PCL電梯控制系統(tǒng)

1、PLC電梯控制系統(tǒng)文摘 隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC（即可編程控制器）在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到十分廣泛地應(yīng)用。PLC是一種基于數(shù)字計算機(jī)技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出，完成一系列邏輯、順序、定時、記數(shù)、運(yùn)算等確定的功能，來控制各種類型的機(jī)電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過程。本文介紹了利用可編程控制器編寫的一個五層電梯的控制系統(tǒng)，檢驗電梯PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。實(shí)踐證明，PLC可遍程控制器和MCGS組態(tài)軟件結(jié)合有利于PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計、檢測，具有良好的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞 電梯控制；組態(tài)控制；可編程控制器 電梯

2、是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運(yùn)輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯；高層住宅需要有住宅梯；百貨大樓和賓館需要有客梯，自動扶梯等。在現(xiàn)代社會，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸工具。據(jù)統(tǒng)計，美國每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。當(dāng)今世界，電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。追溯電梯這種升降設(shè)備的歷史，據(jù)說它起源于公元前236年的古希臘。當(dāng)時有個叫阿基米德的人設(shè)計出-人力驅(qū)動的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)。1858年以蒸汽機(jī)為動力的客梯，在美國出現(xiàn)，繼而有在英國出現(xiàn)水壓梯。1889年美國的奧梯斯電梯公司首先使用電動機(jī)作為電梯動力，這才出現(xiàn)名副其實(shí)的電梯，并使電梯趨于實(shí)

3、用化。1900年還出現(xiàn)了第一臺自動扶梯。1949年出現(xiàn)了群控電梯，首批46臺群控電梯在紐約的聯(lián)合國大廈被使用。1955年出現(xiàn)了小型計算機(jī)(真空管)控制電梯。1962年美國出現(xiàn)了速度達(dá)8米/秒的超高速電梯。1963年一些先進(jìn)工業(yè)國只成了無觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制電梯。1967年可控硅應(yīng)用于電梯，使電梯的拖動系統(tǒng)筒化，性能提高。1971年集成電路被應(yīng)用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976年微處理機(jī)開始用于電梯，使電梯的電氣控制進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期。1電梯簡介1.1電梯的基本分類1.1.1按用途分類 乘客電梯：為運(yùn)送乘客而設(shè)計的電梯。主用與賓館，飯店，辦公樓，大型商店等客流量大的場合。這類電梯為了提

4、高運(yùn)送效率，其運(yùn)行速度比較快，自動化程度比較高。轎廂的尺寸和結(jié)構(gòu)形式多為寬度大于深度，使乘客能暢通地進(jìn)出。而且安全設(shè)施齊全，裝潢美觀。 載貨電梯：為運(yùn)送貨物而設(shè)計的并通常有人伴隨的電梯。主要用于兩層樓以上的車間和各類倉庫等場合。這類電梯裝潢不太講究自動化程度和速度一般比較低。而載重量和轎廂尺寸的變化范圍則比較大。 住宅電梯：為提供住宅樓使用設(shè)計的電梯，一般采用下集選控制方式允許殘疾人的輪椅，童車及家具等乘坐。 雜物電梯：供圖書館，辦公樓，飯店等運(yùn)送圖書，文件，食品等物品。但不允許人員進(jìn)入電梯。此種電梯結(jié)構(gòu)簡單，操縱按鈕在廳門外側(cè)，無乘人必備的安全裝置。 船用電梯：固定安裝在船舶上為乘客和船員或

5、其他人員使用的電梯。船用電梯速度應(yīng)小于或等于1M/S。能在船舶搖晃中工作。 汽車用電梯：用于垂直運(yùn)輸各種車輛。這種電梯的轎廂面積比較大結(jié)構(gòu)牢固，梯速不大于1M/S。有時無轎廂頂，其特點(diǎn)是大轎廂，大載重量。常用與立體停車場及汽車庫等場所。 觀光電梯：觀光電梯是一種供乘客觀光用的，轎廂透明的電梯。一般安裝在高大建筑物的外壁供乘客觀光建筑物的周圍外景。 病床電梯：病床電梯是為醫(yī)院運(yùn)送病床而設(shè)計的電梯。其特點(diǎn)是轎廂窄而寬，常要求前后貫通開門。 消防梯：火警情況下能適應(yīng)消防員專用的電梯，非火警情況下可作為一般客梯或貨梯使用。消防梯轎廂的有效面積應(yīng)不小于1.4 M2。額定載重量不得低于630kg。庭門口寬

6、度不得少于0.8M，并要求以額定速度從最低一個停站直駛運(yùn)行到最高一個停站（中間不停層）的運(yùn)行速度時間不得超過60s。 建筑施工電梯：建筑施工電梯指建筑施工與維修用的電梯。 扶梯：這類電梯裝于商業(yè)大廈，火車站，飛機(jī)場。供運(yùn)送顧客或乘客上下樓用。 自動人行道（自動步梯）：用于檔次要求很高的國際機(jī)場，火車站。 特速電梯：除上述常用幾種電梯外，還有為特殊環(huán)境，特殊條件，特殊要求而設(shè)計的電梯。如防爆電梯，防腐電梯等。1.1.2 按驅(qū)動系統(tǒng)分類交流電梯，牽引電動機(jī)是交流異步電動機(jī)的有以下四類： 交流單速電梯：牽引電機(jī)為交流單速異步電動機(jī)，梯速V0.4M/S。例如用于雜物梯等。 交流雙速電梯：牽引電機(jī)為電梯

7、專用的變極對數(shù)的交流異步電動機(jī)，梯速V1M/S，提升高度h50M。 交流調(diào)速電梯：牽引電梯為電梯專用的單速或多速交流異步電機(jī)，而電動機(jī)的驅(qū)動控制系統(tǒng)在電梯的起動加速-穩(wěn)速-制動減速（或僅是制動減速）的過程中采用調(diào)壓調(diào)速或渦流制動器調(diào)速或變頻變壓調(diào)速的方式，梯速V2M/S，提升高度h50M。 交流高速電梯：牽引電機(jī)為電梯專用的低轉(zhuǎn)速的交流異步電動機(jī)。其驅(qū)動控制系統(tǒng)為變頻變壓加矢量的VVVF系統(tǒng)。其梯速V2M/S，一般提升高度h120M。直流電梯，牽引電動機(jī)是電梯專用直流電動機(jī)有以下兩類： 直流快速電梯：牽引電動機(jī)給減速箱后驅(qū)動電梯，梯速V2.0M/S?，F(xiàn)在由直流發(fā)電機(jī)供電給直流電動機(jī)的一個直流快

8、速電梯已被淘汰，今后若有直流快速電梯的話。將由晶閘管供電的直流快速電梯。一般提升高度h50M。 直流高速電梯：牽引電動機(jī)為電梯專用的低轉(zhuǎn)速直流電動機(jī)。電動機(jī)獲得供電的方式是支流發(fā)電機(jī)組供電的，或是晶閘管供電的兩種形式，其梯速V2.0M/S，一般的提升高度h120m。液壓電梯，電梯的升降是依靠液壓傳動的有以下兩類： 柱塞直頂式：液壓缸柱塞直接支撐在轎廂底部。通過柱塞的升降而使轎廂升降的液壓提。梯速V1M/S，一般提升高度h20M。 柱塞側(cè)頂式：（俗稱”背包式”）油缸柱塞設(shè)置于轎廂兩側(cè)，通過柱塞升降使轎廂升降的液壓梯，梯速V0.63。一般提升高度h15M。1.2 電梯的型號電梯的型號編制方法：型號

9、，即采用一組字母和數(shù)字，以簡單明了的方式，將電梯的基本規(guī)格的主要內(nèi)容表示出來。我國部頒標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了如下的電梯型號編制法。 圖1 電梯型號識別圖表1品種（組）代號表產(chǎn)品品種代表漢字拼音采用代號產(chǎn)品品種代表漢字拼音采用代號乘客電梯客KEK雜物電梯物WUW載客電梯貨HUOH船用電梯船CHUANC客貨（兩用）電梯兩LIANGL觀光電梯觀GUANG病床電梯病BINGB汽車用電梯汽QIQ住宅電梯住ZHUZ表2 類別代號表產(chǎn)品類別代表漢字拼音采用代號電梯梯TiT液壓梯表3 拖動方式代號表拖動方式代表漢字拼音采用代號拖動方式代表漢字拼音采用代號交流交JIAOJ液壓液YEY直流直ZHIZ齒輪齒條齒CHIC表4

10、控制方式代號表控制方式代表漢字采用代號控制方式代表漢字采用代號手柄開關(guān)控制，自動門手，自SZ信號控制信號XH手柄開關(guān)控制，手動門手，手SS集選控制集選JX按鈕控制，自動門按，自AZ并聯(lián)控制并聯(lián)BL按鈕控制，手動門按，手AS梯群控制群控OK1.3電梯的主要參數(shù)及規(guī)格尺寸圖2 電梯吊索類型圖（a）平繞11吊索法；（b）21吊索法；（c）全繞11吊索法對重裝置；牽引繩；導(dǎo)向輪牽引繩；對重輪；轎廂；復(fù)繞輪；轎頂輪；（1）額定載重量（kg）：制造和設(shè)計規(guī)定，電梯的額定載重量。（2）轎廂尺寸（mm）：寬*深*高（3）轎廂形式：有單雙面開門及其他特殊要求等，以及對轎頂，轎底，轎壁的處理。顏色的選擇，對電風(fēng)扇

11、，電話的要求等等。（4）轎廂形式：有柵欄門，封閉式中分門，封閉式雙折門。封閉式雙折中分門等。（5）開門寬度(mm)：轎廂門和層門完全開啟的凈寬度。（6）開門方向：人在轎廂外面對轎廂門向左方向開啟為左開門，門向右方向開啟為右開門，兩扇門分別向左右開啟者為中開門，也稱中分門。（7）牽引方式：常用的有平繞1:1的吊索法。轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩的運(yùn)行速度。半繞2:1吊索法，轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩的運(yùn)行速度的一半。全繞1:1吊索法。轎廂的運(yùn)行速度等于鋼絲繩的運(yùn)行速度。（8）額定速度（m/s）：制造和設(shè)計規(guī)定的電梯運(yùn)行速度：（9）電氣控制系統(tǒng)：包括控制方式，拖動系統(tǒng)的形式等。如交流電動機(jī)或直流電動機(jī)拖

12、動。轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。（10）停層站數(shù)（站）：凡在建筑物內(nèi)各樓層用于出入轎廂的地點(diǎn)均為站。（11）提升高度（mm）：由頂層端站樓面至樓頂站樓面之間的垂直距離。（12）頂層高度（mm）:由頂層端站樓面至機(jī)房樓樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離，電梯運(yùn)行速度越快，頂層高度一般越高。（13）底層深度（mm）:有底層段站樓面至井道之間的垂直距離。電梯的運(yùn)行速度越快，底坑一般越深。（14）井道高度(mm)：由井道底面至機(jī)房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離。（15）井道尺寸(mm)：寬深1.4電梯控制技術(shù)所謂電梯控制技術(shù)是指電梯的傳動系統(tǒng)及操縱系統(tǒng)的電氣自動控制。作為我國20世紀(jì)

13、70年代電梯的主要標(biāo)志是交流雙速電梯。其調(diào)速方法是采用改變電梯牽引電動機(jī)的極對數(shù)，兩種或兩種不同級對數(shù)的繞組，其中極數(shù)少的繞組稱為高速繞組，極數(shù)多的繞組稱為低速繞組。高速繞組用于電梯的起動及穩(wěn)速運(yùn)行，低速繞組用于制動及電梯的維修。20世紀(jì)80年代盛行的交流調(diào)壓調(diào)速電梯，其性能優(yōu)越于交流雙速電梯。調(diào)壓調(diào)速方法是改變?nèi)喈惒诫姍C(jī)的定子供電電壓實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的調(diào)速。由于電梯制動減速性能要求較高，所以采用的制動方法也有所不用。通常多為能耗制動。在能耗制動中，將電機(jī)定子繞組接至直流電源，再加上采用閉環(huán)控制方式，從而有效地控制了能耗制動轉(zhuǎn)距，使制動減速過程快速平穩(wěn)，且制動精度高。20世紀(jì)90年代，調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速

14、電梯開始占領(lǐng)市場。調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速電梯（簡稱VVVF電梯）的調(diào)速方法是調(diào)節(jié)電機(jī)定子繞組供電電壓的幅值及頻率。在VVVF電梯的傳動系統(tǒng)中，大量采用了微機(jī)控制技術(shù)及脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，脈沖寬度調(diào)制器（簡稱PWM控制器）保證了由逆變器輸送至三相異步電機(jī)定子電壓波形為等效正弦波形。調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速電梯傳動系統(tǒng)中還廣泛的采用了矢量變換技術(shù)。使交流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制類似直流電機(jī)。VVVF電梯由于其體積小。重量輕，運(yùn)行效率高，又節(jié)約能源，幾乎包括了以往所用的電梯的優(yōu)點(diǎn)，再加上極為完善的調(diào)速性能，因此它的應(yīng)用幾乎完全可以和直流電梯相媲美。大家都知道交流電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，維修簡單等特點(diǎn)。單雙速交流電動機(jī)拖動系統(tǒng)采用開環(huán)方式

15、控制，線路簡單，價格較低，因此目前仍在電梯上廣泛應(yīng)用。但它的缺點(diǎn)是舒適感較差，所以一般被用于載貨電梯上。這種系統(tǒng)控制的電梯速度在1米/秒以下。交流電動機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動系統(tǒng)國外已大量應(yīng)用于電梯。這種系統(tǒng)采用可控硅閉環(huán)調(diào)速，加上能耗或渦流等制動方式，使得它所控制的電梯能在中低速范圍內(nèi)大量取代直流快速和交流雙速電梯。它的舒適感好，平層準(zhǔn)確度高，而造價卻比直流電梯低，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，多用于2米/秒以下的電梯。 直流電動機(jī)具有調(diào)速性能好，調(diào)速范圍大的特點(diǎn)，因此很早就應(yīng)用于電梯，采用發(fā)電機(jī)-電動機(jī)組形式驅(qū)動。它控制的電梯速度達(dá)4米/秒，但是，機(jī)組結(jié)構(gòu)體積大，耗電大，維護(hù)工作量較大，造價高，因此常用于

16、對對速度，舒適感要求較高的建筑物中?？煽毓柚苯庸╇娡蟿酉到y(tǒng)在工業(yè)上早有應(yīng)用，但用于電梯上卻要解決舒適感問題。(尤其是低速段)應(yīng)此應(yīng)用較晚，它幾乎與微機(jī)同時應(yīng)用，比起電動機(jī)-發(fā)電機(jī)組形式的直流電梯，它有很多優(yōu)點(diǎn)。如:機(jī)房占地節(jié)省35%，重量減輕40%，節(jié)能25%到35%。世界上最高速度的10米/秒電梯就是采用這種系統(tǒng)，其調(diào)速比達(dá)1:1200。80年代初，VVVF變頻變壓系統(tǒng)控制的電梯問世。它采用交流電動機(jī)驅(qū)動，卻可以達(dá)到直流電動機(jī)的水平，目前控制速度已達(dá)6米/秒。它的體積小，重量輕，效率高，節(jié)省能源等幾乎包括了以往電梯的所有優(yōu)點(diǎn)。是目前最新的電梯拖動系統(tǒng)?？傊瑥睦碚撋现v，電梯是垂直運(yùn)動的運(yùn)輸工

17、具，無需旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來拖動，更新的電梯拖動系統(tǒng)實(shí)際上就是直線電機(jī)拖動系統(tǒng)。電梯在垂直運(yùn)行過程中，有起點(diǎn)站也有終點(diǎn)站。對于三層樓以上的建筑物的電梯，起點(diǎn)站和終點(diǎn)站之間還沒有停靠站，起點(diǎn)站設(shè)在一樓，終點(diǎn)站設(shè)在最高六。設(shè)在一樓的起點(diǎn)站稱為基站，起點(diǎn)站和終點(diǎn)站稱為兩端站，兩端站之間稱為中間站。各站廳外設(shè)有召喚箱，箱上設(shè)置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕或觸鈕，一般電梯在兩端站的召喚箱上各設(shè)置一只按鈕或觸鈕。中間層站的召喚箱各設(shè)置兩只按鈕或觸鈕。對于無司機(jī)控制的電梯，在各層站的召喚箱上均設(shè)置一只按鈕或觸鈕。而電梯的轎廂內(nèi)部設(shè)置有（雜物電梯除外）操縱箱。操縱箱上設(shè)置有手柄開關(guān)或與層站對應(yīng)的按鈕或觸鈕，操縱箱上

18、的按鈕或觸鈕城內(nèi)指令按鈕或觸鈕。外指令按鈕或觸鈕發(fā)出的電信號稱為外指令信號，內(nèi)指令按鈕或觸鈕發(fā)出的電信號成為內(nèi)指令信號。20世紀(jì)80年代中期后，觸鈕已被微動按鈕所取代。作為電梯基站的廳外召喚箱，除設(shè)置一只召喚按鈕或觸鈕外，還設(shè)置一只鑰匙開關(guān)，以便下班關(guān)電梯時。司機(jī)或管理人員把電梯開到基站后，可以通過專用鑰匙扭動該鑰匙開關(guān)。把電梯的廳門關(guān)閉妥當(dāng)后，自動切斷電梯控制電源或動力電源。1.5常用交流調(diào)速電梯的特點(diǎn) 能源消耗低異步電動機(jī)的速度與供電頻率有關(guān)。在啟動期間，電動機(jī)電流隨頻率和速度增加而增加，并以最小轉(zhuǎn)速運(yùn)行，對每種速度都可獲得最佳效率。能節(jié)約能量達(dá)45%。因電動機(jī)產(chǎn)生的熱量相當(dāng)小，故在機(jī)房內(nèi)

19、不需要專用的通風(fēng)降溫系統(tǒng)，沒有額外的能量損耗。 電路負(fù)載低，所需緊急供電裝置小在加速階段，所需起動電流小于2.5倍的額定電流。且起動電流峰值時間短。由于起動電流大幅度減小，故功耗和供電纜線直徑可減小很多。所需的緊急供電裝置的尺寸也比較小。 可靠性高，使用壽命長。具有先進(jìn)的半導(dǎo)體變頻器把交流換成直流。再把直流逆變成電壓幅度和頻率可變的交流。由于元器件性能可靠性可靠，工藝先進(jìn)，經(jīng)久耐用。在系統(tǒng)中由電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不會增加電機(jī)的發(fā)熱，而且還能減小電機(jī)的應(yīng)力，使電梯運(yùn)行性能非?？煽?，延長使用壽命。 舒適感好在整個運(yùn)行過程中。其驅(qū)動系統(tǒng)具有良好的調(diào)節(jié)性能。故乘坐電梯舒適感極好。電梯運(yùn)行是跟隨最佳給定的速度

20、曲線運(yùn)行的。其特性可適應(yīng)人體感受，并保證運(yùn)行噪聲小，制動平穩(wěn) 平層精度高采用現(xiàn)在傳感技術(shù)和數(shù)字軟件控制系統(tǒng)。在整個運(yùn)行期間準(zhǔn)確地給位置信號加上精確地按樓層距離直接?？康恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)，在VVVF控制系統(tǒng)中其直接?？坑蒔C機(jī)，變頻器，曲線卡三個方面組成。曲線卡的輸入信號有起動信號，轉(zhuǎn)換信號。輸出信號有運(yùn)行信號，總控信號，轉(zhuǎn)換應(yīng)答信號等。曲線卡在接受到起動信號時，給變頻器一條運(yùn)行曲線，輸出運(yùn)行信號，電梯開始運(yùn)行；在受到換速信號時，給變頻器調(diào)節(jié)裝置一條減速曲線，當(dāng)?shù)竭_(dá)停車位置時，曲線卡撤消運(yùn)行信號，電梯即直接停靠樓層平面，完成一次運(yùn)行，故使電梯在每個樓層都能準(zhǔn)確平層，便于乘客進(jìn)出不會絆倒。 運(yùn)行平穩(wěn)無噪聲

21、在轎廂內(nèi)，機(jī)房內(nèi)及鄰近區(qū)域確保噪聲小。因為其系統(tǒng)中采用了高時鐘頻率。始終產(chǎn)生一個不失真的正弦波供電電流。電動機(jī)不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)距脈動。因此，消除了振動和噪聲。直流調(diào)速方式有G-M調(diào)速，相位控制調(diào)壓調(diào)速和斬波控制（PWM）調(diào)壓調(diào)速等不同的電氣驅(qū)動技術(shù)。其調(diào)速系統(tǒng)的變流方式與交流的變流方式有所不同。見表5表5各種調(diào)速方式對比圖調(diào)速方式一次變流二次變流三次變流直流電機(jī)G-M系統(tǒng)機(jī)械機(jī)械-直流電機(jī)相控調(diào)速方式電子機(jī)械-直流電機(jī)PWM系統(tǒng)電子電子機(jī)械交流電機(jī)”交-直-交”變頻系統(tǒng)電子電子-交流電機(jī)”交-交”變頻系統(tǒng)電子-交流電機(jī)調(diào)壓系統(tǒng)電子-上述反復(fù)一次變流的最后兩種調(diào)速方式，由于不能達(dá)到很寬的調(diào)速范圍和很好

22、的性能。故只能在有限的場合中適用。其他四種調(diào)速方式都可以達(dá)到很高的性能。因此在性能電梯中得到廣泛的使用。但使用直流電機(jī)系統(tǒng)時，不管采用何種方式都必須進(jìn)行機(jī)械變流。顯然，這就是直溜電機(jī)的致命缺陷，是直流電機(jī)最終被交流電機(jī)代替的根本原因。1.6電梯的工作原理當(dāng)曳引機(jī)組的曳引輪旋轉(zhuǎn)時，依靠嵌在曳引輪槽中的鋼絲繩與曳引槽之間的摩擦力，驅(qū)動鋼絲繩來升降轎廂，曳引鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對重，產(chǎn)生拉力分別為S1和S2。當(dāng)S1和S2的差值等于或小于繩槽之間摩擦力時，電梯正常運(yùn)行，繩槽之間無打滑現(xiàn)象。具體圖形見下圖曳引鋼絲繩與曳引輪槽不打滑的條件是：（1）當(dāng)轎廂滿載，并以額定速度下降制動時： （式1）式

23、中：S1曳引鋼絲繩轎廂一邊的拉力（N）；S2曳引鋼絲繩對重一邊的拉力（N）；曳引繩在曳引輪上的包角，一般；復(fù)繞時，計算時用弧度值自然對數(shù)底數(shù)=2.71828；鋼絲繩與曳引輪槽間的當(dāng)量摩擦系數(shù)，它的大小與輪槽的形型尺寸及鋼絲繩和輪間的摩擦系數(shù)有關(guān)，常?。ㄊ?）式中，sin，sin，sin2，sin2中的，的值用角度值代入；2，2中的值用弧度值代入。；。式（1）中的， 上式中：G-轎廂自重（N）；Q-額定載重量（N）；W-對重裝置重量（N）；-電梯加速度。（2）當(dāng)轎廂空載時，以額定速度上升制動時，（式3）, ， 2 PLC可編程序控制器2.1 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

24、統(tǒng)已廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，繼電器控制系統(tǒng)通?？梢钥闯杏奢斎腚娐罚刂齐娐?，輸出電路和生產(chǎn)現(xiàn)場這4個部分組成的。其中輸入電路也是由按鈕，行程開關(guān)，限位開關(guān)，傳感器等構(gòu)成。用已向系統(tǒng)送入控制信號。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象，如電動機(jī)，電爐，閥門等。繼電器控制電路部分是控制系統(tǒng)的核心部分。它通過導(dǎo)線將各個分立的繼電器，電子元器件連接起來對工業(yè)現(xiàn)場實(shí)施控制；生產(chǎn)現(xiàn)場是指被控制的對象（如電動機(jī)等）或生產(chǎn)過程。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，市場經(jīng)濟(jì)競爭日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已越來越難以適應(yīng)，因為繼電器控

25、制電路通常是針對著某一固定的動作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計的。它的控制功能也僅僅只局限于邏輯控制，定時，計數(shù)等這樣一些簡單的控制，一旦動作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須進(jìn)行重新設(shè)計，布線，裝配，和調(diào)試。顯然，這樣的控制系統(tǒng)完全無法滿足日新月異且競爭激烈的市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。這就迫使人們要放棄原來已占統(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，美國通用汽車公司（GM）于1968年提出了公開招標(biāo)研制新型的工業(yè)控制器的設(shè)想，第二年，即1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）就研制出了世界上第一臺可編程序控制器。在這一時期，可編程序控制器雖然采用了計算機(jī)的設(shè)計思想，但

26、實(shí)際上只能完成順序控制，僅有邏輯運(yùn)算，定時，計數(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，還可以對模擬量進(jìn)行控制。因此，美國電氣制造協(xié)會NEMA（National Electrical Manufacturers Association）將之正式命名為PC（Programmable Controller）。值得注意的是，因為

27、個人計算機(jī)的簡稱也是PC（Personal Computer），有時為了避免混淆，人們習(xí)慣上仍將可編程序控制器簡稱PLC（盡管這是早期的名稱）。本書采用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)計上，性能價格比等方面有了重大突破?？删幊绦蚓哂辛烁咚儆嫈?shù)，中斷技術(shù)，PID控制等功能，同時聯(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。國際電工委員會（IEC）制定了PLC的標(biāo)準(zhǔn)，并給出了它的定義?！翱删幊绦蚩?/p>

28、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，它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等才操作，并通過數(shù)字式，模擬式的輸入與輸出，控制各類的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？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)成一個整體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計?！本C上所述，PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)，自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。這種裝置具有體積小，功能強(qiáng)，程序設(shè)計簡單，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。他經(jīng)過短短的幾十年發(fā)展后，現(xiàn)在已成為現(xiàn)代

29、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)是控制功能是通過采用硬件接線的方式來實(shí)現(xiàn)的，而PLC控制系統(tǒng)的控制功能是通過存儲程序來實(shí)現(xiàn)的，不僅可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制，還可以進(jìn)行模擬量控制，順序控制。另外，它的定時和計數(shù)功能也遠(yuǎn)比繼電器控制系統(tǒng)強(qiáng)很多，一般可以為用戶提供幾十個甚至上百個定時器，計數(shù)器。隨著計算機(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)了工廠自動化。盡

30、管現(xiàn)在的PLC控制系統(tǒng)已發(fā)生了很大的變化，但是從自動控制的角度來看，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?，F(xiàn)在以集中型的PLC控制系統(tǒng)為例說明集中型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，開關(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

31、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，開環(huán)或閉環(huán)過程控制，甚至多級分布式控制。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。2.2 PLC控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較2.2.1 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 表6 plc與繼電器控制系統(tǒng)比較表比較項目繼電器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)控制功能的實(shí)現(xiàn)由許多繼電器，采用接線的方式來完成控制功能各種控制功能是通過編制的程序來實(shí)現(xiàn)的對生產(chǎn)工藝過程變更的適應(yīng)性適應(yīng)性差。需要重新設(shè)計，改變繼電器和接線適應(yīng)性強(qiáng)，只需對程序進(jìn)行修改控制速度低?？繖C(jī)械動作實(shí)現(xiàn)

32、極快?？课⑻幚砥鬟M(jìn)行處理計數(shù)及其他特殊功能一般沒有有安裝，施工連線多，施工繁安裝容易，施工方便可靠性差，觸點(diǎn)多，故障多高，因元器件采用了篩選和老化等可靠性措施壽命短長可擴(kuò)展性困難容易維護(hù)工作量大，故障不易查找有自診能力，維護(hù)工作量小結(jié)論：由于PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比具有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此，在今后的控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被PLC控制系統(tǒng)所代替是大勢所趨。2.2.2 PLC控制系統(tǒng)與計算機(jī)系統(tǒng)的比較20世紀(jì)60年代，由于小型計算機(jī)的出現(xiàn)，有人曾試圖用小型計算機(jī)來取代當(dāng)時占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)果未獲成功，代只的卻是PLC的出現(xiàn)。通過計算機(jī)與PLC本身的工作目的，原理和方

33、式上都存在著較大的差異，其結(jié)果比較見下表。表7 PLC與計算機(jī)系統(tǒng)比較表比較項目通用計算機(jī)系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)工作目的科學(xué)計算，數(shù)據(jù)管理等工業(yè)自動控制工作環(huán)境對工作環(huán)境要求比較高對環(huán)境要求低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場工作工作方式中斷處理方式循環(huán)掃描方式系統(tǒng)軟件需配備功能較強(qiáng)的系統(tǒng)的軟件一般只需要簡單的監(jiān)控程序采用的特殊措施掉電保護(hù)等一般性措施采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護(hù)，可在線維修編程語言匯編語言，高級語言梯形圖，助記符語言，SFC標(biāo)準(zhǔn)化語言對操縱人員的要求需專門培訓(xùn)，并具有一定的計算機(jī)基礎(chǔ)一般技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可操作使用對內(nèi)存的要求容量大容量小價格價格高價格較低其他若用于控制，一般需自行設(shè)

34、計機(jī)種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng)結(jié)論：一般情況下，在工業(yè)自動化工程中采用PLC可靠，方便，易于維護(hù)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，采用微處理器的工業(yè)控制計算機(jī)出現(xiàn)了。它與PLC共同推動著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。經(jīng)過較長時間是實(shí)踐，人們又發(fā)現(xiàn)，PLC與一般的工業(yè)控制計算機(jī)相比，PLC還是有著較強(qiáng)的優(yōu)勢，其原因是PLC專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計，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CPU等內(nèi)部電路進(jìn)行檢測，一旦出錯，立即報警。 對程序及有關(guān)數(shù)據(jù)有

35、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)及信息不會丟失。 對采用的器件都進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選和簡化，排除了因器件問題而造成的故障。 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，PLC的可靠性也在相應(yīng)的提高。一般PLC的平均無故障時間可達(dá)到幾萬小時以上。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)，因為對PCL來講這一指標(biāo)已毫無意義了。經(jīng)過大量時間人們發(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

36、序設(shè)計簡單，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：計算機(jī)在信息處理方面還是優(yōu)于PLC，所以在一些自動化控制系統(tǒng)中，常常將兩者結(jié)合起來，PLC做下位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)在控制，計算機(jī)做上位機(jī)信息處理。計算機(jī)與PLC之間通過通信線路實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。這樣相輔相成，構(gòu)成一個功能較強(qiáng)的完整的控制系統(tǒng)。2.2.3 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)展起來的分布式控制系統(tǒng)，它在

37、模擬量處理，回路調(diào)節(jié)等方面有一定的優(yōu)勢。而PLC隨微電技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，無論在功能上，速度上，智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都用很大的提高。并開始與小型計算機(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及計算機(jī)的互聯(lián)，可以形成大規(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)控整個生產(chǎn)過程，這樣就已具備了集散控制系統(tǒng)的形態(tài)，加上PLC的價格和可靠性優(yōu)勢，使之可以與傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相互競爭。2.3 PLC控制系統(tǒng)的組成PLC控制系統(tǒng)像一般的計算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，也

38、是由硬件和軟件兩個部分組成的，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，編程語言和編程支持工具軟件。2.3.1 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。下面對構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡要介紹。PLC系統(tǒng)（1）主控模塊除了早期生產(chǎn)的整體式PLC（PLC的各個不見都在同一機(jī)殼內(nèi)）外，目前市場多數(shù)的PLC都已采用模塊化的結(jié)構(gòu)（PLC的各個部件獨(dú)立封裝，稱之為模塊）。在PLC中各個模塊均通過系統(tǒng)總線相互連接起來構(gòu)成一個系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中最核心的模塊是主控模塊（也稱CPU），它包

39、括：CPU，存儲器，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的控制下使整個機(jī)器有條不紊的協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場各個設(shè)備的控制。CPU的具體作用如下：執(zhí)行接受，存儲用戶程序的操作指令。用以掃描方式來自輸入單元的數(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，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，

40、80286，80386等），單片機(jī)芯片，位片式處理器。一般來說，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公司生產(chǎn)的MC68B09的CPU芯片。這是一種增強(qiáng)型8位微處理器。對大型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的平均無故障工作時間達(dá)幾十萬小時以上。存儲器：PLC系

41、統(tǒng)中的存儲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)程序存儲區(qū)：采用PROM或EPROM芯片存儲器。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲的程序和指令，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)，用戶不能隨意訪問和修改這部分存儲器的程序。存儲器區(qū)：工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過程中經(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)一般不需要長久保存，因此采用隨機(jī)存儲器RAM。數(shù)據(jù)存儲區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映象區(qū)，定時器/計數(shù)器預(yù)置和當(dāng)前數(shù)值的數(shù)據(jù)。用戶程序存儲區(qū)：用于存放用戶經(jīng)編程器或計算機(jī)輸入的應(yīng)用程序。一般采用EPROM或EEPROM存儲器，用戶可檫寫重新編程。用戶程序存儲器的容量

42、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或一個以上的通信接口（簡稱通信口），用以與計算機(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的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程，它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O模塊實(shí)現(xiàn)的。生產(chǎn)過程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開關(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)廠家已開發(fā)出各種型號的模塊供用戶選擇。對于輸入/輸出模塊有：數(shù)字量輸入/輸出模塊，開關(guān)量輸入/

43、輸出模塊，模擬量輸入/輸出模塊，交流新號輸入/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。智能模塊的種類很多，如高速計數(shù)模塊，PID調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲模塊和智能I/O模塊。（3）電源模塊該模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供CPU存儲器所需的直流電源，是整個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

44、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，它采集被控對象的各種信號。經(jīng)過PLC處理后，通過執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)控制。輸入電路就是被控對象（需要進(jìn)行控制的機(jī)器，設(shè)備和生產(chǎn)過程）進(jìn)行檢測，采集，轉(zhuǎn)換和輸入。另外，安裝在控制臺上的按鈕，開關(guān)等也可以向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，對被孔對象執(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，它可以將用戶編寫的程序送到PLC的用戶程序存儲器。因此，它的主要任務(wù)是輸入程序，調(diào)試程序和

45、監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。可編程終端是具有I/O功能的PLC人機(jī)界面產(chǎn)品。人可以通過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。2.3.2 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，編程語言及編程支持工具軟件幾個部分組成。PLC系統(tǒng)軟件與工作過程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，一個繼電器的線圈被接通或斷開，繼電器的所用觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)）都會立

46、即動作。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，才會動作，沒有掃描到時，觸點(diǎn)就不會動。并且PLC掃描一次用戶程序的時間即掃描周期與擁護(hù)程序的長短和掃描速度有關(guān)，一般為1ms至幾十毫秒?，F(xiàn)以O(shè)MRONP型機(jī)為例來說明PLC掃描的工作過程，如上圖在沒有掃描之前，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)行的時間不超過規(guī)定的時間范圍，則證明自身完好，否則系統(tǒng)關(guān)閉。上述操作完成后，將時間監(jiān)視定時復(fù)位，才允許掃描用戶程序。公共操作公共操作是

47、在每次掃描程序前又一次自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，除了報警顯示燈亮之外，還判斷故障性質(zhì)。一般性故障，只報警不停機(jī)，等待處理；對于嚴(yán)重故障，則停止運(yùn)行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出。數(shù)據(jù)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（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）。PLC數(shù)據(jù)I/O示意圖如下： 輸入映象存儲器及刷新。由上圖所示可知送入PLC端子上的輸入信號，經(jīng)過電隔離，電平轉(zhuǎn)換，濾波處理后，進(jìn)入緩沖器內(nèi)CPU的采樣。在PLC的存儲器有一個專門存放I/O數(shù)據(jù)區(qū)，其中對應(yīng)輸入端子的數(shù)據(jù)區(qū)，稱之為輸入映象存儲器。當(dāng)CPU采樣時，輸

48、入信號由緩沖區(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刻，輸入映象存儲器中的內(nèi)容才與輸入信號（不考慮電路固有的慣性和濾波滯后影響）一致，其他時間范圍輸入信號變化是不會影響映象存儲器的內(nèi)容的。由于PLC掃描周期一般只有幾十毫秒，所以兩次采樣時間很短，對一般開關(guān)量來說，可以認(rèn)為沒有因間斷采樣引起的誤差。即認(rèn)為輸入信號一旦變化，就能立即進(jìn)入輸入映象的存儲器內(nèi)。 輸出映象存儲器及輸出狀態(tài)刷新。同樣道理，CPU不能直接驅(qū)動負(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，對于變化較慢的控制過程來說，因為兩次刷新的時間間隔和輸出電路的慣性時間常數(shù)一般才幾十毫秒，可以認(rèn)為

49、輸出信號是及時的。 執(zhí)行用戶程序這里又包括監(jiān)視與執(zhí)行兩部分。監(jiān)視定時器WDT。監(jiān)視定時器就T1是通常所說的”看門狗”WDT（Watch-DogTimer），它是用來監(jiān)視程序執(zhí)行是否正常。正常時，執(zhí)行完用戶程序多用的時間不會超過T1，在程序復(fù)位WDT，即執(zhí)行程序并開始計時：執(zhí)行完用戶程序后立即令WDT復(fù)位，表示程序執(zhí)行正常。當(dāng)程序執(zhí)行過程中因某種干擾使掃描失控或進(jìn)入死循環(huán)，則WDT會發(fā)出超時報警信號，使程序重新開始執(zhí)行。如果是偶然因素造成超時，重新程序不會再遇到”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)會自動地停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，發(fā)出故障信號，等待處理。執(zhí)行

50、用戶程序。用戶程序是放在用戶程序存儲器中的，掃描時，按順序從零步開始，逐步解釋和執(zhí)行，直到執(zhí)行END指令才結(jié)束對用戶程序的掃描。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)用軟件也大大豐富起來了。PLC應(yīng)用軟件與一般計算機(jī)信息處理軟件相比，有很大不同，PLC應(yīng)用軟件有以下幾個特點(diǎn)：應(yīng)用軟件設(shè)計必須與生產(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)計人員必須深入現(xiàn)場，嚴(yán)格尊守生產(chǎn)工藝的具體要求來設(shè)計應(yīng)用程序。

51、應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。軟件設(shè)計人員不能拋開硬件配置和系統(tǒng)孤立地考慮軟件設(shè)計。設(shè)計必須根據(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。PLC應(yīng)用軟件的設(shè)計需要計算機(jī)，自動控制技術(shù)甚至網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種知識。特別是PLC網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)不再是一個單獨(dú)的裝置。在控制系統(tǒng)中，可能包括有多臺不同型號的PLC，計算機(jī)，外圍設(shè)備等。因此在進(jìn)行軟件設(shè)計時，實(shí)現(xiàn)和處理某種控制功能都離不開計算機(jī)，自動控制和通信技術(shù)。因此，應(yīng)用程序中不僅有PLC程序，還有計算機(jī)程序和通信網(wǎng)絡(luò)程序等。編程語言及編程支持工具軟件PLC有多種編程語言：梯形圖語言，助記符語言，邏輯功能圖語言，布爾代數(shù)語言和某些高級語言（Bas

52、ic，C語言等）。但使用廣泛的還是梯形圖語言和助記符語言?，F(xiàn)在世界上各個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改善軟件的開發(fā)環(huán)境，提高編程效率。24 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢PLC當(dāng)初是針對工業(yè)順序控制發(fā)展而研制的。經(jīng)過30幾年的迅速發(fā)展，PLC已不僅能進(jìn)行開關(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。現(xiàn)在PLC的足跡已遍布了國民經(jīng)濟(jì)的各個領(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？

53、在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的今天，產(chǎn)品的發(fā)展取決于市場的需求。PLC的主要應(yīng)用領(lǐng)域是自動化。不同的企業(yè)對自動化的要求，規(guī)模以及投資數(shù)額都不相同，存在著不同的層次需求。從我國目前正在開展的以高新技術(shù)帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展形式來看，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)，而且也要發(fā)展合適小型企業(yè)該找的性能價格比高的小型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、簡單使用近年來，小型PLC應(yīng)用十分普遍，

54、超小型PLC的需求日趨增多。據(jù)統(tǒng)計，美國機(jī)床行業(yè)應(yīng)用超小型PLC幾乎占據(jù)了市場的1/4，國外許多PLC廠家正在積極地研制開發(fā)出各種超小型微型的PLC。例如德國西門子公司的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個數(shù)字量輸入和6個數(shù)字量輸出，還可以根據(jù)實(shí)際情況擴(kuò)展27個模塊，最多可達(dá)到128個輸入和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，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

55、廠自動化，世界上各PLC生產(chǎn)廠家不斷地研制開發(fā)功能更強(qiáng)的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這種PLC網(wǎng)絡(luò)一般是多級的，網(wǎng)絡(luò)的最底層是現(xiàn)場執(zhí)行級，網(wǎng)絡(luò)的最上層為組織管理級?，F(xiàn)場執(zhí)行級可以由多個PLC或遠(yuǎn)程I/O工作站所組成，中間一級由PLC或計算機(jī)構(gòu)成。最高一級一般由高性能的計算機(jī)組成。它們之間采用工業(yè)以太網(wǎng)，MAP網(wǎng)和工業(yè)現(xiàn)場總線相連構(gòu)成一個多級分布式PLC。隨著自動控制系統(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)過程的實(shí)時調(diào)度，產(chǎn)品計劃，統(tǒng)計管理等功能，成為一種測，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，

56、PLC與計算機(jī)已成為地結(jié)合并廣泛應(yīng)用，PLC不再是單獨(dú)的一個控制裝置，它成為控制系統(tǒng)中的一個重要的組成部分和環(huán)節(jié)。隨著集成電路和計算機(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開發(fā)商已經(jīng)注意到了PLC的兼容性，不僅是PLC與PLC的兼容，而且還注意到PLC與計算機(jī)的兼容，使之可以充分地利用計算機(jī)現(xiàn)有的軟件資源。例如西門子的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，容量更大的存儲器。并將更充分地利用計算機(jī)資源。PLC與工業(yè)控制計算機(jī)，集散控制系統(tǒng)，嵌入式計算機(jī)

57、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。 實(shí)現(xiàn)軟，硬件的標(biāo)準(zhǔn)化長期以來，PLC走的是專門化的道路，使其在獲得成功的同時也帶來諸多的不便。例如各個公司的PLC都有通信聯(lián)網(wǎng)的能力，但各個公司的PLC之間還無法通信聯(lián)網(wǎng)，因此制定PLC國際標(biāo)準(zhǔn)已是今后的發(fā)展趨勢。從1978年起國際電工委員會IEC在其下設(shè)TC65的SC65B中轉(zhuǎn)設(shè)WGT工作組制定PLC的國際標(biāo)準(zhǔn)。3 PLC控制電梯的設(shè)計隨著城市建設(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)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電