《[工学]PLC变频调速六层电梯.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[工学]PLC变频调速六层电梯.doc（59页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、石家庄铁道学院四方学院毕业设计基于PLC的四层电梯控制系统设计摘 要经济的飞速发展，现代化程度日益提高，高层建筑越来越多，电梯也随之增多，电梯产品在人们物资文化生活中的地位得到了提高，成为重要的运输设备之一。国内传统的电梯控制一是由继电器、接触器构成。它不仅存在着可靠性差、成本高、故障率高等缺点，而且在层数增加时，配线变化给制造及安装带来诸多不便。若用PLC控制就解决了以上的不足。本设计就以PLC作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。先对四层电梯的硬件部分作分析，看需要什么样的开关，电机，信号灯等。然后，画出它的控制面板图，再根据控制面板图估计一下I/O点数，这样可以确定所选机型，然后再设计软
2、件，写出流程图，梯形图，写出语句。最后是进行调试，看看此程序是否可行。Based on PLC four layers of elevator control system designABSTRACTThe rapid development of the national economy, the increasing degree of modernization, more and more high-rise buildings, elevators also will be increased, Elevator products in peoples material and c
3、ultural life of the status has been enhanced to become one of the important transport equipment. Traditional domestic elevator control from the first relay , a contactor .Traditional domestic elevator control from the first relay, a contactor . It is not only poor in the reliability ,high cost, high
4、 failure rate shortcomings, but also in layers increases, changes to the wiring and installation of manufacturing has brought many unchanged, If the control by PLC to address the above shortcomings.The design of the PLC as a tool to the elevators for various operating control. Elevator on the first
5、four parts of the hardware analysis, the need to see what kind of switches, motors, lights, etc.Then, the control panel draw maps, plans, under the control panel is estimated to I/O points, so certain selected models, and then software design. Write flowchart. Ladder diagram. Write statements.Finall
6、y, debugging and look at the feasibility of this procedure.第1章 绪 论1.1电梯的起源与发展有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现随着城市建设的不断发展，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。电梯是高层宾馆、高层商店、高层住宅、多层厂房和多层仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。作为升降设备，据说它起源于公元前236年的古希腊。当时阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。人们把这三台卷扬机看作是现代电梯的鼻祖。事实上，早在公元前，我们的祖先和古埃及也都
7、曾经使用了这种人力卷扬机。据国外有关资料介绍，公元前2800年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降。在瓦特发明了蒸汽机之后，于1850年，在美国纽约市出现了世界第一台由亨利沃特曼制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。1852年美国人伊莱沙格雷夫斯奥梯斯(18111861年)发明了世界上第一部以蒸汽机为动力、配有安全装置的载人升降机。这便是世界上第一部备有安全装置的客梯，在1857年被安装在纽约市豪华商厦里。在此期间，英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。随着水压梯的发展，蒸汽梯也就被淘汰了。后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯。直到今天，液压梯仍在使用。在1889年，美国奥梯斯升降机公司
8、推出了世界第一部以电动机为动力的升降机，这才开始出现了名副其实的电梯.同年在纽约市的马累特大厦安装成功。在1903年，又将卷筒式(即鼓轮式)驱动方式改进为槽轮式(即拽引式)驱动。所谓卷筒式驱动，是将拽引绳缠卷在卷筒上来提升重物，而槽轮式也称为拽引式驭动，是在拽引绳一端提升重物，另一端为平衡重，依据拽引绳与拽引轮的绳槽之间的摩擦来驱动重物作垂直运动。因此，只要在拽引系统的容量和强度允许范围内，通过改变拽引绳长度就可适应不同的提升高度，而不再像卷筒式那样受卷筒长度限制。此外，当重物或平衡重碰底时，拽引绳与拽引槽会由于摩擦力减小而打滑，从而避免了像卷筒式那样.在失控时造成的拽引绳断裂等严重事故的发生
9、。拽引式驱动可以使用多条拽引绳，而卷筒式驱动方式使用的拽引绳条数却受到限制。拽引式驱动方式为长行程并具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。当时的电梯使用直流电动机驱动，用改变串接在电枢回路中的电阻值的方法来调节电梯运行速度。后来发明了交流感应电动机，在1900年开始用于驱动电梯。最初的交流电动机只是单速的.电梯运行性能很不理想。进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继
10、电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行业的一个热点。 PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方法。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点.电梯采用了PLC控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化.另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。1.2 电梯发展的现状在现代社会和经济活动中,电梯已成为城市物质文明的一种标志。在
11、高层建筑中,电梯更是不可缺少的垂直运输设备。每幢大型高楼都好比是一座垂直的城市。上海浦东的金贸大厦,层数88 层,建筑面积22 万m2 ,集金融、商业、办公和旅游为一体,其中60 台电梯、18 台自动扶梯在这座垂直的城市中发挥着不容忽视的作用。电梯技术的研究与发展以及新产品的开发,应当适应市场和社会发展的需要。在改革开放政策的指引下，大规模的经济建设尤其是蓬勃发展的房地产业给电梯行业开拓了广阔的市场 ，使电梯行业得到了前所未有的发展机遇。随着城市化、城镇化和村镇化建设步伐的加快，尤其是西部大开发战略的实施，住宅建设势头不减，商场、机场和地铁项目明显增多，住宅电梯、自动扶梯和自动人行道的需求量继
12、续看好。近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗干扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而P
13、LC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。PLC是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。由于PLC具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点。因此在工业控制方面得到了广泛应用。自80年代后期PLC引入我国电
14、梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，PLC系统一直是主流控制系统。电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘客的舒适感有着重要影响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现在都改为用PLC来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性能。可编程控制器（Programmable Logic controller，简称PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动化技术而开发的新一代工业控制器。它具有可靠性高、适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境
15、的特点，已成为解决自动控制问题的最有效工具，是当前先进工业自动化的三大支柱之一。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，拖动控制则由变频器来完成；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控制电梯有如下的特点：1）可靠性高， PLC的平均无故障时间（MTBF）一般可达35万小时。而且能在工业环境下可靠地工作；2）编程简单，PLC最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使
16、用方便、灵活；3）体积小、结构紧凑、安装、维修方便。 利用PLC进行控制，可方便的在程序中设置。各种保护环节，控制过程中的诸多延时时间可以方便地进行调整。整个系统性能稳定，运行可靠。如果和上位计算机建立通信，则可进行实时监控。所以，综上所述，本设计就以PLC作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。我打算先对四层电梯的硬件部分作分析，看需要什么样的开关，电机，信号灯等。然后，画出它的控制面板图，再根据控制面板图估计一下I/O点数，这样可以确定所选机型，然后在软件设计，写出流程图，梯形图，写出语句。最后是进行调试，看看此程序是否可行。第2章 电梯的结构与控制2.1电梯的结构进入九十年代，随着科学技术
17、的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行业的一个热点。随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动
18、技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点 电梯采用了PLC控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化.另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频调速技术
19、是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。 电梯是机、电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。 尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电
20、梯的基本结构如图11所示。图2-1 基本结构1控制柜(屏);2一拽引机;3拽引钢丝绳;4限速器;5限速器钢绳;6限速器张紧装置;7轿厢;8安全钳;9轿厢门安全触板;10导轨;11对重;12-厅门；13缓冲器2.1.1 拽引系统电梯拽引系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。2.1.2 导向系统导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。
21、它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动2.1.3 门系统门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。2.1.4 轿厢系统轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定。2.1.5 重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。
22、对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。2.1.6 电力拖动系统电力拖动系统由拽引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。2.1.7 电气控制系统电梯的电器控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控
23、制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到用平面的操作。位置显示装置，是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用箭头指示电梯的运行方向。2.1.8 安全保护系统安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源的极限保护装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。2.2电梯的控
24、制要求人们对现代电梯的自动化程度和智能型的需求越来越高，可以有下列基本功能，这些功能有的是厂家作为标准功能配置在电梯上，有的是可按用户要求配置。但是由于本次设计工作的时间有限，不可能实现下面的所有控制要求，只能完成其中的一些主要的最基本的控制要求。1. 司机操作。由司机关门启动电梯运行，由轿内指令按钮选向，厅外召唤只能顺向截梯，自动平层。 2. 集选控制。集选控制是将轿厢内指令与厅外召唤等各种信号集中进行综合分析处理的高度自动控制功能。它能对轿厢指令、厅外召唤登记，停站延时自动关门起动运行，同向逐一应答，自动平层自动开门，顺向截梯，自动换向反向应答，能自动应召服务。 3. 下行集选。只在下行时
25、具有集选功能，因此厅外只设下行召唤按钮，上行不能截梯。 4. 独立操作。只通过轿内指令驶往特定楼层，专为特定楼层乘客提供服务，不应答其它层站和厅外召唤。 5. 特别楼层优先控制。特别楼层有呼唤时，电梯以最短时间应答。应答前往时，不理会轿内指令和其它召唤。到达该特别楼层后，该功能自动取消。 6. 停梯操作。在夜间、周末或假日，通过停梯开关使用电梯停在指定楼层。停梯时，轿门关闭，照明、风扇断电，以利节电、安全。 7. 编码安全系统。本功能用于限制乘客进出某些楼层，只有当用户通过键盘输入事先规定的代码，电梯才能驶往限制楼层。 8. 满载控制。当轿内满载时，不响应厅外召唤。 9. 防止恶作剧功能。本功
26、能防止因恶作剧而按下过多的轿内指令按钮。该功能是自动将轿厢载重量（乘客人数）与轿内指令数进行比较，若乘客数过少，而指令数过多，则自动取消错误的多余轿内指令。 10. 清除无效指令。清除所有与电梯运行方向不符的轿内指令。 11. 门时间自动控制。根据厅外召唤、轿内指令的种类以及轿内情况，自动调整开门时间。 12. 按客流量控制开门时间。监视乘客的进出流量，使开门时间最短。 13. 开门时间延长按钮。用于延长开门时间，使乘客顺利进出轿厢。 14. 故障重开门。因故障使电梯门不能关闭时，或者在关门的过程中又有乘客进入的时候，使门重新打开再试关门。 15. 强迫关门。当门被阻挡超过一定时间时，发出报警
27、信号，并以一定力量强行关门。 16. 光电装置。用来监视乘客或货物的进出情况。 17. 光幕感应装置。利用光幕效应，如关门时仍有乘客进出，则轿门未触及人体就能自动重新开门。 18. 副操纵箱。在轿厢内左边设置副操纵箱，上面设有各楼层轿内指令按钮，便于乘客较拥挤时使用。 19. 灯光和风扇自动控制。在电梯无厅外召唤信号，且在一段时间内也没有轿内指令预置时，自动切断照明、风扇电源，以利于节能。 20. 电子触钮。用手指轻触按钮便完成厅外召唤或轿内指令登记工作。 21. 灯光报站。电梯将到达时，厅外灯光闪动，并有双音报站钟报站。 22. 自动播音。利用大规模集成电路语音合成，播放温柔女声。有多种内容
28、可供选择，包括报告楼层、问好等。 23. 低速自救。当电梯在层间停止时，自动以低速驶向最近楼层停梯开门。在具有主、副CPU控制的电梯，虽有两个CPU的功能不同，但都同时具有低速自救功能。 24. 停电时紧急操作。当市电网停电时，用备用电源将电梯运行到指定楼层待机。 25. 火灾时紧急操作。发生火灾时，使电梯自动运行到指定楼层待机。 26. 消防操作。当消防开关闭合时，使电梯自动返回基站，此时只能由消防员进行轿内操作。 27. 地震时紧急操作。通过地震仪对地震的测试，使轿厢停在最近楼层，让乘客迅速离开，以防由于地震使大楼摆动，损坏导轨，使电梯无法运行，危及人身安全。 28. 初期微动地震紧急操作
29、。检测出地震初期微动，即在主震动发生前就使轿厢停在最近楼层。 29. 故障检测。将故障记录在微机内存（一般可存入820个故障），并以数码显示故障性质。当故障超过一定数量时，电梯便停止运行。只有排除故障，清除内存记录后，电梯才能运行。大多数微机控制电梯都具有这种功能。第3章 硬件设计3.1电梯的运行逻辑控制系统的设计3.1.1 PLC的定义由于PLC在不断发展，因此，对它下一个确切的定义是困难的。1980年PLC问世后，由美国电气制造商协会(National Electric Manufacturer Association NEMA)对PLC下过如下的定义:PLC是一种数字式的电子装置。它使用
30、可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。1982年，国际电工委员会(International Electrical Committee IEC)颁布了PLC标准草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版对PLC作了如下的定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输人和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个
31、整体、易于扩展其功能的原则而设计。上述的定义表明，PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，它有与其他顺序控制装置不同的特点。3.1.2 PLC的特点PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点:3.1.2.1 PLC的可靠性(1) 与继电器逻辑控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因:1) PLC不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少。与此同时，系统的维修简单、维修时间缩短，因此可靠性得到提高。2) PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性得到提高。3) PLC有较强的易操作性，它具
32、有编程简单、操作方便、维修容易等特点，因对操作和维修人员的技能要求降低，容易学习和掌握，不容易发生操作的失误，可靠性高。(2) 与通用的计算机控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因: 1) PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了经简化的编程语言，编程的出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。因此，PLC的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高. 2) 在PLC的硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件;采用先进的工艺制造流水线生产;对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等，
33、设有对电源的掉电保护、存储器内容的保护并采用看门狗和其他自诊断措施、便于维修的设计等等。3) 在PLC的软件设计方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波、软件自诊断、简化编程语言、信息保护和恢复、报警和运行信息的显示等等。一份用户选用PLC原因的调查报告指出，在各种选用PLC的原因中，第一位的原因是由于PLC可靠性高的用户达93%。其次，才是性能和维修方便等原因。可见，可靠性高是PLC的主要特点。3.1.2.2 PLC的可操作性 (1) 操作方便对PLC的操作包括程序输人的操作和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行程序输人和更改的操作。编程器至少提供了输人信息的显示，
34、对大中型的PLC，编程器采用CRT屏幕显示，因此，程序的输人直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号、继电器编号或触点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上显示。所以PLC具有操作方便的特点。(2) 编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，梯形图由于与电气原理图较为接近，容易掌握和理解，所以有利于程序的编写和学习。采用布尔助记符编程语言时，由于符号是功能的简单缩写，十分有利于编程人员的编程。虽然功能表图、功能模块图和高级描述语句的编程方法应用尚未普及，但是，由于它们具有功能清晰、易于理解等优点，正为广大技术人员所接纳和采用，并
35、发挥出更有效的功能特点。(3) 维修方便PLC所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障代码的显示，或通过编程器和CRT屏幕的显示，很快地找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。为便于维修工作的开展，有些PLC的制造企业提供了维修用的专用仪表或设备，提供了故障树等维修用的资料。有些厂商还提供维修用的智能卡件或插件板，使维修工作变得十分方便。PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性，例如，对需维修的部件设置在便于维修的位置，信号灯设置在易于观察的部位，接线端子采用便于接线与更换的类型等，这些
36、设计使维修工作能方便地进行，从而大大节省维修时间。采用标准化元件和标准化工艺生产流水线作业，使维修用的备品备件简化，也使维修变得方便。3.1.2.3 PLC的灵活性(1) 编程的灵活性PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图和语句描述编程语言，只要掌握其中一种语言就可以进行编程。编程方法的多样性使编程方便，应用面拓展。由于采用软连接的方法，在生产工艺流程更改或者生产设备更换时，可以不必改变PLC的硬设备，通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。这种编程的灵活性是继电器顺序控制系统所不能比拟的。正是由于编程的柔性特点，使PLC能大量地替代继电器顺序控制系统，成为当今工业控制
37、领域的重要控制设备。在柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)和计算机集成过程控制系统(CIPS)中，PLC正成为主要的控制设备，得到广泛的应用。(2) 扩展的灵活性PLC的扩展灵活性是它的一个重要的特点。它可根据应用的规模不断扩展，即可进行容量的扩展，功能的扩展，应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输人输出单元增加点数，通过扩展单元来扩大容量和功能，也可以通过多台PLC的通信来扩大容量和功能，甚至可通过与集散控制系统(DCS)或其他上位机的通信来扩展它的功能，并与外部设备进行数据的交换等。这种扩展的灵活性大大地方便了用户。(3) 操作的灵活性操作的灵
38、活性是指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装施工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操作可以简化，不同的生产过程可采用相同的控制台或控制屏等。3.1.2.4 PLC的机电一体化性机电一体化是为了使得工业生产过程的控制更平稳、更可靠，向优质高产低耗要效益，对过程控制设备和装置提出了机电一体化仪表、电子、计算机综合的要求，而PLC正是这一要求的产物，它是专门为工业过程控制而设计的控制设备，它的体积大大减小，功能不断完善，抗干扰性能增强、机械与电气部件被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，它已成为当今数控技术、工
39、业机器人、过程流程控制等领域的主要控制设备。3.1.3 PLC的主要功能和应用 PLC的主要功能和应用如下: (1) 开关逻辑和顺序控制是PLC应用最广泛、最基本的场合。其主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制，从而可以实现各种简单或复杂的控制要求。 (2) 模拟控制在工业生产过程中，由许多连续变化的物理量需要进行控制，如温度、压力、流量、液位等，这些都属于模拟量。为了实现工业领域对模拟量控制的广泛要求，目前大部分PLC产品都具备处理这类模拟量的功能。特别是在系统中模拟量控制点数不多，同时混有较多的开关量时，PLC具有其他控制装置所无法比拟的优势。另外某些PLC产品还提供了典型控制策略模
40、块，如PID模块，从而可实现对系统的PID等反馈或其他模拟量的控制运算。(3) 定时控制PLC具有很强的定时、计数功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时与计数器。其定时时间间隔可以由用户加以设定。对于计数器，如果需要对于频率较高的信号进行计数，可以选择高速计数器。 (4) 数据处理新型PLC都具有数据处理的能力，它不仅能进行算术运算，数据传送，而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示打印等功能，有些PLC还可以进行浮点运算、函数运算。 (5) 信号连锁系统信号连锁是安全生产所需的。在信号连锁系统中，采用高可靠性的PLC是安全生产的要求。对安全要求高的系统还可采用多重的检出元件和连锁系统，而对
41、其中的逻辑运算等，可采用冗余的PLC实现。(6) 通信把PLC作为下位机，与上位机或同级的可编程序控制器进行通信，完成数据的处理和信息的交换，实现对整个生产过程的信息控制和管理，因此PLC是实现工厂自动化的理想工业控制器。3.1.4 PLC与其他工业控制系统的比较3.1.4.1 PLC与继电控制器的比较几十年来，继电器控制系统为工业控制的发展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工业领域中大量地应用，然而其控制性能与自身的功能已无法满足与适应工业控制的要求和发展，与PLC相比较，存在着质的差别，表3-1给出了PLC与继电器控制系统功能与特点的比较。表3-1 PLC继电器控制功能与特点比较比较项目继电
42、器控制PLC控制功能的实现通过对继电器进行硬接线完成相应的控制功能对进行编程实现所需控制要求对生产工艺变化的适应性需进行重新设计与接线.适应性差只需对程序进行修改.适应性强可靠性元器件多、触点多，容易出现故障采用大规模集成电路.绝大部分是软继电器，可靠性高柔韧性与灵活性差具有种类齐全的扩展单元，扩展灵活控制的实时性机械动作时间常数大，实时性差微处理器控制，实时性非常好占用空间与安装控制柜体积大、笨重，安较施工工作量大体积小，重量轻，安装工作量小使用寿命易损.寿命短寿命长复杂控创能力极差很强价格较低较高维护复杂、工作量大工作量小3.1.4.2 PLC与计算机控制的比较通用计算机具有十分强大的计算
43、与数据处理能力，同时数据的处理速度已经达到极高的水平，但是应用通用计算机进行工业控制，在很多方面远远没有PLC功能强大，表 3-2给出了他们的对比 表3-2 PLC与计算机的特点比较比较项目通用计算机PLC工作方式中断方式扫描方式编程语言汇编语言、高级语言助记符语句表、梯形图等工作环境求较高可在较差的环境下工作对使用者的要求需进行专门的学习培训才能掌握语言易学，稍加培训即可使用可靠性商业级要求工业级，且有多种特殊设计，包括监视计时器功能(Watch Dog Titner-WDT)系统软件功能强大，但占用存储空间过大功能专用，占用存储空间小适用领城办公、管理，科学计算、家庭工业控制从上边的论述和
44、比较可以看出。由PLC的硬件决定了它的可靠性和控制功能比继电器控制系统高的多，它是专门为工业控制场合设计的，所以他的稳定性也比一般通用计算机要好的多，而且它操作简单灵活，易于实现系统升级和功能扩展所以在本设计中采用PLC来进行逻辑控制。3.1.5 PLC的系统硬件设计3.1.5.1 PLC控制系统设计的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：1) 最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求
45、设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。2) 保证PLC控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。3) 力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方
46、面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。4) 适应发展的需要由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。3.1.5.2 可编程控制器机型的选择为了完成设定的控制任务,主要根据电梯控制方式与输入/输出点数和占用内存的多少来确定PLC的机型。本系统为六层楼的电梯,采用集选控制方式。所需输入/输
47、出点数与内存容量估算如下: 1）输入/输出点的估算。输入点有:门厅按钮10个,轿厢内按钮9个,楼层感应传感器6个,轿厢门限开关2个,检修开关1个,平层传感器2个，减速传感器2个，过载测量传感器1个，障碍检测光电传感器1个共34个。输出点有：轿厢内指示灯9个，门厅召唤按钮指示等10个，楼层显示用七段码显示器引脚7个，开关门电动机驱动线圈2个，变频器控制引脚3，电梯上下行指示灯2，总共33个。2）内存容量的估算用户控制程序所需内存容量与内存利用率、输入/输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。因此,在用户程序编写前只能根据输入/输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。本系统有开关量I/O总点数有67个，模拟量I/O数为0个。利用估算PLC内存总容量的计算公式:所需总内存字数=开关量I/O总点数(1015)+模拟量I/O总点数(150250)再按30%左右预留余量。估算本系统需要约2K字节的内存容量。3）控制器机型的选择FX2，FX1, FX2C系列是三菱公司今年来推出的高性能小型可编程控制器，,FX0S,FX0N,FX2N是微型可编程控制器。它们都体积都比较小