三菱plc控制四層電梯設(shè)計

1、設(shè)計目錄摘要1第一章 緒論21.1 引言21.2 概述3電梯的組成3電梯的工作原理3PLC 定義4PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展4PLC 未來展望5PLC 的特點5PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域7PLC 的基本結(jié)構(gòu)8PLC 的工作原理9常用的程序設(shè)計語言9第二章 課題的任務(wù)分析112.1 基于三菱FX2N 系列PLC 電梯控制系統(tǒng)分析112.1.12.1.22.1.32.1.4概述11電梯理想運行曲線11電梯速度曲線12電梯控制系統(tǒng)132.2整體設(shè)計流程的確定14第三章 可編程控制器的機型選擇143.1 PLC 的IO 點數(shù)估算143.23.33.43.5內(nèi)存估計14響應(yīng)時間15輸入輸出模塊的選擇15機型的確定15

2、3.5.1 FX2N-48MR-001 技術(shù)指標(biāo)153.5.2 FX2N-48MR-001 系列PLC 的功能15第四章 硬件設(shè)計16電梯模型介紹16輸入輸出分配表16PLC 接線圖17第五章 軟件設(shè)計17程序流程圖17程序語句195.2.15.2.25.2.35.2.45.2.55.2.65.2.7外部信號輸入程序19轎廂停于某層時，所在樓層存于 D0 并用數(shù)碼管顯示程序22比較判斷轎廂上下行程序22補充程序24開關(guān)門程序24轎廂上行程序26轎廂下行程序26第六章 程序調(diào)試、運行286.16.26.3程序調(diào)試29程序運行過程中出現(xiàn)的問題及調(diào)試29程序最終運行情況306.4 PLC 控制系統(tǒng)的

3、外部干擾30第七章 總結(jié)31結(jié)束語31致謝32參考文獻(xiàn)33附錄34附錄一附錄二附錄三附錄四附錄五附錄六系統(tǒng)總接線圖34電梯模型的正面接線圖35電梯模型的背面電路圖36PLC 接線圖37轎廂所在樓層及上下行指示38程序總梯形圖39摘要電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯已成為重要的設(shè)備之一。國內(nèi)傳統(tǒng)的電梯控制是由繼電器、接觸器的。它不僅存在著可靠性差、成本高、故障率高等缺點,而且在層數(shù)增加時,配線變化給制造及安裝帶來諸多不便。電梯的仿真系統(tǒng)是以四層電梯為控制對象，用PLC 實現(xiàn)對電梯的控制。該課題的設(shè)計任務(wù)是用可編程控制器（PLC）控制四層電梯，實現(xiàn)所有的控制要求。該課題的設(shè)計思路是采用隨

4、機邏輯控制原理，根據(jù)電梯自身的控制規(guī)律，響應(yīng)隨機的外部呼了用FX2N 型PLC 控制電梯模型的程序設(shè)計的整個過程,并主叫信號。該設(shè)計分析、要闡述了三個方面：系統(tǒng)的控制要求、系統(tǒng)配置、軟件設(shè)計。第一章 緒論1.1 引言電梯進(jìn)入人們的生活已經(jīng)150 年了。一個半世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯人類生活質(zhì)量的承諾。1854 年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，一次向世人展示了他的發(fā)明。他站在裝滿貨物的升降梯人沙奧的斯第上，命令助手將拉升到觀眾都能看得到的高度，然后發(fā)出信助手用利斧砍斷了升降梯的提拉纜繩。令人驚訝的是，升降梯并沒有墜毀，而是牢牢地固定在半空中奧的斯先生發(fā)明的升降

5、梯安全裝置發(fā)揮了作用?！耙磺邪踩?，先生們?！闭驹谏堤萆系膴W的斯先生向周圍梯。的人們揮手致意。誰也不會想到，這就是人類歷史上第一部安全升降貨物、的歷史非常悠久。早在公元前 2600 年，埃及人人類利用升降工具在建造金字塔時就使用了最原始的升降系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的基本原理至今仍無變化：即一個平衡物下降的同時，負(fù)載上升。早期的升降工具基本以人力為動力。1203年，在法國海岸邊的一個修道院里安裝了一臺以驢子為動力的起重機，這才結(jié)束了用人力運送重物的歷史。英國科學(xué)家瓦特發(fā)明蒸汽機后，起重機裝置開始采用蒸汽為動力。緊隨其后，研制出用驅(qū)動的升降梯，的介質(zhì)是水。在這些升降梯的基礎(chǔ)上，一代又一代富有創(chuàng)新的工程師們

6、在不斷改進(jìn)升降梯的技術(shù)。然而，一個關(guān)鍵的安全問題始終沒有得到解決，那就是一旦升降梯拉升纜繩發(fā)生斷裂時，負(fù)載就一定會發(fā)生墜毀事故。奧的斯先生的發(fā)明徹底改寫了人類使用升降工具的歷史。從那以后，搭乘升降梯者的”了，升降梯在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。1889 年 12 月，不再是“奧的斯電梯公司制造出了名副其實的電梯，它采用直流電器帶動卷筒上纏繞的繩索，懸掛并升降轎廂。1892 年，為動力，通過蝸輪奧的斯公司開始采用按鈕方式現(xiàn)代化開了先河。裝置，取代傳統(tǒng)的轎廂內(nèi)拉動繩索的方式，為生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，電梯也在進(jìn)步。150 年來，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在 號控制、集選控制、人機控制方

7、面更是步步出新手柄開關(guān)、按鈕控制、信等等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，能力的優(yōu)勢；變速式自動人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時間；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。如今，以奧的斯公司為代表的世界各大著名電梯公司各展風(fēng)姿，仍在繼續(xù)進(jìn)行電梯新品的研發(fā)，并不斷完善維修和保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)。調(diào)頻門控、智能、主機節(jié)能、控制柜低噪音耐用、復(fù)合鋼帶環(huán)保一款款集納了人類在機械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競相問世，的建筑因此散射出人性的光輝，人們的生活因此變得更加美好。中國最早的一部電梯出現(xiàn)在，是由奧的斯公司于

8、1901 年安裝的。1932 年奧的斯公司安裝在利順德酒店的電梯至今還在安全運轉(zhuǎn)著。1951 年，黨中由央提出要在安裝一臺由我國自行制造的電梯，從慶生電機廠榮接此任，四個月后不辱使命，順利地完成了任務(wù)。十一屆三中全會后，沐浴著開放的春風(fēng)，我國電梯業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時期。如今，在我國任何一個城市，電梯都在被廣泛應(yīng)用著。電梯給人們的生活帶來了便利，也為我國現(xiàn)代化建設(shè)的保障。發(fā)展提供了強大的1.2 概述1.2.1 電梯的組成電梯是機電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品,機械部分相當(dāng)于人的軀體,電器部分相當(dāng)于人的神經(jīng).機與電的高度合一,使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜和產(chǎn)品.對于電梯的結(jié)構(gòu)而言,傳統(tǒng)的方法是分為機械部分和電

9、氣部分,但以功能系統(tǒng)來描述,則更能反映電梯的特點.下面簡單介紹電梯機械部分的結(jié)構(gòu),而(1)曳引系統(tǒng)：的主要目的是怎樣來控制它。曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力，使電梯運行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機、曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。(2)導(dǎo)向系統(tǒng)：導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運動。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。轎廂：轎廂是運送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。門系統(tǒng)：門系統(tǒng)的主要功能是封住層站機，門鎖裝置組成。(5)重量平衡系統(tǒng)：和轎廂。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使

10、轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常。系統(tǒng)主要由對重和重量補償裝置組成。(6)電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實行電梯速度控制。電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電(7)電氣控制系統(tǒng)調(diào)速裝置等組成。電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運行實行和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。(8)安全保護(hù)系統(tǒng)保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由電梯限速器、安全 鉗、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)裝置組成。1.2.2 電梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在

11、曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達(dá)到目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電工作持其閘，使電梯運轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維狀態(tài)，供和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？?。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層

12、位置。安全裝置保證電梯運行安全。電梯在各服務(wù)層站設(shè)有層門、轎廂運行方向指示燈、數(shù)學(xué)顯示轎廂、運行位置指層器和召喚電梯按鈕。電梯召喚按鈕使用時，上樓按上方向按鈕，下樓掀按下方向按鈕。轎廂到達(dá)時，層樓方向指示即顯示轎廂的運動方向，乘客判斷欲往方向和確定電梯正常后進(jìn)入轎廂，注意門扇的關(guān)閉，勿在層門口與轎廂門口對接處逗留。(3)轎廂內(nèi)有位置顯示器、盤及開關(guān)門按鈕和層樓選層按鈕。進(jìn)入轎廂后，掀按欲往層樓的選層按鈕。若要轎廂門立即關(guān)閉，可掀按關(guān)門按鈕。轎廂層樓位置指示燈顯示抵達(dá)層樓并待轎廂門開啟后即可離開。1.2.3PLC 定義可編程控制器（Programmble Controller）簡稱PC 或PLC

13、。它是在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為，把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。目前，PLC 已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置，被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一。（IEC）于 1987 年頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿。在草案中國際電工對可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的器，用來在其內(nèi)部執(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，并通過數(shù)

14、字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計”。設(shè)備，都應(yīng)按1.2.4PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障是其接線復(fù)雜、不易更改，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。等缺點，特別1968 年通用汽車公司（G.M）為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計算機功能強

15、大、靈活、通用性好等優(yōu)點與電器控制系統(tǒng)簡單易懂、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的 “自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。1969 年數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項技術(shù)迅速發(fā)展起來。早期的可編程控制器僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller ）。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，20 世紀(jì) 70

16、年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC 中，使PLC 不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16 位和32 位微處理器應(yīng)用于PLC 中，使PLC 得到迅速發(fā)展。PLC 不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使 PLC 真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。自從第一臺 PLC 出現(xiàn)以后，、德國、法國等也相繼開始研制 PLC，并得到了迅速的發(fā)展。目前

17、，世界上有 200 多家 PLC 廠商，400 多品種的 PLC 產(chǎn)品，按地域可等三個流派產(chǎn)品，各流派 PLC 產(chǎn)品都各具特色，如分成、歐洲、和主要發(fā)展中小型 PLC，其小型 PLC 性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價格便宜，在世界市場上占用重要地位。著名的 PLC 生產(chǎn)廠家主要有的 A-B（Allen-Bradly）公司、GE（GeneralElectric）公司，的三菱電機（Mitsubishi Electric）公司、歐姆龍（OMRON）公司，德國的 AEG 公司、西門子（）公司，法國的TE（emecanique）公司等。我國的PLC 研制、生產(chǎn)和應(yīng)用也發(fā)展很快，尤其在應(yīng)用方面更為突出。在 20 世

18、紀(jì)70 年代末和 80 年代初，我國隨國外成套設(shè)備、設(shè)備引進(jìn)了不少國外的 PLC。此后，在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計中，PLC 的應(yīng)用逐年增多，并取得顯著的經(jīng)濟效益，PLC 在我國的應(yīng)用越來越廣泛，對提高我國工業(yè)自動化水平起到了巨大的作用。目前，我國不少科研和工廠在研制和生產(chǎn) PLC，如遼寧無線電二廠、無光電子公司、香島電機制造公司、廈門A-B 公司等。從近年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，在世界范圍內(nèi) PLC 產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷量、用量高居工業(yè)控制裝置榜首，而且市場需求量一直以每年 15%的比率上升。PLC 已成為工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的通用工業(yè)控制裝置。1.2.5PLC 未來展望21 世紀(jì)，PLC 會有更

19、大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運算速度更快、容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng)（Distributed Control Syste

20、m）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。當(dāng)代PLC 技術(shù)的發(fā)展大條件，這十大條件是：，通用汽車以用戶提出新一代控制器應(yīng)具備十(1)編程方便，可在現(xiàn)場修改程序； (2)維修方便，最好是插件式；(3)可靠性高于繼電器控制柜； (4)體積小于繼電器控制柜；(5)可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機； (6)在成本上可與繼電器控制競爭； (7)輸入可以是交流 115V；輸出為交流 115V/2A 以上，能直接驅(qū)動電磁閥；在擴展時，原有系統(tǒng)只要很小變更；(10)用戶程序容量至少能擴展到 4

21、K 字節(jié)。1.2.6PLC 的特點PLC 技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，主要是因為它具有許多獨特的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。主要有以下特點：(1)可靠性高、能力強傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先

22、進(jìn)的技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達(dá) 30 萬小時。一些使用冗余 CPU的PLC 的平均無故障工作時間則更長。從PLC 的機外電路來說，使用PLC控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入器件的故障自程序，能力強使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自保護(hù)?？煽啃愿摺⑹荘LC 最重要的特點之一。PLC 的平均無故障時間可達(dá)幾十萬個小時 ，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一

23、系列的硬件和軟件的措施：硬件方面：I/O 通道采用光電，有效地抑制了外部干擾源對PLC 的影響；對供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對 CPU 等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行，以減少空間電磁干擾；對有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自電路等。軟件方面：PLC 采用掃描工作方式，減少了由于外界環(huán)境干擾引起故障；在 PLC系統(tǒng)程序中設(shè)有故障檢測和自程序，能對系統(tǒng)硬件電路等故障實現(xiàn)檢測和判斷；當(dāng)由外界干擾引起故障時，能立即將當(dāng)前重要信息加以封存，任何不穩(wěn)定的讀寫操作，一旦外界環(huán)境正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的工作。(2)編程簡單、使用方便目前，大多數(shù) PLC

24、采用的編程語言是梯形圖語言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計算機知識，很容易讓廣大工程技術(shù)掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。同時，PLC 編程器的操作和使用也很簡單。這也是 PLC 獲得普及和推廣的主要原因之一。(3)硬件配套齊全，功能完善，適用性強PLC 發(fā)展到，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC 的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC 有較強的帶

25、負(fù)載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(4)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)歡迎PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器

26、電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便。(5)系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，方便，容易改造PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。PLC 用邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。PLC 的用戶程序大部分可在進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計和調(diào)試周期。在維修方面，由于PLC 的故障率極

27、低，維修工作量很??；而且 PLC 具有很強的自功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PLC 上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。(6)體積小，重量輕，能耗低以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，僅相當(dāng)于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的 1/21/10。它的重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電的理想控制設(shè)備。1.2.7PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域目前，在國內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。從應(yīng)用類

28、型看，PLC 的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面：開關(guān)量邏輯控制利用 PLC 最基本的邏輯運算、定時、計數(shù)等功能實現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機控制、多機群控制、生產(chǎn)自動線控制等，例如：機床、注塑機、印刷機械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是 PLC 最基本的應(yīng)用，也是PLC 最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。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，必須實現(xiàn)模擬量（og）和數(shù)字量（Digital）之間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換。PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用

29、于模擬量控制。運動控制PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(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)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、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，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 PLC 都有模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。處理一般是運行的子程序。過程控制在冶金

30、、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PLC 具有數(shù)算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、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、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與在器中的參考值比較，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)中的一些大型控制系統(tǒng)。(6)通信聯(lián)網(wǎng)PLC 的通信包括 PLC 與 PLC、PLC 與上位計算機、PLC 與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC 系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連

31、網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。1.2.8PLC 的基本結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分，PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組一個不可拆卸的整體。模塊式PLC 包括CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。(1)CPU 的CPU 是PLC 的，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)

32、定的寄存器中，同時，電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運行后，從用戶程序存貯器中逐條指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU 主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線，CPU 單元還包括、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于程序及數(shù)據(jù)，是PLC 不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細(xì)分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工 作。寄存器

33、參與運算，并運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU 速度和內(nèi)存容量是PLC 的重要參數(shù)，它們決定著PLC 的工作速度，I/O 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。(2)器存放系統(tǒng)軟件的器。(3)I/O 模塊器稱為系統(tǒng)程序器。存放應(yīng)用軟件的器稱為用戶程序PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O 模塊集成了PLC的I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O 分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O 分

34、類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按方式分，有繼電器和晶體管。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。除了上述通用IO 外，還有特殊IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O 點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。(4)電源模塊PLC 電源用于為PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源輸入

35、類型有：交流電源（220VAC 或 110VAC），直流電源（常用的為 24VDC）。 (5)底板或機架大多數(shù)模塊式PLC 使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能整體。(6)PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備編程設(shè)備：編程器是PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊一個不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、PLC 及PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是系統(tǒng)的上位機。人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏

36、（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機界面非常普及。1.2.9PLC 的工作原理當(dāng)PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。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。輸入處理階段在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是

37、脈沖信號，則該脈沖信號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。程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點的控制線路進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O 映象區(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。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) R

38、AM區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。(3)輸出處理階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC 的真正輸出。1.2.10 常用的程序設(shè)計語言(1)梯形圖（LD Ladder Diagram）梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC 的第一編程語言。這種表達(dá)方式與傳統(tǒng)的

39、繼電器控制電路圖非常相似，不同點是它的特定的元件和構(gòu)圖規(guī)則。它比較直觀、形象，對于那些熟悉繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的人來說，易被接受。這種表達(dá)方式特別適用于比較簡單的控制功能的編程。如圖 1-1a)所示的繼電器控制電路，用 PLC 完成其功能的梯形圖如圖 1-1b)。圖 1-1繼電器控制電路及用 PLC 完成其功能的梯形圖梯形圖的要點：梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每個繼電器線圈為一個邏輯行，即一層階梯。每一邏輯行起于左母線，然后是觸點的各種連接，最后終止于繼電器線圈（也可以加上一條右母線）。整個圖形呈階梯狀。(2)功能模塊圖（FBD Function Black Diagram）功能模

40、塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的編程語言。該語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運算，方框被“導(dǎo)線”連接在一起，信號自左向右。例如對應(yīng)于圖 1-2a)的功能模塊圖如圖 1-2b)所示。圖 1-2功能模塊圖功能模塊圖的特點是：以功能模塊為，分析理解控制方案簡單容易；以圖形的形式表達(dá)功能，直觀，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握；對規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時間大大減 少。(3)順序功能流程圖（SFC Sequential Function Chart）順序功能

41、流程圖的規(guī)則是：將順序流程動作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。由于順序功能流程圖描述控制過程詳細(xì)具體（包括：每一步的輸入信號，每一步的工作內(nèi)容，每一步的輸出狀態(tài)，框與框之間的轉(zhuǎn)換條件。），因此程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及，可大大減輕編程工作量，縮短編程和調(diào)試時間。特別適用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合。圖 1-3 是一個簡單的順序功能流程圖的示意圖。圖 1-3順序功能流程圖的示意圖(4)指令表（IL Instruction List）它采用

42、類似于匯編語言的指令語句來編程。指令語句的一般格式為：操作碼 操作數(shù)。操作碼又稱為編程指令，用助記符表示，它指示CPU 要完成的操作，包括邏輯運算、算術(shù)運算、定時、計數(shù)、移位、傳送等。操作數(shù)給出操作碼所指定操作的對象或執(zhí)行該操作所需的數(shù)據(jù)，通常為編程元件的或常數(shù)，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器以及定時器、計數(shù)器的設(shè)定值等。指令語句對熟悉匯編語言的編程者特別容易接受，它編程設(shè)備簡單，編程簡便。采用指令語句編程時，通常都預(yù)先用以上幾種方式之一表達(dá)控制原理，然后改寫成相應(yīng)的指令語句。應(yīng)用最多的是采用梯形圖與指令語句結(jié)合編程，即先按控制要求畫出梯形圖，再根據(jù)梯形圖寫出

43、相應(yīng)的指令程序。因PLC 是按照指令存入器中的先后順序來執(zhí)行程序的，故要求程序中指令和順序要正確。圖 1-4 為圖 1-2a)的指令表。 (5)結(jié)構(gòu)化文本（ST Structured Text）結(jié)構(gòu)化文本是IEC 工作組對各種高級編程語言合理地吸收、借鑒的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的針對工業(yè)控制的一種高級編程語言。結(jié)構(gòu)化文本的特點是：能實現(xiàn)較復(fù)雜的控制運算；編寫的程序簡潔、緊湊；需要有一定的計算機高級語言的知識和編程技巧。因此，這種語言主要用于其他編程語言較難實現(xiàn)的用戶程序編制。第二章 課題的任務(wù)分析2.1 基于三菱 FX2N 系列 PLC 電梯控制系統(tǒng)分析2.1.1 概述隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑不斷增多

44、，電梯在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為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，電梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動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）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。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。國內(nèi)廠家大多選擇第二種方式，

45、其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小，自己設(shè)計和制造微機控制裝置成本較高；而 PLC 可靠性高，程序設(shè)計方便靈活，能力強、運行穩(wěn)定可靠等特點，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現(xiàn)。2.1.2 電梯理想運行曲線和實驗表明,人可接受的最大度為am1.5m/s2,根據(jù)大量的度變化率m3m/s3,電梯的理想運行曲線按度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形處的度曲線實現(xiàn)較為，而三角形曲線最大度和在啟動及制動段的轉(zhuǎn)折點度變化率均大于梯形曲線，即+m 跳變到-m 或由-m 跳變到+m 的度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實現(xiàn)并且有良好度變化率頻繁指標(biāo)，故被廣泛采用，采用梯形度曲線電梯的理想運行曲線如

46、圖 2-1 所示：圖 2-1電梯的理想速度曲線智能變頻器是為電梯的靈活調(diào)速、控制及高精度平層等要求而專門設(shè)計的電梯專用變頻器，可配用通用的三相異步電，并具有智能化軟件、標(biāo)準(zhǔn)接口、菜單提示、輸入電梯曲線及其它關(guān)鍵參數(shù)等功能。其具有調(diào)試方便快捷，而且能自動實現(xiàn)單多層功能，并具有自動優(yōu)化層距離短，不論是雙繞組電曲線的功能，由其組成的調(diào)速系統(tǒng)的爬行時間少，平，還是單繞組電均可適用，其最高設(shè)計速度可達(dá)4m/s，其獨特的電腦軟件，可選擇串行接口實現(xiàn)輸入/輸出信號的無觸點控制。變頻器據(jù)設(shè)定的速度及的電梯系統(tǒng)，當(dāng)變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號，變頻器依度值，啟動電，達(dá)到最大速度后，勻速運行，在到達(dá)目的層

47、的點時，控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設(shè)定的度將最大速度減至爬行速度，在運行過程中，變頻器的能夠自動計算出點到平層點之間的距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運行，使低速爬行時間縮短至 0.3s,在電梯的平層過程中變頻器通過調(diào)整平層速度或制動斜坡來調(diào)整平層精度。即當(dāng)電梯停得太早時，變頻器增大低速度值或減少制動斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動斜坡值，在電梯到距平層位置 4-10cm 時，有平層開關(guān)自動斷開低速信號，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實現(xiàn)高精度的平層，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。2.1.3 電梯速度曲線電梯運行的舒適性取決于其運行過程中度a 和度變化率p 的大小，過大的度或度變化率會造成乘客

48、的不適感。同時，為保證電梯的運行效率，a、p 的值不宜過小。能保證 a、p 最佳取值的電梯運行曲線稱為電梯的理想運行曲線。電梯運行的理想曲線應(yīng)是拋物線-直線綜合速度曲線，即電梯的加、減過程由拋物線和直線構(gòu)成。電梯給定曲線是否理想，直接影響實際的運行曲線。(1)速度曲線產(chǎn)生方法采用的FX2N-64-MR PLC，并考慮輸入輸出點要求增加了FX-8EYT、FX-16EYR、 FX-8EYR 三個擴展模塊和 FX2-40AW 雙絞線通信適配器，F(xiàn)X2-40AW 用于系統(tǒng)串行通信。利用 PLC 擴展功能模塊 D/A 模塊實現(xiàn)速度理想曲線輸出，事先將數(shù)字化的理想速度曲線存入 PLC 寄存器，程序運行時，

49、通過查表方式寫入 D/A，由 D/A 轉(zhuǎn)換成模擬量后將速度理想曲線輸出。(2)給定曲線的產(chǎn)生8 位 D/A 輸出 05V/010V，對應(yīng)數(shù)字值為 16 進(jìn)制數(shù) 00FF，共 255 級。若電梯時間在 2.53 秒之間。按保守值計算，電梯過程中每次查表的時間間隔不宜超過 10ms。由于電梯邏輯控制部分程序最大，而 PLC 運行采用周期掃描機制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令時間間隔過長，不能滿足給定曲線的精度要求。在 PLC運行過程中，其 CPU 與各設(shè)備之間的信息交換、用戶程序的執(zhí)行、信號、控制量的輸出等操作都是按照固定的順序以循環(huán)掃描的方式進(jìn)行的，每個循環(huán)都要對所有功能進(jìn)行查詢、判斷

50、和操作。這種順序和格式不能人為改變。通常一個掃描周期，基本要完成六個步驟的工作，包括運行監(jiān)視、與編程器交換信息、與數(shù)字處理器交換信息、與通訊處理器交換信息、執(zhí)行用戶程序和輸入輸出接口服務(wù)等。在一個周期內(nèi)， CPU 對整個用戶程序只執(zhí)行一遍。這種機制有其方便的一面，但實時性差。過長的掃描時間，直接影響系統(tǒng)對信號響應(yīng)的效果，在保證控制功能的前提下，最大限度地縮短 CPU 的周期掃描時間是一個很復(fù)雜的問題。一般只能從用戶程序執(zhí)行時間最短采取方法。電梯邏輯控制部分的程序掃描時間已超過 10ms，盡管采取了一些減少程序掃描時間的辦法，但仍無法將掃描時間降到 10ms 以下。同時，制動段曲線采用按距離原則

51、，每段距離到的響應(yīng)時間也不宜超過 10ms。為滿足系統(tǒng)的實時性要求，在速度曲線的產(chǎn)生方式中，采用中斷方法，從而有效地克服了 PLC 掃描機制的限制。起動運行周期中斷服務(wù)程序完成。這種中斷不能由程序進(jìn)行開關(guān)，一旦設(shè)定，就一直按設(shè)定時間間隔循環(huán)中斷，所以，起動運行條件需放在中斷服務(wù)程序中，在不滿足運行條件時，中斷即返回。(3)制動曲線的產(chǎn)生為保證制動過程的完成，需在主程序中進(jìn)行制動條件判斷和點確定。在點確定之前，電梯一直處于到對應(yīng)模式的最大值之后，或穩(wěn)速運行過程中。過程由固定周期中斷完成，程序運行條件不再滿足，每次中斷后，不再執(zhí)行程序，直接從中斷返回。電梯以對應(yīng)模式的最大值運行，在該模式點到后，產(chǎn)

52、生高速計數(shù)中斷，執(zhí)行件，保證下次中斷執(zhí)行。服務(wù)程序。在該中斷服務(wù)程序中修改計數(shù)器設(shè)定值的條在 PLC 的內(nèi)部寄存器中，曲線表的數(shù)值由大到小排列，每次中斷都執(zhí)行一次“表指針加 1 操作，則下一次中斷的查表值將小于本次中斷的查表值。門區(qū)和平層區(qū)的判斷均由外部信號給出，以保證2.1.4 電梯控制系統(tǒng)(1)電梯控制系統(tǒng)特性過程的可靠性。在電梯運行曲線中的啟動段是關(guān)系到電梯運行舒適感指標(biāo)的主要環(huán)節(jié),而舒適感又度直接相關(guān),根據(jù)控制理論,要使某個量按預(yù)定規(guī)律變化必須對其進(jìn)行直接控制,與對于電梯控制系統(tǒng)來說,要使度按理想曲線變化就必須采用度反饋,根據(jù)電動機的力矩方程式:MMZ=M=J（dn/dt），可見度的變

53、化率反映了系統(tǒng)動態(tài)轉(zhuǎn)距的變化，控制度就控制系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)距 M=MMZ。故在此段采用度的時間控制原則，當(dāng)啟動上升段速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的 90%時，將系統(tǒng)由度控制切換到速度控制，因為在穩(wěn)速段，速度為恒值控制波動較小，度變化不大，且采用速度閉環(huán)控制可以使穩(wěn)態(tài)速度保持一定的精度，為制動段的精確平層創(chuàng)造條件。在系統(tǒng)的速度上升段和穩(wěn)速段雖都采用 PI 調(diào)節(jié)器控制，但兩段的 PI 參數(shù)是不同的，以提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。在系統(tǒng)的制動段，即要對度進(jìn)行必要的控制，以保證舒適感，又要嚴(yán)格地按電梯運行的速度和距離的關(guān)系來控制，以保證平層的精度。在系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降至120r/min之前，為了使兩者得到兼顧，采取以 離上實際轉(zhuǎn)

54、速與理論轉(zhuǎn)速的偏差來修正度對時間控制為主，同時根據(jù)在每一制動距度給定曲線的方法。例如在距離平層點的某一距離 L 處，速度應(yīng)降為 Vm/s，而實際轉(zhuǎn)速高為 Vm/s，則說明所加的制動轉(zhuǎn)距不夠，因此計算出此處的給定度值-ag 后，使其再加上一個負(fù)偏差 ，即使此處的減速度給定值修正為-（ag+）使給定距，使速度很快降到標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)電度與實際速度負(fù)偏差加大，從而加大了制動轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速降到 120r/min 以后，此時轎廂距平層只有十幾厘米，電梯的運行速度很低，為防止未到平層區(qū)就停車的現(xiàn)象出現(xiàn)，以使電梯能較快地進(jìn)入平層區(qū)，在此段采用比例調(diào)節(jié)，并采用時間優(yōu)化控制，以保證電梯準(zhǔn)確及時地進(jìn)入平層區(qū)，以達(dá)到準(zhǔn)確可靠平

55、層。(2)電梯控制由于電梯的運行是根據(jù)樓層和轎廂的呼叫信號、行程信號進(jìn)行控制，而樓層和轎廂的呼叫是隨機的，因此，系統(tǒng)控制采用隨機邏輯控制。即在以順序邏輯控制實現(xiàn)電梯的基本控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機的輸入信號，以及電梯的相應(yīng)狀態(tài)適時的控制電梯的運行。另外，轎廂的位置是由脈沖編的脈沖數(shù)確定，并送 PLC 的計數(shù)器來進(jìn)行控制。同時，每層樓設(shè)置一個接近開關(guān)用于檢測系統(tǒng)的樓層信號。為便于觀察，對電梯的運行方向以及電梯所在的樓層進(jìn)行顯示，采用 LED 和發(fā)光管顯示，而對樓層和轎廂的呼叫信號以指示燈顯示(開關(guān)上帶有指示燈)。2.2 整體設(shè)計流程的確定系統(tǒng)設(shè)計的步驟(1)確定控制對象和控制范圍 (2)可編程控

56、制器的機型選擇 (3)制定控制方案(4)硬件與程序設(shè)計 (5)總裝調(diào)試第 章 可編程控制器的機型選擇3.1PLC 的 IO 點數(shù)估算根據(jù)被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定 PLC 的IO 點數(shù)。在估算系統(tǒng)的IO 點數(shù)和種類時，要全面考慮輸入、輸出信號的個數(shù)，IO 信號類型(數(shù)字量模擬量)，電流、電壓等級，是否有其他特殊控制要求等。以上統(tǒng)計的數(shù)據(jù)是一臺 PLC 完成系統(tǒng)功能所必須滿足的，但具體要確定I0 點數(shù)時則要按實際I0 點數(shù)，再向上附加 2015的備用量。根據(jù)機型的選擇，再對被控對象進(jìn)行I0 點數(shù)的估算，根據(jù)被控對象IO 信號的點數(shù)，考慮留

57、有 1520的備用量以調(diào)整和擴充。估算出被控對象的 I0 點總數(shù)，就可根據(jù)此點數(shù)選擇相當(dāng)?shù)?PLC。I0 點數(shù)是衡量 PLC 規(guī)模大小的重要指標(biāo)，選擇相應(yīng)規(guī)模的 PLC需要留有余量。3.2 內(nèi)存估計(1)內(nèi)存利用率：用戶編的程序通過編程器鍵入主機內(nèi)，最后以機器語言的形式存放于內(nèi)存中。同樣的程序，在不同廠家的產(chǎn)品中，所需的內(nèi)存量不同，把一個程序段三中接點數(shù)與存放該程序所代表的機器語言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為內(nèi)存利用率。高的利用率給用戶帶來好處，同樣的程序可以減少內(nèi)存，從而降低內(nèi)存投資，同時，也可縮短掃描周期，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。(2)開關(guān)量I0 點數(shù)：可編程控制器開關(guān)量I0 總點數(shù)是計算所需

58、內(nèi)器容量的重要依據(jù)，一般系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入輸出的比為 6：4，然后根據(jù)I0 點數(shù)來估算所需內(nèi)存量，經(jīng)驗公式為所需內(nèi)存總數(shù)=開關(guān)量(輸入十輸出)總點數(shù)10模擬量I0 總數(shù)：具有模擬量控制的系統(tǒng)就要用到數(shù)學(xué)傳送和運算的功能指令，這些功能指令內(nèi)存利用率較低，因此所占內(nèi)存數(shù)要增大。在只有模擬量輸入的系統(tǒng)中，一般要對模擬量進(jìn)行讀入，數(shù)字濾波，傳送和比較運算。在模擬量 I0 同時存在的情況下，就要進(jìn)行較復(fù)雜的運算，一般是閉環(huán)控制，內(nèi)存要比只有模擬量輸入的需要量大：在模擬處理中，常常把模擬量讀入、濾波及輸出編成子程序使用，這使所占內(nèi)存大大減少，特別是在模擬量路數(shù)比較多時，每一路模擬量所需的內(nèi)存會明顯減少，下

59、面給出一般情況下的經(jīng)驗公式：只有模擬量輸入時：內(nèi)存系數(shù)=模擬量點數(shù)100模擬量IO 同時存在時：內(nèi)存系數(shù)=模擬量點數(shù)200這些經(jīng)驗公式的算法是在模擬量點數(shù) 10 點左右，當(dāng)點數(shù)小于 10 時，就適當(dāng)加大，點數(shù)較多時，可適當(dāng)減少。用戶編寫的程序質(zhì)量：用戶編寫的程序優(yōu)劣，對程序長短和運行時間都有較大影響，對于同樣系統(tǒng)不同用戶編寫的程序可能會使程序長度和執(zhí)行時間差別很大。一般來說，對初編者應(yīng)多留一些內(nèi)存余量，而有經(jīng)驗者可少留一些余量 綜上所述，下面的經(jīng)驗公式：果的 25余量。器總數(shù)=開關(guān)量I0 總點數(shù)10+模擬量點數(shù)150 然后按計算結(jié)響應(yīng)時間掃描周期和響應(yīng)時間必須認(rèn)真考慮?？删幊绦蚩刂破黜樞驋呙璧?/p>

60、工作方式使它不能可靠的接收持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號。例如：某 PLC 產(chǎn)品檢測系統(tǒng)，其有效檢測寬度為 5cm，若產(chǎn)品傳送速度為 50mmin，為了確保不會漏檢經(jīng)過的產(chǎn)品，要求可編程控制器的掃描周期不能大于產(chǎn)品通過檢測的時間間隔 60ms。輸入輸出模塊的選擇來自現(xiàn)場的設(shè)備按鈕、限位開關(guān)、行程開關(guān)等的電平信號并將其轉(zhuǎn)換為機器內(nèi)部電平信號，模塊類型為直流和交流兩種。根據(jù)設(shè)備與模塊之間的遠(yuǎn)近程度選擇電壓的大小，一般 5V、12V、24V 屬低電平，傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，例如 5V 的輸入模塊最遠(yuǎn)不能超過l0m，也就是說，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓的模擬比較可靠。另外，高密度的輸入模塊如 32 點、6