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1绪论1.1电梯的产生及发展说到电梯的起源要从公元前2600年埃及人在建造金字塔时使用了最原始的提升系统说起，但这一类起重机的能源均为人力。1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明－历史上第一部安全升降梯。从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛应用。以奥的斯的名字而命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程[1]。1857年，世界第一台载人电梯问世，为不断升高的高楼提供了重要的垂直动输工具。图1-1、历史上第一台电梯1889年奥的斯公司在纽约试制成功第一台电力驱动蜗轮减速的电梯，这一设计思想为现代化的电梯奠定了基础，它的基本结构至今仍被广泛使用。生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。现代社会电梯对速度的需求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多；电梯的拖动技术也有了较大的发展，由于直流电梯能耗大、维修量大等缺点也逐步被交流电梯所替代；交流拖动电梯更是得到迅速的发展，已由以前的变级调速发展成为调压调速及调频调压调速，使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合愈来愈广泛的应用；同时电梯的管理功能不断加强，不断满足用户的使用功能要求，如紧急停车操作，消防员专用，防捣乱系统等；在机械传动方面，由于国际上机械加工水平的不断提高使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，使电梯的传动形式多样化。图1-2、现代社会的电梯我们日常生活中的电梯的材质也由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新－手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等，多台电梯还出现了并联控制、智能群控；双层轿箱电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势，变速式自动人行道扶梯大大节省了行人的时间；不同外形的扇形、三角形、半棱形、圆形观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。在1949年至1979年的30年中，我国总共生产安装电梯约1万台。那时电梯产品以低速直流梯和双速梯为主，生产厂不超过10家。自1979年1999的20年间电梯产量有了飞速的增长：全国共生产电梯28.8万台（其中自动扶梯和自动人行道3.13万台），出口电梯2555台（其中扶梯1703台）；产品的结构也发生了明显的变化：老的直流电梯已被淘汰，交流双速梯、ACVV（交流调速梯）逐渐被VVVF（交流变频变压调速电梯）所取代，控制系统已在大量采用PLC和微电脑控制技术，最高梯速已达到4m/s。目前，我国已引进转化了发达国家的先进技术标准，已成为国际标准化组织ISO/TC178电梯、自动扶梯和自动人行道技术委员会的正式成员。我国电梯已形成了设计制造、安装调试、维修保养一条龙服务的完整的行业，维持着全国30万台在用电梯的正常运行，新装电梯年销售额超过了100亿人民币。[2]1.2电梯的现状为了有效遏制经济增长由偏快转向过热，2007年中国政府出台了一系列经济政策，加强宏观调控力度，使房地产市场逐步走向稳健和规范轨道。中国大陆电梯市场在健康发展的同时稳步攀升，使得我国电梯产量以及销售量持续走高。电梯市场的吸引力越来越大，现在几乎所有的跨国电梯企业都到中国投资建厂，再加上我们本土的民族品牌，已经取得生产许可证的企业已经超过400家，电梯的生产能力跃居世界第一。中国电梯之所以发展迅速，能够成为全球第一大电梯市场，其根本的原因就是党的十一届三中全会推出的改革开放的大政方针，改革开放打开了中国的视野。国际强势品牌企业以独资、合资以及技术合作等方式相继涌入中国，国外先进的技术和管理推动了中国的电梯行业迅速发展。在巨大的中国的舞台上，本土企业和外资企业在同一个平台上平等竞争，有利于行业的进步。现在我们国内电梯生产能力很强，质量也好，不但能够满足日益增长的国内需求，而且也在不断提高对国际市场的供应能力。改革开放的经济政策是电梯行业发展的基石，对电梯事业的发展起到了引导和保驾护航的历史作用。中国电梯发展迅速的原因之二，就是中国经济建设突飞猛进。入世以后，中国经济一直保持着高增长态势，2002至2007年中国经济年平均增长率高达10.3%，成为继美国、日本、德国后成为世界第四经济大国。中国经济建设的步伐推动着房地产业迅速升温，尽管国家出台了许多经济政策，不断加大对房地产业的调控力度，房地产市场依旧稳中有升。经济建设的快速发展是中国电梯行业发展的直接动力，对电梯业走向辉煌起到了关键作用。中国电梯行业的总体发展呈现这样几个特点：[2]（1）与房地产业同步推进的电梯生产依然增幅强劲，置身国际新潮。尽管在国家政策的宏观调控下，房地产业结构调整，但是房地产的形式依旧比较乐观。中国电梯行业透过房地产这一经济发展的风向标，不断寻求着属于自己的市场和发展空间。（2）采用国际标准，与国际接轨。经过一个半世纪的历练，世界电梯技术飞速发展，以奥的斯为首的美国电梯技术开电梯历史之先河；以电梯设计、制造考究而著称的欧洲技术风靡世界；以功能强、舒适性好而闻名的日本主导了亚洲电梯技术市场繁荣。中国电梯技术从无到有，融国际先进技术于一体。（3）国际著名品牌独占鳌头，但是我们的民族品牌在激烈的市场竞争中依然保持着强劲发展的势头。（4）沿海区域增势迅猛，成渝地区崛起西部风潮。我国电梯业的生产主要集中在华东与华南地区。由于沿海经济发达，使得这一区域电梯新增量凸现。从数字统计上看，华南地区以广州为中心辐射东莞、中山、佛山。华东地区以上海为中心，辐射周围苏州、杭州、无锡、宁波一带，以首都北京为轴心的京津冀地区也开始彰显个性。西部大开发战略的实施，以成渝经济圈为先手的整个西北、西南地区开始发力。（5）进出口贸易顺差凸显，海外市场覆盖面积进一步扩大。由于中国电梯市场规模巨大，质量优良、价格低廉，我国电梯和自动扶梯、自动人行道产品也比较收国际市场欢迎。中国的在用电梯大概占世界总量的1/10，我们的人口是世界总人口的1/5，按人均比例计算，我们的电梯使用量仅是世界平均水平的一半；与发达国家相比，大约是1/10、甚至1/20。我们要建设小康社会，如果人均电梯拥有量达到世界的平均水平，现有电梯总量还要翻一番。即是说，尽管电梯产量增长很快，但是总量仍然不够，要追上发达国家，还需要相当长的时间。1.3PLC的发展特点1.3.1PLC的产生与发展PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动化技术的新一代工业控制器。具有可靠性高、适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，已成为解决自动控制问题的最有效工具，是当前先进工业自动化的一大支柱。[3]第一台可编程控制器的设计规范是美国通用公司提出的。当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。这一设想提出后，美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成第一台PLC，型号为PDP-14，投入通用汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新纪元。[4]第一台PLC具有模块化、可扩充、可重编程及用于工业环境的特性。这些控制器易于安装，占用空间小，可重复使用。尽管控制器编程有些琐碎，但它具有公共的工厂标准-梯形图编程语言，这样使得不熟悉计算机的人也能方便的使用它。在短时间内，PLC在其他工业部门也得到应用。到70年代初，食品、金属和制造等工业部门相继使用PLC代替继电器控制设备，迈出了其实用化阶段的第一步。70年代由于大规模、超大规模集成电路的出现，使PLC向大规模、高速性能方向发展，形成了多种系列化产品。这是面向工程技术人员的编程语言发展成熟，出现了工艺人员使用的图形语言。在功能上，PLC可以代替某些模拟控制装置和小型机DDC系统。[5]进入八九十年代后，PLC的软硬件功能进一步得到加强，PLC已发展成为一种可提供诸多功能的成熟的控制系统，能与其他设备通信，生成报表，调度产生，可诊断自身故障及机器故障。这些改进使PLC符合今天对高质量高产出的要求。尽管PLC功能越来越强，但他仍然保留了先前的简单与易于使用的特点。1.3.2PLC的特点[6]一、硬件可靠性PLC是在工业环境的恶劣条件下应用而设计的，一个设计良好的PLC能置于有很强的噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的环境中。在硬件制造方面，首先是选用优质器件，再就是采用合理的系统结构，加固，简化安装，使它易于抗振动冲击。同时，对印制电路板的设计、加工及焊接都采取了极为严格的工艺措施，而且在电路、结构及工艺上采取了一些独特的方式。例如，在I/O电路中都采用了光电隔离措施，做到电浮空，方便接地，又提高了抗干扰性能；各个I/O端口除采用了常规模拟器滤波以外，还加上了数字滤波；内部采用了电磁屏蔽措施，防止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号；采用了较合理的电路程序，一旦某模块出现故障，进行在线插拔、调试时不会影响各机的正常运行。由于PLC本身具有很高的可靠性，所以发生故障的部位大多集中在输入/输出的部件上，以及如传感器件、限位开关、光电开关、电磁电机等外围装置上。二、编程简单，使用方便用微机实现自动控制，常使用汇编语言编程，由于较难掌握，要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。例如，目前大多数PLC均采用的梯形图语言编程方式，既继承了传统控制线路的清晰直观感，又顾及了大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平，很容易被电气技术人员所接受，易于编程，程序改变时也容易修改，很灵活方便。这种面向控制过程的编程方式，与目前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在PLC内部增加了解释程序，延长了程序执行时间，但对大多数的机电控制设备来说，这是微不足道的。三、接线简单，通用性好PLC的接线只需将输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC输入端子连接，将接受输出信号执行控制任务的执行元件（接触器、电磁阀等）与PLC输出端子连接。接线简单、工作最少，省去了传统的继电器控制系统接线和拆线的麻烦。PLC的编程逻辑提供了能随要求而改变的“接线网络”，这样生产线的自动化过程就能随意改变。这种性能使PLC具有很高的经济效益。用于连接现场设备的硬件接口实际上是PLC的组成部分，模块化的自诊断接口电路能指出故障，并易于排除故障与替换故障部件，这样的软硬件设计就使现场电气人员与技术人员易于使用。四、易于安装，便于维护PLC安装简单而且功能有效，其相对小的体积使之能安装在通常使用的继电器控制箱所需空间的一半的地方，在从继电器系统改换到PLC系统的情况下，PLC小的模块结构使之能安装在继电器附近并将连线连向已有接线端，其实改换很方便，只要将输入/输出设备连向接线端即可。在大型安装中，长距离输入/输出站点安放在最优地点。长距离站通过同轴电缆获双扭线连向CPU，这种配置大大减少了物料和劳力，长距离子系统方法也意味着系统不同部分可在到达安装场地前由PLC制造商预先连好线，这一方法大大减少了电气技术人员的现场安装时间。从一开始，PLC便以易维护作为设计目标。由于几乎所有器件都是固态的，维护时只需更换模块级插入式部件，故障检测电路将诊断指示器嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于编程设备可见输入/输出是ON还是OFF，还可写编程指令来报告故障。PLC的这些及其他特性使之成为任何一个控制系统的有益部分。一旦安装后，其作用立即显现，其收益也马上实现。象其他智能设备一样,PLC的潜在优点还取决于应用时的创造性。五、可连接为控制网络系统PLC可连成功能很强的网络系统。网络可分为两类：一类是低速网络，采用主从方式通信，传输速率从几千波特到上万波特，传输距离为500—2500m；另一类为高速网络，采用令牌传送方式通信，传输速率为1M—10Mbps，传输距离为500—1000m，网上结点可达1024个。这两类网络可以级连，网上可兼容不同类型的可编程控制器