基于PLC电梯控制系统设计

目录TOC\o"1-3"\h\u32602第一章前言-2-2086第二章电梯概述-3-39032.1电梯的起源与开展 -3-47802.2国外电梯的情况 -3-17102.3国内电梯的情况 -4-57542.4电梯技术开展趋势 -5-12174第三章PLC的开展-6-100063.1PLC的定义-6-255083.2PLC的开展阶段-7-169593.3PLC开展趋势-8-124303.4PLC的根本组成-9-129083.5PLC的软件结构 -11-176283.5.1工作原理 -11-25913.5.2运行模式 -12-13963第四章电梯设计的根本要求-13-99464.1电梯开发的目的-13-303774.2电梯设计所需的设备-13-247624.3电梯设计的控制要求-13-89544.4I/O分配表-13-29709第五章:电梯的主电路及控制电路-15-117255.1电梯自动控制流程图〔见附录〕-15-236365.2拽引电动机主电路-15-218555.3控制局部 -16-216465.4输入输出地址分配表如下： -16-285475.5PLC的外部接线图-17-37865.6电梯工作过程-18-29549第六章组态王的使用及应用-20-13586.1组态王的概述 -20-150436.2梯形图 -20-6603参考文献-29-31854致谢-30-7042附录A程序：-31-22209附录B流程图：-35-第一章前言随着经济的不断开展,城市建设的不断开展，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。电梯是用于高层建筑物中的固定式升降运输设备，它有一个装载乘客的轿厢，沿着垂直或倾斜角度小于15°的导轨在各楼层间运行，是垂直运行的电梯(通常也简称为电梯)、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。随着城市建设的不断开展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高。据估计，截至2002年，全球在用电梯约635万台，其中垂直电梯约610万台，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯平安性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。如今，世界各国的电梯公司还在不断地进行电梯新品的研发、维修保养效劳系统的完善，力求满足人们的对现代建筑交通日益增长的需求。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双闭环的根底上，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制那么由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。PLC可靠性高，程序设计方便灵活。第二章电梯概述2.1电梯的起源与开展电梯在汉语词典中的解释为：建筑物中用电作动力的升降机,代替步行上下的楼梯。说到电梯的起源要从公元前2600年埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升系统说起，但这一类起重机的能源均为人力。到了1203年，法国的二修道院安装了一台起重机，所不同者只是该机器是利用驴作为动力，载荷由绕在一个大滚筒上的绳子进行起吊。此种方法一直沿用到近代直到瓦特创造了蒸汽机，约在1800年，煤矿主才能利用起重机把矿井中的煤输送上来。数百年来人们制造过各种类型的升降梯，它们都具有一个共同的缺陷：只要起吊绳突然断裂，升降梯便急速地坠落到底层。1854年奥的斯设计了一种制动器：在升降梯的平台顶部安装一个货车用的弹簧及一个制动杆与升降梯井道两侧的导轨相连结，起吊绳与货车弹簧连结，这样仅是起重平台的重量就足以拉开弹簧，防止与制动杆接触。如果绳子断裂，货车弹簧会将拉力减弱，两端立该与制动杆咬合，即可将平台牢固地原地固定免继续下坠。“平安的升降梯〞创造成功了！一时间，奥的斯成了众人注目的中心。第一台升降机并非奥的斯所创造，但他却是第一台“平安〞升降梯的创造者。“平安〞这一概念不仅开创了升降梯工业，而且也为那些想建造更高层建筑物以增加更多可利用空间的设计们翻开了通途。然而真正能够称为电梯〔用电能驱动升降梯〕的产品应该是在20世纪初才出现的。2.2国外电梯的情况国外电梯行业开展迅猛，不仅在节能上做了很大的功夫，现在在智能化，远程化，集成化，可视化也已有了先进的技术！例如：〔1〕集垂直运输与水平运输的复合运输系统。该系统采用直线电机驱动，在一个井道内设置多台轿厢。轿厢在计算机导航系统控制下，可以在轨道网络内交换各自运行路线。该系统节省了井道占用的空间，解决了超高层建筑电梯钢丝绳和电缆重量太大的问题，尤其适合于具有同一底楼的多塔形高层建筑群中前往空中大厅的穿梭直驶电梯。〔2〕交流永磁同步无齿轮曳引机驱动的无机房电梯无机房电梯由于曳引机和控制柜置于井道中，省去了独立机房，节约了建筑本钱，增加了大楼的有效面积，提高了大楼建筑美学的设计自由度。而交流永磁同步无齿轮曳引机的特点是：〔A〕结构简单紧凑，体积小，重量轻，形状可灵活多样；〔B〕配以变频控制可以实现更大限度的节能；〔C〕没有齿轮，于是没有齿轮振动和噪声，齿轮效率，齿轮磨损及油润滑问题，减少了维护工作，降低了油污染；〔D〕由于失电时旋转的电机处于发电制动状态，增加了曳引系统的平安可靠性。〔3〕彩色大屏幕液晶楼层显示器。这类显示器可以以高分辨率的彩色平面或三维图像显示电梯的楼层信息〔如位置、运行方向〕，还可以显示实时的载荷、故障状态等。通过控制中心的设置还可以显示日期、时间、问候语、楼层指南、广告等，甚至还可以与远程计算机和寻呼系统联接发布天气预报、新闻等。有的显示器又增加了触摸查询功能。该装置缓解了陌生乘客在轿厢内面对面对视时的为难、无趣的局面，降低了乘客乘梯时心理等待焦虑感。〔4〕电梯远程监控系统。该系统是将控制柜中的信号处理计算机获得的电梯运行和故障信息通过公共网络或专用网络〔都需要使用调制解调器〕传输到远程的能够提供可视界面的专业电梯效劳中心的计算机，以便那里的效劳人员掌握电梯运行情况，特别是故障情况。该系统一般具有显示故障、分析故障、故障统计与预测等功能，还有的可实现远程调试与操作，便于维修人员迅速进行维修应答和采取维修措施。这样缩短了故障处理时间，简化了人工故障检查的劳动，保证了大楼电梯平安高效地运行。2.3国内电梯的情况中国电梯行业从市场规模上已经有了很大提高，一些自主品牌也逐步提升了自己的产品质量和技术含量，我国政府提出的节约型社会正好让电梯行业中拥有节能电梯技术的企业有时机开展，另外，国外用户比以前更多地青睐中国产品也为中国电梯的崛起提供了时机。目前我国节能电梯技术在某些方面已经到达了国际领先水平，但是节能电梯的普及率还很低，可节电30%以上的无齿轮电梯普及率不及10%，可以能源再生的造能电梯普及率不及2%。因此专家预计，节能电梯市场会在“十一五〞期间进入快速增长期。节能电梯从2001年开始进入我国办公楼、住宅楼、酒店等场所，经过5年的开展，全国的无齿轮电梯市场从几千台增长到近6万台。目前我国已超过日本成为世界最大的新装电梯市场。由于房地产业、城市公共建设等产业开展迅速，预计未来10年，我国的电梯市场仍将保持每年20%的递增速度，年平均销售额至少500亿美元。房地产市场快速开展，对电梯的需求继续扩大。专家估计未来50年我国新增住房面积将到达200亿平方米。目前国家规定20米以上高楼就应安装电梯，因此未来电梯最大的市场就是住宅市场。此外，机场、商场、地铁等大型公共设施建设对自动扶梯、观光电梯等电梯的需求量也十分可观。西部地区的小城镇建设速度加快。东部地区城市化经过20年的开展，有些兴旺地区城市化水平已到达80%，根本饱和，甚至出现了逆城市化的趋势。而近年来西部地区国民生产总值的增长速度，已经与电梯需求高速开展所需的GDP水平相吻合。电梯更新进入顶峰期。虽然国家对电梯寿命目前没有提出强制标准，但是按国外电梯使用寿命的惯例，一般日本系列电梯设计寿命为15年，欧美电梯设计寿命为25年。根据我国电梯选购的实际情况，采用日本系列产品或技术的比例大约有60%以上，国内在1990年前安装的日系电梯已经全部到了更新期。而且1990年以前的电梯生产技术相比照拟落后，电梯的耗电水平是现在节能电梯的三到四倍。按电梯使用寿命及15年前电梯安装数量看，预计2007年将有15000至20000台电梯需要更新。电梯节能潜力巨大，电梯和空调被认为大型建筑两大耗能大户。据了解，目前我国星级酒店每平方米平均年耗电量为150千瓦时，一座3万~5万平方米的星级酒店，其年总能耗大约相当于3000至4000吨标准煤，其中将近一半用于电梯供电。电梯行业协会统计，2005年在我国所有使用的电梯中如果有80%采用节能电梯，全年可以节约耗电122亿千瓦时。如果2023年全部采用节能电梯，将节电800亿千瓦时，几乎等于三峡大坝一年的发电量。2.4电梯技术开展趋势〔1〕环保：绿色理念是电梯开展总趋势。有专家预言“谁最先推出绿色产品并抢占市场，谁就掌握市场竞争主动权〞。开展趋势主要有：不断改良产品的设计，生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳，钢皮带等无润滑油污染曳引方式。电梯装璜将采用无〔少〕环境污染材料。电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术。安装电梯将无需安装手脚架。电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响〔如刹车皮一定不能使用石棉〕并且材料是可以回收的。〔2〕蓝牙技术在电梯上应用。安装过电梯的人都知道放线、对线是费时、费力、极容易错的工作。如果控制屏与召唤系统通过蓝牙技术连接起来实现无线召唤将会是电梯控制的另一场革命同时为我们带来巨大好处。A安装期将减少30％以上，其直接好处是降低安装本钱，客户也因从订梯到使用电梯周期费用减少和提高现金周转率。B在电梯上使用蓝牙技术一定会使电梯控制系统大量使用最新最快微机，这将会进一步提高电梯整机可靠性，故障率大大降低，控制精度也进一步提高，带来的结果是电梯更加舒适，平层更加准确。C很好地解决了电梯控制与外围设备的兼容和联系。特别是可以把电梯和扶梯归纳到大楼管理系统或智能化管理小区系统中。第三章PLC的开展3.1PLC的定义可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原那么设计。总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。PLC的特点：一、可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间那么更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。二、配套齐全，功能完善适用性强PLC开展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的开展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。三、易学易用，深受工程技术人员欢送PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制翻开了方便之门。四、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。五、体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。3.2PLC的开展阶段虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速开展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速开展，其开展过程大致可分三个阶段：一、早期的PLC〔60年代末—70年代中期〕早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改良以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广阔电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。二、中期的PLC〔70年代中期—80年代中，后期〕在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据存放器，使PLC得应用范围得以扩大。三、近期的PLC〔80年代中、后期至今〕进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速开展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化.3.3PLC开展趋势一．向高速度、大容量方向开展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。二．向超大型、超小型两个方向开展当前中小型PLC比拟多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向开展，特别是向超大型和超小型两个方向开展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化随着新技术、新结构、新材料、新工艺的开展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度开展。三．PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。电梯行业技术开展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更平安、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流:由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF技术。另外，网络控制和智能群控系统.以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的开展潮流。四．增强外部故障的检测与处理能力根据统计资料说明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、开展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。安装更方便、更快捷高效、平安、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式;随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。此外，电梯的双向平安装置、无底坑、无线控制、绿色环保—平安、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要开展方向。五．编程语言多样化在PLC系统结构不断开展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言〔BASIC、C语言等〕等。多种编程语言的并存、互补与开展是PLC进步的一种趋势。3.4PLC的根本组成可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理根本相同，都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持，实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机。一PLC的硬件结构主机微处理器〔CPU〕——控制器的核心主机存储器(RAM、ROM〕输入、输出部件〔I/O部件〕——连接现场设备与CPU之间的接口电路电源部件——为PLC内部电路提供能源整体结构的PLC——四局部装在同一机壳内模块式结构的PLC——各部件独立封装，称为模块，通过机架和总线连接而成I/O的能力可按用户的需要进行扩展和组合〔扩展机〕另外，还必须有编程器——将用户程序写进规定的存储器内图3.1PLC硬件结构二中央控制处理单元(CPU)可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。三存储器可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。系统存储器：存放系统管理程序，用只读存储器实现。用户存储器：存放用户编制的控制程序，一般用RAM实现或固化到只读存储器中。四输入输出接口作用：连接用户输入输出设备和PLC控制器，将各输入信号转换成PLC标准电平供PLC处理，再将处理好的输出信号转换成用户设备所要求的信号驱动外部负载。对输入输出接口的要求：良好的抗干扰能力；对各类输入输出信号〔开关量、模拟量、直流量、交流量〕的匹配能力。PLC输入输出接口的类型：模拟量输入输出接口、开关量输入输出接口〔直流、交流及交直流〕。用户应根据输入输出信号的类型选择适宜的输入输出接口。五开关量输入接口电路各种输入接口均采取了抗干扰措施。如带有光耦合器隔离使PLC与外部输入信号进行隔离；并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。通常有三种类型：直流(12∽24)V输入、交流(100∽120)V输入与交流(200∽240)V输入和交直流(12∽24)V输入。直流输入模块的电源一般由机内24v电源提供，输入信号接通时输入电流一般小于10mA；交流输入模块的电源一般由用户提供。图3.2直流输出接口六开关量输出接口电路有三种形式，即继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。开关量输出端的负载电源一般由用户提供，输出电流一般不超过2A。开关量输出端的负载电源一般由用户提供，输出电流一般不超过2A。图3.3交直流输出接口七输出端子的两种接法：隔离式：输出各自独立，无公共点：各输出端子各自形成独立回路。汇点式：全部输入点〔输出点〕共用一个公共点。或者将输入点〔输出点〕分成几组，组内各点共用一个公共点。各组的公共点之间相互隔离。组内的各点必须使用同一电压类型和同一电压等级，各组可使用不同电压类型和等级的负载。电源：PLC的供电电源一般是市电，也有用直流24V电源供电的。外围设备：编程器、打印机、演示板等利用编程器可将用户程序输入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序；利用编程器还可以监视PLC的工作状态。3.5PLC的软件结构在可编程控制器中，PLC的软件分为两大局部：a.系统监控程序：用于控制可编程控制器本身的运行。主要由管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块，系统调用。b.用户程序：它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。3.5.1工作原理〔1〕根本工作模式：PLC有运行模式和停止模式。a.运行模式：分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段。b.停止模式当处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信效劳等内容。〔2〕PLC工作过程：a.内部处理阶段:在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。b.通信效劳阶段:在此阶段，PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。c.输入处理阶段:输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读取所有输入端子的通断状态，并将所读取的信息存到输入映象存放器中，此时，输入映像存放器被刷新。d.程序处理阶段:按先上后下，先左后右的步序，对梯形图程序进行逐句扫描并根据采样到输入映像存放器中的结果进行逻辑运算，运算结果再存入有关映像存放器中。但遇到程序跳转指令，那么根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。e.输出刷新阶段:程序处理完毕后，将所有输出映象存放器中各点的状态，转存到输出锁存器中，再通过输出端驱动外部负载。3.5.2运行模式PLC工作方式与特点：集中采样、集中输出、周期性循环扫描，“串在行〞工作方式〔1〕扫描周期：PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。PLC运行正常时，扫描周期的长短与CPU的运算速度有关，与I/O点的情况有关，与用户应用程序的长短及编程情况等均有关。通常用PLC执行1K指令所需时间来说明其扫描速度(一般1~10ms/K)。〔2〕输出滞后：指从PLC的外部输入信号发生变化至它所控制的外部输出信号发生变化的时间间隔。一般为几十—100ms.引起输出滞后的因素：输入模块的滤波时间、输出模块的滞后时间、扫描方式引起的滞后。〔3〕由于PLC是集中采样，在程序处理阶段即使输入发生了变化，输入映象存放器中的内容也不会变化，要到下一周期的输入采样阶段才会改变。〔4〕由于PLC是串行工作，所以PLC的运行结果与梯形图程序的顺序有关。这与继电器控制系统“并行〞工作有质的区别。防止了触点的临界竞争，减少繁琐的联锁电路。第四章电梯设计的根本要求4.1电梯开发的目的1、通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试方法。2、进一步熟悉PLC的I/O连接。3、熟悉四层楼电梯内外按钮控制的编程方法。4.2电梯设计所需的设备1、THPLC-DT型四层电梯实验教学模型一台2、安装了OMRONCX-Programmer编程软件的计算机一台3、西门子S7—200PLC主机一台4、PLC电源一台、导线假设干、配线工具假设干4.3电梯设计的控制要求1、开始时，电梯处于任意一层；2、当有外呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门翻开，延时3S后自动关门；3、当有内呼梯信号到来时，电梯响应该呼梯信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门翻开，延时3S后自动关门；4、在电梯运行过程中，电梯上升〔或下降〕途中，任何反方向下降〔或上升〕的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，那么电梯响应该外号，但不响应二层向下外呼梯信号。同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，那么电梯可以响应三层向下外呼梯信号；5、电梯应具有最远反向外梯响应功能。例如：电梯在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，那么电梯先去四楼响应四层向下外呼梯信号；6、电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯停止运行后，按开门按钮电梯门翻开，按关门电梯门关闭；7、自动返基站，当电梯在30S内无人呼梯，电梯自动回到基站待命。4.4I/O分配表PLC与电气回路的接口，是通过输入输出局部〔I/O〕完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入〔DI〕，开关量输出〔DO〕，模拟量输入〔AI〕，模拟量输出〔AO〕等模块。四层电梯控制系统I/O分配表见表4.1。表4.1I/O分配表序号名称输入序号名称输出0一层内选按钮SB10.010上行灯L1100.001二层内选按钮SB20.021下行灯L2100.012三层内选按钮SB30.032一层内选灯L3100.023四层内选按钮SB40.043二层内选灯L4100.034一层上呼按钮SB51.014三层内选灯L5100.045二层下呼按钮SB61.025四层内选灯L6100.056二层上呼按钮SB71.036一层上呼灯L7100.067三层下呼按钮SB81.047二层上呼灯L8101.008三层上呼按钮SB91.058三层上呼灯L9101.019四层下呼按钮SB101.069二层下呼灯L10101.0210一层平层开关SQ10.0710三层下呼灯L11101.0311二层平层开关SQ20.0811四层下呼灯L12101.0412三层平层开关SQ30.0912上行KM3101.0513四层平层开关SQ40.1013下行KM4101.0614开门限位开关SQ51.0714开门L13102.0015关门限位开关SQ61.0815关门L14102.0116上极限位开关SQ71.0917下极限位开关SQ81.1018开门按钮SQ90.0519关门按钮SQ100.06第五章:电梯的主电路及控制电路5.1电梯自动控制流程图〔见附录〕5.2拽引电动机主电路如下列图所示,Q为电源总开关M为交流双速电动机动KM7为慢速接触器，KM6为快速接触器，KM1为上行接触器，KM2为下行接触器，KM3为加速接触器，KM4为第一减速接触器，KM3为第二减速接触器。图5.1电梯控制的主电路图5.3控制局部针对四层电梯的控制系统．本设计采用西门子S7—200可编程控制器设计电梯的控制系统完成电梯的轿内指令、厅外召唤指令、楼层位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务电梯运行规那么当电梯在一楼时，按厢内指令开关“四〞，电梯应在四楼停车。按“1〞楼下呼梯开关,电梯应由四楼降到一楼接人。按厢内指令开关“三〞，同时按二楼上呼开关电梯应在二楼接入后,再到三楼.。当电梯在三楼时,依次按厢内开关“二〞、“四〞、“一〞电梯应下行到二楼、下行至一楼、上行至四楼。电梯在一楼,按厢内指令开关“二〞随后立即按三楼，四楼应下呼梯开关，电梯应先到二楼，下客后断续上升到四楼接客，然后到三楼接客。.。图5.2电梯的按钮屏的示意图5.4输入输出地址分配表如下：表5.1输入表名称元件名地址编码名称元件名地址编码一层位置开关SQ1I0.0三层上行呼梯SB7I1.2二层位置开关SQ2I0.1二层下行呼梯SB8I1.3三层位置开关SQ3I0.2三层下行呼梯SB9I1.4四层位置开关SQ4I0.3四层下行呼梯SB10I1.5一层指令开关SB1I0.4开门限位开关SQ5I1.6二层指令开关SB2I0.5关门限位开关SQ6I1.7三层指令开关SB3I0.6上极限位开关SQ7I2.0四层指令开关SB4I0.7下极限位开关SQ8I2.1一层上行呼梯SB5I1.0开门按钮SQ9I2.2二层上行呼梯SB6I1.1关门按钮SQ10I2.3表5.2输出表名称元件名地址编码名称元件名地址编码上行指示L1Q0.0一层上行呼梯L7Q1.0下行指示L2Q0.1二层上行呼梯L8Q1.1上行驱动KM1线圈Q0.2三层上行呼梯L9Q1.2下行驱动KM2线圈Q0.3二层下行呼梯L10Q1.3一层指令登记L3Q0.4三层下行呼梯L11Q1.4二层指令登记L4Q0.5四层下行呼梯L12Q1.5三层指令登记L5Q0.6开门模拟L13Q1.6四层指令登记L6Q0.7关门模拟L14Q1.75.5PLC的外部接线图图5.3PLC的外部接线图5.6电梯工作过程当电梯处于基站，关门等运行状态时，此时按基站外呼按钮，信号经按钮传输到PLC，经PLC判断为本层开门，再将信号传输到M2开关门电动机。输出开门信号，电梯开门。人进入轿厢后，经过延时，电梯自动关门。也可以按关门按钮〔CLOSE〕，使电梯提前关门。开门时显示板上的关门显示发光二极管点亮，开门结束后熄灭。关门时关门显示发光二极管点亮，关门结束后熄灭。如果轿内指令选四层按钮，那么指令经串行传输到PLC上，显示屏上的发光二极管L4闪亮，手离开按钮后，信号被登记，内选按钮指示灯也点亮。电梯定为上方向运行。PLC核实信号后，可将运行信号传输到各个工作部位并发出运行指令。电梯开始按给定曲线运行，其给定速度信号不断与速度反应信号比拟，不断校正，使电梯运行的速度曲线尽量符合理想的运行曲线，使电梯运行平稳。在运行过程中，井道中的轿厢位置传感继电器每过一个隔磁板即核对一次运行位置，将信号输入PLC与其中记忆的位置和旋转编码器发回的脉冲数量核对，三个信号核对无误后电梯继续运行。电梯每到一个隔磁板，门区继电器即吸合一次，层楼指示便变化一次。运行过程中PLC里的“先行楼层〞不断寻索楼层呼梯指令信号。当“先行楼层〞导索到呼梯指令后，上到站钟GU或下到站钟GD发出到站钟声，经延时，经电脑发出换速信号，电梯就开始减速运行。当隔磁板插入平层感应器时，电梯进一步减速至进入爬行。当轿厢到达平层位置后，接触器断电，电梯停止运行。制动系统工作，电梯平稳停止。电梯停稳后，发出开门信号，电梯开门。经过延时，关门时间到，发出关门信号，电梯开始关门。电梯门关好后，其运行方向按轿内指令和厅外召唤与轿厢的相对位置而定。如没有任何指令，电梯就地待命。第六章组态王的使用及应用6.1组态王的概述MCGS态软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面。实时性强，有良好的并行处理和丰富生动的多媒体画面。MCGSm态软件的开放式结构拥有广泛的数据获取和超强的数据处理功能。同时,提供良好的平安机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。MCGS组态软件支持多种硬件设备，实现“设备无关〞，用户不必因外部设备的局部改动，而影响整个系统。MCGS组态软件由“MCGS组态环境〞和“MCGS运行环境〞两个系统组成。两局部互相独立。又紧密相关。本设计利用MCGS组态软件设计,在设备组态窗口中选择适当的串口通讯设备．添加西门子S7—200PLC。正确设置其属性。正确设置组态软件中数据变量设备通道的连接，即可实现PLC与组态软件的通讯。将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，使电脑对PLC发出的信号有响应。在MCGS组态软件的用户窗口中，制作一个动画界面。在界面上设置各个控件的属性，使设置的控件按照真实的情况动作，检验和测试电梯PLC控制系统对电梯的运行状态的控制效果。MCGS用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面．组态配置各种不同类型和功能的对象。可以对实时数据进行可视化处理。6.2梯形图参考文献[1]陈金华.可编程序控制器应用技术.北京.电子工业出版社.1993[2]浙江大学罗克韦尔自动化技术中心.可编程控制器系统.浙江.浙江大学出版社1999[3]谢克明、夏路易.可编程控制器原理与程序设计.北京.电子工业出版社.2002[4]李树雄.可编程序控制器原理及应用教程.北京.北京航空航天大学.2003[5]何仿山.可编程序设计范例大全.上海.同济大学出版社.1997[6]齐从谦、王士兰.plc技术及应用.北京.机械工业出版社.2000[7]袁任光.可编程序控制器应用技术与实例.广州.华南理工大学出版社.1996[8]黄大雷、吴庚审.可编程控制器及其应用.北京.人民交通出版社.1992致谢在这次毕业设计的过程中，指导老师给予了我很大的帮助，提供了相关的资料，对我的毕设作品给予了指导和支持。使我顺利圆满的完成了此次毕业设计。在此，向老师衷心的表示感谢！使我的设计论文能够顺利完成.寒窗几载，春花秋实。大学这几年是我一生的重要阶段，是学习专业知识及提高各方面能力为以谋生开展的重要阶段。从跨入大学的校门的那一刻起我就把这一信念做为人生的又一座右铭。大学这几年里，在提高自己科学文化素质的同时也努力提高自己的思想道德素质，使自己成为德智体诸方面全面开展适应21世纪开展要求的复合型人才，做一有理想有道德有纪律的社会主义建设者和接班人。我们即将走向社会，我们必须对自己的职业生涯进行规划。俗话说：磨刀不误砍柴功。为适应社会需要，促进自我开展，我们除了学好本专业外，还应辅修相关转业知识，积极参加社会实践活动，培养工作能力，努力提高综合素质，同时努力培养特长，形成自身竞争优势。最后，再次感谢各位老师和许多的朋友和同学在各个方面给予了我很多的帮助和支持，让我坚持到了最后。附录A程序：Network1//NetworkTitle//指层指令//一楼指令登记LDI0.4OQ0.4ANM0.1=Q0.4Network2//二楼指令登记LDI0.5OQ0.5ANM0.2=Q0.5Network3//三楼指令登记LDI0.6OQ0.6ANM0.3=Q0.6Network4//四楼指令登记LDI0.7OQ0.7ANM0.4=Q0.7Network5//上呼//一楼上行呼楼登记LDI1.0OQ1.0ANM0.1=Q1.0Network6//二楼上行呼楼登记LDI1.1OQ1.1LDNM0.2OQ0.1ALD=Q1.1Network7//三楼上行呼楼登记LDI1.2OQ1.2LDNM0.3OQ0.1ALD=Q1.2Network8//下呼//二楼下行呼楼登记LDI1.3OQ1.3LDNM0.2OQ0.0ALD=Q1.3Network9//三楼下行呼楼登记LDI1.4OQ1.4LDNM0.3OQ0.0ALD=Q1.4Network10//四楼下行呼楼登记LDI1.5OQ0.5ANM0.4=Q1.5Network11//指层信号LDI0.0OM0.1ANI0.1ANI0.2ANI0.3=M0.1Network12//指层信号LDI0.1OM0.2ANI0.0ANI0.2ANI0.3=M0.2Network13//指层信号LDI0.2OM0.3ANI0.1ANI0.0ANI0.3=M0.3Network14//指层信号LDI0.3OM0.4ANI0.1ANI0.2ANI0.0=M0.4Network15LD