基于plc的电梯自动运行系统的设计--本科设计(编辑修改稿)

基于plc的电梯自动运行系统的设计--本科设计(编辑修改稿)内容摘要：

生产许可证， 260家企业持有厂外安装许可证。 在我国，通过引进国际电梯标准 以及发达国家的先进产品和技术，引发出一支以中外合资企业为主体的外向型企业队伍。 如：中国迅达公司、天津奥梯斯公司、上海三菱公司、苏州迅达公司和广州电梯工业公司等企业，就是通过合资和补偿贸易方式，引进发达国家的先进管理和技术，不断改善现有产品结构和管理体制，使企业素质和产品质量都提高到了一个新水平，推出一代电梯新产品。 诸如： 海三菱公司的 VVVF产品和广州电梯工业公司的 YP40， 苏州迅达公司的 DYN NYNS，天津奥梯斯公司的 TOEC TOEC TOEC40 等。 此外， 西安电梯厂 和 沈阳电梯厂 也紧 随其后 取得了 不小 成效。 在电梯协会成员企业当中，这些骨干企业的电梯产量占 64%左右，产值占 82%。 目前，交流调压调速电梯技术已趋成熟，一些企业都有成功的产品。 微机控制电梯是电梯技术的方向，一些生产企业与科研单位相结合，相继推出了微机控制的电梯新机型，使控制功能得到增强，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。 除了合资企业外，也有其他厂家开发出了变频调速电梯新产品。 另外，用可编程控制器（ PC）取代继电器控制系统的机型也已投产，使电梯性能得到改善，故障率明显降低。 在技术上，应该说这是一大进步，用 PC 对单梯进行控制 还是有前途的。 有些生产企业开发了紧急供电装置、防火厅门、地震控制、自检测以及语言合成等电梯新功能；对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺。 总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但 上 世界水平 必将在 国内电梯迅猛的发展速度 下 赶 超。 中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量已达 1 万台左右，约占基于 PLC 的电梯自动运行系统的设计 6 亚洲市场的 1/5。 一些合资产业在出口创汇方面也做出了贡献。 目前，国内 很多 不完善之处 还存在 电梯产业 中。 为 对各厂家生产的机型进行整顿 ，建设部曾以建字（ 1992） 114 号文件形式发布了关于提高电梯质量的若干规定。 在八五期间， 先后禁用 1m/s 以下的低速电梯以及 老型继电器控制的交流双速电梯。 1997全部淘汰 掉 老型继电器控制电梯。 提出统一技术 指标 ，在制造、安装、保养和维修等方面 加强管理。 加强对安装单位的管理、 开展产品质量认证、严格检查验收、完善使用保养。 近年来，为保证电梯最终质量，在建立全国性完整的电梯管理法规、落实检查机构、壮大安装调试队伍、组建维修保养网络和提高相关人员技术素质等中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量已达 １万台左右，约占亚洲市场的 1/5。 一些 合资产业在出口创汇方面也做出了贡献。 目前，国内电梯产业还有不完善之处。 为此，建设部曾以建字（ 1992） 114 号文件形式发布了关于提高电梯质量的若干规定。 提出对各厂家生产的机型进行整顿。 在八五期间，分批淘汰老型继电器控制的交流双速电梯以及 1m/s 以下的低速电梯。 到1997 年将全部淘汰老型继电器控制电梯。 提出统一技术标准，要在制造、安装、保养和维修等方面进行综合治理。 提出开展产品质量认证、加强对安装单位的管理、严格检查验收、完善使用保养制度。 近年来， 我国电梯行业，正在 越来越规范，为走向世界打下基础。 在 创建电 梯管理条例 、 增加 安装调试队伍 人数 、 落实检查机构、组建维修保养网络和提高相关人员技术素质等方面， 正在努力进行各种有益的工作。 保证 了 电梯 稳定和安全。 本文的研究内容、目的与意义 当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。 在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。 早期的电梯控制装置主要是由继电器、接触器控制逻辑电路组成，存在功能弱、故障多、寿命短等缺点。 目前，已经广泛采用可编程序控制器（ PLC）来控制电梯，PLC 作为新一代工业控制器，以其接线简单，高可靠性和技术先进性，在货梯控制中得到广泛应用，从而使货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基于 PLC 的电梯自动运行系统的设计 7 向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。 本设计的目的就在于用 PLC代替传统的继电器接触控制逻辑电路，充分利用 PLC的优点和交流变频变压调速系统，使 电梯 的实际运行更加的安全、高效。 设计内容主要包括电梯的拖动和控制技术， 电梯 控制系统的软硬件设计（梯形图程序设计）， 程序的仿真。 基于 PLC 的电梯自动运行系统的设计 8 2 PLC 控制系统 plc 的产生、定义、发展和特点 plc 的产生 20 世纪 20 年代起，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家熟悉的传统的继电器控制系统。 由于 它 容易掌握、 结构 相对 简单、价格 不高 ， 而且 能满足大部分场合电气顺序逻辑控制的要求，因而在工业控制领域中 一直占据着主导地位。 但是继电接触器控制系统具有明显的缺点：设备体积大、可靠性差、动作速度慢、功能弱、难以实 现较复杂的控制；特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂繁琐，当生产工艺或控制对象需要改变时，原有的接线和控制柜就需要更换，所以 显得比较呆板，灵活性很次。 [4] 到 20 世纪 60 年代，由于小型计算机的出现和大规模的生产和发展，人们曾试图用小型计算机来实现工业控制的要求；但由于 编程技术 太繁琐、 价格 不菲、 输入、输出电路信号及容量 难 匹配 、 等原因， 不曾被应用开来。 20 世纪 60 年代末期， 美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，它必然要求生产线的控制系统一随之改变，并且对整个控制系统重新配置。 为抛弃传统的继电接触器的控制系统的束缚，适应白热化的市场竞争要求， 1968 年美国通用汽车公司（ GM）公开招标，对新的汽车流水线控制系统提出具体要求，归纳起来是： 变成方便，可现场修改程序； 维修方便，采用插件式结构； 可靠性高于继电器控制装置； 体积小于继电器控制盘； 数据可直接送入管理计算机； 成本可与继电器控制盘竞争； 输入可以是交流 115V； 基于 PLC 的电梯自动运行系统的设计 9 输出为交流 115V,容量要求在 2A 以上 ，可直接驱动接触器、电磁阀等； 扩展时原系统 改变最小； 用户存储器最至少能扩展到 4KB。 著名的“ GM 十条” 于是应时而生。 这些要求的的实质内容是提出了将继电接触器控制的简单易懂、使用方便、价格低廉、的优点与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来，将继电接触器控制的硬连线逻辑转换为计算机的软件编程的设想。 [5] 1968 年美国数字设备公司（ DEC）根据上述要求研制开发出世界上第一台可编程序控制器，并在 GM 公司汽车生产线上应用成功。 这是世界上第一台可编程控制器，型号为 PDP14。 人们把它称为可编程序 逻辑控制系统（ PLC, Programmable Logic Controller） ,简称 PLC。 当时开发 PLC 的母的是为了取代继电器逻辑控制系统，所以最初的 PLC 其功能也仅限于执行继电器逻辑、及时、计数等功能。 随着电子技术的发展， 20 世纪 70 年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微机计数应用到 PLC 中，使得他能更多地发挥计算机的功能，不仅用逻辑编程取代了硬连线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。 国外工业界在 1980 年正式将其命名为可编程控制器（ PC, Programmable Controller） ,简称 PC。 PLC 的定义 PLC 一直在飞速发展中，因此到现在为止，还未能对下一个十分确切的定义。 国际电工委员会（ IEC）曾于 1982 年 11 月颁发了可编程控制器标准草案第一搞， 1985年 1 月发表了第二稿， 1987 年 2 月颁布了第三稿。 终稿中对可编程控制器的定义是： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。 它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储逻辑运算 、顺序控制、定时、计数、和算术运算等操作的指令，并通过数字式的输入和输出，控制各类机械的生产过程；而有关的外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ” 在该定义中重点说明了三个概念：即 PLC 是什么，它具有什么功能（能干什么），以及 PLC 及其控制系统的设计原则。 定义强调了 PLC 应直接应用于工业环境， 广泛基于 PLC 的电梯自动运行系统的设计 10 的适应能力和应用范围。 这也是区别于微机控制系统的一个重要特征。 定义强调了PLC 是“数字运算操作的电子系统”，也是一种计算机；它是“专为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。 这种工业计 算机采用向用户的指令”，因此编程方便。 它能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作，它还具有“数字量和模拟量输入和输出的功能”，而且非常容易于“工业控制系统连成一体”，易于“扩充”。 [6 应强调的是， PLC 与以往所讲的机械式的顺序控制器在“可编程 ”方面有质的区别。 由于 PLC 引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程 ，所以能灵活的修改程序，即它是用软件方式来实现“可编程”的目的。 [6] PLC 的发展历史 第一台 PLC 诞生后不久， Dick Morley(被誉为可 编程序控制器之父 )的 MODICON公司也推出了 084 控制器。 这种控制器的核心思想就是采用软件编程方法替代继电器控制系统的硬连线方式，并有大量的输入传感器和输出执行器的接口，可以方便地在工业生产现场直接使用。 而这种能取代能取代继电器控制柜的设备就是 Morley 等人开发的 Modular Digital Controller(MODICON)。 随后， 1971 年日本推出了 DSC80 控制器， 1973 年西欧国家的各种 PLC 也研制成功。 虽然这些 PLC 的功能还不够强大，但它们开启了工业自动化应用技术新时代的大门。 PLC 诞 生不久即显示了其在工业控制中的重要性，在许多领域得到了应用。 [7] PLC 技术随着计算机技术和微电子技术的发展而迅速发展，由最初的一位机发展成为 8 位机，随着微处理器 CPU 和微型计算机 技术在 PLC 中的应用，形成了现代意义上的 PLC。 进入 20 世纪 80 年代以来，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以 16 位和 32 位微处理器构成的微机化 PLC 得到了惊人的发展，使PLC 在概念、设计、性能价格比以及应用等方面都有了新的突破。 不仅控制功能增强，功耗、体积减小、成本下降，可靠性高，编程和故障检测更为灵活方便，而且远程 I/O和通讯网络、数据处理以及人机界面（ HMI）也有了长足的发展。 现在 PLC 不仅能得心应手地应用于制造业自动化，而且还可以应用于连续生产的过程控制系统，所有的这些已经成为自动化技术领域的三大支柱之一，即使在现场总线技术成为自动化技基于 PLC 的电梯自动运行系统的设计 11 术应用热点的今天， PLC 仍然是现场总线控制系统中不可缺少的控制器。 大致总结一下， PLC 的发展经历了五个阶段。 初级阶段 从第一台 PLC 问世到 20 世纪 70 年代中期。 这个时期的 PLC 功能简单，主要完成一般的继电器控制系统的功能，即顺序逻辑、定时和计数等，编程语言为梯形图。 崛起 阶段 从 20 世纪 70 年代中期到 80 年代初期。 由于 PLC 在取代继电器控制系统方面的卓越表现，所以自从它在电气自动控制领域开始普及及应用以后便得到了飞速的发展。 这个阶段的 PLC 在其控制功能方面增强了许多，例如数据处理，模拟量的控制等。 成熟阶段 从 20世纪 80年代初期到 90年代初期。 这之前的 PLC主要是单机应用和小系统、小规模的应用； 但随着对工业自动化技术水平、控制性能和控制范围要求的提高，在大型的控制系统（如冶炼、饮料、造纸、污水处理等）中， PLC 也展示出了强大的生命力。 对这些大规模、多控制器的应用场合，就要求 PLC 控制系统必须具有通信和联网功能。 这个时代 的 PLC 顺应时代的要求，在大型的 PLC 中一般都扩展上了遵守一定协议的通信接口。 飞速发展阶段 在 20 世纪 90 年代 期间。 由于 网络通信功能和 模拟量处理功能的提高， PLC 控制系统 被广泛地应用到 过程控制领域 中。 随着 计算机技术、通信技术、 芯片技术和控制技术的发展， PLC 的功能 又是 提高 了不少。 现在 PLC 不论在 人机界面功能、 体积上、从内在的性能（速度、存储容量等）、 端子接线技术，还是实现的功能（ 运动控制、网络通。