1、以下文檔格式全部為word格式，下載后您可以任意修改編輯。武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書題目基于 PLC的電梯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)學號學生姓名楊樂專業(yè)班級自動化 051指導教師李自成總評成績2009年5月 25日目錄摘要.ABSTRACT.1 緒論 .2 電梯概述 .2.1 電梯的起源與發(fā)展.3 電梯 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計.3.1 電梯的控制 . .3.2 電梯控制要求 .3.3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計分析.3.4 電梯 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計.3.5 PLC的選擇 .3.6 IO 分配對照表 .3.7 安裝圖 . .4 電梯 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計.4.1 電梯的正常工作狀態(tài)

2、.4.2 軟件流程 .4.3 運行狀態(tài) .總 結(jié) .致 謝 .參考文獻 .基于 PLC 的電梯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要：隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展， 交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進入一個嶄新的時代，其應用越來越廣。而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的垂直交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)，隨著人們對其要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，其邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。本文在已有的通用變頻器的基礎(chǔ)上，采用PLC對電梯進行控制，通過合理的選擇和設(shè)計，提高了電梯的控制水平，使電梯達到了較為理想的控制效果。關(guān)鍵詞： PLC 控制；指令控

3、制；電梯Based on PLC elevator interlocksystem's designABSTRACT ： Withthedevelopmentoftheeconomy,microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly , the AC variable frequency technology in a new state. It's application is becoming more and more widely.

4、 But the elevator as an important traffic in skyscraper, it also replaced by PLC.The article is based on the now-being general frequency converter, using PLC to control the elevator, the reliability is improved and the feeling of comfort is better through the reasonable selection and design, so the

5、effect of control is more ideal.Key word：PLC control； Point the layer control； elevator1 緒論可編程序控制器 (PLC) 最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被 PLC 控制所代替。 由可編程序控制器 (PLC) 和微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用 PLC 控制的電梯可靠性高，維護方便，開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務(wù)，己成為電梯

6、控制的發(fā)展方向，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。可編程序控制器，是微機技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護人員的技能和習慣，摒棄了微機常用的計算機編程語言的表達方式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀，方便易學，調(diào)試和查錯都很容易。電梯的控制是比較復雜的，在計算機誕生前的幾十年里，繼電器控制系統(tǒng)為電梯控制的發(fā)展起到了巨大的作用，

7、然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應電梯控制的要求和發(fā)展，與 PLC 相比較，存在著質(zhì)的差別。電梯使用繼電接觸器控制的時代，很難設(shè)計出質(zhì)量優(yōu)良的電梯控制系統(tǒng)，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間。 PLC 是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備， 隨著 PLC 應用技術(shù)的不斷發(fā)展， 將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)，可靠，抗干擾性能增強，機械與電氣部件被有機地結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把儀表，電子和計算機的功能綜合在一起。因此，它已經(jīng)成為電梯運行中的關(guān)鍵技術(shù)。2 電梯概述2.1電梯的起源與發(fā)展電梯屬于垂直提升運輸設(shè)備，起源于我國古代農(nóng)業(yè)和建筑的原始提升工具。

8、公元前十一世紀，我國北方勞動人民發(fā)明了轆轤。公元前236 年，希臘人阿基米德設(shè)計出一種人力驅(qū)動的卷筒式卷揚機，共造出三臺，安裝在妮羅宮殿里。 在瓦特發(fā)明了蒸汽機之后， 于 1850 年，在美國紐約市出現(xiàn)了世界上第一臺由亨利 .沃特曼制作的以蒸汽機為動力的卷揚機。1852 年美國人伊萊沙，格雷夫斯·奧梯斯發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機為動力，配有安全裝置的載人升降機。這便是世界上第一部備有安全裝置的客梯，在1857 年被安裝在紐約市豪華商廈里。在此期間，英國的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。隨著水壓梯的發(fā)展，蒸汽梯也就被淘汰了。后來發(fā)展為采用油壓泵和控制閥的液壓梯，而直到今天液壓梯仍在使用。在 1

9、889 年，美國奧梯斯升降機公司推出了世界第一部以電動機為動力的升降機，這才開始出現(xiàn)了名副其實的電梯，同年在紐約市的馬累特大廈安裝成功。在 1903 年，又將卷筒式驅(qū)動方式改進為槽輪式（即曳引式）驅(qū)動。所謂卷筒式驅(qū)動，是將曳引繩纏卷在卷筒上來提升重物，而槽輪式也稱為曳引式驅(qū)動，是在曳引繩一端提升重物，另一端為平衡重，依靠曳引繩和曳引輪的繩槽之間的摩擦來驅(qū)動重物作垂直運動。因此，只要在曳引系統(tǒng)的容量和強度允許范圍內(nèi)，通過改進曳引繩長度就可適應不同的提升高度，而不再像卷筒式那樣受卷筒長度限制。此外，當重物或平衡重碰底時，曳引繩與曳引槽會由于摩擦力減小而打滑， 從而避免了像卷筒式那樣，在失控時造成的

10、曳引繩斷裂等嚴重事故的發(fā)生。曳引式驅(qū)動可以使用多條曳引繩，而卷筒式驅(qū)動方式使用的曳引繩條數(shù)卻受到限制。曳引式驅(qū)動方式為長行程并具有高度安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎(chǔ)。當時的電梯使用直流電動機驅(qū)動，用改變串接在電樞回路中的電阻值的方法來調(diào)節(jié)電梯運行速度。 后來發(fā)明了交流感應電動機， 在 1900 年開始用于驅(qū)動電梯。最初的交流電動機只是單速的，電梯運行性能很不理想。直到發(fā)明了交流雙速電動機，才基本滿足了電梯的運行要求。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多。所以，對電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。盡管交流電動機結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜，但在調(diào)速性能方面卻難以滿足更高的要

11、求，而對直流電動機來講，由于后來采用了發(fā)電機電動機組調(diào)速系統(tǒng)，能較好地滿足電梯調(diào)速的高要求。因此，在 20 世紀前半葉，電梯的電力拖動，尤其是高層建筑物中的電梯速度的調(diào)節(jié)，幾乎都是采用直流調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1900 年美國奧梯斯電梯公司制造出世界上第一臺自動扶梯。1915 年已設(shè)計成功電梯自動平層控制系統(tǒng)。1933 年美國制造出 6ms 的高速電梯。在第二次世界大戰(zhàn)以后，美國的建筑業(yè)得以快速發(fā)展，促使電梯也進入發(fā)展時期，新技術(shù)被廣泛用于電梯。1949 年研制出 4-6 臺電梯的群控系統(tǒng)。1955 年出現(xiàn)了真空電子管小型計算機控制的電梯。1962 年在美國已出現(xiàn)了 8.5ms的超高速電梯。在 1

12、967 年將固體晶閘管用于電梯拖動系統(tǒng)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，在用晶閘管取代直流發(fā)電機電動機組的同時，研制出了交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，是交流電梯的調(diào)速性能得到了明顯改善。1976 年將微處理器應用于電梯。1977 年日本三菱電機株式會社開發(fā)出了10Ms 的超高速電梯。至此，電梯的控制技術(shù)有了很大發(fā)展。進入 50 年代，電梯控制技術(shù)又有了新的變化。 由于固體功率器件的不斷發(fā)展和完善以及微機技術(shù)的應用，出現(xiàn)了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。 1984 年在日本已將其用于 2ms 以上的高速電梯。 1985 年以后，又將其延伸到中、 低速交流調(diào)速電梯。交流變頻調(diào)速技術(shù)被認為是電梯行業(yè)的當代技術(shù)。1985 年日本生產(chǎn)出

13、世界上第一臺螺旋式自動扶梯，使其明顯減少了占地面積。1993 年日本生產(chǎn)的12.5ms 世界上最高速的交流變頻調(diào)速電梯已投入運行。當前，在電梯電力拖動方面，除了大容量電梯還采用直流拖動系統(tǒng)以外，用交流變頻調(diào)速方式取代直流調(diào)速方式，以成為高速電梯的主流。應用微機全面取代繼電器控制邏輯實現(xiàn)閉環(huán)控制，可進一步提高電梯的性能和可靠性，并可降低現(xiàn)場調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方倆。電梯群控系統(tǒng)是現(xiàn)代電梯的技術(shù)的又一重要組成部分。它不但有完善的分區(qū)服務(wù)、 運行監(jiān)控、客流交通統(tǒng)計分析等功能， 還具備故障診斷功能。在電梯品種方面，出現(xiàn)了雙層電梯、大噸位的集裝箱電梯等。為適應摩天大樓對電梯的特殊要求，目前正在研制

14、無繩直線驅(qū)動電梯。對于電梯的曳引機，目前除了中、低速范圍的電梯還采用渦輪副減速裝置外，其他均已采用圓柱斜齒輪曳引系統(tǒng)，使效率提高了 15%-25% 。此外，用電子位置傳感器取代機械選層器、用更先進的裝置取代門安全觸板、增設(shè)轎廂內(nèi)通信設(shè)施以及轎廂非安全門區(qū)語音提醒和運行狀態(tài)語音報告等裝置，也是電梯技術(shù)現(xiàn)代化的體現(xiàn)。對現(xiàn)代化電梯性能的衡量，主要著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此外，對經(jīng)濟性、能耗、噪聲等級和電磁干擾程度等方面也有相應要求。隨著時代的發(fā)展，對人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內(nèi)心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。因此，提倡對電梯進行豪華性裝修，比如：轎廂內(nèi)用鏡面不銹鋼裝演、在觀光電梯井道

15、設(shè)置宇宙空間或深海景象；進而主張電梯、扶梯應與大自然相協(xié)調(diào)，在扶梯的周圍種植花草；在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，并且在彩色調(diào)配上要令人賞心悅目；在轎廂內(nèi)播放優(yōu)美的音樂，用以減少煩躁；在轎廂內(nèi)播放電視節(jié)目，乘客可收看天氣預報、新聞等。時至今日，電梯已進入了全面發(fā)展的新時期。3 電梯 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1電梯的控制電梯控制原理框圖如下圖（圖3-1）所示，主要由轎箱內(nèi)指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機電路、開關(guān)門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC 電路等組成的。平層感應器平層拖動減速減速信號啟動定向平層樓層信號位置信號轎內(nèi)指令指層廳內(nèi)召喚圖

16、 3-1 電梯控制原理圖3.2 電梯控制要求電梯的安全運行有以下一些主要控制要求：3.2.1電梯位置的確定與顯示轎廂中的乘客及門廳中等待電梯的人都需要知道電梯的位置，因而轎廂及門廳中都設(shè)有以樓層標志的電梯位置。但這還不夠，電梯的運行還需要更加準確的電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設(shè)在井道中的位置開關(guān)，如磁感應器提供，當轎廂上設(shè)置的隔磁板插入感應器時， 發(fā)出位置信號， 并啟動樓層指示 (見圖 3-2，右圖 )。3.2.2轎廂內(nèi)的運行命令及門廳的召喚信號司機及乘客可按下轎廂內(nèi)操控盤上的選層按鈕選定電梯運行的目的樓層，此為內(nèi)選信號。按鈕按下后，該信號應被記憶并使相應

17、的指示燈點亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號，此為外喚信號。該信號也需記憶并點亮門廳的上行或下行指示燈，這些保持信號在要求得到滿足時應能自動消號 1。3.2.3電梯自動運行時的信號響應電梯自動運行時應根據(jù)內(nèi)選及外喚信號，決定電梯的運行方向及在哪些站點停站。一般情況下電梯按先上后下的原則安排運送乘客的次序，而且規(guī)定在運行方向確定之后，不響應中途的反向呼喚要求，直到到達本方向的最遠站點才開始返程。3.2.4轎廂的啟動與運行轎廂在運行方向確定，轎廂門已關(guān)好時啟動運行，運行的初始階段是加速運行階段，其后是穩(wěn)定運行階段。3.2.5轎廂的平層與停車轎廂運行后需確定在哪一層站停車，平層即

18、是指停車時，轎廂的底與門廳“地平面”應相平齊，一般有具體的平層誤差規(guī)定，如平層時兩平面相差不得超過5mm。平層停車過程需在轎廂底面與停車樓面相平之前開始，先是減速，再是制動，以滿足平層的準確性及乘客的舒適感。傳統(tǒng)電梯的平層開始信號由平層感應器發(fā)出。如圖3-2 所示，上平層感應器KR6及下平層感應器KR7 裝在轎廂頂部，隔磁板安裝在井道壁上。上行時，KR6 首先插入隔磁鐵板，發(fā)出減速信號，電梯開始減速，至KR7 插入隔磁鐵板時，發(fā)出開門及停車信號，電動機停轉(zhuǎn)，抱閘抱死；下行時KR7首先插入隔磁鐵板， 發(fā)出減速信號， 電梯開始減速， 至 KR6 插入隔磁鐵板時，發(fā)出開門及停車信號。3.2.6安全保

19、護電梯的安全保護很多，如前邊提到的沖頂與蹲底，斷鋼絲繩，轎廂內(nèi)人員的跌落、逃生等保護，還有消防運行等多項。除了控制要求以外，電梯常見的工程問題還涉及電梯的拖動設(shè)備及拖動控制方式 :電梯的提升機構(gòu)， 齒輪曳引機主要由驅(qū)動電動機、 電磁制動器（也稱電磁抱閘）、減速器及曳引輪組成。驅(qū)動電機可以是直流電動機也可以是交流電動機。為了滿足電梯運行過程中速度變化的要求，在應用變頻器前，電梯交流拖動多使用多繞組變速電機，變頻器誕生以來，已有越來越多的電梯采用變頻驅(qū)動。采用變速電機時，電機的正反向運轉(zhuǎn)使用接觸器換相，啟動調(diào)速采取改變電機繞組及切換電機繞組中所串電阻實現(xiàn)。采用變頻調(diào)速時，電機換向及變速都通過變頻器

20、控制端子實現(xiàn)。在這兩種拖動方式中，電磁抱閘都是很重要的，它是電機制動的主要設(shè)備，抱閘要求有足夠的制動力，抱閘一般在通電時打開，斷電時閘死。電梯還有一些高層次的性能指標，如電機加減速曲線控制及高準確度的平層控制要求等，前者涉及電梯運行過程中的加速度大小，關(guān)系到乘客的舒適感，后者涉及乘客數(shù)量變化對準確平層的影響。總之，電梯的控制是比較復雜的，在計算機誕生前，電梯使用繼電接觸器控制的時代，很難生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良的電梯，而現(xiàn)在，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的幸間。 隨著 PLC 應用技術(shù)的不斷發(fā)展， 它已經(jīng)成為電梯運行中的關(guān)鍵技術(shù)。3.3 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計分析為了應用 PLC 實現(xiàn)對系統(tǒng)

21、的預期控制， 就必須對控制系統(tǒng)進行深入的分析與研究，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求提出有效的總體控制方案與設(shè)計，在本節(jié)中主要介紹 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計原則與控制模式的確定，下面根據(jù)近年來 PLC 的應用與發(fā)展情況對此加以簡單的介紹。3.3.1 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計基本原則設(shè)計的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象 (生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程 )的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則：（ 1） PLC 的選擇除了應滿足技術(shù)指標的要求之外，特別應指出的是還應重點考慮該公司的產(chǎn)品的技術(shù)支持與售后服務(wù)的情況，一般應選擇在國內(nèi)特別是在所設(shè)計系統(tǒng)本地有著較

22、為方便的技術(shù)服務(wù)機構(gòu)或較有實力的代理機構(gòu)的公司產(chǎn)品，同時應盡量選擇主流機型。（ 2）最大限度地滿足被控對象的控制要求。 設(shè)計前，應深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，搜集資料，并與機械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。（ 3）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便。（ 4）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（ 5）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 PLC 容量時，應適當留有裕量 2。當然對于不同的用戶要求的側(cè)重點有所不同，設(shè)計的原則應有所區(qū)別，如果以提高產(chǎn)品產(chǎn)量和安全為目標，則應將系統(tǒng)可靠放在設(shè)計的重點，甚至考慮采用冗余控制系統(tǒng)：

23、如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計加以強化。3.3.2 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計的主要內(nèi)容PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸入設(shè)備連接而成的，用以完成預期的控制目的與相應的控制要求。因比， PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容應包括：（ 1）根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的工藝要求， 以及所提出的各項控制指標與經(jīng)濟預算，首先進行系統(tǒng)的總體設(shè)計。（ 2）根據(jù)控制要求基本確定數(shù)字 IO 點和模擬量通道數(shù)，進行 IO 點初步分配，繪制 IO 使用資源圖。（ 3）進行 PLC 系統(tǒng)配置設(shè)計，主要為 PLC 的選擇。 PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC 對于保證整

24、個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟性能指標起著重要的作用。選擇 PLC ，應包括機型的選擇、容量的選擇、 IO 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（ 4）選擇用戶輸入設(shè)備 (按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等 )、輸出設(shè)備 (繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件 )，以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象 (電動機、電磁閥等 )，這些設(shè)備屬于一般的電器元件。（ 5）設(shè)計控制程序。 在深入了解與掌握控制要求與主要控制的基本方式以及應完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護和聯(lián)鎖等方面情況之后。對較復雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面地表達出來。必要時還可將控制任務(wù)分成幾個獨立部分，這樣可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。程序設(shè)

25、計主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計梯形圖、編制語句表程序清單。控制程序是控制整個系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常，安全、可靠的關(guān)鍵。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計必須經(jīng)過反復調(diào)試、修改，直到滿足要求為止 3。3.3.3 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計的步驟在對一個控制系統(tǒng)進行設(shè)計之前，最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的控制要求， 只有這樣才可能提出準確的、合理的系統(tǒng)總體設(shè)計方案，進而實現(xiàn)各個階段的設(shè)計任務(wù)。PLC 程序設(shè)計的主要步驟是：（ 1）對于較復雜的控制系統(tǒng)， 需繪制系統(tǒng)控制流程圖， 用以清楚地表明動作的順序和條件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。（ 2）設(shè)計梯形圖。這是程序設(shè)計的關(guān)鍵一步，也是

26、比較困難的一步。要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的實踐經(jīng)驗。（ 3）根據(jù)梯形圖編制語句表程序清單。（ 4）用編程器將程序鍵入到 PLC 的用戶存儲器中，并檢查鍵入的程序是否正確。（ 5）對程序進行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。（ 6）待控制臺 (柜 )及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調(diào)試。如不滿足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。（ 7）編制技術(shù)文件。（ 8）交付使用。3.4電梯 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如下圖（3-3）所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器、發(fā)光二極管記憶燈電路、調(diào)速電路、轎箱開關(guān)電路、顯示電路及一些其他輔助電路等

27、。按鈕電路編碼器PLC控樓層傳感器制器電梯其他輸入信號圖 3-3 硬件結(jié)構(gòu)框圖 3.4.2 PLC 的選擇PLC 容量包括兩個方面：一是IO 的點數(shù)，二是用戶存儲器的容量。（ 1）IO 點數(shù)的估算：根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴充，一般應加上10%-15% 的備用量。（ 2）用戶存儲器容量的估算： 用戶應用程序占用多少內(nèi)存與許多因素(如 IO 。點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等)有關(guān)，存儲器容量的選擇一般有兩種方法：a.根據(jù)編程實際使用的節(jié)點數(shù)計算：這種方法可精確地計算出存儲器實際使用容量，缺點是要編完程序之后才能計算。b.估算法：用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應用

28、目的，按下面給出的公式進行估算。開關(guān)量輸入：所需存儲器字數(shù)=輸入點數(shù) *10發(fā)光調(diào)開關(guān)顯開關(guān)量輸出：所需存儲器字數(shù)二輸出點數(shù)*'8定時器計數(shù)器：所需存儲器字數(shù)=定時器了計數(shù)器數(shù)量 *2模擬量：所需存儲器字數(shù)二模擬量通道數(shù).100通信接口：所需存儲器字數(shù)=接口個數(shù) *300根據(jù)存儲器的總字數(shù)再加上一個備用量。生產(chǎn)企業(yè)通常為其每個產(chǎn)品提供一條經(jīng)驗法則公式，可用于對存儲容量做近似的估計。 這個公式是 (輸入點數(shù) +輸出點數(shù) )*(20-10) 二指令語句數(shù)。3.4.3 PLC 規(guī)模的估算（ 1）輸入、輸出點的估算根據(jù)電梯運行系統(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

29、鈕、上下行防超越開關(guān)、上下行換速開關(guān)、檢修時轎頂轎內(nèi)上下慢行按鈕、轎頂轎內(nèi)開關(guān)門按鈕、門安全觸板開關(guān)、超載開關(guān)、應急按鈕、直駛按鈕以及信號輸入等。估計需要 47 個輸入點， 41 個輸出點。考慮在實際安裝、調(diào)試和應用中，還可能會發(fā)現(xiàn)一些估算中未預見的因素，故輸出點增加 4 個。（ 2）存儲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) 4。例如：輸入、輸出點的數(shù)量和類型，輸入、輸出量之間關(guān)系的復雜程度，需要進行運算的次數(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 所應配置的存儲容量。 這里只對其進行簡單估算即可，也就是根據(jù)輸入、輸出

30、的點數(shù)及其類型、控制的繁簡程度加以估算。估算方法采用生產(chǎn)企業(yè)為產(chǎn)品提供一條經(jīng)驗法則公式：(輸入點數(shù) +輸出點數(shù) )*(20-10)= 指令語句數(shù)故本系統(tǒng)粗略估算為 (47+45)" 10=9203.4.4 PLC 輸入輸出模塊的選擇（ 1）數(shù)字 IO 點數(shù)與模塊的確定：確定 IO 點數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計的最重要的問題。一旦已確定使用某一類型的機型和詳細的控制要求，就可以基本確定系統(tǒng)所配的 PLC 需要的 IO 點數(shù)。應該注意的是在確定 IO 點數(shù)時，一定要考慮到系統(tǒng)的擴充與備用需要，一般應留有10%-20% 的裕量。根據(jù)選取不同的PLC ，相應的 IO 模塊的 IO 容量不盡相同，需要依據(jù)需

31、要確定 IO 模塊的數(shù)量。（ 2）輸入模塊的確定： PLC 的輸入模塊用來檢測來自現(xiàn)場 (按鈕、行程開關(guān)、溫控開關(guān)、壓力開關(guān)等 )的高電平信號，并將其轉(zhuǎn)換為 PLC 內(nèi)部的低電平信號。各類 PLC 所提供的輸入模塊，其點數(shù)一般有8 點、 12 點、 16 點、 325點等不同規(guī)格，用戶可根據(jù)系統(tǒng)所需點數(shù)加以選擇。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。根據(jù)現(xiàn)場輸入信號 (按鈕、行程開關(guān) )與 PLC 輸入模塊距離的遠近來選擇不同電壓規(guī)格的模塊。一般 24V 以下屬低電平， 其傳輸距離不宜太遠， 如

32、 12V 電壓模塊一般不超過 10m 距離較遠的設(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，轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號，以驅(qū)動外部負載。輸出模塊有三種輸出方式 :繼電器輸出、雙向晶閘管輸出、達林頓晶體管輸出 6。這幾種輸出形式均有各自的特點，用戶可根據(jù)系統(tǒng)的要求加以確定。繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，通電壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，且有隔離作用。但繼電器有觸點，壽命較短，且響應速度較慢，適用于動作不頻繁的交直流負載。當驅(qū)動感性負載時，最大操作頻率不得超過 1Hz。晶閘管輸出 (交流 )和晶體管輸出 (直流 )都屬

33、于無觸點開關(guān)輸出， 適用于通斷頻繁的感性負載。感性負載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高的反向電壓，必須采取抑制措施。另外，這兩種形式的輸出均不具備明確的輸出開關(guān)斷點，因此對于有此要求的使用場合會受到限制。輸出電流的選擇：模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值，如果負載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動時，應增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負載、熱敏電阻負載， 考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的裕量。允許同時接通的輸出點數(shù)：在選用輸出模塊時，不但要看一個輸出點的驅(qū)動能力，還要看整個輸出模塊的滿負載能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流。（ 4）模擬量輸入輸出單元的選擇： 模擬量輸入輸

34、出接口是用來感知傳感器產(chǎn)生的信號，這些接口測量流量、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。一些制造廠家提供特殊模擬接口用來接收低電平信號(如電阻式溫度計 (RTD), 熱電偶等 )。一般來說這類接口模塊將接收同一模塊上的不同類型熱電偶或 RTD 的混合信號，用戶應根據(jù)具體條件確定使用類型。模擬量輸入輸出單元一般有多種規(guī)格可供選用，其中，最主要的是通道數(shù)量，如一入一出、三入一出等，應根據(jù)需要確定，由于模擬量單元一般價格較高，應準確確定所需資源，不宜留有太多的裕量。在確定模擬量輸入輸出單元時，另一個重要：指標

35、就是精度問題，應根據(jù)系統(tǒng)控制精度恰當?shù)剡x擇單元精度，模擬量輸入輸出單元一般精度較高，通常可達到12位左右。3.5 PLC 的選擇下面以模擬十層電梯裝置的電梯控制系統(tǒng)為例說明該電梯的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求。3.5.1技術(shù)要求該模擬電梯由模擬十層電梯裝置、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。由于電梯的運行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機的，因此，系統(tǒng)控制應采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機的輸入信號，以及電梯的相應狀態(tài)適時的控制電梯的運行。另外，基于電梯實用性對該電梯控制系統(tǒng)提出以下要求：（

36、 1）轎廂的位置是由脈沖編碼器的脈沖數(shù)確定，并送 PLC 的計數(shù)器來進行控制。同時，每層樓設(shè)置一個接近開關(guān)以利平層。（ 2）為便于觀察，對電梯的運行方向以及電梯所在的樓層進行顯示，我們采用 LED 和發(fā)光管顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈 )。（ 3）為了提高電梯的運行效率和平層的精度，系統(tǒng)要求 PLC 能對轎廂的加、減速以及制動進行有效的控制。根據(jù)轎廂的實際位置以及交流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法來實現(xiàn)。（ 4）為了電梯的運行安全，系統(tǒng)應設(shè)置可靠的故障保護和相應的顯示。3.5.2技術(shù)指標外形尺寸：高 * 長* 寬=500*245*216凈重量： 160kg載重量： 10kg

37、調(diào)速器型號： SJT -B1輸入電壓： 380V輸入頻率： 50Hz調(diào)速方式：交流變頻調(diào)速結(jié)構(gòu)形式：十層站電梯平層機構(gòu)基于對以上技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求得考慮，該系統(tǒng)選用具有邏輯運算、定時器、計數(shù)器等基本功能的小型PLC 。電梯采用 SJT-B1 調(diào)速器進行半閉環(huán)調(diào)速控制， 根據(jù)以上對 PLC 容量，輸入輸出模塊，以及輸入端和輸出端現(xiàn)場設(shè)備情況，決定本系統(tǒng)采用日本OMRON C60P 型 PLC 機。3.5.3 OMRON C60P型 PLC機的參數(shù)表 3-1 一般規(guī)格項目C60P型號電源電壓-A AC100240V5060HZ -D DC24V容許電壓范圍AC85264V DC20.426.4V型

38、號末尾 -A 耗電40VA 以下60VA 以下型號末尾 -A 耗電20W 以下20W 以下DV24V 輸出端子+-10% 最大 0.2A+-10% 最大 0.3A使用環(huán)境溫度055oC使用環(huán)境濕度3585%RH( 不結(jié)露 )保存環(huán)境溫度-2065oC表 3-2性能規(guī)格項目型C60P號控制方式編程語言存儲程序梯形圖方式指令長度每條指令一步，每指令占 16 字指令種類37 種(基本指令 12 種，應用指令 25 種)處理時間平均 10us1 指令 (RAM) ， 13us1指令 (ROM)程序容量1194 步輸入輸出繼電器60 120 點(C60P)內(nèi)部輔助繼電器136 點(10001807)使用

39、高速計數(shù)命令時， 1807 為其專用特殊輔助繼電器1,6 點 (1808 1907)保持繼電器160 點(HR000 915)暫時記憶寄存器8 點(TR07)續(xù)表 3-2 性能規(guī)格項目型C60P號數(shù)據(jù)存儲器64 字(DM00 63)使用高速計數(shù)命令時， DM32 63 為其專用定時器記數(shù)器TIM ，TIMH ，CNT 合計 48 點高速記數(shù)器1 點停電保持機能保持繼電器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容電池壽命o年25 C 條件下為 5自診斷技能CPU 異常 (時鐘、監(jiān)視、定時器 )3.6 IO分配對照表表 3-3 輸入接點分配序號名稱1鑰匙開關(guān)：檢修2 鑰匙開關(guān)：有司機操作3 直駛按鈕和滿載開關(guān)4門連

40、鎖開關(guān)5應急按鈕6門安全觸版開關(guān)7 轎內(nèi)轎頂開關(guān)按鈕8超載開關(guān)9 轎內(nèi)轎頂關(guān)門按鈕10 檢修轎內(nèi)轎頂向上慢行按鈕11 檢修轎內(nèi)轎頂向下慢行按鈕符號編號SYK0000SYK0001ZA 和 MZK0002JML0003YJA00041ABK ，2ABK0005KMA1 ，0006KMA2CZK0007GMA1 ，0008GMA2，0009SA1 SA2XA1 ，XA2001012檢修開關(guān)JZK0011續(xù)表 3-3 輸入接點分配序號名稱符號編號13速度信號JL001214復位信號RS001315制動應答信號RT001416上行換速雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)SHG001517下行換速雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)XHG010018上行

41、防超越開關(guān)SFK010119下行防超越開關(guān)XFK010220轎內(nèi)指令按鈕：停一層1ZLA010321轎內(nèi)指令按鈕：停二層2ZLA010422轎內(nèi)指令按鈕：停三層3ZLA010523轎內(nèi)指令按鈕：停四層4ZLA010624轎內(nèi)指令按鈕：停五層5ZLA010725轎內(nèi)指令按鈕：停六層6ZLA010826轎內(nèi)指令按鈕：停七層7ZLA010927轎內(nèi)指令按鈕：停八層8ZLA011028轎內(nèi)指令按鈕：停九層9ZLA011129轎內(nèi)指令按鈕：停十層0ZLA011230一樓門廳呼喚按鈕： 上1SZA0113升31二樓門廳呼喚按鈕： 上2SZA0114升32三樓門廳呼喚按鈕： 上3SZA0115升33四樓門廳

42、呼喚按鈕： 上4SZA0201升34五樓門廳呼喚按鈕： 上5SZA0202升35六樓門廳呼喚按鈕： 上6SZA0203升36七樓門廳呼喚按鈕： 上7SZA0204升37八樓門廳呼喚按鈕： 上8SZA0205升38九樓門廳呼喚按鈕： 上9SZA0206升39二樓門廳呼喚按鈕： 下2XZA0207降續(xù)表 3-3 輸入接點分配序號名稱40 三樓門廳呼喚按鈕： 下降41 四樓門廳呼喚按鈕： 下降42 五樓門廳呼喚按鈕： 下降43 六樓門廳呼喚按鈕： 下降44 七樓門廳呼喚按鈕： 下降45 八樓門廳呼喚按鈕： 下降46 九樓門廳呼喚按鈕： 下降47 十樓門廳呼喚按鈕： 下符號編號3XZA02084XZA

43、02095XZA02106XZA02117XZA02128XZA02139XZA02140XZA0215降表 3-4輸出接點分配序號名稱符號編號1開門驅(qū)動信號05002關(guān)門驅(qū)動信號05013電梯上行接觸器SC05024電梯下行接觸器XC05035快加速接觸器KJC05046快速接觸器KC05057慢速接觸器MC05068直流能耗制動接觸器ZC05079與調(diào)速器相連的信號050810與主拖動相連的信號050911樓層顯示060012上行顯示060113下行顯示060214轎內(nèi)指令顯示：一樓1ZLD060315轎內(nèi)指令顯示：二樓2ZLD0604續(xù)表 3-4輸出接點分配序號名稱符號編號16轎內(nèi)指令顯示：三樓3ZLD060517轎內(nèi)指令顯示：四樓4ZLD060618轎內(nèi)指令顯示：五樓5ZLD0