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1、 本科毕业设计说明书基于PLC的电梯控制系统的设计学 院：专 业：姓 名： 学 号：指导教师： 职 称：设计完成日期： 第1章 绪论11.1 课题的研究背景及意义1第2章 电梯概述22.1电梯的起源与开展22.2 电梯的定义与分类32.3国外电梯的情况32.4国内电梯的情况42.5电梯技术开展趋势52.6 PLC在电梯控制中的应用5第3章 PLC的开展73.1 PLC的定义73.2 PLC的开展阶段83.3 PLC开展趋势9第4章PLC控制系统的组成104.1 PLC控制系统组成104.1.1 硬件的组成104.1.2 软件的组成114.2电梯模型PLC控制系统设计12第5章PLC的选型135
2、.1 输入输出I/O点数的估算135.2 PLC的选型155.3 所选PLC的性能规格165.4 PLC外围接线175.5 控制流程图20第6章梯形图及注释236.1 分部程序及注释236.1.1报警器及超重控制236.1.2内指令信号的登记与消除246.1.3 外召唤信号的登记与消除246.1.4 定层256.1.5上升程序266.1.6 下行程序266.1.7 抱闸程序276.1.8 开门程序：276.1.9 关门程序286.2 总程序梯形图29结论30致 谢31参 考 文 献32仅供学习参考 第1章 绪论1.1 课题的研究背景及意义电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可
3、缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的开展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的平安性。事实上，在电梯上已经采用了多项平安保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的平安系数和保险系数。然而只有电梯的制造，安装调试、售后效劳和维修保养都到达高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，已“法规实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承当
4、安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和平安性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更平安。美国一家保险公司对电梯的平安性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯平安5倍。据资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。目前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度开展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的开展方向。可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和
5、微机控制器的根底上开展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。自1969年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台PLC问世以来，迄今己30多年，它的开展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为根底的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。用户买到所需PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用
6、户程序的编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑的神秘感，推动了计算机技术的普遍应用。可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。PLC现已成为现代工业控制三大支柱(PLC、CADCAM、ROBOT)之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺
7、织、食品、交通等行业德到广泛应用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断开展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。第2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
8、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
9、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 电梯的定义与分类电梯是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级(踏板)进行升降或者平行运送人、货物的机电设备。目前，电梯行业及社会上对电梯的分类大致有以下几种： (1)按用途分： 乘客电
10、梯、载货电梯、客货电梯、病床电梯、住宅电梯、杂物电梯、观光电梯、其他专用电梯。(2)按额定速度分： 低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯；中速梯，常指速度1.002.00m/s的电梯。高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。超高速梯，速度超过5.00m/s的电梯。(3)按拖动方式分：交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条式电梯、螺旋式电梯。(4)按控制方式分：手柄操纵控制电梯、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、向下集选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯、智能控制电梯。其他分类方式还有：按电梯有无司机分类等。2.3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
11、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
12、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。
13、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。2.4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
14、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
15、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
16、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较落后，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
17、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2021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。2.5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
18、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
19、系统或智能化管理小区系统中。2.6 PLC在电梯控制中的应用目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否那么电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠平安，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换
20、代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。随着科技的进步，电梯也更加平安、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改良。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色，也就是强调电梯更舒适、更平安地为人类的生产和生活效劳，强调电梯与环境的协调与和谐。目前意义上的“绿色，一般是强调“天然的一面，强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品，其天然性应表现为对环境影响的尽可能小，与环境的协调与平衡，以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的开展方向。(1)智能化。 我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到
21、底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比较的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车政策；自动选择运动方面；双向语音交流；到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动平安检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。(2)平安。 运行平安是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯平安运行更有保障
22、。运行平安不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用平安材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有平安、舒适的好心情。同时，电梯运行平安也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。(3)与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：视觉协调。 有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究开展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人，风格高雅，制作精良的电梯，乘客自然会有一种平安的感觉，有一种视觉上的舒适。用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂烂的电梯，乘
23、客视觉协调无从谈起，乘坐电梯的第一感觉就是不平安。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。消除电磁辐射。 如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个到达自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)的正常运转。舒适感。 通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机
24、优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、平安性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的开展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比方：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁；在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。第3章 P
25、LC的开展3.1 PLC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
26、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
27、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
28、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
29、现机电一体化的理想控制设备。3.2 PLC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：1、早期的PLC60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
30、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。2、中期的PLC70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
31、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。3、近期的PLC80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.3.3 PLC开展趋势1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
32、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。2向超大型、超小型两个方向开展当前中小型PLC比较多，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。3PLC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。4增强外部故
33、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。5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BA
34、SIC、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。PLC控制系统的组成4.1 PLC控制系统组成4.1.1 硬件的组成PLC控制系统像一般的计算机控制系统一样，也是由硬件和软件两个局部组成的，硬件是指PLC本身及其外围设备，软件是指管理PLC的系统软件，PLC的应用程序，编程语言和编程支持工具软件。 图1 PLC控制系统硬件组成图为典型PLC控制系统的硬件组成图。PLC控制系统的硬件是由PLC，输入/输出I/O电路及外围设备等组成的。系统规模可根据实际应用的需要而定，可大可小。下面对构成控制系统的主要局部简要介绍。主控模块 除了早期生产的整体式PLCPLC的各个不见都在
35、同一机壳内外，目前市场多数的PLC都已采用模块化的结构PLC的各个部件独立封装，称之为模块。在PLC中各个模块均通过系统总线相互连接起来构成一个系统。在这个系统中最核心的模块是主控模块也称CPU，它包括：CPU，存储器，通信接口等局部。输入/输出模块 PLC的控制对象是工业生产过程，它与工业生产过程的联系是通过I/O模块实现的。生产过程有许多控制变量，如温度，压力，液位，速度，电压，开关量，继电器状态等，因此，需要有相应的I/O模块作为CPU与工业生产现场的桥梁。且这些模块应具有较好的抗干扰能力。目前，生产厂家已开发出各种型号的模块供用户选择。对于输入/输出模块有：数字量输入/输出模块，开关量
36、输入/输出模块，模拟量输入/输出模块，交流新号输入/输出模块，220V交流输入/输出模块。还有智能模块，它本身带CPU，存储器和监控系统，可独立完成各种运算。智能模块的种类很多，如高速计数模块，PID调节的模拟量控制模块，阀门控制模块，智能存储模块和智能I/O模块。电源模块 该模块将交流电源转换成供CPU存储器所需的直流电源，是整个PLC系统的能源供应中心。它的好坏直接影响到PLC的功能和可靠性。目前，大多数PLC采用高质量的开关式稳压电源，与普通电源相比，PLC的电源工作稳定性好，抗干扰能力也强。有些机器的电源除了供内部电路使用外，还向外提供24VDC的稳压电源，用于外部传感器的需要，这样就
37、防止了因外部电源不合格而引起的外部故障。I/O电路 PLC的根本功能就是控制，它采集被控对象的各种信号。经过PLC处理后，通过执行装置实现控制。输入电路就是被控对象需要进行控制的机器，设备和生产过程进行检测，采集，转换和输入。另外，安装在控制台上的按钮，开关等也可以向PLC送控制指令。输出电路的功能就是接受PLC输出的控制信号，对被控对象执行控制任务。4.1.2 软件的组成PLC控制系统的软件主要是系统软件，应用软件，编程语言及编程支持工具软件几个局部组成。(1)系统软件与工作过程 PLC系统软件是PLC工作所必须的软件。在系统软件的支持PLC对用户程序进行逐条的解释，并加以执行，直到用户程序
38、结束，然后返回到程序的起始又开始新的一轮扫描。PLC的这种工作方式就称之为循环扫描。(2)应用软件 PLC控制系统的应用软件是指为完成PLC实际控制任务而编制的各种软件。随着PLC应用领域范围的不断扩大，应用水平的提高，PLC应用软件也大大丰富起来了。PLC应用软件与一般计算机信息处理软件相比，有很大不同，PLC应用软件有以下几个特点：(1)应用软件设计必须与生产工艺紧密结合。生产工艺要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生产过程，由于各种设备的工艺参数不一样，控制实现的方式也不一样。所以程序设计人员必须深入现场，严格遵守生产工艺的具体要求来设计应用程序。(2)应用软件与硬件紧密相关。
39、软件设计人员不能抛开硬件配置和系统孤立地考虑软件设计。设计必须根据硬件系统，接口的实际情况进行相应的程序设计。(3)PLC应用软件的设计需要计算机，自动控制技术甚至网络通信技术等多种知识。特别是PLC网络的出现，PLC控制系统不再是一个单独的装置。在控制系统中，可能包括有多台不同型号的PLC，计算机，外围设备等。因此在进行软件设计时，实现和处理某种控制功能都离不开计算机，自动控制和通信技术。因此，应用程序中不仅有PLC程序，还有计算机程序和通信网络程序等。(3)编程语言及编程支持工具软件 PLC有多种编程语言：梯形图语言，助记符语言，逻辑功能图语言，布尔代数语言和某些高级语言Basic，C语言
40、等。但使用广泛的还是梯形图语言和助记符语言。现在世界上各个PLC生产厂家都研制了自己的PLC编程支持工具软件和监控组态软件。用户可以根据自己的需要利用这些软件来改善软件的开发环境，提高编程效率。4.2电梯模型PLC控制系统设计 由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的根本控制要求的根底上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。采用PLC实现的电梯控制系统由以下几个主要局部构成如下图: 图2 电梯控制系统第五章
41、PLC的选型5.1 输入输出I/O点数的估算 为了完成设定的控制任务,主要根据电梯输入/输出点数确定PLC的机型。根据电梯控制的要求，电梯应具有内呼和外呼按钮、行程开关、开关门按钮，以及相应的指示灯，估算所需I/O口的数量，并绘制I/O口分配表，见下表。表1 I/O口分配表序号名 称输入点序号名 称输出点0B2层内呼000000B2层内呼指示010001B1层内呼000011B1层内呼指示0100121层内呼0000221层内呼指示0100232层内呼0000332层内呼指示0100343层内呼0000443层内呼指示0100454层内呼0000554层内呼指示0100565层内呼000066
42、5层内呼指示0100676层内呼0000776层内呼指示0100787层内呼0000887层内呼指示0110098层内呼0000998层内呼指示0110110B2层外呼上0001010B2层外呼上指示0110211B1层外呼下0001111B1层外呼下指示0110312B1层外呼上0010012B1层外呼上指示01104131层外呼下00101131层外呼下指示01105141层外呼上00102141层外呼上指示01106152层外呼下00103152层外呼下指示01107162层外呼上00104162层外呼上指示01200173层外呼下00105173层外呼下指示01201183层外呼上00
43、106183层外呼上指示01202194层外呼下00107194层外呼下指示01203204层外呼上00108204层外呼上指示01204215层外呼下00109215层外呼下指示01205225层外呼上00110225层外呼上指示01206236层外呼下00111236层外呼下指示01207246层外呼上00200246层外呼上指示01300257层外呼下00201257层外呼下指示01301267层外呼上00202267层外呼上指示01302278层外呼下00203278层外呼下指示0130328开门开关0020428电梯上行0130429关门开关0020529电梯下行0130530开门限
44、位0020630门电机开0130631关门限位0020731门电机关0130732电梯上升极限位0020832电梯上行指示0140033电梯下降极限位0020933电梯下行指示0140134超重0021034超重指示0140235警报器按钮0021135警报器0140336激光传感器0030036B2层指示0140437B2层平层0030137B1层指示0140538B1层平层00302381层指示01406391层平层00303392层指示01407402层平层00304403层指示01500413层平层00305414层指示01501424层平层00306425层指示01502435层平层
45、00307436层指示01503446层平层00308447层指示01504457层平层00309458层指示01505468层平层0031046抱闸释放015065.2 PLC的选型根据输入输出点数，输入47，输出47，所以选用CPM2AE-60CDR-A型的PLC，加一个CPM2A系列PLC可用的CPM1A-40EDR扩展单元和一个CPM1A-20EDR的扩展单元，共120点，可以满足要求。 图3 CPM2AE-60CDR-A 图4 CPM1A-40EDR 图5 CPM1A-20EDR5.3 所选PLC的性能规格 表2性能规格 5.4 PLC外围接线 图6 CPM2AE-60CDE-A外围接线 图7 CPM1A-40EDR外围接线 图8 CPM1A-20EDR外围接线5.5 控制流程图电梯上下行流程图见图。假设电梯停在NN=B2，B1，1,2,3,4,5,6,7,8 楼,M楼有信号,MN时，电梯上