文摘 隨著微電子技術和計算機技術的迅速發展，PLC（即可編程控制器）在工業控制領域內得到十分廣泛地應用。PLC是一種基于數字計算機技術、專為在工業環境下應用而設計的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數字或模擬的輸入/輸出，完成一系列邏輯、順序、定時、記數、運算等確定的功能，來控制各種類型的機電一體化設備和生產過程。本文介紹了利用可編程控制器編寫的一個五層電梯的控制系統，檢驗電梯PLC控制系統的運行情況。實踐證明，PLC可遍程控制器和MCGS組態軟件結合有利于PLC控制系統的設計、檢測，具有良好的應用價值。

關鍵詞 電梯控制；組態控制；可編程控制器  

電梯是隨著高層建筑的興建而發展起來的一種垂直運輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯；高層住宅需要有住宅梯；百貨大樓和賓館需要有客梯，自動扶梯等。在現代社會，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運輸工具。據統計，美國每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數。當今世界，電梯的使用量已成為衡量現代化程度的標志之一。追溯電梯這種升降設備的歷史，據說它起源于公元前236年的古希臘。當時有個叫阿基米德的人設計出--人力驅動的卷筒式卷揚機。1858年以蒸汽機為動力的客梯，在美國出現，繼而有在英國出現水壓梯。1889年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機作為電梯動力，這才出現名副其實的電梯，并使電梯趨于實用化。1900年還出現了第一臺自動扶梯。1949年出現了群控電梯，首批4～6臺群控電梯在紐約的聯合國大廈被使用。1955年出現了小型計算機(真空管)控制電梯。1962年美國出現了速度達8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進工業國只成了無觸點半導體邏輯控制電梯。1967年可控硅應用于電梯，使電梯的拖動系統筒化，性能提高。1971年集成電路被應用于電梯。第二年又出現了數控電梯。1976年微處理機開始用于電梯，使電梯的電氣控制進入了一個新的發展時期。

⑴ 乘客電梯：為運送乘客而設計的電梯。主用與賓館，飯店，辦公樓，大型商店等客流量大的場合。這類電梯為了提高運送效率，其運行速度比較快，自動化程度比較高。轎廂的尺寸和結構形式多為寬度大于深度，使乘客能暢通地進出。而且安全設施齊全，裝潢美觀。

⑵ 載貨電梯：為運送貨物而設計的并通常有人伴隨的電梯。主要用于兩層樓以上的車間和各類倉庫等場合。這類電梯裝潢不太講究自動化程度和速度一般比較低。而載重量和轎廂尺寸的變化范圍則比較大。

⑶ 住宅電梯：為提供住宅樓使用設計的電梯，一般采用下集選控制方式允許殘疾人的輪椅，童車及家具等乘坐。

⑷ 雜物電梯：供圖書館，辦公樓，飯店等運送圖書，文件，食品等物品。但不允許人員進入電梯。此種電梯結構簡單，操縱按鈕在廳門外側，無乘人必備的安全裝置。

⑸ 船用電梯：固定安裝在船舶上為乘客和船員或其他人員使用的電梯。船用電梯速度應小于或等于1M/S。能在船舶搖晃中工作。

⑹ 汽車用電梯：用于垂直運輸各種車輛。這種電梯的轎廂面積比較大結構牢固，梯速不大于1M/S。有時無轎廂頂，其特點是大轎廂，大載重量。常用與立體停車場及汽車庫等場所。

⑺ 觀光電梯：觀光電梯是一種供乘客觀光用的，轎廂透明的電梯。一般安裝在高大建筑物的外壁供乘客觀光建筑物的周圍外景。

⑻ 病床電梯：病床電梯是為醫院運送病床而設計的電梯。其特點是轎廂窄而寬，常要求前后貫通開門。

⑼ 消防梯：火警情況下能適應消防員專用的電梯，非火警情況下可作為一般客梯或貨梯使用。消防梯轎廂的有效面積應不小于1.4 M2。額定載重量不得低于630kg。庭門口寬度不得少于0.8M，并要求以額定速度從最低一個停站直駛運行到最高一個停站（中間不停層）的運行速度時間不得超過60s。

⑽ 建筑施工電梯：建筑施工電梯指建筑施工與維修用的電梯。

⑾ 扶梯：這類電梯裝于商業大廈，火車站，飛機場。供運送顧客或乘客上下樓用。

⑿ 自動人行道（自動步梯）：用于檔次要求很高的國際機場，火車站。

⒀ 特速電梯：除上述常用幾種電梯外，還有為特殊環境，特殊條件，特殊要求而設計的電梯。如防爆電梯，防腐電梯等。

交流電梯，牽引電動機是交流異步電動機的有以下四類：

⑴ 交流單速電梯：牽引電機為交流單速異步電動機，梯速V≤0.4M/S。例如用于雜物梯等。

⑵ 交流雙速電梯：牽引電機為電梯專用的變極對數的交流異步電動機，梯速V≤1M/S，提升高度h≤50M。

⑶  交流調速電梯：牽引電梯為電梯專用的單速或多速交流異步電機，而電動機的驅動控制系統在電梯的起動加速-穩速-制動減速（或僅是制動減速）的過程中采用調壓調速或渦流制動器調速或變頻變壓調速的方式，梯速V≤2M/S，提升高度h≤50M。

⑷ 交流高速電梯：牽引電機為電梯專用的低轉速的交流異步電動機。其驅動控制系統為變頻變壓加矢量的VVVF系統。其梯速V﹥2M/S，一般提升高度h≤120M。

直流電梯，牽引電動機是電梯專用直流電動機有以下兩類：

⑴ 直流快速電梯：牽引電動機給減速箱后驅動電梯，梯速V≤2.0M/S。現在由直流發電機供電給直流電動機的一個直流快速電梯已被淘汰，今后若有直流快速電梯的話。將由晶閘管供電的直流快速電梯。一般提升高度h≤50M。

⑵ 直流高速電梯：牽引電動機為電梯專用的低轉速直流電動機。電動機獲得供電的方式是支流發電機組供電的，或是晶閘管供電的兩種形式，其梯速V>2.0M/S，一般的提升高度h≤120       m。

液壓電梯，電梯的升降是依靠液壓傳動的有以下兩類：

⑴ 柱塞直頂式：液壓缸柱塞直接支撐在轎廂底部。通過柱塞的升降而使轎廂升降的液壓提。梯速V≤1M/S，一般提升高度h≤20M。

⑵ 柱塞側頂式：（俗稱”背包式”）油缸柱塞設置于轎廂兩側，通過柱塞升降使轎廂升降的液壓梯，梯速V≤0.63。一般提升高度h≤15M。

電梯的型號編制方法：型號，即采用一組字母和數字，以簡單明了的方式，將電梯的基本規格的主要內容表示出來。我國部頒標準中規定了如下的電梯型號編制法。

                                圖1 電梯型號識別圖

表1品種（組）代號表

表2 類別代號表

表3 拖動方式代號表

表4 控制方式代號表

圖2 電梯吊索類型圖

（a）平繞1∶1吊索法；（b）2∶1吊索法；（c）全繞1∶1吊索法

①對重裝置；②牽引繩；③導向輪④牽引繩；

⑤對重輪；⑥轎廂；⑦復繞輪；⑧轎頂輪；

（1）額定載重量（kg）：制造和設計規定，電梯的額定載重量。

（2）轎廂尺寸（mm）：寬*深*高

（3）轎廂形式：有單雙面開門及其他特殊要求等，以及對轎頂，轎底，轎壁的處理。顏色的選擇，對電風扇，電話的要求等等。

（4）轎廂形式：有柵欄門，封閉式中分門，封閉式雙折門。封閉式雙折中分門等。

（5）開門寬度(mm)：轎廂門和層門完全開啟的凈寬度。

（6）開門方向：人在轎廂外面對轎廂門向左方向開啟為左開門，門向右方向開啟為右開門，兩扇門分別向左右開啟者為中開門，也稱中分門。

（7）牽引方式：常用的有平繞1:1的吊索法。轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。半繞2:1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度的一半。全繞1:1吊索法。轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。

（8）額定速度（m/s）：制造和設計規定的電梯運行速度：

（9）電氣控制系統：包括控制方式，拖動系統的形式等。如交流電動機或直流電動機拖動。轎內按鈕控制或集選控制等。

（10）停層站數（站）：凡在建筑物內各樓層用于出入轎廂的地點均為站。

（11）提升高度（mm）：由頂層端站樓面至樓頂站樓面之間的垂直距離。

（12）頂層高度（mm）:由頂層端站樓面至機房樓樓板或隔音層樓板下最突出構件之間的垂直距離，電梯運行速度越快，頂層高度一般越高。

（13）底層深度（mm）:有底層段站樓面至井道之間的垂直距離。電梯的運行速度越快，底坑一般越深。

（14）井道高度(mm)：由井道底面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構件之間的垂直距離。

（15）井道尺寸(mm)：寬﹡深

所謂電梯控制技術是指電梯的傳動系統及操縱系統的電氣自動控制。作為我國20世紀70年代電梯的主要標志是交流雙速電梯。其調速方法是采用改變電梯牽引電動機的極對數，兩種或兩種不同級對數的繞組，其中極數少的繞組稱為高速繞組，極數多的繞組稱為低速繞組。高速繞組用于電梯的起動及穩速運行，低速繞組用于制動及電梯的維修。

20世紀80年代盛行的交流調壓調速電梯，其性能優越于交流雙速電梯。調壓調速方法是改變三相異步電機的定子供電電壓實現電動機的調速。由于電梯制動減速性能要求較高，所以采用的制動方法也有所不用。通常多為能耗制動。

在能耗制動中，將電機定子繞組接至直流電源，再加上采用閉環控制方式，從而有效地控制了能耗制動轉距，使制動減速過程快速平穩，且制動精度高。

20世紀90年代，調壓調頻調速電梯開始占領市場。調壓調頻調速電梯（簡稱VVVF電梯）的調速方法是調節電機定子繞組供電電壓的幅值及頻率。在VVVF電梯的傳動系統中，大量采用了微機控制技術及脈沖寬度調制技術，脈沖寬度調制器（簡稱PWM控制器）保證了由逆變器輸送至三相異步電機定子電壓波形為等效正弦波形。調壓調頻調速電梯傳動系統中還廣泛的采用了矢量變換技術。使交流電機轉速的控制類似直流電機。VVVF電梯由于其體積小。重量輕，運行效率高，又節約能源，幾乎包括了以往所用的電梯的優點，再加上極為完善的調速性能，因此它的應用幾乎完全可以和直流電梯相媲美。大家都知道交流電動機具有結構緊湊，維修簡單等特點。單雙速交流電動機拖動系統采用開環方式控制，線路簡單，價格較低，因此目前仍在電梯上廣泛應用。但它的缺點是舒適感較差，所以一般被用于載貨電梯上。這種系統控制的電梯速度在1米/秒以下。

　交流電動機定子調壓調速拖動系統國外已大量應用于電梯。這種系統采用可控硅閉環調速，加上能耗或渦流等制動方式，使得它所控制的電梯能在中低速范圍內大量取代直流快速和交流雙速電梯。它的舒適感好，平層準確度高，而造價卻比直流電梯低，結構簡單，易于維護，多用于2米/秒以下的電梯。

　 直流電動機具有調速性能好，調速范圍大的特點，因此很早就應用于電梯，采用發電機-電動機組形式驅動。它控制的電梯速度達4米/秒，但是，機組結構體積大，耗電大，維護工作量較大，造價高，因此常用于對對速度，舒適感要求較高的建筑物中。
　　可控硅直接供電拖動系統在工業上早有應用，但用于電梯上卻要解決舒適感問題。(尤其是低速段)應此應用較晚，它幾乎與微機同時應用，比起電動機-發電機組形式的直流電梯，它有很多優點。如:機房占地節省35%，重量減輕40%，節能25%到35%。世界上最高速度的10米/秒電梯就是采用這種系統，其調速比達1:1200。
　　80年代初，VVVF變頻變壓系統控制的電梯問世。它采用交流電動機驅動，卻可以達到直流電動機的水平，目前控制速度已達6米/秒。它的體積小，重量輕，效率高，節省能源等幾乎包括了以往電梯的所有優點。是目前最新的電梯拖動系統。
　　總之，從理論上講，電梯是垂直運動的運輸工具，無需旋轉機構來拖動，更新的電梯拖動系統實際上就是直線電機拖動系統。

電梯在垂直運行過程中，有起點站也有終點站。對于三層樓以上的建筑物的電梯，起點站和終點站之間還沒有�？空�，起點站設在一樓，終點站設在最高六。設在一樓的起點站稱為基站，起點站和終點站稱為兩端站，兩端站之間稱為中間站。

各站廳外設有召喚箱，箱上設置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕或觸鈕，一般電梯在兩端站的召喚箱上各設置一只按鈕或觸鈕。中間層站的召喚箱各設置兩只按鈕或觸鈕。對于無司機控制的電梯，在各層站的召喚箱上均設置一只按鈕或觸鈕。而電梯的轎廂內部設置有（雜物電梯除外）操縱箱。操縱箱上設置有手柄開關或與層站對應的按鈕或觸鈕，操縱箱上的按鈕或觸鈕城內指令按鈕或觸鈕。外指令按鈕或觸鈕發出的電信號稱為外指令信號，內指令按鈕或觸鈕發出的電信號成為內指令信號。20世紀80年代中期后，觸鈕已被微動按鈕所取代。

作為電梯基站的廳外召喚箱，除設置一只召喚按鈕或觸鈕外，還設置一只鑰匙開關，以便下班關電梯時。司機或管理人員把電梯開到基站后，可以通過專用鑰匙扭動該鑰匙開關。把電梯的廳門關閉妥當后，自動切斷電梯控制電源或動力電源。

⑴ 能源消耗低

異步電動機的速度與供電頻率有關。在啟動期間，電動機電流隨頻率和速度增加而增加，并以最小轉速運行，對每種速度都可獲得最佳效率。能節約能量達45%。因電動機產生的熱量相當小，故在機房內不需要專用的通風降溫系統，沒有額外的能量損耗。

⑵ 電路負載低，所需緊急供電裝置小

在加速階段，所需起動電流小于2.5倍的額定電流。且起動電流峰值時間短。由于起動電流大幅度減小，故功耗和供電纜線直徑可減小很多。所需的緊急供電裝置的尺寸也比較小。

⑶ 可靠性高，使用壽命長。

具有先進的半導體變頻器把交流換成直流。再把直流逆變成電壓幅度和頻率可變的交流。由于元器件性能可靠性可靠，工藝先進，經久耐用。在系統中由電動機轉速調節不會增加電機的發熱，而且還能減小電機的應力，使電梯運行性能非�？煽�，延長使用壽命。

⑷ 舒適感好

在整個運行過程中。其驅動系統具有良好的調節性能。故乘坐電梯舒適感極好。電梯運行是跟隨最佳給定的速度曲線運行的。其特性可適應人體感受，并保證運行噪聲小，制動平穩

⑸ 平層精度高

采用現在傳感技術和數字軟件控制系統。在整個運行期間準確地給位置信號加上精確地按樓層距離直接停靠的調節系統，在VVVF控制系統中其直接�？坑蒔C機，變頻器，曲線卡三個方面組成。曲線卡的輸入信號有起動信號，轉換信號。輸出信號有運行信號，總控信號，轉換應答信號等。曲線卡在接受到起動信號時，給變頻器一條運行曲線，輸出運行信號，電梯開始運行；在受到換速信號時，給變頻器調節裝置一條減速曲線，當到達停車位置時，曲線卡撤消運行信號，電梯即直接停靠樓層平面，完成一次運行，故使電梯在每個樓層都能準確平層，便于乘客進出不會絆倒。

⑹ 運行平穩無噪聲

在轎廂內，機房內及鄰近區域確保噪聲小。因為其系統中采用了高時鐘頻率。始終產生一個不失真的正弦波供電電流。電動機不會出現轉距脈動。因此，消除了振動和噪聲。

直流調速方式有G-M調速，相位控制調壓調速和斬波控制（PWM）調壓調速等不同的電氣驅動技術。其調速系統的變流方式與交流的變流方式有所不同。見表5

表5各種調速方式對比圖

上述反復一次變流的最后兩種調速方式，由于不能達到很寬的調速范圍和很好的性能。故只能在有限的場合中適用。其他四種調速方式都可以達到很高的性能。因此在性能電梯中得到廣泛的使用。但使用直流電機系統時，不管采用何種方式都必須進行機械變流。顯然，這就是直溜電機的致命缺陷，是直流電機最終被交流電機代替的根本原因。

當曳引機組的曳引輪旋轉時，依靠嵌在曳引輪槽中的鋼絲繩與曳引槽之間的摩擦力，驅動鋼絲繩來升降轎廂，曳引鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對重，產生拉力分別為S1和S2。當S1和S2的差值等于或小于繩槽之間摩擦力時，電梯正常運行，繩槽之間無打滑現象。具體圖形見下圖

曳引鋼絲繩與曳引輪槽不打滑的條件是：

（1）當轎廂滿載，并以額定速度下降制動時：   （式1）

式中：S1曳引鋼絲繩轎廂一邊的拉力（N）；S2曳引鋼絲繩對重一邊的拉力（N）；θ曳引繩在曳引輪上的包角，一般；復繞時，計算時用弧度值

自然對數底數=2.71828；鋼絲繩與曳引輪槽間的當量摩擦系數，它的大小與輪槽的形型尺寸及鋼絲繩和輪間的摩擦系數有關，常取

（式2）

式中，sin，sin，sin2，sin2中的，的值用角度值代入；2，2中的值用弧度值代入。；。

式（1）中的，  

上式中：G-轎廂自重（N）；Q-額定載重量（N）；W-對重裝置重量（N）；-電梯加速度。

（2）當轎廂空載時，以額定速度上升制動時，

（式3）,    ，  

在可編程控制器誕生之前，繼電器控制系統已廣泛的用于工業生產的各個領域，繼電器控制系統通�？梢钥闯杏奢斎腚娐罚�控制電路，輸出電路和生產現場這4個部分組成的。其中輸入電路也是由按鈕，行程開關，限位開關，傳感器等構成。用已向系統送入控制信號。輸出電路部分是由接觸器，電磁閥等執行元件構成，用以控制各種被控制對象，如電動機，電爐，閥門等。繼電器控制電路部分是控制系統的核心部分。它通過導線將各個分立的繼電器，電子元器件連接起來對工業現場實施控制；生產現場是指被控制的對象（如電動機等）或生產過程。

繼電器控制系統在傳統的工業生產中曾起著不可替代的重要作用，隨著生產規模的逐步擴大，市場經濟競爭日趨激烈，繼電器控制系統已越來越難以適應，因為繼電器控制電路通常是針對著某一固定的動作順序或生產工藝而設計的。它的控制功能也僅僅只局限于邏輯控制，定時，計數等這樣一些簡單的控制，一旦動作順序或生產工藝發生變化，就必須進行重新設計，布線，裝配，和調試。顯然，這樣的控制系統完全無法滿足日新月異且競爭激烈的市場經濟發展的需要。這就迫使人們要放棄原來已占統治地位的繼電器控制系統，研制可以替代繼電器控制系統的新型的工業控制系統。

出于上述考慮，美國通用汽車公司（GM）于1968年提出了公開招標研制新型的工業控制器的設想，第二年，即1969年美國數字設備公司（DEC）就研制出了世界上第一臺可編程序控制器。在這一時期，可編程序控制器雖然采用了計算機的設計思想，但實際上只能完成順序控制，僅有邏輯運算，定時，計數等順序控制功能。所以人們將可遍程序控制器稱之為PCL（Programmable Logical Controller），即可編程序邏輯控制器：

20世紀70年代末80年代初，微處理器技術日趨成熟，使可編程序控制器的處理速度大大提高，增加了許多特殊，如浮點運算，函數運算，查表等。這樣可編程序控制器不僅可以進行邏輯控制，還可以對模擬量進行控制。因此，美國電氣制造協會NEMA（National Electrical Manufacturers Association）將之正式命名為PC（Programmable Controller）。值得注意的是，因為個人計算機的簡稱也是PC（Personal Computer），有時為了避免混淆，人們習慣上仍將可編程序控制器簡稱PLC（盡管這是早期的名稱）。本書采用PLC的稱呼。20世紀80年代后，隨著大規模和超大規模集成電路的迅猛發展，以16位和32位微處理器夠成的微機化可編程序控制器得到了驚人的發展，使之在概念上，設計上，性能價格比等方面有了重大突破�？删幊绦蚓哂辛烁咚儆嫈担�中斷技術，PID控制等功能，同時聯網通信功能也得到了加強，這些都使得可編程序控制器的應用范圍和領域不斷擴大。為了使這一新型的工業控制裝置的生產和發展規范化。國際電工委員會（IEC）制定了PLC的標準，并給出了它的定義。

“可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為工業環境下應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用來在其內部儲存執行邏輯運算，順序控制，定時，計數和算術運算等才操作，并通過數字式，模擬式的輸入與輸出，控制各類的機械或生產過程�？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴充功能的原則設計�！�

綜上所述，PLC是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術，自動控制技術和通信技術發展起來的一種通用工業自動控制裝置。這種裝置具有體積小，功能強，程序設計簡單，靈活通用，維護方便等優點，特別是它的高可靠性和較強的適應惡劣工業環境的能力，得到了用戶的公認和好評。他經過短短的幾十年發展后，現在已成為現代工業控制的三大支柱（PLC，機器人和CAD/CAM）之一，被廣泛地應用于機械，冶金，化工交通，電力等領域中。

以PLC作為控制器的PLC控制系統是從根本上改變了傳統的繼電器控制系統的工業原理和方式。繼電器控制系統是控制功能是通過采用硬件接線的方式來實現的，而PLC控制系統的控制功能是通過存儲程序來實現的，不僅可以實現開關量控制，還可以進行模擬量控制，順序控制。另外，它的定時和計數功能也遠比繼電器控制系統強很多，一般可以為用戶提供幾十個甚至上百個定時器，計數器。隨著計算機和通信幾刷的發展，現代PLC控制系統已遠不是幾十年前的哪個樣子，PLC的控制從早期的單機控制發展到多機控制，實現了工廠自動化。盡管現在的PLC控制系統已發生了很大的變化，但是從自動控制的角度來看，PLC控制系統與傳統的繼電器系統在結構上仍有相似之處。現在以集中型的PLC控制系統為例說明集中型PLC控制系統與繼電器控制系統在結構上有那些相同和不同之處，這對初學者理解PLC控制系統的工作原理是有幫助的。集中型PLC控制系統的結構。

將兩種系統相比，就會發現PCL控制系統與繼電器控制系統輸入，輸出部分基本相同，輸入電路也是由按鈕，開關，傳感器所構成：輸出電路也好似由接觸器，執行器，電磁閥多構成的。不同的是繼電器控制系統在控制線路被PLC中的程序代替，這樣一旦生產工藝發生變化，就只需要修改程序就可以了。正是上述原因，PLC控制系統除了可以完成傳統繼電器控制系統所具有的全部功能外，還可以實現模擬量控制，開環或閉環過程控制，甚至多級分布式控制。隨著微電子技術的進一步發展，PLC的成本在降低，傳統的繼電器控制系統被PLC控制系統代替已是發展的必然趨勢。

表6  plc與繼電器控制系統比較表

結論：由于PLC控制系統與繼電器控制系統相比具有無法比擬的優點，因此，在今后的控制系統中，傳統的繼電器控制系統被PLC控制系統所代替是大勢所趨。

20世紀60年代，由于小型計算機的出現，有人曾試圖用小型計算機來取代當時占統治地位的繼電器控制系統，結果未獲成功，代只的卻是PLC的出現。通過計算機與PLC本身的工作目的，原理和方式上都存在著較大的差異，其結果比較見下表。

表7 PLC與計算機系統比較表

結論：一般情況下，在工業自動化工程中采用PLC可靠，方便，易于維護。

進入20世紀70年代，采用微處理器的工業控制計算機出現了。它與PLC共同推動著傳統工業的技術改造。經過較長時間是實踐，人們又發現，PLC與一般的工業控制計算機相比，PLC還是有著較強的優勢，其原因是PLC專為在工業環境下的應用而設計，在PLC中采用了如下的硬件和軟件措施：

⑴ 光電耦合隔離和R-C濾波器，有效地防止了干擾信號的進入。

⑵ 內部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。

⑶ 采用優良的開關電源，防止電源線引入的干擾。

具有良好的自診斷功能可對CPU等內部電路進行檢測，一旦出錯，立即報警。

⑷ 對程序及有關數據有電池供電進行后備，一旦斷電或運行停止，有關狀態及信息不會丟失。

⑸ 對采用的器件都進行了嚴格的篩選和簡化，排除了因器件問題而造成的故障。

⑹ 采用了冗余技術進行一步增強了可靠性。對某些大型PLC還采用了雙CPU構成冗余系統，或三CPU構成表決式系統。

⑺ 隨著構成PLC的元器件性能的提高，PLC的可靠性也在相應的提高。一般PLC的平均無故障時間可達到幾萬小時以上。某些PLC的生產廠家甚至宣布，今后生產PLC不再標明可靠性這一指標，因為對PCL來講這一指標已毫無意義了。經過大量時間人們發現PLC系統在使用中發生的故障大是是由于PLC的外部開關，傳感器，執行機構引起的，而不是PLC本身發生的。

⑻ 另外，PLC程序設計簡單，易學易懂易維護，更適合于工程技術人員。因此，PLC在工業控制方面獲得了極大成功，成為工業控制中的主流。但是必須指出的是：計算機在信息處理方面還是優于PLC，所以在一些自動化控制系統中，常常將兩者結合起來，PLC做下位機進行現在控制，計算機做上位機信息處理。計算機與PLC之間通過通信線路實現信息的轉換和交換。這樣相輔相成，構成一個功能較強的完整的控制系統。

由前所述可知，PLC是由繼電器邏輯控制系統發展而來的。而集散型控制系統DCS（Distribution Control System）是由回路儀表控制系統發展起來的分布式控制系統，它在模擬量處理，回路調節等方面有一定的優勢。而PLC隨微電技術，計算機技術和通信技術的發展，無論在功能上，速度上，智能化模塊以及聯網通信上，都用很大的提高。并開始與小型計算機聯成網絡，構成了以PLC為重要部件的分布式控制系統。隨著PLC網絡通信功能不斷增強，PLC與PLC及計算機的互聯，可以形成大規模的控制系統，在數據告訴公路上（Data Highway）掛接在線通用計算機，實現在線組態，編程和下裝，進行在線監控整個生產過程，這樣就已具備了集散控制系統的形態，加上PLC的價格和可靠性優勢，使之可以與傳統的集散控制系統相互競爭。

PLC控制系統像一般的計算機控制系統一樣，也是由硬件和軟件兩個部分組成的，硬件是指PLC本身及其外圍設備，軟件是指管理PLC的系統軟件，PLC的應用程序，編程語言和編程支持工具軟件。

PLC控制系統的硬件是由PLC，輸入/輸出（I/O）電路及外圍設備等組成的。系統規模可根據實際應用的需要而定，可大可小。下面對構成控制系統的主要部分簡要介紹。

PLC系統

（1）主控模塊

除了早期生產的整體式PLC（PLC的各個不見都在同一機殼內）外，目前市場多數的PLC都已采用模塊化的結構（PLC的各個部件獨立封裝，稱之為模塊）。在PLC中各個模塊均通過系統總線相互連接起來構成一個系統。在這個系統中最核心的模塊是主控模塊（也稱CPU），它包括：CPU，存儲器，通信接口等部分。

①CPU：CPU是PLC的控制中樞，它由控制器和運算器組成。其中，控制器是用來統一指揮和控制PLC工作的部件。運算器則是進行邏輯，算術等運算部件。PLC在CPU的控制下使整個機器有條不紊的協調工作，以實現對現場各個設備的控制。CPU的具體作用如下：

執行接受，存儲用戶程序的操作指令。

用以掃描方式來自輸入單元的數據和狀態信息，并存入相應的數據存儲區。

執行監控程序和用戶程序。完成數據和信息的處理，產生相應的內部控制信號，完成用戶指令規定的各種操作。

響應外部設備（如編程器，打印機）的請求。

PLC中所采用的CPU隨機型的不同而不同，通常有3種：通用微處理器（如8086，80286，80386等），單片機芯片，位片式處理器。一般來說，小型PLC大采用8位微處理器或單片機作為CPU，如Intel8086，Inter96系列單片機，具有集成度高，運算速度快，可靠性高等優點。如日本歐姆龍公司生產的OMRONC200H型PLC采用的是Motorola公司生產的MC68B09的CPU芯片。這是一種增強型8位微處理器。對大型PLC，大多采用高速位片式微處理器，它具有靈活性強，速度快，效率高的優點。

目前，一些廠家生產的PLC中，還采用了冗余技術，即采用雙CPU或三CPU工作，進一步提高了系統可靠性。采用冗余技術可使PLC的平均無故障工作時間達幾十萬小時以上。

②存儲器：PLC系統中的存儲器主要用于存放系統程序，用戶程序和工作狀態數據。

系統程序存儲區：采用PROM或EPROM芯片存儲器。它是由生產廠家直接存放的，永久存儲的程序和指令，稱為監控程序。監控程序和PLC的硬件組成與專用部件的特性有關，用戶不能隨意訪問和修改這部分存儲器的程序。

存儲器區：工作數據是PLC運行過程中經常變化的，需要隨機存取的一些數據。這些數據一般不需要長久保存，因此采用隨機存儲器RAM。數據存儲區包括輸入，輸出數據映象區，定時器/計數器預置和當前數值的數據。

用戶程序存儲區：用于存放用戶經編程器或計算機輸入的應用程序。一般采用EPROM或EEPROM存儲器，用戶可檫寫重新編程。用戶程序存儲器的容量一般就代表PLC的標稱容量。通常，小型機小于8KB，中型機小于50KB，而大型機可以在50KB以上。

③通信接口：主控模塊通常有一個或一個以上的通信接口（簡稱通信口），用以與計算機，編程器相連，實現編程，調試，運行，監視等功能。

（2）輸入/輸出模塊

PLC的控制對象是工業生產過程，它與工業生產過程的聯系是通過I/O模塊實現的。生產過程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開關量，繼電器狀態等，因此，需要有相應的I/O模塊作為CPU與工業生產現場的橋梁。且這些模塊應具有較好的抗干擾能力。目前，生產廠家已開發出各種型號的模塊供用戶選擇。對于輸入/輸出模塊有：數字量輸入/輸出模塊，開關量輸入/輸出模塊，模擬量輸入/輸出模塊，交流新號輸入/輸出模塊，220V交流輸入/輸出模塊。還有智能模塊，它本身帶CPU，存儲器和監控系統，可獨立完成各種運算。智能模塊的種類很多，如高速計數模塊，PID調節的模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲模塊和智能I/O模塊。

（3）電源模塊

該模塊將交流電源轉換成供CPU存儲器所需的直流電源，是整個PLC系統的能源供給中心。它的好壞直接影響到PLC的功能和可靠性。目前，大多數PLC采用高質量的開關式穩壓電源，與普通電源相比，PLC的電源工作穩定性好，抗干擾能力也強。有些機器的電源除了供內部電路使用外，還向外提供24VDC的穩壓電源，用于外部傳感器的需要，這樣就避免了因外部電源不合格而引起的外部故障。

I/O電路

PLC的基本功能就是控制，它采集被控對象的各種信號。經過PLC處理后，通過執行裝置實現控制。輸入電路就是被控對象（需要進行控制的機器，設備和生產過程）進行檢測，采集，轉換和輸入。另外，安裝在控制臺上的按鈕，開關等也可以向PLC送控制指令。輸出電路的功能就是接受PLC輸出的控制信號，對被孔對象執行控制任務。

PLC外圍設備

PLC的外圍設備很多，但基本功能不外乎對信息和數據的處理。常用的有編程器，可編程終端，打印機，條碼讀入機等等。編程器PLC的重要外圍設備之一，它可以將用戶編寫的程序送到PLC的用戶程序存儲器。因此，它的主要任務是輸入程序，調試程序和監控程序的執行過程�？删幊探K端是具有I/O功能的PLC人機界面產品。人可以通過觸摸屏幕將信息輸入PLC中同樣可編程終端也可以將PLC的輸入數據和信息顯示在屏幕上。

PLC控制系統的軟件主要是系統軟件，應用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個部分組成。

PLC系統軟件與工作過程

PLC系統軟件是PLC工作所必須的軟件。在系統軟件的支持西，PLC對用戶程序進行逐條的解釋，并加以執行，直到用戶程序結束，然后返回到程序的起始又開始新的一輪掃描。PLC的這種工作方式就稱之為循環掃描。

值得注意的是在繼電器控制系統中，一個繼電器的線圈被接通或斷開，繼電器的所用觸點（常開觸點和常閉觸點）都會立即動作。但在PLC中，由于采用的是循環掃描的工作方式，所用只有掃描到”線圈”的觸點時，才會動作，沒有掃描到時，觸點就不會動。并且PLC掃描一次用戶程序的時間即掃描周期與擁護程序的長短和掃描速度有關，一般為1ms至幾十毫秒。現以OMRONP型機為例來說明PLC掃描的工作過程，如上圖在沒有掃描之前，PLC首先應保證自身的完好性。接通電源之后，為消除各元件狀態的隨機性，進行清零或復位處理，檢查I/O單元連接是否正確，再執行一段程序。使它涉及到各種指令和內存單元，如果執行的時間不超過規定的時間范圍，則證明自身完好，否則系統關閉。上述操作完成后，將時間監視定時復位，才允許掃描用戶程序。

公共操作公共操作是在每次掃描程序前又一次自檢，若發現故障，除了報警顯示燈亮之外，還判斷故障性質。一般性故障，只報警不停機，等待處理；對于嚴重故障，則停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出。

數據I/O數據輸入/輸出操作有的稱為I/O狀態刷新。它包括兩種操作：一是采樣輸入信號（即刷新輸入狀態的內容）；二是送出處理結果（即按輸出狀態表的內容刷新輸出電路）。PLC數據I/O示意圖如下：

① 輸入映象存儲器及刷新。由上圖所示可知送入PLC端子上的輸入信號，經過電隔離，電平轉換，濾波處理后，進入緩沖器內CPU的采樣。。在PLC的存儲器有一個專門存放I/O數據區，其中對應輸入端子的數據區，稱之為輸入映象存儲器。當CPU采樣時，輸入信號由緩沖區進入映象區。接著就是數據輸入或輸出狀態刷新。

只有在采樣刷新的時刻，輸入映象存儲器中的內容才與輸入信號（不考慮電路固有的慣性和濾波滯后影響）一致，其他時間范圍輸入信號變化是不會影響映象存儲器的內容的。由于PLC掃描周期一般只有幾十毫秒，所以兩次采樣時間很短，對一般開關量來說，可以認為沒有因間斷采樣引起的誤差。即認為輸入信號一旦變化，就能立即進入輸入映象的存儲器內。

② 輸出映象存儲器及輸出狀態刷新。同樣道理，CPU不能直接驅動負載。按用戶程序要求及當前輸入狀態，要保持到下次刷新為止。同樣，對于變化較慢的控制過程來說，因為兩次刷新的時間間隔和輸出電路的慣性時間常數一般才幾十毫秒，可以認為輸出信號是及時的。

⑶   執行用戶程序這里又包括監視與執行兩部分。

①監視定時器WDT。監視定時器就T1是通常所說的”看門狗”WDT（Watch-DogTimer），它是用來監視程序執行是否正常。正常時，執行完用戶程序多用的時間不會超過T1，在程序復位WDT，即執行程序并開始計時：執行完用戶程序后立即令WDT復位，表示程序執行正常。當程序執行過程中因某種干擾使掃描失控或進入死循環，則WDT會發出超時報警信號，使程序重新開始執行。如果是偶然因素造成超時，重新程序不會再遇到”偶然干擾”，系統便轉入正常運行；若由于不可恢復的確定性故障，則系統會自動地停止執行用戶程序，切斷外部負載，發出故障信號，等待處理。

②執行用戶程序。用戶程序是放在用戶程序存儲器中的，掃描時，按順序從零步開始，逐步解釋和執行，直到執行END指令才結束對用戶程序的掃描。

應用軟件

PLC控制系統的應用軟件是指為完成PLC實際控制任務而編制的各種軟件。隨著PLC應用領域范圍的不斷擴大，應用水平的提高，PLC應用軟件也大大豐富起來了。PLC應用軟件與一般計算機信息處理軟件相比，有很大不同，PLC應用軟件有以下幾個特點：

⑴應用軟件設計必須與生產工藝緊密結合。生產工藝要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生產過程，由于各種設備的工藝參數不一樣，控制實現的方式也不一樣。所以程序設計人員必須深入現場，嚴格尊守生產工藝的具體要求來設計應用程序。

⑵應用軟件與硬件緊密相關。軟件設計人員不能拋開硬件配置和系統孤立地考慮軟件設計。設計必須根據硬件系統，接口的實際情況進行相應的程序設計。

⑶PLC應用軟件的設計需要計算機，自動控制技術甚至網絡通信技術等多種知識。特別是PLC網絡的出現，PLC控制系統不再是一個單獨的裝置。在控制系統中，可能包括有多臺不同型號的PLC，計算機，外圍設備等。因此在進行軟件設計時，實現和處理某種控制功能都離不開計算機，自動控制和通信技術。因此，應用程序中不僅有PLC程序，還有計算機程序和通信網絡程序等。

編程語言及編程支持工具軟件

PLC有多種編程語言：梯形圖語言，助記符語言，邏輯功能圖語言，布爾代數語言和某些高級語言（Basic，C語言等）。但使用廣泛的還是梯形圖語言和助記符語言。現在世界上各個PLC生產廠家都研制了自己的PLC編程支持工具軟件和監控組態軟件。用戶可以根據自己的需要利用這些軟件來改善軟件的開發環境，提高編程效率。

PLC當初是針對工業順序控制發展而研制的。經過30幾年的迅速發展，PLC已不僅能進行開關量控制，而且還能進行模擬量控制，位置控制。特別是PLC的通信網絡技術的發展，使得PLC如虎添翼，由單機控制向多機控制，由集中控制向多層次分布式控制系統發展�，F在PLC的足跡已遍布了國民經濟的各個領域，形成了滿足各種需要的PLC應用系統。

今后PLC控制系統將朝什么方向發展呢？在市場經濟發達的今天，產品的發展取決于市場的需求。PLC的主要應用領域是自動化。不同的企業對自動化的要求，規模以及投資數額都不相同，存在著不同的層次需求。從我國目前正在開展的以高新技術帶動傳統產業發展形式來看，我們不僅要大力發展適合于大，中型企業的高水準的PLC網絡，而且也要發展合適小型企業該找的性能價格比高的小型PLC控制系統。所以今后PLC控制系統將朝著兩個方向發展：一是向小型化，微型化系統方向發展。作為控制系統的關鍵設備，PLC將朝著體積更小，速度更快，功能更強，價格更低的方向發展。二是向大型化，網絡化，多功能的方向發展。

⑴ 小型化、高性能、低成本、簡單使用

近年來，小型PLC應用十分普遍，超小型PLC的需求日趨增多。據統計，美國機床行業應用超小型PLC幾乎占據了市場的1/4，國外許多PLC廠家正在積極地研制開發出各種超小型微型的PLC。例如德國西門子公司的S7-200既可以單機運行也可以聯網實現復雜的控制。S7-200的最小配置是8個數字量輸入和6個數字量輸出，還可以根據實際情況擴展2～7個模塊，最多可達到128個輸入和120輸出，此外S7-200還可以進行模擬量控制，是一種性能價格比較好的微型PLC

⑵ 大型化、網絡化、多功能

多層次分布式控制系統與集中型相比，具有更高的安全性和可靠性。系統設計，組態也更為靈活方便，地域分布也廣，是當前控制系統發展的主要潮流。為了適應這種發展，實現工廠自動化，世界上各PLC生產廠家不斷地研制開發功能更強的PLC網絡系統。這種PLC網絡一般是多級的，網絡的最底層是現場執行級，網絡的最上層為組織管理級。現場執行級可以由多個PLC或遠程I/O工作站所組成，中間一級由PLC或計算機構成。最高一級一般由高性能的計算機組成。它們之間采用工業以太網，MAP網和工業現場總線相連構成一個多級分布式PLC。隨著自動控制系統技術的發展，這種多分布式的PLC控制系統不再是單一的，除了控制功能外，還可以實現在線優化，生產過程的實時調度，產品計劃，統計管理等功能，成為一種測，控，管一體化的多功能綜合系統。

⑶ PLC控制系統將與智能控制系統更進一步地相互滲透和結合

目前，PLC與計算機已成為地結合并廣泛應用，PLC不再是單獨的一個控制裝置，它成為控制系統中的一個重要的組成部分和環節。隨著集成電路和計算機技術的進一步發展，今后的PLC將更加注重它與智能控制系統的結合。許多PLC開發商已經注意到了PLC的兼容性，不僅是PLC與PLC的兼容，而且還注意到PLC與計算機的兼容，使之可以充分地利用計算機現有的軟件資源。例如西門子的S7-300采用SIMATICS7的模塊，它的軟件編程，監控都可以在Windows操作平臺上操作和運行。今后PLC將采用速度更快，功能更強的CPU，容量更大的存儲器。并將更充分地利用計算機資源。PLC與工業控制計算機，集散控制系統，嵌入式計算機等系統還將進一步滲透與結合，這必將更進一步拓寬PLC的應用領域和空間。

⑷ 實現軟，硬件的標準化

長期以來，PLC走的是專門化的道路，使其在獲得成功的同時也帶來諸多的不便。例如各個公司的PLC都有通信聯網的能力，但各個公司的PLC之間還無法通信聯網，因此制定PLC國際標準已是今后的發展趨勢。從1978年起國際電工委員會IEC在其下設TC65的SC65B中轉設WGT工作組制定PLC的國際標準。

隨著城市建設的不斷發展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經濟和生活中有著廣泛的應用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據外部呼叫信號以及自身控制規律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區別。國內廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產規模較小，自己設計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩定可靠等特點，所以現在的電梯控制系統廣泛采用可編程控制器來實現。

根據大量的研究和實驗表明，人可接受的最大加速度為am≤1.5m/s2，加速度變化率ρm≤3m/s3，電梯的理想運行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲線實現較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動及制動段的轉折點處的加速度變化率均大于梯形曲線，即+ρm跳變到-ρm或由-ρm跳變到+ρm的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實現并且有良好加速度變化率頻繁指標，故被廣泛采用，采用梯形加速度曲線電梯的理想運行曲線如圖7所示：

智能變頻器是為電梯的靈活調速、控制及高精度平層等要求而專門設計的電梯專用變頻器，可配用通用的三相異步電動機，并具有智能化軟件、標準接口、菜單提示、輸入電梯曲線及其它關鍵參數等功能。其具有調試方便快捷，而且能自動實現單多層功能，并具有自動優化減速曲線的功能，由其組成的調速系統的爬行時間少，平層距離短，不論是雙繞組電動機，還是單繞組電動機均可適用，其最高設計速度可達4m/s，其獨特的電腦監控軟件，可選擇串行接口實現輸入/輸出信號的無觸點控制。變頻器構成的電梯系統，當變頻器接收到控制器發出的呼梯方向信號，變頻器依據設定的速度及加速度值，啟動電動機，達到最大速度后，勻速運行，在到達目的層的減速點時，控制器發出切斷高速度信號，變頻器以設定的減速度將最大速度減至爬行速度，在減速運行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點到平層點之間的距離，并計算出優化曲線，從而能夠按優化曲線運行，使低速爬行時間縮短至0.3s，在電梯的平層過程中變頻器通過調整平層速度或制動斜坡來調整平層精度。即當電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動斜坡值，在電梯到距平層位置4—10cm時，有平層開關自動斷開低速信號，系統按優化曲線實現高精度的平層，從而達到平層的準確可靠。

①電梯速度曲線：電梯運行的舒適性取決于其運行過程中加速度a和加速度變化率p的大小，過大的加速度或加速度變化率會造成乘客的不適感。同時，為保證電梯的運行效率，a、p的值不宜過小。能保證a、p最佳取值的電梯運行曲線稱為電梯的理想運行曲線。電梯運行的理想曲線應是拋物線-直線綜合速度曲線，即電梯的加、減過程由拋物線和直線構成。電梯給定曲線是否理想，直接影響實際的運行曲線。

②速度曲線產生方法：采用的FX2-64MRPLC，并考慮輸入輸出點要求增加了FX-8EYT、FX-16EYR、FX-8EYR三個擴展模塊和FX2-40AW雙絞線通信適配器，FX2-40AW用于系統串行通信。利用PLC擴展功能模塊D/A模塊實現速度理想曲線輸出，事先將數字化的理想速度曲線存入PLC寄存器，程序運行時，通過查表方式寫入D/A，由D/A轉換成模擬量后將速度理想曲線輸出。

③加速給定曲線的產生：8位D/A輸出0～5V/0～10V，對應數字值為16進制數00～FF，共255級。若電梯加速時間在2.5～3秒之間。按保守值計算，電梯加速過程中每次查表的時間間隔不宜超過10ms。由于電梯邏輯控制部分程序最大，而PLC運行采用周期掃描機制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令時間間隔過長，不能滿足給定曲線的精度要求。在PLC運行過程中，其CPU與各設備之間的信息交換、用戶程序的執行、信號采集、控制量的輸出等操作都是按照固定的順序以循環掃描的方式進行的，每個循環都要對所有功能進行查詢、判斷和操作。這種順序和格式不能人為改變。通常一個掃描周期，基本要完成六個步驟的工作，包括運行監視、與編程器交換信息、與數字處理器交換信息、與通訊處理器交換信息、執行用戶程序和輸入輸出接口服務等。在一個周期內，CPU對整個用戶程序只執行一遍。這種機制有其方便的一面，但實時性差。過長的掃描時間，直接影響系統對信號響應的效果，在保證控制功能的前提下，最大限度地縮短CPU的周期掃描時間是一個很復雜的問題。一般只能從用戶程序執行時間最短采取方法。電梯邏輯控制部分的程序掃描時間已超過10ms，盡管采取了一些減少程序掃描時間的辦法，但仍無法將掃描時間降到10ms以下。同時，制動段曲線采用按距離原則，每段距離到的響應時間也不宜超過10ms。為滿足系統的實時性要求，在速度曲線的產生方式中，采用中斷方法，從而有效地克服了PLC掃描機制的限制。起動加速運行由定周期中斷服務程序完成。這種中斷不能由程序進行開關，一旦設定，就一直按設定時間間隔循環中斷，所以，起動運行條件需放在中斷服務程序中，在不滿足運行條件時，中斷即返回。

④減速制動曲線的產生：為保證制動過程的完成，需在主程序中進行制動條件判斷和減速點確定。在減速點確定之前，電梯一直處于加速或穩速運行過程中。加速過程由固定周期中斷完成，加速到對應模式的最大值之后，加速程序運行條件不再滿足，每次中斷后，不再執行加速程序，直接從中斷返回。電梯以對應模式的最大值運行，在該模式減速點到后，產生高速計數中斷，執行減速服務程序。在該中斷服務程序中修改計數器設定值的條件，保證下次中斷執行。在PLC的內部寄存器中，減速曲線表的數值由大到小排列，每次中斷都執行一次“表指針加1”操作，則下一次中斷的查表值將小于本次中斷的查表值。門區和平層區的判斷均由外部信號給出，以保證減速過程的可靠性。

在電梯運行曲線中的啟動段是關系到電梯運行舒適感指標的主要環節，而舒適感又與加速度直接相關，根據控制理論，要使某個量按預定規律變化必須對其進行直接控制，對于電梯控制系統來說，要使加速度按理想曲線變化就必須采用加速度反饋，根據電動機的力矩方程式:M—MZ=ΔM=J（dn/dt），可見加速度的變化率反映了系統動態轉距的變化，控制加速度就控制系統的動態轉距ΔM=M—MZ。故在此段采用加速度的時間控制原則，當啟動上升段速度達到穩態值的90%時，將系統由加速度控制切換到速度控制，因為在穩速段，速度為恒值控制波動較小，加速度變化不大，且采用速度閉環控制可以使穩態速度保持一定的精度，為制動段的精確平層創造條件。在系統的速度上升段和穩速段雖都采用PI調節器控制，但兩段的PI參數是不同的，以提高系統的動態響應指標。在系統的制動段，即要對減速度進行必要的控制，以保證舒適感，又要嚴格地按電梯運行的速度和距離的關系來控制，以保證平層的精度。在系統的轉速降至120r/min之前，為了使兩者得到兼顧，采取以加速度對時間控制為主，同時根據在每一制動距離上實際轉速與理論轉速的偏差來修正加速度給定曲線的方法。例如在距離平層點的某一距離L處，速度應降為Vm/s，而實際轉速高為V′m/s，則說明所加的制動轉距不夠，因此計算出此處的給定減速度值-ag后，使其再加上一個負偏差ε，即使此處的減速度給定值修正為-（ag+ε）使給定減速度與實際速度負偏差加大，從而加大了制動轉距，使速度很快降到標準值，當電動機的轉速降到120r/min以后，此時轎廂距平層只有十幾厘米，電梯的運行速度很低，為防止未到平層區就停車的現象出現，以使電梯能較快地進入平層區，在此段采用比例調節，并采用時間優化控制，以保證電梯準確及時地進入平層區，以達到準確可靠平層。

本文以五層樓電梯為例。在編程過程中，所用到的I/O地址分配表如下，編程過程可分為電梯內部和電梯外部兩部分進行

表8 I/O地址分配表

⑴ 5層樓的內呼叫燈PLC程序      

電梯內部的5個呼叫按鈕，指定的是電梯的運行目標。因此，在電梯未到達指定目標時，該層呼叫燈一直有顯示（為綠），因此輸出時就應該使用保持繼電器。另外，當電梯達到指定樓層時，呼叫燈因該滅掉，即保持繼電器短開。

先以1層內呼叫燈為例，所得的程序如圖8所示。由此可得5層樓內呼叫等的PLC梯形圖程序如圖9所示

⑵ 電梯內的樓層顯示器

樓層顯示器是以電梯是否碰到行程開關來決定的。顯示器同樣有保持特性。另外要替換某一顯示器的值，需要電梯接觸到其上層或下層的行程開關，程序如圖10。

⑶ 電梯內的電梯升降顯示器

升降顯示器的狀態工有3種：顯示上升，顯示下降，或都不顯示。另外，無論上升還是下降。都與電梯的呼叫有密切關系。上升包括了從第一層到第五層的上升運動。下降也是如此。因此程序應從最基本，簡單的過程入手�，F以電梯從四層到第五層的上升為例。若5層有呼叫，包括兩種情況：電梯內呼叫，電梯外呼叫。若電梯第4層上行至第5層，此時Y10燈亮，Y11滅，下降觸點YF斷開，上升觸點YE閉合。并列的條件還有4層外部上呼叫閉合，5層下呼叫閉合，這些條件同樣使的4層顯示器改變，因此在編程時都要考慮。4層升5層的升降顯示器PLC程序如圖11所示

在此基礎上，可得由3層升至5層的升降顯示器PLC程序如圖12所示

由上面的分析可以看出，整個電梯上升顯示程序即是對各層的上升程序取程序塊并聯邏輯操作，電梯下降的指示燈的程序編寫方法與上升指示燈的編寫方法也是一樣的。

由于在電梯外部有上升呼叫和下降呼叫，所以當呼叫方向與電梯運行方向相同時，電梯才能停止。下面以向下呼叫停止R201為例說明。而上升呼叫停止R200的編程思路與下降呼叫停止R201相似。電梯到達呼叫樓層后停止的PLC程序如圖13，

當電梯一直顯示向下運行，即Y11接通時，只有當每層樓的向下呼叫即Y3，Y5，Y7和該層的行程開關接通時，電梯到達各層后R201才接通，否則并不接通。另外，如果電梯一直停在某一層，不顯示上升與下降，該層的上呼叫接通時R201也接通。

電梯門的開，關注意事項前面己介紹過。以電梯的開門Y12程序為例說明。首先，只有當電梯既不上升也不下降時才能進行開門，既Y12才能輸出。無論電梯的上升停止或下降停止，只要R200或R201有一個輸出，電梯經過延時后都會自動開門。如果電梯停在某一層，按下該層的外部呼叫也會輸出R200或R201，電梯門也會開。當開門Y12輸出時，關門Y斷開。如果關門Y13接通時，Y12也應立即斷開。電梯開門PLC梯形圖程序如圖14，

①外部呼叫

電梯外部呼叫也類似的。一個呼叫燈的接通對應于相應的外部呼叫接通，其關閉條件為相應行程開關閉合。相應的升降指示燈閉合。另外，外部呼叫同樣有保持特性，故也應使用保持繼電器作為輸出。需要指出的是第一，第五層的呼叫是單向的，故其關閉條件也相應變為行程開關閉合”AND”電梯升降斷開，故得程序如圖15層以2層為例

1層電梯呼叫程序如下

下降與上呼叫類似，不同之處在于關閉條件中的Y10（上升指示）應換為Y11（下降指示）

②樓層的電梯位置指示燈

外部樓層的電梯位置指示燈與電梯內的位置指示燈相同，這里不再贅述

③電梯的上升與下降

電梯上升降編程與電梯的升降指示燈編程思路類似，但其中也有一些不同。電梯上升時設電梯從1層到5層上升。由于電梯在第一層，此時構成電梯上升的因素包括：2層上/下呼叫，3層上/下呼叫，4層上/下呼叫，5層下呼叫，內2層呼叫燈，內3層呼叫燈，內4層呼叫燈，內5層呼叫燈，這11種條件對于電梯的上升是一種邏輯”OR”的關系，而這些條件的產生的前提條件則是電梯此時在1層，即1層位燈Y9有輸出�？梢奩9與前11個”OR”邏輯是”AND”的關系。電梯從1層到5層上升的梯形圖如圖3-10所示

電梯由2層上升到5層，3層上升到5層，4層上升到5層的編程思路與1層上升到5層類似，不同之處為上升條件同某層位燈邏輯”AND”運算之后還應排除電梯下降指示的情況，這里將電梯下降指示Y11的常閉觸點與之串聯。另外由于電梯上升，電梯門應關門，電梯下降線圈YF應斷電，這又是和以上程序塊取邏輯”AND”與的過程。

隨著城市建設的不斷發展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經濟和生活中有著廣泛的應用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據外部呼叫信號以及自身控制規律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區別。國內廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產規模較小，自己設計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩定可靠等特點，所以現在的電梯控制系統廣泛采用可編程控制器來實現。采用MIC340電梯專用變頻器構成的電梯控制系統，可實現電梯控制的智能化，但由于候梯和電梯轎內的人到達各層的人數是智能電梯無法確定的，即使采用AITP人工智能系統，傳輸的交通客流信息也是模糊的，為解決電梯這一垂直交通控制系統的兩大不可知因素，需要我們在今后的工作中去不斷的研究和探索。

⑴ 陳立定，吳玉香，蘇開才編．電氣控制與可編程控制器．華南理工大學出版社．200l

⑵ 劉載文，李毫升，鐘亞林編．電梯控制技術．北京：北京電子工業出版社．1996

⑶ 西門子公司.SIMATICs7—200可編程序控制器系統手冊.2000

⑷ 西門子自動化設備公司. STEP7-Miert／WIN32V3．1sPl編程幫助手冊.2000

⑸ 郭宗仁，吳亦鋒，郭永等.可編程序控制器及其通信網絡技術.北京：人民郵電出版社，1999

⑹ 王平崔,納新．PLC在電梯控制中的應用.微計算機信息．1999

PCL lift control system

Keywords    The lift controlling   Configuration simulation   Programmable  logical controller

本人在論文寫作期間，得到了吳鵬松老師的精心指導。吳老師治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。
其嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力，與無微不至、感人至深的人文關懷，令人如沐春風，倍感溫馨。一股暖意細水長流，源自內心而又淌遍全身，豈是三言兩語能夠說得清，道得明的。我恨我無法用準確生動的語言來淋漓盡致地描述自己的真實感受，只好將它深深地埋在心底，化作一道虔誠的祝福：愿導師合家歡樂，一生平安。
同時，也將祝福送給每一位幫助過我的師長。

可憐天下父母心，平凡而偉大的親情為何如此執著，為了兒女的前途竟然忘乎所以視自己于無物？遇到這樣的父母我還能說些什么？無語間不禁潸然淚下，請恕孩兒未能膝前盡孝，讓你們把心都操碎了。古人云：”羊跪乳，鴉反哺�！苯窈笪覍⒔弑M所能，加倍補償這份一輩子也還不清的深情。
　　時光如水，日月如梭，詩情畫意中的學術之旅行將結束。它短暫而充實，輕松而又愜意，猶如人生旅途劃過的一顆璀璨靚麗的流星。有太多的事瀝瀝在目，宛如昨日，記憶猶新。有太多的人音容笑貌，躍然紙上，揮之不去。如余音繞梁三日不絕，又如小酌醇酒，久之彌篤，真是欲罷不能，難舍難分。惟有掩卷長嘆：”天下無不散之宴席。”憑欄遠眺：別了，美麗的攀枝花；別了，我的第二故鄉；別了，我心中永遠的愛。

                                  目錄

文摘

1電梯簡介

1.1電梯的基本分類

1.1.1按用途分類

1.1.2 按驅動系統分類

1.2 電梯的型號

1.3電梯的主要參數及規格尺寸

1.4電梯控制技術

1.5常用交流調速電梯的特點

1.6電梯的工作原理

2  PLC可編程序控制器

2.1 PLC的起源與發展

2.2 PLC控制系統與其他工業控制系統的比較

2.2.1 PLC控制系統與繼電器控制系統的比較

2.2.2 PLC控制系統與計算機系統的比較

2.2.3 PLC控制系統與集散型控制系統的比較

2.3 PLC控制系統的組成

2.3.1 硬件的組成

2.3.2 軟件的組成

2．4 PLC控制系統的發展趨勢

3 PLC控制電梯的設計

3.1電梯運行的理想曲線

3.2 電梯控制系統特性

3.3 I/O點數及其分配

3.4 電梯內部PLC編程

3.5電梯到達樓層后的停止

3.6 電梯的開，關門程序

3.7電梯外部操作與顯示PLC程序

結束語

參考文獻

致謝