基于PLC的三层电梯控制系统设计1.doc

摘 要现今社会中，经纪发展迅速，高楼大厦，日益增多，高层建筑中，楼层高的有几十层，仅仅是楼梯已无法达到人们的需求，电梯的出现解决了这一难题，所以，电梯的发展也成为了一种趋势，对于电梯控制越来越高，被人们所青睐，成为了高层建筑中的列班车。人们生活好了，对于安全以及生活舒适度的要求也更高，因而电梯在之后的发展中，也随着这一趋势发展。对于如何达到乘客乘坐电梯时，既安全又舒适这一问题，电梯的控制要求在电机调速、控制精度、以及调速范围等等，在各个方面提出了更加严格的控制要求。随着工业需求发展，PLC也由此诞生，利用PLC控制，为其提供了更为宽广的发展方向。PLC因工业而生，随着其发展，其体积越来越小、功能也越来越完善、控制效果更加稳定、能够减小外界干扰对其的影响。具有把机械和电气元器件，集成在一个系统里的功能。因此，PLC对于电梯的发展，也成为了其操作的关键技术。关键词：电梯、PLC、继电器ABSTRACTIn the modern society, the rapid development of the brokerage, high-rise buildings, increasingly, high-rise buildings, floors high, dozens of layer is only stairs have been unable to meet the demand of people, the emergence of the elevator solved this difficult problem, therefore, the development of the elevator has also become a kind of trend, for elevator control more and more high, favored by people, became a high-rise building columns in the bus. People living well, also to the requirement of safety and comfort of life is higher, so the elevator in later development, also with the development of this trend. About how to attain the passenger elevator, safe and comfortable this problem, the elevator control requirements in the motor speed and control precision and speed range and so on, puts forward the more strict control requirements in each aspect. Also was born, with the development of industrial demand, PLC control using PLC, provided the development direction of wider. PLC for industry, along with its development, its volume is more and more small, function also more and more perfect, the control effect is more stable, can reduce the influence of interference on the. With the mechanical and electrical components, the function of integrated in a system. Therefore, PLC for the development of the elevator, has become the key technology of its operationKeywords: elevator， PLC， relay目 录前 言1第一章 电梯的概述31.1电梯的定义31.2电梯的框架31.3电器部件41.4电梯控制系统发展的现状51.5电梯继电器控制系统的特点及存在问题61.6电梯技术发展趋势6第二章 PLC的概述82.1定义82.2功能82.3特点92.4 PLC与其他工业控制系统的比较122.5发展历史142.6 PLC的现状及发展趋势14第三章 三层电梯的设计163.1控制系统设计的基本原理163.2控制系统总体设计方案163.2.1控制要求173.2.2主电路的系统设计173.2.3硬件选型183.2.4电梯的I/O点分配193.2.5控制流程图213.2.6程序梯形图243.2.7程序语句表28第四章 程序运行仿真314.1仿真软件314.2触摸屏基本介绍314.3人机界面触摸屏软件的安装314.4触摸屏仿真画面的建立314.5 GT Simulater2仿真程序的使用334.6 程序运行仿真33结束语36参考文献37 前 言现今社会中，经纪发展迅速，高楼大厦，日益增多，高层建筑中，楼层高的有几十层，仅仅是楼梯已无法达到人们的需求，电梯的出现解决了这一难题，所以，电梯的发展也成为了一种趋势，对于电梯控制越来越高，被人们所青睐，成为了高层建筑中的列班车。人们生活好了，对于安全以及生活舒适度的要求也更高，因而电梯在之后的发展中，也随着这一趋势发展。对于如何达到乘客乘坐电梯时，既安全又舒适这一问题，电梯的控制要求在电机调速、控制精度、以及调速范围等等，在各个方面提出了更加严格的控制要求。电梯的控制是一个复杂的过程，很好的体现了机电一体化，在控制方面，它涉及了很多的领域，例如：电机传动功能、电气控制功能、土建工程设计等等方面都有所涉及。除了这些以外，我们还要思考，如何让电梯更加可靠.舒适.美感。这些都是电梯在被控制时，我们要多加考虑的问题。电梯发展到现在，已经足够安全。我们在日常的生活中，常见的电梯里面，都具备很多的安全方面的保护功能。在安全方面，电梯再设计的时候，对于元器件的选择要求都很高，质量首先要达到保障，其次，还要安装调试，以及，定期还要对其实施维护，对电梯进行保养，以保证电梯的最高质量。在现在这一发展中，基本上大多的电梯都已经采用plc来实现其控制运行，运用plc控制它来运行，大大提高了它的可靠性，不但如此，维修工人也会得到很大的方便，便于他们维护，在发展潮流中，它的开发周期很短，电梯的运行方式也会逐步近于完善。用这种方法来实现电梯的控制，已经成为其展潮流，在世界上也是其未来发展的方向。在外国，为了严格控制电梯的安全性，电梯的制造，安装，调试，以及维修，都已经实行法规，以这种方法以保证电梯的质量，以及安全。为其性能也提供了严格的保障。在美国，曾经有一家公司做过调查，对于电梯的安全性的系数做过科学的计算，据其调查结果显示，人们在乘坐电梯所达到的安全系数远远超过了走楼梯的，超过期系数的5倍之多。从而，我们看出电梯，其安全控制非常严格。简单的来说，电梯控制很复杂。然而，随着工业需求发展，PLC也由此诞生，利用PLC控制，为其提供了更为宽广的发展方向。PLC因工业而生，随着其发展，其体积越来越小、功能也越来越完善、控制效果更加稳定、能够减小外界干扰对其的影响。具有把机械和电气元器件，集成在一个系统里的功能。因此，PLC对于电梯的发展，也成为了其操作的关键技术。第一章 电梯的概述1.1电梯的定义分为两种，一种，垂直升降，电动机为其提供动力，装载有吊舱，用于高层建筑中，乘人载物。还有一种，履带式自动电梯，履带上装有踏步板，连续传送，一般装载商城等地方。1.2电梯的框架电梯包括8个基本组成部分，各自有自己的工作领域。曳引系统：一般由导向轮，曳引钢丝绳，反绳轮组成，运行过程中给电梯传递动力，使电梯运行的作用，是电梯的动力来源。导向系统：主要由导靴、导轨以及导轨架组成，限制轿厢自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨作运动，使电梯运行更加稳定。 轿厢：由轿厢以及轿厢架体组成。是用来运送乘客以及货物的电梯组件，是电梯的重要组成部分。图1-1 电梯框架图门系统： 主要由轿层门，厢门，开门机，门锁装置组成。主要作用于封住层站入口及轿厢入口，保障乘客安全。重量平衡系统：其主要功能主要是在电梯工作中使轿厢与对重间的重量差额保持在限定的规额中，保证电梯的曳引传动正常，主要由对重以及重量补偿装置组成。相对平衡轿厢重量。电气控制系统：主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层等组成。对电梯的运行实行操纵以及控制。电力拖动系统：由电动机，供电系统，速度控制系统组成，用于提供动力，实行电梯速度控制。安全保护系统：由限速器，安全钳，缓冲器，端站保护装置组成。保证电梯安全使用，预防一切危及人身安全的事故，保障人的安全。1.3电器部件电气控制系统主要包括控制箱，是指一个层，呼梯盒，调平装置，维护开关，地板检测仪，安全设备，夹带电机，电磁制动器和车门电气元件，位于电梯控制室井道中。（一）操纵箱 安装在电梯轿厢内靠门边上的轿壁上，外面仅有操纵箱的控制面板，面板上装有根据电梯的需求所设立的运行功能开关和按钮。如右图所示，仅包含普通电梯操纵面板上应该具有的开关按钮。（二）电梯楼层指示器用来标明电梯在传动时实时所在的位置以及传动方向。一边情况下，电梯的楼层指示器有上下指示灯以及楼层位置的指示灯等。如图所示。1) 楼层指示灯的种类有两种，一种是信号灯，还有一种是数码管。这里就只介绍数码管。数码管楼层指示器，一般在计算机与PLC控制的电梯中使用。数码管外形，能够显示电梯实时所在的楼层点，当楼层超过楼层指示器九层时，应当采用两个数码管。此外，上下方向的指示灯用发光二极管指示，用来提醒乘客，电梯所到达的层数。电梯内配有喇叭，乘客可以用声音来传达信息。2) 楼层信息获取方法：可以通过井道中的感应器获得，感应器可采用磁感应或者光感应等等，它的工作原理是：电梯在运行时，轿厢上的隔磁（光）板对应到某层感应器时，感应器触点工作，发出一个开关量信号，从而可以指示所到达的楼层。（三）召唤盒召唤盒是用来让乘坐人员传呼电梯的装置，在最下层只有一个上呼按钮，在上层也只有一个下呼按钮，其余的都具有两个传呼功能，上下两个按钮，在按钮被按下后，系统会记录按下的信号，该层的指示灯亮起。当电梯到达相应的位置后，指示灯就会熄灭。（四）检修开关检修开关不会安装在外部，大部分电梯一般都会将其安装在电梯控制机房的控制柜、轿厢内以及轿厢顶部等等地方。开关盒内部也有很多的按钮，包括检修开关、急停按钮等等按钮，各个按钮都有其特定的功能。为防止电梯因故障而停电，在轿顶检修开关盒中还设有电源插座、用以照明的后备灯以及开关等，以提高电梯的安全性。（五）平层装置平层装置的作用是保证电梯能够在各个楼层停靠的时候准确平层，一般安装在轿顶。采用永磁或者光电开关，用开关的通断来判断电梯是否平层。以隔磁板与干簧管感应器为例，在轿厢的顶部安装三个感应器，隔磁板安装在轿厢的导轨架上，隔磁板根据电梯要求的尺寸和形状有铁板制成。感应器则由永磁钢干簧管以及盒体组成。在工作过程中，永磁钢对干簧管感应器产生力的作用，从而使得干簧管内的常开触点受力而闭合，常闭触点也随之断开，当电梯达到相应的位置时，隔磁板阻断永磁钢与干簧管的空隙时，永磁钢就会被隔磁板短路，磁场恢复原来的样子。（六）选层器选层器有很多种类，但是其大概可以分为三个种类：机械选层器、继电器选层器以及微机选层器，这里也只介绍微机继电器。其由专门选层信息传送装置与接受装置组成，信息由微机接受信号运算，完成选层任务。选层器模拟电梯轿厢的运行状态，向电梯的控制系统发送信号。根据所传来的信号来确定轿厢的位置以及运行的方向，当电梯到达停靠站时，会给拽引电机发送减速信号，调节电机速度。（七）控制柜控制柜是电梯的中枢，电路中涉及到的大部分的元器件都集中在控制柜中，主要是对电梯电力拖动系统进行控制。从而实现对电梯功能的控制。1.4电梯控制系统发展的现状 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，继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，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)最早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己逐渐被 PLC 控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己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技术己成为现代电梯行业的一个热点。 1.5电梯继电器控制系统的特点及存在问题 电梯继电器控制系统的优点：(l)所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握。 (2)系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。 (3)大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。 (4)多年来我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全，熟悉、掌握的人员较多。电梯继电器控制系统存在的问题： (l)系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。 (2)普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。 (3)电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。1.6电梯技术发展趋势绿色化：随着城市发展的迅速，环境的污染往往伴随着，环境污染的加重，使得人们不得不改变传统的思想理念。绿色的产品、技术、企业已经成为了现今21世纪的主流。电梯在绿色方面的研究主要体现在电梯制造、配置、安装、在使用过程中的节能，并减少环境的污染等等方面。智能化：时代的发展，计算机、通讯技术也日益强大，从而建筑里的各项信息也能快速传递。电梯可与大楼里的计算机进行联网，与楼宇里的各项系统进行联系，例如：消防系统、保安系统等等。从而是电梯更加人性化、智能化。给人们带来了诸多的便利和效益。第二章 PLC的概述2.1定义可编程控制器，为工业而生。是一种专为适应在工业环境下，为降低干扰而设计的产品，在外在影响比较大的情况下，进行数字运算而设计的智能化设备。其内存，用以编程、存储指令。在其内部进行，按次序有序执行，进行时间以及算数功能的运算，并可以通过数字量或者模拟量进行输入输出，通过这些信号的传递，并以此来控制工业各类机械的生产。2.2功能1.逻辑控制功能逻辑控制功能，通俗的来讲也就是一个对于函数的处理过程。是作为一种PLC的最为基本的功能。PLC设有“与”、“非”等逻辑指令。经过这些指令的运用，按照外部现场设备的控制需要，再根据每一条指定的逻辑运算而进行现场处理后，再将此次运算的数据输出到现场中所要展示效果的对象中，所以PLC代替继电器开关控制，完整的系列，并进行和其他各种接触链接。此外，在一些逻辑PLC状态中可以无限制的使用之间的逻辑关系，修改非常方便。2.定时控制功能用户可以使用PLC多数的定时器，这里定时器的功能就是相当于时间继电器，根据时间的变化来达到所需要的通断链接等。在使用定时器时，可以在它进行编程时进行设值修改，同时也能够在自主中断其运行时修改运，使用方便灵活。程序编译下载后，PLC将根据使用者指令的定时器来进行对各个操作进行延时控制或者限制控制，以此来达到工作的需求，实现控制。3.计数控制功能PLC为用户提供了很多的计时器。当计数器的计数值达到设计需要值时，产生状态信号，实现技术的操作控制信号，得到使用的状态，计数器集值可设定的程序，也可以根据需要修改操作，此流程在执行时PLC的计数值是根据计数器统计每一个要控制的状态来决定的，已实现每一个工作过程所对应的计数控制操作。4.步进控制功能 使用者可以使用PLC多个状态器，从而来完成现到移动条件下的步进，例如时间运算、计数运算等逻辑信号，就是一个工作做完之后，移动条件满足下，可以自动进行下面的工作。5.数据处理功能数据处理功能，但大多数的PLC功能丰富，能实现算术运算，数据比较，数据迁移，数据传输，数据转换，解码操作。如今在每一个PLC更加完善的数据处理功能下，可以实现加减、PID运算、浮点运算工作已不在新鲜，在此基础上可进行CRT、打印机联接，进行数据、流程的直接显示和现场打印等。6.模数转换功能在过程控制及闭环流程系统中，具有速度、压力、温度、电流、电压、流率、位移等多种变化，连续不断的物理性质，因为PLC的长期属于逻辑操作的状态，对于这些模拟量的控制主要依靠仪表控制或是分布控制系统DCS。7.通信联网功能通信技术是PLC本身与外界设备的信息交换，本功能在多台PLC中建立通信联接，一般主要是与计算机进行通信联接。连接同样的PLC，实现PLC的几十个不同的方式在连成的网络同级中，使每个PLC的I/O状态相互透明。计算机作为主机，在计算机与几十台PLC进行联网时，可以现场在计算机上直接控制现场。目前PLC其通信技术正趋向于完善并向开拓。8.监控功能PLC的监控功能是由程序员监测并根据PLC的运行状态，实现在相关运算中的监测作用。9.停电记忆功能利用PLC的内存RAM(随机存取存储器)的一部分，建立一个停电保持装置，以确保这一部分的信息断电后不会失去记忆。PLC通过系统的组成，PLC诊断，自己的一些硬件状态指令的合法性，发现异常，报告和显示错误类型，属于严重的错误将自动终止运行。2.3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：一、可靠性 对可以维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。PLC的可靠性高，表现在下列几方面。（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，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。 二、易操作性PLC 的易操作性表现在下列三个方面: (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，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、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。三、灵活性PLC 的灵活性表现在下列三方面：(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。 四、机电一体。化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、工业机器人、过程流程控制等领域的主要控制设备。2.4 PLC与其他工业控制系统的比较1、 PLC与继电器控制系统的比较几十年来，基地拿起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的应用，然而其控制性能与自身的功能与无法满足与适应工业控制的要求与发展，与PLC相比较，存在着质的差别，表给出了PLC与继电器控制系统功能与特点的比较。表2-1 PLC与继电器控制功能与特点比较比较项目继电器控制PLC控制控制功能的实现通过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要控制要求对生产工艺变化的适性需要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，安检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制能力极差很强价格较低较高维护复杂、工作量大工作量小2、PLC与计算机控制系统的比较 通过计算机具有十分强大的计算与数据处理能力，同时数据的处理速度已经达到了极高的水平，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 给出了它们的对比表2-2 PLC与计算机控制系统功能与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、梯形图等工作环境要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域办公、管理，科学计算、家庭工业控制从商标案的论述和比较可以看出，由PLC的硬件决定了他的可靠性和控制功能比继电器的控制系统高得多，他是专门为工业控制场合设计的，所以它的稳定性叶比一般通用极端及要好得多，而且它操作简单灵活，易于实现系统升级和功能扩展。2.5发展历史PLC的发展历史并不长，然而它的应用，已经很广阔了，它不同于传统的控制技术，仅仅采用继电器控制，而是创新开发，将计算机技术方面与传统技术相结合，产生出的一种新生的控制技术，简称PLC。它的起源并不久远，自从1969年开始，工业快速的发展，为满足工业的需求，出世第一台PLC的研发到现在已经超过了30年。它不同于传统继电器控制方式不再用计算机专有的编程方法，以更加简单方便的梯形图和模块化软件结构来编程。是一种独特的风格，程序更加直观，便于学习，方便调试。用户购买后，根据其指令技巧，不需要特殊复杂的计算机程序语言，就可以灵活方便的使可编程控制器在生产实践中应用。成为了现代自动控制中先进的控制技术。可编程控制器，其可靠性，逻辑功能，体积小，可修改控制程序，在线远程通信网络功能可以很容易地和计算机接口连接，具有广泛的应用。可编程控制器发展的水平与高度已经成为了一个国家在工业领域具有先进技术的重要指标。2.6 PLC的现状及发展趋势 可编程控制器，用于工业环境中， 存储器采用可编程的程序来实现操作，控制，记录等等，在其内部存储，并可以以数字量或者模拟量输入输出的形式，存储在工业生产过程中。是工业发展过程中，微机与继电器两者优点相结合所出现的电子产品，其诞生有效的解决了很多传统系统中所不能够解决的缺点。大大增加了控制的可靠性，而且，它的能耗也很低，灵活性也得到了很大的改善。增强抗干扰。如生产环境过差，或不正常电磁干扰也会导致PLC操作时的失误，导致生产过程中的错误，不能保证正常生产操作，因此，提高其可靠性是它未来发展的主要方向。第三章 三层电梯的设计3.1控制系统设计的基本原理电梯的安全保护装置，用于电梯的启停控制。轿厢内的操作盘，其主要作用是用于轿厢的关闭，以及轿厢需要到达的楼层控制。厅外呼叫按钮，它的主要作用是，当电梯外有乘客呼叫的时候，电梯可以准确的到达乘客所呼叫的楼层。指层器，用来显示电梯实时到达的楼层。电梯的启动停止，加速，减速等功能由电机拖动控制。电梯门的控制，即电梯到达指定的位置时，电梯的的门可以自动打开，或者，电梯外有人呼叫时，电梯的门也能自动打开。图3-1 电梯控制系统原理框图3.2控制系统总体设计方案电梯控制程序总体设计时，不仅要充分考虑到乘客乘坐电梯时的随机性、突发性和不确定性，还要充分考虑到乘客的思维方式与习惯动作等因素，采用plc设计控制电梯运行，可以让电梯得到数字化的全面控制，这样设计的控制系统能够充分反映出人类的智慧。整个控制系统的设计遵循如下原则：1）电梯由乘客控制执行；2）电梯在任何情况下都要优先响应内选信号的运行方向，在没人的情况下，才先响应外部传呼信号；3）电梯上行与下行的方向由内呼信号和外呼梯信号决定，同向传呼信号优先执行；4）当无乘客，电梯停在某一层时有自动开门信号；5）平层精确定位控制；6）楼层自动控制与显示；7）上、下行自动控制与显示。3.2.1控制要求电梯，在入口处须设立上呼下呼两个开关，电梯的内部，需要有每个楼层的停靠站清求按钮1. 采用轿厢外呼叫、轿厢内按钮控制形式。轿厢内、外均由指令按钮进行操作。每层楼的轿厢外设有呼叫按钮SB6SB9，轿厢内设有开门按钮SB1，关门按钮SB2，层面只是按钮SB3SB5。2. 电梯运行到指定位置后，具有自动开/关门的功能，也能手动开门和关门。3. 利用指示灯显示电梯轿厢外的呼叫信号、电梯厢内的指令信号和电梯到达信号。4. 能自动判别电梯的运行方向，并发出相应的指示信号。5. 电梯上下运行由一台主电机驱动。电机正转，电梯上升；电梯反转，电梯下降。电梯的轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正转，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。3.2.2主电路的系统设计主电路控制系统如图所示，其中，电梯的上升和下降，电梯的开门和关门控制分别通过两台电动机M1、M2的正反转来控制的。如图3-2所示图3-2 电梯的开关门主电路3.2.3硬件选型本次设计，硬件系统本文采用FX系列的PLC。FX2，FX1, FX2C 系列是三菱公司近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，但功能强大，内置高速记数器，外观，高度，深度都差不多但性能价格有很大的差别。FX0S的功能简单，价格便宜，可以用与小型开关量的控制系统，FX0N可用于控制要求较高的中小型控制系统，FX2N的功能最强，可用于控制要求很高的控制系统。根据输入/输出点数与内存容量的要求，再留出一定的I/O 节点与内存空间以供扩展时使用，以及指令的执行速度，因此选用三菱公司的FX2N系列的FX2N-80MR。它的输入继电器X000-X047共40个，输出继电器Y000-Y047共40个，程序容量为8K字节,完全满足要求。也给以后功能扩展留了足够的空间。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。3.2.4电梯的I/O点分配表3-3 电梯的I/O点分配名称代码地址编号输入信号开门按钮SB1X000关门按钮SB2X001开门到位行程开关SQ1X002关门到位行程开关SQ2X003向上运行旋转开关SQ3X004向下运行旋转开关SQ4X005红外传感器（左）SL1X006红外感应器（右）SL2X007门锁输入信号KX010一层接近开关SQ5X011二层接近开关SQ6X012三层接近开关SQ7X013一层内指令按钮SB3X014二层内指令按钮SB4X015三层内指令按钮SB5X016一楼向上召唤按钮SB6X017二楼向上召唤按钮SB7X020二楼向下召唤按钮SB8X021三楼向下召唤按钮SB9X022一楼上接近开关SQ8X023二楼上接近开关SQ9X024三楼下接近开关SQ10X025二楼下接近开关SQ11X026输出信号开门继电器KM1Y000关门继电器KM2Y001上行继电器KM3Y002下行继电器KM4Y003快速继电器KM5Y004加速继电器KM6Y005慢速继电器KM7Y006上行方向灯E1Y020下行方向灯E2Y021一层指示灯E3Y022二层指示灯E4Y023三层指示灯E5Y024一层内指示灯E6Y025二层内指示灯E7Y026三层内指示灯E8Y027一楼向上召唤灯E9Y030二楼向上召唤灯E10Y031二楼向下召唤灯E11Y032三楼向下召唤灯E12Y033数码管a-fY011-Y0173.2.5控制流程图电梯上下行流程图。假如