1、第一章 緒論1.1 引言可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將自動控制技術、計算機技術和通信技術融為一體而發展起來的嶄新的工業自動控制裝置。PLC以基本代替傳統的繼電器控制而廣泛應用于工業控制的各個領域，它已躍居工業自動化三大支柱的首位。PLC控制系統的硬件是由微處理器（CPU）、存儲器（ROM和RAM）、輸入/輸出（I/O）單元、電源單元及外圍設備等組成硬件結構如圖1所示。系統的規模可根據實際應用的需要而定，可大可小。圖1 PLC硬件結構1.2 可編程控制器的特點20世紀60年代末，為了克服傳統繼電器的種種應用上的缺點，人們研制出了一種先進的自動控制設備PLC，由于PLC具有優良的技術

2、性能，因此它一問世就很快得到了推廣應用。現在PLC作為用于工業生產過程控制的專用計算機，與商家、家用的微機不同，由于控制對象的復雜性，使用環境的特殊性和工作運行的連續性，使其在設計上有許多特點。（1） 可靠性高，抗干擾能力強；（2） 接口模塊功能強、品種多；（3） 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強；（4） 編程方法簡單、直觀；（5） 系統的設計/安裝、調試工作量少；（6） 維修工作量小、維護方便；（7） 體積小、耗能低、重量輕。1.3 PLC的應用領域目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況主要分為如下

3、幾類：（1） 開關量邏輯控制（2） 運動控制（3） 閉環過程控制（4） 數據處理（5） 通信聯網1.4 PLC的設計步驟開發應用PLC的設計任務分為硬件和軟件設計兩部分。 硬件設計硬件設計主要包括：（1） 確定安排PLC的輸入、輸出點；（2） 設計外圍電路，包括主電路；（3） 選購PLC并進行現場安裝接線等內容。軟件設計大多數用梯形圖和指令程序，主要包括：（1） 設計控制流程，根據工藝要求先畫出工作循環，如有必要再畫詳細的狀態流程圖；（2） 根據工作循環圖，畫出虛擬的電路圖-繼電器梯形圖；（3） 按梯形圖編寫指令程序表；（4） 系統調試：根據設計要求，對程序進行調試和修改，必要時還可對硬件進行

4、修改，直到符合要求為止。第二章 電梯控制的原理與實現21 電梯控制系統構成電梯控制系統主要由變頻調速主回路、輸入輸出單元以及 PLC 單元構成，由如圖2所示，PLC用來完成對電梯曳引電機及開關門機的起動，加減速，停止，運行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內操作，安全保護等指令信號進行管理和控制功能。圖2 電梯控制系統原理圖22 電梯的工作原理及功能要求221 變頻調速回路變頻調速主回路由三相交流輸入、變頻調速驅動、曳引機和制動單元構成.三相電源 R、S、T 經接線端子進入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端為兩相電接電動機的快速繞組，外接制動單元減少了制動時間，加快制動過程。旋轉編碼器用來檢測

5、電梯的運行速度和運行方向，變頻器將實際速度與變頻器內部的給定速度相比較，從而調節變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實際速度跟隨變頻器內部的給定速度，達到調節電梯速度的目的。變頻器輸入信號為：上、下行方向指令，低速、高速、檢修速度編碼指令。222 輸入輸出回路輸入輸出單元為 PLC 的 I/O 接口部分，主要由廳外呼叫、轎箱內選層、樓層及方向指示、開關門、井道內的上下平層、上下強迫換速開關、門鎖、安全保護繼電器、檢修、消防、泊梯、稱重等單元構成。（1）輸入單元為：廳外呼叫單元，用來對各層站的廳外召喚信號進行登記、記憶和消除；轎箱內選層單元，負責對預選樓層指令的登記、消除和指示；開關門按鈕，輸入 P

6、LC 控制轎門的開閉（廳門也同時動作）；上下平層裝置，用來保證電梯轎箱在各層停靠時準確平層；上下限強迫換速開關，用于保護電梯的高速運行安全，避免電梯出現沖頂或蹲底事故，當電梯到達上下端站時，裝在轎廂邊的上下限強迫換速開關打板，信號輸入 PLC，PLC 發出換速信號強迫電梯減速運行到平層位置；門鎖裝置（或轎門和廳門聯鎖保護裝置），轎門閉合和各廳門閉合上鎖是電梯正常起動運行的前提；安全回路，通常包括轎內急停開關、轎頂內急停開關、安全鉗開關、限速器斷繩開關、限速器超速開關、底坑急停開關、相序保護繼電器、上下限極限開關等；檢修、消防和泊梯，檢修、消防和泊梯為電梯的三種運行方式，檢修運行為電梯檢修時的慢

7、速運行方式，消防運行有消防返回基站和消防員專用兩種運行狀態，泊梯狀態，消除內選和外呼信號，自動返回泊梯層、關門并斷電；稱重單元，用來檢測轎廂負荷，判斷電梯處于欠載、滿載或超載狀態，然后輸出數字信號給 PLC，根據負載情況進行起動力矩補償，使電梯運行平穩。（2）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陣顯示方式，本系統為七段碼顯示方式；開關門單元，用于控制電梯的廳門和轎門的打開和關閉，在自動定向完成或電梯平穩停靠后，PLC給出相關指令，完成開關門動作。第三章 電梯控制系統設計31 控制系統硬件設計本實驗有32

8、個輸入信號，32個輸出信號及現有設備，所以選用FX264MR的PLC，由于現有材料所以選OMRON的3G2JV變頻器和兩相交流電機。來完成實驗。PLC控制器、變頻器和電動機的接線及原理圖如附圖(1)所示。32 輸入輸出點分配輸入信號輸出信號名稱代號編號名稱代號編號安全回路K6X000電梯上行UPY000零速輸入K0X001電梯下行DOWNY001脈沖輸入K1X002電梯快行FASTY002轎內電鎖K2X003電梯慢行SLOWY003紅外傳感器K3X004檢修速度JXY004關門力限開關K4X005七段碼AY005超重K5X006BY006上限強制減速SQ0X007CY007一樓指令SB1X01

9、0DY010二樓指令SB2X011EY011三樓指令SB3X012FY012四樓指令SB4X013GY013五樓指令SB5X014關門催促鈴聲KE1Y014基站到位開關SQ4X015廳門關KM2Y015一樓上呼SB6X016廳門開KM3Y016一樓下呼SB7X017廳內指示燈E1Y017二樓上呼SB8X020廳內指示燈E2Y020二樓下呼SB9X021廳內指示燈E3Y021三樓上呼SB10X022廳內指示燈E4Y022三樓下呼SB11X023廳內指示燈E5Y023四樓上呼SB12X024上呼燈E6Y024四樓下呼SB13X025上呼燈E7Y025五樓上呼SB14X026上呼燈E8Y026五樓下

10、呼SB15X027上呼燈E9Y027廳門開SB16X030下呼燈E10Y030廳門關SB17X031下呼燈E11Y031廳門開到位SQ1X032下呼燈E12Y032廳門關到位SQ2X033下呼燈E13Y033檢修開關SB18X034超重鈴聲KM4Y034檢修上SB19X035抱閘信號KM5Y035檢修下SB20X036上行指示燈E14Y036下限強制減速SQ3X037下行指示燈E15Y037表1 I/O分配表33 控制系統程序設計根據電梯的工作原理與功能要求以及輸入/輸出點的地址分配表，來繪制電梯的程序流程圖。和設計電梯的程序梯形圖。電梯程序流程圖為圖3。梯形圖分成：初始化、指層控制、開關門控

11、制、轎內呼叫與標記控制、廳外呼叫與標記控制、電梯上下行選擇與指示控制、電梯的運行控制來編寫與調試。最后在組合調試。圖3 電梯程序流程圖331電梯初始化電梯復位、裝入數據、安全回路等。332指層控制指層控制梯形圖如圖3.1所示。本程序以1樓為基站，脈沖數為0。D200、D202、D204、D206、D208分別存放1/F5/F的脈沖數0、600、1200、1800、2400（實驗用實際具體而定）。C242為內部高速計數器，D250存放減速脈沖數50，M1M5為樓層繼電器。當轎箱位于某一層時，應產生位于該層的樓層信號，以控制樓層顯示器顯示樓層處的位置，離開該層時，該信號應被新的樓層信號（上一層或下

12、一層）取代。333開關門控制（1）開門控制手動開關門時，當電梯運行到位后，按下SB16，X030閉合，M50置位，Y016得電，電動機正轉，開門。開門到位，開門到位行程開關SQ1動作，X032閉合，M50復位，Y016失電，開門過程結束。當在關門過程中，按下SB16，停止關門，并開門。自動開關門時，當電梯運行到位后，電梯停止，T0開始定時，延時2S后，T0觸電閉合，M50置位，開門。（2）關門控制手動關門時，當按下SB17，X031閉合，M51置位，Y015得電，電動機反轉，關門。關門到位，關門到位行程開關SQ2動作，X033閉合，M51復位，Y015失電，關門過程結束。在開門過程中，按下SB

13、17，停止開門，并關門。自動關門時，定時器T1控制。當電梯開門到位后，X031閉合，T1定時5S后，M51置位，關門。但在關門時，有客人經過紅外線遮蔽，停止關門，遮蔽結束，繼續關門。當關門過程受到壓力，關門力限K4閉合，M50置位，開門。334轎內指令控制當轎內按下SB1、SB2、SB3、SB4、SB5后，按鍵標記，對應指示燈E8E12亮。到電梯到達指定層后，動作取消，指示燈滅。在檢修時，按鍵不標記。安全回路在整個工作過程中為常開（X000），只有出現不安全情況時才導通，則電梯停止工作。335廳外呼叫控制當按下對應的呼叫鍵SB6SB17時，按鍵標記，對應指示燈E13E20亮。到電梯到達標記層時

14、，動作取消，指示等滅。在檢修時，按鍵不標記。336電梯的選層上、下行控制當電梯得到轎內指令或廳外呼叫指令時，分析對應層與電梯所在位置，判斷是上行（M100置位）還是下行（M101置位）。M100置位時，Y000接通，電梯上行；M101置位時，Y001接通，電梯下行。337電梯的運行控制電梯的運行由變頻器控制，一次完整的運行過程，就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。為使乘客擁有良好的舒適感，電梯采用S型速度曲線，轉換成頻率曲線如圖4所示。圖4 電梯的運行曲線當PLC發出正轉M100置位（或反轉M101置位）即M120置位，Y002導通，高速運行，變頻器從0Hz到50hz開始啟動，啟動

15、時間為3S，然后維持50Hz運行。當換速信號到時，PLC撤消高速信號Y002斷開，同時輸出爬行信號Y003導通，爬行頻率為6Hz。從50Hz下降到6Hz在3S內完成。當到達6Hz速度時，就以此速度爬行。當平層信號（M301M341）到時，撤消正轉（或反轉）及爬行信號，變頻器從6Hz減速到0。在整個運行過程中，變頻器的零速輸入點X001及異常輸出點X003都是斷開的，運行速度減為0時，；零速輸入點閉合，通過PLC發出電動機抱閘和自動開門信號。當變頻器出現異常時，X003導通，電梯無法運行。按下檢修鍵SB19后，只能以檢修速度運行。按下檢修上行SB22時，Y002、YOO3閉合，以檢修速度（10H

16、z）上行，松開按鍵，立即停止。同理，按下檢修下行SB20時，Y002、Y003閉合，以檢修速度(10Hz)下行，松開按鍵，立即停止。由于材料限制，本實驗用OMRON，3G3JV小型變頻器，兩相交流電動機。實際根據需要所定。變頻器的參數設置為表2。n021控制電路的端口區控制運行n050可以反轉n0950電機運行的最高頻率（Hz)n140電機運行的最低頻率（Hz)n163斜坡上升時間（S）n173斜坡下降時間（S）n202S形加減時間為0.5Sn2250設置固有頻率f=50Hz（高速運行）端口S3n236設置固有頻率f=6Hz （爬行運行）端口S4n2410設置固有頻率f=10Hz （檢修運行）

17、端口S5n362反轉與停止 輸入端口為S2N376多段速指令1 輸入端口為S3n387多段速指令2 輸入端口為S4n398多段速指令3 輸入端口為S5N403零速輸出 ON：零速中S0：為正轉與停止端口表2 變頻器參數設置338抱閘、泊梯、超重控制當變頻器輸入零速信號后，X001常開閉合，輸出Y035常開閉合，抱閘閉合。電梯運行時，零速輸入停止，X001斷開，則Y035常開斷開，轎箱運行。消防與泊梯，按下SB14，X026導通，電梯返回基站。基站到，X015常閉斷開，電梯停止。超重時，X006常閉閉合，電梯不能啟動，并鳴鏑（Y034常開閉合）。第四章 系統整體調試31硬件安裝.該實驗需要系列實

18、訓裝置、20手持編程器或個人計算機（）、編程線纜、/編程環境、五層電梯系統實驗板、連接導線等。首先，將控制模板接到24的電源上，用編程線纜，一方接，一方接電腦。當控制程序寫入后，用連接導線將與電梯控制系統實驗板連接起來，調節一切正常后，通電進行仿真。3.2 軟件調試首先在環境下打開和軟件，向軟件中輸入程序，待程序輸入完畢將其變換后寫入中。寫入完畢后，打開菜單欄中在線一項的監控，就實現了對過程的監控功能。根據實驗要求，動作相應開關，模擬電梯控制系統的工作過程。在實驗過程中要注意觀察各種指示燈、及程序運行的變化過程。若輸入的程序有問題，可在菜單欄編輯一項中選擇寫入模式，待程序返回寫入狀態后，對程序進行修改，經變換后再寫入中調試。結束語本文所述系統基于電氣集選控制原則，采用脈沖計數方法，用脈沖編碼器取代井道中原有的位置檢測裝置，實現位移控制，用軟件代替部分硬件功能，既降低系統成本，又提高了系統的可靠性和安全性，實現電梯的全數字化控制。采用脈沖數對每一樓層計數，適當的減少了輸入點數，同時提高了電梯的控制精度