洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）基于三菱PLC十層電梯控制設(shè)計摘 要電梯是機(jī)械電器緊密結(jié)合的大型機(jī)電產(chǎn)品主要由機(jī)房、井道、轎廂、門系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。電梯已不僅是一種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備，更是一種工作和生活中的必需設(shè)備，完全可以預(yù)想到，隨著社會的發(fā)展，電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)文化生活中的地位將和汽車一樣，成為重要的運輸設(shè)備之一。 本次設(shè)計主要將可編程序控制器（PLC）和計算機(jī)應(yīng)用到電梯的控制系統(tǒng)中去，以十層電梯為例來完成單臺電梯PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案、組成及模塊化程序設(shè)計。選用三菱FX2N可編程控制器，利用220V交流電源供壓。在進(jìn)行PLC的I/O接口分配、組合排列和代號后，確定機(jī)內(nèi)各種軟繼電器、數(shù)據(jù)區(qū)、通道代號，常用指令的編制規(guī)則和代號等。選用交流雙速電機(jī)實現(xiàn)電梯拖動，采用樓層傳感器實現(xiàn)樓層間翻轉(zhuǎn)；顯示驅(qū)動電路采用LED發(fā)光二極管構(gòu)成顯示屏的屏體。重點研究PLC的安全控制電路、樓層控制電路，開關(guān)門電路的設(shè)計，以及啟動開關(guān)門程序、上行下行程序、樓層控制程序、自動定向程序的編寫。PLC電梯控制系統(tǒng)只需要稍加改進(jìn)即可應(yīng)用于更高性能要求的電梯中。這一切都表明該系列PLC不僅可以滿足電梯對高可靠性的實際需求，而且在控制水平和性能完全可以替代進(jìn)口的同類產(chǎn)品，并將突破電梯領(lǐng)域應(yīng)用到更為廣泛的行業(yè)，未來前景將更為廣闊。關(guān)鍵詞：PLC,電梯,邏輯控制,程序設(shè)計 Based on the Mitsubishi elevator control design of PLC ten ABSTRACTThe elevator is the mechanical electric appliance close union large-scale mechanical and electrical products. Mainly of engine room, well road, sedan theater box, gate system and electric control system composition. The elevator already was not only in one kind of production links important equipment, was in one kind of work and the life essential equipment, definitely might expect that along with societys development, the elevator products will be the same in people material culture life status with the automobile, becomes one of important transport vehicles. This design mainly (PLC) and the computer applies the programmable controller in elevators control system, as regularly completes the single Taiwan elevator PLC control systems overall project design, the composition and the modularized program design take five elevators. Selects the Mitsubishi FX2N programmable controller, After carrying on PLC the I/O connection assignment, the combination arrangement and the code channel code number, commonly used instruction establishment rule and code number and so on. Selects the exchange two speed electrical machinery to realize the elevator dragging, uses the floor sensor to realize between the floor to turn over; The demonstration driving circuit uses the LED light emitter diode to constitute display monitors screen body. Key studies PLC the safety control electric circuit, the floor control circuit, the switch gate design, as well as starting switch gate procedure, upward downward procedure, floor control procedure, automatic orientation procedure compilation.The PLC lift control system only needs to improve slightly then applies in the high performance request elevator. All these indicated that this series PLC not only may satisfy the elevator to the redundant reliable physical demand, moreover definitely may substitute the import in the control level and the performance the similar products, and will break through the elevator domain to apply a more widespread profession, in the future the prospect will be broader.KEY WORDS: PLC, Elevator, Logical control, Programming5目錄前言1第1章 總體方案確定21.1 總體方案的確定21.2電梯PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)31.3 設(shè)計的整體布局及其選型5第2章 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理62.1PLC的體系結(jié)構(gòu)62.2 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)62.3 開關(guān)量I/O模塊82.3.1 輸入模塊82.3.2 輸出模塊92.4 可編程序控制器的工作原理92.4.1 可編程序控制器的工作原理102.4.2 PLC工作過程102.5 PLC控制程序設(shè)計112.5.1 PLC編程步驟11第3章 電梯的電氣控制系統(tǒng)123.1 概述123.2 電梯電氣控制系統(tǒng)中的主要電器部件123.3 十層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計要求153.4電氣原理圖的設(shè)計163.5梯形圖的設(shè)計及指令表173.5.1各層呼叫指示173.5.2電梯啟動和運行方向24結(jié) 論29謝 辭30參考文獻(xiàn)31附錄32I/O分配表32交流雙速電梯線路圖元件代號說明34外文資料翻譯36完整畢業(yè)設(shè)計歡迎咨詢QQ 401339828洽談前言隨著城市建設(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行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實際上是一個人機(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、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，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)、運行穩(wěn) 定可靠等特點，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現(xiàn)。電梯是將機(jī)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)等多學(xué)科和技術(shù)集于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動化技術(shù)迅速發(fā)展。特別是隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電梯的技術(shù)含量日益提高。在改善電梯性能的同時，對電梯的設(shè)計、管理和維護(hù)人員提出了更高的要求。第1章 總體方案確定 1.1 總體方案的確定目前，電梯行業(yè)在我國迅速的發(fā)展，在一定程度上占有很大的市場。而在今天選擇控制電梯運動的設(shè)備已經(jīng)從傳統(tǒng)的繼電器接觸器轉(zhuǎn)變成可編程序控制器（PLC）?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）與其他計算機(jī)控制相比較：個人計算機(jī)有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公室自動化和家庭設(shè)計的，對環(huán)境要求很高，抗干擾能力不強(qiáng)，一般不適合在工業(yè)現(xiàn)場使用。單片機(jī)只是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號相連。要將它用于工業(yè)控制，還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大，要求設(shè)計者具有很強(qiáng)的計算機(jī)領(lǐng)域的理論知識和實踐經(jīng)驗。工業(yè)控制計算機(jī)（簡稱工控機(jī)）也是為工業(yè)控制設(shè)計的，目前比較流行的是PC總線工控機(jī)，它與個人計算機(jī)兼容。工控機(jī)采用總線式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品的兼容性強(qiáng)。工控機(jī)一般是在通用微機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有實時操作系統(tǒng)的支持，因此在要求快速、實時性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢。工控機(jī)的價格較高，將它有與開關(guān)量控制以取代繼電器系統(tǒng)有些大材小用。工控機(jī)的外部I/O接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。以上各種計算機(jī)用語控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程續(xù)控制器的梯形圖語言那樣易于被工廠的電氣人員掌握?？删幊绦蚩刂破魇菍楣S現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境設(shè)計的，結(jié)構(gòu)上采取整體密封或插件組合型，對印刷電路板、電源、機(jī)架、插座的制造和安裝，均采用了嚴(yán)密的措施?？删幊绦蚩刂破饔捎诰哂星笆龅母鞣N優(yōu)點，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有不可比擬的競爭力。當(dāng)然在電梯的控制領(lǐng)域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運動的核心部分是很合理的選擇，而且可編程序控制器現(xiàn)在市場上也是一種成熟的產(chǎn)品。總之，經(jīng)上述比較可得，我確定選用PLC控制電梯的運行。1.2電梯PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)1. 機(jī)房機(jī)房用來安裝曳引機(jī)、電控屏、限速器等。機(jī)房可以設(shè)置在井道頂部，也可設(shè)置在井由自部。當(dāng)機(jī)房設(shè)于井道底部時，即為曳引機(jī)下置式曳引方式。這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建筑物承重大，對井道尺寸要求大，只有在機(jī)房無法頂置時才使用。對于絕大多數(shù)電梯均設(shè)于井道頂部。機(jī)房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風(fēng)條件。2. 曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪組成。曳引機(jī)由電動機(jī)聯(lián)軸器、制動器、減速器、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源；曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重裝置（或者兩端固定在機(jī)座房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動轎廂的升降；導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重裝置的距離，導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)架上或重梁上。當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時，在轎廂和對重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。3. 導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運動。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上；導(dǎo)軌架是支承導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接；導(dǎo)靴裝在轎廂和對重架上，與導(dǎo)導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對重的運動服從于導(dǎo)軌的直立方向。4. 門系統(tǒng)門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。轎廂門社在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成；層門社在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門鎖裝置及開鎖裝置組成；開門機(jī)社在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。5. 轎廂轎廂是用以運送乘客和貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架。是由上橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成；轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。6. 門廳每一層電梯門口裝的門，門上帶有機(jī)器鎖及電氣接點?？吞荻酁樽詣娱_關(guān)門，開關(guān)門由轎廂門上的開門刀帶動廳門上的橡皮勒來完成的，而轎廂門是由轎廂上的開關(guān)門裝置驅(qū)動的。7. 井道井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個在納電梯轎廂和對重的有限空間。為了出人，在每個層站開有入口。8. 頂板井道的頂部是機(jī)房，它是維修人員工作的地方。因此頂板必須是封閉型的，將井道與機(jī)房完全隔離。頂板還具有阻止機(jī)房即傳向井道的作用。對于快、高速電梯，為了取得良好的隔聲效果，常在井道頂部設(shè)隔音層，此時的井道頂成了雙層結(jié)構(gòu)。9. 底坑井道的底坑深入地面，用于安裝緩沖器、限速器、鋼絲繩漲緊裝置等。由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水設(shè)施。10.重量平衡系統(tǒng)該系統(tǒng)由對重和重量補(bǔ)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的額定載重；重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯設(shè)計影響的裝置。11. 電力拖動系統(tǒng)該系統(tǒng)由曳引機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置和變頻器等組成。對電梯實行速度控制。曳引電動機(jī)是電梯的動力源，根據(jù)電梯的配置可用交流電動機(jī)或直流電動機(jī)；供電系統(tǒng)是為電動機(jī)提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號，一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電動機(jī)相連；調(diào)速裝置對曳引電動機(jī)實行調(diào)速控制；變頻器可以通過改變頻率的大小來控制其運行速度的快慢。12. 電器控制系統(tǒng)該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它起著操縱和控制電梯運行的作用。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急；位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機(jī)房中，由各類電氣控制元件（或板）組成，是電梯實行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發(fā)出加減速信號等作用。它可由機(jī)械式、繼電器式或電子式組成。13. 安全保護(hù)系統(tǒng)電梯上設(shè)有機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，以保證電梯安全使用。機(jī)械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護(hù)作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護(hù)作用；切斷總電源的極限保護(hù)。1.3 設(shè)計的整體布局及其選型通過上述的分析可知，我所選擇的電梯載重量為1000 Kg,速度為1 m/s,十層十站。PLC的型號為FX2N-128MR，通過其繼電器電路圖來設(shè)計出梯形圖，通過PLC的選型連接其PLC接線圖。電動機(jī)選用交流三相異步電動機(jī)。變頻器選用安川變頻器，它作為通用變頻器適合任何應(yīng)用場合。它的自動調(diào)整功能可使世界各地生產(chǎn)的電動機(jī)達(dá)到高性能運行。具有擴(kuò)展功能，既可單機(jī)使用也可聯(lián)網(wǎng)使用；設(shè)計平均無故障時間：250 000小時。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)出的呼叫方向信號，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，勻速運行，在到達(dá)目的層的減速點時，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，在減速運行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點到平層點之間的距離，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410cm時，有平層開關(guān)自動斷開低速信號，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實現(xiàn)高精度的平層，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。（其速度曲線如下所示）圖1-1拋物線直線綜合速度曲線第2章 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理2.1 PLC的體系結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)是基本一致的。如下圖所示：圖2-1 PLC體系結(jié)構(gòu)2.2 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu) 可編程序控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）由輸入模塊、CPU、輸出模塊和編程器組成。它由五大部分組成，如下圖所示： 圖2-2可編程序控制器基本結(jié)6洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）可編程序控制器實際上是一種工業(yè)控制計算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU（中央處理單元）、存儲器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。1. CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機(jī)處理器（CPU）和存儲器組成。CPU的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：輸入處理：將現(xiàn)場的開關(guān)量輸入信號和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號去控制有關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。2. I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字開關(guān)、限位開關(guān)、接收開關(guān)、關(guān)電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而可編程序控制器的輸入/輸出信號電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以CPU模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。3. 編程器編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。2.3 開關(guān)量I/O模塊開關(guān)量模塊的輸入輸出信號僅有接通和斷開兩種狀態(tài)。電壓等級有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。2.3.1 輸入模塊圖2-3直流輸入曲線輸入電路中設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤的輸入信號。濾波電路延遲時間的典型值為1020ms（信號上升沿）和2050ms（信號下降沿），輸入電流約為10mA，上圖2.31a是某直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖。本節(jié)的輸入電路和輸出電路都只畫出了一路，COM是各路的公共點。圖中的輸入觸點直接接在公共點和輸入端（400是梯形圖中輸入繼電器的編號）之間，不需要外接電源。有的可編程序控制器還可以為接近開關(guān)、光電開關(guān)之類的傳感器提供24V電源。 圖2-4光電傳感器35當(dāng)圖2-4中的外接觸點接通時，光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，信號經(jīng)內(nèi)部電路傳送給CPU模塊。圖2-5是交流輸入電路。光電耦合器中有兩個反并聯(lián)的發(fā)光二極管，顯示用的兩個發(fā)光二極管也是反并聯(lián)的，因此這個電路可以接收外部的交流輸入電壓。 圖2-5 交流輸入電路2.3.2 輸出模塊輸出模塊的功率放大元件有大功率晶體管和磁效應(yīng)管（驅(qū)動直流負(fù)載）、雙向可控硅（驅(qū)動內(nèi)交流負(fù)載）和小型繼電器，后者可以驅(qū)動交流負(fù)載或直流負(fù)載。輸出電流的典型值為0.52A，負(fù)載電源由外部現(xiàn)場提供。輸出電流的額定值與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)，但是只能驅(qū)動100VA/22V的電感性負(fù)載和100W的白熾燈。額定負(fù)載電流還與溫度有關(guān)，溫度升高時額定負(fù)載電流減小，有的可編程序控制器提供了有關(guān)曲線。輸出模塊內(nèi)可能設(shè)置有熔斷器，并在模塊面板上用發(fā)光二極管顯示熔斷器的狀態(tài)。某些新式的模塊用非破壞性的電子保護(hù)電路代替熔斷器。2.4 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。這種計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理結(jié)構(gòu)在功能上某些相似之處。2.4.1 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機(jī)或切換到STOP工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段（見左上圖）?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機(jī)執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入-輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時完成的。在內(nèi)部處理聯(lián)合階段?？删幊绦蚩刂破鳈z查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)可編程序控制器處于停止（STOP）狀態(tài)時，只執(zhí)行以上的操作?？删幊绦蚩刂破魈幱冢≧UN）狀態(tài)時，還要完成另外3個階段的操作（見右圖），圖中僅畫出了與用戶程序執(zhí)行過程有關(guān)的3個階段。2.4.2 PLC工作過程1. 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它們存入I/O的相應(yīng)單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化I/O的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會改變。所以輸入如果是脈沖信號，它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. 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC的CPU總是由上而下，從左到右的順序依次掃描梯形圖。并對控制線路進(jìn)行邏輯運算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。例如：算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達(dá)等。3. 輸出刷新階段在輸出刷新階段，CPU按照I/O內(nèi)對應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動響應(yīng)的外設(shè)。這時才是PLC真正的輸出。2.5 PLC控制程序設(shè)計2.5.1 PLC編程步驟確定系統(tǒng)必須完成的各項任務(wù)及其順序?qū)LC的I/O分配給輸入輸出編制PLC程序檢查程序有無錯誤運行程序有無錯誤修改程序NOYESYES通過PC機(jī)輸入程序至PLC調(diào)整程序 NO程序投入使用 圖2-6 PLC編程步驟第3章 電梯的電氣控制系統(tǒng)3.1 概述電氣控制系統(tǒng)是電梯的兩大系統(tǒng)之一。電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、指層燈箱、召喚箱、限位裝置、換速平層裝置、轎頂檢修箱等十幾個部件，以及曳引電動機(jī)、制動器線圈、開關(guān)門電動機(jī)及開關(guān)門調(diào)速開關(guān)、極限開關(guān)等幾十個分散安裝在電梯井道內(nèi)外和各相關(guān)電梯部件中的電器元件構(gòu)成。載重量和額定運行速度確定后，機(jī)械系統(tǒng)各零部件就基本確定了，而電氣控制系統(tǒng)則有比較大的選擇范圍，必須根據(jù)電梯安裝使用地點，乘載對象進(jìn)行認(rèn)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(xué)和、技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)引進(jìn)工作的進(jìn)一步開展，電氣控制系統(tǒng)發(fā)展換代迅速。在國產(chǎn)電梯中，在中間邏輯控制方面，已淘汰繼電器控制，采用PLC和微機(jī)控制。在拖動方面，除速度V0.63m/s的底速電梯仍有部分產(chǎn)品采用交流雙電動機(jī)變極調(diào)速外，對于速度V1.0m/s的各類電梯，均采用交流調(diào)壓調(diào)速和交流調(diào)頻調(diào)速拖動系統(tǒng)。新電氣控制系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)的出現(xiàn)，不但改善了電梯的性能，而且提高了電梯的運行可靠性能，使我國的電梯工業(yè)提高到一個新的水平，基本實現(xiàn)乘用安全、可靠、舒適的愿望。3.2 電梯電氣控制系統(tǒng)中的主要電器部件為了便于制造、安裝、調(diào)試和維修，常把電氣控制系統(tǒng)中幾百至成千萬個電器元件組裝在操縱箱，控制柜等十幾個部件內(nèi)。但是有些電器元件組裝到各電源部件中去后，反而會給制造、安裝、調(diào)試、維修帶來困難或不方便，這是，則將這部分電器元件分散裝到各有關(guān)電梯部件中去。電氣控制系統(tǒng)常用的主要電器部件如下：1. 操縱箱操縱箱一般位于轎箱內(nèi)，是司機(jī)或乘用人員控制電梯上下運行的操縱控制中心。操縱箱裝置的電器元件與電梯的控制方式、停層站數(shù)有關(guān)。操縱箱上裝配的電器元件一般包括下列幾種：發(fā)送轎內(nèi)指令任務(wù)，命令電梯起動和?？繉诱镜脑?，如轎內(nèi)手柄控制電梯的手柄開關(guān)；轎內(nèi)按鈕控制、信號集選控制電梯的轎內(nèi)指令按鈕；控制電梯工作狀態(tài)的手指開關(guān)或鑰匙開關(guān)；控制開關(guān)；急停按鈕；短接和應(yīng)急按鈕；點動開門按鈕；轎內(nèi)照明燈開關(guān)、電風(fēng)扇開關(guān)；蜂鳴器；外召喚人員所在位置指示燈；廳外召喚人員要求前往方向信號燈；但是近年來已出現(xiàn)操縱箱和指層箱合為一體新型操縱指層箱。2. 指層燈箱是司機(jī)，轎內(nèi)、外乘人員提供電梯運行方向和所在位置指示燈信號的裝置。除雜物電梯外，一般電梯都在各?？空镜膹d門上設(shè)置有指層燈箱。但是，當(dāng)電梯的轎廂門為封閉門，而且轎門上沒有開設(shè)監(jiān)視窗時，在轎廂內(nèi)的轎門上方也必須設(shè)置指示層燈箱。位于廳門上方的指示燈箱廳稱廳外指層燈箱，位于轎門上方的指層燈箱在結(jié)構(gòu)上是完全一樣的。近年來出現(xiàn)把層燈箱合并到轎內(nèi)操縱箱和廳外召喚箱中去的情況，而且采用數(shù)碼顯示。3. 召喚按鈕（或觸鈕）箱召喚按鈕是設(shè)置在電梯?？空緩d門外側(cè)，給廳外乘用人員提供召喚電梯的裝置。根據(jù)處位的不同，召喚按鈕箱分位于上端站，只裝設(shè)一只下行召喚按鈕，位于下端站只裝設(shè)一只上行召喚按鈕的單鈕召喚箱。但是若下端站又作為基站時，召喚箱上還需加裝一只廳外控制自動開關(guān)門的鑰匙開關(guān)。位于中層站者，則是裝設(shè)一只上行召喚按鈕和一只下行召喚按鈕的雙召喚箱。4. 轎頂檢修箱轎頂檢修箱位于轎廂頂上，以便于檢修人員安全、可靠、方便地檢修。檢修箱裝設(shè)的電梯電器元件一般包括控制電梯慢上、慢下的按鈕，點動開關(guān)門按鈕，急停按鈕，轎頂正常運行和檢修運行檢索轉(zhuǎn)換開關(guān)，轎頂檢修燈開關(guān)等。5. 換速平層裝置（也稱井道信息裝置）換速平層裝置是一般低速或快速實現(xiàn)到預(yù)定?？空緯r，提前一定距離把快速運行切換為平層前慢速運行，平層時自動?？康目刂蒲b置。6. 限位開關(guān)裝置為了確保司機(jī)、乘用人員、電梯設(shè)備的安全，在電梯的上端站和下端站處，設(shè)置了限制電梯運行區(qū)域的裝置，稱為限位開關(guān)裝置。7. 極限開關(guān)裝置極限開關(guān)是一種在80年代中期以前，用于交流雙速電梯，作為當(dāng)限位開關(guān)裝置失靈，或其它原因，切斷電梯主電源的安全裝置。極限開關(guān)包括位于機(jī)房，經(jīng)改制的鐵殼開關(guān)，固定于轎廂導(dǎo)軌的上下滾輪組，固定于轎廂架的打板（和極限位開關(guān)裝置合用一個打板），以及聯(lián)結(jié)鐵殼開關(guān)和上下滾輪組的鋼絲繩構(gòu)成。電梯運行過程中，由于某種原因造成電梯轎廂超越端站樓面，達(dá)到極限開關(guān)的作用點時，位于轎架的打板碰撞上或下滾輪組，上下滾輪組通過鋼絲繩強(qiáng)行拉掉鐵殼開關(guān)，切斷電梯的總電源，強(qiáng)迫電梯立即?？?。由于這種裝置的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，開關(guān)的故障率比較高，80年代中后期，國內(nèi)不少廠家采用在井道兩端站各安裝一只限位開關(guān)，由限位開關(guān)打板碰壓，由限位開關(guān)控制一只接觸器，由接觸器切斷電梯總電源的辦法所取代。8. 選層器選層器設(shè)置在機(jī)房或隔音層內(nèi)，是模擬電梯運行狀態(tài)，向電氣控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)電信號的裝置。按與電氣控制系統(tǒng)配套使用情況，選層器可分為兩種。(1) 用于貨、醫(yī)梯電氣控制系統(tǒng)的選層器；(2) 用于客梯電氣控制系統(tǒng)的選層器。用于客梯電氣選層器除具樓層指示器的功能外，還具有自動消除轎內(nèi)指令登記信號，根據(jù)內(nèi)外指令登記信號，自動定電梯的運行方向，到達(dá)預(yù)定?？空緯r提前一定距離向控制系統(tǒng)發(fā)出減速信號和提前開門信號，有的還能發(fā)出到站平層?？啃盘柕?。由于與客梯控制系統(tǒng)配套使用的選側(cè)器具有比較完善的性能，不但可以簡化電氣控制系統(tǒng)，便于安裝調(diào)試和維修，而且可以降低電梯故障率，提高電梯運行可靠性。9. 控制柜控制柜是電梯電氣控制系統(tǒng)完成各種主要任務(wù)，實現(xiàn)各種性能的控制中心?？刂乒裼晒耋w和各種控制電器元件組成?？刂乒裰醒b配的電器元件，其數(shù)量和規(guī)格主要與電梯的停層站數(shù)、定載荷、速度、控制方式、曳引電動機(jī)類別等參數(shù)有關(guān)，不同參數(shù)的電梯，采用的控制柜不同。10. 開門機(jī)電阻器箱國產(chǎn)電梯產(chǎn)品從60年代末以來，多采用直流電動機(jī)作為實現(xiàn)自動開關(guān)門的拖動電動機(jī)。直流電動機(jī)具有良好的調(diào)速性能，便于控制和調(diào)節(jié)電梯的開關(guān)門速度，達(dá)到既有較高的開關(guān)門效率，又有較低的噪聲水平。由于直流電動機(jī)的運行速度與電樞兩端的電壓成正比。因此只要控制和調(diào)節(jié)電樞兩端的電壓，就能控制和調(diào)節(jié)電梯的開關(guān)門速度。開門機(jī)電阻器箱內(nèi)裝置的器件，就是用來控制電樞兩端電壓的三只電阻器。為了便于調(diào)試，該電阻器箱一般裝置在開關(guān)門電機(jī)旁。進(jìn)入90年代后，除采用電阻和有觸點開關(guān)對直流門電機(jī)進(jìn)行調(diào)速外，還出現(xiàn)采用微機(jī)對直流門電機(jī)進(jìn)行調(diào)速的，也有采用交流調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速的電梯門拖動控制系統(tǒng)。3.3 十層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計要求 1. 電梯運行到位后具有手動或自動開門和關(guān)門的功能。2. 利用指示燈顯示廳外召喚信號，廳內(nèi)指令信號和電梯到達(dá)樓層信號。3. 能自動判斷識別電梯運行方向，并發(fā)出響應(yīng)的指示信號。4. 電梯能在一定條件下進(jìn)行啟動、加速和換速。5. 其中X000代表手動開門按鈕。當(dāng)電梯運行到位后，閉合Y000，使輸出線圈Y000有效，從而驅(qū)動開門接觸器，電梯門被打開。直至門開到位，開門行程開關(guān)動作，即X002的常閉觸點斷開，開門過程結(jié)束。6. 實現(xiàn)自動開門時，過程如下：當(dāng)電梯運行到位后，相應(yīng)的樓層接近開關(guān)閉合（即X011X022）,時間繼電器T0開始計時，計到3秒時，T0觸點閉合，Y000輸出線圈有效，從而打開電梯門。7. 關(guān)門過程亦分手動和自動兩種方式。當(dāng)按下關(guān)門按鈕時，觸點X001閉合，輸出線圈Y001有效，從而驅(qū)動關(guān)門接觸器，關(guān)閉電梯門。8. 自動關(guān)門借助于時間繼電器T1，開門到位后經(jīng)5秒鐘延時，使T1的觸點閉合，實現(xiàn)關(guān)門。9. 考慮到自動關(guān)門，可能夾住乘客，一般都裝有紅外檢測裝置（圖中X006和X007表示）。當(dāng)有人進(jìn)出時，X006或X007閉合時間繼電器T2開始定時，延時2秒后，才能關(guān)門。10. 每個樓層都裝有接近開關(guān)（用編號X011X012表示），當(dāng)電梯行駛到某層（或站）時，接近開關(guān)動作，驅(qū)動相應(yīng)的指示燈亮。為方便起見，使用了兩個內(nèi)部線圈M102和M103表示樓層的單數(shù)和雙數(shù)11. 當(dāng)乘客按下某層的呼叫按鈕（相應(yīng)的編號X040X061中的一個）時，相應(yīng)的指示燈亮，告訴司機(jī)某樓層有人呼叫，但不能啟動電梯。呼叫信號一直保持到電梯到達(dá)該層，相應(yīng)層的接近開關(guān)動作時才被撤銷。3.4電氣原理圖的設(shè)計 圖3-1 PLC電氣原理圖3.5梯形圖的設(shè)計及指令表3.5.1各層呼叫指示當(dāng)乘客按下某層的呼叫按鈕（相應(yīng)的編號X040X061中的一個）時，相應(yīng)的指示燈亮，告訴司機(jī)某層有人呼叫，但不能啟動電梯。呼叫信號一直保持到電梯到達(dá)該層，相應(yīng)層的接近開關(guān)動作時才被撤銷。1.各層呼叫指示梯形圖如圖3-2各層呼叫指示梯形圖2.各層呼叫指令表0 LD X040 29 ANI X0131 OR Y050 30 OUT Y0532 LDI X010 31 LD X0443 ORI Y012 32 OR Y0544 ANB 33 LDI X0105 ANI X011 34 ORI Y0146 OUT Y050 35 ORI Y0107 LD X041 36 ANB8 OR Y051 37 ANI X0139 LDI X010 38 OUT Y05410 ORI Y013 39 LD X04511 ORI Y011 40 OR Y05512 ANB 41 LDI X01013 ANI X012 42 ORI Y01514 OUT Y051 43 ORI Y01115 LD X042 44 ANB16 OR Y052 45 ANI X01417 LDI X010 46 OUT Y05518 ORI Y013 47 LD X04619 ORI Y010 48 OR Y05620 ANB 49 LDI X01021 ANI X012 50 ORI Y01522 OUT Y052 51 ORI Y01023 LD X043 52 ANB24 OR Y053 53 ANI X01425 LDI X010 54 OUT Y05626 ORI Y014 55 LD X04727 ORI Y011 56 OR Y05728 ANB 57 LDI X01058 ORI Y016 88 OR Y06359 ORI Y011 89 LDI X01060 ANB 90 ORI Y02061 ANI X015 91 ORI Y01162 OUT Y057 92 ANB63 LD X050 93 ANI X01764 OR Y060 94 OUT Y06365 LDI X010 95 LD X05466 ORI Y016 96 OR Y06467 ORI Y010 97 LDI X01068 ANB 98 ORI Y02069 ANI X015 99 ORI Y01070 OUT Y060 100 ANB71 LD X051 101 ANI X01772 OR Y061 102 OUT Y06473 LDI X010 103 LD X05574 ORI Y017 104 OR Y06575 ORI Y011 105 LDI X01076 ANB 106 ORI Y02177 ANI X016 107 ORI Y01178 OUT Y061 108 ANB79 LD X052 109 ANI X02080 OR Y062 110 OUT Y06581 LDI X010 111 LD X05682 ORI Y017 112 OR Y06683 ORI Y010 113 LDI X01084 ANB 114 ORI Y02185 ANI X016 115 ORI Y01086 OUT Y062 116 ANB87 LD X053 117 ANI X020118 OUT Y066 148 ANI Y013119 LD X057 149 OUT Y031120 OR Y067 150 LD X025121 LDI X010 151 OR Y032122 ORI Y022 152 ANI Y014123 ORI Y011 153 OUT Y032124 ANB 154 LD X026125 ANI X021 155 OR Y033126 OUT Y067 156 ANI Y015127 LD X060 157 OUT Y033128 OR Y070 158 LD X027129 LDI X010 159 OR Y034130 ORI Y022 160 ANI Y016131 ORI Y010 161 OUT Y034132 ANB 162 LD X030133 ANI X021 163 OR Y035134 OUT Y070 164 ANI Y017135 LD X061 165 OUT Y035136 OR Y071 166 LD X031137 LDI X010 167 OR Y036138 ORI Y023 168 ANI Y020139 ANB 169 OUT Y036140 ANI X022 170 LD X032141 OUT Y071 171 OR Y037142 LD X023 172 ANI Y021143 OR Y030 173 OUT Y037144 ANI Y012 174 LD X033145 OUT Y030 175 OR Y040146 LD X024 176 ANI Y022147 OR Y031 177 OUT Y040178 LD X034179 OR Y041180 ANI Y023181 OUT Y041182 END3.5.2電梯啟動和運行方向電梯運行方向是由輸出線圈Y0