《三層電梯PLC吉》word版

1、前 言隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市迅速的崛起，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。它是采用電力拖動(dòng)方式，將載有乘客或貨物的轎廂，運(yùn)行于垂直方向的兩根剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和貨物的固定式提升設(shè)備。所以，電梯是為高層建筑運(yùn)輸服務(wù)的設(shè)備，它具有運(yùn)送速度快、安全可靠、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器-接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用 PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問(wèn)題，使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行

2、狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成；第二種控制方式用可編程控制器取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。PLC可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活。課程設(shè)計(jì)題目三層電梯模型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹，公元前2800年在古代埃及，為了建筑當(dāng)時(shí)的金字塔，曾使用過(guò)由人力驅(qū)動(dòng)的升降機(jī)械。公元1765年瓦特發(fā)明了蒸氣機(jī)之后，1858年美國(guó)研制以蒸氣為動(dòng)力，并通過(guò)皮帶傳動(dòng)和蝸輪減速裝置驅(qū)動(dòng)的電梯，1878年英國(guó)的阿姆斯特發(fā)明了水壓梯，并隨著水壓梯的發(fā)展淘汰了蒸氣梯，后來(lái)又出現(xiàn)了采用液壓泵的控制閥以及直接柱塞式和側(cè)柱塞式結(jié)構(gòu)的液壓梯

3、，這種液壓梯至今仍為人們所采用。18世紀(jì)末發(fā)明了電機(jī)，特別是交流雙速電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，顯著改善了電梯的工作性能。在20世紀(jì)初，美國(guó)OTIS電梯公司首先使用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，生產(chǎn)出以槽輪式驅(qū)動(dòng)的直流電梯。從此以后，電梯這個(gè)產(chǎn)品，一直在日新月異的發(fā)展著。目前的電梯產(chǎn)品，不但規(guī)格品種多，自動(dòng)化程度高，而且安全可靠，乘坐舒適。1、電梯的結(jié)構(gòu)電梯是一個(gè)具有特種容載裝置轎廂沿著恒定不變的鉛垂導(dǎo)軌，在不同水平面間歇運(yùn)動(dòng)的用電力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)械，它適宜于裝置在二層以上的高層建筑物內(nèi)，專供上下運(yùn)送人員或貨物之用。電梯的結(jié)構(gòu)及其裝備可分為機(jī)械、電氣兩大部分，現(xiàn)將組成電梯的主要部件按其安裝部位的不同分別介紹，并說(shuō)明其作

4、用如下：一、機(jī)房部分：1、曳引機(jī)：電梯的起重機(jī)構(gòu)，安裝在專用承重鋼梁上，其主要有下列部件組成： a. 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用變壓變頻（VVVF）驅(qū)動(dòng)方式，對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，電梯起動(dòng)時(shí)，逆變部分使定子頻率從零赫茲，按要求上升到額定頻率，使轉(zhuǎn)速相應(yīng)從零速平滑地上升到額定值，電梯停站前電源頻率從額定頻率按要求下降，使轉(zhuǎn)速平滑地下降為零速，實(shí)現(xiàn)電梯停層，保證了電梯具有良好的舒適感。 b.制動(dòng)器閉式型電磁制動(dòng)器，只有在制動(dòng)器通電時(shí)松閘，或當(dāng)電梯停駛時(shí)即時(shí)制動(dòng)。并保持轎廂位置不變，即制動(dòng)器通電松閘，關(guān)電制動(dòng)，充分保證工作的可靠性。 c.減速器采用蝸輪蝸桿減速器或永磁同步驅(qū)動(dòng)技術(shù)，蝸輪蝸桿減速器具有承載能力大，驅(qū)動(dòng)平

5、穩(wěn)等特點(diǎn)，永磁同步驅(qū)動(dòng)具有高效率及低噪音特點(diǎn)。 d.防振裝置采用橡膠防振裝置安裝于曳引機(jī)與承重大梁之間，以消除或減小曳引機(jī)的振動(dòng)，提高電梯運(yùn)行時(shí)的舒適感。 2、限速器： 由限速器的制動(dòng)裝置和漲緊裝置組成，它通過(guò)安全繩索與轎廂連接，把轎廂的運(yùn)動(dòng)傳遞給限速器隨轎廂速度相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轎廂的運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)允許的安全速度時(shí)，限速器即起作用，其過(guò)程分為： a. 首先通過(guò)超速限位開關(guān)，切斷控制電路； b. 如果電梯繼續(xù)超速，則限速器動(dòng)作帶動(dòng)安全鉗或夾繩器動(dòng)作。 3、控制屏： 控制屏是電梯電氣控制的中心，采用先進(jìn)的微電子及電力電子元件，用現(xiàn)代的微機(jī)技術(shù)及變壓變頻技術(shù)對(duì)電梯進(jìn)行電氣控制。在操縱裝置的配合下，使電梯正

6、確地實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和停止、上行或下行、快速和慢速，以及達(dá)到設(shè)定的自動(dòng)功能和安全性能。當(dāng)按下廳外召喚或轎內(nèi)指令按鈕時(shí)，控制系統(tǒng)按原先編制設(shè)定的程序，通過(guò)輸入輸出接口電路將信號(hào)輸入微處理器，根據(jù)電梯當(dāng)時(shí)的狀態(tài)確定電梯的運(yùn)行，屏內(nèi)裝有自動(dòng)/檢修轉(zhuǎn)換開關(guān)，以及上行/下行按鈕，可對(duì)電梯實(shí)行機(jī)房控制。 4、主開關(guān)： 每臺(tái)電梯單獨(dú)裝設(shè)一只能切斷該電梯所供電電路（下列供電電路除外）的主動(dòng)力開關(guān)，該開關(guān)不應(yīng)切斷下列供電電路。 a.轎廂照明、通風(fēng)； b.轎頂電源插座； c.機(jī)房照明、電源插座； d.電梯井道照明； e.報(bào)警裝置，該開關(guān)裝于機(jī)房門內(nèi)。電梯的控制要求控制要求： （1）開始時(shí)，電梯處于任意一層。（2）當(dāng)有外呼

7、電梯信號(hào)到來(lái)是，轎廂響應(yīng)該呼梯信號(hào)，達(dá)到該樓層時(shí)，轎廂停止運(yùn)行，（轎廂門打開，延時(shí)3秒后自動(dòng)關(guān)門）（3）當(dāng)有內(nèi)呼電梯信號(hào)到來(lái)是，轎廂響應(yīng)該呼梯信號(hào)，達(dá)到該樓層時(shí)，轎廂停止運(yùn)行，（轎廂門打開，延時(shí)3秒后自動(dòng)關(guān)門）（4）在電梯轎廂運(yùn)行過(guò)程中，即轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信號(hào)均不響應(yīng)，但如果反方向外呼梯信號(hào)前方再無(wú)其他內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯響應(yīng)該外呼梯信號(hào)。例如，電梯轎廂在一樓，將要運(yùn)行到三樓，在次過(guò)程中可以響應(yīng)二層向上的外呼梯信號(hào)，但不響應(yīng)二層向下的外呼梯信號(hào)。當(dāng)?shù)竭_(dá)二層，如果三層沒有任何呼梯信號(hào)，則電梯可以響應(yīng)二層向下外呼梯信號(hào)。否則，電梯將繼續(xù)運(yùn)行至三樓，然后向下

8、運(yùn)行響應(yīng)二層向下外呼梯信號(hào)。（5）電梯具有最遠(yuǎn)反向外呼梯功能。例如，電梯轎廂在一樓，而同時(shí)有二層向下呼梯，三層向下呼梯則電梯轎廂先去三樓響應(yīng)三層向下外呼梯信號(hào)。（6）電梯未平層或運(yùn)行時(shí)，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運(yùn)行后，按開門按鈕轎廂開門，按關(guān)門按鈕轎廂關(guān)門。 2、電梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)

9、松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對(duì)重用來(lái)平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來(lái)補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確停靠。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。3、電梯的基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介(1)電梯內(nèi)部部件功能簡(jiǎn)介 在電梯內(nèi)部，應(yīng)該有三個(gè)樓層按鈕、開門和關(guān)門按鈕以及樓層顯示器、上升和下行顯示器。當(dāng)乘客進(jìn)入電梯后，電梯內(nèi)應(yīng)該有能讓乘客按下的代表其要去目的地的樓層按鈕，稱為內(nèi)呼叫按鈕。電梯停下時(shí)，應(yīng)具有開門、關(guān)門的功能，即電梯門可以自動(dòng)打開

10、，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后，又可自動(dòng)關(guān)閉。而且，在電梯內(nèi)部也應(yīng)有控制電梯開門、關(guān)門的按鈕，使乘客可以在電梯停下時(shí)隨時(shí)地控制電梯的開門與關(guān)門。電梯內(nèi)部還應(yīng)配有指示燈，用來(lái)顯示電梯現(xiàn)在所處的狀態(tài)，即電梯是上升還是下降以及電梯處在樓層的第幾層，這樣可以使電梯里的乘客清楚地知道自己所處的位置，離自己要到的樓層還有多遠(yuǎn)，電梯是上升還是下降等。(2)電梯的外部部件功能簡(jiǎn)介電梯的外部共分三層，每層都應(yīng)該有呼叫按鈕、呼叫指示燈、上升和下降指示燈，以及樓層顯示器。 呼叫按鈕是乘客用來(lái)發(fā)出呼叫的工具，呼叫指示燈在完成相應(yīng)的呼叫請(qǐng)求之前應(yīng)一直保持為亮，它和上升指示燈、下降指示燈、樓層顯示器一樣，都是用來(lái)顯示電梯所處的狀態(tài)的

11、。 三層樓電梯中，一層只有上呼叫按鈕三層只有下呼叫按鈕，二層都同時(shí)具有上呼叫和下呼叫按鈕。而上升、下降指示燈以及樓層顯示器應(yīng)相同。4、電梯的狀態(tài)分析 1）電梯的初始狀態(tài)：設(shè)電梯位于一層待命，各層顯示器都被初始化，電梯處于以下狀態(tài)：a.各層呼叫燈均不亮；b.電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”；c.電梯內(nèi)部及外部各層電梯門均關(guān)。2）電梯在運(yùn)行過(guò)程中：a.按下某層呼叫按鈕后，該層呼叫燈亮，電梯響應(yīng)該層呼叫；b.電梯上行或下行直至該層；c.各樓層顯示隨電梯移動(dòng)而改變，各層指示燈也隨之而變；d.運(yùn)行中電梯門始終關(guān)閉，到達(dá)指定層時(shí)，門才打開；e.在電梯運(yùn)行過(guò)程中，支持其它呼叫。3) 電梯運(yùn)行后狀態(tài)：

12、在到達(dá)指定樓層后，電梯會(huì)繼續(xù)待命，直至新命令產(chǎn)生。a.電梯在到達(dá)指定樓層后，電梯門會(huì)自動(dòng)打開，經(jīng)一段延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，在此過(guò)程中，支持手動(dòng)開門或關(guān)門；b.各樓層顯示值為該層所在位置，且上行與下行指示燈均滅 。二、總體方案設(shè)計(jì)1、方案1：采用常規(guī)繼電器控制方法在過(guò)去的許多年，電氣控制系統(tǒng)線路基本采用繼電-接觸器的控制方法，其線路簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但是隨著現(xiàn)代化工藝的發(fā)展，復(fù)雜的工作流程使其越來(lái)越不能勝任。雖然采用繼電-接觸器的控制雖然初期投入較少，但帶來(lái)的問(wèn)題是接線復(fù)雜、體積大、可靠性不高等一系列問(wèn)題，且眾多的接觸控制件容易出現(xiàn)故障，維護(hù)不便。2、方案2：采用計(jì)算機(jī)控制個(gè)人計(jì)算機(jī)有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能和

13、圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公室自動(dòng)化和家庭設(shè)計(jì)的，對(duì)環(huán)境要求很高，抗干擾能力不強(qiáng)，一般不適合在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用。單片機(jī)只是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號(hào)相連。要將它用于工業(yè)控制，還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大，要求設(shè)計(jì)者具有很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱工控機(jī)）也是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，目前比較流行的是PC總線工控機(jī)，它與個(gè)人計(jì)算機(jī)兼容。工控機(jī)采用總線式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品的兼容性強(qiáng)。工控機(jī)一般是在通用微機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，因此在要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢(shì)

14、。工控機(jī)的價(jià)格較高，將它有與開關(guān)量控制以取代繼電器系統(tǒng)有些大材小用。工控機(jī)的外部I/O接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。3、方案3：采用可編程控制器控制隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的電氣元件與控制裝置不斷涌現(xiàn)，使電氣控制系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化。PLC即可編程控制器控制就是隨之發(fā)展起來(lái)的。它取代了繼電-接觸器的中間控制運(yùn)算環(huán)節(jié)，如時(shí)間繼電器、中間繼電器、計(jì)數(shù)器等。4、方案論證性價(jià)比分析：方案1采用了常規(guī)的繼電器控制方式，它不具有自診斷、監(jiān)控和各種報(bào)警功能，方案2采用PLC控制方式它既可以進(jìn)行順序控制，又可以進(jìn)行閉環(huán)回路的調(diào)節(jié)控制，特別

15、是它具有體積輕、重量輕、耗電低、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。安全性分析：方案1中的安全系數(shù)不高，而方案2中采用PLC進(jìn)行控制可以防止產(chǎn)生寄生電路的影響和一些不必要的失誤，比如人工失誤或者電機(jī)故障。采用PLC可以減少接點(diǎn)個(gè)數(shù)，進(jìn)而可以減少環(huán)境對(duì)接點(diǎn)的影響，它還可以運(yùn)行于條件惡劣的環(huán)境中，防止外界對(duì)系統(tǒng)的一些影響，使系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。5、方案選擇通過(guò)上面的方案選擇和方案論證，可以得出選擇方案2是最適合本次設(shè)計(jì)需要的，無(wú)論從穩(wěn)定性、性價(jià)比、安全性方面考慮還是環(huán)境適應(yīng)性考慮方案2采用的PLC控制方式是最適合的，所以我們選擇具有高穩(wěn)定性的PLC即可編程控制方式。6、PLC方案選擇PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案又分為：(1)

16、、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法：采用這種方案，設(shè)計(jì)的梯形圖較為簡(jiǎn)潔，程序較短，但各狀態(tài)之間相互牽扯，相互影響。因此，這種方案設(shè)計(jì)程序顯得脈絡(luò)不清，前后相互影響，容易出問(wèn)題。(2)、流程圖法（順序控制法STL）：這種方法是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)時(shí)常用的方法。它用方框圖描述控制過(guò)程，方框代表動(dòng)作，圓圈代表起始位與終了位，連線代表流向，短橫線代表狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。這種圖可以把控制對(duì)象的工作狀態(tài)及控制過(guò)程清晰地表示出來(lái)。使用此法能快速地編出復(fù)雜的程序，是一種優(yōu)越的程序設(shè)計(jì)的方法，但使用這種方法編寫的程序較長(zhǎng)。(3)、方案選擇根據(jù)新型控制器帶來(lái)的新的設(shè)計(jì)理念，即在PLC的程序中，清晰性、可讀性才是最關(guān)鍵的，而程序的長(zhǎng)短并不重要，因此

17、，選用流程圖法設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的程序，這樣便于在梯形圖中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，使系統(tǒng)的可靠性更高。7、可編程控制器簡(jiǎn)介可編程控制器是60年代末在美國(guó)首先出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)叫可編程控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來(lái)取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。PLC的基本設(shè)計(jì)思想是反映計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)?？刂破骱捅豢貙?duì)象連接方便。隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到70年代

18、中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的PLC已不再是邏輯判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電器接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)?？?/p>

19、編程控制器對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過(guò)程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設(shè)計(jì)控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點(diǎn)，可編程控制器問(wèn)世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。(1) PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)。通常由中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、輸出輸出單元（I/O）、電源和編程器等幾個(gè)

20、部分組成。圖1 PLC的結(jié)構(gòu)組成1）中央處理單元（CPU）CPU作為整個(gè)PLC的核心，起著總指揮的作用。CPU一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個(gè)集成電路的芯片上。CPU通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。CPU的功能有以下一些：從存儲(chǔ)器中讀取指令，執(zhí)行指令，取下一條指令，處理中斷。2）存儲(chǔ)器（RAM、ROM）存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器；存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器；存放工作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。常用的存儲(chǔ)器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一種可進(jìn)行讀

21、寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器存放用戶程序，生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)，存放在RAM中的用戶程序可方便地修改。RAM存儲(chǔ)器是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池做備用電源。掉電時(shí)，可有效地保持存儲(chǔ)的信息。EPROM、EEPROM都是只讀存儲(chǔ)器。用這些類型存儲(chǔ)器固化系統(tǒng)管理程序和應(yīng)用程序。3）輸入輸出單元（I/O單元）I/O單元實(shí)際上是PLC與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)的接口部件。I/O單元有良好的電隔離和濾波作用。接到PLC輸入接口的輸入器件是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。PLC的各輸出控制器往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。4）電源PLC電源單元

22、包括系統(tǒng)的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。PLC內(nèi)有一個(gè)穩(wěn)壓電源用于對(duì)PLC的CPU單元和I/O單元供電。5）編程器編程器是PLC的最重要外圍設(shè)備。利用編輯器將用戶程序送入PLC的存儲(chǔ)器，還可以有用編輯器檢查程序，修改程序，監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。除此以外，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖纯捎脗€(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)PLC編程。利用微機(jī)作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。(2) PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回到第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。PLC的掃描過(guò)程分為內(nèi)

23、部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。1）輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映像寄存器與外界隔離， 即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。2）程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳

24、轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對(duì)應(yīng)映象寄存器，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，存入有關(guān)器件寄存器中。對(duì)每個(gè)器件來(lái)說(shuō)，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。3）輸出處理程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過(guò)隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。8、電梯PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建1.機(jī)房機(jī)房用來(lái)安裝曳引機(jī)、電控屏、限速器等。機(jī)房可以設(shè)置在井道頂部，也可設(shè)置在井由自部。當(dāng)機(jī)房設(shè)

25、于井道底部時(shí)，即為曳引機(jī)下置式曳引方式。這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建筑物承重大，對(duì)井道尺寸要求大，只有在機(jī)房無(wú)法頂置時(shí)才使用。對(duì)于絕大多數(shù)電梯，橢均設(shè)于井道頂部。機(jī)房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通風(fēng)條件。2.轎廂轎廂是用以運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架。是由上橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成；轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕等組成；轎廂體空間的大小由額定載重量和額定載客量決定。3.門廳每一層電梯門口裝的門，門上帶有機(jī)器鎖及電氣接點(diǎn)?？吞荻酁樽詣?dòng)開關(guān)門，開關(guān)門由轎廂門上的開門刀帶動(dòng)廳門上的橡皮勒轆來(lái)完成的，而轎

26、廂門是由轎廂上的開關(guān)門裝置驅(qū)動(dòng)的。4.重量平衡系統(tǒng)該系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成，對(duì)重將平衡轎廂自重和部分的額定載重；重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯設(shè)計(jì)影響的裝置。5.電力拖動(dòng)系統(tǒng)該系統(tǒng)由曳引機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置和變頻器等組成。對(duì)電梯實(shí)行速度控制。曳引電動(dòng)機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯的配置可用交流電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)；供電系統(tǒng)是為電動(dòng)機(jī)提供電源的裝置；速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)，一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電動(dòng)機(jī)相連；調(diào)速裝置對(duì)曳引電動(dòng)機(jī)實(shí)行調(diào)速控制；變頻器可以通過(guò)改變頻率的大小來(lái)控制其運(yùn)行速度

27、的快慢。6.電器控制系統(tǒng)該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它起著操縱和控制電梯運(yùn)行的作用。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急；位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈；層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站；控制屏安裝在機(jī)房中，由各類電氣控制元件（或板）組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減速信號(hào)等作用。它可由機(jī)械式、繼電器式或電子式組成。7.安全保護(hù)系統(tǒng)電梯上設(shè)有機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，以保證電梯安全使用。機(jī)械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護(hù)作用；緩沖器，起沖

28、頂和撞底保護(hù)作用；切斷總電源的極限保護(hù)。1）電梯的初始狀態(tài)、運(yùn)行中狀態(tài)和運(yùn)行后狀態(tài)分析a.電梯的初始狀態(tài)假設(shè)電梯開始時(shí)處于第1 層待命、各層顯示器都被初始化, 電梯處于以下狀態(tài):各層呼叫燈均不亮。電梯內(nèi)部及外部各樓層顯示器顯示均為“1”。電梯內(nèi)部及外部各樓電梯門均關(guān)閉。b.電梯運(yùn)行過(guò)程中按下某層呼叫按鈕( 13 層) 后, 該層呼叫燈亮, 電梯響應(yīng)該層呼叫。電梯上行或下行直至該層。各樓層顯示隨電梯移動(dòng)而改變,各層指示燈也隨之而變運(yùn)行中電梯門始終關(guān)閉, 到過(guò)指定層時(shí), 門才打開。在電梯運(yùn)行過(guò)程中, 支持其他呼叫。2)電梯運(yùn)行后狀態(tài)在到達(dá)指定樓層后, 電梯會(huì)繼續(xù)待命, 直到新命令產(chǎn)生。電梯在到達(dá)指

29、定樓層后, 電梯門會(huì)自動(dòng)打開, 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉, 在過(guò)程中, 支持手動(dòng)開門或關(guān)門。各樓層顯示值為該層所在位置, 且上行與下行指示燈均滅。三、單元模塊設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)小組由賀金玉和吉夢(mèng)然組成，由吉夢(mèng)然負(fù)責(zé)硬件。1、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則1) 最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求。2) 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用和維護(hù)方便。3) 保證控制系統(tǒng)安全可靠。4) 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)在選擇PLC容量時(shí)應(yīng)適當(dāng)留 有余量。2、總體設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)，按圖1工作流程首先確定PLC控制系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)步驟如圖2所示。由于PLC所有控制功能都是以程序的形式來(lái)體現(xiàn)的，

30、因此PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)的大量工作將用在程序設(shè)計(jì)上，在這里需要注意幾個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題。（1）、新型控制器帶來(lái)的設(shè)計(jì)理念，即編梯形圖首先要求是程序的可讀性，以方便維修；（2）、充分利用好PLC的功能；（3）、采用了PLC之后，減少了外部電器的使用；（4）、節(jié)約輸入輸出口；（5）、編程方法的多樣性。1、硬件部分電梯PLC的控制及系統(tǒng)主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成，圖為電梯PLC控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操作盤、廂外操作盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)、操作盤、廂外操作盤、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過(guò)PLC輸入接口送入PLC，存儲(chǔ)

31、器在存儲(chǔ)及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。(1)、PLC的選型 eq oac(,1)、物理結(jié)構(gòu)的選擇：整體/模塊式、 特殊功能模塊； eq oac(,2)、I/O點(diǎn)數(shù)的確定：準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)，留1020%余量； eq oac(,3)、存儲(chǔ)器容量的選擇：開關(guān)量（ I/O點(diǎn)數(shù)8），模擬輸入/輸出：200字節(jié)/路，應(yīng)留有余量； eq oac(,4)、PLC指令功能的選擇：任何PLC均能滿足開關(guān)量控制，如有其它控制則需注意選擇。本系統(tǒng)需要21個(gè)輸入點(diǎn)和15個(gè)輸出點(diǎn)，根據(jù)選擇選型原則選用FX2-48MR型PLC。FX2-48MR輸入/輸出點(diǎn)數(shù)均為24；工作電壓：220V,5

32、0HZ/60HZ；輸出類型：繼電器輸出；功率：40VA。數(shù)量于）. .(2)、空氣斷路器選用 eq oac(,1)、空氣斷路器的額定電壓和額定電流：應(yīng)不小于電路的正常工作電壓和工作電流； eq oac(,2)、熱脫扣器的整定電流：應(yīng)與所控制的電動(dòng)機(jī)的額定電流或負(fù)載額定電流一致。 (3)、熔斷器及熔體額定電流的選擇 eq oac(,1)、熔斷器的額定電壓必須大于或等于線路的工作電壓； eq oac(,2)、熔斷器的額定電流必須大于或等于所裝熔體的額定電流； eq oac(,3)、對(duì)變壓器、電爐、及照明等負(fù)載的短路保護(hù)，熔體的額定電流應(yīng)稍大于線路負(fù)載的額定電流； eq oac(,4)、對(duì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)

33、負(fù)載的短路保護(hù)，熔體的額定電流IRN應(yīng)大于或等于1.52.5倍電機(jī)額定電流IN； eq oac(,5)、對(duì)幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)保護(hù)，熔體的額定電流應(yīng)大于或等于其中最大容量的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流INmax的1.52.5倍加上其余電動(dòng)機(jī)額定電流的總和。 在電動(dòng)機(jī)功率較大而實(shí)際負(fù)載較小時(shí)，熔體額定電流可適當(dāng)選小些，小到以起動(dòng)時(shí)熔體不斷為準(zhǔn)。(4）、接觸器的選擇 eq oac(,1)、選擇接觸器的類型 根據(jù)所控制的電動(dòng)機(jī)或負(fù)載電流類型來(lái)選擇接觸器的類型，即交流負(fù)載應(yīng)使用交流接觸器，直流負(fù)載使用直流接觸器，如果控制系統(tǒng)中主要是交流電動(dòng)機(jī)，而直流電動(dòng)機(jī)或直流負(fù)載的容量比較小時(shí)，也可用交流接觸器進(jìn)行控制，但是觸頭

34、的額定電流應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x用得大些； eq oac(,2)、選擇接觸器的額定電壓 通常選擇接觸器觸頭的額定電壓大于或等于負(fù)載回路的額定電壓； eq oac(,3)、選擇接觸器主觸頭的額定電流 選用接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于電動(dòng)機(jī)的額定電流； eq oac(,4)、選擇接觸器吸引線圈的電壓 接觸器吸引線圈電壓一般從人身和設(shè)備安全角度考慮，可選擇低一些；但當(dāng)控制線路簡(jiǎn)單、用電不多時(shí)，為了節(jié)省變壓器，則可選用380V； eq oac(,5)、接觸器的觸頭數(shù)量、種類選擇 接觸器的觸頭數(shù)量、種類等應(yīng)滿足控制線路的要求。（5）、熱繼電器的選擇 eq oac(,1)、熱繼電器的額定電流和熱元件的額定電流均應(yīng)大于

35、電流的額定電流； eq oac(,2)、在一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器；但當(dāng)電網(wǎng)電壓的均衡性較差、工作環(huán)境惡劣或較少有人照管的電動(dòng)機(jī)，可選用三相結(jié)構(gòu)的； eq oac(,3)、電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的是沖擊性負(fù)載（如沖床等），或電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，或電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的是設(shè)備不允許停電的情況下，選擇熱繼電器元件的額定電流可比電動(dòng)機(jī)的額定電流高1.11.15倍。（6）、電磁閥的選擇ZDF多功能電磁閥通用于水、電、氣、油、弗里昂等粉質(zhì)較低，對(duì)銅不腐蝕的中性氣和液體，進(jìn)行強(qiáng)制調(diào)節(jié)。閥門開度和局部時(shí)間可調(diào)，有防止水蝕作用。選公稱直徑80mm,公稱壓力1.6mp.電流電壓AC 220（+10%-15%），50HZ

36、。（7）、數(shù)碼管的選擇數(shù)碼管中LED耗電相當(dāng)?shù)?，直流?qū)動(dòng)，超低功耗（單管0.03-0.06瓦），電光功率轉(zhuǎn)換接近30%。一般來(lái)說(shuō)LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A；這就是說(shuō)，它消耗的電能不超過(guò)0.1W，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能近80%。本設(shè)計(jì)選用八個(gè)高亮的共陰極七段數(shù)碼管，其工作電壓為2V、額定電流25mA（每段）。本設(shè)計(jì)使用直流12V電源供電，為了限制其供電電流，須加入限流電阻R，其電阻阻值為4千歐。（8）、蜂鳴器的選擇蜂鳴器選擇騰飛達(dá)公司生產(chǎn)的型號(hào)為KXG1212的壓電無(wú)源插針?lè)澍Q器,其工作電壓為12V。（9）、電梯的選擇電梯選擇上海三菱公司生產(chǎn)的型號(hào)為L(zhǎng)EH

37、Y-II的電梯,其工作速度是1.0m/s，載重量是800Kg。其四大特點(diǎn)是：自由、環(huán)保、精確、擴(kuò)展。（10）、壓力傳感器壓力傳感器是測(cè)量電梯載荷的裝置，為控制系統(tǒng)提供電梯的載荷信號(hào)。工作原理是：將電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當(dāng)?shù)姆绞浇M成電橋，從而將物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。主要由兩部分組成，第一部分是彈性敏感元件，將被測(cè)物體的壓力、質(zhì)量轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值；第二部分是作為傳感元件的電阻應(yīng)變計(jì)他將彈性體的應(yīng)變同步的轉(zhuǎn)換為電阻值的變化在進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化后輸出。4、軟件部分1）PLC組件(1) CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機(jī)處理器（CPU）和存儲(chǔ)器組成。CPU的作

38、用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：輸入處理：將現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)量輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制有關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。(2) I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。輸入信號(hào)有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字開關(guān)、限位開關(guān)、接收開關(guān)、關(guān)電開關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的開關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、熱電

39、偶、測(cè)速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^(guò)輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而可編程序控制器的輸入/輸出信號(hào)電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以CPU模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。(3) 編程器編程器除了用來(lái)輸入和編輯程序外，還可以用來(lái)監(jiān)視可編程序控制器運(yùn)行時(shí)梯形圖中各

40、種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來(lái)后可編程序控制器也可以運(yùn)行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時(shí)使用，一臺(tái)編程器可供多臺(tái)可編程序控制器公用。2）選擇模塊1、開關(guān)量I/O模塊開關(guān)量模塊的輸入輸出信號(hào)僅有接通和斷開兩種狀態(tài)。電壓等級(jí)有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬，如某交流220V輸入模塊的允許低電壓為070V，高電壓為70256V，頻率為4763HZ。各I/O點(diǎn)的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯示在面板上，外部I/O接線一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線

41、的情況下，可以迅速地更換模。開關(guān)量I/O模塊可能4，8，16，32，64點(diǎn)。2、輸入模塊 2.3.1 a 直流輸入電路輸入電路中設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起的錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。濾波電路延遲時(shí)間的典型值為1020ms（信號(hào)上升沿）和2050ms（信號(hào)下降沿），輸入電流約為10mA，上圖2.3.1a是某直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖。本節(jié)的輸入電路和輸出電路都只畫出了一路，COM是各路的公共點(diǎn)。圖中的輸入觸點(diǎn)直接接在公共點(diǎn)和輸入端（400是梯形圖中輸入繼電器的編號(hào)）之間，不需要外接電源。有的可編程序控制器還可以為接近開關(guān)、光電開關(guān)之類的傳感器提供24V電源。（如圖2.

42、3.1b）圖2.3.1 b 輸入電路當(dāng)圖2.3.1b中的外接觸點(diǎn)接通時(shí)，光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，信號(hào)經(jīng)內(nèi)部電路傳送給CPU模塊。圖2.3.1 c是交流輸入電路。光電耦合器中有兩個(gè)反并聯(lián)的發(fā)光二極管，顯示用的兩個(gè)發(fā)光二極管也是反并聯(lián)的，因此這個(gè)電路可以接收外部的交流輸入電壓。圖2.3.1 c 交流輸入電路3、輸出模塊輸出模塊的功率放大元件有大功率晶體管和磁效應(yīng)管（驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載）、雙向可控硅（驅(qū)動(dòng)內(nèi)交流負(fù)載）和小型繼電器，后者可以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載或直流負(fù)載。輸出電流的典型值為0.52A，負(fù)載電源由外部現(xiàn)場(chǎng)提供。輸出電流的額定值與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)，但是只能驅(qū)動(dòng)100VA/22V的電感

43、性負(fù)載和100W的白熾燈。額定負(fù)載電流還與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)額定負(fù)載電流減小，有的可編程序控制器提供了有關(guān)曲線。輸出模塊內(nèi)可能設(shè)置有熔斷器，并在模塊面板上用發(fā)光二極管顯示熔斷器的狀態(tài)。某些新式的模塊用非破壞性的電子保護(hù)電路代替熔斷器.4、可編程序控制器的工作原理可編程序控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。這種計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理結(jié)構(gòu)在功能上某些相似之處。5、PLC的選型為了能夠更好的選型，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)

44、和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估

45、算來(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量?？刂乒δ艿倪x擇該選擇包括控制功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。（一)控制功能 控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)

46、數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。 (三)編程功能 PLC的編程有離線編程和在線編程兩種，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用要求合理選用。離線編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在

47、大中型PLC中常采用。(四)診斷功能 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。(五)處理速度 PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長(zhǎng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高

48、，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.20.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K。6、PLC控制程序設(shè)計(jì)（1）PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則1) 最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求。2) 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用和維護(hù)方便。3) 保證控制系統(tǒng)安全可靠。4) 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)在選擇PLC容量時(shí)應(yīng)適當(dāng)留 有余量。PLC編程步驟具體編制一個(gè)PLC控制程序的基本步驟如下(其流程圖見2.7)。 PLC提供的編程語(yǔ)言1) 標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言也是

49、我們最常用的一種語(yǔ)言，它有以下特點(diǎn)；A.它是一種圖形語(yǔ)言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。B.梯形圖中接點(diǎn)（觸點(diǎn)）只有常開和常閉，接點(diǎn)可以是PLC輸入點(diǎn)接的開關(guān)也可以是PLC內(nèi)部繼電器的接點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器等的狀態(tài)。C.梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。內(nèi)部繼電器、計(jì)數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供CPU內(nèi)部使用。D.PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)條件使用。2) 語(yǔ)句表語(yǔ)言，類似于匯編語(yǔ)言。3)邏輯功

50、能圖語(yǔ)言，沿用半導(dǎo)體邏輯框圖來(lái)表達(dá)，一般一個(gè)運(yùn)算框表示一個(gè)功能，左邊畫輸入、右邊畫輸出。將PLC的I/O位分配給輸入輸出設(shè)備確定系統(tǒng)必須完成的各項(xiàng)任務(wù)及其順序編制PLC程序（梯形圖或指令代碼）檢查程序有無(wú)錯(cuò)誤運(yùn)行程序有無(wú)錯(cuò)誤通過(guò)PC機(jī)、GPC或FIT輸入程序至PLC修改程序NOYESYES調(diào)整程序 程序投入使用NO 圖2.7 PLC編程步驟（2）編程語(yǔ)言的形式 本教材采用最常用的兩種編程語(yǔ)言，一是梯形圖，二是助記符語(yǔ)言表。采用梯形圖編程，因?yàn)樗庇^易懂，但需要一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的編程軟件；采用助記符形式便于實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗恍枰慌_(tái)簡(jiǎn)易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計(jì)算機(jī)來(lái)編程。 雖然一些高

51、檔的PLC還具有與計(jì)算機(jī)兼容的C語(yǔ)言、BASIC語(yǔ)言、專用的高級(jí)語(yǔ)言（如西門子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），還有用布爾邏輯語(yǔ)言、通用計(jì)算機(jī)兼容的匯編語(yǔ)言等。不管怎么樣，各廠家的編程語(yǔ)言都只能適用于本廠的產(chǎn)品。 編程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎樣去做的代碼或符號(hào)。從本質(zhì)上講，指令只是一些二進(jìn)制代碼，這點(diǎn)PLC與普通的計(jì)算機(jī)是完全相同的。同時(shí)PLC也有編譯系統(tǒng)，它可以把一些文字符號(hào)或圖形符號(hào)編譯成機(jī)器碼，所以用戶看到的PLC指令一般不是機(jī)器碼而是文字代碼，或圖形符號(hào)。常用的助記符語(yǔ)句用英文文字（可用多國(guó)文字）的縮寫及數(shù)字代表各相應(yīng)指令。常用的圖形符號(hào)即梯形圖，它類似于電

52、氣原理圖是符號(hào)，易為電氣工作人員所接受。 指令系統(tǒng)：一個(gè)PLC所具有的指令的全體稱為該P(yáng)LC的指令系統(tǒng)。它包含著指令的多少，各指令都能干什么事，代表著PLC的功能和性能。一般講，功能強(qiáng)、性能好的PLC，其指令系統(tǒng)必然豐富，所能干的事也就多。我們?cè)诰幊讨氨仨毰錚LC的指令系統(tǒng) 程序：PLC指令的有序集合，PLC運(yùn)行它，可進(jìn)行相應(yīng)的工作，當(dāng)然，這里的程序是指PLC的用戶程序。用戶程序一般由用戶設(shè)計(jì)，PLC的廠家或代銷商不提供。用語(yǔ)句表達(dá)的程序不大直觀，可讀性差，特別是較復(fù)雜的程序，更難讀，所以多數(shù)程序用梯形圖表達(dá)。 2.4 PLC基本指令：（1）LD（?。DI取反）、OUT（輸出）指令；L

53、D（取）、LDI（取反）以電工的說(shuō)法前者是常開、后者為常閉。這二條指令最常用于每條電路的第一個(gè)觸點(diǎn)（即左母線第一個(gè)觸點(diǎn)），當(dāng)然它也可能在電路塊與其它并聯(lián)中的第一個(gè)觸點(diǎn)中出現(xiàn)。 圖2.4.1 PLC基本指令這是一張?zhí)菪螆D（不會(huì)運(yùn)行）。左邊的縱線稱為左母線，右母線可以不表示。該圖有三個(gè)梯級(jí)；第1梯級(jí)；左邊第一個(gè)觸點(diǎn)為常開，上標(biāo)為X000，X表示為輸入繼電器，其后的000數(shù)據(jù)，可以這樣認(rèn)為它使用的是輸入繼電器中的編號(hào)為第000的觸點(diǎn)（下同）。其指令的正確表示應(yīng)為（如右圖程序所示）：0、LD X000 （前頭的0 即為從第0步開始，指令輸入時(shí)無(wú)須理會(huì)，它會(huì)自動(dòng)按順序顯示出）。 第2梯級(jí)；左邊的第一個(gè)觸

54、點(diǎn)為常閉觸點(diǎn)，上標(biāo)為T0，T表示定時(shí)器（有時(shí)間長(zhǎng)短不同，應(yīng)注意），0則表示定時(shí)器中的編號(hào)為0的觸點(diǎn)。其指令的正確表示應(yīng)為：2、LDI T0（如程序所示）。 第3梯級(jí)；左邊第一個(gè)觸點(diǎn)為常閉，上標(biāo)為M0, M為輔助繼電器（該繼電器有多種，注意類別），其指令的正確表示應(yīng)為：4、LDI M0（如程序所示）。本梯級(jí)的第2行第一個(gè)觸點(diǎn)為常開，上標(biāo)為Y000，Y表示輸出繼電器，由于該觸點(diǎn)與后面Y001觸點(diǎn)呈串聯(lián)關(guān)系，形成了所謂的電路塊，故而其觸點(diǎn)的指令應(yīng)為 5、LD Y000。總之LD與LDI指令從上面可以看出，它們均是左母線每一梯級(jí)第一觸點(diǎn)所使用的指令。而梯級(jí)中的支路（即第3梯級(jí)的第2行）有二個(gè)或二個(gè)以上

55、觸點(diǎn)呈串聯(lián)關(guān)系，其第一觸點(diǎn)同樣按LD或LDI指令?？墒褂肔D、LDI指令的元件有：輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、狀態(tài)繼電器S。OUT為線圈驅(qū)動(dòng)指令，該指令不能出現(xiàn)在左母線第一位。驅(qū)動(dòng)線圈與驅(qū)動(dòng)線圈不能串聯(lián)，但可并聯(lián)。同一驅(qū)動(dòng)線圈只能出現(xiàn)一次，并安排在每一梯級(jí)的最后一位。如上圖中的1、OUT Y000，3、OUT Y001，Y為輸出繼電器，其線圈一旦接獲輸出信號(hào)，可以這樣認(rèn)為，線圈將驅(qū)動(dòng)其相應(yīng)的觸點(diǎn)而接通外部負(fù)載（外部負(fù)載多為接觸器、中間繼電器等）。而上圖8、OUT T0 K40 為定時(shí)器驅(qū)動(dòng)線圈指令，其中的K為常數(shù)40為設(shè)定值（類似電工對(duì)時(shí)間繼電器的整定）?？墒?/p>

56、用OUT指令元件有：輸出繼電器Y、輔助繼電器M、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、狀態(tài)繼電器S。（2）觸點(diǎn)的串聯(lián)指令A(yù)ND（與）ANI（與非）；前者為常開，后者為常閉。二者均用于單個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)。二指令可重復(fù)出現(xiàn)，不受限制，。如下圖所示。 圖 觸點(diǎn)的串聯(lián)指令A(yù)ND( 與）ANI（與非)800)this.width=800 border=0 由第1梯級(jí)來(lái)看；X000、T0、Y001三觸點(diǎn)成串聯(lián)關(guān)系，即T0的常閉串接于X000的后端，而Y001的常閉則串接于T0常閉的后端。由于都是常閉故用ANI指令?，F(xiàn)來(lái)看第2梯級(jí)；X000、M0、Y001，同樣三觸點(diǎn)也是串聯(lián)關(guān)系，M0的常閉接點(diǎn)串接于X001的后端，而Y000的

57、常開接點(diǎn)則串接于M0的后端。故M0的指令用ANI，而Y000的指令則用AND（具體編程詳上圖），一句話只要是串聯(lián)后面是常開的用AND，是常閉的則用ANI?？墒褂肁ND、ANI指令元件有：輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、狀態(tài)繼電器S。（3）觸點(diǎn)并聯(lián)指令OR（或）、ORI（或反）；觸點(diǎn)并聯(lián)時(shí)，不管梯級(jí)中有幾條支路，只要是單個(gè)觸點(diǎn)與上一支路并聯(lián)，是常開的用OR，是常閉的則用ORI。如下圖所示。 圖觸點(diǎn)并聯(lián)指令OR 可以看出上圖的X000、X001、M0三者處于并聯(lián)關(guān)系。由于X000下面二條支路均為單個(gè)觸點(diǎn)，因X001是常開觸點(diǎn)，故用OR指令。而M0是常閉觸點(diǎn)，則用ORI

58、指令。三接點(diǎn)并聯(lián)后又與M1串聯(lián)，串聯(lián)后又與Y000并聯(lián)，而Y000也是單個(gè)觸點(diǎn)，所以仍采用OR指令。可使用OR、ORI指令元件有：輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、狀態(tài)繼電器S。（4）串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令ORB（或）；任一梯級(jí)中有多（或單支路）支路與上一級(jí)并聯(lián)，只要是本支路中是二個(gè)以上的觸點(diǎn)成串聯(lián)關(guān)系（即所謂的：串聯(lián)電路塊），則應(yīng)使用ORB指令。如下圖所示。 圖串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令 由上圖可以看出，第一支路X003的常開觸點(diǎn)與M1的常開觸點(diǎn)成串聯(lián)關(guān)系（在這樣的情況下，形成了塊的關(guān)系），它是與上一行的X000與M0串聯(lián)后相并聯(lián)，此時(shí)程序的編寫，如步序號(hào)0、1、2、3、4所示。4所出現(xiàn)的第一個(gè)ORB指的是與上一行并。而第二支路，常閉Y001與M2同樣是串聯(lián)關(guān)系。也是一個(gè)塊結(jié)構(gòu)，其串聯(lián)后再與第一支路并。故步序7再次出現(xiàn)ORB。ORB指令并無(wú)梯形圖與數(shù)據(jù)的顯示?？梢赃@樣認(rèn)為；它是下一行形成電路塊的情況下與上一行并聯(lián)的一條垂直直線（如圖中所示的二條粗線）。（5）并聯(lián)電路塊與塊之間的串聯(lián)指令A(yù)NB；如左下圖虛線框內(nèi)所示的二電路塊相串，各電路塊先并好后再用ANB指令進(jìn)行相串。左圖的梯形圖可以用右圖進(jìn)行簡(jiǎn)化。程序的編寫如下圖所示。ANB指令并無(wú)梯形圖與數(shù)據(jù)的顯示。可以這樣認(rèn)為；它是形成電路塊與電路塊之間的串聯(lián)聯(lián)接關(guān)系，是一