電氣自動(dòng)化論文電梯的自動(dòng)控制

1、XX學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文PLC在電梯控制中的應(yīng)用學(xué)生姓名：某某某學(xué) 號(hào)：xxxxxx專 業(yè)：電氣自動(dòng)化指導(dǎo)老師：xx xx完成時(shí)間：xxxx年x月摘 要本文介紹PLC在電梯控制中的應(yīng)用。之所以研究本課題是因?yàn)橐?、我?duì)PLC專業(yè)的喜愛；二、PLC在電梯中的應(yīng)用很廣泛；三、以后我有志愿在此領(lǐng)域發(fā)展，也是為以后的成功做鋪墊。PLC 單元為電梯控制系統(tǒng)的核心部分，由 PLC 提供變頻器的運(yùn)行方向和速度指令，使變頻器根據(jù)電梯需要的速度曲線調(diào)節(jié)運(yùn)行方向和速度。通過(guò) PLC 的合理編程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平層、自動(dòng)開關(guān)門、自動(dòng)掌握停站時(shí)間、內(nèi)外呼信號(hào)的登記與消除、順向截梯及自動(dòng)換向等集選控制功能。通

2、過(guò)分析電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式和輸入輸出的點(diǎn)數(shù)，基本確定了本文設(shè)計(jì)的主要方面，此電梯控制系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)的運(yùn)行方式，主要由變頻調(diào)速主回路、輸入輸出單元以及 PLC 單元構(gòu)成，用來(lái)完成對(duì)電梯曳引電機(jī)及開關(guān)門機(jī)的起動(dòng)、加減速、停止、運(yùn)行方向、樓層顯示、層站召喚、轎箱內(nèi)操作、安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理和控制功能。關(guān)鍵詞：PLC 電梯控制 應(yīng)用AbstractThis article describes the application of PLC in elevator control. Is study this subject because, I love of PLC professional

3、; second, the application of PLC in elevator is very wide; and later I had volunteer development in this area, but also for future success bedding. PLC unit as a core part of the elevator control system, direction and speed provided by the PLC frequency converter instructions, enables frequency conv

4、erter based on the speed of elevators need adjust the direction and speed. Through reasonable PLC programming, automatic leveling, automatic switch, automatically acquire stopping time, inside and outside of calling signals intercepted registration and de-duplication, climb ladders and set selected

5、control features such as automatic reversing. By analysis elevator control system of run way and entered output of points, basic determine has this article design of main aspects, this elevator control system has manually and automatically of run way, main by frequency adjusting speed main circuit,

6、and entered output unit and PLC unit constitute, used to completed on elevator drag introduction motor and the switch door machine of up dynamic, and plus deceleration, and stop, and run direction, and floor display, and layer station calls, and car box within operation, and security protection, ins

7、truction signal for management and control function.Keywords：PLC elevator control application目 錄引 言11PLC的特點(diǎn)11.1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)11.2編程簡(jiǎn)單、易于掌握11.3配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)11.4易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎11.5系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造21.6體積小，重量輕，能耗低22PLC的結(jié)構(gòu)和工作方式22.1 PLC的結(jié)構(gòu)22.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.1.2 PLC的工作方式33PLC的元件及基本指令系統(tǒng)33.1 PLC的元件33.2 P

8、LC的基本指令指令系統(tǒng)44電梯控制系統(tǒng)44.1電梯的構(gòu)造44.2電梯控制的組成55.電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)75.1電梯的運(yùn)行過(guò)程75.2PLC的選擇75.3 PLC規(guī)模的估算85.4 PLC輸入輸出模塊的選擇85.5 畫出梯形圖105.6寫出指令語(yǔ)句表11結(jié)束語(yǔ)13謝 辭14參考文獻(xiàn)15引 言可編程控制器，簡(jiǎn)稱PLC.它是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是在集成電路，計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)

9、過(guò)程。1PLC的特點(diǎn)1.1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)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(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)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(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，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，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)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(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)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

10、路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。1.2編程簡(jiǎn)單、易于掌握目前大多數(shù)的PLC采用繼電-接觸器控制系統(tǒng)的梯形圖編程方式，這是一種面向用戶的編程方式，與常用的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比更容易被操作人員所接受并掌握。1.3配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)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(chǎng)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(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)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(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成

11、各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 1.4易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)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(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 1.5系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)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(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很

12、適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。1.6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(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2PLC的結(jié)構(gòu)和工作方式2.1 PLC的結(jié)構(gòu)2.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1CPU運(yùn)算和控制中心起“心臟”作用縱：當(dāng)從編程器輸入的程序存入到用戶程序存儲(chǔ)器中，然后CPU根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能（系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的解釋編譯程序），把用戶程序翻譯成PLC內(nèi)部所認(rèn)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(jìn)，CPU將之存入工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中或輸入映象寄存器。然后由CPU把數(shù)據(jù)和程序有機(jī)地結(jié)合在

13、一起。把結(jié)果存入輸出映象寄存器或工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，然后輸出到輸出接口、控制外部驅(qū)動(dòng)器。組成：CPU由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路集成在一個(gè)芯片上。CPU通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線與I/O接口電路相連接。2存儲(chǔ)器具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對(duì)用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲(chǔ)器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。用戶存儲(chǔ)器：分為用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）組成。用戶使用的。斷電內(nèi)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

14、（1）輸入接口：光電耦合器由兩個(gè)發(fā)光二極度管和光電三極管組成。發(fā)光二級(jí)管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號(hào)，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號(hào)變化規(guī)律相同的光信號(hào)。光電三級(jí)管：在光信號(hào)的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號(hào)的強(qiáng)弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)有線性關(guān)系。輸入接口電路工作過(guò)程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是通過(guò)輸入接口電路把外部的開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號(hào)。（2）輸出接口PLC的繼電器輸出接口電路工作過(guò)程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)1，有電流流過(guò)，繼電

15、器線圈有電流，然后常開觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)0，則沒(méi)有電流流過(guò)，繼電器線圈沒(méi)有電流，然后常開觸點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過(guò)輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作。三種類型：繼電器輸出：有觸點(diǎn)、壽命短、頻率低、交直流負(fù)載晶體管輸出：無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、直流負(fù)載晶閘管輸出：無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、交流負(fù)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(shí)驗(yàn)室使用的就是手持編程器。二種是通過(guò)PLC的RS232口。與計(jì)算機(jī)相連。然后敲擊鍵盤。通過(guò)NSTP-GR軟件（或WINDOWS下軟件）向PLC內(nèi)部輸入程序。2.1.2 PLC的工作方式PL

16、C采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新狀態(tài)才被讀入。一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。掃描周期的長(zhǎng)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(shí)間（3）指令條數(shù)。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(yīng)延遲。3PLC的元件及基本指令系統(tǒng)3.1 PLC的元件1.輸入繼電器（X）：是PLC接受外部輸入的開關(guān)量信

17、號(hào)的窗口。2.輸出繼電器（Y）:是PLC向外部負(fù)載發(fā)送信息的窗口。3.輔助繼電器（M）:相當(dāng)于中間繼電器，可分為三類： 通用輔助繼電器M0-M499共500點(diǎn) 斷電保持輔助繼電器M50-M1023共524點(diǎn) 特殊輔助繼電器M8002為初始化脈沖，PLC在運(yùn)行之初接通一個(gè)掃描周期；M8013為1s時(shí)鐘脈沖，以1s為周期震蕩。4.定時(shí)器（T）:通過(guò)對(duì)時(shí)鐘脈沖積累個(gè)數(shù)，從而達(dá)到定時(shí)的作用，其中T0-T199為200個(gè)100ms普通定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器的定時(shí)范圍為0.1-3276.75。5.計(jì)數(shù)器（C）：通過(guò)對(duì)內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)，從而達(dá)到計(jì)數(shù)的作用。 注意在使用計(jì)數(shù)器時(shí)計(jì)數(shù)滿時(shí)，必須使用復(fù)位信號(hào)使其為06.狀

18、態(tài)元件（S）:是用于編制順序控制程序的一種編程元件，其中S0-S9為初始狀態(tài)；S20-S499為通用型。3.2 PLC的基本指令指令系統(tǒng)LD：取指令，將動(dòng)合觸點(diǎn)接到左母線上，在分支起點(diǎn)也可以使用LDI:取反指令，將動(dòng)斷觸點(diǎn)接到左母線上，在分支起點(diǎn)也可以使用OUT:線圈驅(qū)動(dòng)指令，是驅(qū)動(dòng)線圈的輸出指令可連續(xù)使用AND:與指令，用于串聯(lián)一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)的連接ANI:與非指令，用于并聯(lián)一個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)的連接OR:或指令，用于并聯(lián)一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)的連接ORI:或非指令，用于并聯(lián)一個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)的連接ORB:塊或指令，兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)與前一個(gè)并聯(lián)ANB:塊與指令，兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)并聯(lián)與前一個(gè)串聯(lián)SET:置位指令，

19、用于線圈動(dòng)作的保持，它可以對(duì)Y、M、S操作RST:復(fù)位指令，用于解除線圈動(dòng)作的保持，它可以對(duì)D、T、C清零MPS:進(jìn)棧指令，必須與出棧指令成對(duì)使用，連續(xù)使用次數(shù)應(yīng)小于11次MPP:出棧指令，必須與進(jìn)棧指令成對(duì)使用，連續(xù)使用次數(shù)應(yīng)小于11次MRD:讀棧指令，讀之后數(shù)據(jù)就消失了NOP:空操作指令，是一條無(wú)動(dòng)作、無(wú)目標(biāo)元件，占一個(gè)程序步的指令END:結(jié)束指令，若在程序的最后寫入此指令，則此后的其余程序步不再執(zhí)行，而直接進(jìn)行輸出處理。4電梯控制系統(tǒng)4.1電梯的構(gòu)造電梯是一種特殊的起重運(yùn)輸設(shè)備，由轎廂及配重、拖動(dòng)電機(jī)及減速傳動(dòng)機(jī)械、井道及井道設(shè)備、召喚系統(tǒng)及安全設(shè)置構(gòu)成。轎廂是載人或載貨的部位，配重是為

20、了改變電梯電機(jī)夫在的特性以提高電梯安全性而設(shè)計(jì)的。下圖是電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，由圖2-1中可見電梯的轎廂及配重分系在鋼絲繩兩端，鋼絲繩跨掛在曳引輪上，曳引輪經(jīng)減速機(jī)構(gòu)由電機(jī)拖動(dòng)，形成轎廂的上下移動(dòng)。圖2-1 電梯拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖1-電動(dòng)機(jī)；2-減速機(jī)構(gòu)；3-曳引輪；4-鋼絲繩；5-轎廂；6-配重井道指建筑物中用于安裝電梯并提供電梯運(yùn)行的通道，轎廂及配重都是在井道中運(yùn)行的。井道在各樓層設(shè)有門廳及呼梯設(shè)備。門廳有門廳門，廳門頂部裝有層樓指示燈，用于指示電梯的運(yùn)行方向及電梯所在的位置。門廳里還設(shè)有呼梯盒，用于在每層站召喚電梯。呼梯盒常安裝在廳門外離地面1m左右的墻壁上，基站與頂站只有一個(gè)按鈕，中間層站

21、有上呼和下呼兩個(gè)按鈕，按鈕下帶有呼梯記憶燈?；镜暮籼莺猩线€設(shè)有鑰匙開關(guān)，供司機(jī)開關(guān)電梯。為了實(shí)現(xiàn)轎廂的正常運(yùn)行及準(zhǔn)確停車，井道中往往要安裝許多定位裝置及安全設(shè)備。井道的底部和頂部還設(shè)有沖頂和蹲底的緩沖設(shè)備3。轎廂中設(shè)有自動(dòng)門機(jī)，用來(lái)完成電梯的開門及關(guān)門任務(wù)。電梯門分廳門及轎門，當(dāng)電梯停靠某層時(shí)，此層的廳門在轎門的帶動(dòng)下開啟及關(guān)閉。電梯的操縱廂也安裝在轎廂內(nèi)，供司機(jī)及乘客對(duì)電梯發(fā)布動(dòng)作命令。上面設(shè)有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選按鈕（帶內(nèi)選指示記憶燈），上下行啟動(dòng)按鈕（帶上下行指示記憶燈），開關(guān)門按鈕，急停按鈕，風(fēng)扇、照明、層樓指示燈的控制開關(guān)，電梯運(yùn)行狀態(tài)選擇鑰匙開關(guān)（選擇電梯時(shí)自動(dòng)運(yùn)行、司機(jī)狀態(tài)下

22、運(yùn)行，還是檢修狀態(tài)）等。電梯的安全是電梯最重要的技術(shù)指標(biāo)。電梯的安全設(shè)備有：安全窗及其開關(guān)、安全鉗及其開關(guān)、限速器及其開關(guān)、限速開關(guān)等。安全窗位于轎廂的頂部，供應(yīng)急情況下疏散乘客，當(dāng)安全窗打開時(shí)，電梯不準(zhǔn)運(yùn)行。安全鉗是為了防止電梯曳引鋼絲繩斷裂及超速運(yùn)行的機(jī)械裝置，用以在上述情況下將轎廂夾持在軌道上。限速器是檢測(cè)電梯運(yùn)行速度的裝置，當(dāng)電梯超速運(yùn)行時(shí)，限速器動(dòng)作，帶動(dòng)安全鉗使電梯停止運(yùn)行。極限開關(guān)、強(qiáng)迫換速開關(guān)是電梯位置安全裝置，當(dāng)電梯運(yùn)行至上下極限位置時(shí)仍不停車，上下限開關(guān)動(dòng)作，發(fā)出停車信號(hào)，若仍不能停車，將壓下上下強(qiáng)迫停車開關(guān)，強(qiáng)制電梯停止運(yùn)行，若還不能停車，將通過(guò)機(jī)械裝置帶動(dòng)極限開關(guān)切斷曳

23、引電機(jī)電源，以達(dá)到停車的目的，避免電梯出現(xiàn)沖頂與蹲底事故。4.2電梯控制的組成電梯控制主要由變頻調(diào)速主回路、輸入輸出單元以及 PLC 單元構(gòu)成，用來(lái)完成對(duì)電梯曳引電機(jī)及開關(guān)門機(jī)的起動(dòng)，加減速，停止，運(yùn)行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內(nèi)操作，安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理和控制功能。圖4-2電梯控制系統(tǒng)原理圖變頻調(diào)速主回路由三相交流輸入、變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)、曳引機(jī)和制動(dòng)單元構(gòu)成，其具有良好的低速運(yùn)行特性，適合在電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用。三相電源 R、S、T 經(jīng)接線端子進(jìn)入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端 U、V、W 接電動(dòng)機(jī)的快速繞組，外接制動(dòng)單元減少了制動(dòng)時(shí)間，加快制動(dòng)過(guò)程。旋轉(zhuǎn)編碼器用來(lái)檢測(cè)電梯的運(yùn)行

24、速度和運(yùn)行方向，變頻器將實(shí)際速度與變頻器內(nèi)部的給定速度相比較，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實(shí)際速度跟隨變頻器內(nèi)部的給定速度，達(dá)到調(diào)節(jié)電梯速度的目的。變頻器輸入信號(hào)為：上、下行方向指令，零速、爬行、低速、高速、檢修速度等各種速度編碼指令，復(fù)位和使能信號(hào)。變頻器輸出信號(hào)為：變頻器準(zhǔn)備就緒信號(hào)，在變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，通知控制系統(tǒng)變頻器可以正常運(yùn)行；運(yùn)行中信號(hào)，通知 PLC 變頻器正在正常輸出；零速信號(hào)，當(dāng)電梯運(yùn)行速度為零時(shí)，此信號(hào)輸出有效并通知 PLC 完成抱閘、停車等動(dòng)作；故障信號(hào)，變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，此信號(hào)輸出有效并通知 PLC 作出響應(yīng)，給變頻器斷電。輸入輸出單元為 PLC 的 I/O

25、 接口部分，主要由廳外呼叫、轎箱內(nèi)選層、樓層及方向指示、開關(guān)門、井道內(nèi)的上下平層、上下強(qiáng)迫換速開關(guān)、門鎖、安全保護(hù)繼電器、檢修、消防、泊梯、稱重等單元構(gòu)成。輸入單元為：廳外呼叫單元，用來(lái)對(duì)各層站的廳外召喚信號(hào)進(jìn)行登記、記憶和消除，而且兼有無(wú)司機(jī)狀態(tài)的“本層廳外開門”功能，全集選方式的呼梯信號(hào)為 2N-2 個(gè)（N 為層站數(shù)），下集選方式的呼梯信號(hào)為 N 個(gè)；轎箱內(nèi)選層單元，負(fù)責(zé)對(duì)預(yù)選樓層指令的登記、消除和指示，呼梯信號(hào)數(shù)為電梯停站層數(shù) N；開關(guān)門按鈕，輸入 PLC 控制轎門的開閉（廳門也同時(shí)動(dòng)作）；上下平層裝置，用來(lái)保證電梯轎箱在各層停靠時(shí)準(zhǔn)確平層，通常設(shè)置在轎頂，電梯轎箱上行接近預(yù)選層站時(shí)，上

26、平層感應(yīng)器先進(jìn)入遮磁板，電梯仍繼續(xù)慢速運(yùn)行，當(dāng)下平層感應(yīng)器再進(jìn)入遮磁板時(shí)，上行接觸器線圈失電，制動(dòng)器抱閘停車；上下限強(qiáng)迫換速開關(guān)，用于保護(hù)電梯的高速運(yùn)行安全，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故，當(dāng)電梯到達(dá)上下端站時(shí)，裝在轎廂邊的上下限強(qiáng)迫換速開關(guān)打板，信號(hào)輸入 PLC，PLC 發(fā)出換速信號(hào)強(qiáng)迫電梯減速運(yùn)行到平層位置；門鎖裝置（或轎門和廳門聯(lián)鎖保護(hù)裝置），轎門閉合和各廳門閉合上鎖是電梯正常起動(dòng)運(yùn)行的前提；安全回路，通常包括轎內(nèi)急停開關(guān)、轎頂內(nèi)急停開關(guān)、安全鉗開關(guān)、限速器斷繩開關(guān)、限速器超速開關(guān)、底坑急停開關(guān)、相序保護(hù)繼電器、上下限極限開關(guān)等；檢修、消防和泊梯，檢修、消防和泊梯為電梯的三種運(yùn)行方式，檢修運(yùn)

27、行為電梯檢修時(shí)的慢速運(yùn)行方式，消防運(yùn)行有消防返回基站和消防員專用兩種運(yùn)行狀態(tài)，泊梯狀態(tài)，消除內(nèi)選和外呼信號(hào)，自動(dòng)返回泊梯層、關(guān)門并斷電；稱重單元，用來(lái)檢測(cè)轎廂負(fù)荷，判斷電梯處于欠載、滿載或超載狀態(tài)，然后輸出數(shù)字信號(hào)給 PLC，根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行起動(dòng)力矩補(bǔ)償，使電梯運(yùn)行平穩(wěn)。輸出單元為：樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈、層樓指示燈以及報(bào)站鐘等，目前的方向及層樓指示燈主要有七段碼顯示方式和點(diǎn)陣顯示方式，本系統(tǒng)為七段碼顯示方式；開關(guān)門單元，用于控制電梯的廳門和轎門的打開和關(guān)閉，在自動(dòng)定向完成或電梯平穩(wěn)?？亢螅琍LC 給出相關(guān)指令，由變頻門機(jī)完成開關(guān)門動(dòng)作。PLC 單元為電梯控制系統(tǒng)的核心部

28、分，由 PLC 提供變頻器的運(yùn)行方向和速度指令，使變頻器根據(jù)電梯需要的速度曲線調(diào)節(jié)運(yùn)行方向和速度。通過(guò) PLC 的合理編程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平層、自動(dòng)開關(guān)門、自動(dòng)掌握停站時(shí)間、內(nèi)外呼信號(hào)的登記與消除、順向截梯及自動(dòng)換向等集選控制功能。電梯完成一個(gè)呼叫響應(yīng)的步驟如下：電梯在檢測(cè)到門廳或轎箱的召喚信號(hào)后將此樓層信號(hào)與轎箱所在樓層信號(hào)比較，通過(guò)選向模塊進(jìn)行運(yùn)行選向。電梯開始起動(dòng)，通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)轎箱運(yùn)動(dòng)。轎箱運(yùn)動(dòng)速度由低速轉(zhuǎn) 變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至目標(biāo)層。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)，由高速變?yōu)榈退?，并?低速運(yùn)行至平層點(diǎn)停止。平層后，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)開門，直至碰到開門到位行

29、程開關(guān)；再經(jīng)過(guò)一定延時(shí) 后關(guān)門，直到安全觸板開關(guān)動(dòng)作。5.電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1電梯的運(yùn)行過(guò)程電梯由安裝在各樓層廳門口的上升和下降呼叫按鈕進(jìn)行鳴叫操作。其操作內(nèi)容為電梯運(yùn)行方向，電梯轎廂內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕S1-S3,用以選擇需停靠的樓層。L1為一層指示，L2為二層指示，L3為三層指示。SQ1-SQ3為到位行程開關(guān)。電梯上升途中只響應(yīng)上升呼叫，下降途中只響應(yīng)下降呼叫，任何反方向的呼叫均無(wú)效。例如電梯停在一層，在二層轎廂外呼叫時(shí)必須按二層上升呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫（從一層運(yùn)行到二層），按二層下降呼叫按鈕無(wú)效；反之，若電梯停在三層，在二層轎廂外呼叫時(shí)必須按二層下降呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫（從三層

30、運(yùn)行到二層），按二層上升呼叫按鈕無(wú)效。 5.2PLC的選擇PLC容量的估算方法:、PLC容量包括兩個(gè)方面:一是I/O的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的容量。1)1/O點(diǎn)數(shù)的估算根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上10% 15%的備用量。2)用戶存儲(chǔ)器容量的估算用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素(如 I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等)有關(guān)，存儲(chǔ)器容量的選擇一般有兩種方法:a)根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算。這種方法可精確地計(jì)算出存儲(chǔ)器實(shí)際使用容量，缺點(diǎn)是要編完程序之后才能計(jì)算。b)估算法。用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按下面給出的公式進(jìn)行估算。開關(guān)量輸入:

31、所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)二輸入點(diǎn)數(shù)*10開關(guān)量輸出:所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)二輸出點(diǎn)數(shù)*8定時(shí)器/計(jì)數(shù)器:所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)二定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量*2模擬量:所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)二模擬量通道數(shù)*100通信接口:所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=接口個(gè)數(shù)*300根據(jù)存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)再加上一個(gè)備用量8。生產(chǎn)企業(yè)通常為其每個(gè)產(chǎn)品提供一條經(jīng)驗(yàn)法則公式，可用于對(duì)存儲(chǔ)容量做近似的估計(jì)。這個(gè)公式是(輸入點(diǎn)數(shù)十輸出點(diǎn)數(shù))*( 20-10 )=指令語(yǔ)句數(shù)。5.3 PLC規(guī)模的估算(1)輸入、輸出點(diǎn)的估算根據(jù)電梯運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)查，電梯控制系統(tǒng)的輸入有轎內(nèi)指令選層按鈕、上下行廳召喚指令按鈕、上下行防超越開關(guān)、上下行換速開關(guān)、檢修時(shí)轎頂轎內(nèi)上下慢行按鈕、轎頂轎內(nèi)開關(guān)門按

32、鈕、門安全觸板開關(guān)、超載開關(guān)、應(yīng)急按鈕、直駛按鈕以及信號(hào)輸入等。估計(jì)需要12個(gè)輸入點(diǎn)，8個(gè)輸出點(diǎn)?？紤]在實(shí)際安裝、調(diào)試和應(yīng)用中，還可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些估算中未預(yù)見的因素，故可適當(dāng)增加輸出點(diǎn)的數(shù)目。(2)存儲(chǔ)容量的估算:用戶程序占用內(nèi)存的多少與多種因素有關(guān)9。例如:輸入、輸出點(diǎn)的數(shù)量和類型，輸入、輸出量之間關(guān)系的復(fù)雜程度，需要進(jìn)行運(yùn)算的次數(shù)，處理量的多少，程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣等，都與內(nèi)存容量有關(guān)。因此，在用戶程序編寫、調(diào)試好以前，很難估算出PLC所應(yīng)配置的存儲(chǔ)容量。這里只對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單估算即可，也就是根據(jù)輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)及其類型、控制的繁簡(jiǎn)程度加以估算。估算方法采用生產(chǎn)企業(yè)為產(chǎn)品提供一條經(jīng)驗(yàn)法則公式即(輸入點(diǎn)

33、數(shù)+輸出點(diǎn)數(shù))*(10-20 )二指令語(yǔ)句數(shù)。故本系統(tǒng)粗略估算為(12+8) *10=200。5.4 PLC輸入輸出模塊的選擇(1)數(shù)字I/O點(diǎn)數(shù)與模塊的確定：確定I/O點(diǎn)數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最重要的問(wèn)題。一旦已確定使用某一類型的機(jī)型和詳細(xì)的控制要求，就可以基本確定系統(tǒng)所配的PLC需要的I/O點(diǎn)數(shù)。應(yīng)該注意的是在確定I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，一定要考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)充與備用需要，一般應(yīng)留有10% 20%的裕量。根據(jù)選取不同的PLC，相應(yīng)的I/O模塊的I/O容量不盡相同，需要依據(jù)需要確定I/O模塊的數(shù)量。(2)輸入模塊的確定：PLC的輸入模塊用來(lái)檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)(按鈕、行程開關(guān)、溫控開關(guān)、壓力開關(guān)等)的高電平信號(hào)，并將其

34、轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號(hào)。各類PLC所提供的輸入模塊，其點(diǎn)數(shù)一般有8點(diǎn)、12點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)等不同規(guī)格，用戶可根據(jù)系統(tǒng)所需點(diǎn)數(shù)加以選擇10。其工作電壓常用的有直流12、24V，交流110、220V等，其中以直流24V最為普遍。選擇輸入模塊主要考慮模塊的輸入電壓等級(jí)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)(按鈕、行程開關(guān))與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇不同電壓規(guī)格的模塊。一般24V以下屬低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，如12V電壓模塊一般不超過(guò)10m。距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。(3)輸出模塊的確定：輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有

35、三種輸出方式:繼電器輸出、雙向晶閘管輸出、達(dá)林頓晶體管輸出11。這幾種輸出形式均有各自的特點(diǎn)，用戶可根據(jù)系統(tǒng)的要求加以確定。(4)模擬量輸入/輸出單元的選擇模擬量輸入/1出接口是用來(lái)感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，這些接口測(cè)量流量、溫度和壓力的數(shù)量值，并用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。典型接口量程為-10+10V, 0+10V, 420mA或1050mA 。下面以模擬三層電梯裝置的電梯控制系統(tǒng)為例說(shuō)明該電梯的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求。1、技術(shù)要求:該模擬電梯由模擬四層電梯裝置、變頻器及電梯控制系統(tǒng)等組成，其中模擬電梯高3m，每層高0.5m。由于電梯的運(yùn)行是根據(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

36、呼叫是隨機(jī)的，因此，系統(tǒng)控制應(yīng)采用隨機(jī)邏輯控制。即在以順序邏輯控制實(shí)現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)的輸入信號(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，基于電梯實(shí)用性對(duì)該電梯控制系統(tǒng)提出以下要求:轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送PLC的計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行控制。同時(shí)，每層樓設(shè)置一個(gè)接近開關(guān)以利平層。為便于觀察，對(duì)電梯的運(yùn)行方向以及電梯所在的樓層進(jìn)行顯示，我們采用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(開關(guān)上帶有指示燈)。為了提高電梯的運(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)行有效的控制。根據(jù)轎廂的實(shí)際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

37、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。2、技術(shù)參數(shù):外形尺寸:高*長(zhǎng)*寬=500*245*216；凈重量:160kg；載重量:10kg；調(diào)速器:型號(hào):SJTB1；輸入電壓:380V；輸入頻率:50Hz；額定電流: 2.5A拖動(dòng)電機(jī):型號(hào): JW524；電壓: 380v控制方式: PLC控制方式 I/O分配對(duì)照表表5-1輸入接點(diǎn)分配 名稱符號(hào)編號(hào)1 三層內(nèi)選按鈕X100002二層內(nèi)選按鈕X200013一層內(nèi)選按鈕X300024三層下呼按鈕X400035二層下呼按鈕X500046一層上呼按鈕X600057二層上呼按鈕X700068一層行程開關(guān)X1000079二層行程開關(guān)X110

38、00810三層行程開關(guān)X120009基于對(duì)以上技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求得考慮，該系統(tǒng)選用具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等基本功能的小型PLC。電梯采用SJT B1調(diào)速器進(jìn)行半閉環(huán)調(diào)速控制，根據(jù)以上對(duì)PLC容量、輸入/輸出模塊，以及輸入端和輸出端現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況，決定本系統(tǒng)采用三菱FX系列PLC機(jī),I/O點(diǎn)為20，輸入12點(diǎn)，輸出8點(diǎn)。表5-2輸出節(jié)點(diǎn)分配名稱符號(hào)編號(hào)1三層指示燈 Y000102三層指示燈 Y100113三層指示燈Y200124轎廂下行指示Y300135轎廂上行指示Y400146三層內(nèi)選指示Y500157三層內(nèi)選指示Y600168三層內(nèi)選指示Y700175.5 畫出梯形圖見附表5.6寫出指令語(yǔ)句表LDM13ANIM3ORM14OUTM6ANDX10LDX2OUTM0LDM13LDM13ORM14ORM14ANDM