畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）三菱PLC在電梯控制中的應(yīng)用

1、三菱三菱 plcplc 在電梯控制的應(yīng)用在電梯控制的應(yīng)用 摘摘 要要 plc 作為新一代的工業(yè)控制器，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的控制系 統(tǒng)，在本文中我就闡述了 plc 的一些具體概念，在電梯控制方面的設(shè) 計(jì)步驟，以及用 plc 對(duì)電梯硬件進(jìn)行保護(hù)的方法。在設(shè)計(jì)中我具體講 述了電梯在使用 plc 控制時(shí)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)過程，列出了具體的 主要硬件電路，并分析了主要輸入輸出點(diǎn)的作用。在 plc 的電梯控制 系統(tǒng)中，電梯的使用功能都是通過控制軟件來實(shí)現(xiàn)的，為了使控制軟 件和電梯的運(yùn)行動(dòng)作有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，電梯的軟件控制程序，我主 要分為樓層的顯示程序、呼叫信號(hào)程序、上下行程序、開關(guān)門程序， 各司其職，

2、對(duì)電梯的運(yùn)行進(jìn)行控制。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用三菱 fx2n-128mr 型 plc 模擬進(jìn)行五層電梯運(yùn) 行的仿真設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：電梯控制，plc 可編程控制器，三菱 fx2n-128mr 型 plc 目錄目錄 摘摘 要要.i 目錄目錄.ii 第第 1 章章緒緒 論論.1 1.1研究本課題的目的和意義.1 1.2可編程控制器 plc 的產(chǎn)生與發(fā)展.2 1.3國(guó)內(nèi)外 plc 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).3 第第 2 章章plc 的簡(jiǎn)介的簡(jiǎn)介.7 2.1 plc 的基本概念.7 2.2 plc 的特點(diǎn).7 2.3 plc 的基本結(jié)構(gòu).8 第第 3 章章電梯系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)電梯系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).12 3.1 電梯主電

3、路的設(shè)計(jì).12 3.2 可編程控制器的設(shè)計(jì).13 3.3 主電路圖及梯形圖原理分析 .17 第第 4 章章總總結(jié)結(jié).24 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).25 致致謝謝.26 第第 1 1 章章 緒緒 論論 1.11.1研究本課題的目的和意義研究本課題的目的和意義 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中有 著廣泛的應(yīng)用。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。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是 隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)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，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。目

4、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 則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（plc）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào) 集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國(guó)內(nèi)廠家 大多選擇第二種方式，其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置 成本較高；而 plc 可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠 等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。 對(duì)于電梯的控制，可選用繼電-接觸系統(tǒng)或可編程控制器來完成，但是二者 有各自的特點(diǎn)： 一、繼電

5、-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。 二、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?，plc 取代繼電-接觸系統(tǒng)已經(jīng)成 為大的趨勢(shì)。且 plc 控制較之微機(jī)控制更有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。 基于上述原因，我選擇用可編程控制器來完成對(duì)電梯的控制。 1.21.2可編程控制器可編程控制器 plcplc 的產(chǎn)生與發(fā)展的產(chǎn)生與發(fā)展 可編程控制器(programmable controller )，又稱為可編程邏輯控

6、制器 (programmable logic controller, plc)根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(iec)在 1987 年的 可編程控制器國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第三稿中，對(duì)其定義如下 “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)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可編程序的存儲(chǔ)器， 用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)運(yùn)算等操作的指 令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？?編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于 擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 ” 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(dec)研制出第一臺(tái) plc，在美國(guó)通用汽車自動(dòng) 裝配

7、線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂，操作方便， 可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國(guó)其他工 業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到 1971 年，己經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工 業(yè)。雖然 plc 問世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成 電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，plc 也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程 大致可分四代： 第一代在 19691972 年。這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品，cpu 由中小規(guī)模集成電路組成， 存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器。其功能也比較單一，僅能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功 能，其中 plc 特有的編程語言梯形圖一直沿用至今，成為

8、可編程控制器的第一用 戶語言。典型產(chǎn)品有:美國(guó) dec 公司的 pdp-14，日本富士公司的 usc-4000，日本 omron 公司的 scy 022。 第二代在 1973 1975 年。這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品已開始使用微處理器作為 cpu plc(可變成邏輯控制器)成為真正意義上的 pc(可編程控制器)(尚未正式命名)， 而存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。其功能上有所增加，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字運(yùn)算、傳送、比 較等功能，并初步具備自診斷功能，可靠性有了一定提高。典型產(chǎn)品有：美國(guó)哥 德公司的 modicon184, 284, 384 系列，原西德西門子的 symatic s3, s4 系列， 日本富士的 sc 系列等

9、，我國(guó)在 1974 年也開始研制自己的 plc。 第三代在 19761983 年。這個(gè)時(shí)期，plc 進(jìn)入了大發(fā)展階段，美國(guó)、日本、 原西德各有幾十個(gè)廠家生產(chǎn) plc。這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品已采用 8 位和 16 位微處理器 作為 cpu 部分產(chǎn)品還采用了多微處理器結(jié)構(gòu)。其功能顯著增強(qiáng)，速度大大提高， 并能進(jìn)行多種復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，具備完善的通訊功能和較強(qiáng)的遠(yuǎn)程 i/o 能力，具 有較強(qiáng)的自診斷功能并采用了容錯(cuò)技術(shù)。1980 年，美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì)(nema)將 plc 正式命名為可變成控制器(pc)。典型產(chǎn)品有:美國(guó)哥德公司的 584,684,884 系列，原西德西門子的 symat ics5 系列，日本

10、三菱公司的 f,fx 系列，日本 omron 公司的 c 系列等。 第四代為 1993 年到現(xiàn)在。這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品除采用 16 位以上的微處理器作為 cpu 外，內(nèi)存容量更大，有的已達(dá)數(shù)兆字節(jié);可以將多臺(tái) plc 鏈接起來，實(shí)現(xiàn)資 源共享;可以直接用于一些規(guī)模較大的復(fù)雜控制系統(tǒng);編程語言除了可使用傳統(tǒng)的 梯形圖、流程圖等，還可使用高級(jí)語言:外設(shè)多樣化，可以配置 crt 和打印機(jī)等。 典型產(chǎn)品有美國(guó)德州儀器公司的 t1560、t1565 等。 1.31.3 國(guó)內(nèi)外國(guó)內(nèi)外 plcplc 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 長(zhǎng)期以來，plc 始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng) 化控制設(shè)備提

11、供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。作者通過調(diào)查、閱讀資料，對(duì)國(guó)內(nèi)外 plc 市場(chǎng)及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并將關(guān)于 plc 未來發(fā)展趨勢(shì)的權(quán)威觀點(diǎn)概括闡 述如下。 一） 、國(guó)外可編程控制器現(xiàn)狀 目前，全世界約有 plc 生產(chǎn)廠家約 200 家，生產(chǎn) 300 多個(gè)品種。全球 plc 發(fā)運(yùn)件數(shù) 1998 年為 1456 萬件，1999 年為 1620 萬件，2000 年達(dá)到 1778 萬件。 在 1995 年發(fā)運(yùn)的 plc 中，按最終用戶分:汽車占 23%，糧食加工占 16.4%，化學(xué) 藥品占 14.6%，金屬、礦山占 11.5%，紙漿、造紙占 11.3%，其他占 23.2%。而且 隨著 plc 與 ipc,

12、dcs 集成，plc 逐漸成為占自動(dòng)化裝置及過程控制系統(tǒng)最大市 場(chǎng)份額的產(chǎn)品。200()年 plc 的銷售額在控制市場(chǎng)份額中超過 50%。在全球 plc 制造商中，根據(jù)美國(guó) automation research corp ( arc)調(diào)查，世界 plc 領(lǐng)導(dǎo)廠 家的五霸分別為 siemens(西門子)公司、allen-bradley(a-b)公司、 schneider(施耐德)公司、mitsubishi(三菱)公司、omron(歐姆龍)公司，他們的 銷售額約占全球總銷售額的三分之二。從西門子公司的 simatic s7-400 的性能 可對(duì) plc 窺見一斑:simatic s7-400 是

13、匣式封裝模塊，可卡在導(dǎo)軌上安裝，由 i/o 總線和通信總線建立電氣連接，模塊可在工作或加電時(shí)替換或插、拔，可快 速安裝維護(hù)，修改方便，其主要性能有： cpu 存儲(chǔ)器容量 64k 字節(jié)，可擴(kuò)展到 1.6m 字節(jié)。 位和字處理速度 80ns 至 200ns。 最高系統(tǒng)計(jì)算能力可以有 4 個(gè) cpu 同時(shí)計(jì)算。 強(qiáng)大的擴(kuò)展能力 57-400 中央控制器最多能連接 21 個(gè)擴(kuò)展單元。 每個(gè) cpu 上多點(diǎn)接口(mpi)能力，可同時(shí)連接編程裝置、操作員接口系統(tǒng)等。 cpu 上的 sinec-l2-dp 附加有分散 i/o 的集成性能。 提供與計(jì)算機(jī)和其它 siemens 產(chǎn)品或系統(tǒng)的連接接口。 高可靠性

14、，完善的自診斷和清除故障功能。 二） 、國(guó)內(nèi)可編程控制器現(xiàn)狀 我國(guó)的 plc 生產(chǎn)目前也有一定的發(fā)展，小型 plc 已批量生產(chǎn):中型 plc 己有 產(chǎn)品;大型 plc 已經(jīng)開始研制。有的產(chǎn)品不僅供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，而且還有出口。國(guó) 內(nèi) plc 形成產(chǎn)品化的生產(chǎn)企業(yè)約 30 多家，主要生產(chǎn)單位有:蘇州電子計(jì)算機(jī)廠、 蘇州機(jī)床電器廠、上海香島機(jī)電制造有限公司、天津市自動(dòng)化儀表廠、杭州通靈 控制電腦公司、北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化所和江蘇嘉華實(shí)業(yè)有限公司等。但是國(guó)內(nèi)產(chǎn) 品市場(chǎng)占有率不超過 10% ， 1996 年中國(guó) plc 銷售約 9 萬套，進(jìn)口 8 萬套，總計(jì) 約合人民幣 15 億元。另一方面，國(guó)產(chǎn) plc

15、許多仍停留在全套引進(jìn)或以仿制為主 的階段上，這種方式在研究開始是必要的，但是停留在這個(gè)水平上是絕對(duì)不可取 的。當(dāng)然，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在價(jià)格上占有明顯的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于國(guó)內(nèi) plc 的認(rèn)識(shí)，可以從江 蘇嘉華實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的 jh 120 系列產(chǎn)品窺見一斑，其主要性能有： 1.輸入輸出從 20 點(diǎn)到 120 點(diǎn)任意配置 2.內(nèi)置 32 個(gè)定時(shí)器、31 個(gè)計(jì)數(shù)器、幾百個(gè)中間繼電器和數(shù)據(jù)寄存器，可方 便地完成邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)控制、高速計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理、模擬量控制 等功能 3.編程簡(jiǎn)便，108 條指令功能齊全 4 .din 標(biāo)準(zhǔn)卡槽安裝，可拆端子排接線 5 .高可靠性，強(qiáng)抗干擾用于各種工業(yè)環(huán)境 總體來說，國(guó)產(chǎn) p

16、lc 的發(fā)展有一定的基礎(chǔ)。但從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看，我國(guó)自主研 制及引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的 plc 大都屬于中低檔產(chǎn)品，至今沒有形成主流產(chǎn)品和完整的 系列產(chǎn)品。 三） 、可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì) 自 60 年代末引入 plc 技術(shù)以來，plc 由最初的只能處理開關(guān)量而發(fā)展到可 以處理模擬量和數(shù)據(jù)，以后又與 dcs、工業(yè) pc 機(jī)和 pid 調(diào)節(jié)器等技術(shù)相結(jié)合， 利用其不同的性能和特點(diǎn)，相互滲透和融合、集成以及網(wǎng)絡(luò)化，構(gòu)成各種新型的 自動(dòng)控制系統(tǒng)，以滿足各種自動(dòng)控制的要求?？傮w來講，plc 的發(fā)展趨勢(shì)主要表 現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.微型、小型 plc 功能明顯增強(qiáng) 很多有名的 plc 廠家相繼推出高速、高性能、小

17、型、特別是微型的 plc。三 菱的 fxos14 (8 個(gè) 24vdc 輸入，6 個(gè)繼電器輸出)，其尺寸僅為 58mmx89mm，僅大 于信用卡幾個(gè)毫米，而功能卻有所增強(qiáng)，使 plc 的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到遠(yuǎn)離工業(yè)控制 的其它行業(yè)，如快餐廳、醫(yī)院手術(shù)室、旋轉(zhuǎn)門和車輛等，甚至引入家庭住宅、娛 樂場(chǎng)所和商業(yè)部門。 2.向開放性轉(zhuǎn)變，編程語言多樣化 傳統(tǒng) plc 存在嚴(yán)重的缺點(diǎn)，主要是 plc 的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開 放的，絕大多數(shù)的 plc 是專用總線、專用通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議，編程雖多為梯形圖， 但各公司的組態(tài)、尋址、語文結(jié)構(gòu)不一致，使各種 plc 互不兼容。國(guó)際電工協(xié)會(huì) (iec)在 1993

18、年頒布了 iec61131-3可編程序控制器的編程軟件標(biāo)準(zhǔn) ，為各 plc 廠家編程的標(biāo)準(zhǔn)化鋪平了道路。我國(guó)也在 1995 按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)制定了可編程 控制器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 3.向集成化、通訊化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展 由于控制內(nèi)容的復(fù)雜化和高難度化，使 plc 向集成化方向發(fā)展，plc 與 pc 集成、plc 與 dcs 集成、plc 與 pid 集成等，并強(qiáng)化了通訊能力和網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò) 化和強(qiáng)化通信能力是 plc 的重要發(fā)展方向。尤其是以 pc 為基礎(chǔ)的控制產(chǎn)品增長(zhǎng) 率最快。plc 與 pc 集成，即將計(jì)算機(jī)、plc 及操作人員的人-機(jī)接口結(jié)合在一 起，使 plc 能利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源，而計(jì)算機(jī)能和

19、plc 的模塊交互存取數(shù) 據(jù)。以 pc 機(jī)為基礎(chǔ)的控制方法使得用戶編程更加方便，而且提供開放的體系結(jié) 構(gòu)，用戶可以根據(jù)需要選擇各類、各廠家的 plc 或 i/o 設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，從而可以 降低生成成本和提高生產(chǎn)率。 4.plc 的新進(jìn)展軟 plc 計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了自動(dòng)控制技術(shù)又取得了一系列新的 進(jìn)展。目前有許多工業(yè)用自動(dòng)控制產(chǎn)品、機(jī)電一體化產(chǎn)品開始轉(zhuǎn)向以計(jì)算機(jī)為平 臺(tái)的控制方式。德國(guó)工業(yè)界最新推出了以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的 soft plc，可以說是 這方面的優(yōu)秀代表。軟 plc 又有人稱作“pcplc”,“嵌入式 plc” ，顧名思義， 軟 plc 實(shí)際利用軟件來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng) plc

20、的功能。軟 plc 的特點(diǎn)是: .基于工業(yè)計(jì)算 機(jī)的柔性可編程邏輯控制技術(shù)，可以充分利用最新計(jì)算機(jī)的高速、大容量、豐富 功能及各 種軟件資源。 軟 plc 是開放可編程控制器，在實(shí)時(shí)控制、網(wǎng)絡(luò)控制和分級(jí)控制領(lǐng)域可獲 廣泛的應(yīng)用。軟 plc 是實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，能提供強(qiáng)有力的指令，更加快速的 掃描和安全的操作。開放的結(jié)構(gòu)容易連接中 i/o 模塊、pid 模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊 和裝置、網(wǎng)絡(luò)。 軟 plc 最大的優(yōu)勢(shì)是具備柔性擴(kuò)展能力，用戶可以選擇不同廠家生產(chǎn)的各種 硬件產(chǎn)品，充分利用每一軟件的最佳特性，組成最佳的控制系統(tǒng)。同時(shí)與硬件的 連接也十分方便。有很多的 i/o 卡可以直接內(nèi)連接到 soft

21、 plc 計(jì)算機(jī)總線上。 從而在軟、硬件兩方面可以達(dá)到工控機(jī)和 plc 性能的完美結(jié)合，方便了性能擴(kuò)展 和人機(jī)交流，是 plc 未來的一大發(fā)展趨勢(shì)。 第第 2 2 章章plcplc 的簡(jiǎn)介的簡(jiǎn)介 2.12.1 plcplc 的基本概念的基本概念 可編程控制器是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ) 上開發(fā)的產(chǎn)品，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的以微處理器為核心，把自動(dòng)化技 術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。早期的可編程控 制器稱作可編程邏輯控制器（programmable logic controller） ，簡(jiǎn)稱 plc，它 主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨

22、著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大 超過了邏輯控制的范圍，還可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和模擬量控制等，因此，美國(guó)電器 制造協(xié)會(huì)（nema）于 1980 年正式將這種裝置命名為可編程控制器 （programmable controller） ，簡(jiǎn)稱 pc。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī) （personal computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱 plc。 2.22.2 plcplc 的特點(diǎn)的特點(diǎn) 1、高可靠性 （1）所有的 i/o 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 plc 內(nèi)部電 路之間電氣上隔離。 （2）各輸入端均采用 r-c 濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 1020ms. （3）各

23、模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 （5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 （6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，cpu 立即采 用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 （7）大型 plc 還可以采用由雙 cpu 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 cpu 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可 靠性更進(jìn)一步提高。 2、豐富的 i/o 接口模塊 plc 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或 電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的 i/o 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè) 備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直 接連接。另外為了提高操作

24、性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成 工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3、采用模塊化結(jié) 構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 plc 以外，絕大多數(shù) plc 均采 用模塊化結(jié)構(gòu)。plc 的各個(gè)部件，包括 cpu，電源，i/o 等均采用模塊化設(shè)計(jì)， 由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 4、編程簡(jiǎn)單易學(xué) plc 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì) 使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所 理解和掌握。 5、安裝簡(jiǎn)單，維修方便 plc 不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)

25、 行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與 plc 相應(yīng)的 i/o 端相連接，即可投入運(yùn)行。 各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于 采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使 系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 2.32.3 plcplc 的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) plc 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，所以其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì) 算機(jī)相同， plc 由中央處理單元，存儲(chǔ)器，輸入單元，輸出單元，電源五部分 組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖： 圖 1-1 plc 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖 2.3.12.3.1 中央處理單元（簡(jiǎn)稱中央處理單元（簡(jiǎn)稱 cpucpu） 中央處理單元是 p

26、lc 的控制中樞，核心部件，其性能決定了 plc 的性能。 組成：由控制器，運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊芯片上，通 過地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線，與存儲(chǔ)器的輸入，輸出接口電路相連。 常用芯片：通用微處理器，單片機(jī)，位片式微處理器。 作 用：處理和運(yùn)行用戶程序，進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算，控制整個(gè)系統(tǒng)，使 之協(xié)調(diào)的工作。具體有： 1）接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描方式接收現(xiàn)場(chǎng)輸入 設(shè)備的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并將輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)存入輸入印象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器。 編程器 中央處理單元 （cpu） 輸 入 單 元 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 用戶程序存儲(chǔ)器 輸 出 單 元， 電 路 電源 2）診斷電源、p

27、lc 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤。 3）plc 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)指令解釋后按 指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去啟閉有關(guān)的控制電路，分時(shí)、分渠道地 去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取，傳送，組合，比較和變換等操作，完成用戶程序中規(guī)定的邏 輯或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。 4）根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更換有關(guān)影象區(qū)的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，根據(jù) 輸出狀態(tài)寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的控制。 2.3.22.3.2 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。 作用：存放系統(tǒng)程序，用戶程序，邏輯變量和其它一些信息。 系統(tǒng)程序：控制 plc 完成各種功能的程序，由 plc 生產(chǎn)廠家

28、編寫，并固化到 只讀式存儲(chǔ)器 rom 中，用戶不能訪問。 用戶程序：用戶根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)過程和工藝要求編寫的程序。通過編程 器輸入到 plc 的隨機(jī)存儲(chǔ)器 ram 中，允許修改，由用戶啟動(dòng)運(yùn)行。 1）結(jié) 構(gòu)：由存儲(chǔ)體、地址譯碼電路、讀寫控制電路、數(shù)據(jù)寄存器組成。 存儲(chǔ)體由存儲(chǔ)單元構(gòu)成，作用：存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 地址譯碼電路的作用：根據(jù)地址總線上的地址編碼選取相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。 讀寫控制電路的作用：將選中的存儲(chǔ)單元的內(nèi)容讀到數(shù)據(jù)寄存器中或?qū)?shù)據(jù)寄存 器的內(nèi)容寫到選中的存儲(chǔ)單元中。 數(shù)據(jù)寄存器的作用：存放從存儲(chǔ)單元讀出的數(shù)據(jù)，或者存放從數(shù)據(jù)總線送來并準(zhǔn) 備寫到存儲(chǔ)單元去的數(shù)據(jù)。 2）存儲(chǔ)器的工作過程

29、：數(shù)據(jù)的寫入過程、數(shù)據(jù)的讀出過程。 3）plc 中使用的存儲(chǔ)器：只讀存儲(chǔ)器 rom、隨機(jī)存儲(chǔ)器 ram。 rom 為只讀存儲(chǔ)器，存放 plc 制造廠家寫入的系統(tǒng)程序，并永遠(yuǎn)駐留在 rom 中，plc 去電后再上電，rom 內(nèi)容不變。 ram 為可讀寫的存儲(chǔ)器，讀出時(shí)其內(nèi)容不被破壞，寫入時(shí)，新寫入的內(nèi)容 覆蓋原有的內(nèi)容。為防止掉電后信息丟失，配有后備鋰電池。 除此而外，plc 還有 eprom、eeprom 存儲(chǔ)器。 plc 產(chǎn)品樣本或使用說明書中給出的存儲(chǔ)器形式或容量等均指用戶存儲(chǔ)器。 存儲(chǔ)器容量是 plc 的一個(gè)重要性能指標(biāo)。 2.3.32.3.3 輸入單元輸入單元 輸入單元是 plc 與工

30、業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備相連的輸入接口，是現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)入 plc 的橋梁。 作 用：接收主令元件，檢測(cè)元件傳來的信號(hào)。 輸入類型：直流輸入，交流輸入，交直流輸入。 輸入接口采用光電耦合電路，目的是把 plc 與現(xiàn)場(chǎng)電路隔離，提高 plc 的抗 干擾能力。接口電路內(nèi)部有濾波，電平轉(zhuǎn)移，信號(hào)鎖存電路。各 plc 生產(chǎn)廠家都 提供了多種形式的 i/o 部件或模塊供用戶選用。 2.3.42.3.4 輸出單元輸出單元 輸出單元也是 plc 與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接部件，把輸出信號(hào)送給控制對(duì)象的 輸出接口。 作 用：將中央處理器送出的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)被控 設(shè)備的執(zhí)行元件。 輸出類型：繼電器輸出、

31、晶體管輸出、晶閘管輸出。 輸出接口電路也采用光電耦合，每一點(diǎn)輸出都有一個(gè)內(nèi)部電路，由指示路、 隔離電路、繼電器組成。輸出接口電路也有輸出狀態(tài)鎖存、顯示、電平轉(zhuǎn)移和輸 出接線端子排，輸出部件或模塊也有多種類型供選用。 2.3.52.3.5 電源電源 作 用：將交流電轉(zhuǎn)換成 plc 內(nèi)部所需的直流電源。 類 型：目前大部分 plc 采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。 plc 除上述五部分外，隨機(jī)型的不同還有多種外部設(shè)備，其作用是幫助編程，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控 以及網(wǎng)絡(luò)通訊，常用的外部設(shè)備有編程器，打印機(jī)，盒式磁帶錄音機(jī)，計(jì)算機(jī)等。 2.3.62.3.6 編程器編程器 編程器的作用是提供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)

32、視。 編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類。簡(jiǎn)易型的編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且往往需要 將體形圖轉(zhuǎn)化為機(jī)器語言助記符后，才能輸入。它一般由簡(jiǎn)易鍵盤和發(fā)光二級(jí)管 或其他顯示管件組成。智能型的編程器又稱為圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)編程，也 可以脫機(jī)編程，具有 lcd 或 crt 圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏幕 對(duì)話。 還可以利用 pc 作為編程器，plc 生產(chǎn)廠家配有相應(yīng)的編程軟件，使用編程軟件 可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖程序，并 可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言的互相轉(zhuǎn)換。程序被下載到 plc，也可以將 plc 中的程序 上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)

33、程編程和傳送。 現(xiàn)在已有些 plc 不再提供編程器，而且提供微機(jī)編程軟件了，并且配有相應(yīng)的通 信 連接電纜。 第第 3 3 章章 電梯系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)電梯系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3.13.1 電梯主電路的設(shè)計(jì)電梯主電路的設(shè)計(jì) 3.1.13.1.1 拖動(dòng)電機(jī)、門電機(jī)主電路的設(shè)計(jì)拖動(dòng)電機(jī)、門電機(jī)主電路的設(shè)計(jì) 如圖 3-1 中 圖 1 為門主電路的設(shè)計(jì) 如圖 3-1 中 圖 2 所示為拖動(dòng)電機(jī)主電路的設(shè)計(jì) 圖 3-1 主電路圖 3.1.23.1.2電梯主電路設(shè)備的選擇電梯主電路設(shè)備的選擇 電梯的種類多種多樣，按拖動(dòng)系統(tǒng)來分有交流單速/交流雙速拖動(dòng)電梯、交 流調(diào)壓調(diào)速電梯等等。在此次設(shè)計(jì)中，我將采用交流雙速電機(jī)作為

34、曳引電機(jī)，它 的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，更重要的是舒適感好。 根據(jù)電梯最大載重量可算出電梯所需要的功率，約 11kw。因此選擇 yddl160l-6/8 型號(hào)的交流雙速電機(jī)。然后根據(jù)此電機(jī)的額定電流選出接觸器， 熔斷器和熱繼電器等數(shù)據(jù)，注意熔斷器額定電流約為電機(jī)電流的 1.82.1 倍。 門電機(jī)根據(jù)拖動(dòng)要求選擇額定功率為 3kw 的電機(jī)，具體型號(hào)如下： 1） 、 拖動(dòng)電機(jī) 型號(hào)：yddl160l-6/8 ，額定功率：11kw ，額定電壓： 380v ，額定電流：23a ，功率因數(shù)：0.83 2） 、 備用拖動(dòng)電機(jī) 選型同上 3） 、門機(jī) 型號(hào)：y100l-2 ，額定功率：3kw ，額定電壓：380v

35、 ，額定電 流：7a ，功率因數(shù)：0.87 4） 、電器元件： 拖動(dòng)電機(jī)控制回路 交流接觸器：tyc4-25 熔斷器：blr1-63/3p 分?jǐn)嗄芰Γ?0000a 熱繼電器：jr20-25 熔斷式刀開關(guān)：hh4-30/3-25 門電機(jī)控制回路 交流接觸器：tyc2-12-9 熔斷器：blr1-63/3p-14 熱繼電器：jr20-25-10 熔斷式刀開關(guān)：hh3-15/2-10 3.23.2 可編程控制器的設(shè)計(jì)可編程控制器的設(shè)計(jì) 3.2.13.2.1可編程控制器的選擇可編程控制器的選擇 目前 plc 使用性能較好有日本的三菱、siemens 公司、歐姆龍、美國(guó)的 ab 公司等，種類齊全，技術(shù)先

36、進(jìn)。由于日本三菱 plc 通用性強(qiáng)，性價(jià)比高,所以我 選擇較前沿的產(chǎn)品三菱 fx2n 系列產(chǎn)品。 根據(jù)要求可以估計(jì) i/o 總點(diǎn)數(shù)約為 90 點(diǎn)。所以我選擇 fx2n-128mr 主機(jī)。他 的特點(diǎn)是 a 運(yùn)算速度高：0.08us/指令 b 內(nèi)置 8000 步 ram 存儲(chǔ)器輔助繼電器 3072 點(diǎn)。硬件接線圖如圖 3-2 所示: 圖 3-2 plc 硬件接線圖 3.2.23.2.2可編程控制器的硬件設(shè)計(jì)可編程控制器的硬件設(shè)計(jì) 輸入輸出點(diǎn)的估算：輸入輸出點(diǎn)的估算： 首先列出被控制對(duì)象輸入輸出的設(shè)備名稱，并根據(jù)所需要的輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn) 行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，增加 10%20%的可擴(kuò)展余量后就得到了

37、輸入輸出點(diǎn) 數(shù)的估計(jì)數(shù)據(jù)。 以此為依據(jù)可以算出 i/o 總點(diǎn)數(shù)約為 100 點(diǎn)。 開關(guān)量輸入、輸出模塊的選擇：開關(guān)量輸入、輸出模塊的選擇： 根據(jù) plc 輸入、輸出量點(diǎn)數(shù)與性質(zhì)，可確定 i/o 模塊型號(hào)與數(shù)量，高密度模 塊如 32、64 點(diǎn)，平均每點(diǎn)價(jià)較低，但受到工作電壓、工作電流和環(huán)境溫度的限 制，同時(shí)應(yīng)注意同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不應(yīng)超過總數(shù)的 60%。 i/oi/o 點(diǎn)的分配點(diǎn)的分配：分別以表 3-1、表 3-2 說明。 表 3-1 輸入點(diǎn)分配 名稱輸入點(diǎn)名稱輸入點(diǎn) 關(guān)門極限開關(guān) x000 轎內(nèi)一層呼鈕 x020 開門極限開關(guān) x001 轎內(nèi)二層呼鈕 x021 上下平層干簧觸點(diǎn) x002 轎內(nèi)三層

38、呼鈕 x022 轎子內(nèi)關(guān)門按鈕 x003 轎內(nèi)四層呼鈕 x023 轎子內(nèi)開門按鈕 x004 轎內(nèi)五層呼鈕 x024 一層上行召喚按鈕 x005 一層上行干簧感應(yīng)觸點(diǎn) x025 二層上行召喚按鈕 x006 二層上行干簧感應(yīng)觸點(diǎn) x026 二層下行召喚按鈕 x007 二層下行干簧感應(yīng)觸點(diǎn) x027 三層上行召喚按鈕 x010 三層上行干簧感應(yīng)觸點(diǎn) x030 三層下行召喚按鈕 x011 三層下行干簧感應(yīng)觸點(diǎn) x031 四層上行召喚按鈕 x012 四層上行干簧感應(yīng)觸點(diǎn) x032 四層下行召喚按鈕 x013 四層下行干簧感應(yīng)觸點(diǎn) x033 五層下行召喚按鈕 x014 五層下行干簧感應(yīng)觸點(diǎn) x034 轎內(nèi)

39、開門開關(guān) x015 上下行強(qiáng)迫換速開關(guān) x035 轎內(nèi)關(guān)門開關(guān) x016 速度繼電器感應(yīng)觸點(diǎn) x036 門區(qū)感應(yīng)開關(guān) x017 光點(diǎn)感應(yīng)觸點(diǎn) x037 表 3-2 輸出點(diǎn)分配 名稱輸出點(diǎn)名稱輸出點(diǎn) 轎門開門接觸器 y003 四層轎內(nèi)指示按鈕 y026 轎門關(guān)門接觸器 y007 五層轎內(nèi)指示按鈕 y027 上行交流接觸器 y010 一層上行召喚指示燈 y030 下行交流接觸器 y011 二層上行召喚指示燈 y031 加速接觸器 y012 二層下行召喚指示燈 y032 快速接觸器 y013 三層上行召喚指示燈 y033 慢速接觸器 y014 三層下行召喚指示燈 y034 第一慢速減速接觸器 y01

40、5 四層上行召喚指示等 y035 第二慢速減速接觸器 y016 四層下行召喚指示等 y036 空 y017 五層下行召喚指示等 y037 樓層顯示器 y020 樓層顯示器 y021 樓層顯示器 y022 一層轎內(nèi)指示按鈕 y023 二層轎內(nèi)指示按鈕 y024 三層轎內(nèi)指示按鈕 y025 3.2.33.2.3可編程控制器的軟件設(shè)計(jì)可編程控制器的軟件設(shè)計(jì) 為了更好的闡述起動(dòng)原理現(xiàn)給出起內(nèi)部說明，如下表 3-3： 表 3-3 內(nèi)部說明 內(nèi)部繼電器名稱 m100m104 樓層感應(yīng)中間繼電器 m105m101 層中間繼電器 m130 上行中間繼電器 m131 下行中間繼電器 m134 換速中間繼電器 m

41、135 門鎖中間繼電器 m140 上平層中間繼電器 m141 門區(qū)感應(yīng)中間繼電器 m142 下平層中間繼電器 m143 運(yùn)行中間繼電器 m144 換速中間繼電器 3.33.3 主電路圖及梯形圖原理分析主電路圖及梯形圖原理分析 3.3.13.3.1主電路圖原理分析主電路圖原理分析 1） 、拖動(dòng)電機(jī)工作原理：如附圖 2 中圖 2，起動(dòng)電機(jī)串入電抗 lq、經(jīng)一段時(shí) 間后 km1 接觸器接通，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入固有特性運(yùn)轉(zhuǎn)。減速時(shí) kmk 斷開、kmm 接通， 慢速繞組串電抗 lm 和電阻 rm 運(yùn)行，延時(shí)一段時(shí)間后，km2 接通，短接 rm，電動(dòng) 機(jī)串入電抗 lm 運(yùn)行，在延時(shí)一段時(shí)間后，km3 接通，電動(dòng)

42、機(jī)在慢速固有特性上 運(yùn)行，直到 kms 或 kmx 斷開，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 2） 、門電機(jī)原理分析：如附圖 2 中圖 1，當(dāng)電梯平層時(shí)，開門觸點(diǎn) kmk 閉合， 電機(jī)正轉(zhuǎn)，轎門打開；當(dāng)定時(shí)繼電器到時(shí)，kmg 閉合，電機(jī)反轉(zhuǎn)，轎門關(guān)閉；當(dāng) 有人在門中間出現(xiàn)時(shí)，光感觸點(diǎn)閉合，電梯強(qiáng)迫正轉(zhuǎn)，轎門打開；當(dāng)轎門碰到開、 關(guān)極限開關(guān)時(shí)，kmk 或 kmg 斷開，并反向制動(dòng)。 3.3.23.3.2 梯形圖原理分析梯形圖原理分析 梯形圖如圖梯形圖如圖 3-33-3： 樓層顯 示控制 轎箱內(nèi)選層按 鈕指示燈控制 門廳呼層按 鈕控制 選向控制 電梯起動(dòng) 和一，二 級(jí)制動(dòng) 控制 電梯平層控 制 圖 3-3 電梯控制梯形圖 分析如下： a 樓層感應(yīng)電路：當(dāng)電梯在 1 樓時(shí) m104 接通、m111 接通并保持，電梯達(dá)到 2 樓時(shí)，m103 接通m110 接通，并保持，同時(shí)切斷 m111。 b 轎內(nèi)指令及門廳召喚電路：人在轎箱內(nèi)，當(dāng)按下第 3 層選層按鈕時(shí)，m502 接通m114 接通并自保當(dāng)電梯到達(dá) 3 層時(shí)，樓層信號(hào) m102 斷開指令信號(hào)。 c 門廳召喚電路：當(dāng)電梯位于 1 樓，如果 3 樓有上呼信號(hào)，2 樓有上下呼信 號(hào)，即 m125、m122、m124 接通，電梯到達(dá)樓時(shí)上呼信號(hào)消除。 d 電梯選向電路：當(dāng)電梯位于 2 層樓，則 m110 接通，如果按下 3 樓指令按 鈕，m1