PLC在交流双速电梯上的应用.docx
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PLC在交流双速电梯上的应用
PLC在交流双速电梯上的应用
摘要
电梯的控制系统经历了继电器控制、可编程序控制（PLC）、单片微机控制、多微机控制多种形式。
继电器控制系统是80年代最广泛的一种电梯控制方式，有控制逻辑线路简单、直接、易于理解和掌握的优点，但由于该类系统是由众多继电器、接触器构成，使用一段时间后其接触点往往接触不良，所以电梯故障高，众多的继电器、接触器动作噪声较大，整个控制柜体积大。
随着多微机系统在电梯控制系统中的应用，电梯控制发生了限大的变化，因为微机在电梯中的应用不仅取代了大部分继电器和选层器，整个系统更加可靠，灵活性更加提高，功能大增强了。
但微机的集成度高，功能项目固化，一般维修人员及工程人员修改或增加不了其功能。
如要修改或增加其功能要找回生厂家或用专用的工具。
可编程序控制器取代继电器构成的电梯控制系统，可以实现由继电器实现的逻辑控制功能，而且触点少、可靠高、故障率低、维修方便、噪声小最主要的是可编程序控制系统的"可编程"功能，使得当改变电梯的控制功能时，只要更改程序即可。
而PLC的编程语言需不尽相同，但都有通俗易懂，便于自学的优点一般维修及工程人员都能掌握,当然PLC电梯控制系统只适用于小高层的楼房.
本文就PLC的结构原理及基本指令，电梯的基本结构及控制原理，PLC在电梯上的选用原侧，设计项目要点等作了一般性的介绍。
最后如三菱PLC为例，设计了五层站的交流双速电梯的控制原理图及控制程序
关键词：
PLC电梯电气元件电子元件控制系统程序语言
Abstract
Therearealmostonehundredyearsthatthecontractingfaultsystemhasbeenfoundedup.Itoriginatedfromaindependentcreditor'srightssystemoftheRomanlaw,itexertshugefunctionsincredit-lawsystemofmainlandlawsystem.Also,wehadfurthercognitionstothistheoretic.However,alongwiththesocietyeconomicalandculturaldevelopment,ithasbecomeamiscellaneoussystem.Buthowtoestablishthecompletetheoreticsystemandcertainit'sapplicablerangeisstillanimportantlessonforustoresearchincivillaw.Itmeansthattheconcludetreatysidemustundertakepriorcontractobligationasviolatedthecreditstandingduringthecontractmakingprocess,butalsoresultstheothersidelosttheircreditstanding,theconcludetreatypartyhaspromisedtoundertakethecivilindemnificationduty.Ourcountrycontractlawthefirsttimemadethecontractingfaultsystemclearanddefinite.Andforitsapplicablerangeestablishedthelawfoundation,butitsdeficiencyalsoeasytodiscover.Atfirst,Imustsyntheticallyanalysisthedefinitionofthecontractingfaultduty,andemphasizethecontractingfaultdutytakesplacebeforethecontracteffect.Notonlythepartyconcernedhadmademistakes,butalsohasthepre-contractobligationthatviolatedthecreditstandingprinciple,resultstheotherpartylosthisconfidebenefit.Secondly,I'llexpatiatetheclassificationandcharacteristicofthecontractingfaultdutybriefly,andthencomparethecontractingfaultdutywiththeagainstcontractdutyandtheinfringementrightduty.Atlast,I'llconcretelyanalysistheapplicablerangeofthecontractingfaultdutyprobleminourcountry.
KeyWords：
thecontractingfaultduty,confidebenefit
第1章PLC的结构及基本指令
1.1PLC的结构原理
可编程序控制器（ProgrammableLogicalController,简称PLC），是在继电器控制和计算机控制的基础开发的产品，逐渐发展以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动装置。
它有可编程性，且编程灵活简单，有在恶劣环境下工作的高抗干扰能力，适应性力。
而其体积小，重量轻，价格底等特点，在工业控制应用上越来越广泛，电梯控制系中的应也不例外。
一、PLC的结构原理
不同的生产厂家生产的可编程逻辑控制器的结构及组成基本原理是一样的，以下从可编程序控制原理和硬件结构向部分对PLC的结构进行说明，
一、PLC的硬件系统结构
PLC由微处理器CPU板、输入电路、输出电路、用户程
存储器扩展、输入/输出扩展接口、外设扩展接口及电源电路等组成。
（1）CPU板
CPU板PLC的核心部件，它包括：
微处理器CPU、存储器（ROM、RAM）、并行接口（PIO）、串行接口（SIO）及时钟控制电路等。
CPU板是PLC的运算、控制中心，用来实现各种逻辑运算、算术运算及对整机进行管理控制；PLC内部配有程序存储器和数据存储器（ROM，RAM），分别用于存储系统程序和用户程序，并生成用户环境；并行接口和串行接口主要用于CUP与各接口电路之间的信息交换。
时钟及控制电路用于产生脉冲及各种控制信号。
（2）输入/输出电路
输入电路通常有两种形式；直流输入和交流输入电路。
输入电路的作用是接收现现场输入设备送来的控制信号，并经光电耦合器隔离后转换成PLC内部的标准电平信号，然后由CPU读入并送至输入映象寄存器中，供程序执行使用。
输出电路的作用是将PLC的输出控制信号送给外部输出设备，通过输出设备控制被控制对象工作。
输出电路共有三种形式：
一种是继电器形式，它是通过控制继电器的线圈使其触点的通断来控制输出设备，实现电气隔离；另一种是晶体管输出型，它是通过光电耦合器使输出开关晶体管通断，进而控制输出设备；第三种是可控硅输出型，通过触发可控硅的通断实现对外部输出设备的控制。
（3）存储器扩展接口
存储器扩展接口用于连接用户程序存储器及数据存储器的扩展卡盒。
常用的扩展卡盒有三种：
一种是COMS开型ROM卡盒，它需要用锂电池后备，以防止断电时丢失程序及数据；另一种是EPROM卡盒，这种卡盒需要用专门写入器将调试好的用户程序或数据写入EPROM中，擦写时需要用紫外线擦除器；第三种是EEPROM卡盒，是电可擦除存储器，它的写入和擦写只需专用编程器。
（4）I/O扩展接口
I/O扩展接口与CPU之间是以总线方式连接的，因此它可以连接开总量的I/O扩展单元及扩展块，使I/O点数规模在配置更加灵活。
同时也可以配接如模拟量、高速脉冲等单元及通信适配器等特殊功能模块，使PLC的功能大大增强。
（5）编程器及其接口
编程器用于程序及数据的输入、编辑、调试和检测。
当PLC在正常运时，一般不需要编程器，因此编程器设计为独立的部件。
为了能对PLC进行编程及调试，在PLC上专门设有一个编程接口，通过这个接口可以连接各种形式的编程器。
编程器的种类很多，常见的有便携式手持程器、专用智能编程器和通过计算机和专用接口实现对PLC的编程。
二、可编程控制
任何一个控制系统要完成目的控制功能，必须通过一定的控制程序来实现的。
通常控制序可分两大类：
固定布线程序和可编程序。
（1）固定布线程序
传统的继电器控制系统和电子器件系统中，要实现各种控制功能，其控制程序是由种电气元件通一定的联接方式-布线而成，输入设备如按钮开关、限位开关、传感器等，用以向控制系统送入信号。
输出设备如接触器、电磁阀等用以控制被控制对象的动作。
其输入对输出的控制是通过接线来实现，接线工作结束后，控制程序也被确定下来，若要改变控制程序，则必须改变接线方式重新布线，对于一个复杂的系统，是非常困难的。
（2）可编程序控制
可编程序控制控制系统中完成一定的控制，只通过专用的编程器，用程序语言进行编程，写入可编程控制的程序的存储器中，然后由可编程序控制器来完成各种操作。
在可编程系统中，若要改变控制程序，只用编程器改写程序存储器中的某些程序语句，不必要重新布线，由于控制被控对象的动作是控制程序语言来表达的，故又称为软件程序。
1.2PLC的基本工作原理
一．PLC的等效电路
PLC是由以微机为核心的电子部件，可以将它看作是一个由各种继电器、定时器、计数器及状态器组合体。
PLC的输入继电器，由外部开关通过输入端来驱动的；PLC内的输出继电器，带有无数内触点和外部输出触点。
此外，PLC还有如定时器、计数器、状态寄存器等"软"元件，这些元件带有动作线圈和很多电子常开触点和常闭点，可以在PLC内自由选择使用。
PLC控制系统主要由三部分组成：
输入部分、控制部分、输出部分。
输入部分由用户输入设备组成，如按开关、操作开关、限位开关及传感器等。
它们直接与PLC的输入端子相连接，用以产生输入信号，这些信号或来自电梯轿厢操纵控制板，或来自电梯井道。
控制部分是根据被控对象的实际控制要求编制用户程序，并将编制好的程序通过编程器送入PLC内的用户程序存储器中，CPU反复扫描执行用户程序，并产生各种输出控制信号，PLC的控制功能是通过用户程序来实现的。
输出部分主要由用户输出设备组成，如接触器、继电器等，它们直接和PLC的输出端子相连，用以控制被控制的对象动作。
二、PLC的工作过程
PLC的工作过程实质上就是执行程序的过程。
当PLC运行时，CPU按照分时操作原理每个周期执行一个操作，由于CPU的运算处理速度很快，使得外部出现的结果从宏观来看似乎是同时完成的，种分时操作的过程称为CPU对程序的扫描。
PLC的工作过程分为三个阶段：
输入处理、程序执行及输出处理。
（1）输入处理
PLC以重复扫描方式执行用户程序。
在执行程序前首先按地址编码顺序将所有输入端子的通断状态（输入信号）读入输入映像寄存器中，然后开始执行程序。
在执行过程中，即使输入状态发生了变化，但输入映象寄存器中的内容不变，直到一个扫描周期的输入处理阶段才重新读输入状态。
（2）程序执行
在程序执行阶段，PLC顺序扫描用户程序。
每执行一条程序所需要的信息都是从输入映象寄存器和其他软元件映象寄存器读出并参与运算，然后将执行结果写入有关的软元件映象寄存器中，因此各软元件映象寄储器中的空容随着程序的执行在不断的变化。
（3）输出处理
当全部指令执行完毕后，将输出映象寄存器中的状态全部传送到输出锁存寄存器中，构成PLC的实际输出并由输出端子送出给执行器。
1.3PLC的软件系统
硬件系统和软件相互结合才能构成一个完整PLC控制系统，完成各种复杂的控制功能。
PLC的软件系统由系统程序和用用户程序组成。
系统程序（又称系统软件）用于PLC控制系统的管理、服务及对用户程序的编译。
系统程序质量的优劣直接影响PLC的性能。
系统软件是由PLC生产厂家提供并固化在内部程序存储器中，用户不行存取和修改。
用户程序也称为应用程序或应用软件，它由PLC使用者根据被对象的控制要求用程序语言编制而成。
用户程序是通过编程器键入到PLC内，并线性地丰放在由管理程序指定的存储区域内。
小型PLC的用户程序比较简单，通常是顺序编制而成。
大中型PLC的用户程序容量较大且比较复杂，为使用户程序编制简单，可以按功能、结构或使用目的将用户程序分为各个程序模块，每个模块各自完成一个确定的功能，然后把它们链接在一起构成一个完整的软件系统。
1.4PLC的编程语言
PLC的编程语言采用面向顺序控制和面向过程控制的"自然语言"，这些语言包括：
梯形图，语名表，控制系统流程图，逻辑方程式或布尔代数式等，现在介绍常用的PLC编程语言。
（1）梯形图
梯形图结构形式类似地传的继电器控制电路，它是由图形符号连接而成，这些符号分别代表常开触点、常闭触点、并联接线、串联接线及继电器线圈等，每个触点和线圈都有一个编码。
梯形图具有如下特点：
①梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列，也是程序的执行顺序。
通常每个继电器经圈为一逻辑行，即一层阶梯。
每一逻辑起始于母线，然后是触点的各种连接，最后经过继电器线圈终止于母线，整个梯形图呈现梯形。
②梯形图中的继电器不同于传统继电器控制线路中的物理继电器，它实质上是内部存储中的位触发器，因此称为"软继电器"或"软元件"。
这些软元件输出继电器，辅助继电器，定时器，计数器及状态器等，它们均有无限常开触点和常闭触点。
在PLC内部可以自由选取使用。
如果某个位触发为"1"装态，表示对应的继电器线圈接通，相应的常开触点都闭合，而常闭点都断开。
③梯形图是一种形象化的编程语言，其两端的母线是没有电源连接。
因此核弹头形图中不存真实的物理电流，而具有"概念"电流，是用户程序运算过程中满足输出执行条件的形象化表示方式。
"概念"电流只能从左到右流动，层次的改变是从上到下。
④输入继电器只能从外部输入信号驱动，而不能由内部其他触点驱动。
因此在梯形图中只能出现输入继电器的触点而不出现线圈，输入继电器的触点状态即表示相对应的输入信号的变化。
⑤输出继电器用于PLC的输出控制，它是通过外输出触点驱动外部执行器。
因此，在梯形图中的某个输出继电器的线圈接能时，表示在对应的输出端子上有输出信号。
⑥PLC内部其他软元件的触点不能驱动外部执行器，它们只供PLC内部使用。
⑦当PLC处于运行状态时，CPU接梯形图中元件排列顺序从上而下，从左到右逐行处理。
PLC的基本指令：
如三菱FX2系列为例：
（1）逻辑联取及输出（LD/LDI/OUT）指令
LD/LDI指令用于取常开触点/常闭触点于母线相连。
另外，在分支开始处，这些指令与后述的ANB（块与）指令组合使用；
OUT指令用于驱动输出继电器，辅助继电器，状态器，定时器及计数器的线圈，但不能用来驱动输入继电器的线圈。
对于定时器，计数器的线圈，在输出指令（OUT）后必须设定适当的常数。
（2）触点串联指令
AND（与），ANI（非）指令，AND常开触点串联连接，ANII常闭触点串联连接，两者可用于触点的串联连接，与逻辑运算。
串联触点的个数没有限制，该指令可以重复使用。
（3）触点并联指令
OR（或），ORI（或非）指令，OR常开触点并联连接，ORI常闭触点并联连接，两者可用于触点的并联连接，或逻辑运算。
并联触点的个数没有限制，该指令可以重复使用，当两个以上触点的串联电路块进行并联连接时，应使用后述的ORB（块或）指令。
（4）串联电路块的并联指令（ORB）块或
两个以上的触点串联连接的电路称为串联电路块，通常每一个串联电路块称为一条分支。
在进行串联电路块的并联连接时，各分支的始端用LD或LDI指令，在分支的终点用ORB指令。
在多重并联电路中，若每个串联电路块的终点分别使用ORB指令，则并联的串联电路块的数量不受限制。
ORB指令与后述的ANB指令一样都是无操作元件号的独立指令。
（5）并联电路块的串联指令
ANB（块与）并联电路块的串联连接
两个以上的触点并联接的电路称为并联电路块，通常每一个并电路块称为一条分支。
在进行并联电路块的串联连接时，各分支的始端用LD或LDI指令，并联电路块结束后，使用ANB指令，实现与前面的电路串联。
ANB指令与前述的ORB指令一样，都是无操作元件号的独立指令。
若多个并联电路块依次与前一电路串联，则ANB指令的使用数量不受限制。
（6）主控触点指令
MC（主控），MCR（主控复位），MC主控电路块起点，MCR主控电路块终点
在编程过程中，经常会遇到几个逻辑行同时受一个触点或一组触点的控制，受到一个公共条件的控制，叫做主控，这时就可以使用MC/MCR指令进行编辑。
当主控条件满足时，执行MC和MCR之间的指令。
执行MC指令后，使母线移至MC主控触点之后，执行MCR指令后，母线又返回到原来的位置上。
MC和MCR指令必须配对使用。
（7）置位和复位指令
SET（置位）RST（复位），SET令元件自保持ON，令元件自保持OFF，清除数据寄存器。
当执行SET指令时，将对应的操作元件（Y，M，S）置位，并具有自保持功能。
当执行RST指令时，将对应的操作元件（Y，M，S）置位，并具有自保功能。
使用RST指令还可以数据寄存器D、变址寄存器V和Z清零。
（8）END（程序结束）指令
END输入输出处理程序回到第"0"步。
第2章电梯的基本结构及控制原理
电梯是一种较为复杂的机电一体化的设备，一台完整的电梯主要由成土建部分，机械部分和电气部分组成。
2.1电梯土建的基本结构
土建部分大致由机房，井道，底坑组成。
一、电梯机房：
通常电梯机房设在建筑物的顶楼，机房内没厢控制柜，电梯曳引主机，导向轮，防止电梯超速的限速器，电梯的总电源盒等部件。
二、电梯井道：
是在机房曳引机的上方是贯穿于建筑物通体高度的方形直通道空间，井道侧壁上安装有坚直的导轨，作为引导轿厢、对重运动提供空间。
三、底坑：
井道的底部平面低于建筑物的最低层的地面，主在用于安装电梯轿厢，对重缓冲器，以便在轿厢冲顶、蹲低有缓冲的空间起减速缓冲作用。
2.2电梯的机械基本结构
机械部分主要有曳引主机，导向轮，曳引钢丝绳-绳头，限速器-安全钳，导轨-导靴，电梯轿厢，开关门连杆装置，层门-门锁，缓冲器等部件。
一、曳引机：
是电梯轿厢升降的主拖动机械，它由电动机、制动器、减速箱（无齿轮曳引机没有减速箱）、曳引轮、和底座等组成。
二、曳引钢丝绳：
电梯用曳引钢丝绳常采用电梯专用西鲁式钢丝绳（6X19S+NF或8X19S+NF），
三、导向轮：
导向轮用于半绕时，俗称过桥轮，用于全绕式时，称为抗绳轮。
导向轮是用来调整钢丝绳与曳引轮之间的包角大小，与及调整轿厢与对重的相对位置。
四、限速器-安全钳：
限速器-安全钳装置由限速器、限速钢丝绳、安全钳、底坑张紧轮四部分组成。
电梯中限速器与安全钳成对出现和使用，它们是电梯中最重要的一道安全保护装置。
其作用有：
电梯由于超速、打滑、断绳、控制制失控等原因，起到了安全保护作用。
五、导轨-导靴
导轨和导靴是电梯轿厢和对重导向部分。
电梯导轨材料多采用普通碳素钢A3F轧钢，要求具有足够的强度、韧性，在受到强烈冲击时不致发生断裂。
导靴是轿厢与对重沿着导轨上下移动的导向装置。
六、电梯轿厢
电梯轿厢是电梯中装乘客或货物的金属结体。
它由轿厢架、轿厢壁、轿厢底、轿厢顶、轿门等到几部分组成。
由上下四组导靴向沿导轨作垂直升降运动，完成垂直运输任务。
常用电梯轿厢内部净高和使用者正常出入门口净高一样，应不小于2米，宽度和深度由电梯的实际载重量而定。
七、开门机及开关门机构
自动开门装在轿顶靠近轿门处，由电动机通过减速装置（齿轮传动或蜗轮传动或带齿胶带传动）带动曲柄杆机构去开、关门。
八、层门
层门是电梯在各楼层的停站，也是供乘客或货物进出电梯轿厢通向各层大厅出入口，又称为厅门。
层门由门框、门板、门头架、吊门滚轮、层门地坎和门联锁等组成。
门框又由门楣（门导轨或门上坎）、左右立柱组成。
九、对重装置
对重装置的作用，是以其自重量去平衡轿厢侧所悬挂的重量。
它的作用有：
（1）减少电梯曳引机的输出功率；
（2）减少曳引轮与钢丝绳之间的摩擦曳引力，延长钢丝绳寿命；
（3）如果电梯在"冲顶"或"蹲底"时，使电梯失去曳引条件，避免冲击并井道顶部；
（4）使电梯的提升高度不像强制式驱动那样受到限制。
2.3电梯电气系统的基本结构
电梯电气系统有两大系统组成：
电梯的拖动系统和控制系统组成。
一、电梯的拖动系统
目前，常用的电梯拖动大多为交流拖动。
交流调速的方法很多，大电梯领域里应用较为广泛的有交流变极调速、交流调压调速、交流变压变频调速。
（1）交流变极调速
据异步电动机的同步转速为no=60f1/p
当改变定子绕组的极对数时，就可以改变同步转速，从而使电机转速得调节。
为了实现变极调节调速，可以在定子上安装两组独立的绕组，各构成不同的极对数，也可以通过改变绕组接法的方式实现调速，变极调速适用于不需要平滑调速的载货电梯。
（2）交流调压调速
据N=n0=60f1/p（1-s）
当改变转差率S时，也可以达到调节电动机转速的目的，这些转差功率消耗在转子电路上，不但使转子发热，也降低了工作效率。
目前电梯上使用较多的改变转差率调速的方法是变压调速，即通过改变定子电压来达到调速的目的。
变压调速的调速范围非常窄（电动机线性调速范围小）。
因此电梯上的变压调速都采用闭环控制，以提高调速范围。
（3）变频调速
据no=60f1/p,当转差率变化不大时，异步电动机的转速N基本上正比于f1，因此，如果供电电源的频率可以平滑改变，异步电动机的转速就可以得到平滑调节。
通过改变电源频率来实现调速的方法，可以得到很大的调速范围及很好的机械性，这种调速方法是目前电梯上应用最多的调速方式。
二、电梯的控制系统
电梯的控制系统大致有以下几部分组成：
轿内指令登记与消号、厅外召唤登记与消号、安全保护线路、定向选层线路、启动线路、减速平层线路、楼层指示线路、开关门按控制线路、驱动回路控制线路、检修运行线路、消防运行线路、主控回路等。
这几部分共同构成电梯的控制系统，实现电梯的登记、开关门、启动、运行、减速、平层等各种功能。
2.4电梯控制系统的基本功能
一、轿内指令和层站召唤线路
轿内操纵箱上对应每一层楼设一个带灯的按钮，也称指令按钮。
乘客入轿厢后，按下要去的目的层站按钮，按钮灯点亮，轿内指令登记，运行到达目的层站后，该指令被消除，按钮灯熄灭。
电梯的层站召唤信号是通过各个楼层门口旁的按钮实现的，除顶层只有下呼按钮，底层只有上呼按钮外，其余每层都有上、下召唤按钮。
按电梯集选控制原则，电梯上行时，应响应层站的上呼叫信号，下行时，响应下呼叫信号。
在上行时应保留层站的下呼信号，在下行时应保留层站的上呼信号。
二、安全保护线路
电梯中的机械类安全装置大多有相应的电气安全装置配合。
利用这些设备，加上电气拖动系统的电气安
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