基于plc的电梯控制系统的设计

基于plc的电梯控制系统的设计内容摘要：

主机不旋转；轿厢或对重受障碍物阻挡停止上行，并导致曳引绳在曳引轮上打滑。 这时设有一种装置使电梯停止运行保持停止状 态 防止点击空转保护装置 4 在轿厢，机房，底坑或轿顶上可以切断动力的装置 急停开关 5 轿厢速度在异常加大了的时候，下方向每分钟的速度还没有超过详单与额定速度的 倍时，就自动断动力的装置 限速器电气保护开关 6 紧急停止或正常制止由惯性产生的曳引机旋转的装置 磁制动器 7 交响速度在异常加大的时候，下方向每分钟速度还没有超过相当于额定速度的 倍时候就自动制止下降的装置 限速器安全钳 8 轿厢运行至接近上下端站不能正常减速时，强行减速及制止轿厢升降的装置 开关 9 轿厢或对重，由于上述 7,8 记载的装置失效而冲击井道底部时为了轿内人员的安全，而设置缓和冲击的装置 缓冲器及电气保护开关 10 在电梯等非常状况下，轿内可以与轿外联络的装置 对讲机 沈阳理工大学学士学位论文 10 11 在客梯或病床梯方面，列举如下安全装置 : (1) 在显著超过了载重量的情况下发出警报，并自动的制止入口门门锁的装置 (2) 即使停电梯的时候，能提供至少 1W 灯泡用 1h ，蜂鸣器 表 机械安全装置类的概要 装置名称 作用 设置场所 1 磁制动器 停电或电梯停止时，为了不让轿厢下降，以弹 力来制动液印记的驱动轴 曳引机 2 限速器 用机械检测轿厢过对重的异常速度，当异常速度增大到一额定值时带动安全钳动作 机房 3 安全钳 在限速器动作时，锲块加紧导轨从而使轿厢停止 轿底 4 缓冲器 轿厢或对重进井道底部时，缓和冲击，使其停止 井道底部 5 门锁装置 安装在各听门外侧可用钥匙打开门 厅门上端 6 轿厢上部安全窗 因停电或故障，乘客被困在轿内时，为了把乘客救出轿外，而在天花板上设置安全窗 轿顶 7 手动紧急操作装置 轿厢在楼层中间时，则放松磁制动器，然后人力转动曳引机，使交响移动到楼 层地面的盘车手轮 机房 表 电气的安全装置类的概要 装置名称 作用 设置场所 1 主接触器 因各部分的故障及停电或低电压时，切断主回路 控制屏 2 保险丝 对于超负载或线路故障等引起过电流的保护 控制屏 3 门联锁开关 厅门在不完全闭锁时，电梯则不能运行 厅门上端 4 轿门开关 轿门在不完全闭锁时，电梯则不能运行 轿门上端 5 急停开关 应及时，使交响停止 轿顶、底坑、机房 6 轿门安全触板 当人体或货物接触到正在关闭的轿门时，使门重新打开 轿门 沈阳理工大学学士学位论文 11 7 强迫换速开关 超出规定以上的速度 靠近了井道终端层时使之减速 井道 8 终端限位开关 靠近井道末端时切断工作电源 井道上、下 9 终端机极限开关 限位开关不动作，而更靠近终端部时，则切断工作电源 井道上、下 10 安全窗开关 打开安全窗时，切断电源 轿顶上或侧边 11 内部对讲机 由轿内用蜂鸣器呼叫外部管理人员，可以联络情况的装置 轿内 12 称重装置 超过额定载重时，则发出警报，停止门关闭，使电梯不能运行 轿底或轿顶 13 应急灯 停电时提供应急照明 轿顶 电梯的分类 按用途分 乘客电梯 : 有完善的安全设计 ，只用于乘载乘客。 住宅电梯：电梯功能、轿厢装潢较简单。 观光电梯：轿厢壁透明，便于乘客观光电梯外景的客梯。 病床电梯：轿厢长且窄，主要用于搭载病床和病人。 乘客梯，观光梯，病床梯如图 所示 图 乘客梯 观光梯 病床梯 沈阳理工大学学士学位论文 12 按用途分 客货电梯 (服务梯 )：轿厢装潢有别于客梯，可分别用来乘客和载物。 货梯：有必备的安全装置，主要用于载货。 杂物电梯：无乘人必备的安全装置，决不允许 载人的小型货梯。 按运行速度分 低速梯 : V 快速梯 : ≤ V ≤ （ 10层以上） 高速梯 : V ≤ （ 16层以上） 超高速梯 : V 按驱动方式分 交流电梯 : 用交流电动机作为驱动力的电梯 交流单速电动机，速度一般不高于。 交流双速电动机，速度一般不高于。 交流调压调速电梯，速度一般不高于。 交流调频调压调速电梯，广泛应用于各速度段。 直流电梯：用直流电动机作为 驱动力的电梯 ， 电梯的额定速度都在 2m/s以上 ， 已停止生产，目前已被交流调频调压调速电梯所取代。 按控制方式分 并联电梯 :两、三台电梯共用厅外召唤信号，由控制系统自动调度电梯运行，当电梯无任务时，一台电梯自动返回基站，另一台电梯则停在其它层楼或停在设定的区域中心。 群控电梯 :三台以上的电梯共用厅外召唤信号，由控制系统自动控制和集中调度电梯的运行、停车及返回基站或区域中心，主要用于高层建筑中。 群控智能控制电梯 :具有数据采集、交换、存贮、分析、筛选以及报告功能。 由电脑控制系统根据召唤信号、轿 厢位置、轿厢负载等情况，自动选择最佳运行控制程序。 沈阳理工大学学士学位论文 13 3 可编程控制器（ PLC）简介 PLC 概 述 可编程控制器 (Programmable Logic Controller)简称 PLC 或 PC，在现代工业控制中占有重要地位。 本文对其基础知识进行简要介绍。 可编程控制器（ Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller）， 简称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。 但是为了避免与个人计算机（ Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC。 PLC 的应用广、功能强大、使用方便，是现代工业自动化的主要设备之一。 PLC 已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中， PLC 在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用也得到了迅速的发展。 PLC 的组成 PLC 各组成部件及作用 （ 1） CPU——是 PLC 的核心部分。 与通用微机 CPU 一样， CPU 在 PC 系统中的作用类似于人体的神经中枢。 其功能： （ a）用扫描方式 接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器； （ b）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据； （ c）诊断电源和 PC 内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误； （ 2） 存储器 系统程序存储器 ——存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令、解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数，不能由用户直接存取。 用户程序存 储器 ——存放用户程序。 即用户通过编程器输入的用户程序，可以由用户直接存取。 功能存储器（数据区） ——存放用户数据 注意： PC 的用户存储器通常以字（ 16 位 /字）为单位来表示存储容量。 系统程序直接关系到 PC 的性能，不能由用户直接存取，所以，通常 PC 产品资料中所指的存储器形式沈阳理工大学学士学位论文 14 或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。 （ 3） I/O 输入 /输出部件（ I/O 模块：接口电路、 I/O 映像存储器） I/O 输入 / 输出部件 ——CPU 与现场 I/O 装置或其他外部设备之间的连接部件。 PLC 提供了各种操作电平与驱动能力的 I/O 模块 ，以及各种用途的 I/O 组件供用户选用：输入 /输出，电平转换，电气隔离，串 /并行转换，数据传送， A/D、 D/A 转换，误码校验，其他功能模块。 I/O 模块可与 CPU 放在一起，也可远程放置。 通常， I/O 模块上还具有状态显示和 I/O 接线端子排。 (4) 编程器等外部设备 编程器 ——PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具。 作用：用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视。 通过键盘和显示器去检测 PLC 内部状态和参数。 通过通讯端口与 CPU 联系，实现与 PLC 的人机对话。 分类：简单型 ——只能联机编程；只能用 指令清单编程 智能型 ——既可联机（ Online），也可脱机（ Offline）编程；可以采用指令清单（语句表）、梯形图等语言编程。 常可直接以电脑作为编程器，安装相关的编程软件编程。 注意：编程器不直接加入现场控制运行。 一台编程器可开发、监护许多台 PLC 的工作。 其他外设：磁盘、光盘、 EPROM 写入器（用于固化用户程序）、打印机、图形监视系统或上位计算机等等。 (5) 电源 内部电源 ——开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可以向外提供 DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。 外部 电源 ——可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失。 PLC 的工作原理 最初研制生产的 PLC 主要用于代替传 统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的： 继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。 PLC 的 CPU 则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点（包 括其常开或常闭触 点）不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。 为了消除二者之沈阳理工大学学士学位论文 15 间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms 以上，而 PLC 扫描用户程序的时间一般均小于 100ms，因此， PLC 采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式 —扫描技术。 这样在对于 I/O 响应要求不高的场合，PLC 与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。 当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间， PLC 的CPU 以一定的扫描速度重复执行 上 述三个阶段。 （ 1） 输入采样阶段 在输入采样阶段， PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中的相应得单元内。 输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。 在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化， I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。 因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 （ 2） 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段， PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。 在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有 可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 （ 3） 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后， PLC 就进入输出刷新阶段。 在此期间， CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。 这时，才是 PLC 的真正输出。 沈阳理工大学学士学位论文 16 PLC 的特点及功能 PLC 的特点 高可靠性 所有的 I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与 PLC 内部电路之间电气上隔离。 各输入端均采用 RC 滤波器，其滤波时间常数一般为 10~20ms。 各 模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。