課程設(shè)計(jì)—PLC四層樓電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、PLC課程設(shè)計(jì)題目：PLC四層樓電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名 ：陳 余專業(yè) ：09擠測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué)號(hào) ：200910504006PLC四層樓電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC（即可編程控制器）在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用。PLC是一種基于數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來存儲(chǔ)用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出，完成一系列邏輯、順序、定時(shí)、記數(shù)、運(yùn)算等確定的功能，來控制各種類型的機(jī)電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過程。本文介紹了利用可編程控制器編寫的一個(gè)四層電梯的控制系統(tǒng)，檢驗(yàn)電梯PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。實(shí)踐證明，PLC可

2、編程控制器和MCGS組態(tài)軟件結(jié)合有利于PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、檢測(cè)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞 PLC ；4層樓電梯控制電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運(yùn)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(dòng)扶梯等。在現(xiàn)代社會(huì)，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸工具。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。當(dāng)今世界，電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。追溯電梯這種升降設(shè)備的歷史，據(jù)說它起源于公元前236年的古希臘。當(dāng)時(shí)有個(gè)叫阿基米德的人設(shè)計(jì)出-人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)。1858年以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的客梯，在美國出現(xiàn)

3、，繼而有在英國出現(xiàn)水壓梯。1889年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動(dòng)機(jī)作為電梯動(dòng)力，這才出現(xiàn)名副其實(shí)的電梯，并使電梯趨于實(shí)用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺(tái)自動(dòng)扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯，首批46臺(tái)群控電梯在紐約的聯(lián)合國大廈被使用。1955年出現(xiàn)了小型計(jì)算機(jī)(真空管)控制電梯。1962年美國出現(xiàn)了速度達(dá)8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進(jìn)工業(yè)國只成了無觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1967年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)筒化，性能提高。1971年集成電路被應(yīng)用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976年微處理機(jī)開始用于電梯，使電梯的電氣控制進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。目 錄PLC四層樓電梯控制系統(tǒng)

4、設(shè)計(jì)0目 錄1第一章電梯的工作原理21.1 電梯的工作原理2第二章 PLC可編程序控制器32.1 PLC控制系統(tǒng)的組成3第三章 PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施83.1硬件抗干擾措施83.2 軟件抗干擾措施10第四章四層樓電梯設(shè)計(jì)過程114.1四層樓電梯控制系統(tǒng)的選擇114.2 流程圖124.3 梯形圖及指令解讀15第五章結(jié)論315.1結(jié)論31參考文獻(xiàn)31第一章 電梯的工作原理1.1電梯的工作原理當(dāng)曳引機(jī)組的曳引輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，依靠嵌在曳引輪槽中的鋼絲繩與曳引槽之間的摩擦力，驅(qū)動(dòng)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(duì)重，產(chǎn)生拉力分別為S1和S2。當(dāng)S1和S2的差值等于或小于繩槽之間摩擦力時(shí)，

5、電梯正常運(yùn)行，繩槽之間無打滑現(xiàn)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(dāng)轎廂滿載，并以額定速度下降制動(dòng)時(shí)： （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(duì)重一邊的拉力（N）；曳引繩在曳引輪上的包角，一般；復(fù)繞時(shí)，計(jì)算時(shí)用弧度值自然對(duì)數(shù)底數(shù)=2.71828；鋼絲繩與曳引輪槽間的當(dāng)量摩擦系數(shù)，它的大小與輪槽的形型尺寸及鋼絲繩和輪間的摩擦系數(shù)有關(guān)，常?。ㄊ?）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(duì)重裝置重量（N）；-電梯加速度。（2）

6、當(dāng)轎廂空載時(shí)，以額定速度上升制動(dòng)時(shí)，（式3）, ， 第二章 PLC可編程序控制器2.1 PLC控制系統(tǒng)的組成PLC控制系統(tǒng)像一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件兩個(gè)部分組成的，硬件是指PLC本身及其外圍設(shè)備，軟件是指管理PLC的系統(tǒng)軟件，PLC的應(yīng)用程序，編程語言和程支持工具軟件。2.1.1 硬件的組成PLC控制系統(tǒng)的硬件是由PLC，輸入/輸出（I/O）電路及外圍設(shè)備等組成的。系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。下面對(duì)構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡要介紹。（1）主控模塊除了早期生產(chǎn)的整體式PLC（PLC的各個(gè)不見都在同一機(jī)殼內(nèi)）外，目前市場多數(shù)的PLC都已采用模塊化的結(jié)構(gòu)（PLC的各個(gè)

7、部件獨(dú)立封裝，稱之為模塊）。在PLC中各個(gè)模塊均通過系統(tǒng)總線相互連接起來構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中最核心的模塊是主控模塊（也稱CPU），它包括：CPU，存儲(chǔ)器，通信接口等部分。CPU：CPU是PLC的控制中樞，它由控制器和運(yùn)算器組成。其中，控制器是用來統(tǒng)一指揮和控制PLC工作的部件。運(yùn)算器則是進(jìn)行邏輯，算術(shù)等運(yùn)算部件。PLC在CPU的控制下使整個(gè)機(jī)器有條不紊的協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場各個(gè)設(shè)備的控制。CPU的具體作用如下：執(zhí)行接受，存儲(chǔ)用戶程序的操作指令。用以掃描方式來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。完成數(shù)據(jù)和信息的處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)，完成用戶

8、指令規(guī)定的各種操作。響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器，打印機(jī)）的請(qǐng)求。PLC中所采用的CPU隨機(jī)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(jī)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(jī)作為CPU，如Intel8086，Inter96系列單片機(jī)，具有集成度高，運(yùn)算速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。如日本歐姆龍公司生產(chǎn)的OMRONC200H型PLC采用的是Motorola公司生產(chǎn)的MC68B09的CPU芯片。這是一種增強(qiáng)型8位微處理器。對(duì)大型PLC，大多采用高速位片式微處理器，它具有靈活性強(qiáng)，速度快，效率高的優(yōu)點(diǎn)。目前，一些廠家生產(chǎn)的PLC中，還采用了

9、冗余技術(shù)，即采用雙CPU或三CPU工作，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)可靠性。采用冗余技術(shù)可使PLC的平均無故障工作時(shí)間達(dá)幾十萬小時(shí)以上。存儲(chǔ)器：PLC系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：采用PROM或EPROM芯片存儲(chǔ)器。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲(chǔ)的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。監(jiān)控程序和PLC的硬件組成與專用部件的特性有關(guān)，用戶不能隨意訪問和修改這部分存儲(chǔ)器的程序。存儲(chǔ)器區(qū)：工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過程中經(jīng)常變化的，需要隨機(jī)存取的一些數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)一般不需要長久保存，因此采用隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映象區(qū)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器預(yù)置和當(dāng)前數(shù)值的數(shù)據(jù)。

10、用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：用于存放用戶經(jīng)編程器或計(jì)算機(jī)輸入的應(yīng)用程序。一般采用EPROM或EEPROM存儲(chǔ)器，用戶可檫寫重新編程。用戶程序存儲(chǔ)器的容量一般就代表PLC的標(biāo)稱容量。通常，小型機(jī)小于8KB，中型機(jī)小于50KB，而大型機(jī)可以在50KB以上。通信接口：主控模塊通常有一個(gè)或一個(gè)以上的通信接口（簡稱通信口），用以與計(jì)算機(jī)，編程器相連，實(shí)現(xiàn)編程，調(diào)試，運(yùn)行，監(jiān)視等功能。（2）輸入/輸出模塊 PLC的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)過程，它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O模塊實(shí)現(xiàn)的。生產(chǎn)過程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開關(guān)量，繼電器狀態(tài)等，因此，需要有相應(yīng)的I/O模塊作為CPU與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的橋梁

11、。且這些模塊應(yīng)具有較好的抗干擾能力。目前，生產(chǎn)廠家已開發(fā)出各種型號(hào)的模塊供用戶選擇。對(duì)于輸入/輸出模塊有：數(shù)字量輸入/輸出模塊，開關(guān)量輸入/輸出模塊，模擬量輸入/輸出模塊，交流新號(hào)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(chǔ)器和監(jiān)控系統(tǒng)，可獨(dú)立完成各種運(yùn)算。智能模塊的種類很多，如高速計(jì)數(shù)模塊，PID調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲(chǔ)模塊和智能I/O模塊。（3）電源模塊該模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供CPU存儲(chǔ)器所需的直流電源，是整個(gè)PLC系統(tǒng)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(shù)PLC采用高質(zhì)量的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，與普通電源相比，

12、PLC的電源工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力也強(qiáng)。有些機(jī)器的電源除了供內(nèi)部電路使用外，還向外提供24VDC的穩(wěn)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(duì)象的各種信號(hào)。經(jīng)過PLC處理后，通過執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)控制。輸入電路就是被控對(duì)象（需要進(jìn)行控制的機(jī)器，設(shè)備和生產(chǎn)過程）進(jìn)行檢測(cè)，采集，轉(zhuǎn)換和輸入。另外，安裝在控制臺(tái)上的按鈕，開關(guān)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(hào)，對(duì)被孔對(duì)象執(zhí)行控制任務(wù)。PLC外圍設(shè)備PLC的外圍設(shè)備很多，但基本功能不外乎對(duì)信息和數(shù)據(jù)的處理。常用的有編程器，可編程終端，打印機(jī)

13、，條碼讀入機(jī)等等。編程器PLC的重要外圍設(shè)備之一，它可以將用戶編寫的程序送到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器。因此，它的主要任務(wù)是輸入程序，調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過程?？删幊探K端是具有I/O功能的PLC人機(jī)界面產(chǎn)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(shù)據(jù)和信息顯示在屏幕上。2.1.2 軟件的組成PLC控制系統(tǒng)的軟件主要是系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個(gè)部分組成。PLC系統(tǒng)軟件與工作過程PLC系統(tǒng)軟件是PLC工作所必須的軟件。在系統(tǒng)軟件的支持西，PLC對(duì)用戶程序進(jìn)行逐條的解釋，并加以執(zhí)行，直到用戶程序結(jié)束，然后返回到程序的起始又開始新的一輪掃描。PL

14、C的這種工作方式就稱之為循環(huán)掃描。值得注意的是在繼電器控制系統(tǒng)中，一個(gè)繼電器的線圈被接通或斷開，繼電器的所用觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)）都會(huì)立即動(dòng)作。但在PLC中，由于采用的是循環(huán)掃描的工作方式，所用只有掃描到”線圈”的觸點(diǎn)時(shí)，才會(huì)動(dòng)作，沒有掃描到時(shí)，觸點(diǎn)就不會(huì)動(dòng)。并且PLC掃描一次用戶程序的時(shí)間即掃描周期與擁護(hù)程序的長短和掃描速度有關(guān)，一般為1ms至幾十毫秒?，F(xiàn)以O(shè)MRONP型機(jī)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(yīng)保證自身的完好性。接通電源之后，為消除各元件狀態(tài)的隨機(jī)性，進(jìn)行清零或復(fù)位處理，檢查I/O單元連接是否正確，再執(zhí)行一段程序。使它涉及到各種指令和內(nèi)存單元，

15、如果執(zhí)行的時(shí)間不超過規(guī)定的時(shí)間范圍，則證明自身完好，否則系統(tǒng)關(guān)閉。上述操作完成后，將時(shí)間監(jiān)視定時(shí)復(fù)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(fā)現(xiàn)故障，除了報(bào)警顯示燈亮之外，還判斷故障性質(zhì)。一般性故障，只報(bào)警不停機(jī)，等待處理；對(duì)于嚴(yán)重故障，則停止運(yùn)行用戶程序，此時(shí)PLC切斷一切輸出。數(shù)據(jù)I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出操作有的稱為I/O狀態(tài)刷新。它包括兩種操作：一是采樣輸入信號(hào)（即刷新輸入狀態(tài)的內(nèi)容）；二是送出處理結(jié)果（即按輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路）。PLC數(shù)據(jù)I/O示意圖如下： 輸入映象存儲(chǔ)器及刷新。由上圖所示可知送入PLC端子上的輸入信號(hào)，經(jīng)過電隔離，電平轉(zhuǎn)換，濾波處理

16、后，進(jìn)入緩沖器內(nèi)CPU的采樣。在PLC的存儲(chǔ)器有一個(gè)專門存放I/O數(shù)據(jù)區(qū)，其中對(duì)應(yīng)輸入端子的數(shù)據(jù)區(qū)，稱之為輸入映象存儲(chǔ)器。當(dāng)CPU采樣時(shí)，輸入信號(hào)由緩沖區(qū)進(jìn)入映象區(qū)。接著就是數(shù)據(jù)輸入或輸出狀態(tài)刷新。只有在采樣刷新的時(shí)刻，輸入映象存儲(chǔ)器中的內(nèi)容才與輸入信號(hào)（不考慮電路固有的慣性和濾波滯后影響）一致，其他時(shí)間范圍輸入信號(hào)變化是不會(huì)影響映象存儲(chǔ)器的內(nèi)容的。由于PLC掃描周期一般只有幾十毫秒，所以兩次采樣時(shí)間很短，對(duì)一般開關(guān)量來說，可以認(rèn)為沒有因間斷采樣引起的誤差。即認(rèn)為輸入信號(hào)一旦變化，就能立即進(jìn)入輸入映象的存儲(chǔ)器內(nèi)。 輸出映象存儲(chǔ)器及輸出狀態(tài)刷新。同樣道理，CPU不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。按用戶程序要求及

17、當(dāng)前輸入狀態(tài)，要保持到下次刷新為止。同樣，對(duì)于變化較慢的控制過程來說，因?yàn)閮纱嗡⑿碌臅r(shí)間間隔和輸出電路的慣性時(shí)間常數(shù)一般才幾十毫秒，可以認(rèn)為輸出信號(hào)是及時(shí)的。 執(zhí)行用戶程序這里又包括監(jiān)視與執(zhí)行兩部分。監(jiān)視定時(shí)器WDT。監(jiān)視定時(shí)器就T1是通常所說的”看門狗”WDT（Watch-DogTimer），它是用來監(jiān)視程序執(zhí)行是否正常。正常時(shí)，執(zhí)行完用戶程序多用的時(shí)間不會(huì)超過T1，在程序復(fù)位WDT，即執(zhí)行程序并開始計(jì)時(shí)：執(zhí)行完用戶程序后立即令WDT復(fù)位，表示程序執(zhí)行正常。當(dāng)程序執(zhí)行過程中因某種干擾使掃描失控或進(jìn)入死循環(huán)，則WDT會(huì)發(fā)出超時(shí)報(bào)警信號(hào)，使程序重新開始執(zhí)行。如果是偶然因素造成超時(shí)，重新程序不會(huì)再

18、遇到”偶然干擾”，系統(tǒng)便轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行；若由于不可恢復(fù)的確定性故障，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，發(fā)出故障信號(hào)，等待處理。執(zhí)行用戶程序。用戶程序是放在用戶程序存儲(chǔ)器中的，掃描時(shí)，按順序從零步開始，逐步解釋和執(zhí)行，直到執(zhí)行END指令才結(jié)束對(duì)用戶程序的掃描。應(yīng)用軟件PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是指為完成PLC實(shí)際控制任務(wù)而編制的各種軟件。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域范圍的不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平的提高，PLC應(yīng)用軟件也大大豐富起來了。PLC應(yīng)用軟件與一般計(jì)算機(jī)信息處理軟件相比，有很大不同，PLC應(yīng)用軟件有以下幾個(gè)特點(diǎn)：應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)必須與生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合。生產(chǎn)工藝要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相

19、同的生產(chǎn)過程，由于各種設(shè)備的工藝參數(shù)不一樣，控制實(shí)現(xiàn)的方式也不一樣。所以程序設(shè)計(jì)人員必須深入現(xiàn)場，嚴(yán)格尊守生產(chǎn)工藝的具體要求來設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。軟件設(shè)計(jì)人員不能拋開硬件配置和系統(tǒng)孤立地考慮軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)必須根據(jù)硬件系統(tǒng)，接口的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)。PLC應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)需要計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制技術(shù)甚至網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種知識(shí)。特別是PLC網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)不再是一個(gè)單獨(dú)的裝置。在控制系統(tǒng)中，可能包括有多臺(tái)不同型號(hào)的PLC，計(jì)算機(jī)，外圍設(shè)備等。因此在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)和處理某種控制功能都離不開計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制和通信技術(shù)。因此，應(yīng)用程序中不僅有PLC程序，還有計(jì)算機(jī)程序

20、和通信網(wǎng)絡(luò)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(shù)語言和某些高級(jí)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(xiàn)在世界上各個(gè)PLC生產(chǎn)廠家都研制了自己的PLC編程支持工具軟件和監(jiān)控組態(tài)軟件。用戶可以根據(jù)自己的需要利用這些軟件來改善軟件的開發(fā)環(huán)境，提高編程效率。第三章 PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施31 硬件抗干擾措施1、PLC控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。但是在PLC控制系統(tǒng)中，如果環(huán)境過于惡劣，或安裝使用不當(dāng)，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。PLC使

21、用環(huán)境溫度通常在0 55范圍內(nèi)，應(yīng)避免太陽光直接照射，安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的器件，同時(shí)應(yīng)保證有足夠大的散熱空間和通風(fēng)條件。環(huán)境濕度一般應(yīng)小于85%，以保證PLC有良好的絕緣。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場合，需將PLC封閉安裝。此外，如果PLC安裝位置有強(qiáng)烈的振動(dòng)源，系統(tǒng)的可靠性也會(huì)降低，所以應(yīng)采取相應(yīng)的減振措施。2 、PLC的電源與接地PLC本身的抗干擾能力一般都很強(qiáng)。通常，只能將PLC的電源與系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備電源分開配線，對(duì)于電源線來的干擾，一般都有足夠強(qiáng)的抑制能力。但是，如果遇上特殊情況，電源干擾特別嚴(yán)重，可加接一個(gè)帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。如果一

22、個(gè)系統(tǒng)中含有擴(kuò)展單元，則其電源必須與基本單元共用一個(gè)開關(guān)控制，也就是說，它們的上電與斷電必須同時(shí)進(jìn)行。良好的接地是保證PLC安全可靠運(yùn)行的重要條件。為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給PLC接專用地線，并且接地點(diǎn)要與其它設(shè)備分開，如圖5（a）。若達(dá)不到這種要求，也可采用公共接地方式，如圖5（b）。但是禁止采用串聯(lián)接地方式，如圖5（c），因?yàn)樗鼤?huì)使各設(shè)備間產(chǎn)生電位差而引入干擾。此外，接地線要足夠粗，接地電阻要小，接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC 。接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗干擾的重要措施之一。接地在消除干擾上起很大的作用。這里的接地

23、是指決定系統(tǒng)電位的地，而不是信號(hào)系統(tǒng)歸路的接地。在PLC控制系統(tǒng)中有許多懸浮的金屬架，它們是懼空中干擾的空中線，需要有決定電位的地線。交流地是PLC控制系統(tǒng)供電所必需的，它通過變壓器中心點(diǎn)構(gòu)成供電兩條回路之一。這條回路上的電流、各種諧波電流等是個(gè)嚴(yán)重的干擾源。因此交流地線、直流地線、模擬地和數(shù)字地等必須分開。數(shù)字地和模擬地的共點(diǎn)地最好置懸浮方式。地線各點(diǎn)之間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環(huán)形地線。系統(tǒng)地端子(LG)是抗干擾的中性端子，通常不需要接地，可是，當(dāng)電磁干擾比較嚴(yán)重時(shí)，這個(gè)端子需與接大地的端子(GR)連接。3 、PLC的輸入、輸出設(shè)備 輸入電路是PLC接受開關(guān)量、模擬量等

24、輸入信號(hào)的端口，其元器件質(zhì)量的優(yōu)劣、接線方式及是否牢靠也是影響控制系統(tǒng)可靠性的重要因素。以開關(guān)量輸入為例，按鈕、行程開關(guān)的觸點(diǎn)接觸要保持在良好狀態(tài)，接線要牢固可靠。機(jī)械限位開關(guān)是容易產(chǎn)生故障的元件，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開關(guān)代替機(jī)械限位開關(guān)。此外，按鈕觸點(diǎn)的選擇也影響到系統(tǒng)的可靠性。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)盡量選用可靠性高的元器件，對(duì)于模擬量輸入信號(hào)來說，常用的有420mA、020mA直流電流信號(hào)；05V、010V直流電壓信號(hào)，電源為直流24V。對(duì)于開關(guān)量輸出來說，PLC的輸出有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出三種形式，具體選擇哪種形式的輸出應(yīng)根據(jù)負(fù)載要求來決定，選擇不當(dāng)會(huì)使系統(tǒng)可靠性降低

25、，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。如晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。此外，PLC的輸出端子帶負(fù)載能力是有限的，如果超過了規(guī)定的最大限值，必須外接繼電器或接觸器，才能正常工作。外接繼電器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件的質(zhì)量，是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素。常見的故障有線圈短路、機(jī)械故障造成觸點(diǎn)不動(dòng)或接觸不良。這一方面可以通過選用高質(zhì)量的元器件來提高可靠性，另一方面，在對(duì)系統(tǒng)可靠性及智能化要求較高的場合，可以根據(jù)電路中電流異常的情況對(duì)輸出單元的一些重點(diǎn)部位進(jìn)行診斷，當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)按程序自動(dòng)轉(zhuǎn)入故障處理，從而提高系統(tǒng)工作的可靠性。若PLC輸出端子接有感性元件，則應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)

26、措施，以保護(hù)PLC的輸出觸點(diǎn)。 為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出信號(hào)與直流輸入、輸出應(yīng)分別使用各自的電纜；對(duì)于集成電路或晶體管設(shè)備的輸入、輸出信號(hào)線、必須使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側(cè)懸空，而在控制側(cè)接地，32 軟件抗干擾措施硬件抗干擾措施的目的是盡可能地切斷干擾進(jìn)入控制系統(tǒng)，但由于干擾存在的隨機(jī)性，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下，硬件抗干擾措施并不能將各種干擾完全拒之門外，這時(shí)，可以發(fā)揮軟件的靈活性與硬件措施相結(jié)合來提高系統(tǒng)的抗干擾能力。1、利用"看門狗"方法對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控 PLC內(nèi)部具有豐富的軟元件，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等，利用它們來設(shè)計(jì)一些

27、程序，可以屏蔽輸入元件的錯(cuò)誤信號(hào)，防止輸出元件的誤動(dòng)作。在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)，可以利用"看門狗"方法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各組成部分運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。如用PLC控制某一運(yùn)動(dòng)部件時(shí)，編程時(shí)可定義一個(gè)定時(shí)器作"看門狗"用，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。定時(shí)器的設(shè)定值，為運(yùn)動(dòng)部件所需要的最大可能時(shí)間。在發(fā)出該部件的動(dòng)作指令時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)"看門狗"定時(shí)器。若運(yùn)動(dòng)部件在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到指定位置，發(fā)出一個(gè)動(dòng)作完成信號(hào)，使定時(shí)器清零，說明監(jiān)控對(duì)象工作正常；否則，說明監(jiān)控對(duì)象工作不正常，發(fā)出報(bào)警或停止工作信號(hào)。2 、消抖在振動(dòng)環(huán)境中，行程開關(guān)或按鈕常常會(huì)因?yàn)槎秳?dòng)而發(fā)出誤信

28、號(hào)，一般的抖動(dòng)時(shí)間都比較短，針對(duì)抖動(dòng)時(shí)間短的特點(diǎn)，可用PLC內(nèi)部計(jì)時(shí)器經(jīng)過一定時(shí)間的延時(shí)，得到消除抖動(dòng)后的可靠有效信號(hào)，從而達(dá)到抗干擾的目的。 3 、用軟件數(shù)字濾波的方法提高輸入信號(hào)的信噪比 為了提高輸入信號(hào)的信噪比，常采用軟件數(shù)字濾波來提高有用信號(hào)真實(shí)性。對(duì)于有大幅度隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，采用程序限幅法，即連續(xù)采樣五次，若某一次采樣值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它幾次采樣的幅值，那么就舍去之。對(duì)于流量、壓力、液面、位移等參數(shù)，往往會(huì)在一定范圍內(nèi)頻繁波動(dòng)，則采用算術(shù)平均法。即用n次采樣的平均值來代替當(dāng)前值。一般認(rèn)為：流量n= 12，壓力n=4最合適。對(duì)于緩慢變化信號(hào)如溫度參數(shù)，可連續(xù)三次采樣，選取居中的采樣值作為有效

29、信號(hào)。對(duì)于具有積分器A/D轉(zhuǎn)換來說，采樣時(shí)間應(yīng)取工頻周期(20ms)的整數(shù)倍。實(shí)踐證明其抑制工頻干擾能力超過單純積分器的效果。第四章 四層樓電梯設(shè)計(jì)過程41 四層樓電梯控制系統(tǒng)的選擇PLC及在電梯控制中的具有以下應(yīng)用特點(diǎn)，故選擇PLC作為四層樓電梯控制系統(tǒng)。4.1.1 PLC的特點(diǎn)PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。PLC與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實(shí)現(xiàn)通道(字)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn).(1)可靠性:對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包

30、括產(chǎn)品的有效性和可維修性。A. PLC不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡單，維修時(shí)間短。B. PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了MTBF.降低了MTTR.使可靠性提高。C. PLC有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤D. PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。E.在PLC的硬件方面，采

31、用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件;采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造;對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等;對(duì)電源的斷電保護(hù);對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。F. PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波;軟件自診斷;簡化編程語言等。(2)易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面:A、操作方便對(duì)PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改

32、。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。B、編程方便PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握f地解。采用布爾助記符編程語言時(shí)，十分有助于編程人員的編程。C、維修方便PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。(3)靈活性，PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:A.編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖，功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。B.擴(kuò)展的靈活性。PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可

33、根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。C.操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。4.1.2 PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)(1)在電梯控制中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。(2)去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。(3)PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。( 4 ) PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。(5)用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。(6)更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。1.3電梯變頻調(diào)速控制的特點(diǎn):隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算

34、機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也十分迅速。電動(dòng)機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)平穩(wěn)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻調(diào)速電梯的特點(diǎn):(1) 變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動(dòng)機(jī)，比同容量的直流電動(dòng)機(jī)具有體積小、占空間小，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。(2) 變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù)SVPWM 技術(shù)，明顯改善了電梯運(yùn)行質(zhì)量和性能;調(diào)速范圍寬、控制精度高，動(dòng)態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，己逐漸取代直流電

35、機(jī)調(diào)速。(3) 變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動(dòng)機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少了諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。4.3流程圖電梯開關(guān)門流程圖：電梯上升下降流程圖：4.4梯形圖及指令解讀接實(shí)驗(yàn)箱：LD SM0.0LD SM0.1O I2.7ALDLPSR M0.0, 7R 一層指示E1, 30 R T37, 30R S0.0, 30ANDB 16#F0, QB0AENOORB 16#1, QB0LPPS 一層, 1LD SM0.0LPSCALL oneCALL twoCALL thCALL foA 一層ANDB 16#F0, QB0AENOORB 16#1, QB0L

36、RDA 二層ANDB 16#F0, QB0AENOORB 16#02, QB0LRDA 三層ANDB 16#F0, QB0AENOORB 16#04, QB0LPPA 四層ANDB 16#F0, QB0AENOORB 16#08, QB0LD SM0.0LPSLD S1.1O S1.2O S0.2O S0.1O S0.0O S2.2O S3.2ALDAN 轎箱下降KM1= 轎箱上升KM2LPPLD S1.0O S2.1O S2.0O S3.1O S3.0ALDAN 轎箱上升KM2= 轎箱下降KM1LD SM0.0LD M10.3O M10.1O M11.0ALDA 一層到位SQ1S 一層, 1

37、R 二層, 1R 三層, 1R M10.3, 1R 四層, 1R M10.1, 1R M11.0, 1LD SM0.0LD S3.0A M5.1LD S2.0A M4.0OLDLD S0.1A M2.0OLDLD S0.2A M2.1OLDO M10.2O M10.7O M11.1ALDA 二層到位SQ2S 二層, 1R 一層, 1R 三層, 1R 四層, 1R M10.2, 1R M10.7, 1R M11.1, 1LD SM0.0LD S3.0A M5.0LD S3.1A M5.2OLDLD S1.2A M3.2OLDLD S0.2A M2.2OLDO M10.4O M10.3O M11.

38、2ALDA 三層到位SQ3S 三層, 1R 二層, 1R 四層, 1R 一層, 1R M10.3, 1R M10.4, 1R M11.2, 1LD SM0.0LD S3.2O M10.0O M10.5O M10.6ALDA 四層到位SQ4S 四層, 1R M10.0, 1R 一層, 1R 二層, 1R 三層, 1R M10.5, 1R M10.6, 1LD SM0.0LPSA 一層上呼SB5AN 一層指示E1S 一層上呼指示E5, 1LRDA 二層下呼SB6AN 二層指示E2S 二層下呼指示E6, 1LRDA 二層上呼SB7AN 二層指示E2S 二層上呼指示E7, 1LRDA 三層下呼SB8A

39、N 三層指示E3S 三層下呼指示E8, 1LRDA 三層上呼SB9AN 三層指示E3S 三層上呼指示E9, 1LPPA 四層下呼SB10AN 四層指示E4S 四層下呼指示E10, 1LD SM0.0AN 轎箱下降KM1AN 轎箱上升KM2EUR 一層上呼指示E5, 1R 二層下呼指示E6, 1R 二層上呼指示E7, 1R 三層下呼指示E8, 1R 三層上呼指示E9, 1R 四層下呼指示E10, 1主程序： STL 梯形圖Network 1 LD SM0.0LD SM0.1O I2.7ALDLPSR M0.0, 7R Q0.0, 30R T37, 30R S0.0, 30ANDB 16#F0,

40、QB0AENOORB 16#1, QB0LPPS M1.0, 1Network 2 LD SM0.0LPSCALL SBR0CALL SBR1CALL SBR2CALL SBR3A M1.0ANDB 0, QB0AENOORB 16#11, QB0LRDA M1.1ANDB 0, QB0AENOORB 16#22, QB0LRDA M1.2 ANDB 0, QB0 AENOORB 16#34, QB0LPPA M1.3ANDB 0, QB0AENOORB 16#48, QB0Network 3 LD SM0.0LPSLD S1.1O S1.2O S0.2O S0.1O S0.0O S2.2AL

41、DAN Q2.2= Q2.3LPPLD S3.2O S1.0O S2.1O S2.0O S3.1O S3.0ALDAN Q2.3= Q2.2Network 4 LD SM0.0LD M10.3O M10.1O M11.0ALDA M6.2S M1.0, 1R M1.1, 1R M1.2, 1R M10.3, 1R M1.3, 1R M10.1, 1R M11.0, 1Network 5 LD SM0.0LD S3.0A M5.1LD S2.0A M4.0OLDLD S0.1A M2.0OLDLD S0.2A M2.1OLDO M10.2O M10.7O M11.1ALDA M6.3S M1.1

42、, 1R M1.0, 1R M1.2, 1R M1.3, 1R M10.2, 1R M10.7, 1R M11.1, 1Network 6 LD SM0.0LD S3.0A M5.0LD S3.1A M5.2OLDLD S1.2A M3.2OLDLD S0.2A M2.2OLDO M10.4O M10.3O M11.2ALDA M6.4S M1.2, 1R M1.1, 1R M1.3, 1R M1.0, 1R M10.3, 1R M10.4, 1R M11.2, 1Network 7 LD SM0.0LD S3.2O M10.0O M10.5O M10.6ALDA M6.5S M1.3, 1R

43、 M10.0, 1R M1.0, 1R M1.1, 1R M1.2, 1R M10.5, 1R M10.6, 1Network 8 LD SM0.0LPSAN I2.2= M6.2LRDAN I2.3= M6.3LRDAN I2.4= M6.4LPPAN I2.5= M6.5子程序One:Network 1 LD SM0.0A Q0.0LPSLD I0.5O I0.6O I0.1ALDEUAN S0.1AN S0.2S S0.0, 1LRDLD I0.7O I2.0O I0.2ALDEUAN S0.0AN S0.2S S0.1, 1LPPLD I2.1O I0.3ALDEUAN S0.0AN

44、S0.1S S0.2, 1Network 2 LSCR S0.0Network 3 LD SM0.0A M6.3S M10.2, 1R S0.0, 1Network 4 SCRENetwork 5 LSCR S0.1Network 6 LD SM0.0LPSA M6.3S M2.0, 1LPPA M2.0A M6.4R M2.0, 1S M10.3, 1R S0.1, 1Network 7 SCRENetwork 8 LSCR S0.2Network 9 LD SM0.0LPSA M6.3S M2.1, 1LRDA M2.1A M6.4S M2.2, 1R M2.1, 1LPPA M2.2A

45、M6.5R M2.2, 1S M10.0, 1R S0.2, 1Network 10 SCRE子程序TWO： Network 1 LD SM0.0A Q0.1LPSLD I0.0O I0.4ALDEUAN S1.1AN S1.2S S1.0, 1LRDLD I0.7O I2.0O I0.2ALDEUAN S1.0AN S1.2S S1.1, 1LPPLD I2.1O I0.3ALDEUAN S1.0AN S1.1S S1.2, 1Network 2 LSCR S1.0Network 3 LD SM0.0A M6.2S M10.3, 1R S1.0, 1Network 4 SCRENetwork

46、 5 LSCR S1.1Network 6 LD SM0.0A M6.4S M10.4, 1R S1.1, 1Network 7 SCRENetwork 8 LSCR S1.2Network 9 LD SM0.0LPSA M6.4S M3.2, 1LPPA M3.2A M6.5R M3.2, 1S M10.5, 1R S1.2, 1Network 10 SCRE子程序TH： Network 1 LD SM0.0A Q0.2LPSLD I0.0O I0.4ALDEUAN S2.1AN S2.2S S2.0, 1LRDLD I0.1O I0.5O I0.6ALDEUAN S2.0AN S2.2S S2.1, 1LPPLD I2.1O I0.3ALDEUAN S2.0AN S2.1S S2.2, 1Network 2 LSCR S2.0Network 3 LD S