三層樓電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、三層樓電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試本文介紹一種電梯PLC控制系統(tǒng)。電梯是垂直方向的運(yùn)輸設(shè)備，是高層建 筑中不可缺少的交通運(yùn)輸設(shè)備。它靠電力，拖動(dòng)一個(gè)可以載人或物的轎廂，在 建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運(yùn)動(dòng)，在人們生活中起著舉足輕重的作用。而 控制電梯運(yùn)行的PLC系統(tǒng)也要求越來越高，要求達(dá)到電梯運(yùn)行的“穩(wěn)、準(zhǔn)、快 的運(yùn)行目的。該系統(tǒng)主要由PLC邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動(dòng)機(jī)、 繼電器、接觸器、行程開關(guān)、按鈕、發(fā)光指示器和變頻器組成為一體的控制系 統(tǒng)。本機(jī)控制單元采用以三菱公司的可編程控制器PLC對(duì)機(jī)器進(jìn)展全 過程控制。整個(gè)系統(tǒng)通過PLC邏輯控制電路對(duì)電梯的升降；加、減速；平層；起動(dòng)、制

2、動(dòng)控制。 其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行效率高、平層精度高、易于理解與掌握。關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)電梯邏輯控制電路THREE FLOOR ELEVATOR PLC CONTROL SYSTEM DESIGN AND DEBUGABSTRACTThis text in troduces the con trol system of a ki nd of elevator PLC.The elevator is perpe ndicular direct ional of the conv eya nee equipme nts be indispensablein the high building of t

3、ransportationequipmentstdepends electric power, dragging along to movea car that can carry person or thing and lead a track in the buildingof the well way up doperpendicularityto ascend and descend sport, there is prominent functionin the peoples life.And the control elevator circulate of the PLCsys

4、tem also has more and more high request, request to atta in the moveme nt purpose of steady, quasi-, quick of elevator moveme nt.That system main ly from PLC, logic con trol the electric circuit con stitute .In clude an excha nges differe nee to tread electric motor among them, after the electric ap

5、pliances, get in touch with a machine, route of travel switch and press butt on, give out light the in dicatorcon stituteand tran sducerfor the con trol system of in tegral whole.The this mach in e con trol unit adoption carries on whole process a control to the machine by the programmable con troll

6、er PLC of Mitsubishi pany.The whole system passes PLC, logic con trol the electric circuit is to the riseand fall of elevator;Add, decelerate;Even layer;Start, make to move a control.Its structure is simple and circulate an efficie ncy, even layer accuracy, be easy to prehe nsion and con trol.circui

7、tKEYWORDShe PLC controlssystem elevatorThe logic controlselectric目錄中文摘要 4Abstract 5目錄 6緒論7第一章總體設(shè)計(jì)方案81.1總體方案確實(shí)定 .81.2電梯PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建91.3可行性論證 101.4設(shè)計(jì)的整體布局與其選型 11第二章 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理 .142.1 PLC的體系結(jié)構(gòu) 142.2可編程序控制器的根本結(jié)構(gòu)142.3開關(guān)量I/O模塊162.4可編程序控制器的工作原理 172.5 PLC 的選型 .182.6 PLC控制程序設(shè)計(jì) 19第三章電梯硬件與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì).223.1電氣控制系統(tǒng)

8、 22223.3硬件系統(tǒng)要求與設(shè)計(jì) 253.4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) .32結(jié)論39參考文獻(xiàn) 40附錄一41附錄二 42致謝 .45緒論隨著城市建設(shè)的不斷開展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中 有著廣泛的應(yīng)用。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。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以與自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而 呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，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(tǒng)采用隨機(jī)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(jī)作為信號(hào)控制單元，完成 電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)

9、度和集選運(yùn)行功 能，拖動(dòng)控制如此由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器 PLC取 代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(qū)別。國內(nèi)廠家大多項(xiàng)選擇擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己 設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置本錢較高；而 PLC可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗 干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn) 定可靠等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。電梯是將機(jī)械原理應(yīng)用、電氣技術(shù)、微處理器技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)、人體工 程學(xué)與空氣動(dòng)力學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)集于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑物中的永久 性垂直交通工具。為滿足和提高人們的生活質(zhì)量，電梯的智能化、自動(dòng)化技術(shù) 迅速開展

10、。特別是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)的飛速開展， 現(xiàn)代電梯的技術(shù)含量日益提高。在改善電梯性能的同時(shí)，對(duì)電梯的設(shè)計(jì)、管理 和維護(hù)人員提出了更高的要求。第一章總體設(shè)計(jì)方案載PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC與有關(guān)設(shè)備應(yīng)是 集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)大其功能的 原如此選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置與功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序 控制器、功能表圖與有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)

11、計(jì)選 型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和X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)。1.1總體方案確實(shí)定目前，電梯行業(yè)在我國迅速的開展，在一定程度上占有很大的市場。而在 今天選擇控制電梯運(yùn)動(dòng)的設(shè)備已經(jīng)從傳統(tǒng)的繼電器一接觸器轉(zhuǎn)變成可編程序控 制器PLC?？删幊绦蚩刂破鱌LC3與其他計(jì)算機(jī)控制相比擬：個(gè)人計(jì)算機(jī)有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能，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

12、在工業(yè)現(xiàn)場使用。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)簡稱工控機(jī)也是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，目前比擬流行的 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)的根底上開展起來的，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)。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

13、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。以上各種計(jì)算機(jī)用語控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程 續(xù)控制器的梯形圖語言那樣易于被工廠的電氣人員掌握?？删幊绦蚩刂破魇菍楣S現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)上采取整體密封或 插件組合型，對(duì)印刷電路板、電源、機(jī)架、插座的制造和安裝，均采用了嚴(yán)密 的措施。可編程序控制器由于具有前述的各種優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有不可 比擬的競爭力。當(dāng)然在電梯的控制領(lǐng)域也具有重要的地位，把可編程序控制器用于電梯運(yùn) 動(dòng)的核心局部是很合理的選擇，而且可編程序控制器現(xiàn)在在市場上也是一種成 熟的產(chǎn)品?？傊?，經(jīng)上述比擬可得，我確

14、定選用 PLC空制電梯的運(yùn)行。1.2 電梯PLC空制系統(tǒng)的構(gòu)建1) .機(jī)房機(jī)房用來安裝曳引機(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)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、承重能力與良好的通風(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、轎廂頂與照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕等組 成

15、；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)器鎖與電氣接點(diǎn)。客梯多為自動(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完成的，而轎廂門是 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 平衡轎廂自重和局部的額定載重；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)、速度反應(yīng)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

16、系統(tǒng)是為電動(dòng)機(jī)提供電源的裝置；速度反應(yīng)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；變頻器可以通過改變頻 率的大小來控制其運(yùn)行速度的快慢。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

17、指示和反應(yīng)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，起沖頂和撞底保護(hù)作用；切 斷總電源的極限保護(hù)。1.3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)部與外部各樓層顯示器顯示均為“ T。電梯內(nèi)部與外部各樓電梯門均關(guān)閉。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

18、層指示燈也隨之而變運(yùn)行中電梯門始終關(guān)閉，到過指定層時(shí)，門才打 開。在電梯運(yùn)行過程中，支持其他呼叫。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)指定 樓層后，電梯門會(huì)自動(dòng)打開，經(jīng)過一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉，在過程中，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。FXON系列中的FXON 24M它是將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi) 的微型可編程控制器。在控制器內(nèi)備有模擬電位器與RUN/STOPT關(guān)等，方便功能實(shí)現(xiàn)，通過擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊與根本單元的連接， 可自由地選擇使用方法。實(shí)際運(yùn)行中的控制要求分析實(shí)際中，電梯服務(wù)的對(duì)象是許多乘客，乘客乘坐電梯的目的

19、地是不完全一 樣的，而且，每一個(gè)乘客呼叫電梯的時(shí)間有前有后。因此，我們將電梯在實(shí)際 中的各種具體情況加以分類，做出分析，以便于編制程序。電梯上行分析假如電梯在上行過程中，某樓層有呼叫產(chǎn)生時(shí)，可分以下兩種情況：(1) 假如呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之上、目標(biāo)運(yùn)行層之下，如此電梯應(yīng)在完成前一指令之前先上行至該層，完成該層 呼叫后再由近至遠(yuǎn)的完成其他各個(gè)呼叫動(dòng)作。(2) 呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之下，如此電梯在完成前 一指令之前不響應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。電梯下行分析假如電梯在下行過程中，某樓層有呼叫產(chǎn)生時(shí)，可分以下兩種情況：(1) 假如呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之下、目標(biāo)運(yùn)行層之上，如

20、此電梯應(yīng) 在完成前一指令之前先下行至該層，完成該層呼叫后再由近至遠(yuǎn)的完成其他各 個(gè)呼叫動(dòng)作。(2) 呼叫層處于電梯當(dāng)前運(yùn)行層之上，如此電梯在完成前一指令之前不響 應(yīng)該指令，直至電梯重新處于待命狀態(tài)為止。電梯的7項(xiàng)控制要求(1) 呼叫接收控制承受每個(gè)呼叫按鈕(包括內(nèi)部和外部的呼叫)的呼叫命令,并做出相應(yīng)的 響應(yīng)。(2) 樓層呼叫控制電梯停在某一層(例如2層)時(shí)，此時(shí)按動(dòng)該層的呼叫按鈕(上呼叫或下 呼叫)，如此相當(dāng)于發(fā)出打開梯的門命令,進(jìn)展開門的動(dòng)作過程；假如此時(shí)電 梯的轎箱不在該層(在1、3層),如此等到電梯關(guān)門后，按照不換向原如此控 制電梯向上或向下運(yùn)行。(3) 運(yùn)行方向控制電梯運(yùn)行的不換向原

21、如此是指電梯優(yōu)先響應(yīng)不改變現(xiàn)在電梯運(yùn)行方向的呼 叫，直到這此命令全部響應(yīng)完畢后才響應(yīng)使電梯反向運(yùn)行的呼叫。(4) 樓層到達(dá)控制電梯在每一層都有1個(gè)行程開關(guān)，當(dāng)電梯碰到某層的行程開關(guān)時(shí)，表示電 梯已經(jīng)到達(dá)該層。(5) 呼叫按鈕控制當(dāng)按動(dòng)某個(gè)呼叫按鈕后，相應(yīng)的呼叫指示燈亮并保持，直到電梯響應(yīng)該呼 叫為止。(6) 電梯門控制當(dāng)電梯停在某層時(shí)，在電梯內(nèi)部揮動(dòng)開門按鈕，如此電梯門打開，按動(dòng)電 梯內(nèi)部的關(guān)門按鈕，如此電梯門關(guān)閉。但在電梯運(yùn)行期間電梯門是不能打開的。(7) 樓層指示燈控制當(dāng)電梯運(yùn)行到某層后，相應(yīng)的樓層指示燈亮，直到電梯運(yùn)行到前方一層時(shí) 樓層指示燈改變。1.6 可行性論證可編程序控制器是由繼電

22、器邏輯控制而來的，所以它在開關(guān)量處理、順序 控制方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，開展初期主要側(cè)重于開關(guān)量順序控制。隨著計(jì)算機(jī) 技術(shù)的開展，可編程序控制器增加了數(shù)值運(yùn)算、PID閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，并開始與個(gè)人計(jì)算機(jī)或小型計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，它本身也可以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鞯膽?yīng)用領(lǐng)域，在興旺的工業(yè)國家，可編程序控制器已經(jīng)廣 泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著可編程序控制器的性能價(jià)格比的不斷提高， 過去許多使用專用計(jì)算機(jī)的場合也可以使用可編程序控制器。比如用在開關(guān)量 的控制，這是可編程序控制器最根本最廣泛的應(yīng)用，它的輸入和輸出信號(hào)都是 只有通、斷狀態(tài)的開關(guān)量信號(hào)，這種控制與繼電器控制最為接近，可以用價(jià)格 較低，僅有開關(guān)量

23、控制的功能的可編程序控制器作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物。 開關(guān)量邏輯控制可以用于單臺(tái)設(shè)備，也可以用于自動(dòng)線生產(chǎn)線，如機(jī)床控制、 沖壓、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸帶、包裝機(jī)械的控制，同樣也可以用于電梯的控制。通過上述的簡述，我希望在控制系統(tǒng)中能夠達(dá)到如下要求：乘坐舒適感根據(jù)人們生活中的經(jīng)驗(yàn)證明，在運(yùn)動(dòng)速度不變的情況下，速度值的大小對(duì) 人們的器官根本上沒有什么影響，這只是指人們沿地面或空中的沿與地面平行 的任意方向運(yùn)動(dòng)的情況而言的。高速的升降運(yùn)動(dòng)就和上述運(yùn)動(dòng)有所不同。這是 由于在升降運(yùn)動(dòng)中，人體周圍氣壓的迅速變化，對(duì)人們的器官產(chǎn)生影響。例如 耳膜會(huì)感到壓力而嗡嗡響等等。只要采取一定措施，這些影響是可以消除的。

24、所以目前電梯的運(yùn)行速度雖已高達(dá)10m/s。仍能使乘客無大的不適感。通過上述的分析可知，我所選擇的電梯載重量為1000kg，速度為1m/s,七層七站。PLC勺型號(hào)為FX2N-128MR通過其繼電器電路圖來設(shè)計(jì)出梯形圖，通過 PLC 的選型連接其PLC接線圖。電動(dòng)機(jī)選用交流三相異步電動(dòng)機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、 維護(hù)和操作簡便、價(jià)格廉價(jià)、鞏固耐用、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是調(diào)速性差、 概率因數(shù)低。變頻器選用安川變頻器616G5,它作為通用變頻器適合任何應(yīng) 用場合,在低速下能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)1熾定轉(zhuǎn)速，并且極其準(zhǔn)確地運(yùn)行。它 的自動(dòng)調(diào)整功能可使世界各地生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)達(dá)到高性能運(yùn)行。具有如下優(yōu)點(diǎn)： 低速大轉(zhuǎn)矩和全

25、頻域平穩(wěn)加、減速；驅(qū)動(dòng)普通電機(jī)能達(dá)到最優(yōu)的控制效果；操 作簡單靈活；具有擴(kuò)展功能，既可單機(jī)使用也可聯(lián)網(wǎng)使用；設(shè)計(jì)平均無故障時(shí) 間：250000小 時(shí)。把50HZ的工頻交流電經(jīng)過處理后輸出頻率可調(diào)的交流電的電氣裝置叫變頻 器。它由整流電路、濾波電路、再生制動(dòng)電路、逆變電路和控制電路組成。第二章可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理2.1 PLC的體系結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微 機(jī)是根本一致的。如如下圖所示：PLC硬件的根本結(jié)構(gòu)2.2 可編程序控制器的根本結(jié)構(gòu)可編程序控制器簡稱為 PLC Programmable Logic Controller 主要由CPU模塊、輸入

26、模塊、輸出模塊和編程器組成。如如下圖所示可編程序控制器實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異。可編程序控制器主要由CPU中央處理單元、存儲(chǔ)器RAM和EPROM輸入/輸出模塊簡稱I/O模塊、編程器和電源五大 局部組成。 CPU 莫塊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勺作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：1）輸入處理：將現(xiàn)場的開關(guān)量輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像存放器 和數(shù)據(jù)存放器。2）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

27、、傳送和處理工作，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新各有關(guān)存 放器的內(nèi)容。3）輸出處理：將輸出映像存放器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。 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)場和 CPU莫塊的橋梁。輸 入模塊用來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)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信 號(hào)；另一類是由電位器、熱電偶、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^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莫

28、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220乂從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU莫塊中的元器件，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輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運(yùn)行 時(shí)梯形圖中各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。開關(guān)量模塊的輸入輸出信號(hào)僅有

29、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 X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)。丨i丨 b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

30、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，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c5R l_ CCOM圖輸入電路當(dāng)圖中的外接觸點(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莫塊。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

31、，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。可編程序控制器是從繼電器

32、控制系統(tǒng)開展而來的，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。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)分析工藝過程的特 點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和 X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丨點(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%勺可擴(kuò)展余量后

33、，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)展圓整。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)器容量的估算 來替代。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

34、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 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)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)，CPL只 為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)展控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行 模

35、式，CPU寸現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)展控制，不能進(jìn)展編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)本錢， 但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPUffi編程器有各自的CPU主機(jī)CPU負(fù) 責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)展數(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 種方式本錢較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型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。通過軟件對(duì)PLC 內(nèi)部的性能和功能進(jìn)展診斷是內(nèi)診斷， 通過軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出 等部件信息交換功能進(jìn)展診

36、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，如此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度、CPL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，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。2.6.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根本原如此

37、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)的開展和工藝的改良在選擇PLC容量時(shí)應(yīng)適當(dāng)留 有余量。262 PLC編程步驟具體編制一個(gè)PLC控制程序的根本步驟如下（其流程圖見2.7）。263 PLC提供的編程語言1）標(biāo)準(zhǔn)語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特 占；八、）A. 它是一種圖形語言，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

38、點(diǎn)或內(nèi)部存放器、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、存放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）語句表語言，類似于匯編語言。3）邏輯功能圖語言，沿用半導(dǎo)體邏輯框圖來表達(dá)，一般一個(gè)運(yùn)算 框表示一個(gè)功能，左邊畫輸入、右邊畫輸出圖2.7 PLC編程步驟第三章 電梯硬件與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖I為本系統(tǒng)的組成框圖關(guān)門；10、樓層感應(yīng)。PLC系統(tǒng)局部完成所設(shè)定的控制任務(wù)所需要的 PL

39、C規(guī)模主要取決于控制系統(tǒng)對(duì)輸入，禽 出點(diǎn)的需求量和控制過程的難易程度。(1)1 / O點(diǎn)的估算:系統(tǒng)的輸入點(diǎn)有：門廳召喚按鈕6個(gè)輸入點(diǎn)；轎內(nèi)指令按鈕4個(gè)點(diǎn)；樓層感 應(yīng)器4個(gè)點(diǎn)；門區(qū)感應(yīng)I點(diǎn)；手動(dòng)開門I點(diǎn)：共計(jì)輸入點(diǎn)16點(diǎn)。而輸出點(diǎn)有： 快慢速接觸器2點(diǎn)；上下行接觸器2點(diǎn)；樓層指示燈4點(diǎn)；門鎖1個(gè)點(diǎn)；共計(jì) 輸出點(diǎn)9點(diǎn)?？傆?jì)I /O點(diǎn)數(shù)為16/9；可編程控制器S7200的CPU226俞入，輸出點(diǎn)數(shù)為24/16。足以滿足要求。狀態(tài)指示設(shè)計(jì)當(dāng)電梯運(yùn)行至某層有指令發(fā)出時(shí)指示位置與指令。以二層為例：LD twoselet二層內(nèi)選撣S twoseletq , 1二層內(nèi)選擇指示LD twoup二層上呼S tw

40、oupq, 1二層上呼指示LJ)twodow n二層下呼S twodow nq, 1二層下呼指示LD twoseat二層位置=twoeeatq二層位置指示程序設(shè)計(jì)以電梯在三層下行情況為例。當(dāng)電梯的一或二層有指令時(shí)，將三層下行位置1,同時(shí)無上行，驅(qū)動(dòng)電梯下行。程序說明如下：電棒在三晨時(shí)下行情況LDon eseletq一層內(nèi)選擇0 twmeletq或二層內(nèi)選擇Ooneupq或一層上呼0 twodow nq或二層下呼O tWoup_q或二層上呼A 畦 I 州 eseatq在三層位置時(shí)SV置三層下行位電椿下行有四層下行位或有三層下行位或有二層下行位AN up同時(shí)無上行=dow n電梯下行程序設(shè)計(jì)以電梯

41、在二層上行情況為例。程序說明如下：電僅二JIM上斤fll現(xiàn)IILIJ知urxdrt 耳戒三規(guī)弧拝OKinlnvnq 一： - jD.倉三JB F呼應(yīng)至呈E呼r徒二*忖啊S1二厘上燈檢電悌上苻w vcu1有一JSL上行佗r-L_ 皿 d| “二毎上卉燈丨a vift1 =叩唯樺It ft3. 3到達(dá)時(shí)程序設(shè)計(jì)電梯到達(dá)某層時(shí)。將已完成的指令信號(hào)復(fù)位。以電梯到達(dá)三層為例。程序ig電樺擁達(dá)三JK】糾電達(dá)三昆H Ehrrr-brlrtr I HVflLft 1J *WiSfflThItvg iIt =ra thHvg 1LDlipf*rAGI4 - Q O 開門1_ AKM i_Jl 1 o 下遙減熾罷

42、應(yīng)器仆 二戡超應(yīng)器仆 三櫻駅應(yīng)器仆一樓楮醬“上強(qiáng)械-2KWo o消號(hào)二 ACO O爐匙 YKH亠亠1YG熾上召仆 二樓上石協(xié)二櫻卞召和三櫻下召I A1Jo Oi A2JO OIA3Jo 0IA1SI A2So oI冋O ! A3XN24V-247+RUNcomXQXIX2X3X4X5S6X7X10KllK1SXL3X14KIR116K17X20X21X2?畑K24K25S26IFX2n3.4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)Neftwork DM2.3M2.4Network 111.3IMEUVORK TITLE (single line)Q0.5M1.1II/S11.411k*11.5T10.1110.210.5

43、10.310.4M1.2Network 2 NEIWDRK TITLE 國他色 line)11 4QO.QQO.OH 5T 1ID 210.5104I 1Network 711 5Q0 7QO.O141.3 )/ sMl j1Ml.311Network 4M1.1Q0 0Network 5 NETWORK. TITLE (single line)11.2QI.OM2.4HIpHI()11.911/I0.3iO.4I00io iI02Network R NETWORK TITLE團(tuán)期1 已 line)II 207Q0.1M2.3T F-pH I1IC)11.310 3I 110010.1Netw

44、ork TM.200.5QDJ語句表以下是電梯向上運(yùn)行控制NETWORK 2 /NETWORK TITLE (si ngle line)/NETWORK MENTS/NETWORK 3NETWORK 4NETWORK 5/以下是電梯向下運(yùn)行控制/NETWORK MENTS/NETWORK 6 /NETWORK TITLE (si ngle line)/NETWORK MENTS/NETWORK 7NETWORK 8DI點(diǎn)：10.0一層請(qǐng)求上樓;10.1二層請(qǐng)求上樓;I0.2三層請(qǐng)求上樓;I0.3二層請(qǐng)求下樓;I0.4三層請(qǐng)求下樓;I0.5四層請(qǐng)求下樓;I0.6廂體到達(dá)一層;I0.7廂體到達(dá)二層

45、;I1.0廂體到達(dá)三層;11.1廂體到達(dá)四層;11.2電梯內(nèi)呼一層;11.3電梯內(nèi)呼二層;I1.4電梯內(nèi)呼三層；11.5電梯內(nèi)呼四層；11.6開廂門按鈕；11.7關(guān)廂門按鈕；12.0廂門開到位；21廂門關(guān)到位；DO點(diǎn)：O0.0廂體向上運(yùn)行；O0.1廂體向下運(yùn)行；O0.2廂體停；O0.3開廂門；O0.4關(guān)廂門；O0.5當(dāng)前廂體在一層;O0.6當(dāng)前廂體在二層;O0.7當(dāng)前廂體在三層;O1.0當(dāng)前廂體在四層;補(bǔ)充:M0.1電梯在一層時(shí)停止指令; M0.2電梯在二層時(shí)停止指令; M0.3電梯在三層時(shí)停止指令; M0.4電梯在四層時(shí)停止指令;M1.1電梯在一層時(shí)向上運(yùn)行指令;M1.2電梯在二層時(shí)向上運(yùn)行指令;M1.3電梯在三層時(shí)向上運(yùn)行指令；結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)是?？茖W(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比擬完整的設(shè)計(jì)出電梯 PLC控制，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過 實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合，鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)根底知識(shí)，解決實(shí)際工程問題 的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)X以與電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，通過 PLC控制電梯，實(shí)現(xiàn)電梯的運(yùn)行速度，反映時(shí)間和停層 的準(zhǔn)確度達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)電梯的速度、運(yùn)行狀態(tài)、安全、可靠、消防等 進(jìn)展合理的設(shè)計(jì)。綜合考慮電梯 PLC控制系統(tǒng)，能夠達(dá)到“穩(wěn)、準(zhǔn)、快的要 求，這就要求我們的設(shè)計(jì)必