畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的三層電梯PLC控制系統(tǒng)及組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）三層電梯plc控制及組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)（系） 鐵道自動(dòng)化 班 級(jí) 102班 學(xué)生姓名 羅佳 指導(dǎo)老師 劉曉春 完成日期 2013.06 目 錄摘 要iabstractii第1章 任務(wù)與要求11.1課題概述11.2設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1第2章前言32.1論文的研究背景32.2論文的研究意義32.3論文章節(jié)安排4第3章plc可編程序控制器53.1 plc的起源與發(fā)展53.2 硬件的組成833plc控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)12第4章 三層電梯plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)144.1電梯plc控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)144.1.1 三層電梯主電路144.1.2plci/o分配及外圍接線圖154.2電梯plc控

2、制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)16第5章電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試185.1 電梯監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)控界面與數(shù)據(jù)對(duì)象的設(shè)計(jì)185.1.1設(shè)計(jì)監(jiān)控界面185.1.2 設(shè)計(jì)腳本程序195.1.3 增加數(shù)據(jù)對(duì)象195.1.4 修改對(duì)象屬性195.2動(dòng)畫(huà)連接215.2.1 按鈕的動(dòng)畫(huà)連接215.2.2 電梯層的設(shè)置235.2.3上升下降按鈕設(shè)置245.3設(shè)備調(diào)試26結(jié) 束 語(yǔ)30致 謝31參考文獻(xiàn)32附錄33摘 要隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市迅速的崛起，高層建筑的不斷增多，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。它是采用電力拖動(dòng)方式，將載有乘客或貨物的轎廂，運(yùn)行于垂直方向的兩根剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和貨

3、物的固定式提升設(shè)備。所以，電梯是為高層建筑運(yùn)輸服務(wù)的設(shè)備，它具有運(yùn)送速度快、安全可靠、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器-接觸器進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用 plc組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問(wèn)題，使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。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)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成；第二種控制方式用可編程控制器取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種方法并沒(méi)有太大的區(qū)別。plc可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活。關(guān)鍵詞：

4、電梯 plc控制系統(tǒng) abstractwith the continuous development of city construction, city rise abruptly quickly, high-rise building continued to increase, elevator high-rise buildings as a means of transport in the vertical run has been closely linked with peoples daily lives. it is the use of electric drive mo

5、de, carrying passengers or cargo car, running in the direction perpendicular to the two rigid rails, transporting passengers and cargo fixed upgrade equipment. therefore, the elevator is for high-rise building transport service equipment, it has the fast conveying speed, safe and reliable, the advan

6、tages of easy to operate. but the traditional elevator control system uses the relay - contactor control, its shortcoming is the contact number, high failure rate, poor reliability, repair work, and the plc component of the control system can well solve the problem, the elevator runs more safe, conv

7、enient, comfortable.elevator control is currently widely used in two ways, one is using the computer as a signal control unit, the completion of the lift signal acquisition, operation and function of the set, the realization of elevator automatic dispatching and set operation function, drag the cont

8、rol from the converter to complete; second control using a programmable controller to replace the computer signal control. from the control methods and capabilities, these two kinds of methods and not much difference. plc high reliability, convenient and flexible program design.key words: elevator p

9、lc control system第1章 任務(wù)與要求1.1課題概述plc在工業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，技術(shù)也不斷成熟，逐步的面向大眾化，更加容易被人接受。操作也變得簡(jiǎn)單，在各方面的控制都比較適應(yīng)，趨向于小型化相當(dāng)?shù)膶?shí)用。而mcgs技術(shù)是一種實(shí)際控制與計(jì)算機(jī)控制相結(jié)合的產(chǎn)物。利用現(xiàn)在發(fā)達(dá)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)模擬實(shí)物的效果圖，并可以通過(guò)與plc的連接控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)物的實(shí)際控制和監(jiān)控。達(dá)到實(shí)現(xiàn)智能化控制的目的。對(duì)于如何把兩門(mén)課程的熟練掌握達(dá)到把專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中。針對(duì)在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用越來(lái)越多的電梯。我們就使用這兩項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)三層電梯的有邏輯控制。設(shè)計(jì)題目的選擇：(1)設(shè)計(jì)題目：三層電梯plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

10、(2)題目的選擇：對(duì)于電梯的控制，可選用繼電-接觸系統(tǒng)或可編程控制器來(lái)完成，但是二者有各自的特點(diǎn)：1:繼電-接觸系統(tǒng)：它的優(yōu)點(diǎn)是線路直觀，大部分電器均為常用電器，更換方便，價(jià)格較便宜。但是他觸點(diǎn)繁多，線路復(fù)雜，電器的電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作較慢，能耗高，機(jī)械動(dòng)作噪音大，而且可靠性差。2:plc在設(shè)計(jì)和制造上采取了許多抗干擾措施，使用方便，擴(kuò)展容易。它使用了梯形圖和可編程指令，易于掌握?？傊琾lc取代繼電-接觸系統(tǒng)已經(jīng)成為大的趨勢(shì)。基于上述原因，我選擇用可編程控制器來(lái)完成對(duì)電梯的控制1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1.課題研究的內(nèi)容課題所研究的內(nèi)容主要是用可編程控制器（plc）自動(dòng)控制電梯系統(tǒng)。由于大部分老式電

11、梯的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對(duì)電梯的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以節(jié)約資金。因此，對(duì)電梯控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合國(guó)產(chǎn)老式電梯的改造之路，并進(jìn)而提高國(guó)產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。針對(duì)老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（plc）來(lái)控制電梯。首先對(duì)電梯系統(tǒng)及可編程控制器（plc）作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著根據(jù)電梯的控制要求，確定plc所需的輸入/輸出口的數(shù)量，確定plc的型號(hào)，選定主機(jī)機(jī)型，并進(jìn)行擴(kuò)展。然后設(shè)計(jì)模擬控制模板，設(shè)計(jì)plc的外部接線圖、流程圖等，編寫(xiě)控制程序，最后對(duì)編寫(xiě)的電梯

12、控制程序進(jìn)行仿真和調(diào)試。2.mcgs與plc控制要求：當(dāng)升降機(jī)停于一層或二層時(shí)，按三層按鈕呼叫，則升降機(jī)上升至ls3停止。當(dāng)升降機(jī)停于三層或二層時(shí)，按一層按鈕呼叫，則升降機(jī)下降至ls1停止。當(dāng)升降機(jī)停于一層時(shí)，按二層按鈕呼叫，則升降機(jī)上升至ls2停止。當(dāng)升降機(jī)停于三層時(shí)，按二層按鈕呼叫，則升降機(jī)上升至ls2停止。當(dāng)升降機(jī)停于一層，而二層、三層按鈕均有人呼叫時(shí)，升降機(jī)上升至ls2時(shí)，在ls2暫停10s后，繼續(xù)上升至ls3停止。當(dāng)升降機(jī)停于三層，而二層、一層按鈕均有人呼叫時(shí)，升降機(jī)下降至ls2時(shí)，在ls2暫停10s后，繼續(xù)下降至ls1停止。當(dāng)升降機(jī)上升或下降途中，任何反方向的按鈕呼叫均無(wú)效。在計(jì)算

13、機(jī)中現(xiàn)實(shí)自動(dòng)升降機(jī)工作狀態(tài)。3.電梯控制要求：1電梯轎箱的控制要求：（1）：選向：根據(jù)電梯各層內(nèi)選外呼信號(hào)的先后和停止時(shí)轎箱所在的樓曾位置決定電梯的運(yùn)行方向。（ 2）：選層換速：指電梯能夠根據(jù)轎內(nèi)所選層而決定運(yùn)行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原則。并且在每次平層的時(shí)候都能夠換速。（3）：樓層位置的指示：選用了數(shù)碼管顯示的方法。由于fx2n系列已有內(nèi)部計(jì)數(shù)-譯碼驅(qū)動(dòng)模塊，所以只要外部加上led七段顯示管和電源就可以顯示樓層了。2電梯門(mén)的控制要求：要求當(dāng)電梯平層的時(shí)候，電梯門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，經(jīng)過(guò)10秒鐘后電梯門(mén)自動(dòng)關(guān)上。如果遇到有人在門(mén)中間的情況，電梯會(huì)因?yàn)楣怆婇_(kāi)關(guān)的作用而自動(dòng)開(kāi)門(mén)。4補(bǔ)充要求：

14、出了上述兩個(gè)要求以外，還要注意的一點(diǎn)就是備用電梯電機(jī)的使用，一但曳引電機(jī)出現(xiàn)故障，備用電機(jī)將手動(dòng)控制轉(zhuǎn)入運(yùn)行狀態(tài)，避免因曳引惦記出故障而引發(fā)的不必要的麻煩。第2章前言2.1論文的研究背景在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟(jì)發(fā)展同樣的速度成長(zhǎng)起來(lái)。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(yùn)輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€(gè)不可缺少的組成部分。一個(gè)國(guó)家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國(guó)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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)仍然以較高的速度持續(xù)增長(zhǎng)，城市化水平不斷提高。

15、這從客觀上導(dǎo)致了我國(guó)電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的電梯市場(chǎng)。上世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國(guó)電梯需求量越來(lái)越大。總趨勢(shì)是上升的，目自口進(jìn)入了“第三次浪潮”，2004年總產(chǎn)量超過(guò)了8萬(wàn)臺(tái)，而且目前還沒(méi)有減速的跡象。從1949年建國(guó)以來(lái)全國(guó)共生產(chǎn)安裝了6l萬(wàn)多臺(tái)電梯。盡管如此，我國(guó)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(tái)電梯，我國(guó)如果要達(dá)到這個(gè)水準(zhǔn)，還需要增加70萬(wàn)臺(tái)。到那時(shí)候，全國(guó)在用電梯將達(dá)到130萬(wàn)臺(tái)，每年僅報(bào)廢更新就需要6萬(wàn)臺(tái)。到2005年，中國(guó)電梯的年產(chǎn)量達(dá)到135萬(wàn)臺(tái)，與1980年相比，25年增長(zhǎng)了59倍，產(chǎn)量每年平均增長(zhǎng)178。2005

16、年安裝驗(yàn)收電梯124465臺(tái)，截至05年底，我國(guó)的在用電梯總數(shù)已達(dá)651794臺(tái)。如此龐大的市場(chǎng)需求為我國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺(tái)!2.2論文的研究意義我國(guó)電梯行業(yè)已經(jīng)具備了很強(qiáng)的生產(chǎn)能力。興旺的電梯市場(chǎng)吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國(guó)奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國(guó)蒂森、日本三菱、日立、東芝、富士達(dá)等13家大型外商投資公司在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額達(dá)到了74”。先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理的引進(jìn)對(duì)國(guó)內(nèi)電梯企業(yè)產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要的電梯產(chǎn)品，我國(guó)電梯行業(yè)

17、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(guó)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(guó)參加了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織isotcl78以來(lái)，先后等同或等效采用了一批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高起點(diǎn)使我國(guó)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(wú)機(jī)房電梯、無(wú)齒輪曳引機(jī)、永磁同步拖動(dòng)技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)等，國(guó)際上也是剛剛出現(xiàn)，我國(guó)就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。國(guó)產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢(shì)贏得了越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外客戶，為逐步進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造了有利條件。中國(guó)電梯在亞洲市場(chǎng)占有越來(lái)越重要的位置，每年銷(xiāo)售量己達(dá)l萬(wàn)臺(tái)左右，約占亞洲市場(chǎng)的1/50，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出

18、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(gè)國(guó)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(guó)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(guó)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(chǎng)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(guó)外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來(lái)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。2.3論文章節(jié)安排全書(shū)分課題概述、硬軟件設(shè)備介紹、系統(tǒng)調(diào)試、心得體會(huì)四部分（共五章）進(jìn)行介紹。第一部分是概述部分，較全面地介紹了三層電梯控制系統(tǒng)的概況及發(fā)展方向，可以

19、建議對(duì)三層電梯控制系統(tǒng)的清晰概念。本部分有兩個(gè)章節(jié)。第一章節(jié)是講述課題的任務(wù)要求。是本論文的大綱。第二章節(jié)是講述課題在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用意義以及發(fā)展對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的要求。第二部分是硬軟件部分。簡(jiǎn)要介紹了plc、組態(tài)的基本概況和針對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。著重介紹了plc、組態(tài)軟件的發(fā)展、工作原理和優(yōu)點(diǎn)。這是三層電梯控制系統(tǒng)穩(wěn)定的特色。本部分是第四章節(jié)。會(huì)介紹plc的硬件設(shè)施。還會(huì)講解plc的控制程序和該程序的每項(xiàng)意義。并詳述組態(tài)軟件的畫(huà)面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)的連接與調(diào)試和控制程序的設(shè)計(jì)。第三部分是系統(tǒng)調(diào)試部分。本部分在第五章節(jié)。講述了plc程序和組態(tài)軟件的調(diào)試結(jié)果，以及在后面的兩部分聯(lián)合調(diào)試。對(duì)程序的缺陷進(jìn)行不斷優(yōu)化。

20、以確保該系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。第四部分是論文總結(jié)部分。它是對(duì)本次論文進(jìn)行總結(jié)以及寫(xiě)出自己對(duì)于本次論文的心得體會(huì)。第3章plc可編程序控制器3.1 plc的起源與發(fā)展在可編程控制器誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，繼電器控制系統(tǒng)通常可以看承由輸入電路，控制電路，輸出電路和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)這4個(gè)部分組成的。其中輸入電路也是由按鈕，行程開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)，傳感器等構(gòu)成。用已向系統(tǒng)送入控制信號(hào)。輸出電路部分是由接觸器，電磁閥等執(zhí)行元件構(gòu)成，用以控制各種被控制對(duì)象，如電動(dòng)機(jī)，電爐，閥門(mén)等。繼電器控制電路部分是控制系統(tǒng)的核心部分。它通過(guò)導(dǎo)線將各個(gè)分立的繼電器，電子元器件連接起來(lái)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施控制；生

21、產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)是指被控制的對(duì)象（如電動(dòng)機(jī)等）或生產(chǎn)過(guò)程。繼電器控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中曾起著不可替代的重要作用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已越來(lái)越難以適應(yīng)，因?yàn)槔^電器控制電路通常是針對(duì)著某一固定的動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的。它的控制功能也僅僅只局限于邏輯控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)等這樣一些簡(jiǎn)單的控制，一旦動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，布線，裝配，和調(diào)試。顯然，這樣的控制系統(tǒng)完全無(wú)法滿足日新月異且競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。這就迫使人們要放棄原來(lái)已占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，研制可以替代繼電器控制系統(tǒng)的新型的工業(yè)控制系統(tǒng)。出于上述考慮，美國(guó)通用汽車(chē)公司（gm

22、）于1968年提出了公開(kāi)招標(biāo)研制新型的工業(yè)控制器的設(shè)想，第二年，即1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（dec）就研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器。在這一時(shí)期，可編程序控制器雖然采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但實(shí)際上只能完成順序控制，僅有邏輯運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)數(shù)等順序控制功能。所以人們將可遍程序控制器稱之為pcl（programmable logical controller），即可編程序邏輯控制器： 20世紀(jì)70年代末80年代初，微處理器技術(shù)日趨成熟，使可編程序控制器的處理速度大大提高，增加了許多特殊，如浮點(diǎn)運(yùn)算，函數(shù)運(yùn)算，查表等。這樣可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，美國(guó)電氣

23、制造協(xié)會(huì)nema（national electrical manufacturers association）將之正式命名為pc（programmable controller）。值得注意的是，因?yàn)閭€(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱也是pc（personal computer），有時(shí)為了避免混淆，人們習(xí)慣上仍將可編程序控制器簡(jiǎn)稱plc（盡管這是早期的名稱）。本書(shū)采用plc的稱呼。20世紀(jì)80年代后，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器夠成的微機(jī)化可編程序控制器得到了驚人的發(fā)展，使之在概念上，設(shè)計(jì)上，性能價(jià)格比等方面有了重大突破?？删幊绦蚓哂辛烁咚儆?jì)數(shù)，中斷技術(shù)，pid控制等功能，同時(shí)

24、聯(lián)網(wǎng)通信功能也得到了加強(qiáng)，這些都使得可編程序控制器的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。為了使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化。國(guó)際電工委員會(huì)（iec）制定了plc的標(biāo)準(zhǔn)，并給出了它的定義。“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等才操作，并通過(guò)數(shù)字式，模擬式的輸入與輸出，控制各類(lèi)的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)?！?綜上所述，plc是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用

25、工業(yè)自動(dòng)控制裝置。這種裝置具有體積小，功能強(qiáng)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，靈活通用，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，得到了用戶的公認(rèn)和好評(píng)。他經(jīng)過(guò)短短的幾十年發(fā)展后，現(xiàn)在已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（plc，機(jī)器人和cad/cam）之一，被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械，冶金，化工交通，電力等領(lǐng)域中。 以plc作為控制器的plc控制系統(tǒng)是從根本上改變了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的工業(yè)原理和方式。繼電器控制系統(tǒng)是控制功能是通過(guò)采用硬件接線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而plc控制系統(tǒng)的控制功能是通過(guò)存儲(chǔ)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不僅可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量控制，還可以進(jìn)行模擬量控制，順序控制。另外，它的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能也遠(yuǎn)比繼電器控

26、制系統(tǒng)強(qiáng)很多，一般可以為用戶提供幾十個(gè)甚至上百個(gè)定時(shí)器，計(jì)數(shù)器。隨著計(jì)算機(jī)和通信幾刷的發(fā)展，現(xiàn)代plc控制系統(tǒng)已遠(yuǎn)不是幾十年前的哪個(gè)樣子，plc的控制從早期的單機(jī)控制發(fā)展到多機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了工廠自動(dòng)化。盡管現(xiàn)在的plc控制系統(tǒng)已發(fā)生了很大的變化，但是從自動(dòng)控制的角度來(lái)看，plc控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上仍有相似之處。現(xiàn)在以集中型的plc控制系統(tǒng)為例說(shuō)明集中型plc控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上有那些相同和不同之處，這對(duì)初學(xué)者理解plc控制系統(tǒng)的工作原理是有幫助的。集中型plc控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。將兩種系統(tǒng)相比，就會(huì)發(fā)現(xiàn)pcl控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)輸入，輸出部分基本相同，輸入電路也是由按鈕

27、，開(kāi)關(guān)，傳感器所構(gòu)成：輸出電路也好似由接觸器，執(zhí)行器，電磁閥多構(gòu)成的。不同的是繼電器控制系統(tǒng)在控制線路被plc中的程序代替，這樣一旦生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就只需要修改程序就可以了。正是上述原因，plc控制系統(tǒng)除了可以完成傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)所具有的全部功能外，還可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制，開(kāi)環(huán)或閉環(huán)過(guò)程控制，甚至多級(jí)分布式控制。隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，plc的成本在降低，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被plc控制系統(tǒng)代替已是發(fā)展的必然趨勢(shì)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，采用微處理器的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了。它與plc共同推動(dòng)著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間是實(shí)踐，人們又發(fā)現(xiàn)，plc與一般的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，plc還是有

28、著較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，其原因是plc專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，在plc中采用了如下的硬件和軟件措施： 光電耦合隔離和r-c濾波器，有效地防止了干擾信號(hào)的進(jìn)入。 內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。 采用優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源，防止電源線引入的干擾。具有良好的自診斷功能可對(duì)cpu等內(nèi)部電路進(jìn)行檢測(cè)，一旦出錯(cuò)，立即報(bào)警。 對(duì)程序及有關(guān)數(shù)據(jù)有電池供電進(jìn)行后備，一旦斷電或運(yùn)行停止，有關(guān)狀態(tài)及信息不會(huì)丟失。 對(duì)采用的器件都進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選和簡(jiǎn)化，排除了因器件問(wèn)題而造成的故障。 采用了冗余技術(shù)進(jìn)行一步增強(qiáng)了可靠性。對(duì)某些大型plc還采用了雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或三cpu構(gòu)成表決式系統(tǒng)。 隨著構(gòu)成plc的元器件性能的提高，

29、plc的可靠性也在相應(yīng)的提高。一般plc的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)到幾萬(wàn)小時(shí)以上。某些plc的生產(chǎn)廠家甚至宣布，今后生產(chǎn)plc不再標(biāo)明可靠性這一指標(biāo)，因?yàn)閷?duì)pcl來(lái)講這一指標(biāo)已毫無(wú)意義了。經(jīng)過(guò)大量時(shí)間人們發(fā)現(xiàn)plc系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大是是由于plc的外部開(kāi)關(guān)，傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的，而不是plc本身發(fā)生的。 另外，plc程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)易懂易維護(hù)，更適合于工程技術(shù)人員。因此，plc在工業(yè)控制方面獲得了極大成功，成為工業(yè)控制中的主流。但是必須指出的是：計(jì)算機(jī)在信息處理方面還是優(yōu)于plc，所以在一些自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，常常將兩者結(jié)合起來(lái)，plc做下位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)在控制，計(jì)算機(jī)做上位機(jī)信息處理。計(jì)算機(jī)與p

30、lc之間通過(guò)通信線路實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。這樣相輔相成，構(gòu)成一個(gè)功能較強(qiáng)的完整的控制系統(tǒng)。 plc控制系統(tǒng)與集散型控制系統(tǒng)的比較由前所述可知，plc是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的。而集散型控制系統(tǒng)dcs（distribution control system）是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展起來(lái)的分布式控制系統(tǒng)，它在模擬量處理，回路調(diào)節(jié)等方面有一定的優(yōu)勢(shì)。而plc隨微電技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論在功能上，速度上，智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都用很大的提高。并開(kāi)始與小型計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了以plc為重要部件的分布式控制系統(tǒng)。隨著plc網(wǎng)絡(luò)通信功能不斷增強(qiáng)，plc與plc及計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，可以

31、形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)告訴公路上（data highway）掛接在線通用計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)在線組態(tài)，編程和下裝，進(jìn)行在線監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，這樣就已具備了集散控制系統(tǒng)的形態(tài)，加上plc的價(jià)格和可靠性優(yōu)勢(shì)，使之可以與傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相互競(jìng)爭(zhēng)。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(yǔ)言和編程支持工具軟件。 3.2 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)

32、的主要部分簡(jiǎn)要介紹。 plc系統(tǒng) （1）主控模塊 除了早期生產(chǎn)的整體式plc（plc的各個(gè)不見(jiàn)都在同一機(jī)殼內(nèi)）外，目前市場(chǎng)多數(shù)的plc都已采用模塊化的結(jié)構(gòu)（plc的各個(gè)部件獨(dú)立封裝，稱之為模塊）。在plc中各個(gè)模塊均通過(guò)系統(tǒng)總線相互連接起來(lái)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(lái)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(chǎng)各個(gè)設(shè)備的控制。cpu的具體作用如下： 執(zhí)行接

33、受，存儲(chǔ)用戶程序的操作指令。 用以掃描方式來(lái)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(lái)說(shuō)，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

34、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(wú)故障工作時(shí)間達(dá)幾十萬(wàn)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(wèn)和修改這部分存儲(chǔ)器的程序。 存儲(chǔ)器區(qū)：工

35、作數(shù)據(jù)是plc運(yùn)行過(guò)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(zhǎng)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)。 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(xiě)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(jiǎn)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)

36、生產(chǎn)過(guò)程，它與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò)i/o模塊實(shí)現(xiàn)的。生產(chǎn)過(guò)程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開(kāi)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(chǎng)的橋梁。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(kāi)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(kāi)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(lèi)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(mén)控制模塊，智能存儲(chǔ)模塊和智能i/o模塊。 （3）

37、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(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源，與普通電源相比，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(guò)plc處理后，通過(guò)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(guò)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(kāi)關(guān)等

38、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)，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(xiě)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(guò)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(guò)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。 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(yǔ)言及編程支持工具軟件幾個(gè)部分

39、組成。 plc系統(tǒng)軟件與工作過(guò)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(kāi)始新的一輪掃描。plc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(kāi)，繼電器的所用觸點(diǎn)（常開(kāi)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(méi)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(zhǎng)短和掃描速度有關(guān)，一般為1ms至幾十毫秒?，F(xiàn)以omronp型機(jī)為例來(lái)說(shuō)明plc

40、掃描的工作過(guò)程，如上圖在沒(méi)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，如果執(zhí)行的時(shí)間不超過(guò)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。 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)（

41、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）。 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(guò)電隔離，電平轉(zhuǎn)換，濾波處理后，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(mén)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(kāi)關(guān)量來(lái)

42、說(shuō)，可以認(rèn)為沒(méi)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(guò)程來(lái)說(shuō)，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(shuō)的”看門(mén)狗”wdt（watch-dogtimer），它是用來(lái)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(guò)t1，在程序復(fù)位wdt，即執(zhí)行程序并開(kāi)始計(jì)時(shí)：執(zhí)行完用戶

43、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(guò)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(kāi)始執(zhí)行。如果是偶然因素造成超時(shí)，重新程序不會(huì)再遇到”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(kāi)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

44、豐富起來(lái)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，即使是相同的生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)，嚴(yán)格尊守生產(chǎn)工藝的具體要求來(lái)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(kāi)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

45、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(kāi)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)程序和通信網(wǎng)絡(luò)程序等。 編程語(yǔ)言及編程支持工具軟件 plc有多種編程語(yǔ)言：梯形圖語(yǔ)言，助記符語(yǔ)言，邏輯功能圖語(yǔ)言，布爾代數(shù)語(yǔ)言和某些高級(jí)語(yǔ)言（basic，c語(yǔ)言等）。但使用廣泛的還是梯形圖語(yǔ)言和助記符語(yǔ)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(lái)改善軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境，提高編程效率。33plc控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)plc當(dāng)初是針對(duì)工業(yè)順序控制發(fā)

46、展而研制的。經(jīng)過(guò)30幾年的迅速發(fā)展，plc已不僅能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制，而且還能進(jìn)行模擬量控制，位置控制。特別是plc的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得plc如虎添翼，由單機(jī)控制向多機(jī)控制，由集中控制向多層次分布式控制系統(tǒng)發(fā)展?，F(xiàn)在plc的足跡已遍布了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，形成了滿足各種需要的plc應(yīng)用系統(tǒng)。今后plc控制系統(tǒng)將朝什么方向發(fā)展呢？在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的今天，產(chǎn)品的發(fā)展取決于市場(chǎng)的需求。plc的主要應(yīng)用領(lǐng)域是自動(dòng)化。不同的企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的要求，規(guī)模以及投資數(shù)額都不相同，存在著不同的層次需求。從我國(guó)目前正在開(kāi)展的以高新技術(shù)帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展形式來(lái)看，我們不僅要大力發(fā)展適合于大，中型企業(yè)的高水準(zhǔn)的plc網(wǎng)絡(luò)，

47、而且也要發(fā)展合適小型企業(yè)該找的性能價(jià)格比高的小型plc控制系統(tǒng)。所以今后plc控制系統(tǒng)將朝著兩個(gè)方向發(fā)展：一是向小型化，微型化系統(tǒng)方向發(fā)展。作為控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，plc將朝著體積更小，速度更快，功能更強(qiáng)，價(jià)格更低的方向發(fā)展。二是向大型化，網(wǎng)絡(luò)化，多功能的方向發(fā)展。 小型化、高性能、低成本、簡(jiǎn)單使用近年來(lái)，小型plc應(yīng)用十分普遍，超小型plc的需求日趨增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)機(jī)床行業(yè)應(yīng)用超小型plc幾乎占據(jù)了市場(chǎng)的1/4，國(guó)外許多plc廠家正在積極地研制開(kāi)發(fā)出各種超小型微型的plc。例如德國(guó)西門(mén)子公司的s7-200既可以單機(jī)運(yùn)行也可以聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制。s7-200的最小配置是8個(gè)數(shù)字量輸入和6個(gè)數(shù)

48、字量輸出，還可以根據(jù)實(shí)際情況擴(kuò)展27個(gè)模塊，最多可達(dá)到128個(gè)輸入和120輸出，此外s7-200還可以進(jìn)行模擬量控制，是一種性能價(jià)格比較好的微型plc 大型化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能多層次分布式控制系統(tǒng)與集中型相比，具有更高的安全性和可靠性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)，組態(tài)也更為靈活方便，地域分布也廣，是當(dāng)前控制系統(tǒng)發(fā)展的主要潮流。為了適應(yīng)這種發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化，世界上各plc生產(chǎn)廠家不斷地研制開(kāi)發(fā)功能更強(qiáng)的plc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這種plc網(wǎng)絡(luò)一般是多級(jí)的，網(wǎng)絡(luò)的最底層是現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí)，網(wǎng)絡(luò)的最上層為組織管理級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí)可以由多個(gè)plc或遠(yuǎn)程i/o工作站所組成，中間一級(jí)由plc或計(jì)算機(jī)構(gòu)成。最高一級(jí)一般由高性能的計(jì)算機(jī)組成。

49、它們之間采用工業(yè)以太網(wǎng)，map網(wǎng)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線相連構(gòu)成一個(gè)多級(jí)分布式plc。隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，這種多分布式的plc控制系統(tǒng)不再是單一的，除了控制功能外，還可以實(shí)現(xiàn)在線優(yōu)化，生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)調(diào)度，產(chǎn)品計(jì)劃，統(tǒng)計(jì)管理等功能，成為一種測(cè)，控，管一體化的多功能綜合系統(tǒng)。 plc控制系統(tǒng)將與智能控制系統(tǒng)更進(jìn)一步地相互滲透和結(jié)合目前，plc與計(jì)算機(jī)已成為地結(jié)合并廣泛應(yīng)用，plc不再是單獨(dú)的一個(gè)控制裝置，它成為控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分和環(huán)節(jié)。隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，今后的plc將更加注重它與智能控制系統(tǒng)的結(jié)合。許多plc開(kāi)發(fā)商已經(jīng)注意到了plc的兼容性，不僅是plc與plc的兼容

50、，而且還注意到plc與計(jì)算機(jī)的兼容，使之可以充分地利用計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的軟件資源。例如西門(mén)子的s7-300采用simatics7的模塊，它的軟件編程，監(jiān)控都可以在windows操作平臺(tái)上操作和運(yùn)行。今后plc將采用速度更快，功能更強(qiáng)的cpu，容量更大的存儲(chǔ)器。并將更充分地利用計(jì)算機(jī)資源。plc與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，集散控制系統(tǒng)，嵌入式計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)還將進(jìn)一步滲透與結(jié)合，這必將更進(jìn)一步拓寬plc的應(yīng)用領(lǐng)域和空間。第4章 三層電梯plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1電梯plc控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)plc硬件包括設(shè)計(jì)主電路、輸入輸出分配，plc的硬件接口設(shè)計(jì)為輸入、輸出接線圖。4.1.1 三層電梯主電路如圖4.1所示，其中

51、l1、l2、l3為三相電源，三相電動(dòng)機(jī)m1為電梯轎廂上行和下行電動(dòng)機(jī)，由km1和km2分別控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)從而控制轎廂的上行和下行；m2為電梯開(kāi)關(guān)門(mén)控制的交流電動(dòng)機(jī)，分別由接觸器km3和km4的觸點(diǎn)控制；qs為總開(kāi)關(guān)（刀開(kāi)關(guān)），起隔離電源作用；fu為熔斷器，起短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)；fr為熱繼電器，起過(guò)載和斷相保護(hù)作用。圖4.1三層電梯主電路圖4.1.2plci/o分配及外圍接線圖根據(jù)電梯的控制要求，設(shè)計(jì)一定的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)。輸入輸出信號(hào)與plc地址編號(hào)對(duì)照表如下表所示：符號(hào)地址符號(hào)地址三層下i0.3二層上燈q0.1二層上i0.1二層下燈q0.2二層下i0.2三層下燈q0.3一層上i0.0內(nèi)叫一層

52、燈q0.4一層限位i0.4內(nèi)叫二層燈q0.5二層限位i0.5內(nèi)叫三層燈q0.6三層限位i0.6一樓數(shù)碼顯示q0.7內(nèi)叫一層i1.0二樓數(shù)碼顯示q1.0內(nèi)叫二層i1.1三樓數(shù)碼顯示q1.1內(nèi)叫三層i1.2電梯上行q1.2開(kāi)門(mén)i1.5電梯下行q1.3關(guān)門(mén)i1.6開(kāi)門(mén)繼電器q1.4關(guān)門(mén)限位i1.4一層上燈q0.0開(kāi)門(mén)限位i1.3關(guān)門(mén)繼電器q1.5i/o分配表根據(jù)i/o分配表，plc的外圍接線圖如下圖所示：圖4.2 plc外圍接線圖4.2電梯plc控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)和軟件相互結(jié)合才能構(gòu)成一個(gè)完整plc控制系統(tǒng)，完成各種復(fù)雜的控制功能。plc的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。系統(tǒng)程序（又稱系統(tǒng)軟

53、件）用于plc控制系統(tǒng)的管理、服務(wù)及對(duì)用戶程序的編譯。系統(tǒng)程序質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響plc的性能。系統(tǒng)軟件是由plc生產(chǎn)廠家提供并固化在內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中，用戶不行存取和修改。用戶程序也稱為應(yīng)用程序或應(yīng)用軟件，它由plc使用者根據(jù)被對(duì)象的控制要求用程序語(yǔ)言編制而成。用戶程序是通過(guò)編程器鍵入到plc內(nèi)，并線性地放在由管理程序指定的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)。 小型plc的用戶程序比較簡(jiǎn)單，通常是順序編制而成。大中型plc的用戶程序容量較大且比較復(fù)雜，為使用戶程序編制簡(jiǎn)單，可以按功能、結(jié)構(gòu)或使用目的將用戶程序分為各個(gè)程序模塊，每個(gè)模塊各自完成一個(gè)確定的功能，然后把它們鏈接在一起構(gòu)成一個(gè)完整的軟件系統(tǒng)。程序請(qǐng)見(jiàn)附錄1第5

54、章電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試 mcgs的簡(jiǎn)介mcgs（monitor and control generated system，通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。它能夠在基于microsoft的各種32位windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其主要特征和功能大體為：具有簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、有良好的并行處理性能、有豐富生動(dòng)的多媒體畫(huà)面、開(kāi)放式結(jié)構(gòu)、廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能、完善的安全機(jī)制、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能、多樣化的報(bào)警功能

55、、支持多種硬件設(shè)備、方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程、良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性、設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便、能實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理等等。5.1 電梯監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)控界面與數(shù)據(jù)對(duì)象的設(shè)計(jì)5.1.1設(shè)計(jì)監(jiān)控界面在組態(tài)平臺(tái)上，創(chuàng)建“三層電梯實(shí)驗(yàn)監(jiān)控”用戶窗口，單擊“動(dòng)畫(huà)組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫(huà)制作窗口。利用組態(tài)工具，繪制三層電梯實(shí)驗(yàn)監(jiān)控界面。圖5.0 三層電梯plc實(shí)驗(yàn)監(jiān)控界面5.1.2 設(shè)計(jì)腳本程序完整程序請(qǐng)見(jiàn)附錄25.1.3 增加數(shù)據(jù)對(duì)象單擊工作臺(tái)上的【實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)】按鈕，進(jìn)入【實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)】窗口。氨基數(shù)據(jù)庫(kù)窗口的空白處，使數(shù)據(jù)庫(kù)窗口中沒(méi)有任何對(duì)象被選中。然后單擊窗口右邊的【新增對(duì)象】按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)

56、列表中，就會(huì)增加新的對(duì)象。多次單擊該按鈕，則增加多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，系統(tǒng)默認(rèn)的第一位“data1”“data2”“data3”等。如圖5.1所示：圖5.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口5.1.4 修改對(duì)象屬性在【實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)】窗口中，選中數(shù)據(jù)對(duì)象，單擊窗口右邊的【對(duì)象屬性】按鈕或雙擊選中的對(duì)象，則打開(kāi)【數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置】窗口。在此窗口中，將系統(tǒng)定義的默認(rèn)對(duì)象改為用戶自定義的名稱，并指定對(duì)象類(lèi)型，在【對(duì)象內(nèi)容注釋】欄中輸入數(shù)據(jù)對(duì)象注釋文字，提搞工程的可讀性。如圖5.2所示：圖5.2按鈕1對(duì)象屬性設(shè)置在【基本屬性】中，將【對(duì)象名稱】改為“按鈕1”；【對(duì)象類(lèi)型】選擇“開(kāi)關(guān)”。對(duì)象內(nèi)容注釋為“下降到一層”。其他設(shè)置不變。用同樣的方法，對(duì)對(duì)象“按鈕2”“按鈕3”和“報(bào)警“進(jìn)行設(shè)置。”一層”“二層”“三層”