畢業(yè)設(shè)計(jì)---plc控制的三層電梯升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的的發(fā)展,近年來(lái)，我國(guó)的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，一些電梯廠也在不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，修改工藝，更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型電梯，電梯主要分為機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分，隨著自動(dòng)控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調(diào)速是當(dāng)前電梯拖動(dòng)的主要發(fā)展方向。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式:繼電路控

2、制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)，微機(jī)控制系統(tǒng)。繼電器控制由于故障率高，可靠性差，控制方式不靈活以及消費(fèi)功率大等缺點(diǎn)，目前已經(jīng)逐漸被淘汰。微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)等缺陷，而PLC控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，其維修方便，抗擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，目前也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。</p><p

3、>　　關(guān)鍵字： PLC 電梯 自動(dòng)控制</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第一章 前言3</b></p><p>　　1.1電梯的起源3</p><p>　　

4、1.2電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題3</p><p>　　第二章 電梯的機(jī)構(gòu)4</p><p>　　第三章 硬件的選擇7</p><p>　　3.1.1 PLC的定義7</p><p>　　3.1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)7</p><p>　　3.1.3 PLC主要的特點(diǎn)8</p><

5、;p>　　3.1.4 PLC的工作原理9</p><p>　　3.1.5 PLC內(nèi)部運(yùn)作方式10</p><p>　　3.2.1 PLC的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)11</p><p>　　第四章 電梯控制系統(tǒng)原理及硬件組成12</p><p>　　4.1電梯控制系統(tǒng)原理12</p><p>　　4.2電梯控制系統(tǒng)的

6、硬件組成12</p><p>　　4.3電梯模型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)13</p><p>　　第五章 三層電梯升降PLC控制的設(shè)計(jì)14</p><p>　　5.1 電梯控制的功能要求14</p><p>　　5.2 PLC選型及輸入、輸出地址分配14</p><p>　　5.3 梯形圖程序設(shè)計(jì)14</p

7、><p>　　5.4系統(tǒng)的調(diào)試與操作19</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)20</b></p><p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　第一章 前言</b&

8、gt;</p><p><b>　　1.1電梯的起源</b></p><p>　　說(shuō)到電梯的起源要從公元前2600年埃及人在建造金字塔時(shí)使用了最原始的提升系統(tǒng)說(shuō)起，但這一類起重機(jī)的能源均為人力。到了1203年，法國(guó)的二修道院安裝了一臺(tái)起重機(jī)，所不同者只是該機(jī)器是利用驢作為動(dòng)力，載荷由繞在一個(gè)大滾筒上的繩子進(jìn)行起吊，此方法一直沿用到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，約在1800

9、年，煤礦主才能利用起重機(jī)把礦井中的煤輸送上來(lái)。</p><p>　　數(shù)百年來(lái)人們制造過(guò)各種類型的升降機(jī)，他們都有一個(gè)共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降機(jī)便急速的墜落到底層，1854年奧蒂斯設(shè)計(jì)了一種制動(dòng)機(jī)在升降的平臺(tái)頂部安裝一個(gè)貨車用的彈簧機(jī)一個(gè)制動(dòng)桿與升降井道兩側(cè)的導(dǎo)軌相連接，起吊繩與貨車彈簧相連，這樣僅是起重平臺(tái)的重量就足以拉開(kāi)彈簧，避免與制動(dòng)桿接觸。如果繩子斷裂，貨車彈簧會(huì)將拉力減弱，兩端立即與制動(dòng)桿牢固

10、的原地固定免繼續(xù)下墜?！鞍踩纳堤荨卑l(fā)明成功啦!YI 一時(shí)間，奧的斯成了眾人注目的中心，第一臺(tái)升降機(jī)并非奧的斯所發(fā)明，但他確實(shí)第一臺(tái)“安全”升降梯的發(fā)明者?！鞍踩边@一概念不僅開(kāi)創(chuàng)了升降梯工業(yè)，而且也為那些想建造更高層建筑物以增加更多可利用空間的設(shè)計(jì)們打開(kāi)了通途。</p><p>　　然而真正構(gòu)成為電梯的產(chǎn)品應(yīng)該是在20世紀(jì)初才出現(xiàn)的。</p><p>　　1.2電梯繼電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

11、及存在問(wèn)題</p><p>　　繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)電梯控制的方法。但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的安全性，可靠性的要求越來(lái)越高，及電梯控制的弱點(diǎn)就越來(lái)越明顯?？删幊炭刂破鳎≒LC）最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來(lái)的，是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn),目前,電梯的機(jī)電其控制方式已逐漸被PLC控制所代替。同時(shí)，由于電

12、機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動(dòng)方式一由原來(lái)直接調(diào)速逐漸過(guò)渡到交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)在電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。</p><p><b>　　第二章 電梯的機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　電梯是機(jī)電一體化產(chǎn)品，其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過(guò)控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，是電梯可靠運(yùn)行。盡

13、管電梯品種繁多，但目前使用的電梯大多數(shù)為電力拖動(dòng)，鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，其機(jī)械部分由曳引系統(tǒng)，轎廂和門(mén)系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及安全保護(hù)裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)裝置等組成，電梯基本結(jié)構(gòu)如下2-1圖</p><p>　　電梯的基本結(jié)構(gòu)圖2-1</p><p>　　控制柜（屏）；2—曳引機(jī)；3—曳引鋼絲繩；4—限速器；5—限速器鋼繩；6—限速器張

14、緊裝置；</p><p>　　7—轎廂；8—安全鉗；9—轎廂門(mén)安全觸板；10—導(dǎo)軌；11—對(duì)重；12—廳門(mén)；13—緩沖器 </p><p><b>　　一 曳引系統(tǒng)</b></p><p>　　電梯曳引系統(tǒng)的功能是輸出動(dòng)力和傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。主要有曳引機(jī)，曵引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。曳引機(jī)為電梯的運(yùn)行提供動(dòng)力，由電動(dòng)機(jī)，曳引輪

15、，聯(lián)軸器，減速箱，和電磁制動(dòng)器組成。曵引鋼絲繩的兩端分別連轎廂和對(duì)重，依靠鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來(lái)驅(qū)動(dòng)轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開(kāi)轎廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加曳引力。</p><p><b>　　二 導(dǎo)向系統(tǒng)</b></p><p>　　導(dǎo)向系統(tǒng)有導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使得轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動(dòng)。</

16、p><p><b>　　三 門(mén)系統(tǒng)</b></p><p>　　門(mén)系統(tǒng)是由轎廂門(mén)，層門(mén)，開(kāi)門(mén)，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。轎廂門(mén)設(shè)在轎廂入口，有門(mén)扇，門(mén)導(dǎo)軌架等組成，層門(mén)設(shè)在層站入口處。開(kāi)門(mén)機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門(mén)的動(dòng)力源。</p><p><b>　　四 轎廂</b></p><p>　　轎廂是運(yùn)送乘客或貨物的電

17、梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是有轎廂體的承重機(jī)構(gòu)，有橫梁，立柱，底梁和斜拉桿等組成。轎廂體有箱底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風(fēng)裝置，轎廂裝飾和轎廂內(nèi)操作按鈕版等組成。轎廂體空間的大小事由額定載重量和額定客人數(shù)決定。</p><p><b>　　五 重量平衡系統(tǒng)</b></p><p>　　重量平衡系統(tǒng)是由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重有對(duì)重架和隊(duì)重塊組成。對(duì)

18、重漿平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂對(duì)重側(cè)曵引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。</p><p><b>　　六 電力拖動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置組成，它的作用的對(duì)電梯驚醒速度控制。曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為點(diǎn)擊提供電源

19、的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器與電機(jī)相連。調(diào)速裝置對(duì)曳引電機(jī)進(jìn)行速度控制。</p><p><b>　　七 電梯的電氣控制</b></p><p>　　電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操作裝置和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)電梯運(yùn)行邏輯功能要求，控制電梯運(yùn)行，設(shè)置咋機(jī)房中的控制柜上。操作裝置時(shí)由轎箱內(nèi)的

20、按鈕箱和廳門(mén)的召喚箱按鈕來(lái)操縱電梯運(yùn)行的。平層裝置時(shí)發(fā)出平層控制信號(hào)，使電梯轎廂準(zhǔn)確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近樓層的?？空緯r(shí)，欲使轎廂地坎和廳門(mén)地砍達(dá)到用—平面的操作。位置顯示裝置，是用來(lái)顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門(mén)的指示燈，廳門(mén)指示燈還用箭頭指示電梯的運(yùn)行方向。</p><p><b>　　八 安全保護(hù)系統(tǒng)</b></p><p>　　安全保護(hù)系統(tǒng)

21、包括機(jī)械的和電氣的各種保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯的安全使用。機(jī)械方面的有：限度器和安全鉗起超速保護(hù)作用，還有切斷總電源的極限保護(hù)裝置。電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。 </p><p><b>　　第三章 硬件的選擇</b></p><p>　　3.1.1 PLC的定義</p><p>　　可編程控制器(Programmable

22、Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC <

23、/p><p>　　3.1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：結(jié)構(gòu)圖3-1所示 </p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　a、電源 </b></p><p&g

24、t;　　PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 </p><p>　　b. 中央處理單元(CPU) </p><p>　　中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的

25、功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如

26、此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 </p><p>　　為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 </p><p><b>　　c、存儲(chǔ)器 </b></p><p>　　存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 </p>

27、<p>　　存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 </p><p>　　d、輸入輸出接口電路 </p><p>　　1、現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。 </p><p>　　2、現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出

28、相應(yīng)的控制信號(hào)。 </p><p><b>　　e、功能模塊 </b></p><p>　　如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊 </p><p><b>　　f、通信模塊 </b></p><p>　　如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等 </p><p>　　3.1.

29、3 PLC主要的特點(diǎn)</p><p><b>　　1、高可靠性</b></p><p>　?。?）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。</p><p>　　（2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms.</p><p>　　（3）各模塊均采用屏蔽措

30、施，以防止輻射干擾。</p><p>　　（4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。</p><p>　?。?）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。</p><p>　　（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。</p><p>　?。?）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)

31、,使可靠性更進(jìn)一步提高。</p><p>　　2、豐富的I/O接口模塊</p><p>　　PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。</p><p>　　另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)

32、對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。</p><p><b>　　3、采用模塊化結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組

33、合。</p><p><b>　　4、編程簡(jiǎn)單易學(xué)</b></p><p>　　PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。</p><p>　　5、安裝簡(jiǎn)單，維修方便</p><p>　　PLC不需要專門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)

34、環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。</p><p>　　3.1.4 PLC的工作原理</p><p>　　PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)哦（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描

35、，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開(kāi)始下一輪新的掃描，在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。</p><p>　　PLC的一個(gè)掃描周期必經(jīng)采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。</p><p>　　1、 輸入采樣階段 </p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入

36、所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入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(gè)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(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 </p><p>　　2、用戶程序執(zhí)行階段 </p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階

37、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(shí)，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(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)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。 </p><p>　　即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有

38、輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)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(chǔ)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(huì)對(duì)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(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 </p><p>　　在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使

39、用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 </p><p>　　3、 輸出刷新階段 </p><p>　　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(duì)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。 </p&

40、gt;<p>　　3.1.5 PLC內(nèi)部運(yùn)作方式</p><p>　　雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機(jī)械裝置做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運(yùn)作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。

41、在整個(gè)的掃描過(guò)程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)行”、“輸出狀態(tài)更新”說(shuō)明如下： </p><p>　　步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點(diǎn)開(kāi)關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開(kāi)或關(guān)），并將其狀態(tài)寫(xiě)入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置Xn。步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程式逐行取入CPU 中運(yùn)算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點(diǎn)狀態(tài)，CPU直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸出線圈之運(yùn)算結(jié)果則存入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至

42、輸出端Yn。步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接點(diǎn)，并且重回步驟一。 此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時(shí)間稱為PLC 之反應(yīng)時(shí)間，PLC 輸入訊號(hào)之時(shí)間若小于此反應(yīng)時(shí)間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會(huì)被更新一次，因此稱此種運(yùn)作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生”。</p><p>　　3.2.1 PLC的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p>&

43、lt;p>　　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則</p><p>　　任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和爭(zhēng)產(chǎn)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：</p><p>　　最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求</p><p>　　充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最

44、重要的一條原則。這就是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)，國(guó)外資料。</p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠</p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全，可靠，穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。舍就要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中，元器件選擇，軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。</p><p>　　例如保證

45、PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（突然停電，按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。</p><p>　　力求簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，使用和維修方便</p><p>　　一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，氮新的工程的投入，技術(shù)的培訓(xùn)，設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加，因此在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工

46、程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該是控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要是控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便，成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。</p><p>　　4）由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLV，輸入/輸出模塊，I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有余量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。</p><p>　　第四章 電梯

47、控制系統(tǒng)原理及硬件組成</p><p>　　4.1電梯控制系統(tǒng)原理</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)原理框圖如圖4-1所示，主要由轎箱內(nèi)指令電路、門(mén)廳呼叫電路、主拖動(dòng)電機(jī)電路、開(kāi)關(guān)門(mén)電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測(cè)與平層檢測(cè)傳感器及PLC電路等組成的。</p><p>　　圖4-1電梯控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　4.2電

48、梯控制系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測(cè)電路、發(fā)光二極管記憶燈電路、PWM控制直流電機(jī)無(wú)線調(diào)速電路、轎箱開(kāi)關(guān)電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等。為減少PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)，采用編碼的方式將31個(gè)呼叫及指層按鈕編碼五位二進(jìn)制碼輸入PLC。</p><p>　　圖4-2 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖</p>

49、<p>　　4.3電梯模型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　由于電梯的運(yùn)行時(shí)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時(shí)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)輸入的信號(hào)，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時(shí)的控制電梯的運(yùn)行。另外，轎廂的位置是由脈沖編碼數(shù)確定，并送PLC的計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行控制，同時(shí)，每樓層設(shè)置一個(gè)接近開(kāi)光用于檢測(cè)系統(tǒng)的樓層

50、信號(hào)。為便于觀察，對(duì)電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在樓層進(jìn)行顯示，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，為了電梯的運(yùn)行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求PLC能對(duì)轎廂的加、減速以及制動(dòng)進(jìn)行有效地控制，根據(jù)轎廂的實(shí)際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。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。采用PLC實(shí)現(xiàn)的電梯控制系統(tǒng)有以下幾個(gè)主要部分構(gòu)成如圖4-3</p><p>　　圖4-3第五

51、章 三層電梯升降PLC控制的設(shè)計(jì)</p><p>　　由三菱FX2-64MR為主控的3層電梯的PLC控制系統(tǒng)。</p><p>　　5.1 電梯控制的功能要求</p><p>　　（1）本系統(tǒng)采用轎廂外喚叫、轎廂內(nèi)按鈕控制形式。轎廂內(nèi)、外均由指令按鈕進(jìn)行操作。每層樓的廂外設(shè)有呼叫按鈕SB6～SB9，廂內(nèi)設(shè)有開(kāi)門(mén)按鈕SBl，關(guān)門(mén)按鈕SB2，層面指令按鈕SB3～SB5。

52、</p><p>　?。?）電梯運(yùn)行到指定位后,具有自動(dòng)開(kāi)/關(guān)門(mén)的功能，也能手動(dòng)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)。</p><p>　　（3）利用指示燈顯示電梯廂外的呼叫信號(hào)、電梯廂內(nèi)的指令信號(hào)和電梯到達(dá)信號(hào)。</p><p>　　（4）能自動(dòng)判電梯運(yùn)行方向，并發(fā)出相應(yīng)指示信號(hào)。</p><p>　　5）電梯上下運(yùn)行由一臺(tái)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上升；電動(dòng)反轉(zhuǎn)，

53、電梯下降。</p><p>　　（6）電梯轎廂門(mén)由另一臺(tái)小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)正轉(zhuǎn)，廂門(mén)打開(kāi)；電機(jī)反轉(zhuǎn)，廂門(mén)關(guān)閉。</p><p>　　5.2 PLC選型及輸入、輸出地址分配</p><p>　　三層電梯有23個(gè)輸入信號(hào)，19個(gè)輸出信號(hào)，可以選擇FX2—48MR。但考慮今后廠家升級(jí)的余量，就選了FX2-64MR（I/O為32/32）的PLC。</p>&

54、lt;p>　　輸入信號(hào)及地址分配參見(jiàn)表5-1，</p><p>　　輸出信號(hào)及地址分配參見(jiàn)表5-2。</p><p>　　5.3 梯形圖程序設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)三層電梯控制的功能要求以及輸入/輸出點(diǎn)的地址</p><p>　?。?）電梯開(kāi)門(mén)控制也分手動(dòng)和自動(dòng)兩種情況，如圖5-1。</p><p>　?、?/p>

55、手動(dòng)開(kāi)門(mén)時(shí)，當(dāng)按下開(kāi)門(mén)按鈕SB1時(shí)X000閉合，Y000得電，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，轎廂門(mén)打開(kāi)。開(kāi)門(mén)到位，開(kāi)門(mén)行程開(kāi)關(guān)SQ1動(dòng)作，X002常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y000失電，開(kāi)門(mén)過(guò)程結(jié)束。</p><p>　　②自動(dòng)開(kāi)門(mén)時(shí)，當(dāng)電梯運(yùn)行到位后，相應(yīng)的樓層接近開(kāi)關(guān)SQ5或SQ6或SQ7被壓下，即X011或X012或X013閉合。T0開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)3s后，T0觸點(diǎn)閉合，Y000輸出有效，轎廂門(mén)打開(kāi)。</p><p&g

56、t;　?。?）電梯關(guān)門(mén)控制也分手動(dòng)和自動(dòng)兩種情況，如圖5-2。</p><p>　　①手動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，當(dāng)按下關(guān)門(mén)按鈕SB2時(shí)X001閉合，Y001得電并自鎖，驅(qū)動(dòng)關(guān)門(mén)繼電器使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，轎廂門(mén)關(guān)閉。關(guān)門(mén)到位，關(guān)門(mén)行程開(kāi)關(guān)SQ2動(dòng)作，X003常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y001失電，關(guān)門(mén)過(guò)程結(jié)束。</p><p>　?、谧詣?dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，由定時(shí)器T1來(lái)控制。當(dāng)電梯開(kāi)門(mén)到位</p><p>　

57、　后Y000常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)5s后，T1觸點(diǎn)閉合，Y001輸出有效，轎廂門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。</p><p>　　自動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，可能夾住乘客，因此在門(mén)兩側(cè)均裝有紅外線檢測(cè)裝置SLl和SL2。當(dāng)有人進(jìn)出時(shí)由SLl和SL2發(fā)出信號(hào)使得X006和X007閉合，輔助繼電器M0得電并自鎖，使得T2開(kāi)始定時(shí)，延時(shí)2s后再關(guān)門(mén)</p><p>　　輸入信號(hào)及地址分配表5-1</p>

58、<p>　　輸出信號(hào)及地址分配表5-2</p><p>　　電梯開(kāi)門(mén)控制的梯形圖5-1</p><p>　　電梯關(guān)門(mén)控制的梯形圖5-2</p><p><b>　　（2）電梯到層指示</b></p><p>　　如圖5-3：X011、X012和X013分別是一、二和三層的接近開(kāi)關(guān)SQ5、SQ6和SQ7的輸入點(diǎn)，

59、Y022、Y023和Y024分別是一、二和三層樓面的指示燈E3、E4和E5。輔助繼電器M2和M3分別是單、雙層指示燈互鎖控制。當(dāng)電梯到達(dá)某一層樓面后，只有該層樓指示燈亮。</p><p>　?。?）層呼叫指示燈控制圖5-4：當(dāng)有乘客在轎廂外的某一層按下呼叫按鈕SB6、SB7、SB8和SB9中的任一個(gè)后，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)X017、X020、X021和X022中的某一個(gè)就會(huì)閉合，同時(shí)所對(duì)應(yīng)的層指示燈就亮，指示有人呼叫。呼

60、叫信號(hào)會(huì)一直保持到電梯到達(dá)該層，由該層的接近開(kāi)關(guān)X011、X012和X013中的某一個(gè)動(dòng)作時(shí)才被撤銷。</p><p>　　（4）電梯啟動(dòng)和方向選擇及變速控制 </p><p>　　電梯啟動(dòng)和方向選擇及變速控制梯形圖如圖5-5和5-6所示。電梯運(yùn)行方向由輸出繼電器Y020和Y021指示，當(dāng)電梯運(yùn)行方向確定后，在關(guān)門(mén)信號(hào)和門(mén)鎖信號(hào)符合要求的情況下，或者通過(guò)電梯上行輸出繼電器Y002，驅(qū)動(dòng)電機(jī)

61、正轉(zhuǎn)，電梯上升；或者通過(guò)電梯下行輸出繼電器Y003，驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下降。</p><p>　　電梯啟動(dòng)后快速運(yùn)行，2s后加速，在接近目標(biāo)樓層時(shí)，相應(yīng)的接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電梯開(kāi)始轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)行，直至電梯到達(dá)目標(biāo)樓層時(shí)停止。</p><p>　　電梯到層指示圖5-3</p><p>　　層呼叫指示燈控制圖5-4</p><p>　　電梯啟動(dòng)和方向選

62、擇及變速控制梯形圖5-5</p><p>　　電梯啟動(dòng)和方向選擇及變速控制梯形圖5-6</p><p>　　5.4系統(tǒng)的調(diào)試與操作</p><p>　　按下呼叫按鈕，電梯在檢測(cè)到門(mén)廳或轎廂的召喚信號(hào)后，便會(huì)上升到指定樓層，上升過(guò)程中，只執(zhí)行上行信號(hào)，下行信號(hào)無(wú)效，反之亦然。</p><p>　　電梯開(kāi)始啟動(dòng)，通過(guò)變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)轎廂運(yùn)動(dòng)，轎廂

63、運(yùn)動(dòng)速度由低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭谵D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至目標(biāo)層。</p><p>　　當(dāng)電梯檢測(cè)到目標(biāo)層減速點(diǎn)后，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，有高速變?yōu)榈退?，并以低速運(yùn)行到平層點(diǎn)停止。</p><p>　　4、 平層后，經(jīng)過(guò)一定的、延時(shí)開(kāi)門(mén)，直至碰到到位行程開(kāi)關(guān)，在經(jīng)過(guò)一定延時(shí)關(guān)門(mén)，直到安全觸板開(kāi)關(guān)動(dòng)作。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></

64、p><p>　　控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)漫長(zhǎng)而又復(fù)雜的過(guò)程，要考慮到這個(gè)系統(tǒng)所涉及的甚至是可能涉及的各種影響因素，只有把它們之間的關(guān)系協(xié)調(diào)好了這個(gè)控制最終才可能有使用價(jià)值，而這需要在實(shí)際應(yīng)用中不斷地驗(yàn)證和改進(jìn)。電梯控制系統(tǒng)更是如此，從1889年的電梯正式誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年的歷史了。電梯的控制系統(tǒng)也在這個(gè)漫長(zhǎng)的演變過(guò)程中不斷地完善和改進(jìn)，同時(shí)人們對(duì)這個(gè)控制系統(tǒng)的依賴性和要求也越來(lái)越高。最早的繼電器控制系統(tǒng)由于可靠性低

65、，接線復(fù)雜，控制不靈活，功耗大等缺點(diǎn)已經(jīng)慢慢淘汰。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用可編程控制器（PLC）來(lái)進(jìn)行邏輯控制，用變頻器來(lái)進(jìn)行電機(jī)調(diào)速，設(shè)計(jì)基于PLC的電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代電梯的一些基本控制功能。手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)，速度控制，上下運(yùn)行等。整個(gè)設(shè)計(jì)就電梯組成結(jié)構(gòu)，PLC的結(jié)構(gòu)、工作特點(diǎn)以及工作原理等，對(duì)電梯控制展開(kāi)設(shè)計(jì)，基本實(shí)現(xiàn)了三層電梯的升降控制。</p><p><b&

66、gt;　　致謝</b></p><p>　　本文是在于志平老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。于老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。于老師淵博的知識(shí)、開(kāi)闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時(shí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我也學(xué)到了許多了關(guān)于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方面的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)技能有了很大的提高。</p><p>　　另外，我

67、還要特別感謝同學(xué)們對(duì)我實(shí)驗(yàn)以及論文寫(xiě)作的指導(dǎo)，他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提供了巨大的幫助。還要感謝，各位同事對(duì)我的無(wú)私幫助，使我得以順利完成論文。</p><p>　　最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　常文平《電氣控制與PLC原理及應(yīng)用》，西安電子科技大學(xué)出版社，20

68、06年1月第一版。</p><p>　　鄭立平、張晶《電機(jī)與拖動(dòng)技術(shù)》，大連理工大學(xué)出版社，2006年1月第一版。</p><p>　　王鳳蘊(yùn)、張超英《數(shù)控原理與典型數(shù)控系統(tǒng)》，高等教育出版社2003年1月第一版。</p><p>　　楊長(zhǎng)能，可編程序控制器基礎(chǔ)及應(yīng)用，重慶大學(xué)出版社，1999</p><p>　　高麗麗，PLC控制交流變頻調(diào)