畢業(yè)論文—五層電梯的自動控制設(shè)計說明

1、 . PAGE27 / NUMPAGES32 . 五層電梯的自動控制設(shè)計 高向旭專業(yè)名稱：電氣工程與其自動化指導教師：王 安 講師 摘 要電梯是樓宇現(xiàn)代文明的標志，已成為高層建筑中不可缺少的垂直交通工具。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，近年來，我國的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，隨著自動控制理論與微電子技術(shù)的發(fā)展，電梯的拖動方式與控制手段均發(fā)生了很大的變化，交流調(diào)速是當前電梯拖動的主要發(fā)展方向。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以與消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰。微機控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強的功能，

2、但也存在抗擾性差、系統(tǒng)設(shè)計復雜。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)由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設(shè)計和調(diào)試周期較短等優(yōu)點，倍受人們重視等優(yōu)點，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)繼電器電梯控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。關(guān)鍵詞：電梯 控制系統(tǒng) PLC 程序設(shè)計AbstractBuilding elevator is a sign of modern civilization and has become indispensable for high-rise building in the vertical transport. Along w

3、ith sciences and technologys development ,the recent years,our countrys elevator production technology obtained the rapidly expand. The elevator mainly divides into the mechanical system and the control system two maior parts, along with the automatic control theory and microelectronic technologys d

4、evelopment,elevators dragging way and the control method has had the very big change , the exchange velocity modulation is the current elevator dragging main development direction.At present the lift control system mainly has three controlmodes：Following electric crircuit control system, PLC control

5、, microcomputer control system. Because the black-white control system the failure rate is high ,the reliability is bad,control mode not nimble as well as consumed power big and so on shortcomings ,at present has been eliminated gradually.Keywords:Elevator，Control system，PLC，Program design目錄 TOC o 1

6、-3 h z u HYPERLINK l _Toc229932613摘要 PAGEREF _Toc229932613 h IHYPERLINK l _Toc229932614Abstract PAGEREF _Toc229932614 h IIHYPERLINK l _Toc229932615目錄 PAGEREF _Toc229932615 h IIIHYPERLINK l _Toc229932616前言 PAGEREF _Toc229932616 h 1HYPERLINK l _Toc2299326171 電梯的概述 PAGEREF _Toc229932617 h 2HYPERLINK l

7、_Toc2299326181.1 電梯的起源和發(fā)展 PAGEREF _Toc229932618 h 2HYPERLINK l _Toc2299326191.2 電梯的分類 PAGEREF _Toc229932619 h 3HYPERLINK l _Toc2299326201.3 電梯的主要性能指標 PAGEREF _Toc229932620 h 4HYPERLINK l _Toc2299326212 電梯控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc229932621 h 7HYPERLINK l _Toc2299326222.1 電梯的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc229932622 h 7HYPERL

8、INK l _Toc2299326232.2 電力拖動系統(tǒng) PAGEREF _Toc229932623 h 8HYPERLINK l _Toc2299326242.3 電氣控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc229932624 h 8HYPERLINK l _Toc2299326252.4 電梯的工作原理 PAGEREF _Toc229932625 h 9HYPERLINK l _Toc2299326263 PLC可編程序控制器 PAGEREF _Toc229932626 h 11HYPERLINK l _Toc2299326273.1 PLC的定義 PAGEREF _Toc229932627

9、h 11HYPERLINK l _Toc2299326283.2 PLC的特點 PAGEREF _Toc229932628 h 11HYPERLINK l _Toc2299326293.3 PLC的結(jié)構(gòu)與工作原理 PAGEREF _Toc229932629 h 12HYPERLINK l _Toc2299326303.3.1 PLC結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc229932630 h 12HYPERLINK l _Toc2299326313.3.2 工作原理 PAGEREF _Toc229932631 h 14HYPERLINK l _Toc2299326323.4 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制

10、系統(tǒng)的比較 PAGEREF _Toc229932632 h 15HYPERLINK l _Toc2299326334電梯的PLC設(shè)計 PAGEREF _Toc229932633 h 17HYPERLINK l _Toc2299326344.1 電梯的控制要求 PAGEREF _Toc229932634 h 17HYPERLINK l _Toc2299326354.2 電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc229932635 h 18HYPERLINK l _Toc2299326364.3 PLC的選擇 PAGEREF _Toc229932636 h 18HYPERLINK l _To

11、c2299326374.4 電梯結(jié)構(gòu)圖 PAGEREF _Toc229932637 h 19HYPERLINK l _Toc2299326384.5 輸入輸出分配表 PAGEREF _Toc229932638 h 20HYPERLINK l _Toc2299326394.6 部繼電器說明 PAGEREF _Toc229932639 h 21HYPERLINK l _Toc2299326404.7 PLC梯形圖 PAGEREF _Toc229932640 h 22HYPERLINK l _Toc229932641總結(jié) PAGEREF _Toc229932641 h 25HYPERLINK l _

12、Toc229932642致 PAGEREF _Toc229932642 h 26HYPERLINK l _Toc229932643參考文獻 PAGEREF _Toc229932643 h 27前言電梯作為現(xiàn)代智能建筑的代步工具，越來越顯示出它的重要作用。傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器-接觸器進行控制，其缺點是觸點多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問題。PLC是集計算機控制、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體的新型自動控制裝置。它的編程軟件采用易學易懂的梯形圖語言!控制靈方便，抗干擾能力強，運行穩(wěn)定可靠，本次設(shè)計對傳統(tǒng)電梯控制方式加以更新，實現(xiàn)了PL

13、C對電梯的自動化控制。使電梯運行更加安全、方便、舒適。1 電梯的概述1.1 電梯的起源和發(fā)展電梯是集機械原理應用、電氣控制技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學、人體工程學與空氣動力學等多學科和技術(shù)分支于一體的機電設(shè)備，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。在電梯發(fā)明之前，人類就有了用“電梯”運貨物或供人上下高層建筑的設(shè)計。早在公元前1世紀，羅馬建筑師維特羅斯就利用升降臺上下運貨或運人了。不過，這種升降臺是用人力、畜力或水力通過滑輪來操縱的。中世紀時期，有許多修道院建在險峻的峭壁上，進出修道院唯一的通道，就是用籃子做的升降臺。乘客站在里面，然后用繩子通過滑輪吊著籃子上升下降。這就是最原始的“電梯”。到了1

14、9世紀，在世界博覽會上首次展示了老式木制電梯。一位勇敢的男子乘坐這種電梯升到4層樓的高處，俯視者參觀數(shù)秒鐘后，又平安的落到地面，而不是像當時其他類似機器那樣劇烈的撞到地上。這就是電梯的初次公開亮相。由于電梯的發(fā)明，數(shù)百萬旅游者可以從帝國大廈的頂層觀看夢幻般的景色，或者進入自由女神像、里約熱盧的耶穌像部參觀。英國的白金漢宮、莫斯科的克里姆林宮和梵蒂岡的圣彼得大教堂也是由于有了電梯才得以對外展示。隨著電梯技術(shù)的不斷發(fā)展，節(jié)約能源、提高工作效益、制作精良的設(shè)備以最高效和最可靠的方式來提高生產(chǎn)力成為電梯技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。1.2 電梯的分類根據(jù)建筑的高度、用途與客流量（或物流量）的不同，而設(shè)置不同

15、類型的電梯。目前電梯的基本分類方法大致如下。 1 按用途分類 1.1 乘客電梯, 為運送乘客設(shè)計的電梯，要求有完善的安全設(shè)施以與一定的轎裝飾。 1.2 載貨電梯, 主要為運送貨物而設(shè)計, 通常有人伴隨的電梯。 1.3 醫(yī)用電梯, 為運送病床、擔架、醫(yī)用車而設(shè)計的電梯。1.4 雜物電梯, 供圖書館、辦公樓、飯店運送圖書、文件、食品等設(shè)計的電梯。 1.5 觀光電梯, 轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。 1.6 車輛電梯, 用作裝運車輛的電梯。 1.7 船舶電梯, 船舶上使用的電梯。 1.8 建筑施工電梯, 建筑施工與維修用的電梯等。 2 按驅(qū)動方式分類 2.1 交流電梯，用交流感應電動機作為驅(qū)動力的

16、電梯。根據(jù)拖動方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。 2.2 直流電梯，用直流電動機作為驅(qū)動力的電梯。這類電梯的額定速度一般在2.00m/s以上。 2.3 液壓電梯,一般利用電動泵驅(qū)動液體流動，由柱塞使轎廂升降的電梯。 2.4 齒輪齒條電梯, 將導軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動機帶動齒輪旋轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。 2.5 螺桿式電梯, 將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝于油缸頂，然后通過電機經(jīng)減速機（或皮帶）帶動螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿頂升轎廂上升或下降的電梯。 2.6 直線電機驅(qū)動的電梯,其動力源是直線電機。 電梯問世初期，曾用蒸

17、汽機、燃機作為動力直接驅(qū)動電梯，現(xiàn)已基本絕跡。 3 按速度分類 電梯無嚴格的速度分類，我國習慣上按下述方法分類。 3.1 低速梯，常指低于1.00m/s速度的電梯。 3.2 中速梯，常指速度在1.002.00m/s的電梯。 3.3 高速梯，常指速度大于2.00m/s的電梯。 3.4 超高速，速度超過5.00m/s的電梯。 隨著電梯技術(shù)的不斷發(fā)展，電梯速度越來越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應地提高。 4 按電梯有無司機分類 4.1 有司機電梯，電梯的運行方式由專職司機操縱來完成。 4.2 無司機電梯，乘客進入電梯轎廂，按下操縱盤上所需要去的層樓按鈕，電梯自動運行到達目的層樓，這類電梯

18、一般具有集選功能。 4.3 有/無司機電梯，這類電梯可變換控制電路，平時由乘客操縱，如遇客流量大或必要時改由司機操縱。 5 按操縱控制方式分類 5.1 手柄開關(guān)操縱，電梯司機在轎廂控制操縱盤手柄開關(guān)，實現(xiàn)電梯的起動、上升、下降、平層、停止的運行狀態(tài)。 5.2 按鈕控制電梯：是一種簡單的自動控制電梯，具有自動平層功能，常見有轎外按鈕控制、轎按鈕控制兩種控制方式。 5.3 信號控制電梯，這是一種自動控制程度較高的有司機電梯。除具有自動平層，自動開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動停層，順向截停和自動換向等功能。 5.4 集選控制電梯，是一種在信號控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的全自動控制的電梯，

19、與信號控制的主要區(qū)別在于能實現(xiàn)無司機操縱。 5.5 并聯(lián)控制電梯，23臺電梯的控制線路并聯(lián)起來進行邏輯控制，共用層站外召喚按鈕，電梯本身都具有集選功能。 5.6 群控電梯，是用微機控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。 6 其它分類方式 6.1 按機房位置分類，則有機房在井道頂部的（上機房）電梯、機房在井道底部旁側(cè)的（下機房）電梯，以與有機房在井道部的（無機房）電梯。 6.2 按轎廂尺寸分類，則經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等抽象詞匯表示。 此外，還有雙層轎廂電梯等。 1.3 電梯的主要性能指標電梯作為建筑物的垂直交通工具，其性能好壞直接影響到人們的生產(chǎn)生活

20、，越來越引起人們的關(guān)注。對電梯性能的要求，一般有安全性、可靠性、舒適感和快速性、停站準確性、振動、噪聲與電磁干擾、節(jié)能和裝潢等幾項。1.安全性電梯是運送乘客的，即使載貨電梯通常也有人伴隨，因此對電梯的第一要求便是安全。電梯的安全與設(shè)計、制造、安裝調(diào)試與檢修各環(huán)節(jié)都有密切聯(lián)系。任何一個環(huán)節(jié)出了問題，都可能造成不安全的隱患，以致造成事故。電梯中設(shè)置有必要的安全設(shè)施，主要包括：超速保護裝置；轎廂超越上下極限工作位置時，應切斷控制電路的裝置；撞底緩沖裝置；對三項交流電源，應設(shè)有斷相保護裝置和相序保護裝置；設(shè)置廳門、轎門；電梯因中途停電或電氣系統(tǒng)有故障不能運行時，應有轎廂慢速移動措施。2.可靠性電梯的可

21、靠性也很重要，如果一部電梯工作起來經(jīng)常出故障，就會影響人們正常的生產(chǎn)和生活，給人們造成很大的不便。不可靠是事故的隱患，常常是不安全的起因。3.舒適感與快速性電梯作為一種交通工具，對于快速性的要必不可少的，快速可以節(jié)省時間，這對于處在現(xiàn)代社會中的乘客是很重要的，快速性主要通過以下方法得到：提高電梯額定速度；集中布置多臺電梯，通過增加電梯臺數(shù)來節(jié)省乘客候梯時間；盡可能的減少電梯起、停過程中加、減速所用時間。4.停站準確性停站準確性又稱平層準確度、平層精度。梯速在1m/s以上的電梯，減速停車階段通常都采用速度閉環(huán)控制，強制轎廂按預定的速度曲線運行，因此平層精確度可以大大提高。5.振動、噪聲與電磁干擾

22、6.節(jié)能現(xiàn)代電梯應合理的選擇拖動方式，以達到節(jié)能的目的。7.裝潢現(xiàn)代電梯除了注重以上個方面性能外，還很注重外表裝潢?？傊?，現(xiàn)代電梯操縱簡單，乘坐舒適、快捷，安全可靠，是高新技術(shù)的結(jié)晶，電梯技術(shù)越來越成為工業(yè)技術(shù)中的一個重要門類，引起廣大的科技、管理人員的興趣。2 電梯控制系統(tǒng)2.1 電梯的結(jié)構(gòu)電梯是機電合一的大型復雜產(chǎn)品,機械部分相當于人的軀體,電器部分相當于人的神經(jīng).機與電的高度合一,使電梯成了現(xiàn)代科學技術(shù)的綜和產(chǎn)品.對于電梯的結(jié)構(gòu)而言,傳統(tǒng)的方法是分為機械部分和電氣部分,但以功能系統(tǒng)來描述,則更能反映電梯的特點.一.曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力,使電梯運行. 曳引系統(tǒng)主要由

23、曳引鋼絲繩,導向輪,反繩輪組成. 二.導向系統(tǒng) 導向系統(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軌作升降運動. 導向系統(tǒng)主要由導軌,導靴和導軌架組成. 三.轎廂 轎廂是運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. 四.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,門鎖裝置組成. 五.重量平衡系統(tǒng) 系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量,在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之,保證電梯的曳引傳動正常. 系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成.六.安全保護系統(tǒng) 保證電梯安全使用,防止一切危與人身安全的事故發(fā)生. 由

24、限速器,安全鉗,緩沖器,端站保護裝置組成. 2.2 電力拖動系統(tǒng)電梯主拖動類型有直流電動機拖動、交流電動機拖動、直流GM（即發(fā)電機電動機組供電）拖動、晶閘管供電（SCRM）的直流拖動和交流雙速電動機拖動、交流調(diào)壓調(diào)速（AVCC）拖動、交流變頻調(diào)速（VVVF）等。因直流電梯的拖動電動機有電刷和換相器，維護量較大，可靠性低，現(xiàn)已被交流調(diào)速電梯所取代。為了得到較好的舒適感，要求曳引電動機在選定的調(diào)速方式下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩總能達到負載轉(zhuǎn)矩的要求?？紤]到電壓的波動、導軌不夠平直造成的運動阻力增大等因素，電動機轉(zhuǎn)矩還應有一定的裕度。2.3 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、層樓指示、召喚箱與曳引

25、電動機等幾十個分散安裝在電梯井道外和各相關(guān)電梯部件中的電器元件構(gòu)成。電氣控制系統(tǒng)通過電路控制電力拖動系統(tǒng)工作程序，完成各種電氣動作功能，保證電梯安全運行。電梯一般是由電動機來拖動的，其運行過程大多包括啟動、正（反）轉(zhuǎn)、停止等，這整個過程是由電氣控制系統(tǒng)來完成。具體地說電梯的控制主要是指對電動機的起動、停止、運行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂指令等進行處理。其操縱是實行各個控制環(huán)節(jié)的方式和手段。電梯電氣控制系統(tǒng)與電力拖動系統(tǒng)比較，變化圍比較大。當一臺電梯的類別、額定載重量和額定運行速度確定后，電力拖動系統(tǒng)各零部件就基本確定了，而電氣控制系統(tǒng)則有比較大的選擇圍，必須根據(jù)電梯安裝使用地點、乘載對象進

26、行認真選擇，才能最大限度地發(fā)揮電梯的使用效益。電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能、自動化程度和運行可靠性。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)引進工作的進一步開展，電氣控制系統(tǒng)發(fā)展換代迅速。繼電器控制系統(tǒng)的電梯故障率高，大大降低了電梯的運行可靠性和安全性，所以基本上已經(jīng)被淘汰。而PLC以其體積小、功能強、故障率低、壽命長、噪聲低、維護保養(yǎng)簡便、修改邏輯靈活、程序容易編制，易聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)等諸多優(yōu)點得到了廣泛的應用。2.4 電梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機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，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。固定在轎廂

27、上的導靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導軌往復升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉(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狀態(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？?。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全。3 PLC可編程序控制器3.1 PLC的定義PLC即可編程控制器（Programm

28、able logic Controller，是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC與其有關(guān)的外圍設(shè)備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計?！?.2 PLC的特點1.可靠性高，抗干擾能力

29、強 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)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，部電路采取了先進的抗干擾技術(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，電氣接線與開關(guān)接點已減少到數(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)故障時可與時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應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以外的電路與設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具

30、有極高的可靠性也就不奇怪了。 2.配套齊全，功能完善，適用性強 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?？梢杂糜诟鞣N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通信能力的增強與人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3.易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機，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技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖

31、相當接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4.系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 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)計與建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。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。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5.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，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。

32、3.3 PLC的結(jié)構(gòu)與工作原理3.3.1 PLC結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機一樣。1CPU運算和控制中心 起“心臟”作用。 縱：當從編程器輸入的程序存入到用戶程序存儲器中，然后CPU根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能（系統(tǒng)程序存儲器的解釋編譯程序），把用戶程序翻譯成PLC部所認可的用戶編譯程序。 橫：輸入狀態(tài)和輸入信息從輸入接口輸進，CPU將之存入工作數(shù)據(jù)存儲器中或輸入映象寄存器。然后由CPU把數(shù)據(jù)和程序有機地結(jié)合在一起。把結(jié)果存入輸出映象寄存器或工作數(shù)據(jù)存儲器中，然后輸出到輸出接口、控制外部驅(qū)動器。 組成：CPU由控制器、運算器和寄存器組成。這些電路集成在一個芯

33、片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線與I/O接口電路相連接。 2存儲器 具有記憶功能的半導體電路。 分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。 系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以與對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM組成。廠家使用的，容不可更改，斷電不消失。 用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。由隨機存取存儲器（RAM）組成。用戶使用的。斷電容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為35年。 3輸入/輸出接口 （1）輸入接口： 光電耦合器由兩個發(fā)光二極度管和光電三極管組成。 發(fā)光二級管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入

34、信號變化規(guī)律一樣的光信號。 光電三級管：在光信號的照射下導通，導通程度與光信號的強弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)，輸出信號與輸入信號有線性關(guān)系。 輸入接口電路工作過程：當開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導通，向部電路輸入信號。當開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導通。向部電路輸入信號。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成PLC部所能接受的數(shù)字信號。 （2）輸出接口 PLC的繼電器輸出接口電路 工作過程：當部電路輸出數(shù)字信號1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點閉合，提供負載導通的電流和電壓。當部電路輸出數(shù)字信號0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點斷開

35、，斷開負載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把部的數(shù)字電路化成一種信號使負載動作或不動作。 三種類型： 繼電器輸出：有觸點、壽命短、頻率低、交直流負載 晶體管輸出：無觸點、壽命長、直流負載 晶閘管輸出：無觸點、壽命長、交流負載 4編程器 編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。我們實驗室使用的就是手持編程器。二種是通過PLC的RS232口。與計算機相連。然后敲擊鍵盤。通過NSTP-GR軟件（或WINDOWS下軟件）向PLC部輸入程序。3.3.2 工作原理PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式1每次掃描過程。集中對輸入信號進行采樣。集中對輸出信號進行刷新。 2輸入刷新過程。當輸入端口關(guān)閉時

36、，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。 3一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 4元件映象寄存器的容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 5掃描周期的長短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時間（3）指令條數(shù) 6由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應延遲。3.4 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)相比，有許多相似之處，也有許多不同。不同之處主要在以下幾個方面：1）從控制方法上看，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并

37、聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很大限制。而PLC采用了計算機技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且PLC所謂“軟繼電器”實質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點數(shù)量是無限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴展性好。2）從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這

38、種工作方式稱為并行工作方式。而PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。3）從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作以實現(xiàn)控制，工作頻率低，機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。而PLC通過程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度快， 程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點抖動問題。4）從定時和計數(shù)控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。而PLC采用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩

39、器產(chǎn)生，精度高，定時圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且PLC具有計數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計數(shù)功能。5）從可靠性和可維護性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。而PLC大量的開關(guān)動作由無觸點的半導體電路來完成，其壽命長、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供了方便。4電梯的PLC設(shè)計4.1 電梯的控制要求當電梯停于某層時，有一高層呼叫時，電梯上升到呼叫層停止。2）當電梯停于某層時，有一

40、低層呼叫時，電梯下降到呼叫層停止。3）當電梯停于某層時，有多高層呼叫時，電梯先上升到較低的呼叫層，停5秒后繼上升到高的呼叫層，響應完畢后停止。當電梯停于某層時，有多低層呼叫時，電梯先下降到較高的呼叫層，停5秒后繼續(xù)下降到低的呼叫層，響應完畢后停止。5）當電梯處于上升或上降過程中，任何反向的呼叫均無效。4.2 電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計電梯plc的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成，電梯plc控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，主要硬件包括plc主機與擴展、機械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為plc主機，操縱盤、呼梯盤、井

41、道與安全保護信號通過plc輸入接口送人plc，存儲在存儲器與召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。4.3 PLC的選擇 出于對本設(shè)計的要求，以與對plc不同產(chǎn)品的熟悉程度，本次設(shè)計選用日本三菱公司的FX系列機，F(xiàn)X系列機具有以下優(yōu)點：1體積極小2先進美觀的外部結(jié)構(gòu)3提供多種子系列供用戶選用4靈活多變的系統(tǒng)配置5功能強、使用方便4.4 電梯結(jié)構(gòu)圖輸入點對應信號輸出點對應信號X1外呼按鈕1Y0KM1電動機正轉(zhuǎn)X2外呼按鈕2Y1X3外呼按鈕2Y2KM2電動機反轉(zhuǎn)X4外呼按鈕3Y3KV線圈與故障X5外呼按鈕3Y4上行指示X6外呼按鈕4Y5上行指示X7外呼按鈕4Y6開門指示X10外

42、呼按鈕5Y7開門指示X11呼按鈕去1樓Y101外呼指示X12呼按鈕去2樓Y112外呼指示X13呼按鈕去3樓Y122外呼指示X14呼按鈕去4樓Y133外呼指示X15呼按鈕去5樓Y143外呼指示X161樓平層信號Y154外呼指示X172樓平層信號Y164外呼指示X203樓平層信號Y175外呼指示X214樓平層信號Y20呼按鈕去1樓指示X225樓平層信號Y21呼按鈕去2樓指示X23上下限為Y22呼按鈕去3樓指示X24轎廂開門按鈕Y23呼按鈕去4樓指示X25轎廂關(guān)門按鈕Y24呼按鈕去5樓指示X26熱繼電器Y25LED層顯示a段X27Y26LED層顯示b段Y27LED層顯示c段Y30LED層顯示d段Y31LED層顯示e段Y32LED層