo)軌上的卡齒嚙合，以使轎廂能正常運(yùn)行。一旦繩子斷裂，彈簧松弛，制動杠桿轉(zhuǎn)動并插入兩側(cè)制動卡齒內(nèi)，轎廂停于原地，避免下滑，以保證安全。1857年世界第一臺載人電梯問世，為不斷升高的高樓大廈提供了重要的垂直運(yùn)輸工具。1889年奧迪斯公司在紐約試制成功第一臺電力驅(qū)動蝸桿減速的電梯。這一設(shè)計(jì)思想為現(xiàn)代化的電梯奠定了基礎(chǔ)，他的基本結(jié)構(gòu)至今仍被廣泛使用。 縱觀電梯的發(fā)展，電梯控制技術(shù)大體可分為八個(gè)發(fā)展階段：司機(jī)控制（手柄開關(guān)控制）、按鈕控制、微驅(qū)動平層控制、集選控制、交流雙速控制、直流變壓調(diào)速控制、交流調(diào)速控制和電腦控制。而目前，電梯控制技術(shù)正向高性能方向發(fā)展。就現(xiàn)在來說，控制技術(shù)向高性能發(fā)展的電梯主要有：可控硅供電直流高速電梯，交流調(diào)速電梯，VVVF控制的交流高速電梯，電腦控制電梯。 我國的電梯事業(yè)也從無到有。解放前，我國沒有電梯制造業(yè)，只有美國奧迪斯在我國設(shè)有維修點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，我國約有2000臺電梯。1932年在上海大新公司安裝的兩臺單人自動扶梯是我國最早使用的自動扶梯，也是當(dāng)時(shí)全國僅有的兩臺自動扶梯。新中國成立后，首先建立了上海電梯廠，開始生產(chǎn)電梯。以后，隨著電梯行業(yè)的發(fā)展，我國有14家電梯廠能生產(chǎn)客梯、貨梯、醫(yī)用梯及雜務(wù)梯。1959年，上海電梯廠生產(chǎn)了我國第一批雙人自動扶梯，用于北京新火車站。1976年，上海電梯廠生產(chǎn)了我國第一批100m長的自動人行道，用于首都機(jī)場。電梯行業(yè)蓬勃發(fā)展是在黨的十一屆三中全會以后。目前我國已有電梯生產(chǎn)廠200余家，可以生產(chǎn)各種類型的電梯。通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，成立多家合資企業(yè)：如中國迅達(dá)、上海三菱、天津奧的斯等電梯公司，使我國的電梯制造技術(shù)大大提高，在控制技術(shù)和驅(qū)動技術(shù)方面都達(dá)到了國際先進(jìn)水平。我國電梯制造業(yè)40余年走完了國外100余年的路程。 第2章 PLC可編程序介紹 可編程序控制器是二進(jìn)制邏輯運(yùn)算為主的、專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的控制器，后來發(fā)展成為具有各種接口，且通訊功能和 軟件能日趨完善的工業(yè)控制器。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)區(qū)分，可編程序控制器一般簡稱為PLC。 PLC與單片機(jī)等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，具有以下特點(diǎn)：全系統(tǒng)采用模板化標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；針對生產(chǎn)過程的系列化I/O接口模板，能適用于各種電壓等級，越來越豐富的智能接口模板；模塊化軟件和面對普通電氣人員的梯形圖編程語言；系列化產(chǎn)品形成，同系列不同型號間聯(lián)網(wǎng)容易；適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，安裝維護(hù)容易；可靠性高，故障率低；系統(tǒng)組成靈活，易擴(kuò)充，易更新；便于在線調(diào)試修改；性能價(jià)格比隨系統(tǒng)的擴(kuò)大而提高，投資比例隨生產(chǎn)對象的擴(kuò)大和復(fù)雜而降低。 自1969年P(guān)LC誕生至今，PLC已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。IEC（國際電工委員會）從1979年開始制定PLC標(biāo)準(zhǔn)，且每隔2～3年審議一次。 2.1 基本組成 雖然PLC的制造廠家很多，其系列型號琳瑯滿目，但一般而言，PLC的基本組成可用圖1表示，由中央處理器單元（CPU板）、輸入接口部件、輸出接口部件、輸出接口部件和電源部件等四部分組成。 圖1 PLC基本組成 CPU板是控制器的核心，許多廠家的PLC的都采用單片機(jī)作為CPU板，其內(nèi)部一般包括CPU單元、儲存起去、內(nèi)部I/O通道等。為了減少對機(jī)內(nèi)單片機(jī)內(nèi)存容量要求的壓力，許多PLC的CPU內(nèi)部除數(shù)據(jù)存儲器外，其程序儲存器通常僅儲存PLC系統(tǒng)管理程序，而用戶程序則采用單片機(jī)片外擴(kuò)展的方法來解決。 輸入輸出（I/O）部件是連接現(xiàn)場設(shè)備與CPU板之間的接口電路。由于PLC要滿足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場惡劣環(huán)境的要求，I/O部件通常需要針對工業(yè)環(huán)境等實(shí)際情況來采取必要的措施進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足抗干擾方面的要求。 電源部件為PLC內(nèi)部其他各部件提供合適的電壓穩(wěn)定的電源。從結(jié)構(gòu)形式上看，PLC可分為整體形式結(jié)喉和模塊形式結(jié)構(gòu)。對于整體形式結(jié)構(gòu)，四個(gè)基本部件部分安裝在同一機(jī)殼內(nèi)；對于模塊式結(jié)構(gòu)，四個(gè)基本部件各自獨(dú)立封裝，成為獨(dú)立的模塊，各模塊之間通過機(jī)架和總線連接。小型PLC一般為整體式結(jié)構(gòu)，大、中型PLC則多為模塊式結(jié)構(gòu)。 不管是整體式或模塊式PLC，由于總線都是可對外開放的，其I/O在總點(diǎn)數(shù)不超過選定機(jī)型規(guī)定的條件下，都可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行組合和擴(kuò)展。 2.2 輸入輸出接口 PLC輸入輸出接口的主要功能是與外部設(shè)備聯(lián)系。I/O接口技術(shù)對PLC能否在惡劣的工作環(huán)境中可靠工作起著關(guān)鍵的作用。PLC的I/O接口可分為開關(guān)I/O和模擬I/O兩類。 2.2.1 開關(guān)量輸入輸出接口 開關(guān)量I/O又稱為數(shù)字量I/O或離散量I/O。PLC以開關(guān)量順序控制見長。任何一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備或過程的控制與管理，幾乎都是按步驟順序進(jìn)行的，工業(yè)控制中80%以上的工作都可以有開關(guān)量控制完成。 2.2.2 模擬量輸入輸出接口 模擬量I/O接口模板的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。輸入數(shù)據(jù)有多路選擇開關(guān)選定，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量，再經(jīng)過光電隔離后送到輸入鎖存器供PLC調(diào)用。PLC處理的數(shù)字量由輸出鎖存器經(jīng)光電隔離、D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量信號，再經(jīng)過放大驅(qū)動輸出到外接設(shè)備。 模擬量輸入模板的信號范圍通常是：電壓信號1～5V，+10V，0～10V；電信號0～20Ma。模擬量輸入模板的分辨力多為12位，有的可達(dá)13位，其點(diǎn)密度常見的有2、4、8和16點(diǎn)。 使用模擬量輸入輸出接口摸班時(shí)都應(yīng)注意所選PLC的特殊限制，如模板總數(shù)限制、I/O總點(diǎn)數(shù)限制等，模塊式PLC還應(yīng)注意模板安裝位置的限制。 2.2.3 功能模板和智能模板 功能模板通常指構(gòu)成系統(tǒng)特殊功能所需的模板，主要有：人機(jī)對話、遠(yuǎn)程I/O、串行通訊、與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)、高級語言、熱備模板等。智能模板則是帶自己獨(dú)立的CPU芯片或相應(yīng)控制的專用模板，有些智能模板還能在脫離PLC后正常工作，這類模板有：溫度傳感器輸入、高速計(jì)算器、PID調(diào)節(jié)、凸輪模擬器、閥位控制、位置控制、電動機(jī)軸定位控制等。 2.3 可編程程序控制器的工作過程 CPU不能同時(shí)處理多個(gè)操作任務(wù)，而只能按分時(shí)操作原理，每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作，一個(gè)操作完成后再接著執(zhí)行下一個(gè)操作。這種分時(shí)操作過程稱為CPU對程序的掃描過程。 PLC的工作過程就是CPU掃描程序的過程，典型的PLC工作過程如圖2所示。接通電源經(jīng)過復(fù)位和初始化程序后，PLC開始進(jìn)入正常的循環(huán)掃描工作。 首先，PLC進(jìn)行自診斷查錯(cuò)，檢查系統(tǒng)硬件和用戶程序存儲器。若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，PLC將切斷一切輸入，停止運(yùn)行用戶程序，并通過指示燈發(fā)出警報(bào)；如果屬于一般性錯(cuò)誤，則只要發(fā)出警報(bào)，等待處理，但不停機(jī)。 當(dāng)檢查未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，PLC將輸入接口采樣的輸入信號從輸入緩沖器讀入，存放在映像存儲器備用。 接著，PLC從第一條指令開始，逐條執(zhí)行用戶程序，直到最后一條（通常是END指令，是PLC判斷用戶程序是否執(zhí)行完的標(biāo)志）。執(zhí)行完用戶程序后，再次復(fù)位WDT。設(shè)置WDT的目的是確保系統(tǒng)正常工作，如果在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，WDT不能復(fù)位，則發(fā)出錯(cuò)誤信號。 然后，將存放在輸出映像存儲器的數(shù)據(jù) 送到輸出鎖存器鎖存（由輸出驅(qū)動電路通過輸出端子輸出給外設(shè)）。刷新I/O數(shù)據(jù)后，復(fù)位監(jiān)控定時(shí)WDT（Watchdog Timer）。最后，PLC進(jìn)入服務(wù)外設(shè)命令的操作。設(shè)置外設(shè)服務(wù)是為了方便操作人員的介入，有利于系統(tǒng)的控制和管理，但并不影響系統(tǒng)的正常工作。若沒有外設(shè)命令或外設(shè)命令處理完畢后，PLC自動再次進(jìn)入自診斷操作，自動循環(huán)掃描運(yùn)行。 初始化 自診斷查錯(cuò) 出錯(cuò)否 采樣、掃描、刷新輸入信號并存入輸出映像區(qū) 復(fù)位WDT 逐條執(zhí)行用戶程序，其輸出結(jié)果存入輸入映像區(qū) 程序結(jié)束否 輸出刷新 復(fù)位WDT 外設(shè)服務(wù) 執(zhí)行出錯(cuò)處理程序，判斷出錯(cuò)性質(zhì)（報(bào)警或關(guān)閉系統(tǒng)） 是 否 圖2 PLC工作過程 上電復(fù)位 2.4 編程語言和指令系統(tǒng) 2.4.1 編程語言 PLC的主要應(yīng)用場合是工業(yè)控制過程，主要使用對象是工程技術(shù)人員。因此，PLC的編程語言要滿足易于調(diào)試兩方面的要求。 控制工程技術(shù)人員熟悉控制線路圖，而PLC的圖形化指令結(jié)構(gòu)很適合工程技術(shù)人員使用。PLC通常以內(nèi)部數(shù)據(jù)儲存器單元作為變量，以一些具體參數(shù)或具體單元的地址作為常數(shù)，所以有明確的變量和常數(shù)。PLC的程序結(jié)構(gòu)為典型的塊式結(jié)構(gòu)，應(yīng)用軟件的形成只需要編輯這個(gè)過程，其余由系統(tǒng)軟件自動完成。因此，一般PLC編程器的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯、監(jiān)控等軟件的支持，可使PLC程序的調(diào)試變的容易。因此，一般PLC編程語言的主要特點(diǎn)有：圖形化指令結(jié)構(gòu)；明確的變量和常數(shù)；簡化的程序結(jié)構(gòu)；應(yīng)用軟件形成過程簡便；程序調(diào)試容易等。 不同廠家PLC的編程語言各不同，但從總體形式看，可分為兩大類：梯形圖語言和語句表語言。除此之外，有的PLC還支持流程圖CSF（Control System Flowchart）語言編程。CS編程語言采用了數(shù)字電路中常見的邏輯電路符號作為編程的基本符號，并采用數(shù)字電路原理圖的表達(dá)方式來表達(dá)程序中各變量之間的邏輯關(guān)系。 1、梯形圖語言 梯形圖語言采用的圖形與實(shí)際繼電接觸器控制系統(tǒng)的梯形圖（控制線路圖）相似，具有很強(qiáng)的直觀性和形象感。簡單的PLC邏輯控制、系統(tǒng)的梯形圖與有觸點(diǎn)的電氣原理圖的比較，圖（ A）是帶有自鎖觸點(diǎn)的線圈控制原理圖，圖（B）則是相應(yīng)的PLC梯形圖。 S1 S2 K K X001 Y000 X002 Y000 （A）電氣原理圖 （B）PLC梯形圖 圖3 電氣原理圖與PLC梯圖形土22 在PLC梯形圖中，內(nèi)部存儲器單元也形象地稱為元件，但這是一個(gè)軟元件。實(shí)際上，一個(gè)元件的線圈或觸點(diǎn)是內(nèi)部存儲器單元中的一個(gè)位來儲存其狀態(tài)。儲存值為“1”，表示該元器件的線圈處于通電狀態(tài)，元件的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。由于內(nèi)部存儲單元中的內(nèi)容可被無限次調(diào)用（讀?。虼嗽赑LC中“線圈元件”的“觸點(diǎn)個(gè)數(shù)”從理論上講有無窮多個(gè)。由次可見，PLC梯形圖表示的邏輯控制，實(shí)際上是采用程序軟件取代實(shí)際硬件的控制。PLC梯形圖中元件和連接線中實(shí)際并沒有電流流過，編寫程序時(shí)必須清楚這一點(diǎn)，它僅代表“線圈元件”與各“觸點(diǎn)”間的邏輯關(guān)系。 PLC梯形圖表示的元件種類主要有：繼電器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及其他功能元件。繼電器元件最為簡單，只有線圈和觸點(diǎn)。定時(shí)/計(jì)數(shù)器元件除了線圈和觸點(diǎn)外，還需要表示定時(shí)/計(jì)數(shù)值的參數(shù)，這時(shí)圖形相當(dāng)于匯編語言中的操作碼，參數(shù)相當(dāng)于操作數(shù)。PLC梯形圖中的其他功能（中斷、跳轉(zhuǎn)、子程序調(diào)用和返回、I/O映像更新等），有的PLC還有高級指令功能。一般而言，功能元件（或稱為功能指令）在PLC梯形圖中也是用線圈符號加參數(shù)或帶有參數(shù)的功能塊來表示。有的PLC的一條功能指令可能用多個(gè)線圈表示，其中只有一個(gè)執(zhí)行線圈，其他的都是參數(shù)設(shè)定線圈。 對于PLC梯形圖中采用的符號，各種機(jī)型之間有一定的差異，而元件所使用的編號則完全不同。這不僅是內(nèi)部存儲器的短員數(shù)不一樣，而且還有各自的匯編程序設(shè)計(jì)不同的原因。 2.語言表語言 大多數(shù)PLC，既可采用梯形圖語言編程也可采用語句表語言編程。PLC的語句表語言采用助記符來表示，一般由操作碼和操作數(shù)組成。操作碼表示的是指令需要完成的操作功能，操作數(shù)為變量或常數(shù)。 變量指數(shù)據(jù)存儲單元在PLC工作時(shí)其存儲內(nèi)容是變化的?？勺鳛樽兞繉ぶ返腜LC元件（數(shù)據(jù)存儲器單元）主要有：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、專用輔助繼電器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。不同的PLC作為變量的單元地址范圍通常也不同，但對于確定的機(jī)型，變量的地址范圍是有明確規(guī)定的。除了變量外，常數(shù)也是語句表語言中操作數(shù)的主要形式之一。使用常數(shù)的場合主要有：算術(shù)運(yùn)算等指令需要進(jìn)行賦值時(shí)；需要通過兩個(gè)或以上參數(shù)才能確定指令的操作功能時(shí)。例如，對定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定，第一個(gè)操作數(shù)選擇變量（定時(shí)器或計(jì)數(shù)器單元）的地址，第二個(gè)操作數(shù)確定定時(shí)/計(jì)數(shù)器的定時(shí)/記數(shù)值。有些PLC對某些特定操作功能采用 專門的子程序來實(shí)現(xiàn)，著些子程序則以編號的形式存放在PLC的系統(tǒng)程序中。此時(shí)，操作數(shù)除了指定完成操作所需要的參數(shù)外，還用來指定具體調(diào)用的子程序的編號。 2.4.2 指令系統(tǒng) PLC指令的常見類型: 1、PLC指令的類型主要有：基本邏輯指令、定時(shí)/計(jì)數(shù)器指令、數(shù)值運(yùn)算指令、數(shù)據(jù)變換處理指令、程序控制指令以及其他功能指令等。 （1） 基本邏輯指令。基本邏輯指令是PLC最基本的指令，用來完成對繼電器 邏輯變量的布爾運(yùn)算。主要的基本邏輯指令有：裝入指令（又稱“取”指令、連接指令、輸入指令）、賦值指令（又稱輸出指令）、邏輯與指令（又稱觸點(diǎn)串聯(lián)指令）、邏輯或指令（又稱觸點(diǎn)并聯(lián)指令）、復(fù)位置位指令、脈沖指令等。 裝入指令（“取”指令）用于一段程序的開始，表示將某一單元的內(nèi)容取出 來準(zhǔn)備用于運(yùn)算操作； 賦值指令是將一段程序的計(jì)算結(jié)果賦值給某一數(shù)據(jù)儲存單元的操作指令，在 梯形圖中相當(dāng)于是一個(gè)線圈通電或斷電的輸出，所以又稱為輸指令； （2） 定時(shí)/計(jì)數(shù)器指令。定時(shí)/計(jì)數(shù)器指令用來對事件發(fā)生的時(shí)間間隔或次數(shù)進(jìn)行控制。定時(shí)器的實(shí)質(zhì)也是計(jì)數(shù)器，只是其計(jì)數(shù)的脈沖是內(nèi)部的時(shí)鐘脈沖。計(jì)數(shù)器的基本功能是在滿足執(zhí)行條件的情況下，根據(jù)計(jì)數(shù)輸入脈沖的次數(shù)進(jìn)行遞增或遞減計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，將一個(gè)特定發(fā)邏輯變量置位為1。 （3） 數(shù)值運(yùn)算指令。PLC數(shù)值運(yùn)算的基本指令是四則運(yùn)算指令。操作功能為：對兩個(gè)操作書實(shí)施運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果存放到另一個(gè)操作數(shù)指令的單元。加、減、乘、除運(yùn)算由操作碼指定。通常加減法指令的三個(gè)操作數(shù)的字長相同；而乘法指令中結(jié)果操作數(shù)的字長一般需要增加一倍。例如，參加運(yùn)算的操作數(shù)為單字節(jié)數(shù)時(shí)，運(yùn)算結(jié)果則為雙字節(jié)數(shù)，占用兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)寄存器。 （4） 數(shù)據(jù)變換處理指令。數(shù)據(jù)變換處理指令完成的操作功能主要有：數(shù)據(jù)的傳送和比較、數(shù)據(jù)類型的變換、邏輯位的運(yùn)算（與、或、非）和處理等。除了對立即位的“非”運(yùn)算指令外，這類指令和數(shù)值運(yùn)算指令一樣，通常也需要三個(gè)操作數(shù)。 （5） 程序控制指令。程序控制指令主要有：定時(shí)中斷、軟件中斷指令；跳轉(zhuǎn)指令；子程序調(diào)用及返回指令；對指令的I/O映像寄存器執(zhí)行立即更新指令等。 （6） 其他功能指令。隨著PLC的發(fā)展，其指令功能不斷增強(qiáng)，不同的PLC有不同的特殊指令，如工作狀態(tài)診斷指令、智能模板信息讀寫指令、主機(jī)熱備指令等。此外，一些復(fù)雜的運(yùn)算或處理指令也在指令系統(tǒng)中出現(xiàn)，如各種浮點(diǎn)數(shù)、三角函數(shù)和反對數(shù)等的運(yùn)算指令、PID算法指令甚至宏操作指令等已成為PLC指令系統(tǒng)的發(fā)展方向。 2．5 本程序的設(shè)計(jì)思路 針對控制要求,選用MOV指令CMP指令為主,即先把轎廂所在樓層號傳送到一個(gè)通道中，再把呼梯樓層號傳送到另一個(gè)通道中，然后將這兩個(gè)通道的內(nèi)容進(jìn)行比較。若呼梯樓號大于轎廂所在樓號則電梯上行( 若呼梯樓號小于轎廂所在樓號則電梯下行(若兩樓號的內(nèi)容相等則電梯停在該樓層，對于電梯的這種控制方式是本例程序設(shè)計(jì)的主線，為了實(shí)現(xiàn)電梯順向優(yōu)先執(zhí)行的功能，即當(dāng)電梯在上行過程中有多個(gè)呼梯信號發(fā)出時(shí)，先接送轎廂所在樓層以上的乘客，直到轎廂以上樓層無呼梯信號或轎廂已到達(dá)建筑物頂層時(shí)，電梯才會往下行駛；當(dāng)電梯在下行過程中有多個(gè)呼梯信號發(fā)出時(shí)，先接送轎廂所在樓層以下的乘客，直到轎廂以下樓層無呼梯信號或轎廂已到達(dá)建筑物底層時(shí)，電梯才會往上行駛；本例各樓層的指示燈一經(jīng)點(diǎn)亮，就將本樓層號碼實(shí)時(shí)傳送到同一個(gè)通道中， 但由于PLC是至上而下掃描程序的，而且通道內(nèi)的數(shù)據(jù)隨著程序讀取的進(jìn)度在不斷的改變，因此在所有點(diǎn)亮的指示燈中，只有最靠近程序末尾的指示燈傳送的樓層號，才能最后保持在通道內(nèi)并傳送到輸出，直到電梯到達(dá)該樓層熄滅指示燈后，通道內(nèi)的數(shù)據(jù)才可能在輸出時(shí)發(fā)生改變。這樣就確保了PLC在讀取呼梯信號時(shí)，始終按照程序段的排列順序來讀取。 第3章 本程序的目標(biāo) 這樣就確保了PLC在讀取呼梯信號時(shí)，始終按照程序段的排列順序來讀取。本例將傳送呼梯樓層號的程序段分別按照從一樓到五樓和從五樓到一樓進(jìn)行排列，中間設(shè)置JMP 指令， 當(dāng)電梯處于上行狀態(tài)時(shí)JMP指令將從五樓到一樓的程序段跳過，轉(zhuǎn)而執(zhí)行從一樓至五樓的程序段，這樣以來，由于高樓層的程序段最靠近程序末尾，即最先被執(zhí)行輸出，于是電梯就優(yōu)先執(zhí)行上行信號，反之亦然。另外由于電梯是用來運(yùn)載乘客的。 因此，它的運(yùn)行的可靠性要求很高。 本例用一個(gè)啟動按鈕和一個(gè)停止按鈕來控制電梯的起停!在按下啟動按鈕時(shí)，系統(tǒng)立即上電，電梯處于待命狀態(tài)。 而電梯在運(yùn)行過程中按下停止按鈕時(shí)， 電梯不會馬上停下來，因程序中設(shè)置了等待、延時(shí)環(huán)節(jié)，當(dāng)轎廂內(nèi)的最后一位乘客走出轎廂后，程序中的等待部分動作將所有呼梯按鈕鎖定（此時(shí)按下任何呼梯按鈕都為無效），并使轎廂下降到一樓，經(jīng)自動開門和延時(shí)關(guān)門之后啟動十秒定時(shí)部分（若在這十秒內(nèi)有人按下轎廂內(nèi)的開門按鈕電梯仍會開門），延時(shí)時(shí)間到動作。將系統(tǒng)電源切斷，此時(shí)電梯才被真正關(guān)斷。針對各項(xiàng)內(nèi)容編寫出相應(yīng)的程序后，將各個(gè)環(huán)節(jié)編寫的程序合理的聯(lián)系在一起，即得到一個(gè)滿足控制要求的系統(tǒng)程序。 3．1 硬件部分電路設(shè)計(jì) 3.1.1 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路是系統(tǒng)用于驅(qū)動外部設(shè)備執(zhí)行工作的部分，它可分為主電路和輔助電路，主電路（見圖4）采用380 伏的三相電源!經(jīng)交流接觸器、熱繼電器等常用低壓電器直接驅(qū)動三相電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。輔助電路以PLC器件為主!結(jié)合開關(guān)#按鈕等用于控制主電路中各接觸器、繼電器的通斷，從而控制主電路的運(yùn)行狀態(tài)。 它采用交流220 伏和直流24伏兩路電源供電，其中24伏電源聯(lián)結(jié)按鈕和開關(guān)，可以確保乘客的操作安全。 圖4 電梯主電路 3.1.2 主電路的設(shè)計(jì) 電梯的運(yùn)行狀態(tài)有四種：開門和關(guān)門，上升和下降" 開門和關(guān)門可由一臺開門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)!電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)電梯開門，電機(jī)反轉(zhuǎn)是電梯關(guān)門。門開到位或門關(guān)緊時(shí)壓下行程開關(guān)QS5或QS6以切斷電源，使開門電機(jī)停轉(zhuǎn)。電梯上升和電梯下降也可由一臺升降電機(jī)來實(shí)現(xiàn)!電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)電梯上升!反轉(zhuǎn)時(shí)電梯下降!并在每層樓中設(shè)有雙向行程開關(guān)QS1—QS5，電梯每到達(dá)一個(gè)樓層時(shí)，壓下該樓層的平層開關(guān)，從而切斷升降電機(jī)的電源使電梯停轉(zhuǎn)。電梯就停在該樓層，為了防 止電機(jī)長期過載運(yùn)行或缺相運(yùn)行，而發(fā)熱以至燒壞，在主電路中設(shè)有熱繼電器加以保護(hù)。同時(shí)設(shè)有熔斷器加以短路保護(hù)，一旦電機(jī)發(fā)生短路或過載運(yùn)行和缺相運(yùn) 行，這些電器就會動作!從而及時(shí)切斷電源。 3.2 輔助電路的設(shè)計(jì) 3.2.1 確定輸入輸出電路 電梯的運(yùn)行狀態(tài)由內(nèi)選信號、呼梯信號、行車方向，行車樓層位置綜合PLC內(nèi)部程序控制規(guī)律決定。其中內(nèi)選信號即轎廂內(nèi)的召喚指示燈的狀態(tài)（由召喚按鈕是否按下過來決定），呼梯信號即各樓層的上、下行指示燈的狀態(tài)（由上、下行按鈕是否按下過來決定）， 行車方向即升降電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)的狀態(tài)（由交流接觸器KM1、KM2的通斷狀態(tài)來決定），行車樓層位置由各樓行程開關(guān)（SQ1~SQ5）是否壓下來決定。整座電梯的外部結(jié)構(gòu)如圖5所示. 圖5 電梯外部結(jié)構(gòu) 第25頁 共25頁 3.2.2 I/O點(diǎn)位分布及確定 選擇PLC機(jī)型，作I/O分配。轎廂內(nèi)有4個(gè)召喚按鈕作為輸入點(diǎn)，另有開門按鈕和關(guān)門按鈕，啟動按鈕和停止按鈕共4個(gè)點(diǎn)作為輸入。 轎廂外有8個(gè)上下行按鈕和4個(gè)平層開關(guān)作為輸入。6個(gè)上下行指示燈和4個(gè)召喚指示燈作為輸出，控制電梯上下行的兩個(gè)交流接觸器線圈和控制電梯門開和關(guān)的兩個(gè)交流接觸器線圈作為輸出。 這樣共有20點(diǎn)輸入，14點(diǎn)輸出。同時(shí)考慮到系統(tǒng)控制功能的擴(kuò)展需要，輸入輸出點(diǎn)均留有一點(diǎn)的冗余度，綜合各種因素在此選用FX2N—32MR采用110伏220伏交流電源供電，PLC內(nèi)部有直流24伏電源，對外提供輸入設(shè)備的服務(wù)電源。因此，將按鈕和行程開關(guān)并聯(lián)后后接到PLC輸入側(cè)的公共端COM上。同樣的，PLC的輸出端上的指示燈引出后并聯(lián)在一起接到交流220伏電源上，再由電源線引出經(jīng)熔斷器FU2和組合開關(guān)SQ2連到PLC輸出側(cè)的公共端COM上。PLC的輸出側(cè)有多組公共端，由于負(fù)載具有相同的電壓，所以各組的公共端連在一起。對于電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，不僅在編程序時(shí)要保證正反轉(zhuǎn)互鎖，PLC的外部接線也要采取互鎖的措施，圖6為PLC外部接線圖，圖中的升降電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制接觸器KM1、KM2要利用其常閉觸電在PLC外部進(jìn)行互鎖。開門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制接觸器KM3、KM4也要利用其常閉觸點(diǎn)進(jìn)行互鎖，此外，由于電梯行車時(shí)不能開門，開門時(shí)不能行車。所以KM3的常閉觸點(diǎn)也要串接在KM1、KM2接觸器的線圈上，KM1、KM2 的常閉觸點(diǎn)則要串接在KM3的線圈上。 圖6 電梯外部接線圖 輸入 功能 輸出 功能 X0 1層呼叫 HL1 1層呼叫指示燈 X1 2層呼叫 HL2 2層呼叫指示燈 X2 3層呼叫 HL3 3層呼叫指示燈 X3 4層呼叫 HL4 4層呼叫指示燈 X4 5層呼叫 HL5 5層呼叫指示燈 X11 1層位置 HL6 電梯上行箭頭 X12 2層位置 HL7 電梯上行或下行箭頭 X13 3層位置 HL8 電梯上行或下行箭頭 X14 4層位置 HL9 電梯上行或下行箭頭 X15 5層位置 HL10 電梯下行箭頭 圖7 輸入輸出指令表 3.3 程序的設(shè)計(jì) 3.3.1 本設(shè)計(jì)要達(dá)到的具體目的和控制要求 （1）下行選擇由上電梯的人選擇信號決定，順向優(yōu)先執(zhí)行； （2）行車途中如遇呼梯信號時(shí)，順向截車反向不截車； （3）選擇信號（呼梯信號具有記憶功能）執(zhí)行后清除； （4）內(nèi)選信號（呼梯信號）行車方向行車樓層位置均有信號指示燈； （5）停層時(shí)延時(shí)自動開門（手動開門）本層順向呼梯開門； （6）有選擇信號時(shí)自動關(guān)門，關(guān)門后延時(shí)自動行車； （7）無選擇信號時(shí)不能自動開門； （8）行車時(shí)不能手動開門或本層呼梯開門“開門”不能行車； 圖8 PLC外部接線圖 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 S10 M~ RR S T U V W COM X0 X1 X2 X3 X4 X11 X12 X13 X14 X15 COM1 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y10 Y11 HL0 HL1 HL2 HL3 HL4 RH STF COM2 FU L FX2N-32MR 第4章 PLC程序的調(diào)試 4.1 調(diào)試前的準(zhǔn)備工作 PLC程序的調(diào)試方法有兩種，一種是先將硬件電路搭建好，然后將編寫好的程序輸入到PLC中，并切換到“運(yùn)行”模式下，通電后按動電路板上的按鈕和開關(guān)，觀察各指示燈的亮滅狀態(tài)和接觸器的通斷狀態(tài)，以此判斷程序的好壞。另一種是將PLC連接在微機(jī)上，并運(yùn)行FXGPWIN中的監(jiān)視模式下進(jìn)行調(diào)試。前一種方法由于硬件電路中的故障會給程序的調(diào)試和診斷帶來困難，所以一般不適合編寫程序過程中的調(diào)試。在此，先采用第二種方法對程序進(jìn)行調(diào)式和修改，整個(gè)程序基本確定以后，再用第一種方法進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。由于兩種方式的調(diào)試過程基本一致。因此，只介紹第二種調(diào)試方法。首先，將編寫好的梯形圖程序輸入FXGPWIN的圖表工作區(qū)中，由于本例程序較長，為了操作方便將所有控制按鈕和開關(guān)調(diào)用到程序末尾，將它們連接成一塊“虛擬控制面板”。 按動此面板上的按鈕和按動分散在程序中的按鈕其效果是一樣的。同樣的為了便于觀察和判斷輸出指示燈和繼電器的狀態(tài)，將所有輸出指示燈和繼電器線圈的常開觸點(diǎn)調(diào)用到程序的末尾，并構(gòu)成一塊“虛擬顯示面板”，此面板上觸點(diǎn)的通斷狀態(tài)和程序中與其對應(yīng)的各指示燈和繼電器線圈的通斷狀態(tài)是一樣的。 將PLC通訊端口與計(jì)算機(jī)相連后，單擊菜單欄中的PLC（C）下的“程序檢查選項(xiàng)”按鈕，打開程序檢查選項(xiàng)對話框，設(shè)置好檢查級別后單擊“確定”。檢查無誤后單擊菜單欄中PLC（C）下的“傳送到”按鈕。將程序傳送到PLC 內(nèi)。再單擊工具欄中的“監(jiān)視”按鈕，將PLC切換到“監(jiān)視”模式下。 4.2 具體的調(diào)試過程 首先，在虛擬面板中壓下一樓平層開關(guān)和電梯門關(guān)緊時(shí)要壓下的限位開關(guān)（以下簡稱“門關(guān)緊”開關(guān)），方法是將鼠標(biāo)移到目標(biāo)開關(guān)的觸點(diǎn)上，單擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出快捷菜單，再單擊菜單中的“強(qiáng)制為NO”。其次，按下虛擬面板中的“啟動按鈕”，方法是將鼠標(biāo)移動到目標(biāo)按鈕的觸點(diǎn)上，單擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出快捷菜單，接著單擊菜單中的“設(shè)置為NO”。此時(shí)系統(tǒng)立即上電，并處于待命狀態(tài)。若要松開按鈕或開關(guān)，則只要將鼠標(biāo)移動到目標(biāo)按鈕的觸點(diǎn)上，單擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出快捷菜單，接著單擊菜單中的“強(qiáng)制取消”即可。 以下操作方法類似： （1） 按下二樓上行按鈕，二樓上行指示點(diǎn)亮電梯接通上行，松開一樓平層開關(guān)，電梯到達(dá)二樓壓下二樓平層開關(guān)，此時(shí)，電梯上行切斷并且熄滅二樓上行指示燈，延時(shí)2秒后轎廂開門，門開到位時(shí)壓下限位開關(guān)（以下簡稱“開到位”開關(guān)），轎廂停止開門乘客可進(jìn)出轎廂，延時(shí)5秒后轎廂關(guān)門并壓下門關(guān)緊開關(guān)。轎廂停止關(guān)門并等待乘客輸入呼梯信號。 （2） 在上述基礎(chǔ)上，先按下五樓召喚按鈕，再分別按下三樓下行按鈕和一樓上行按鈕。此時(shí)，電梯先接通上行$經(jīng)過三樓時(shí)不停車。 到達(dá)五樓并壓下行程開關(guān)時(shí)停車開門，同時(shí)熄滅五樓指示燈。延時(shí)5 秒后轎廂關(guān)門并壓下門關(guān)緊開關(guān)，之后再接通5秒延時(shí)行車定時(shí)器，定時(shí)動作電梯接通下行，經(jīng)過三樓壓下行程開關(guān)時(shí)停車開門，并熄滅三樓指示燈。經(jīng)5秒延時(shí)關(guān)門和5秒延時(shí)行車后，電梯再次接通下行，經(jīng)過二樓不停車，到達(dá)一樓并壓下行程開關(guān)時(shí)停車開門。 同時(shí)熄滅一樓指示燈， 經(jīng)5秒延時(shí)后關(guān)門并壓下門關(guān)緊開關(guān)，接通5秒延時(shí)定時(shí)器。 （3） 在第2項(xiàng)中5秒延時(shí)動作之前，按下二樓召喚按鈕和一樓上行按鈕，電梯立即開門，并熄滅一樓指示燈。經(jīng)5秒延時(shí)關(guān)門后壓下門關(guān)緊開關(guān)，接通5秒延時(shí)定時(shí)器，在定時(shí)動作之前#若按下開門按鈕#則電梯也會開門。定時(shí)動作后電梯接通上行，若此時(shí)再壓下一樓上行按鈕或開門按鈕，電梯都不會開門并繼續(xù)上行。 電梯到達(dá)二樓時(shí)壓下行程開關(guān)，同時(shí)切斷上行并熄滅二樓指示燈，延時(shí)2秒后自動開門， 經(jīng)5秒延時(shí)后關(guān)門并壓下門關(guān)緊開關(guān)。此后，若不再按下任何呼梯按鈕，電梯就一直停在二樓。 （4） 在上述基礎(chǔ)上，若按下三樓召喚按鈕及停止按鈕，則電梯先接通上行，到達(dá)三樓并壓下行程開關(guān)時(shí)，電梯切斷上行并熄滅三樓指示燈，延時(shí)2秒后自動開門。經(jīng)5秒延時(shí)后關(guān)門并壓下門關(guān)緊按鈕。再經(jīng)5秒延時(shí)后電梯接通下行，經(jīng)過二樓不停車，到達(dá)一樓壓下行程開關(guān)， 電梯停車并延時(shí)開門，開到位5秒延時(shí)后關(guān)門，門關(guān)緊時(shí)接通10秒延時(shí)定時(shí)器。時(shí)間到定時(shí)器動作切斷系統(tǒng)電源。電梯就關(guān)閉了。若在10秒定時(shí)動作之前，轎廂內(nèi)還有人按下開門按鈕則電梯仍會開門。 結(jié) 束 語 該控制系統(tǒng)適用于五層樓電梯的控制，但它的設(shè)計(jì)思想和系統(tǒng)的各項(xiàng)功能具有典型性和良好的擴(kuò)展性， 只要重復(fù)類似程序指令和外部連接器件，就能輕松擴(kuò)展到更高樓層的電梯運(yùn)行控制。本系統(tǒng)經(jīng)過適當(dāng)修改與擴(kuò)展后，能適合于大型高層建筑物中使用的雙電梯運(yùn)行控制，即由單個(gè)控制器實(shí)現(xiàn)一座上樓電梯和一座下樓電梯的控制，讓上下樓的乘客實(shí)現(xiàn)分流乘坐，上樓電梯采用上樓優(yōu)先接送，下樓電梯實(shí)現(xiàn)下樓優(yōu)先接送的原則，這樣就能更加有序“快速”直觀地滿足乘客的乘坐需求。此外,虛擬面板-這一概念的提出，使PLC程序調(diào)試的難度大大降低，您完全可以根據(jù)具體的程序要求和自己喜歡的風(fēng)格來設(shè)計(jì)面板，而且調(diào)試起來方便快捷，并將硬件電路的出錯(cuò)率降低到零。 這種調(diào)試方法對于調(diào)試中大型PLC程序?qū)⒂蟹e極的指導(dǎo)意義，當(dāng)然，這種基于計(jì)算機(jī)的仿真調(diào)試，并不能代替整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試，硬件電路部分必須搭建實(shí)際線路，并聯(lián)機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)好壞。 致 謝 三年的學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼就要過去了，回想這三年的學(xué)習(xí)生活感觸很多。首先感謝我的周江濤老師；在此，更要特別感謝殷勤奮老師，每走一步，都無不包含他的悉心指導(dǎo)與鼓勵(lì)。從開展課題到現(xiàn)在，都無不凝聚著老師心血和汗水。回憶這幾周，殷老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)、細(xì)致敏銳的洞察力、開闊的思路，忘我的工作精神都給我留下了深刻的印象，還有對我的諄諄教誨都將讓我受益終身。 我還要特別的感謝我的父母，感謝他們多年來對我的培養(yǎng)、支持。是他們無私的資助，不斷的鼓勵(lì)支持，才使我順利地完成學(xué)業(yè)，順利地走上工作崗位。我為有這樣的父母而驕傲。沒有他們，就不會有我的今天，再次對他們致以衷心的感謝！ 在這里我還要特別的地感謝所有愛我的人。我取得的每一點(diǎn)成績，都有他們在背后為我的付出。在這里我非常衷心的向所有愛我致以感謝。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 程周．電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（三菱機(jī)型）．北京：電子工業(yè)出版社，2003． [2] 戴一平．可編程序控制技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001． [3] 余雷聲．電氣控制與PLC應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996． [4] 王兆義．可編程控制教程．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001． [5] 徐德.孫同．可編程序控制器（PLC）應(yīng)用技術(shù)．濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1995． [6] 王永華．現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003． [7] 黃凈．電器及PLC控制技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002． [8] 鄭萍．現(xiàn)代電氣控制技術(shù)．重慶：重慶大學(xué)出版社，2001． [9]孫振強(qiáng). 可編程控制器原理及應(yīng)用教程 北京：清華大學(xué)出版社,2002. [10]鐘肇.可編程控制器原理及應(yīng)用 華南：理工大學(xué)出版社,2003. 附 錄 梯形圖: 目 錄 第1章 緒論 ……………………………………………………………………1 第2章 PLC可編程介紹……………………………………………………2 2.1 基本組成………………………………………………………2 2.2輸入輸出接口……………………………………………………3 2.2.1開關(guān)量輸入輸出接口……………………………………3 2.2.2 模擬量輸入輸出接口…………………………………3 2.2.3功能模板和智能模板……………………………3 2.3 可編程程序控制器的工作過程……………………………3 2.4 編程語言和指令系統(tǒng)…………………………………5 2.4.1 編程語言……………………………………………5 2.4.2指令系統(tǒng)………………………………………6 2.5 設(shè)計(jì)思路…………………………………………………………7 第3章 本程序的目標(biāo)………………………………………………………8 3．1 硬件部分電路設(shè)計(jì)………………………………………8 3.1.1 控制電路的基本結(jié)構(gòu)和作用…………………………8 3.1.2 主電路的設(shè)計(jì)……………………………………9 3.2 輔助電路的設(shè)計(jì)………………………………………9 3.2.1輸入輸出電路…………………………………9 3.2.2 確定I/O點(diǎn)位分布及個(gè)數(shù) …………………………… 10 3.3 程序的設(shè)計(jì) ……………………………………………… 11 3.3.1 本設(shè)計(jì)要達(dá)到的具體目的和控制要求 ………………11 第4章 PLC程序的調(diào)試……………………………………………………13 4.1 調(diào)試前的準(zhǔn)備工作…………………………………13 4.2 具體調(diào)試過程……………………………………………13 結(jié)束語……………………………………………………………………………15 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………16 致謝………………………………………………………………………………17 附錄………………………………………………………………………………18