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1、黑龍江職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 黑龍江職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目： PLC電梯控制系統(tǒng) 專業(yè)： 機電一體化 班級： 機電13-01班 學(xué)生姓名： 蘆 晶 指導(dǎo)教師： 胡春玲 2016年5月31日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名： 蘆晶 學(xué)號：1302050141院 別：電氣工程學(xué)院 專業(yè)：機電一體化技術(shù)任務(wù)起止時間： 2015.7.1 至 2016.5.31畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：PLC電梯控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計工作內(nèi)容： 本畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是：在可編程控制器（PLC）的編程環(huán)境下通過對電梯運動過程的分析運用交直流變速系統(tǒng)的相關(guān)理論，寫出電梯運動過程的控制程序并畫出控制電路圖，運用西門子仿真軟件對該控

2、制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗證控制程序滿足設(shè)計要求。完成畢業(yè)設(shè)計的目標(biāo)，并以論文的形式將整個畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容書面化。參考資料：1殷洪義 吳建華 PLC原理與實踐 清華大學(xué)出版社 20082柴瑞娟 陳海霞 西門子PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用 機械工業(yè)出版社20073胡學(xué)林 可編程控制器原理及應(yīng)用 電子工業(yè)出版社20084朱近康編著 擴(kuò)展頻譜通信及其應(yīng)用 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社20045武藝峰編著系列 單片機的開發(fā)應(yīng)用技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社 2005 6 王整風(fēng) 謝云敏 可編程控制器原理與實踐教程 上海交通大學(xué)出版社 2007 7 郁漢琪 電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 南京 東南大學(xué)出版社 2003 8 常

3、曉玲 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 北京 機械工業(yè)出版社 2006 9 嚴(yán)盈富 羅海平 屋海勤 監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門 北京人民郵電出版社 2006 10 張運剛 宋小春 從入門到精通西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信實戰(zhàn)北京人民郵電出版2007指導(dǎo)教師意見：簽名：年 月 日主任意見：簽名：年 月 日黑龍江職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文摘 要隨著我國科技與經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，電梯逐漸融入我們的日常生活與工作當(dāng)中。它不僅僅是高層建筑里的必備設(shè)施，在多層建筑里也是不可缺少的垂直運輸工具。電梯的控制系統(tǒng)已由初期的繼電控制向微機控制發(fā)展。可編程控制器由于具有可靠性高，功能強大等特點已經(jīng)成為電梯微機控制系統(tǒng)的核心。本機控制單元采用以三菱公司

4、的可編程控制器PLC對機器進(jìn)行全過程控制整個系統(tǒng)通過PLC、邏輯控制電路對電梯的升降；加、減速；平層、起動、自動控制。其機構(gòu)簡單、運行效率高、平層精度高，易于理解與掌握。關(guān)鍵詞：電梯；控制系統(tǒng)；可編程控制器黑龍江職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文目 錄摘 要I目 錄II一、緒 論.1（一）選題依據(jù)及研究意義1（二）國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r2二、可編程序控制器簡介5（一）可編程序控制器的發(fā)展歷史5（二）PLC的特點7（三）PLC的工作原理91.可編程序控制器的工作原理102.掃描周期10（四）PLC的體系結(jié)構(gòu)111.CPU模塊122.I/O模塊123.編程器134.開關(guān)量I/O模塊135.輸出模塊14（五）PLC的選型15

5、1.輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算152.存儲器容量的估算153.控制功能的選擇154.機型的選擇17（六）FX2N可編程序控制器簡介19（七）PLC控制程序設(shè)計191.PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計基本原則192.PLC提供的編程語言19三、電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計部分21黑龍江職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（一）電梯系統(tǒng)的硬件構(gòu)成21（二）電梯系統(tǒng)的軟件部分22（三）電梯控制系統(tǒng)的人25結(jié) 論27致 謝28參考文獻(xiàn)29黑龍江職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文一、緒論隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 城市中涌現(xiàn)出越來越多的高層建筑, 而與之配套的電梯已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚墓ぞ摺Ｍ瑫r, 由于城市老齡化問題日益突出, 多層建筑同樣也有使用電梯的要求

6、。而目前, 國內(nèi)中小電梯廠商大多采用繼電器控制或微機控制方法實現(xiàn)對電梯的控制前者控制線路復(fù)雜、體積大、故障率高、維護(hù)困難后者可靠性不高, 容易發(fā)生故障, 從而使電梯難以達(dá)到用戶希望的安全、穩(wěn)定、可靠的基本要求。自問世以來, 以其高可靠的特點在工業(yè)自動化領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。近年來, 隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信技術(shù)的進(jìn)步, 的性能價格比逐年提高, 使用控制電梯, 是一種投資小、見效快、可靠性高的好方法。（一）選題依據(jù)及研究意義（1）題目背景：隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，樓群建筑不斷增多，電梯在當(dāng)今社會的生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為樓群建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯

7、是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(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，大部分電梯控制系統(tǒng)都采用隨機邏輯方式控制。傳統(tǒng)的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制線路。這種控制線路，存在易出故障、維護(hù)不便、運行壽命較短、占用空間大等缺點。從技術(shù)上發(fā)展來看，這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。如何解決電梯的可靠性、維護(hù)方便等問題已成為全社會關(guān)注的焦點和大眾的迫切心聲。（2）題目研究的意義：目前，由可編程序控制器和微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)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，這種電梯運行更加可靠

8、，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，已成為電梯控制的發(fā)展方向，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)。 可編程控制（Programmable Controller）系統(tǒng)是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸?shù)?30 頁入輸出控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。通過可編程控制器可以實現(xiàn)由繼電器實現(xiàn)的邏輯控制功能，而且最主要的是可編程控制器的“可編程”功能，使得當(dāng)改變電梯的控制功能時，只要更改程序即可，而不需要像繼電器控制系統(tǒng)那樣改變硬件和接線。（二）

9、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)R新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟(jì)發(fā)展同樣的速度成長起來。作為建筑的中樞神經(jīng)，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建筑物內(nèi)的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們R常生活的一個不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟(jì)增長速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。在全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷的情況下，我國國民經(jīng)濟(jì)仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導(dǎo)致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯市場。上世紀(jì)80年代以來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大?？傏厔菔巧?/p>

10、升的，目自口進(jìn)入了“第三次浪潮”，2004年總產(chǎn)量超過了8力臺，而且目前還沒有減速的跡象。從1949年建國以來全國共生產(chǎn)安裝了6l萬多臺電梯。盡管如此，我國的電梯遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度。全世界平均1000人有l(wèi)臺電梯，我國如果要達(dá)到這個水準(zhǔn)，還需要增加70萬臺。到那時候，全國在用電梯將達(dá)到130萬臺，每年僅報廢更新就需要6萬臺。到2005年，中國電梯的年產(chǎn)量達(dá)到135萬臺，與1980年相比，25年增長了59倍，產(chǎn)量每年平均增長178。2005年安裝驗收電梯124465臺，截至05年底，我國的在用電梯總數(shù)已達(dá)651794臺。如此龐大的市場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺!我國電梯行業(yè)已經(jīng)具備

11、了很強的生產(chǎn)能力。興旺的電梯市場吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國蒂森、同本三菱、只立、東芝、富士達(dá)等13家大型外商投資公司在國內(nèi)的市場份額達(dá)到了74”先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理的引進(jìn)對國內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強大的推動作用。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海華立、昌華、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優(yōu)秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。目前國內(nèi)市場需要的電梯產(chǎn)品，我國電梯行業(yè)幾乎全部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進(jìn)口，而且有一定的出口。 國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。自1985年我國參加了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOTCl78以來，先后等同或等效采用了一

12、批國際標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)國家的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高起點使我國電梯行業(yè)在技術(shù)上居于有利地位。許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內(nèi)外客戶，為逐步進(jìn)入國際市場創(chuàng)造了有利條件。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，微型計算機在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在電梯控制上采用微型計算機，取代傳統(tǒng)的繼電器控制方式越來越受到人們的重視。使用微型計算機控制，它成本低，體積小，可靠性高，使用壽命長，簡化了安裝調(diào)試工作，使得電梯控制系統(tǒng)體積減小，節(jié)省能源、可靠性提高?？删幊淌轨`活性增大。更突出的優(yōu)點

13、是微型計算機具有算術(shù)運算功能和靈活的邏輯運算功能，因此可以實現(xiàn)更完善的自動控制，例如對于電梯平層可以實現(xiàn)自適應(yīng)控制，便平層情況達(dá)到最佳狀態(tài)”目前，交流調(diào)壓調(diào)速電梯技術(shù)已趨成熟，一些企業(yè)都有成功的產(chǎn)品。微機控制電梯是電梯技術(shù)的方向，些生產(chǎn)企業(yè)與科研單位相結(jié)合，相繼推出了微機控制的電梯新機型使控制功能得到增強，電梯的性能得到改善，明顯提高了可靠性。除了合資企業(yè)外，也有其他廠家開發(fā)出了變頻調(diào)速電梯新產(chǎn)品。另外，用可編程序控制器取代繼電器控制系統(tǒng)的機型對單梯進(jìn)行控制還是有前途的。有些生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)了緊急供電裝置、防火廳門、地震控制、自檢測以及語言合成等電梯新功能；對機械系統(tǒng)采用了新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)和

14、新工藝”?？傊?，與國外先進(jìn)技術(shù)水平相比，雖然還存在一定差距,但國內(nèi)電梯技術(shù)正以迅猛的發(fā)展速度趕超世界先進(jìn)水平。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量己達(dá)l萬臺左右，約占亞洲市場的150，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了貢獻(xiàn)“。當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，電梯的使用相當(dāng)普遍。世界上有名的幾家電梯公司，諸如：美國奧的斯公司、瑞士訊達(dá)公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的51”。其中，奧的斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。目前，國外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來

15、越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成走電梯家族中新的組成部分隨著科技的進(jìn)步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進(jìn)行研究改進(jìn)。綠色是和平，綠色是天然，綠色是和諧。電梯是載人的機電設(shè)備，要實現(xiàn)“綠色”，也就是強調(diào)電梯更舒適、更安全地為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)，強調(diào)電梯與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。國外對綠色電梯的研究做得比較出色的可能要數(shù)Peters了，他專門就綠色電梯進(jìn)行研究。當(dāng)然，他的研究是從電梯對環(huán)境影響的角度進(jìn)行的。P不可再生資源的消耗、產(chǎn)生廢棄物和為生產(chǎn)滿足曳引電梯的電力而產(chǎn)生的二氧化碳。同時他還認(rèn)為，目前電力是不可持續(xù)的并對環(huán)境有損害，作為在地球上有責(zé)任的人，

16、我們應(yīng)當(dāng)減少能源消耗，尋找可持續(xù)發(fā)展的能源。二、可編程序控制器簡介可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小、功能強、靈活通用與維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點特別是它的高可靠性和較強的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青睞。因而在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一”（一）可編程序控制器的發(fā)展歷史在可編程序控制器問世以來，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)有著明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度不高，尤其是對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更差

17、，如果生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計并改變硬件結(jié)構(gòu)造成了時間和資金的嚴(yán)重浪費。1968年，在底特律的美國通用汽車公司(GM公司)為了在每次汽車改型或改變工藝流程時能不改動原有繼電器柜內(nèi)的接線以便降低生產(chǎn)成本，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，提出了研制新型邏輯順序控制裝置，并提出了該裝置的研制指標(biāo)要求，即十項招標(biāo)技術(shù)指標(biāo)。其主要內(nèi)容如下(1)在使用者的工廠里，能以最短中斷服務(wù)時間，迅速方便地對其控制的硬件和設(shè)備進(jìn)行編程及重新進(jìn)行程序的設(shè)計。(2)所有系統(tǒng)單元必須能在工廠內(nèi)無特殊支持的設(shè)備、硬件及環(huán)境條件下運行。(3)系統(tǒng)的維修必須簡單易行。在系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計有狀態(tài)指示器及插入式模塊，以便在最短的停車時

18、間內(nèi)使維修和故障診斷變得簡單易行。(4)裝置的體積應(yīng)小于原有繼電器控制柜的體積，它的能耗也應(yīng)較少。(5)必須能與中央數(shù)據(jù)收集處理系統(tǒng)進(jìn)行通信，以便監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀念和運行情況。(6)輸入開關(guān)量可以是已有的標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的按鈕和限位開關(guān)的交流15V電壓信號。(7)輸出的驅(qū)動信號必須能驅(qū)動以交流運行的電動機起動器和電磁閥線圈，每個輸出量將設(shè)計為可開停和連續(xù)操縱具有115V、2A以下容量的電磁閥等負(fù)載設(shè)備。(8)具有靈活的擴(kuò)展能力。在擴(kuò)展時，必須能以系統(tǒng)最小的變動及最短的更換和停機時間，使原有裝置從系統(tǒng)的最小配置擴(kuò)展到系統(tǒng)的最大配置。(9)在購買和安裝費用上，應(yīng)有與原有繼電輯控制系統(tǒng)的競爭力，即有高的

19、性能價格比。(10)用戶存儲器容量至少在4KB以上。(根據(jù)當(dāng)時的汽車裝配過程的要求提出)從上述十項指標(biāo)可以看出，它實際上就是當(dāng)今可編程序控制器的最基本的功能。將它們歸納一下其核心為四點(1)用計算機代替繼電器控制盤。(2)用程序代替硬件接線。(3)輸入輸出電平可與外部裝置直接連接。(4)結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。美國的數(shù)字設(shè)備公司(DEC)CP標(biāo)，并在1969年研制出了第一臺可編程序控制器(PDP-14)“其后，美國的MODICON公司也推出了084控制器，1971年，日本推出了DSC8控制器1973年西歐各國的各種可編程序控制器也研制成功我國在1974年開始研制可編程序控制器可編程序控制器的發(fā)展與計算機

20、技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了可編程序控制器的發(fā)展而可編程序控制器的發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了它們的發(fā)展。從控制功能束分，可編程序控制器的發(fā)展經(jīng)歷了下列四個階段。第一階段：從第一臺可編程序控制器問世到20世紀(jì)70年代中期，是可編程序控制器的初創(chuàng)階段。這一階段的產(chǎn)品主要用于邏輯運算和計時、計數(shù)運算，它的CPU由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，它的控制功能較簡單典型產(chǎn)品有MODICON公司的084ALLENBRADLEY(AB)公司的PDQ2、DEC的PDP14、同立公司的SCY-022等。由于這些產(chǎn)品主要

21、完成邏輯運算功能，因此被稱為可編程序邏輯控制器(ProgrammableLogic Controllet-PLC)。第二階段：從20世紀(jì)70年代中期到末期，是可編程序控制器的擴(kuò)展階段，在這一階段，產(chǎn)品的主要控制功能得到了較大的發(fā)展，它的發(fā)展主要來自兩方面，從可編程序控制器發(fā)展而來的控制器，它的主要功能是邏輯運算，同時擴(kuò)展了其他運算功能；而從模擬儀表發(fā)展而來的控制器，其功能主要是模擬運算，同時擴(kuò)展了邏輯運算功能。因此，按習(xí)慣的分類方法，前者被稱為可編程序邏輯控制器(PLC，后者被稱為單回路或多回路控制器?？删幊绦蚩刂破鞯拿Q縮PC(Programmable Controll)，但是為了與個人計算

22、機(Personal Computer)的名稱縮寫PC相區(qū)別，通常還是把可編程序控制器簡稱為PLC，這一階段的產(chǎn)品有MODICON公司的184、284、384，西門予公司的SomaticS3系列，富士電機公司的SC系列等產(chǎn)品第三階段：從20世紀(jì)70年代末期到20世紀(jì)80年代中期，是PLC通信功能實現(xiàn)階段。與計算機通信的發(fā)展相聯(lián)系，PLC也在通信方面有了很大的發(fā)展，初步形成了分布2式的通信網(wǎng)絡(luò)體系，但是，由于制造企業(yè)各自為政，通信系統(tǒng)自成系統(tǒng)，因此，各產(chǎn)品的互相通信是較困難的。在該階段，由于生產(chǎn)過程控制的需要，對PLC的需求大大增加，產(chǎn)品的功能也得到了發(fā)展，數(shù)學(xué)運算的功能得到了較大的擴(kuò)充，產(chǎn)品的

23、可靠性進(jìn)一步提高。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的SYMATIC S6系列、富士電機公司的MICREX和德州儀器公司的T1530等等。第四階段：從20世紀(jì)80年代中期開始是PLC的開放階段。由于開放系統(tǒng)的提出，使PLC也得到了較大的發(fā)展。主要表現(xiàn)在通信系統(tǒng)的開放，使各制造企業(yè)的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化使用戶得到了好處。在這一階段，產(chǎn)品的規(guī)模增大，功能不斷完善，大中型的產(chǎn)品多數(shù)有CRT屏幕的顯示功能，產(chǎn)品的擴(kuò)展也因通信功能的改善而變得方便，此外，還采用了標(biāo)準(zhǔn)的軟件系統(tǒng)，增加了高級編程語占等。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的SYMA7IC S5和s7系列、AB公司的PLC一5等。（二）PLC的特點P

24、LC能如此迅速發(fā)展的原因是由于它具有通用計算機所不及的一些下列特點?？煽啃詫梢跃S修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性 （1）PLC的可靠性高，表現(xiàn)在下列幾方面：與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較，PLC可靠性提高的主要原因：PLC不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單、維修時間縮短，因此可靠性得到提高。PLC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計，例如冗余設(shè)計、掉電保護(hù)、故障滲斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，使可靠性得到提高。PLC有較強的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點，因此對操作和維修人員的技能要求降低，容易學(xué)習(xí)和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可靠

25、性高。與通用的計算機控制系統(tǒng)比較，PLC可靠性提高的主要原因：PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了經(jīng)簡化的編程語言，編程的出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計的硬件使可靠性大大提高。因此，PLC的可靠性較通用計算機控制系統(tǒng)的可靠性有較大提高。在PLC的硬件設(shè)計方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件；采用先迸的工藝制造流水線生產(chǎn)；對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等，設(shè)有對電源的掉電保護(hù)、存儲器內(nèi)容的保護(hù)并采用看門狗和其他自診斷措施、便于維修的設(shè)計等等。在PLC的軟件設(shè)計方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠

26、性的措旌。例如，采用軟件濾波，軟件自診斷、簡化編程語言、信息保護(hù)和恢復(fù)、報警和運行信息的顯示等等。一份用戶選用PLC原因的調(diào)查報告指出，在各種選用PLC的原因中，第一位的原因是由于PLC可靠性高的用戶達(dá)93。其次，才是性能和維修方便等原因。可見，可靠性高是PLC的主要特點。（2）PLC的易操作性表現(xiàn)在下列三個方面：操作方便。對PLC的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行程序輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的PLC，編程器采用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)所需的地址編號、繼電器編號或觸點號進(jìn)行搜索或

27、順序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上顯示。所以PLC具有操作方便的特點編程方便。PLC有多種程序設(shè)計語言可供使用。對電氣技術(shù)人員來說，梯形圖由于與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。所以有利于程序的編寫和學(xué)習(xí)。采用布爾助記符編程語言時，由于符號是功能的簡單縮寫，十分有利于編程人員的編程。雖然功能表圖、功能模塊圖和高級描述語句的編程方法應(yīng)用尚未普及，但是，由于它們具有功能清晰、易于理解等優(yōu)點，正為廣大技術(shù)人員所接納和采用并發(fā)揮出更有效的功能特點。維修方便。PLC所具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低了。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據(jù)有關(guān)故障

28、信號燈的提示和故障代碼的顯示，或通過編程器和CRT屏幕的顯示，很快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時間。為便于維修工作的開展，有些PLC的制造企業(yè)提供了維修用的專用儀表或設(shè)備，提供了故障樹等維修用的資料有些廠商還提供維修用的智能卡件或插件板，使維修工作變得十分方便。PLC的面板和結(jié)構(gòu)的設(shè)計也考慮了維修的方便性，例如，對需維修的部件設(shè)置在便于維修的位置，信號燈設(shè)置在易于觀察的部位，接線端子采用便于接線與更換的類型等，這些設(shè)計使維修工作能方便地進(jìn)行，從而大大節(jié)省維修時間。采用標(biāo)準(zhǔn)化元件和標(biāo)準(zhǔn)化工藝生產(chǎn)流水線作業(yè)，使維修用的備品備件簡化，也使維修變得方便。(3)PLC的靈活性表現(xiàn)在下

29、列三方面： 編程的靈活性。PLC采用的編程語占有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖和語句描述編程語言，只要掌握其中一種語言就可以進(jìn)行編程。編程方法的多樣性使編程方便，應(yīng)用面拓展。由于采用軟連接的方法，在生產(chǎn)工藝流程更改或者生產(chǎn)設(shè)備更換時，可以不必改變PLC的硬設(shè)備，通過程序的編制與更改就能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。這種編程的靈活性是繼電器J頤序控制系統(tǒng)所不能比擬的。正是由于編程的柔性特點，使PLC能大量地替代繼電器順序控制系統(tǒng)，成為當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域的重要控制設(shè)備。在柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)和計算機集成過程控制系統(tǒng)(CIPS)qb，PLC正成為主

30、要的控制設(shè)備，得到廣泛的應(yīng)用 擴(kuò)展的靈活性。PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個重要的特點。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)展，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。它不僅可以通過增加輸入輸出單元來增加點數(shù)，通過擴(kuò)展單元來擴(kuò)大容量和功能，也可以通過多臺PLC的通信來擴(kuò)大容量和功能，甚至可通過與集散控制系統(tǒng)(DCS)或其他上位機的通信來擴(kuò)展它的功能，并與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換等。這種擴(kuò)展的靈活性大大地方便了用戶。 操作的靈活性。操作的靈活性是指設(shè)計的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。在繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作可以簡化，不同的生

31、產(chǎn)過程可采用相同的控制臺或控制屏等。（三）PLC的工作原理圖2-1PLC的工作原理1.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。這種計算機程序?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?？删幊绦蚩刂破饔袃煞N基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直

32、至可編程序控制器停機或切換到STOP工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段（見圖2-1）?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入-輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時完成的。在內(nèi)部處理聯(lián)合階段?？删幊绦蚩刂破鳈z查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)可編程序控制器處于停止（STOP）狀態(tài)時，只執(zhí)行以上的操作?？删?/p>

33、程序控制器處于（RUN）狀態(tài)時，還要完成另外3個階段的操作（圖2-2），圖中僅畫出了與用戶程序執(zhí)行過程有關(guān)的3個階段。 圖2-2可編程序控制器2.掃描周期可編程序控制器在RUN工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次上圖所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值為1100ms。指令執(zhí)行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。當(dāng)用戶程序較長時，指令執(zhí)行時間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。不過嚴(yán)格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等。如圖2-3所示。第(N-1)個掃描周期輸出刷新第(N+1)個掃描周期輸入采樣第N個掃描周期輸入采樣輸出刷新用戶程序執(zhí)行圖2-3 PLC的掃描運行方式(1)

34、輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它們存入I/O映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化I/O映象區(qū)的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會改變。所以輸入如果是脈沖信號，它的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(2)用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC的CPU總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。并對控制線路進(jìn)行邏輯運算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)。或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。例如：算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)

35、傳達(dá)等。(3)輸出刷新階段在輸出刷新階段，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動響應(yīng)的外設(shè)。這時才是PLC真正的輸出。（四）PLC的體系結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)和微機是基本一致的。如下圖所示：編程器中央處理單元（CPU）輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲區(qū)用戶程序存儲區(qū)電源圖2-4 PLC硬件的基本結(jié)構(gòu)它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU（中央處理單元）、存儲器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。1.CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或

36、控制器，它主要由微機處理器（CPU）和存儲器組成。CPU的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)量輸入信號和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。(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)運算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。(3) 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)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字開關(guān)、限位

37、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；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號?？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模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。3.編程器

38、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行時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行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。4.開關(guān)量I/O模塊開關(guān)量模塊的輸入輸出信號僅有接通和斷開兩種狀態(tài)。電壓等級有直流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

39、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。2.3.1 輸入模塊圖2-5 直流輸入電路輸入電路中設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤的輸入信號。濾波電路延遲時間的典型值為1020ms（信號上升沿）和2050ms（信號下降沿），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。圖中的輸入觸點直接接在公共點和輸入端（400是梯形圖中輸入繼電器的編號）之間，不需要外接電源。有的可編程序控制器

40、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2-6）圖2-6 24V電源 當(dāng)圖2-6中的外接觸點接通時，光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，信號經(jīng)內(nèi)部電路傳送給CPU模塊。圖2-7是交流輸入電路。光電耦合器中有兩個反并聯(lián)的發(fā)光二極管，顯示用的兩個發(fā)光二極管也是反并聯(lián)的，因此這個電路可以接收外部的交流輸入電壓。圖2-7 交流輸入電路5.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)動直流負(fù)載）、雙向可控硅（驅(qū)動內(nèi)交流負(fù)載）和小型繼電器，后者可以驅(qū)動交流負(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

41、只能驅(qū)動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。（五）PLC的選型為了能夠更好的選型，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1.輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適

42、當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。2.存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(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點數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量

43、。3.控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。(1)運算功能 簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通PLC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復(fù)雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計選型時應(yīng)從實際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送

44、和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。(2)控制功能 控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，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)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。(3)通信功能 大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議

45、應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實際要求。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡(luò)；2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；3）PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作

46、為DCS的子網(wǎng)；4）專用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。(4)編程功能 PLC的編程有離線編程和在線編程兩種，設(shè)計時應(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CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(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CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)

47、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，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。(5)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PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對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的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。(6)處理速度 PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則P

48、LC將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時間約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的掃描時間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K。4.機型的選擇 (1)PLC的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶

49、選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。(2)輸入、輸出模塊的選擇輸入、輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能

50、型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機架或遠(yuǎn)程I/O機架等。(3)電源的選擇PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時同時引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時，應(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。(4)存儲器的選擇由于計算機集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應(yīng)用項目的正常投運，

51、一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。(5)冗余功能的選擇控制單元的冗余重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應(yīng)1：1冗余。在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、兩重化或三重化冗余容錯系統(tǒng)等。I/O接口單元的冗余控制回路的多點I/O卡應(yīng)冗余配置。重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置。根據(jù)需要對重要的I/O信號，可選用兩重化或三重化的I/O接口單元。(6)經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇PLC時，應(yīng)考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較

52、滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在估算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。（六）FX2N可編程序控制器簡介FX2N 是FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器。它的基本指令執(zhí)行時間高達(dá)0.08s每條指令，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了很多大型可編程序控制器。用戶存儲器容量可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到每256個I/O點，有5種模擬量輸入/輸出模塊、高速計數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多種

53、RS-232C/RS-242/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板，以及模擬定時器功能擴(kuò)展板，使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可以實現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。（七）PLC控制程序設(shè)計1.PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計基本原則最大限度的滿足被控對象的控制要求。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。保證控制系統(tǒng)安全可靠?？紤]到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)在選擇PLC容量時應(yīng)適當(dāng)留有余量。2.PLC提供的編程語言標(biāo)準(zhǔn)語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點；A.它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母

54、線。B.梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是PLC輸入點接的開關(guān)也可以是PLC內(nèi)部繼電器的接點或內(nèi)部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。C.梯形圖中的接點可以任意串、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的值在用戶程序中可以當(dāng)條件使用。語句表語言，類似于匯編語言。邏輯功能圖語言，沿用半導(dǎo)體邏輯框圖來表達(dá)，一般一個運算框表示一個功能，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)必須完成的各項任務(wù)及其

55、順序編制PLC程序（梯形圖或指令代碼）檢查程序有無錯誤通過PC機、GPC或FIT輸入程序至PLC修改程序NOYESYES程序投入使用NO 運行程序有無錯誤 圖2-8 PLC編程步驟三、電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計部分（一）電梯系統(tǒng)的硬件構(gòu)成電梯有大量的開關(guān)量輸入輸出信號, 它包括內(nèi)、外呼梯信號,開關(guān)門信號, 上行、下行減速和平層信號, 上、下限位信號等開關(guān)量輸人信號用于實現(xiàn)電梯上行、下行、減速平層的開關(guān)量輸出信號,用于開門、關(guān)門的開關(guān)量輸出信號, 用于驅(qū)動呼梯信號、運行方向指示燈的開關(guān)量輸出信號, 用于驅(qū)動樓層顯示的數(shù)碼管的開關(guān)量輸出信號, 等等。的通信模塊將電梯運行的狀態(tài)及相關(guān)數(shù)據(jù)通過RS232接口傳

56、送到計算機。整個系統(tǒng)的硬件框圖3-1如圖所示。圖3-1 電梯系統(tǒng)硬件設(shè)建筑物共有N層, 根據(jù)樓層數(shù)確定PLC的I/O點的原則,則該電梯控制系統(tǒng)所需要的輸人I/O輸出點數(shù)就能確定。 輸人I/O點數(shù)外呼梯按鈕除第1層只有一個上呼梯按鈕、第N層只有一個下呼梯按鈕外, 其余（N-2）層上下呼梯按鈕各有一個轎廂內(nèi)控制盤包括1N層按鈕開門按鈕、關(guān)門按鈕、報警按鈕各一個轎廂門控由兩個限位開關(guān)實現(xiàn)轎廂頂端有兩個減速傳感器, 兩個平層傳感器電梯井的底部和頂部各有兩個防止轎廂沖出導(dǎo)軌限位傳感器編碼器需要兩個輸入I/O點。共計需要的輸人I/O點為3N+13個。輸出I/O點數(shù)外呼梯按鈕指示燈共2N-2個, 內(nèi)呼梯指示

57、燈N個, 上下行指示燈2個,4位BCD碼指示需8個I/O點, 控制變頻器輸出需3個I/O點, 開門關(guān)門各1個。共計需要輸出I/O點3N+13個。系統(tǒng)采用編碼器定位和減速平層傳感器定位相結(jié)合的方法,既可以防止因使用單一定位裝置時, 萬一器件失效而引發(fā)事故, 又可以相互診斷, 一旦某一定位裝置發(fā)生故障, 能立即通過人機界面向管理人員報警, 從而提高了系統(tǒng)運行的安全可靠性。（二）電梯系統(tǒng)的軟件部分PLC運行方式與一般的計算機不同, 它的工作過程分為三個階段進(jìn)行, 即輸人采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新,完成上述三個階段稱為一個掃描周期。在整個運行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。

58、這樣用PLC語言編程有自己的特點。只要掃描周期的影響可以忽略, 則不需要循環(huán)語句, 就能重復(fù)執(zhí)行相應(yīng)的操作。在本電梯控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)中, 采用了數(shù)據(jù)比較而不是簡單的邏輯控制來編制程序, 這樣不但程序易于理解, 而且當(dāng)設(shè)計的電梯樓層加大時, 程序的婉模并不會增加很多, 而使用邏輯控制方法時, 樓層較少時還能夠應(yīng)付,但是樓層較多時, 不但邏輯復(fù)雜, 而且程序容量顯著增加。 為了使程序可讀性好、修改方便, 編程時采用了模塊化的方法, 整個程序由多個功能相對獨立的模塊組成自動返回原點及初始化模塊、開關(guān)門模塊、確定上下行模塊、確定上行最近目的樓層模塊、確定下行最近目的樓層模塊、上行減速及呼梯信號消除模

59、塊、下行減速及呼梯信號消除模塊。這些模塊中最關(guān)鍵的是確定上下行模塊、確定上行最近目的樓層模塊和確定下行最近目的樓層模塊?，F(xiàn)結(jié)合流程圖介紹這三個模塊編程思路。設(shè)邏輯線圈M100一上行標(biāo)志、M101一下行標(biāo)志、M103一電梯空閑標(biāo)志, 數(shù)據(jù)寄存器D0一電梯當(dāng)前樓層、D1一電梯上行時最近的呼梯樓層、D2一電梯下行時最近的呼梯樓層、D3一中間變量 圖3-2 下行最近目的樓層模塊流程圖確定上下行模塊的流程圖如圖2所示。當(dāng)電梯處于空閑狀態(tài)時, 將當(dāng)前樓層號存放在, 如果同一掃描周期中來了幾個呼梯信號, 將最高樓層的樓層號存放在D3, 比較電梯當(dāng)前樓層和最高呼梯樓層的大小, 如果電梯的當(dāng)前樓層比最高呼梯樓層

60、低,即D0D3, 則將下行標(biāo)志置“ 1” 如果該掃描周期中, 沒有呼梯信號, 即D0=D3, 將M103電梯空閑標(biāo)志置“1 ” 。確定上行最近目的樓層模塊與確定下行最近目的樓層模塊類似, 這里只介紹如何確定上行最近目的樓層, 其流程如圖3所示。當(dāng)上行方向確定后, 主程序每個掃描周期都調(diào)用該子程序后。在子程序中, 當(dāng)前樓層號存放在變址寄存器V中, 使用跳轉(zhuǎn)指令CJ, 其指針為P10V, 這樣只處理比當(dāng)前樓層高的樓層的呼梯信號, 而且這些呼梯信號會按低層廳上行呼梯或廂呼梯、高層廳上行呼梯或廂呼梯、高層廳下行呼梯、低層廳下行呼梯的優(yōu)先級從高到低的排列起來。在電梯進(jìn)人減速及呼梯信號消除子程序前, 每個

61、掃描周期都將D1刷新一次, 如果有新的呼梯信號比當(dāng)前D1中存的樓層號對應(yīng)的呼梯信號優(yōu)先級高, 則D1中存該新呼梯信號對應(yīng)的樓層號。當(dāng)處理完所有比當(dāng)前樓層高的呼梯信號后, 將M100復(fù)位,主程序中將不再調(diào)用該子程序。為了使電梯平層準(zhǔn)確, 本系統(tǒng)中采用了A一B相編碼器。該編碼器與電機軸相連, 電機轉(zhuǎn)動時, 編碼器會產(chǎn)生相和相的脈沖信號。將A、B相脈沖信號輸人到內(nèi)置一相高速計數(shù)器的兩個高速輸人端口, A一B相高速計數(shù)器的計數(shù)方式取決于相和相脈沖信號的相位關(guān)系。設(shè)電梯上行時, A一B相編碼器產(chǎn)生的脈沖信號為:當(dāng)A相脈沖信號處于高電平時, 相脈沖信號由低電平變成高電平, 該相和相脈沖信號的相位關(guān)系使A一B相高速計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值加“ 1” 而電梯下行時, A一B相編碼器產(chǎn)生的脈沖信號為當(dāng)A相脈沖信號處于高電平時, B相脈沖信號由高電平變成低電平, 該相和相脈沖信號的相位關(guān)系使一相高速計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值減“A ” 。這樣電梯在以后的運行中, 由計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值就能夠準(zhǔn)確地確定電梯所處的位置。另外, 系統(tǒng)中還有四個位置傳感器, 其中兩個用于上行減速和下行減速, 兩個用于上行平層和下行平層。通過調(diào)試, 可以確定每層減速信號和平層信號對應(yīng)的A一B相高速計數(shù)器當(dāng)前計數(shù)值的計數(shù)范圍。這樣, 當(dāng)傳感器信號產(chǎn)生而當(dāng)前計數(shù)值還未到達(dá)對應(yīng)的計數(shù)范圍,