高級(jí)技師論文—PLC在電梯控制中的應(yīng)用

1、技 師 專 業(yè) 論 文（高級(jí)）工種：維修電工PLC控制器在電梯設(shè)備中的應(yīng)用姓 名：身份證號(hào)：等 級(jí)：高級(jí)技師準(zhǔn)考證號(hào)：申報(bào)者單位：培訓(xùn)單位：、鑒定單位：、日 期：2012年 月引 言如今，隨著科技的進(jìn)步，自動(dòng)控制這一領(lǐng)域也得到了迅速發(fā)展，相關(guān)科技得到了廣泛普及和應(yīng)用。在工業(yè)控制方面，采用微機(jī)技術(shù)的可編程序控制器（簡(jiǎn)稱PLC）正在世界各地，各個(gè)領(lǐng)域得到迅速發(fā)展。電梯標(biāo)志現(xiàn)代物質(zhì)文明的運(yùn)輸工具，是機(jī)電一體化的復(fù)雜運(yùn)輸設(shè)備。目前電梯的生產(chǎn)情況和使用數(shù)量已經(jīng)成為國(guó)家現(xiàn)代化城市的標(biāo)志之一，隨著現(xiàn)代化的城市的高度發(fā)展，每天都有大量人流和物流需要運(yùn)輸。以上兩項(xiàng)事實(shí)，使得PLC在電梯控制領(lǐng)域中的應(yīng)用成為一種必

2、然的需要，本文主要論述的內(nèi)容就是這一應(yīng)用中的一些問(wèn)題。目 錄摘 要 -1第一章 PLC簡(jiǎn)介-21.1 PLC的概念與功能-21.2 PLC的特點(diǎn)及組成-2第二章 PLC在電梯控制領(lǐng)域中的應(yīng)用-32.1電梯領(lǐng)域中PLC與其他控制方式的對(duì)比-32.2 PLC工作原理-52.3 電梯自動(dòng)控制方式-6 2.4 有PLC參與的電梯控制系統(tǒng)-7 2.5 PLC對(duì)電梯變頻電機(jī)的控制-8 2.6 PLC用于電梯控制的梯形圖-9 總 結(jié)-11 參考文獻(xiàn)-12摘 要隨著我國(guó)科技與經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，電梯逐漸融入我們的日常生活與工作當(dāng)中。它不僅僅是高層建筑里的必備設(shè)施，在多層建筑里也是不可缺少的運(yùn)輸工具。電梯的控制系統(tǒng)已由

3、初期的繼電控制向微機(jī)控制發(fā)展?？删幊炭刂破饔捎诰哂锌煽啃愿撸δ軓?qiáng)大等特點(diǎn)已經(jīng)成為電梯微機(jī)控制系統(tǒng)的核心。比較先進(jìn)的電梯設(shè)備控制單元普遍采用可編程控制器PLC對(duì)機(jī)器進(jìn)行全過(guò)程控制整個(gè)控制系統(tǒng)通過(guò)PLC、邏輯控制電路對(duì)電梯的升降；加、減速；平層、起動(dòng)、開(kāi)關(guān)門(mén)等過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制。其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行效率高、平層精度高，易于操作與維護(hù)?！娟P(guān)鍵詞】 PLC 電梯設(shè)備 自動(dòng)控制 第一章 PLC簡(jiǎn)介1.1 PLC的概念與功能PLC即可編程序控制器，它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。他采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、時(shí)序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通

4、過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC在傳統(tǒng)順序控制器的基礎(chǔ)上，引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)形成的新型工業(yè)控制裝置，目的是取代傳統(tǒng)繼電器，執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。1.2 PLC的特點(diǎn)及組成可編程序控制器的特點(diǎn)總結(jié)為如下幾條。（1）通用性好：PLC是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。同一臺(tái)PLC可用于不同的控制對(duì)象，只需改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求。（2）硬件的可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性好，抗干擾能力強(qiáng)。（3）功能強(qiáng)：既可對(duì)數(shù)字量進(jìn)行控制，也可對(duì)模擬量進(jìn)行控制；既可單控，又可群控；既可現(xiàn)場(chǎng)控制，又可遠(yuǎn)距離控制；（4）編程簡(jiǎn)單，使用方便：采用面向控制

5、過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，容易掌握。（5）體積小、重量輕、功耗低、采用半導(dǎo)體集成電路。PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)。PLC系統(tǒng)也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。（1）PLC的硬件系統(tǒng)：PLC的硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成PLC的物理實(shí)體或稱物理裝置，也就是它的各個(gè)結(jié)構(gòu)部件。由中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、I/O模塊、編程器、I/O擴(kuò)展機(jī)、外部設(shè)備和電源等組成。圖1.PLC硬件系統(tǒng)基本組成（2）PLC的軟件系統(tǒng)：PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序集合，包括系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶程序（應(yīng)用軟件）。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序；用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制的需要，使用

6、PLC的程序語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序，用以實(shí)現(xiàn)各種控制要求，這部分正是本次設(shè)計(jì)的核心工作，即本次設(shè)計(jì)使用PLC的過(guò)程語(yǔ)言編制出應(yīng)用程序。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是相輔相成的，它們共同構(gòu)成PLC系統(tǒng)，缺一不可，沒(méi)有軟件的PLC系統(tǒng)稱為裸機(jī)系統(tǒng)，是沒(méi)有什么用途的。同樣，沒(méi)有硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)也就無(wú)立足之地。第二章 PLC在電梯控制領(lǐng)域中的應(yīng)用2.1 電梯領(lǐng)域中PLC與其他控制方式的對(duì)比目前，我國(guó)國(guó)產(chǎn)電梯大部分為繼電器和PLC控制系統(tǒng)，繼電器控制系統(tǒng)性能不穩(wěn)定，故障較多，給乘用人員的生活帶來(lái)不便。因而傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)的更新勢(shì)在必行?？删幊炭刂破髟陔娞菘刂浦械玫綇V泛應(yīng)用。電梯的可靠性在電梯的性能指標(biāo)中尤為重要。

7、電梯的可靠性直接或間接的影響著生產(chǎn)力的發(fā)展。在電梯控制領(lǐng)域，采用PLC控制技術(shù)來(lái)取代傳統(tǒng)控制方式，也已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)及民用領(lǐng)域的發(fā)展主流。PLC在電梯控制上的應(yīng)用主要是對(duì)PLC技術(shù)的理解、消化、吸收的基礎(chǔ)上，將它運(yùn)用于電梯的控制中，從而改變傳統(tǒng)繼電器接觸式電梯可靠性差、接線繁瑣、控制復(fù)雜的弊端使電梯的控制變得簡(jiǎn)單方便，而且經(jīng)過(guò)PLC的控制還可使電梯的可靠性明顯提高。PLC在電梯控制領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下：（1）在控制功能方面，PLC與單片機(jī)或通用微機(jī)相比，工作更可靠，編程十分簡(jiǎn)單，使用非常方便，應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期可大為縮短，又能在惡劣的環(huán)境下工作，因而深受人們的歡迎。（2）硬件的可靠性高：PLC由

8、于采用了微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成；另外還采用了屏蔽、濾波、隔離等抗干擾的措施，使其故障率明顯下降。PLC還具有完善的自診斷能力，檢查判斷故障迅速方便，因而便于維修。（3）環(huán)境適應(yīng)性好，抗干擾能力強(qiáng)：PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的控制裝置，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境；（4）接線簡(jiǎn)單：PLC的接線只需將輸入信號(hào)的設(shè)備與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號(hào)執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件與PLC的輸出端子連接；總之PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固耐用，又具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和較高的抗干擾能力，因此是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。當(dāng)然，PLC也并非十全十美，其缺點(diǎn)是：（1）價(jià)格還比較高：一般來(lái)說(shuō)，比繼

9、電器控制高，比一般的單板機(jī)系統(tǒng)也高。（2）工作速度較計(jì)算機(jī)慢，輸出對(duì)輸入的影響有滯后現(xiàn)象。（3）在使用中，要求使用者應(yīng)具有一定的計(jì)算機(jī)知識(shí)。2.2 PLC工作原理PLC有兩種工作狀態(tài)，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)和停止（STOP）狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)，PLC通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，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，直到PLC停機(jī)或切換到停止工作狀態(tài)。PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。在工作狀態(tài)下，執(zhí)行一次下圖所示的掃描操作所需的時(shí)間稱為掃描周期。其典型值為1-100ms，如圖2所示。除了執(zhí)行用戶程序外

10、，在每次循環(huán)過(guò)程中，PLC還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，每一次循環(huán)的具體階段，如圖3所示。圖2.PLC掃描周期圖3.PLC工作過(guò)程示意圖2.3 電梯自動(dòng)控制方式對(duì)于PLC控制的電梯系統(tǒng)而言，其一旦啟動(dòng)，將進(jìn)入一個(gè)自動(dòng)循環(huán)控制的過(guò)程中，這個(gè)過(guò)程也是一個(gè)邏輯判斷的流程，電梯將根據(jù)外接的呼梯等輸入信號(hào)，來(lái)自動(dòng)判斷何時(shí)應(yīng)該執(zhí)行上行，下行，停止等輸出信號(hào)。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程也離不開(kāi)許多傳感器和控制邏輯。如圖4所示，簡(jiǎn)單說(shuō)明電梯控制過(guò)程。 圖4.電梯系統(tǒng)控制過(guò)程2.4 有PLC參與的電梯控制系統(tǒng)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(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖5所示，為電梯PLC

11、控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤(pán)、廳外呼梯盤(pán)、指層器、門(mén)機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)、操縱盤(pán)、呼梯盤(pán)、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò)PLC輸入接口送入PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。經(jīng)過(guò)PLC預(yù)先編制好的程序處理，形成輸出信號(hào)傳遞到輸出接口，向拖拽系統(tǒng)和門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)等發(fā)出控制信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)了基于PLC的電梯自動(dòng)控制。 圖5.PLC電梯控制系統(tǒng)2.5 PLC對(duì)電梯變頻電機(jī)的控制電梯能夠升降，主要依靠拖拽電機(jī)，PLC對(duì)電梯的控制，也主要體現(xiàn)在對(duì)于拖拽電機(jī)的控制上，目前比較先進(jìn)的是變頻電機(jī)，這類電機(jī)可以通過(guò)改變輸入頻率來(lái)改變其輸出的速度或者扭矩。以變頻

12、電機(jī)拖拽的電梯為例，說(shuō)明一下PLC在其升降控制過(guò)程中的控制方式。 圖6.電梯運(yùn)行曲線示意圖電梯的運(yùn)行由變頻器控制，一次完整的運(yùn)行過(guò)程，就是曳引電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)、勻速運(yùn)行到減速停車的過(guò)程。為使乘客擁有良好的舒適感，電梯采用S型速度曲線，轉(zhuǎn)換成頻率曲線如圖6所示。此處以高速50Hz，爬行速度6Hz,檢修速度10Hz為例，來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)PLC發(fā)出正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）高速運(yùn)行，變頻器從0Hz到50Hz開(kāi)始啟動(dòng)，啟動(dòng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，維持50Hz運(yùn)行。當(dāng)換速信號(hào)到時(shí)，PLC撤消高速信號(hào)，同時(shí)輸出爬行，爬行頻率為6Hz。從50Hz下降到6Hz在短時(shí)間內(nèi)完成。當(dāng)?shù)竭_(dá)6Hz速度時(shí)，就以此速度爬行。當(dāng)平層信號(hào)達(dá)到時(shí)，撤消正

13、轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）及爬行信號(hào)，變頻器從6Hz減速到0。電梯就會(huì)準(zhǔn)確的停留在這一層了。在檢修模式下，按下檢修鍵后，只能以檢修速度運(yùn)行。按下檢修上行時(shí)，以檢修速度（10Hz）上行，松開(kāi)按鍵，立即停止。同理，按下檢修下行時(shí)，以檢修速度(10Hz)下行，松開(kāi)按鍵，立即停止。2.6 PLC用于電梯控制的梯形圖此處截取了部分梯形圖，該部分是控制電梯上下行運(yùn)行條件的，如圖7所示。對(duì)于這一部分梯形圖。解讀如下：1.在非檢修狀態(tài)下，如若電梯沒(méi)有下行接觸器接通，門(mén)鎖正常，按下向上按鈕，電梯上行；反之按下向下按鈕，電梯下行。當(dāng)電梯行至要求的層數(shù)時(shí)會(huì)停止。2.在檢修狀態(tài)下，如果啟動(dòng)，則向上燈亮（意味著按下向上按鈕），電梯上行，向下燈亮（意味著按下向下按鈕），電梯下行。3.在檢修狀態(tài)下，如果沒(méi)有啟動(dòng)信號(hào)，則電梯自動(dòng)歸位于上面或下面臨近的一個(gè)樓層。圖7.PLC電梯控制梯形圖（截取部分）總 結(jié)本論文對(duì)PLC的在電梯控制領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹和論述。整片論文通過(guò)分析PLC控制原理，電梯運(yùn)行過(guò)程，自動(dòng)控制流程，PLC梯形圖等方面，論述了PLC這種工業(yè)上流行的控制方式與電梯這種現(xiàn)代生活必不可少的運(yùn)輸工具之間的結(jié)合。從技術(shù)的角度考慮，PLC比較適合應(yīng)用于電梯控制領(lǐng)域，同時(shí)也能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于電梯控制的諸多要求，較為順應(yīng)時(shí)代潮流。