電梯自動控制程序應(yīng)用

1、滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ataata 軟件學(xué)院軟件學(xué)院 20082008 級級 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 姓姓 名：名： 班班 級：級：應(yīng)用電子技術(shù)應(yīng)用電子技術(shù) 設(shè)計題目：設(shè)計題目： 電梯自動控制程序應(yīng)用電梯自動控制程序應(yīng)用 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 二二一一年十二月年十二月 電梯的自動控制程序應(yīng)用 1 目目 錄錄 摘摘 要要.2 第一章第一章 可編程控制器的概述可編程控制器的概述.3 1.1 plc.3 1.2 plc 技術(shù)的發(fā)展.6 1.2 內(nèi)部器件及p型機(jī)的指令程序.7 1.2.1 輸入輸出繼電器.7 1.2.3 定時器.8 第二章第二章 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理可編程序控制器

2、的結(jié)構(gòu)與工作原理.9 2.1 plc 的體系結(jié)構(gòu).9 2.2 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu).9 2.3 可編程序控制器的工作原理.11 2.4 plc 的選型.12 2.4.1 存儲器容量的估算.13 2.4.2 控制功能的選擇.13 2.5 plc 控制程序設(shè)計.14 2.5.1 plc控制系統(tǒng)的設(shè)計基本原則.14 2.5.2 plc提供的編程語言.14 第三章第三章 電梯的拖動與控制技術(shù)電梯的拖動與控制技術(shù).16 3.1 電梯的定義與種類 .16 3.1.1電梯的定義.16 3.1.2電梯的種類.16 3.2 電梯的主要組成 .17 3.3 電梯在空間上的組成 .17 第四章第四章 設(shè)計內(nèi)容步

3、驟設(shè)計內(nèi)容步驟.18 4.1 plc 控制系統(tǒng)的設(shè)計分析.18 4.2 電梯的控制要求.18 4.3 電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 .20 4.31電梯plc i/o配線表.20 4.3.2 plc 流程圖.21 4.3.3 plc接線圖.22 4.4.1三層樓電梯的指令程序.24 結(jié)束語結(jié)束語.26 設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié).27 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).27 電梯的自動控制程序應(yīng)用 2 摘摘 要要 可編程控制器是 20 世紀(jì) 60 年代末期產(chǎn)生的一種新型的工業(yè)控制裝置，是將 自動化技術(shù)、微型計算機(jī)及通信技術(shù)為一體的高可靠性控制器。它本質(zhì)上是一種 專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制計算機(jī)。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，

4、大規(guī)模集成電路和微處理器的技術(shù)在可編程控制中 得到應(yīng)用，使可編程控制器的功能不斷增強(qiáng)，而造價卻越來越低。目前可編程控 制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)明顯高于繼電器控制系統(tǒng)，完全可以取代繼電器控制系統(tǒng) 對加工設(shè)備和生產(chǎn)過程進(jìn)行自動控制，特別是對復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動和復(fù)雜的生產(chǎn)過 程控制，效益尤其顯著。 可編程控制器以其優(yōu)越的性能，在機(jī)械、汽車、冶金、石油、化工、輕工、 紡織、交通、電力、電信、采礦、建材、造紙、軍工、家電等眾多領(lǐng)域獲得廣泛 地應(yīng)用。2007 年中國 plc 市場規(guī)模首次達(dá)到 50 億人民幣，數(shù)量超過 131 萬臺套 。未來幾年的增長幅度將穩(wěn)定在略高于國家 gdp 增長的水平上。本文介紹了可編 程

5、控制器 plc 在電梯控制中的應(yīng)用。主要介紹了三層電梯模型的自動控制及應(yīng)用 。全文本著使用的操作性，技術(shù)的先進(jìn)性來設(shè)計該電梯模型。保證該電梯模型能 夠可靠有效的運(yùn)行。首先介紹了電梯的 plc 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，并列出了 具體的主要硬件電路，電梯控制梯形圖等。利用梯形圖實(shí)現(xiàn)信號綜合、定向控制 、停層控制等功能。所有這些功能的有機(jī)結(jié)合保證了電梯模型在 plc 控制下穩(wěn)定 、協(xié)調(diào)、有序、可靠的運(yùn)行。本文所完成的工作具有重要的應(yīng)用價值。盡管本文 做了不少工作，但在電梯模型的實(shí)際應(yīng)用中，還有如控制策略的提高等工作有待 于進(jìn)一步開展。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 3 第一章第一章 可編程控制器的概述可編

6、程控制器的概述 1.1 plc 可編程控制器是 60 年代末在美國首先出現(xiàn)，當(dāng)時叫可編程邏輯控制器 plc（programmable logic controller） ，目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯 判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。plc 的基本設(shè)計思想是把計算機(jī)功能完善、 靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié) 合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對象，將控制內(nèi)容編成 軟件寫入控制器的用戶程序存儲器內(nèi)?？刂破骱捅豢貙ο筮B接方便。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到 70 年代中 期以后，plc 已廣泛地使用微處理器作為

7、中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路 也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時的 plc 已不再是邏輯判斷 功能，還同時具有數(shù)據(jù)處理、pid 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè) 計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、 定時、計算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制 各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc 是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合 的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、 通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)。 可編程控制器對用戶

8、來說，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝， 因此可在初步設(shè)計階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過程。另一方 面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨 要求專門設(shè)計控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點(diǎn)，可編程控制器問世以后很 快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。目前，可編程控制器已成為工廠 自動化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。 一、一、plcplc 的結(jié)構(gòu)及各部分的作用的結(jié)構(gòu)及各部分的作用 可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處 理器為核心的結(jié)構(gòu)。通常由中央處理單元（cpu） 、存儲器（ram、rom） 、輸入輸 出

9、單元（i/o） 、電源和編程器等幾個部分組成。 1中央處理單元（cpu） cpu 作為整個 plc 的核心，起著總指揮的作用。cpu 一般由控制電路、運(yùn)算 器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個集成電路的芯片上。cpu 通過地 電梯的自動控制程序應(yīng)用 4 址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路連接。cpu 的功能 有以下一些：從存儲器中讀取指令，執(zhí)行指令，取下一條指令，處理中斷。 2存儲器（ram、rom） 存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。存放系統(tǒng)軟件的存儲 器稱為系統(tǒng)程序存儲器;存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器；存放工作 數(shù)據(jù)的存儲器稱為數(shù)據(jù)存儲器。

10、常用的存儲器有 ram、eprom 和 eeprom。ram 是 一種可進(jìn)行讀寫操作的隨機(jī)存儲器存放用戶程序，生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)，存放在 ram 中的用戶程序可方便地修改。ram 存儲器是一種高密度、低功耗、價格便宜的半 導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池做備用電源。掉電時，可有效地保持存儲的信息。 eprom、eeprom 都是只讀存儲器。用這些類型存儲器固化系統(tǒng)管理程序和應(yīng)用程 序。 3輸入輸出單元（i/o 單元） i/o 單元實(shí)際上是 plc 與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件。i/o 單 元有良好的電隔離和濾波作用。接到 plc 輸入接口的輸入器件是各種開關(guān)、按鈕、 傳感器等。plc 的各輸出控制

11、器件往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有 交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。 4電源 plc 電源單元包括系統(tǒng)的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn) 換成內(nèi)部工作電壓。plc 內(nèi)有一個穩(wěn)壓電源用于對 plc 的 cpu 單元和 i/o 單元供 電。 5編程器 編程器是 plc 的最重要外圍設(shè)備。利用編程器將用戶程序送入 plc 的存儲器， 還可以用編程器檢查程序，修改程序，監(jiān)視 plc 的工作狀態(tài)。除此以外，在個人 計算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個人計算機(jī)對 plc 編程。利用微 機(jī)作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。 二、二、plcplc 的工作原理

12、的工作原理 plc 采用循環(huán)掃描的工作方式，在 plc 中用戶程序按先后順序存放，cpu 從 第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷 循環(huán)。plc 的掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程 序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當(dāng) plc 處于停狀態(tài) 時，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在 plc 處于運(yùn)行狀態(tài)時，從內(nèi)部處 理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 5 1輸入處理 輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài)，并 將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應(yīng)的

13、映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接 著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信 號發(fā)生變化，其映象寄存器的內(nèi)容也不會發(fā)生變化，只有在下一個掃描周期的輸 入處理階段才能被讀入信息。 2程序執(zhí)行 根據(jù) plc 梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí) 行程序。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從 用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時，plc 從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的 對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對應(yīng)映象寄存器，根據(jù)用戶程序進(jìn)行 邏輯運(yùn)算，存入有關(guān)器件寄存器中。對每個器件來說，器件映象寄存器中所寄存 的內(nèi)容，

14、會隨著程序執(zhí)行過程而變化。 3輸出處理 程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的 y 寄存器的狀 態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動功率放大電路，使 輸出端子向外界輸出控制信號，驅(qū)動外部負(fù)載。 三、三、plcplc 編程語言編程語言 1梯形圖編程語言 梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，它是在電器控制系統(tǒng)中常用的繼電器、 接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡化了符號演變來的，形象、直觀、實(shí)用。 梯形圖的設(shè)計應(yīng)注意以下三點(diǎn)： （一）梯形圖按從左到右、從上到下的順序排列。每一邏輯行起始于左母線， 然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接，最后是線圈與右母線相聯(lián)。 （二）梯形圖中每個梯級流過的不是物

15、理電流，而是“概念電流” ，從左流 向右，其兩端沒有電源。這個“概念電流”只是形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿 足線圈接通的條件。 （三）輸入繼電器用于接收外部輸入信號，而不能由 plc 內(nèi)部其它繼電器的 觸點(diǎn)來驅(qū)動。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)其線圈。輸出 繼電器輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當(dāng)梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時， 就有信號輸出，但不是直接驅(qū)動輸出設(shè)備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管 或晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。輸出繼電器的觸點(diǎn)可供內(nèi)部編程使用。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 6 2語句表編程語言 指令語句表示一種與計算機(jī)匯編語言相類似的助記符編程方式，但比匯編語 言易懂易學(xué)。

16、一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號三部分組成。 3控制系統(tǒng)流程圖編程圖 控制系統(tǒng)流程圖是一種較新的編程方法。它是用像控制系統(tǒng)流程圖一樣的功 能圖表達(dá)一個控制過程，目前國際電工協(xié)會(iec)正在實(shí)施發(fā)展這種新式的編程 標(biāo)準(zhǔn)。 1.2 plc 技術(shù)的發(fā)展 目前，可編程控制器在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、 建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情 況大致可歸納為如下幾類。 1 開關(guān)量的邏輯控制 這是可編程控制器最基本、最 廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制目前，可編程控制器 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制

17、造、汽車、輕紡、 交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1 開關(guān)量的邏輯控制 這是可編程控制器最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電 路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及 自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、 電鍍流水線等。 2 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液 位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量 （analog）和數(shù)字量（digital）之間的 a/d 轉(zhuǎn)換及 d/a 轉(zhuǎn)換?？删幊炭刂破鲝S 家都生產(chǎn)配套的 a/d

18、和 d/a 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3 運(yùn)動控制 可編程控制器可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來 說，早期直接用于開關(guān)量 i/o 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專 用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 7 世界上各主要可編程控制器廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī) 械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。 4 過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制 計算機(jī)，可編程控制器能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid 調(diào) 節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的

19、調(diào)節(jié)方法。大中型可編程控制器都有 pid 模 塊，目前許多小型可編程控制器也具有此功能模塊。pid 處理一般是運(yùn)行專用的 pid 子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng) 用。 5 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代可編程控制器具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算） 、 數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析 及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作， 也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用 于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、 冶金、食品工業(yè)中的一些大

20、型控制系統(tǒng)。 6 通信及聯(lián)網(wǎng) 可編程控制器通信含可編程控制器間的通信及可編程控制器與其它智能 設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各可編程 控制器廠商都十分重視可編程控制器的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新 近生產(chǎn)的可編程控制器都具有通信接口，通信非常方便。 1.2 內(nèi)部器件及 p 型機(jī)的指令程序 1.2.1 輸入輸出繼電器 輸入繼電器是程序只讀存儲器，它不能用于程序改變，而只能被輸入點(diǎn)所映 象。p 型機(jī)的輸入繼電器占有 5 個編號為 0004 的通道，每個通道含有編號為 0015 的 16 個繼電器，故 p 型機(jī)最多可有 80 個輸入繼電器。 輸出繼電器是可讀可

21、寫的存儲器，它占有 5 個編號為 0509 的通道，每個 通道也含有編號為 0015 的 16 個繼電器。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 8 1.2.2 內(nèi)部輔助繼電器 p 型機(jī)的內(nèi)部輔助繼電器占有 9 個編號為 1018 的通道，每個通道也有 16 個繼電器，但 18 通道僅用右字節(jié)，這樣內(nèi)部輔助繼電器編號為 10001807，共 132 個繼電器。 1.2.3 定時器 定時器用于定時控制。 普通定時器設(shè)定值為 4 位 10 進(jìn)制數(shù)，設(shè)定范圍為 00009999。單位設(shè)定值 為 0.1s，則最大延時時間可達(dá) 999.9s。 高速定時器單位設(shè)定值為 0.01s，故最大延時值為 99.99s。注意定時

22、器是掉 電不保持的。 1.2.4 指令 plc 的指令可分為基本指令和功能指令兩大類?；局噶畎ㄟ壿嫴僮骱洼?出等指令，它們用的最頻繁，且在編程器上有與其對應(yīng)的鍵盤。因此輸入基本指 令時，只要按下對應(yīng)的鍵即可。 基本指令 功能 ld 每條邏輯線或邏輯塊開始； out 表示輸出一位； and 對兩個輸入進(jìn)行邏輯“與” ； or 對兩個輸入進(jìn)行邏輯“或” ； not 取“反” ，常用于構(gòu)成常閉輸入，可和 ld、out、and 和 or 連用。 end 表示程序結(jié)束 and ld 表示兩個程序塊串聯(lián) or ld 表示兩個程序塊并聯(lián) 電梯的自動控制程序應(yīng)用 9 第二章第二章 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與工

23、作原理可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理 2 2. .1 1 p pl lc c 的的體體系系結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) plc 實(shí)質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)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 plc 硬件的基本結(jié)構(gòu) 2 2. .2 2 可可編編程程序序控控制制器器的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 可編程序控制器簡稱為 plc（programmable logic controller）主要由 cpu 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。 （如下圖所示） 電梯的自動控制程序應(yīng)用 10 可編程序控制器實(shí)際上是一種工

24、業(yè)控制計算機(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 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) cpucpu 模塊模塊 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

25、、傳送和處理工作，并根據(jù)運(yùn)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/oi/o 模塊模塊 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(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量 輸入信號。 可編程序控制器通過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

26、顯示裝置 和報警裝置等。 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 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 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)試階段和檢修時使用

27、，一臺編程器可供多臺 可編程序控制器公用。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 11 2 2. .3 3 可可編編程程序序控控制制器器的的工工作作原原理理 當(dāng) plc 運(yùn)行時，用戶程序中眾多的操作需要執(zhí)行。但 cpu 是不能同時執(zhí)行多 個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。由于 cpu 的運(yùn)算處理 速度較快，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀上來看幾乎是同時進(jìn)行的，這種分時操作 的過程叫做 cpu 對程序的掃描。 掃描從 0000 號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，再無中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)的 情況下，按存儲地址遞增的方向順序逐條掃描用戶程序即執(zhí)行，直到程序結(jié)束。 每掃描完一次程序，就構(gòu)成一個掃描周期。然后再

28、從頭開始掃描，并周而復(fù)始地 重復(fù)。 順序掃描的工作方式簡單，簡化了程序設(shè)計，并為 plc 的可靠運(yùn)行提供了可 靠的保障。一方面，所掃描的程序被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的 指令所利用；另一方面，還可以利用 cpu 設(shè)置的定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過 規(guī)定的時間，從而避免了由于 cpu 內(nèi)部故障使程序進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。 1、plc 的基本工作如下： （1）輸入現(xiàn)場信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)； （2）執(zhí)行程序：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn) 行邏輯運(yùn)算； （3）輸出控制信號：根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā) 出相應(yīng)

29、的 控制信號，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過程執(zhí)行完后，又重新 開始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。plc 的掃描周期通常 為幾十毫秒。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 12 圖 2.1 可編程控制器工作過程圖 2、自診斷程序 每次掃描開始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對各輸入輸出點(diǎn)、存儲器和 cpu 等 進(jìn)行診斷，診斷的方法通常是測試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn) 行比較，若兩者一致，說明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障。此時， plc 立即啟動關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。診 斷結(jié)束后，如無故障，plc 繼續(xù)掃描，檢查是否有編程器等的通信請求。如

30、果有 則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯 信息送給編程器顯示等。處理完通信后，plc 繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場信息，順 序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號，完成一個掃描周期。然后又從自診斷開始，進(jìn) 行第二輪掃描。plc 就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器的連續(xù)控制，直到接收到 停機(jī)命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。 2 2. .4 4 p pl lc c 的的選選型型 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(diǎn)、 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(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定 plc 的功能、外部

31、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)。 i/o 點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時，還需根據(jù) 制造廠商 plc 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 13 2.4.1 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(xiàng)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

32、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 位為一個字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。 2.4.2 控制功能的選擇 該選擇包括控制功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 （一)控制功能控制功能 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

33、制單元、高速計數(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(yùn)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(jī) 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)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

34、到的程序運(yùn)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。 (四)診斷功能診斷功能 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(qiáng)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。 (五)處理速度處理速度 plc 采用掃描方式工作。從實(shí)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 plc 將掃描不到該信

35、號，造成信號 電梯的自動控制程序應(yīng)用 14 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(diǎn)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。 。 2 2. .5 5 p pl lc c 控控制制程程序序設(shè)設(shè)計計 2.5.1 plc 控制系統(tǒng)的設(shè)計基本原則 1) 最大限度的滿足被控對象的控制要求。 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

36、 護(hù)方便。 3) 保證控制系統(tǒng)安全可靠。 4) 考慮到生產(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。 2.5.2 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，它有以下特點(diǎn)； a 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)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。 b 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)部繼電器的接點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計數(shù)器等的 狀態(tài)。 c 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、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控

37、制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果 供 cpu 內(nèi)部使用。 d 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)，一般一個運(yùn)算框表 示一個功能，左邊畫輸入、右邊畫輸出。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 15 圖 2.7 plc 編程步驟 檢查程序 有無錯誤 運(yùn)行程序 有無錯誤 程序投入使用 通過 pc 機(jī)、gpc 或 fit 輸入程序至 plc 編制 plc 程序（梯形圖或指令代碼） 將 plc 的 i/o 位分配給輸入輸出設(shè)備 確定

38、系統(tǒng)必須完成的各項(xiàng)任務(wù)及其順序 修改程序 調(diào)整程序 no yes yes no 電梯的自動控制程序應(yīng)用 16 第三章第三章 電梯的拖動與控制技術(shù)電梯的拖動與控制技術(shù) 3 3. .1 1 電電梯梯的的定定義義與與種種類類 3.1.1 電梯的定義 國家標(biāo)準(zhǔn) gb7024.1-86電梯名詞術(shù)語規(guī)定，電梯的定義：用電力拖動， 具有乘客或載貨轎廂，其運(yùn)行于垂直的或與垂直方向傾斜不大于 15 度角的兩側(cè) 剛性導(dǎo)軌之間，運(yùn)送乘客和(或)貨物的固定設(shè)備。 另外，國家標(biāo)準(zhǔn) gb7588-87電梯制造與安裝規(guī)范 ，對電梯的技術(shù)含義作了 如下敘述：乘客方便的進(jìn)出，轎廂至少部分的在兩根垂直的或與垂直方向成傾斜 角小于

39、 15 度的剛性導(dǎo)軌之間運(yùn)行。 從以上的兩個條文可以理解電梯的含義：(1)電梯是由電力來驅(qū)(拖)動的。 （2）沿著垂直方向運(yùn)行的一種提升設(shè)備，可以是乘客的，也可以是載貨的。(3) 轎廂要方便于乘坐乘客或承載貨物。 3.1.2 電梯的種類 1、按運(yùn)行速度分類 （1）超高速電梯（3m/s-10m/s 或更高的電梯，通常用于超高層建筑物內(nèi)） 。 （2）高速電梯（2-3m/s 的電梯。如 2m/s，2.5m/s，3m/s 等;通常用在 16 層以上 的建筑物內(nèi)） 。 （3）快速電梯（lm/s 而2m/s 的電梯。如 1.5m/s，1.75m/s；通常用在 10 層以 上的建筑物內(nèi)） 。 （4）低速電梯

40、（lm/s 及以下的電梯。如 0.25m/s，0.5m/s，0.75m/s，1m/s；通 常用在 10 層以下的建筑或客貨兩用電梯或貨梯） 。 2、按用途分類 （1）乘客電梯（2）載貨電梯（3）客貨（兩用）電梯 （4）病床電梯（5）住宅 電梯（6）雜物電梯（7）船用電梯（8）觀光電梯（9）車輛電梯 3、按有無司機(jī)分類 （1）有司機(jī)電梯 電梯的自動控制程序應(yīng)用 17 必須有專職司機(jī)操縱。 （2）無司機(jī)電梯 不需要專門司機(jī)，而由乘客自己操縱，具有集選功能。 （3）有/無司機(jī)電梯 根據(jù)電梯控制電路及客流量等，平時可改由乘客自己操縱電梯運(yùn)行，客流大 或必要時可由司機(jī)操縱。 4、按操縱控制方式分類 （1

41、）手柄控制電梯（2）按鈕控制電梯（3）信號控制電梯（4）集選控制電梯 （5）下(或)上集選控制電梯（6）并聯(lián)控制電梯（7）梯群程序控制電梯（8）梯 群智能控制電梯（9）微機(jī)控制電梯 5、按拖動方式分類 （1）直流電梯（2）交流電梯（3）液壓電梯（4）齒輪齒條電梯（5）螺桿式電 梯（6）直線電機(jī)驅(qū)動電梯 3 3. .2 2 電電梯梯的的主主要要組組成成 電梯是把機(jī)電合成一體的大型復(fù)雜產(chǎn)品，為了研究的方便，必須首先對電梯 的總體結(jié)構(gòu)有概括認(rèn)識。 3 3. .3 3 電電梯梯在在空空間間上上的的組組成成 一部電梯總體的組成有機(jī)房、井道、轎廂和層站四個部分，也可看成一部電 梯占有了四大空間。 1、轎廂

42、 所屬的主要構(gòu)件：轎頂輪、轎廂架、轎廂底、轎廂門、自動門機(jī)構(gòu)、自動安 全觸板、平層感應(yīng)器、護(hù)腳板、導(dǎo)靴、對重、電話、繩頭板。 2、井道 所屬的主要構(gòu)件：轎廂導(dǎo)軌、對重導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架和壓道板，對重輪、隨線 電纜、極限開關(guān)、端站限位開關(guān)、轎廂中間接線盒。 3、機(jī)房 所屬的主要構(gòu)件：控制柜、承重梁、導(dǎo)向輪、限速器、選層器、極限開關(guān)。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 18 第四章第四章 設(shè)計內(nèi)容步驟設(shè)計內(nèi)容步驟 4 4. .1 1 p pl lc c 控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)設(shè)計計分分析析 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn) 品質(zhì)量。因此，在設(shè)計 plc 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基

43、本原則： 1.最大限度地滿足被控對象的控制要求 充分發(fā)揮 plc 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計 plc 控 制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計 前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國 外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密 配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點(diǎn)問題和疑難問題。 2.保證 plc 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 plc 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要 原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確 ?？刂葡到y(tǒng)安全可

44、靠。例如：應(yīng)該保證 plc 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在 非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等） ，也能正常工作。 3.力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社 會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。 因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴(kuò)大工程的效益，另一方 面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、 經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高 指標(biāo)。 4 4. .2 2 電電梯梯的的 控控制制要要求求 （）當(dāng)電梯停于一樓或二

45、樓時，按 sb3，則電梯上升到 sq3 停止； （）當(dāng)電梯停于三樓或二樓時，按 sb1，則電梯下降到 sq1 停止； （）當(dāng)電梯停于一樓，按 sb2，則電梯上升到 sq2 停止； （）當(dāng)電梯停于三樓，按 sb2，則電梯下降到 sq2 停止； （）當(dāng)電梯停于一樓，而二樓，三樓均有人呼叫時，電梯上升到 sq2 時停 電梯的自動控制程序應(yīng)用 19 5 秒，然后繼續(xù)上升到 sq3 停止； （）當(dāng)電梯停于三樓，而一樓二樓均有人呼叫，電梯下降到 sq2 時停 5 秒， 然后繼續(xù)下降到 sq1 停止； （）當(dāng)電梯停于二樓，而一樓三樓均有人呼叫，電梯下降到 sq1 時停 5 秒， 然后繼續(xù)上降到 sq3 停止

46、； （）當(dāng)電梯上升途中，任何反方向的下降呼叫信號無效； （）當(dāng)電梯下降途中，任何反方向的上升呼叫信號無效； （）每層樓之間均應(yīng)在 10 秒內(nèi)；否則電梯停止。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 20 4 4. .3 3 電電梯梯控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)硬硬件件設(shè)設(shè)計計 4.31 電梯 plc i/o 配線表 類別元件端號信號名稱 sb30000 3 層呼叫按紐 sb3 sb20001 2 層呼叫按紐 sb2 sb10002 1 層呼叫按紐 sb1 sq30003 3 層行程開關(guān) sq3 sb20004 2 層行程開關(guān) sq2 輸 入 sq1i0005 1 層行程開關(guān) sq1 km10500 電梯下降 km2050

47、1 電梯上升 hl30502 3 層指示 h3 hl20503 2 層指示燈 h2 輸 出 hl10504 1 層指示燈 h1 表 21 輸入輸出表 內(nèi)部輔助繼電器 1003、1004 用來處理在同時有兩層樓呼叫的情況：1003 用來 記憶二樓的呼叫信號；在電梯運(yùn)行到二樓是，1004 on 5s，使電梯廳 5s 后自動 啟動。 電梯的自動控制程序應(yīng)用 21 4.3.2 plc 流程圖 電梯的自動控制程序應(yīng)用 22 4.3.3 plc 接線圖 4 4. .4 4 梯梯形形圖圖 電梯的自動控制程序應(yīng)用 24 電梯的自動控制程序應(yīng)用 25 4.4.1 三層樓電梯的指令程序 地址指令數(shù)據(jù) 0000ld

48、0002 0001or0504 0002or1303 0003and not0005 0004out0504 0005ld0003 0006or 0505 0007and not0006 0008out0505 0009ld0004 0010or0506 0011and not0007 0012 out0506 0013ld0003 0014or1003 0015and not1300 0016and not1302 0017out1003 0018ld0006 0019and0002 0020and0004 0021or1005 0022ld not0007 0023or nottim02 0024and ld 0025out1005 0026ld1003 0027and 1301 0028 ld1004 0029and nottim00 0030or ld 0031out1004 0032tim00 #0050 0033ld0005 0034difu1300 0035ld0006 電梯的自動控