基于PLC五層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)是五層電梯模型PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，電梯不僅是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的一種重要設(shè)備，而且是人們頻繁乘用的一種交通運(yùn)輸設(shè)備。隨著科技的飛速開展，更是給電梯帶來了日新月異的變化。本設(shè)計(jì)采用的是德國(guó)西門子S7—200系列的可編程控制器CPU226作為控制核心，與擴(kuò)充模板EM223和EM222來實(shí)現(xiàn)五層樓電梯的控制。主要介紹了電梯的硬件結(jié)構(gòu)、PLC的根本原理、系統(tǒng)的硬件選擇、PLC的軟件的介紹和軟件的編程。設(shè)計(jì)電梯的主要實(shí)現(xiàn)的功能有：層樓信號(hào)的產(chǎn)生與消除、停層信號(hào)的登記與消除、外呼叫信號(hào)的登記與消除。最后通過PLC的軟件進(jìn)行仿真，初步完成根本功能的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵字：五層電梯PLC控制AbstractThisgraduationdesignisfiveelevatormodelPLCcontrolsystemdesign,elevatorisnotonlyoneoftheproductionprocess,andisanimportantequipmentbythepeoplewithfrequentatransportationequipment.Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,butalsogiveelevatorbroughtchanging.ThisdesignusesGermanySiemensS7-200seriesprogrammablecontrollerCPU226ascontrolcore,andexpandedtheEM223andEM222torealizethetemplatefivefloorselevatorcontrol.Mainlyintroducesthehardwarestructure,thefundamentalprinciplesofPLCelevator,systemhardwarechoice,PLCsoftwareprogrammingintroduceandhowtoprogram.Designofmainfunctionsare:openclosedstoreysignalisproducedandeliminate,stoplayerofregistrationandeliminate,callsignsoutsidetheregistrationandeliminate,FinallythesimulationsoftwarebyPLC,preliminarycompletebasicfunctionsofthesystem.KeyWords:fivefloorsElevatorPLCControl目錄1緒論1.1課題的研究背景及意義1.2電梯控制信號(hào)系統(tǒng)開展的現(xiàn)狀1.3電梯的介紹電梯的定義電梯的種類電梯的結(jié)構(gòu)及組成局部1.4本文的主要工作2可編程邏輯控制的簡(jiǎn)介2.1PLC的定義2.2PLC的開展史2.3PLC的開展趨勢(shì)2.4PLC與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較2.42.42.5可編程邏輯控制器的工作原理3五層電梯PLC的方案選擇3.1當(dāng)今PLC的主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品3.2幾個(gè)PLC主要生產(chǎn)廠家的介紹3.3方案的選擇4電梯系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1電梯系統(tǒng)的根本要求4.2五層電梯PLC控制的總體設(shè)計(jì)思想4.3可編程邏輯控制器機(jī)型的選擇4.4五層電梯控制的主電路及門控電路4.5PLC外部接線圖5電梯的軟件設(shè)計(jì)5.1PLC的編程語言5.2SETP7編程軟件的編程語言及根本指令5.3程序設(shè)計(jì)思想5.4編程分析5.5PLCI/O分配5.6編程軟件及其使用5.65.65.65.66電梯的仿真6.1程序仿真步驟6.2仿真軟件設(shè)置6.3樓層信號(hào)的產(chǎn)生與消除6.4停車信號(hào)的登記與消除6.5外召喚信號(hào)的登記與消除總結(jié)致謝參考程序附錄s7-200CPU226技術(shù)參數(shù)1緒論1.1課題的研究背景及意義電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會(huì)的開展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對(duì)電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。電梯是集機(jī)電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機(jī)械傳動(dòng)、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問題。而對(duì)現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的平安性。事實(shí)上，在電梯上已經(jīng)采用了多項(xiàng)平安保護(hù)措施。在設(shè)計(jì)電梯的時(shí)候，對(duì)機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的平安系數(shù)和保險(xiǎn)系數(shù)。目前，由可編程序控制器(PLC)和微機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度開展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，己成為電梯控制的開展方向。1.2電梯信號(hào)控制系統(tǒng)開展的現(xiàn)狀近年來，我國(guó)的電梯生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速開展．一些電梯廠也在不斷改良設(shè)計(jì)、修改工藝。更新?lián)Q代生產(chǎn)更新型的電梯，繼電器組成的順序控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)電梯控制的方法。但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的開展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電梯的平安性、可靠性的要求越來越高，繼電器控制的弱點(diǎn)就越來越明顯?？删幊绦蚩刂破?PLC)最早是根據(jù)順序邏輯控制的需要而開展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點(diǎn)，目前，電梯的繼電器控制方式己逐漸被PLC控制所代替。同時(shí)，由于電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的開展，電梯的拖動(dòng)方式己由原來直流調(diào)速逐漸過渡到了交流變頻調(diào)速。因此，PLC控制技術(shù)加變頻調(diào)速技術(shù)己成為現(xiàn)代電梯行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。1.3電梯介紹電梯的定義一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。也有臺(tái)階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱自動(dòng)電梯。1.3.2根據(jù)建筑的高度、用途及客流量〔或物流量〕的不同，而設(shè)置不同類型的電梯。目前電梯的根本分類方法大致如下：1按用途分類乘客電梯：為運(yùn)送乘客設(shè)計(jì)的電梯，要求有完善的平安設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。載貨電梯：主要為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì)，通常有人伴隨的電梯。醫(yī)用電梯：為運(yùn)送病床、擔(dān)架、醫(yī)用車而設(shè)計(jì)的電梯，轎廂具有長(zhǎng)而窄的特點(diǎn)。雜物電梯：供圖書館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書、文件、食品等設(shè)計(jì)的電梯。觀光電梯：轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。2按驅(qū)動(dòng)方式分類交流電梯：用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。根據(jù)拖動(dòng)方式又可分為交流單速、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。直流電梯：用直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。這類電梯的額定速度一般在2.00m/s以上。2按速度分類電梯無嚴(yán)格的速度分類，我國(guó)習(xí)慣上按下述方法分類。低速梯：常指低于1.00m/s速度的電梯。中速梯：常指速度在1.00～2.00m/s的電梯。高速梯：常指速度大于2.00m/s的電梯。超高速梯：速度超過5.00m/s的電梯。隨著電梯技術(shù)的不斷開展，電梯速度越來越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應(yīng)地提高。1.3.3電梯是機(jī)電一體化產(chǎn)品。其機(jī)械局部好比是人的軀體，電氣局部相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制局部相當(dāng)于人的大腦。各局部通過控制局部調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動(dòng)、鋼絲繩拽引式結(jié)構(gòu)，其機(jī)械局部由拽引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及機(jī)械平安保護(hù)裝置組成；而電氣控制局部由電力拖動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣平安保護(hù)等系統(tǒng)組成。一拽引系統(tǒng)電梯拽系統(tǒng)的功能是輸出動(dòng)力和傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。主要由拽引機(jī)，拽引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。拽引機(jī)為電梯的運(yùn)行提供動(dòng)力，由電動(dòng)機(jī)，拽引輪，連軸器，減速箱，和電磁制動(dòng)器組成。拽引鋼絲的兩端分別連轎廂和對(duì)重，依靠鋼絲繩和拽引輪之間的摩擦來驅(qū)動(dòng)轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加拽引力。二導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使得轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動(dòng)三門系統(tǒng)門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇，門導(dǎo)軌架，等組成，層門設(shè)在層站入口處。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門的動(dòng)力源。四轎廂轎廂是運(yùn)送乘客或者貨物的電梯組件。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機(jī)構(gòu)，由橫梁，立柱，底梁，和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風(fēng)裝置，轎廂裝飾件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數(shù)決定五重量平衡系統(tǒng)重量平衡系統(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局部額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)拽引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯的平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。六電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)由拽引電機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反應(yīng)裝置，調(diào)速裝置等組成，它的作用是對(duì)電梯進(jìn)行速度控制。拽引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反應(yīng)系統(tǒng)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)生器與電機(jī)相連。調(diào)速裝置對(duì)拽引電機(jī)進(jìn)行速度控制。七電氣控制系統(tǒng)電梯的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等局部組成。其中控制裝置根據(jù)電梯的運(yùn)行邏輯功能要求，控制電梯的運(yùn)行，設(shè)置在機(jī)房中的控制柜上。操縱裝置是由轎廂內(nèi)的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運(yùn)行的。平層裝置是發(fā)出平層控制信號(hào)，使電梯轎廂準(zhǔn)確平層的控制裝置。所謂平層，是指轎廂在接近某一樓層的停靠站時(shí)，欲使轎廂地坎與廳門地坎到達(dá)用——平面的操作。位置顯示裝置。是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內(nèi)和廳門的指示燈，廳門指示燈還用尖頭指示電梯的運(yùn)行方向。八平安保護(hù)系統(tǒng)平安保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械的和電氣的各種保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯平安的使用。機(jī)械方面的有：限速器和平安鉗起超速保護(hù)作用，緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用，還有切斷總電源的極限保護(hù)裝置。電氣方面的平安保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)中都有表達(dá)。1.4本文的主要工作綜上所述，由于電梯作為新一代運(yùn)輸工具，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就以五層電梯作為控制對(duì)象，以PLC作為工具對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，首先對(duì)PLC進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，然后針對(duì)五層電梯的設(shè)計(jì)進(jìn)行PLC類型的選型，根據(jù)目前對(duì)市場(chǎng)上主要流行的幾款PLC進(jìn)行介紹，決定選用西門子s7-200PLC的原因，再次就是對(duì)五層電梯硬件分析，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)，確定PLC機(jī)型，畫出硬件連線圖，然后進(jìn)行軟件分析編程，寫出梯形圖和語句，進(jìn)行程序的下載、調(diào)試，最后進(jìn)行軟件的仿真、調(diào)試等。2可編程邏輯控制簡(jiǎn)介2.1PLC的定義可編程控制器〔ProgrammableLogiccontroller,簡(jiǎn)稱PLC〕，是以微處理器作為根底，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。具體來說，它是數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，主要為工業(yè)環(huán)境所應(yīng)用。采用可以編程的存儲(chǔ)器，用于它內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)與算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或者模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。它的可靠性高、耐高溫、耐沖擊和耐振動(dòng)等特點(diǎn)，已成為解決自動(dòng)控制問題的最有效工具。2.2PLC的開展史第一臺(tái)PLC誕生后不久，DickMorley〔被譽(yù)為可編程控制器之父〕的MODICON公司也推出了084控制器。這種控制器的核心思想就是采用軟件編程方法代替繼電器控制系統(tǒng)的硬接線方式，并有大量的輸入傳感器和輸出執(zhí)行器的接口，可以方便的在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)直接使用。而這種能取代繼電器控制柜的設(shè)備就是Morley等人提議開發(fā)的ModularDigitalController(MODICON).隨后，1971年日本推出了DSC-80控制器，1973年西歐國(guó)家的各種PLC也研制成功。雖然這些PLC功能還不強(qiáng)大，但它們開啟了工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)新時(shí)代的大門。PLC誕生不久即顯示了在其他工業(yè)控制中的重要性，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。PLC技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的開展而迅速開展，由最初的一位機(jī)開展為8位機(jī)。隨著微處理器CPU和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在PLC應(yīng)用，形成了現(xiàn)在意義上的PLC。進(jìn)入20實(shí)際80年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅猛開展，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC得到了驚人的開展，使plc概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)格比以及應(yīng)用等發(fā)面都有了新的突破。不僅控制功能增強(qiáng)、功耗體積減小，本錢下降，可靠性提高，編程和故障檢測(cè)更為靈活方便，而且遠(yuǎn)程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及人機(jī)界面也有了長(zhǎng)足的開展。現(xiàn)在PLC不僅能得心應(yīng)手于制造業(yè)自動(dòng)化，而且還可以應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，所有這些已經(jīng)使之成為自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的三大支柱之一，即使在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)成為自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用熱點(diǎn)的今天，PLC仍然是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)控制系統(tǒng)不可缺少的控制器。大致總結(jié)一下，PLC的開展經(jīng)歷了五個(gè)階段。1.初級(jí)階段從第一臺(tái)PLC問世到20世紀(jì)70年代中期。這個(gè)時(shí)期的plc功能簡(jiǎn)單，主要完成一般的繼電器控制系統(tǒng)的功能，即順序邏輯、定時(shí)和計(jì)數(shù)等，編程語言為梯形圖。2崛起階段從20世紀(jì)70年代中期到80年代初期。由于PLC在取代在取代繼電器控制系統(tǒng)方面的卓越表現(xiàn)，所以自從它在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域開始普及應(yīng)用后便得到了飛速的開展。這個(gè)階段的PLC再其控制方面增強(qiáng)了很多，例如數(shù)據(jù)處理、模擬量的控制等。3成熟階段從20世紀(jì)80年代初期到90年代初期。這之前的PLC主要是單片機(jī)應(yīng)用和小規(guī)模、小系統(tǒng)的應(yīng)用；但隨著對(duì)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平、控制功能和控制范圍要求的提高，再大型的控制系統(tǒng)〔如冶煉、飲料、造紙、煙草、紡織、污水處理等〕中，PLC也展示出了其強(qiáng)大的生命力。對(duì)于這些大規(guī)模、多控制的應(yīng)用場(chǎng)合，就要求PLC控制系統(tǒng)必須具備通信和聯(lián)網(wǎng)功能。這個(gè)時(shí)期的PLC順應(yīng)時(shí)代要求，在大型PLC中一般都擴(kuò)展上了遵守一定協(xié)議的通信接口。4飛速開展階段從20世紀(jì)90年代初期到90年代末期。由于對(duì)模擬量的處理和網(wǎng)絡(luò)通信功能的提高，PLC控制系統(tǒng)在過程控制領(lǐng)域也開始大面積使用。隨著芯片技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的開展，PLC的功能得到進(jìn)一步提高?，F(xiàn)在PLC不管從體積上、人機(jī)界面功能、端子接線技術(shù)，還是從內(nèi)在的性能〔速度、存儲(chǔ)容量等〕、實(shí)現(xiàn)的功能〔運(yùn)動(dòng)控制、通信網(wǎng)絡(luò)、多級(jí)處理等〕方面都遠(yuǎn)非過去的PLC可比。從20世紀(jì)80年代以后，使PLC開展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持在30%~40%之間。5開放性、標(biāo)準(zhǔn)化階段從20世紀(jì)90年代中期以后，其實(shí)關(guān)于PLC開放性的工作在上世紀(jì)80年代就已經(jīng)展開；但受到各大公司的利益阻撓和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化難度的影響，這項(xiàng)工作開展的并不順利。所以plc誕生后的30年里，各個(gè)在通信標(biāo)準(zhǔn)、編程語言方面都存在這不兼容的地方，這為在工業(yè)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)互換性、互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化都帶來了極大的不便?，F(xiàn)在隨著棵可編程程序控制器國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131的逐步完善，特別是IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的推廣，使得PLC真正走入一個(gè)開放性和標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)代。2.3PLC的開展趨勢(shì)PLC總的開展趨勢(shì)是高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能、信息化、軟PLC、標(biāo)準(zhǔn)化、與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)緊密結(jié)合等方向開展。1向小型化、專用化、低本錢方向開展隨著微電子技術(shù)的開展，新型器件性能的大幅度提高，價(jià)格卻大幅度降低，使得PLC結(jié)構(gòu)更為緊湊，操作使用十分簡(jiǎn)單。從體積上講，有些專用的微型PLC僅有一個(gè)香皂大小。PLC的功能不斷增加，將原來大、中性PLC才有的功能局部的轉(zhuǎn)移到小型PLC上，如模擬量處理、復(fù)雜的功能指令和網(wǎng)絡(luò)通信等。PLC的價(jià)格也不斷下降，真正成為現(xiàn)在電氣控制的不可替代的控制裝置。據(jù)統(tǒng)計(jì)，小型和微型的PLC德市場(chǎng)份額一直保持在70%~80%之間，所以對(duì)小型化的追求不會(huì)停止。2向大容量、高速度、信息化方向開展現(xiàn)在大中型PLC采用多微處理器系統(tǒng)，有的僅用了32位微處理器，并集成了通信聯(lián)網(wǎng)的功能，可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)操作，運(yùn)算速度、交換數(shù)據(jù)速度以及外設(shè)響應(yīng)速度都有大幅度提高，存儲(chǔ)容量大大增加，特別好似增加了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。為了適應(yīng)工廠控制系統(tǒng)和企業(yè)信息管理系統(tǒng)日益有機(jī)結(jié)合的要求，信息技術(shù)也滲透到了PLC中，如設(shè)置開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、支持OPC〔OLEforProcessControl〕技術(shù)等等。3智能化模塊的開展為了實(shí)現(xiàn)某些特殊的控制功能，PLC制造商開發(fā)出了許多智能的I/O模塊。這些模塊本身帶有CPU，使得占用主CPU的時(shí)間很少，減少了對(duì)PLC掃描速度的影響，提高了整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的性能。它們本身有很強(qiáng)的信息處理能力和控制功能，可以完成PLC的主CPU難以兼容的功能。由于在硬件和軟件方面都采取了可靠性和便利化的措施，所以簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和編程。典型的智能化模塊主要有高速計(jì)數(shù)米快、定位控制模塊、溫度控制模塊、閉環(huán)控制模塊、以太網(wǎng)通信模塊和各種現(xiàn)場(chǎng)總線通信模塊等。4人機(jī)界面的開展HMI在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中起著越來越重要的作用，PLC控制系統(tǒng)在HMI方面的進(jìn)展主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面：〔1〕編程工具的開展過去大局部中小型PLC僅提供手持式編程器，編程人員通過編程器與PLC打交道。首先是把編制好的梯形圖程序轉(zhuǎn)化成語句表程序，然后使用一個(gè)編程器一個(gè)字符、一個(gè)字符的敲到PLC內(nèi)部；另外調(diào)試時(shí)也只能通過編程器觀察很少的信息。現(xiàn)在編程器已被淘汰，基于windows的編程軟件不僅可以對(duì)PLC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)類型，各通信接口的參數(shù)等，而且可以再屏幕上可以直接生成和編輯梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖程序，并且可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言的轉(zhuǎn)換，程序被編程后可下載到PLC，也可以將用戶程序上傳到計(jì)算機(jī)。編程軟件的調(diào)試和監(jiān)控功能一額遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過手持式編程器，可以通過編程軟件中的監(jiān)視功能實(shí)時(shí)觀察PLC內(nèi)部各存儲(chǔ)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，為診斷分析PLC程序和工作過程中出現(xiàn)的問題帶來了極大的方便?！?〕功能強(qiáng)大，價(jià)格低廉的HMI過去在PLC控制系統(tǒng)中進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定和顯示時(shí)非常麻煩，對(duì)輸入設(shè)定參數(shù)要使用大量的撥碼開關(guān)組，對(duì)輸出顯示要使用數(shù)碼管，它們不僅占據(jù)大量的I/O資源，而且功能少，接線繁瑣?，F(xiàn)在各種單色彩色的顯示設(shè)定單元、觸摸屏、覆膜鍵盤等應(yīng)有盡有，它們不僅完成大量的數(shù)據(jù)設(shè)定和顯示，更能直觀的顯示動(dòng)態(tài)圖形畫面，而且還能完成數(shù)據(jù)處理功能?！?〕基于PC的組態(tài)軟件在中大型的PLC控制系統(tǒng)中，僅靠簡(jiǎn)單的顯示設(shè)定單元已不能解決人機(jī)界面的問題，所以基于windows的PC機(jī)成為了最正確的選擇。配合有適當(dāng)?shù)慕涌诨蜻m配器，PC機(jī)就可以和PLC之間進(jìn)行信息的呼喚，再配合功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件，就能完成復(fù)雜的和大量的畫面顯示、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、設(shè)備管理等任務(wù)。這些組態(tài)軟件國(guó)外的品牌有WinCC、iFIX、Intouch等，國(guó)產(chǎn)公司由亞控、力控等。5在過程控制的使用以及PLC的冗余特性雖然PLC得強(qiáng)項(xiàng)是在制造業(yè)領(lǐng)域中，但隨著通信技術(shù)、軟件技術(shù)和模擬量控制技術(shù)的開展并不斷地融合到PLC中，他現(xiàn)在也被廣泛應(yīng)用到了過程性控制領(lǐng)域中。但在過程控制中使用必然要求PLC控制系統(tǒng)具有更高的可靠性?，F(xiàn)在世界上頂尖的自動(dòng)化設(shè)備的供給商提供的大型PLC中，一般都增加了平安性和冗余性的產(chǎn)品，并且符合IEC61508標(biāo)準(zhǔn)的要求。該標(biāo)準(zhǔn)主要為可編程電子內(nèi)的功能性平安設(shè)計(jì)而制定，為PLC在過程控制領(lǐng)域使用的可靠性和平安性提供了依據(jù)?，F(xiàn)在PLC的冗余產(chǎn)品包括CPU系統(tǒng)、I/O模塊以及設(shè)備分冗余軟件等。大型PLC以及冗余技術(shù)一般都是在大型的過程控制系統(tǒng)中應(yīng)用。6開放性和標(biāo)準(zhǔn)化世界上大大小小大的電氣設(shè)備制造商幾乎都推出了自己的PLC產(chǎn)品，但由于沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)，所有的PLC產(chǎn)品在使用上都存在一些差異，而這些差異的存在對(duì)PLC產(chǎn)品的制造商和用戶都是不利的。一方面它增加了制造商的開發(fā)費(fèi)用；另一方面他也增加了用戶學(xué)習(xí)和培訓(xùn)的負(fù)擔(dān)。這些非標(biāo)準(zhǔn)化的使用結(jié)果，使得程序的重復(fù)利用和移植性都成為不可能?，F(xiàn)在的PLC采用了各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如IEC61131、IEE802.3以太網(wǎng)、TCP/IP、UDP/IP等，以及各種事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，如WindowsNT、OPC等。特別是PLC的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131，為PLC從硬件設(shè)計(jì)、編程語言、通信聯(lián)網(wǎng)等各方面都制定了詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)。7通信聯(lián)網(wǎng)功能的增強(qiáng)和易用化在中大型PLC控制系統(tǒng)中，需要多個(gè)PLC以及智能儀器儀表連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行信息的交換。PLC通信聯(lián)網(wǎng)的功能增強(qiáng)使它更容易于PC和其他智能控制設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，使系統(tǒng)形成一個(gè)龐大的整體，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中管理?，F(xiàn)在許多小型甚至微型PLC的通信功能也十分強(qiáng)大。PLC控制系統(tǒng)的介質(zhì)一般有雙絞線和光纖，具備常用的串行通信功能。在提供網(wǎng)絡(luò)接口方面，PLC一是提供直接掛到現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中的接口；二是提供Ethernet接口，使PLC直接接入以太網(wǎng)。雖然通信網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，但硬件連接和軟件設(shè)計(jì)的工作量卻不大，許多制造商位用戶設(shè)計(jì)了專用的通信模塊，并且在編程軟件中增加了向?qū)?；所以用戶大局部的工作是?jiǎn)單的組態(tài)和參數(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了PLC中復(fù)雜通信網(wǎng)絡(luò)功能的易用化。8軟PLC的概念所謂軟PLC就是在PC機(jī)的平臺(tái)上，在Windows操作環(huán)境下，用軟件來實(shí)現(xiàn)PLC的功能。這個(gè)概念大約在20世紀(jì)90年代中期提出。安裝有組態(tài)軟件的PC機(jī)既然能完成人機(jī)界面的功能，為何不把PLC的功能用軟件來實(shí)現(xiàn)呢？PC機(jī)價(jià)格廉價(jià)，有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機(jī)交互的功能。如果軟件功能完善，那么利用這些軟件可以進(jìn)行方便的工業(yè)控制流程的實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)監(jiān)控，完成報(bào)警、歷史趨勢(shì)和各種復(fù)雜的控制功能，同時(shí)節(jié)約控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)間。配上遠(yuǎn)程I/O和智能I/O后。軟PLC也能完成復(fù)雜的分布式控制任務(wù)。在隨后的幾年，軟PLC的開發(fā)也呈上升的勢(shì)頭。但后來軟PLC并沒有出現(xiàn)人們想象的那樣占有市場(chǎng)的份額，這是因?yàn)檐汸LC本身存在的一些缺陷造成的：〔1〕軟PLC對(duì)維護(hù)和效勞人員的要求較高；〔2〕電源故障對(duì)系統(tǒng)影響較大；〔3〕在占絕大多數(shù)的低端應(yīng)用場(chǎng)合，軟PLC沒有優(yōu)勢(shì)可言；〔4〕在可靠性方面和對(duì)工業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性方面和PLC無法比較；〔5〕PC機(jī)開展速度太快，技術(shù)支持不容易保證。2.4PLC與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較2.4．1PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較從某種意義上說，PLC是從繼電接觸控制開展而來的。兩者既有相似性又有不同之處。1)繼電接觸控制全部用硬器件、硬觸點(diǎn)和“硬〞線連接，為全硬件控制；PLC內(nèi)部大局部采用“軟〞電器、“軟〞接點(diǎn)和“軟〞線連接，為軟件控制。2)繼電接觸控制系統(tǒng)體積大；PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。3)繼電接觸控制全為機(jī)械式觸點(diǎn)，動(dòng)作慢；PLC內(nèi)部全為“軟接點(diǎn)〞，動(dòng)作快。4)繼電接觸控制功能改變，須拆線、接線乃至更換元器件，比較麻煩；PLC控制功能改變，一般僅需修改程序即可，極其方便。5)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工與調(diào)試比繼電接觸控制系統(tǒng)周期短。6)PLC控制的自檢和監(jiān)控功能比繼電接觸控制的強(qiáng)。7)PLC的應(yīng)用范圍比繼電接觸控制的要廣泛。8)PLC可靠性比繼電接觸控制的高。此外，可編程序控制器與繼電接觸器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同?？删幊绦蚩刂破魇且苑磸?fù)掃描的方式工作，是循環(huán)地、連續(xù)逐條執(zhí)行程序，任一時(shí)刻它只能執(zhí)行一條指令，也就是說可編程序控制器是以“串行〞方式工作的。而繼電-接觸器是按“并行〞方式工作的，或者說是按同時(shí)執(zhí)行方式工作的，只要形成電流通路，就可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。繼電-接觸器控制的并行工作方式因觸點(diǎn)動(dòng)作的延誤易產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配等問題，這些在串行工作方式的可編程序控制器中不會(huì)發(fā)生。表2-1

可編程序控制器與繼電器柜的區(qū)別

可編程序控制器繼電器柜控制方式程序〔軟件〕繼電器配線〔硬件〕控制功能

指令以軟件實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？鞓纺芸刂?/p>

器件功能有限，隨規(guī)模加大而大型化控制要素?zé)o觸點(diǎn)〔也有有觸電的〕，高可靠性，壽命長(zhǎng)，高速控制。有觸點(diǎn)，壽命有限，低速控制變更控制更改程序可適應(yīng)各種控制對(duì)象更改器件之間連接，更改困難2.4.2PLC也是隨著微型計(jì)算機(jī)的開展而開展，PLC實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)專為工業(yè)生產(chǎn)控制設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)。兩者既有相似處有差異，主要差異表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)PLC輸出輸入接口較多，中大型PLC輸出輸入接口更多，便于多路多點(diǎn)控制。2)PLC編程簡(jiǎn)便，因?yàn)镻LC是采用易于用戶理解、接收和使用的梯形圖編程語言，指令又不太多，而計(jì)算機(jī)使用匯編語言或其他高級(jí)語言編程，比PLC編程復(fù)雜。3)PLC可靠性高，因?yàn)镻LC是為工作環(huán)境條件比較惡劣的工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)與制造PLC時(shí)已采取了多種有效的抗干擾和提高可靠性措施。4)PLC技術(shù)較容易掌握，使用維護(hù)方便，對(duì)使用者的技術(shù)水平要求比使用計(jì)算機(jī)時(shí)低。5)PLC采用掃描方式進(jìn)行工作，加之其他一些原因，所以PLC輸入輸出響應(yīng)比計(jì)算機(jī)慢。6)此外PLC體積較小，調(diào)試周期短。表2-2

可編程序控制器與通用計(jì)算機(jī)的區(qū)別比較工程通用計(jì)算機(jī)可編程序控制器工作方式中斷方式掃描方式編程語言匯編語言、高級(jí)語言助記符語句表、梯形圖等工作環(huán)境要求較高可在較差的環(huán)境下工作對(duì)使用者的要求需進(jìn)行專門的學(xué)習(xí)培訓(xùn)才能掌握語言易學(xué)，稍加培訓(xùn)即可使用可靠性商業(yè)級(jí)要求工業(yè)級(jí)，且有多種特殊設(shè)計(jì)，包括監(jiān)視計(jì)時(shí)器功能(WatchDogTitner-WDT)系統(tǒng)軟件功能強(qiáng)大，但占用存儲(chǔ)空間過大功能專用，占用存儲(chǔ)空間小適用領(lǐng)城辦公、管理，科學(xué)計(jì)算、家庭工業(yè)控制從上邊的論述和比較可以看出。由PLC的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場(chǎng)合設(shè)計(jì)的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計(jì)算機(jī)要好的多，而且它操作簡(jiǎn)單靈活，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展所以在本設(shè)計(jì)中采用PLC來進(jìn)行邏輯控制。2.5可編程控制器的工作原理PLC采用“順序掃描、不斷循環(huán)〞的方式進(jìn)行工作。步驟如下：按照用戶控制要求編制好程序，并存于存儲(chǔ)器中，當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，CPU執(zhí)行命令，按指令序號(hào)〔或地址號(hào)〕順序地作周期性循環(huán)掃描工作。如果沒有跳轉(zhuǎn)指令，那么它就從設(shè)置的第一條指令開始，逐條順序執(zhí)行用戶設(shè)定的程序，直到程序結(jié)束為止。然后重新返回第一條指令，開始下一輪的工作。在每一次的掃描過程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采集和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作，周而復(fù)始地進(jìn)行下去。PLC的掃描工作過程分為：采集輸入信號(hào)、程序執(zhí)行和輸出刷新三階段，并進(jìn)行周期性的循環(huán)工作。1．采集輸入信號(hào)階段PLC以掃描工作方式按順序?qū)λ休斎攵说妮斎霠顟B(tài)進(jìn)行一次采集，并存入存放器中，此時(shí)存放器會(huì)因采集到信號(hào)被刷新。接下來是進(jìn)入程序處理階段，在執(zhí)行程序階段時(shí)，即便輸入狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入存放器的內(nèi)容也不會(huì)跟著改變，也就是說輸入狀態(tài)的變化只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被采集到。2．程序執(zhí)行階段這個(gè)階段PLC對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描執(zhí)行。如果程序用梯形圖來表示的話，那么總是從上到下，從左到右順序執(zhí)行。如果遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，根據(jù)跳轉(zhuǎn)的條件是否滿足，來決定程序是否需要跳轉(zhuǎn)。當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC會(huì)從輸入映像存放器和元件映象存放器中讀出，根據(jù)用戶程序進(jìn)行運(yùn)算，然后將結(jié)果再次存入元件映象存放器中，對(duì)于元件映象存放器來說，其內(nèi)容也會(huì)隨程序執(zhí)行的過程而變化的。3．輸出刷新階段所有程序執(zhí)行完畢后，然后進(jìn)入輸出處理階段。這一階段中，PLC會(huì)將輸出映象存放器中與輸出有關(guān)的狀態(tài)〔輸出繼電器狀態(tài)〕轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，然后通過一定方式輸出，并驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。也就是說，PLC在一個(gè)掃描周期內(nèi)對(duì)輸入狀態(tài)的采集只在輸入采樣階段進(jìn)行，當(dāng)PLC進(jìn)入程序執(zhí)行階段后輸入端將被封鎖，一直到下一個(gè)掃描周期的輸入采集階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行再次采集，這定義為集中采集，概括為在一個(gè)掃描周期內(nèi)，集中一段時(shí)間對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行采集。在用戶程序中，如果對(duì)輸出結(jié)果屢次賦值，那么最后一次有效。在一個(gè)掃描周期以內(nèi)，只在輸出刷新階段才能將輸出狀態(tài)從輸出映象存放器中輸出，再對(duì)輸出接口進(jìn)行刷新，但在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象存放器中，這種方式稱為集中輸出。對(duì)于小型PLC來說，其I/O點(diǎn)數(shù)較少，用戶程序也較短，一般采用集中采集、集中輸出的方式，雖然在一定程度上降低了響應(yīng)速度，但PLC工作時(shí)間與外部輸入/輸出設(shè)備隔離，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。對(duì)于大中型PLC來說，其I/O點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)，用戶程序很長(zhǎng)，如果想提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，可以采用定期采集、定期輸出的方式，或中斷輸入、輸出方式以及采用智能I/O接口等多種方式。3五層電梯PLC選型3.1當(dāng)今PLC的主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品目前，我國(guó)市場(chǎng)上主要有以下幾家PLC產(chǎn)品：1德國(guó)西門子公司的產(chǎn)品，目前有SIMATICS5-155/135系列、SIMATICS7-400/300/200系列產(chǎn)品；2施耐德公司，包括早期引進(jìn)莫迪康公司的產(chǎn)品，目前有Micro、Quantum、Premium、Momentum等產(chǎn)品；3羅克韋爾公司〔包括AB公司〕PLC產(chǎn)品，目前有SLC、MicroLogix、ControlLogix等產(chǎn)品；4GE公司的SERIES、GE9070、GE9030系列產(chǎn)品；5日本的歐姆龍、三菱、富士、松下等公司的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在各個(gè)行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，但由于最初在各行業(yè)的使用根本都是作為成套設(shè)備的電器配套產(chǎn)品被引入，所以在每個(gè)行業(yè)都有一些主流的應(yīng)用。比方在冶金工業(yè)上根本都是由西門子公司的產(chǎn)品覆蓋，另外GE公司產(chǎn)品也有一定的市場(chǎng)，還有AB公司把持的水利、水處理，施耐德公司把持的電力領(lǐng)域等。但是隨著各個(gè)公司產(chǎn)品的本地化和多樣化，使得在各行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也不斷加劇，我們?cè)趯?duì)PLC產(chǎn)品的使用也有了原來越多的選擇。3.2幾個(gè)PLC主要生產(chǎn)廠家的介紹1西門子德國(guó)西門子〔SIEMENS〕公司生產(chǎn)的可編程程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子〔SIEMENS〕公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、s7-200、s7-300、s7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等，西門子s7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC〔如s7-200〕，小規(guī)模性能要求的PLC(如s7-300)和中高性能要求的PLC〔如s7-400〕等。〔1〕SIMATICS7-200PLCS7-200是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。它的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行還是連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。它還可提供4個(gè)不同的根本型號(hào)和8中CPU可供選擇使用?！?〕SIMATICS7-300PLCS7-300PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效的實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；方便的人機(jī)界面效勞已經(jīng)集成在s7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。〔3〕SIMATICS7-400PLCS7-400PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程控制器。其采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只需要適當(dāng)?shù)脑黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。2施耐德以前施耐德的PLC產(chǎn)品有Modicon旗下的Quantum、Compact〔已停產(chǎn)〕、Momentum等系列，編程軟件是Concept；而TE旗下的Premium、Micro系列那么使用PL7，各顧各的使用起來不是很方便，施耐德在整合了Modicon和TE品牌的自動(dòng)化產(chǎn)品后〔Modicon今后只代表TE的高端自動(dòng)化產(chǎn)品系列，不再作為品牌單獨(dú)出現(xiàn)〕，將Unity軟件作為未來PLC的統(tǒng)一平臺(tái)〔小型PLC暫不在此列〕，目前僅支持Quantum、Premium和M3.0三個(gè)高端系列。至于Momentum和Micro作為成熟產(chǎn)品未來不會(huì)有多大的改良，所以會(huì)繼續(xù)沿用原來的平臺(tái)。小型的Twido系列現(xiàn)在使用TwidoSoft軟件〔國(guó)外已經(jīng)開始使用TwidoSoft，不過估計(jì)短時(shí)間內(nèi)還不會(huì)引入中國(guó)〕，至于最簡(jiǎn)單的邏輯控制器ZelioLogic的編程軟件Zeliosoft現(xiàn)在也已經(jīng)推出中文版了。3GE系列90-30PLC今天的生產(chǎn)面臨需要更廣泛的控制解決方案使操作更加靈活的壓力。因此，GEFanuc提供系列90-30PLC來提供從簡(jiǎn)單繼電器替換到復(fù)雜中檔自動(dòng)化控制的多種功能，系列90-30有超過100個(gè)離散量和模擬量I/O模塊以及一個(gè)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)，可以滿足您的應(yīng)用需求，并且隨著您企業(yè)的增長(zhǎng)而進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。4三菱以其高性能，低價(jià)格應(yīng)和了中國(guó)工控行業(yè)的需求，在國(guó)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。三菱PLC產(chǎn)品系列十分豐富，可以廣泛的滿足不同用戶的需求。三菱電機(jī)公司的PLC主要有以下幾個(gè)系列：FX1S系列：三菱PLC是一種集成性小型單元的PLC。具有完整的性能和通訊功能等擴(kuò)展性。如果考慮安裝空間和本錢是一種理想選擇。FX1N系列：是三菱電機(jī)推出的功能強(qiáng)大的普及型PLC，具有擴(kuò)展輸入輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴(kuò)展性。是一款廣泛應(yīng)用于一般的順序控制的PLC。FX2N系列：是三菱PLC是FX家族最先進(jìn)的系列，具有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn)，位工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。FX3U：是三菱電機(jī)公司最近推出的新型第三代PLC，可能稱得上是小型至尊品。根本性能大幅提升，集體管輸出型的根本單元內(nèi)置了3軸獨(dú)立最高100HZ的定位功能，并且增加了新的定位指令，從而使得定位控制功能更加強(qiáng)大，使用更為方便。3.3方案的選擇方案一：采用日本三菱公司的F1系列PLC，三菱設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，具有很強(qiáng)的抗干擾能力及優(yōu)良的性能價(jià)格比。PLC常用的編程語言有幾種：梯形圖語言、助記符語言、邏輯功能圖和某些高級(jí)語言；F2X系列的PLC系統(tǒng)最大I/O點(diǎn)數(shù)為128點(diǎn)，配置擴(kuò)展單元可達(dá)256點(diǎn)。F2X系列機(jī)執(zhí)行根本指令速度為0.48us/步，用戶程序存儲(chǔ)器的容量可擴(kuò)展至8k步。它有與F1兼容的20條根本指令和2條步進(jìn)指令，此外還有功能強(qiáng)大的95種功能指令。它有6個(gè)和普通入口兼容的高速計(jì)數(shù)器輸入點(diǎn)，最高計(jì)數(shù)頻率為10KHz。方案二：采用西門子SIMATICs7-200系列。S7--200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以到達(dá)控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7--200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。它集成6輸入/4輸出共10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，無I/O擴(kuò)展能力。擁有6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出以及1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)，西門子s7-200PLC揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等。

STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專門為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)，可用梯形圖〔LAD〕、語句表〔STL〕和功能塊圖三種編程語言編制程序，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。STEP7-Micro/WIN32提供兩套指令集，即SIMATIC指令集〔S7-200方式〕和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)指令集〔IEC1131-3方式〕。程序編制完成之后，利用PLC與計(jì)算機(jī)專用的PC/PPI電纜傳送程序至PLC。綜上所述，了解到西門子s7-200PLC具有功能強(qiáng)大、價(jià)格低廉、編程方便等優(yōu)點(diǎn)。所以選用s7-200PLC來控制五層電梯。4電梯系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1電梯系統(tǒng)的根本要求在這個(gè)程序中要實(shí)現(xiàn)5層電梯的換向和換速的控制，設(shè)計(jì)中只對(duì)這一控制功能必須的信號(hào)進(jìn)行設(shè)置。主要完成對(duì)PLC輸入輸出點(diǎn)確實(shí)定。設(shè)計(jì)五層的上下行的電梯控制要求，按照一定的要求，通過PLC的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下〔無人值守〕的換速和換向控制。要求如下：〔1〕換向說明當(dāng)電梯轎內(nèi)或門廳呼叫按鈕按下時(shí)，根據(jù)檢測(cè)到的上行或下行指令給出相應(yīng)的信號(hào)，從而控制電梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。當(dāng)有多個(gè)呼叫信號(hào)到達(dá)時(shí)，執(zhí)行方式為優(yōu)先響應(yīng)電梯運(yùn)行方向上的信號(hào)，再相應(yīng)另一方向的信號(hào)。對(duì)未及時(shí)相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行保存。〔2〕換速說明電梯正常運(yùn)行狀態(tài)下以快速啟動(dòng)，當(dāng)要到達(dá)需要停止的樓層時(shí)，給出換速信號(hào)控制拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)行，以確保電梯平穩(wěn)的停止在目標(biāo)位置。4.2五層電梯控制的PLC總體設(shè)計(jì)思想首先要設(shè)置PLC的輸入，根據(jù)電梯的特點(diǎn)，輸入輸出應(yīng)該包括以下幾局部：轎內(nèi)及各門廳控制按鈕主要是轎內(nèi)的樓層選擇數(shù)字鍵1~5；各層門廳按鈕，除一層只設(shè)置上升按鈕、五層只設(shè)置下降按鈕外，其他幾層要設(shè)置上升和下降兩個(gè)按鈕。電梯運(yùn)行位置檢測(cè)為確保電梯的正常停止，在各層設(shè)置位置檢測(cè)元件，當(dāng)電梯運(yùn)行到每層時(shí)，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)元件給出信號(hào)到PLC。輸出信號(hào)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制的輸出，包括正向控制、反向控制、快速控制和慢速設(shè)置4個(gè)輸出，其中正反向控制輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)繼電器完成對(duì)電機(jī)方向的控制，快慢速輸出所驅(qū)動(dòng)的繼電器是實(shí)現(xiàn)對(duì)加減速電阻的控制，具體的電機(jī)速度變化的實(shí)現(xiàn)方式依據(jù)實(shí)際情況不同而不同。具體的系統(tǒng)的整體框圖如下所示：圖4-1五層電梯控制的系統(tǒng)框圖4.3可編程控制器機(jī)型的選擇為了完成設(shè)定的控制任務(wù),主要根據(jù)電梯控制方式與輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和占用內(nèi)存的多少來確定PLC的機(jī)型。本系統(tǒng)為五層樓的電梯,采用集選控制方式。所需輸入/輸出點(diǎn)數(shù)估算如下:通過對(duì)輸入輸出點(diǎn)的估計(jì)不超過128，所以使用微型s7-200PLC。S7-200PLC是一種小型可編程邏輯控制器〔MicroPLC〕，可應(yīng)用于各種小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)。高集成度的設(shè)計(jì)、低廉的本錢使得s7-200成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。并且，西門子s7-200PLC具有：極高的可靠性、豐富的指令集、極快的浮點(diǎn)運(yùn)算速度、豐富的擴(kuò)展模塊、強(qiáng)大的內(nèi)部集成功能等幾個(gè)方面的出色表現(xiàn)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)為五層樓電梯控制系統(tǒng)，采用S7—200CPU226加上一個(gè)擴(kuò)展模塊EM223的24VDC輸入法16點(diǎn)/輸出16點(diǎn)類型和一個(gè)EM222的8點(diǎn)輸出模塊。它是24點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出點(diǎn)加上16點(diǎn)擴(kuò)展輸入和24點(diǎn)擴(kuò)展輸出。根本上可以滿足五層樓的電梯控制系統(tǒng)。CPU226參數(shù)見附錄一。4.4五層電梯控制的主電路及門控圖交流雙速電梯的主電路圖如下所示。圖中M1為YTD系列專用雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)〔6/24極〕；KM1、KM2為電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，用以實(shí)現(xiàn)電梯上、下行控制；KM3、KM4為電梯上下速運(yùn)行接觸器，用以實(shí)現(xiàn)電梯的高速與低速運(yùn)行接觸器；L1、L2與R1、R2為串入電動(dòng)機(jī)定子電路中的電抗與電阻，與KM5～KM8配合實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的加減速控制。當(dāng)KM1、KM2與KM3通電吸合時(shí)，電梯將進(jìn)行上行或下行起動(dòng)。延時(shí)后KM5、KM8依次通電吸合，切除R1、L1電梯將轉(zhuǎn)為上行或下行的穩(wěn)速運(yùn)行；當(dāng)電梯接收到停層指令后，KM3斷電釋放，KM4通電吸合，電機(jī)轉(zhuǎn)為低速接法，串入阻抗制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上升與下降的低速運(yùn)行，且KM6～KM8依次通電吸合，用來控制制動(dòng)過程的強(qiáng)度，提高停車制動(dòng)的舒適度。至平層位置時(shí)，接觸器全部釋放，抱閘抱死，電梯停止運(yùn)行。在檢修狀態(tài)時(shí)，電梯只能在低速接法下點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。門控電機(jī)主電路圖附錄所示，KMK是控制電機(jī)正轉(zhuǎn)即開門；KMG是控制電機(jī)反轉(zhuǎn)即關(guān)門。圖4-2交流雙速電梯的主電路圖圖4-3門控電機(jī)主電路圖4.5PLC外部接線圖本設(shè)計(jì)的PLC外部接線圖如下圖.圖4-4五層電梯控制系統(tǒng)接線圖圖4-5五層電梯PLC擴(kuò)展模塊接線圖5電梯的軟件設(shè)計(jì)5.1PLC的編程語言PLC程序是PLC指令的有序集合，PLC運(yùn)行程序就是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的一條條指令。指令是指示PLC動(dòng)作的文字代碼或圖形符號(hào)。使用的編程語言不同，這些文字代碼和圖形符號(hào)就不相同。但從本質(zhì)上來講，指令的實(shí)質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計(jì)算機(jī)一樣，PLC的編程軟件通過編譯系統(tǒng)把PLC程序編譯成機(jī)器代碼。PLC提供了功能較為完整的編程語言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用PLC的編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序〞。PLC的編程語言一般有五種：順序功能圖(SequentialFunctionChart)、梯形圖(LadderDiagram)、功能塊圖(FunctionBlockDiagram)、指令表(InstructionList)和結(jié)構(gòu)文本(StructuredText)。其中，順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能塊圖(FBD)是圖形編程語言，指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(ST)是文字語言。梯形圖(LD)是目前使用最廣泛的PLC圖形編程語言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達(dá)清楚。本系統(tǒng)PLC程序的編制采用梯形圖語言，編程軟件為STEP7。該軟件能夠完成制作程序、對(duì)可編程控制器CPU的寫入/讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、PLC錯(cuò)誤診斷等一系列功能。5.2STEP7編程軟件的編程語言及根本指令5.2.1STEP7編程軟件的編程語言標(biāo)準(zhǔn)的STEP7軟件包配3種根本編程語言，即梯形圖〔LAD〕、功能塊圖〔FBD〕、語言表〔STL〕和順序功能圖編程語言，它們?cè)赟TEP7中可以相互轉(zhuǎn)換。本實(shí)驗(yàn)采用梯形圖這種編程語言。梯形圖結(jié)構(gòu)形式類似地傳統(tǒng)的繼電器控制電路，它是由圖形符號(hào)連接而成，這些符號(hào)分別代表常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、并聯(lián)接線、串聯(lián)接線及繼電器線圈等，每個(gè)觸點(diǎn)和線圈都有一個(gè)編碼。梯形圖具有如下特點(diǎn)：①梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列，也是程序的執(zhí)行順序。通常每個(gè)繼電器線圈為一邏輯行，即一層階梯。每一邏輯起始于母線，然后是觸點(diǎn)的各種連接，最后經(jīng)過繼電器線圈終止于母線，整個(gè)梯形圖呈現(xiàn)梯形。②梯形圖中的繼電器不同于傳統(tǒng)繼電器控制線路中的物理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是內(nèi)部存儲(chǔ)中的位觸發(fā)器，因此稱為“軟繼電器〞或“軟元件〞。這些軟元件輸出繼電器，輔助繼電器，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器及狀態(tài)器等，它們均有無限常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。在PLC內(nèi)部可以自由選取使用。如果某個(gè)位觸發(fā)為“1〞，表示對(duì)應(yīng)的繼電器線圈接通，相應(yīng)的常開觸點(diǎn)都閉合，而常閉觸點(diǎn)都斷開。③梯形圖是一種形象化的編程語言，其兩端的母線是沒有電源連接。因此核彈頭形圖中不存真實(shí)的物理電流，而具有“概念〞電流，是用戶程序運(yùn)算過程中滿足輸出執(zhí)行條件的形象化表示方式?！案拍瞑曤娏髦荒軓淖蟮接伊鲃?dòng)，層次的改變是從上到下。④輸入繼電器只能從外部輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)，而不能由內(nèi)部其他觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。因此在梯形圖中只能出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)而不出現(xiàn)線圈，輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)即表示相對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)的變化。⑤輸出繼電器用于PLC的輸出控制，它是通過外輸出觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行器。因此，在梯形圖中的某個(gè)輸出繼電器的線圈接能時(shí)，表示在對(duì)應(yīng)的輸出端子上有輸出信號(hào)。⑥PLC內(nèi)部其他軟元件的觸點(diǎn)不能驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行器，它們只供PLC內(nèi)部使用。⑦當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，CPU接梯形圖中元件排列順序從上而下，從左到右逐行處理。5.2.2STEP7編程軟件的根本指令STEP7編程軟件的根本指令有位邏輯指令、計(jì)數(shù)器與計(jì)時(shí)器指令、傳送與比較指令、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令、算術(shù)運(yùn)算指令、移位與循環(huán)指令、程序控制指令等。5.3程序設(shè)計(jì)思想這個(gè)五層電梯換向換速控制子程序編寫時(shí)，為了易于理解，在實(shí)現(xiàn)手法上逐個(gè)進(jìn)行了邏輯上的處理。對(duì)轎內(nèi)控制和門廳控制信號(hào)的分別處理，使得條理性更加清楚，但同時(shí)也增大了代碼長(zhǎng)度，當(dāng)使用一些資源有限的可編程控制器時(shí)，可以考慮進(jìn)行合并處理。分析子程序可以看出，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，PLC輪詢各個(gè)信號(hào)的狀態(tài)，對(duì)于電梯的方向的控制、狀態(tài)激發(fā)主要取決于第二類和第三類信號(hào)，對(duì)于同時(shí)到達(dá)樓層的信號(hào)，還要同時(shí)考慮優(yōu)先響應(yīng)以及狀態(tài)保持的問題。對(duì)于電梯的正反向控制在此子程序的設(shè)計(jì)中時(shí)利用了樓層檢測(cè)的信號(hào)，當(dāng)某曾的呼叫信號(hào)到達(dá)時(shí)，通過樓層信號(hào)的邏輯組合，可以判斷當(dāng)前電梯所處的位置，這樣就可以決定電梯應(yīng)該運(yùn)行的方向。在優(yōu)先和保持設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用電梯上下行的中間狀態(tài)，下行時(shí)可以相應(yīng)執(zhí)行下呼叫按鈕信號(hào)，對(duì)于上行呼叫信號(hào)，通過該樓層位置信號(hào)和下行狀態(tài)的邏輯組合進(jìn)行保持；對(duì)于上行狀態(tài)也是如此處理。這樣就很好的完成了對(duì)對(duì)多個(gè)呼叫信號(hào)的處理。在速度轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)上，通過樓層位置信號(hào)和對(duì)應(yīng)樓層的指令信號(hào)共同形成控制指令。系統(tǒng)離開某層向目標(biāo)層運(yùn)行時(shí)以高速開始的。對(duì)于目標(biāo)層，如果系統(tǒng)執(zhí)行到該層的指令，那么檢測(cè)是否到達(dá)目標(biāo)層〔有目標(biāo)層的位置檢測(cè)信號(hào)給出〕，一旦得到信號(hào)就開始轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)行直至停止。5.4編程分析電梯控制系統(tǒng)的換向換速控制主要取決于外部各個(gè)輸入信號(hào)之間的邏輯組合。針對(duì)輸入的4組信號(hào)，可以分為3類考慮。第一類是輸入的樓層檢測(cè)信號(hào)，對(duì)應(yīng)每一層分別為I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。首先這類信號(hào)可以提供電梯所在的樓層信息，使用它們進(jìn)行樓層指示。另外，還可以使用這類信息與另外兩組信號(hào)配合，實(shí)現(xiàn)樓層內(nèi)相關(guān)的控制指令以及拖動(dòng)電機(jī)的加減速控制。第二類信號(hào)是電梯轎內(nèi)的樓層選擇信號(hào)，也就是對(duì)應(yīng)的1~5層的I0.5、I0.6、I0.7、I1.0、I1.1.這幾個(gè)信號(hào)是由轎內(nèi)的數(shù)字按鈕發(fā)出的，他們與第一類信號(hào)配合實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯升降的控制。第三類信號(hào)為電梯門廳的升降按鈕產(chǎn)生的8個(gè)上下信號(hào)，包括2層向下〔I1.2〕、3層向下〔I1.3〕、4層向下〔I1.4〕、5層向下〔I1.5〕以及1層向上〔I1.6〕、2層向上〔I1.7〕、3層向上〔I2.0〕、4層向上〔I2.1〕.這里的8個(gè)信號(hào)與點(diǎn)擊運(yùn)行方向信號(hào)以及第一類信號(hào)配合，可用于提供對(duì)電梯門廳升降按鈕的響。先考慮電梯轎內(nèi)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的邏輯關(guān)系。依據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，當(dāng)在轎內(nèi)按下樓層選擇按鈕時(shí)，系統(tǒng)要判斷電梯此時(shí)所處的狀態(tài)，從而確定應(yīng)該向上還是向下運(yùn)行，對(duì)拖動(dòng)電機(jī)而言也就是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。這就需要上述的第一類信號(hào)來幫助實(shí)現(xiàn)，當(dāng)某樓層被選擇后，看其上的樓層是否有電梯的在位信號(hào)，如果有那么表示電梯正處于該樓層的上方，應(yīng)使電梯向下運(yùn)行才能到達(dá)該層，反之那么向上運(yùn)行。這樣就可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯方向的控制。再考慮門廳升降按鈕的處理。同上面的思路相同，電梯位置信號(hào)可以用來產(chǎn)生電梯是在信號(hào)產(chǎn)生這層樓的上方還是下方，而電梯的當(dāng)前工作狀態(tài)〔向上還是向下〕那么可以用來暫時(shí)優(yōu)先同時(shí)出現(xiàn)的多個(gè)信號(hào)的同向信號(hào)。對(duì)于電梯的上下轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換，那么取決于電梯位置信號(hào)。當(dāng)電梯從某一層啟動(dòng)時(shí)，是以高速開始的，到達(dá)目標(biāo)層時(shí)，會(huì)有該層的位置信號(hào)到來，此時(shí)將速度轉(zhuǎn)換為低速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證平穩(wěn)停止。根據(jù)上述分析得到的控制邏輯，可以完成對(duì)可編程序控制器的編寫工作。在編程中，要利用可編程控制器的中間狀態(tài)存放器來表示各個(gè)中間狀態(tài)，利用這些中間狀態(tài)與其他信號(hào)組合來實(shí)現(xiàn)要求的邏輯功能。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，PLC輪詢各個(gè)信號(hào)的狀態(tài)，對(duì)于電梯的方向控制、狀態(tài)激發(fā)主要取決于第二類和第三類信號(hào)，對(duì)于同時(shí)到達(dá)的樓層信號(hào)，還要考慮優(yōu)先響應(yīng)以及狀態(tài)保持的問題。對(duì)于電梯的正反向控制在此程序的設(shè)計(jì)中是利用了樓層檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)某曾的呼叫信號(hào)到達(dá)時(shí)，通過樓層信號(hào)的邏輯組合，可以判斷當(dāng)前電梯所處的位置，這樣就可以決定電梯應(yīng)該運(yùn)行的方向。在優(yōu)先和保持的設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用電梯上下行的中間狀態(tài)，下行時(shí)可以相應(yīng)執(zhí)行下行呼叫按鈕信號(hào)，對(duì)于上行呼叫信號(hào)，通過改樓層位置信號(hào)和下行狀態(tài)信號(hào)的邏輯組合進(jìn)行保持；對(duì)于上行狀態(tài)也是如此處理。這樣就很好的完成了對(duì)多個(gè)信號(hào)的處理。在速度轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)上，通過樓層位置信號(hào)與對(duì)應(yīng)樓層的指令信號(hào)共同形成控制指令。系統(tǒng)離開某曾向目標(biāo)運(yùn)行時(shí)以高速開始的。對(duì)于目標(biāo)層，如果系統(tǒng)執(zhí)行到該層的指令，那么檢測(cè)是否到達(dá)該目標(biāo)層〔由目標(biāo)層的位置檢測(cè)提供信號(hào)〕，一旦得到信號(hào)那么開始轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)行直至停止。5.5PLCI/O分配表5-1PLC的I/O分配1一層平層I0.0.1電梯到一層Q0.11四層向下指令Q2.52二層平層I0.12電梯到二層Q0.22四層向上指令Q2.63三層平層I0.23電梯到三層Q0.33五層向下指令Q2.74四層平層I0.34電梯到四層Q0.44向上到一層Q3.15五層平層I0.45電梯到五層Q0.55向上到二層Q3.26內(nèi)呼一層I0.56電梯向上指令Q0.66向上到三層Q3.37內(nèi)呼二層I0.67電梯向下指令Q0.77向上到四層Q3.48內(nèi)呼三層I0.78到一層指令Q1.18向上到五層Q3.59內(nèi)呼四層I1.19到二層指令Q1.29向下到一層Q4.110內(nèi)呼五層I1.210到三層指令Q1.310向下到二層Q4.211一層外呼上行I1.311到四層指令Q1.411向下到三層Q4.312二層外呼上行I1.412到五層指令Q1.512向下到四層Q4.413三層外呼上行I1.513電梯離開樓層Q1.613向下到五層Q4.514四層外呼上行I1.614換速指令Q1.714電梯向上Q3.615二層外呼下行I1.715一層向上指令Q2.015電梯向下Q3.716三層外呼下行I2.016二層向下指令Q2.116電梯快速Q(mào)4.617四層外呼下行I2.117二層向上指令Q2.217電梯慢速Q(mào)4.718五層外呼下行I2.218三層向下指令Q2.31919三層向上指令Q2.41樓向下呼叫或選層2樓向下呼叫或選層3樓向下呼叫或選層1樓向下呼叫或選層2樓向下呼叫或選層3樓向下呼叫或選層電梯在四樓?5.6編程軟件及其使用5.61計(jì)算機(jī)的配置要求SETP-7Micro/WIN要在PC機(jī)上運(yùn)行，它對(duì)PC機(jī)的最小配置要求如下：〕操作系統(tǒng)Windows2000SP3以上；WindowsXPHome；WindowsXPProfessional；〕硬盤至少100MB以上空間。2軟件的安裝與卸載SETP7-Micro/WINV4.0的安裝步驟：1〕將SETP7-200軟件包翻開，雙擊setup，進(jìn)入安裝向?qū)А?〕按照安裝向?qū)У奶崾就瓿绍浖陌惭b。軟件程序安裝的路徑可以使用默認(rèn)子目錄，也可以用瀏覽按鈕彈出的對(duì)話框選擇子目錄。3〕出現(xiàn)PG/PCinterface窗口單擊OK按鈕。4〕在安裝結(jié)束后，會(huì)出現(xiàn)下面的選項(xiàng)：是，我現(xiàn)在要重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)〔默認(rèn)選項(xiàng)〕；否，我以后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。5〕如果出現(xiàn)該選項(xiàng)，建議用戶選擇默認(rèn)項(xiàng)，單擊“完成〞，完成安裝。3軟件卸載逐步翻開Windows操作系統(tǒng)的開始-設(shè)置-控制面板，在其中單擊“添加/刪除程序〞按鈕，選擇相應(yīng)的SETP-7卸載。完成卸載。5.61硬件連接有三種方式連接s7-200和編程設(shè)備：通過PPI多主站電纜直接連接，或者通過帶有MPI電纜的通信處理卡〔CP〕連接，或者通過以太網(wǎng)通信卡連接，但最常用的是普通的PPI編程電纜。用于s7-200PLC的編程電纜長(zhǎng)度一般均為5m。有RS-232和USB接口的兩種編程電纜可以選擇，編程電纜將PLC的編程口與計(jì)算機(jī)的RS-232口或USB口相連，PLC主機(jī)有兩中供電方式，一種是直流供電，一種是交流供電，但一般在購置時(shí)選擇交流供電方式的CPU主機(jī)單元。2拆卸CPU模塊或者擴(kuò)展模塊如果需要拆卸CPU模塊或者擴(kuò)展模塊，請(qǐng)按以下步驟：1〕關(guān)閉所有電源；2〕撤除模塊上所有連線和電纜，主機(jī)和局部擴(kuò)展模塊的端子排是可拆卸的。該功能可使的拆卸I/O工作變得簡(jiǎn)單，如果有其他擴(kuò)展模塊連接在要拆卸的模塊上，應(yīng)翻開前蓋，拔掉相鄰模塊的擴(kuò)展扁平電纜。3〕拆掉安裝螺釘，拆下模塊，或從35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上扣下模塊。5.6.3用PPI多主站編程電纜與s7-200建立通信時(shí)，常用參數(shù)的設(shè)置如下：1雙擊指令樹“工程〞目錄下的圖標(biāo)，設(shè)置PLC的類型及CPU版本。2將編程設(shè)備〔如PC機(jī)〕的通信地址設(shè)為0，CPU的默認(rèn)地址為2.3PC機(jī)得接口一般使用COM1或USB。4傳輸波特率為9.6kbit/s。如果建立了計(jì)算機(jī)和PLC的在線聯(lián)系，就可以利用軟件檢查、設(shè)置和修改PLC的通信參數(shù)，步驟如需下：1單擊瀏覽條中的系統(tǒng)塊圖標(biāo)，或從“視圖〞菜單中選擇“系統(tǒng)快〔systemblock〕〞選項(xiàng)，將出現(xiàn)系統(tǒng)快對(duì)話框。2單擊“通信口〔port〕〞選項(xiàng)卡，檢查各參數(shù)，確認(rèn)無誤后單擊“確定〞如果需要修改某些參數(shù)，可以先進(jìn)行有關(guān)的修改，再單擊確認(rèn)。3單擊工具條中的下載按鈕，即可把修改后的參數(shù)下載到PLC主機(jī)，當(dāng)然參數(shù)塊得下載也可以與程序下載同時(shí)進(jìn)行。5.61單擊瀏覽條中通信圖標(biāo)，進(jìn)入通信對(duì)話框，雙擊刷新圖標(biāo)。SETP7-Micro/WINV4.0搜索并顯示連接的s7-200CPU的圖標(biāo)。2選擇相應(yīng)的s7-200CPU并單擊OK。如果SETP7-Micro/WINV4.0未能找到s7-200CPU，應(yīng)單擊設(shè)置PC/PG接口按鈕，核對(duì)通信參數(shù)設(shè)置，并重復(fù)以上步驟。6電梯的仿真6.1程序仿真步驟1把程序?qū)С霰４鏋?.awl格式文件。2翻開仿真軟件，設(shè)置CPU類型。添加相應(yīng)的擴(kuò)展模塊EM223和EM222。3裝載awl文件。4監(jiān)控梯形圖，運(yùn)行PLC。5點(diǎn)擊輸入點(diǎn)，使相應(yīng)輸入點(diǎn)閉合，查看梯形圖輸出情況。6.2仿真軟件設(shè)置本畢業(yè)設(shè)計(jì)的仿真軟件是運(yùn)用西門子S7_200_sim1.2，該軟件使用步驟如下：雙擊翻開該軟件，帶進(jìn)入軟件后就按照以下方法設(shè)置PLC配置。圖1PLCCPU設(shè)置界面設(shè)PLC配置完成后的界面如下列圖所圖2PLC配置設(shè)置完成的界面2裝載程序步驟：在軟件的工作界面上點(diǎn)擊圖標(biāo)，將出現(xiàn)對(duì)話框并如圖左所示選擇，最后點(diǎn)擊這樣程序?qū)⒆詣?dòng)裝載到軟件，最后點(diǎn)擊后就可以進(jìn)行仿真。注：在裝在程序前應(yīng)先在編程軟件上導(dǎo)出程序保存為.awl格式當(dāng)剛開始轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電梯處于離開樓層，只有Q1.6亮，如圖圖3切換到運(yùn)行狀態(tài)截圖6.3樓層信號(hào)的產(chǎn)生與消除當(dāng)電梯運(yùn)行到某一層樓時(shí)，對(duì)應(yīng)樓層的感應(yīng)器將會(huì)接受到感應(yīng)信號(hào)，并與它的相鄰樓層進(jìn)行互鎖，從而保證電梯樓層信號(hào)在邏輯上的唯一，并將此信號(hào)送樓層指示。例如：以第二層為例，當(dāng)電梯停在一樓時(shí)，當(dāng)電梯到達(dá)第二層時(shí)，二樓的感應(yīng)器接通〔I0.1〕，只有當(dāng)三樓、一樓的感應(yīng)器I0.2、I0..0沒有接通的情況下才能正常的顯示。Q1.7亮表示換速。仿真效果如所示。電梯此時(shí)在一樓。圖4電梯在一樓截圖然后接到向上到二樓的指示，圖5電梯接到內(nèi)呼二樓截圖Q0.6表示電梯向上指令，Q1.2表示到二層指示，然后Q3.2表示想上到二層，當(dāng)二層檢測(cè)到樓層到位信號(hào)時(shí)即I0.1接通時(shí)，如圖圖6電梯接到二樓到位信號(hào)后截圖表示電梯到了二層。6.4停車信號(hào)的登記與消除當(dāng)乘客在轎內(nèi)選擇1～5層的選層按鈕操作時(shí)，被選中的樓層對(duì)應(yīng)的內(nèi)選記憶燈將會(huì)亮，直到該樓層的樓層感應(yīng)器接受到信號(hào)為止。例如：如果被選中的樓層是三層時(shí)，圖7轎內(nèi)呼叫三層截圖即此時(shí)電梯向上指令動(dòng)作Q0.6亮，電梯離開樓層Q1.6，電梯向上到三層Q3.3，向下到三層 Q4.3，電梯快速Q(mào)4.6，都亮，然后到三層平層時(shí)，此時(shí)I0.7斷開，I0.2接通，得下列圖圖8到達(dá)三層截圖此時(shí)電梯到三層平層Q0.3亮，Q4.7電梯慢速指示燈亮。6.5外召喚信號(hào)的登記與消除在廳外呼梯時(shí)，呼梯信號(hào)應(yīng)被接收與記憶。當(dāng)?shù)皆搶訒r(shí)，假設(shè)定向方向與目的方向一致時(shí)，呼梯要求被滿足，呼梯信號(hào)被取消。例如：以第三層上外呼為例，當(dāng)電梯在第一層時(shí)，假設(shè)三層有人按外呼上行按鈕到四層時(shí)，首先電梯在一層平層信號(hào)登記，然后接到三層向上的信號(hào)后如圖圖9接到三層外呼向上信號(hào)Q0.6亮表示電梯接收到向上的指令，Q2.4表示三層向上指令，Q3.3表示先向上到三層，當(dāng)?shù)饺龑訒r(shí)，此時(shí)I0.2接通，如圖圖10到達(dá)三層截圖表示到了第三層，然后進(jìn)入電梯，按下轎內(nèi)到四層指令，如圖圖11按下轎內(nèi)到四層指令截圖Q0.6表示的是電梯接收到向上的指令，Q3.4表示向上到四層，然后當(dāng)檢測(cè)到第四層的信號(hào)時(shí)，I0.3接通，如圖圖12電梯由三層到達(dá)四層截圖Q0.4亮表示電梯到了四層?？偨Y(jié)經(jīng)過最近的學(xué)習(xí)和交流，通過各種途徑查閱資料每天進(jìn)入圖書館和電子閱覽室，這近一個(gè)多月讓我重新學(xué)到了很多東西，對(duì)電梯的運(yùn)行過程有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解。對(duì)本專業(yè)知識(shí)也是很好的系統(tǒng)化和實(shí)用化。通過這次設(shè)計(jì)讓我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)根底知識(shí)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是PLC在電梯上控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。采用德國(guó)西門子PLCCPU226加擴(kuò)展模板EM223和EM222，雖然本系統(tǒng)采用的是交流雙速作為電梯的主電路，但是由于采用了R、L的串聯(lián)制動(dòng)，并用繼電器控制接入阻抗的大小，同樣可以用來控制制動(dòng)過程的強(qiáng)度，搞高停車制動(dòng)的舒適度，同時(shí)降低了電梯的本錢。在實(shí)際生活中具有一定的實(shí)際意義。電梯PLC控制系統(tǒng)所涉及的面非常廣，使我原來的知識(shí)得到了穩(wěn)固和加深。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我又學(xué)到了很多新的知識(shí)，特別是電梯的根本結(jié)構(gòu)、根本工作原理、PLC的編程方法、軟件的仿真、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。而且這是一次難得的把所學(xué)的理論知識(shí)在實(shí)踐中加以運(yùn)用的時(shí)機(jī)，使之更融會(huì)貫穿，對(duì)我日后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助。本次設(shè)計(jì)通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富。但此次設(shè)計(jì)肯定還有很多足的地方，例如電梯舒適度可以采用變頻器調(diào)速、電梯的數(shù)碼管顯示等都可以使電梯更加舒適、平安、可靠。致謝本文采用了cpu-226PLC設(shè)計(jì)的五層電梯的控制系統(tǒng)，使我們深刻的學(xué)習(xí)到了PLC這門學(xué)科的重要性。本次設(shè)計(jì)只需要五層電梯，但是卻考慮到了平時(shí)生活中我們不太注意的細(xì)節(jié)，如電梯的速度、電梯的停止和優(yōu)先級(jí)的選擇，這些都在編程的時(shí)候都發(fā)現(xiàn)了問題，要注重主干和細(xì)節(jié)的結(jié)合。感謝王霞老師的指導(dǎo)使我穩(wěn)固了PLC學(xué)習(xí)，而且使我學(xué)會(huì)了許多Word的技巧，使我們以后在使用PLC的時(shí)候更加方便。同時(shí)更加感謝在設(shè)計(jì)過程中相互學(xué)習(xí)的同學(xué)們，你們提供給了我不少的信息。讓我更加懂得團(tuán)結(jié)的力量。最后，向在百忙之中抽出珍貴時(shí)間評(píng)審本設(shè)計(jì)的各位專家表示感謝。參考文獻(xiàn)[1]汪曉光等.可編程控制原理及應(yīng)用北京機(jī)械工業(yè)出版社，1994[2]廖長(zhǎng)初.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)重慶重慶大學(xué)出版社，1997[3][4]

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李道霖，電氣控制與PLC原理及應(yīng)用電子工業(yè)出版社2006[6]賈德盛等編著PLC應(yīng)用開發(fā)子程序人民郵電出版社[7]

肖軍,孟令軍編著.可編程序控制器原理及應(yīng)用北京清華大學(xué)出版社2023[8]吳志宏可編程控制器入門及應(yīng)用實(shí)例中國(guó)電力出版社2023[9]

西門子公司.SIMATICS7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)[10]高欽和編著PLC應(yīng)用開發(fā)案例精選〔第二版〕人民郵電出版社2023.7[11]陳家盛主編電梯結(jié)構(gòu)原理及安裝維修北京機(jī)械工業(yè)出版社[12]王永華編著現(xiàn)在電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)〔第二版〕北京航空航天大學(xué)出版社2023[13]Johnsons,D.G.編著ProgrammablecontrollersforfactoryautomationN.Y.MarcelDekker1987.[14]Berger,Hans編著ProgrammablecontrollersBerlinSiemensAktiengesellschaft，1993附錄參考程序如下：TITLE=Network1//電梯檢測(cè)到一層LDI0.0LDQ0.1ANI0.1OLD=Q0.1Network2//電梯檢測(cè)到二層LDI0.1LDQ0.2ANI0.2ANI0.0OLD=Q0.2Network3//電梯檢測(cè)到三層LDI0.2LDQ0.3ANI0.3ANI0.1OLD=Q0.3Network4//電梯檢測(cè)到四層LDI0.3LDQ0.4ANI0.4ANI0.2OLD=Q0.4Network5//電梯檢測(cè)到五層LDI0.4LDQ0.5ANI0.3OLD=Q0.5Network6//轎內(nèi)到一