電梯自動控制技術(shù)基于plc的電梯控制技術(shù)

會計(jì)學(xué)1電梯自動控制技術(shù)基于PLC的電梯控制技術(shù)

PLC是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。與傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制系統(tǒng)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力。系統(tǒng)安裝簡單，維修方便。采用軟件編程序來完成控制任務(wù)。工作運(yùn)行時(shí)，其面板上有對應(yīng)各通道I／O狀態(tài)指示燈燈。5.1.2

PLC概述第1頁/共57頁P(yáng)LC的硬件框圖：第2頁/共57頁5.1.3

PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.控制系統(tǒng)核心為PLC，來自操縱箱、呼梯盒、井道裝置及安全裝置的外部信號送入PLC內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算與處理，經(jīng)過輸出接口分別向指層燈、呼梯信號燈發(fā)出顯示信號，向主回路和門機(jī)電路發(fā)出控制信號，實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行狀態(tài)的控制。第3頁/共57頁（1）輸入接口電路：它是各種輸入信號（動作命令信號及

回授的檢測信號）的輸入接口。2.各部分介紹第4頁/共57頁特點(diǎn)：?各種輸入信號的輸入接口?直流輸入類型?采用光耦隔離，可將外部信號與PLC內(nèi)部隔離注意：輸入接線中盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電原理圖一致，便于閱讀。外部輸入元件可以是無源觸點(diǎn)或有源傳感器。輸入電路采用RC濾波，用于消除輸入觸點(diǎn)抖動和外部噪聲，光電隔離目的是將外部信號與PLC內(nèi)部隔離。第5頁/共57頁（2）輸出接口電路：這是把PLC處理結(jié)果（即輸出信號）送給控制對象的輸出點(diǎn)。輸出電路有：繼電器輸出（M）、晶體管輸出（T）、 晶閘管輸出（S）三種類型。第6頁/共57頁（1）繼電器輸出型接口電路：繼電器輸出型最常用，適合于交流負(fù)載或直流負(fù)載的場合。第7頁/共57頁輸出指示燈用戶電源（交、直流均可）（2）晶體管輸出：

開關(guān)速度高，負(fù)載能力小，適用于直流負(fù)載。第8頁/共57頁（3）晶閘管輸出：開關(guān)速度高，負(fù)載能力小，適用于交直流負(fù)載。第9頁/共57頁（3）中央處理單元（CPU）：CPU模塊是PLC的主要組成部分，是系

統(tǒng)的控制核心。它以循環(huán)掃描的工作

方式采集現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)信號，執(zhí)行用戶控制程序，并將運(yùn)算結(jié)果傳

送到相應(yīng)的輸出裝置，驅(qū)動外部負(fù)載

工作。第10頁/共57頁（4）存儲器：用于存放系統(tǒng)軟件的系統(tǒng)程序存儲器和存放應(yīng)用軟件的用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，能完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的工作；可由生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接讀取。用戶程序由用戶設(shè)計(jì)，決定了PLC的輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系。第11頁/共57頁（5）電源：把外部電源轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部所需直流的電源裝置。PLC的外部電源輸入可接受兩種形式，一種為單相AC85~264V、50/60Hz的交流電源，另一種為

DC24~26V的電源。第12頁/共57頁（6）編程器：編程器是編制、編輯、調(diào)試、監(jiān)控PLC的用戶程序的必備設(shè)備。它通過通信接口與PLC的CPU模塊相聯(lián)系，完成人機(jī)對話。小型PLC的程序編制科直接使

用簡易的手持式編程器來完成，較為復(fù)雜的編程一般使用專門第13頁/共57頁P(yáng)LC基本單元的外部特征基本相似，一般都有外部接線端子、指示部分及接口部分。（1）外部接線端子部分：包括PLC電源端子（L、N、GND），供外部傳感器用的DC24V電源端子（24+，COM），輸入端子5.1.4

PLC外部特征第14頁/共57頁（X），輸出端子（Y）等。主要完成信號的I/O連接，是PLC（2）指示部分：包括各I/O點(diǎn)的狀態(tài)指示、PLC電源指示、

PLC運(yùn)行指示、出錯(cuò)指示、內(nèi)存指示等，用于反映I/O點(diǎn)及

PLC機(jī)器的狀態(tài)。（3）接口部分：包括編程器、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊模塊及存儲器卡盒等外部設(shè)備的接口，其作用是完成基本單元同上述外部設(shè)備的連接。（4）PLC：各部分元件名稱及第15頁/共57頁5.1.5

PLC的分類第16頁/共57頁1.按照硬件的結(jié)構(gòu)形式分類:整體式、模塊式整體式將電源、CPU、輸入/輸出等部件集中配置在一起，體積小、重量輕、價(jià)格較便宜；但I(xiàn)/O點(diǎn)數(shù)固定，使用不太靈活。模塊式將電源、CPU、輸入/輸出等做成模塊形式組裝在機(jī)架上，便于擴(kuò)展，但價(jià)錢較高。適用于比較復(fù)雜的控制場合。3）疊裝式-一種新結(jié)構(gòu)，吸收了上面兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，用扁平電纜連接。整體式模塊式2.按容量的分類:以PLC輸入、輸出點(diǎn)數(shù)分為小型、中型、大型。1）小型：I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)中型：I/O點(diǎn)數(shù)一般在256-1024點(diǎn)之間大型：I/O點(diǎn)數(shù)大于1024點(diǎn)3.按PLC功能上的強(qiáng)弱分類:低檔機(jī)、中檔機(jī)、高檔機(jī)低檔機(jī)：具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、技術(shù)等功能，可實(shí)現(xiàn)邏輯、順序、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)等控制功能中檔機(jī)：除具有低檔機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入輸出、算數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能，可完成既有開關(guān)量又有模擬量的控制任務(wù)。高檔機(jī)：除具有中檔機(jī)的功能外，還具有帶符號運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、模擬量調(diào)節(jié)、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)通信等功能，能進(jìn)行智能控制、遠(yuǎn)程控制、大規(guī)?？刂?，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動化管理第17頁/共57頁

近二十年來，PLC的生產(chǎn)廠家在美、日、德等工業(yè)發(fā)達(dá)國家中迅速增加。國外PLC的主要生產(chǎn)廠家及其主要產(chǎn)品列舉如下。美國：通用電氣公司（GE）、歌德公司（GM）

日本：三菱電機(jī)公司（F、A、K等系列）、立石電機(jī)公司（OMRONC系列等）、日立公司（D、

E等系列）、東芝公司（

EX等系列）、富士電機(jī)公司。

德國：西門子公司（SIMENS）:

SIMATICS5、S7等系列。5.1.6常見PLC第18頁/共57頁富士NB系列PLC第19頁/共57頁富士NB系列PLC第20頁/共57頁富士SPB系列PLC第21頁/共57頁主機(jī)擴(kuò)展單元第22頁/共57頁第23頁/共57頁5.2

PLC編程元件和工作原理

5.2.1富士SPB系列PLC中編程元件輸入繼電器（X）輸出繼電器（Y）輔助繼電器（M）狀態(tài)繼電器（S）定時(shí)器（T）計(jì)數(shù)器（C）數(shù)據(jù)寄存器（D）指針（P、I）元件符號元件名稱存儲器范圍容量X輸入繼電器X0000～X03FF合計(jì)1024點(diǎn)Y輸出繼電器Y0000～Y03FFM輔助繼電器M0000～M03FF1024點(diǎn)M擴(kuò)展輔助繼電器M0400～M0FFF3072點(diǎn)L閂鎖繼電器L0000～L03FF1024點(diǎn)L擴(kuò)展閂鎖繼電器L0400～L0FFF3072點(diǎn)M特殊繼電器M8000～M81FF512點(diǎn)T定時(shí)器（10Ms時(shí)基）T000～T17F384點(diǎn)定時(shí)器（1Ms時(shí)基）T180～T1FF128點(diǎn)C計(jì)數(shù)器C000～C0FF256點(diǎn)D數(shù)據(jù)寄存器D0000～D1FFF8192字D數(shù)據(jù)寄存器D8000～D80FF256字P指針（分支用）P00～PFF256點(diǎn)I指針（中斷用）1000～11Fxx10點(diǎn)第24頁T/共57頁定時(shí)器當(dāng)前值T000～T1FF512字C計(jì)數(shù)器當(dāng)前值C000～C0FF256字

編程元件的名稱由兩部分組成，第一部分用字母代表功能，如X、Y等；第二部分用數(shù)字表示該編程元件的序號。輸入、輸出繼電器的序號采用十六進(jìn)

制，其余編程元件序號采用十進(jìn)制。八種編程元件簡介見書P94頁。第25頁/共57頁5.2.2

PLC工作作原原理理第26頁/共57頁由等效電路可知：輸入部分采集輸入信號，輸出部分就是系統(tǒng)的執(zhí)行部分，PLC內(nèi)部電路是由編程實(shí)現(xiàn)的邏輯電路，用軟件編程代替繼電器的功能。對于使用者來說，可以把PLC看成是內(nèi)部由許多軟繼電器組成的控制器，用近似繼電器控制的電路圖的編程語言進(jìn)行編程。這些軟繼電器由線圈、第常27頁/共開57頁觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)組成。PLC提供的繼電器中，輸入繼

5.2.3

PLC的工作狀態(tài)和工作過程PLC的工作狀態(tài)PLC由兩種工作狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)。PLC的工作過程PLC的掃描工作方式從內(nèi)部處理到輸出處理分為幾個(gè)階段，如下圖所示。全過程掃描一次所需要的時(shí)間稱為掃描第2周8頁/共期57頁，各階段工作情況如下所述。見書P96（1）內(nèi)部處理階段；

5.2.3

PLC的工作過程當(dāng)PLC處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作內(nèi)容。當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，還要進(jìn)行輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新處理等操作。這個(gè)工作過程如下圖5-12所示。第29頁/共57頁P(yáng)LC重復(fù)地執(zhí)行上述后三個(gè)階段的工作周期，每次稱為一個(gè)掃描。第30頁/共57頁5.3

PLC的基本邏輯指令和功能指令基本邏輯指令第31頁/共57頁第32頁/共57頁第33頁/共57頁常用功能指令第34頁/共57頁第35頁/共57頁5.3.3編程位元件和字元件只處理ON/OFF狀態(tài)的元件稱為位元件，用來表示開關(guān)量的狀態(tài)，如觸點(diǎn)的通/斷、線圈的通/斷，其值為二進(jìn)制數(shù)1/0，或編程元件ON/OFF；處理數(shù)據(jù)的元件稱為字元件。1字節(jié)=16個(gè)位第3。6頁/共57頁5.4梯形圖的基本規(guī)則梯形圖按“自上而下，從左到右”的順序繪制。

每一個(gè)邏輯行上，當(dāng)幾條支路并聯(lián)時(shí)，串聯(lián)觸點(diǎn)多的應(yīng)安排在上面。幾條支路串聯(lián)時(shí)，并聯(lián)觸點(diǎn)多的應(yīng)安排在左面。

梯形圖中的觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平支路上，不應(yīng)畫在垂直之路上。

同一編號的輸出元件在一個(gè)程序中可以使用兩次，不同編號的輸出元件可以并行輸出。線圈不能直接與左母線相連。觸點(diǎn)不能直接與右母線相連。梯形圖畫合理，可減少編程時(shí)指令的使用。第37頁/共57頁梯形圖例第38頁/共57頁第39頁/共57頁5.5基本電路的硬件接線與軟件編程硬件接線(電動機(jī)起保停電路)5-19第40頁/共57頁第41頁/共57頁軟件編程(電動機(jī)起保停電路1)5-20第42頁/共57頁5-22軟件編程(電動機(jī)起保停電路2)第43頁/共57頁5-22

軟件編程(電動機(jī)起保停電路3)第44頁/共57頁硬件接線(電動機(jī)正反轉(zhuǎn)電路)5-23第45頁/共57頁軟件編程(電動機(jī)正反轉(zhuǎn)電路)第46頁/共57頁梯形圖中，用兩個(gè)起保停電路來分別控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。Y034、Y035的常閉觸點(diǎn)分別與對方線圈串聯(lián)，保證它們不會同時(shí)為ON，這種安全保護(hù)措施稱為互鎖。X0002、X0003的常閉觸點(diǎn)接入對方的回路，稱按鈕互鎖電路。注意：雖然在梯形圖中已經(jīng)有了軟繼電器的互鎖和按鈕互鎖電路，但在外部硬件輸出電路中還必須使用KM1和KM2的常

閉觸點(diǎn)進(jìn)行互鎖。因?yàn)镻LC內(nèi)部軟繼電器互鎖只相差一個(gè)掃描周期，而外部硬件接觸器觸點(diǎn)的斷開時(shí)間往往大于一個(gè)掃描周期，來不及反應(yīng)。所以如果在沒有外部硬件互鎖的情況下，可能引起主電路短路，因此必須采用軟硬件雙重互鎖措施。第47頁/共57頁軟件編程（振蕩電路）5-25第48頁/共57頁5.6

PLC的通信技術(shù)

數(shù)據(jù)通信主要采用并行通信和串行通信兩種方式并行通信。并行通信時(shí)數(shù)據(jù)的各個(gè)位同時(shí)傳送，可以以字或字節(jié)為單位并行進(jìn)行。并行通信速度快，計(jì)算機(jī)或PLC內(nèi)部各種總線就是以并行方式傳送數(shù)據(jù)的。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)有多少位，就需要多

少根傳送線。成本高，不適宜進(jìn)

行遠(yuǎn)距離通信。串行通信第49。頁/共串5串7頁行通信時(shí)數(shù)據(jù)是一位一位順序傳送的，只用很少

幾根通信線。串行傳送的速度低，（3）從通信雙方信息的交互方式分類，串行通信方式又可以分為以下三種

：單工通信只有一個(gè)方向的信息傳送而沒有反方向的交互半雙工通信通信雙方可以同時(shí)發(fā)送（接收）信息，但不能同時(shí)雙向發(fā)送。1

2

3全雙工通信通信雙方都可以同時(shí)發(fā)送和接收信息，雙方的發(fā)送與接收裝置同時(shí)工作。第50頁/共57頁RS232C通信接口RS232C是美國電子工業(yè)協(xié)會公布的串行通信接口。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”一詞的縮寫，232是標(biāo)識號，C表示修改的次數(shù)。當(dāng)今幾乎每臺計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備都配備了

RS232C接口。有了RS232C口，PLC與計(jì)算機(jī)、PLC與PLC可以通信聯(lián)網(wǎng)。第51頁/共57頁RS232C口的不足之處：數(shù)據(jù)傳輸速率低；傳輸距離短；各種信號RS422/RS485通信接口

RS422是全雙工型的串行通信方式，需要4根線。RS485是半雙工型的串行通信方式，需要2根線。普通計(jì)算機(jī)一般不配備RS422、RS485接口，但工業(yè)控制計(jì)算機(jī)多有配置。普通計(jì)算機(jī)欲配備上述兩個(gè)通信接口，可通過插入通信板予以擴(kuò)展。5-295-305-31第52頁/共57頁5.7

PLC的選擇和應(yīng)用注意事項(xiàng)5.7.1

PLC選擇輸入點(diǎn)數(shù)該P(yáng)LC能處理的信號點(diǎn)數(shù)。輸出點(diǎn)數(shù)該P(yáng)LC能控制的輸出點(diǎn)數(shù)。定時(shí)器數(shù)量該P(yáng)LC內(nèi)部仿真的定時(shí)器數(shù)量。計(jì)數(shù)器數(shù)量該P(yáng)LC內(nèi)部仿真的計(jì)數(shù)器數(shù)量。PLC支持指令該P(yáng)LC所