三层楼电梯PLC控制系统与调试 毕业论文.doc

《三层楼电梯PLC控制系统与调试 毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三层楼电梯PLC控制系统与调试 毕业论文.doc（45页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、 毕业项目毕业项目 20112011 届届 项目类别：项目类别：毕业论文毕业论文 项目名称：项目名称：三层楼电梯三层楼电梯 PLCPLC 控制系统与调试控制系统与调试 专业名称：专业名称：机电一体化机电一体化 姓姓 名：名：XXXXXX 学学 号：号：2008XXXXXX2008XXXXXX 班班 级：级：0808 机电三班机电三班 指导教师：指导教师：XXXX 20112011 年年 X X 月月 X X 日日 - 3 - 目 录 中文摘要及关键词 .3 英文摘要及关键词 .4 绪 论 5 第一章 总体设计方案 6 1.1 总体方案的确定6 1.2 电梯 PLC 控制系统的构建.7 1.3

2、电梯的初始状态、运行中状态和运行后状态分析8 1.31 电梯的初始状态 .8 1.32 电梯运行过程中 .9 1.3.3 电梯运行后状态 .9 1.4 实际运行中的控制要求分析9 1.4.1 电梯上行分析 .9 1.4.2 电梯下行分析 .9 1.5 电梯的 7 项控制要求 10 1.6 可行性论证10 1.7 设计的整体布局及其选型11 第二章 可编程序控制器的结构与工作原理 12 2.1 PLC 的体系结构 12 2.2 可编程序控制器的基本结构12 2.3 开关量 I/O 模块14 2.3.1 输入模块 .14 2.3.2 输出模块 .15 2.4 可编程序控制器的工作原理16 2.5

3、PLC 的选型 16 2.5.1 输入输出（I/O）点数的估算 16 2.5.2 存储器容量的估算 .16 - 4 - 2.5.3 控制功能的选择 .17 2.6 PLC 控制程序设计 18 2.6.1 PLC 控制系统的设计基本原则 18 2.6.2 PLC 编程步骤 18 2.6.3 PLC 提供的编程语言 18 第三章 电梯硬件及软件系统设计 .20 3.1 电气控制系统.20 3.2 梯 PLC 控制系统设计.20 3.2.1 状态指示设计 .20 3.2.2 程序设计 .21 3.2.3 程序设计 .22 33 到达时程序设计23 3.4 硬件系统要求及设计.24 3.5 软件系统设

4、计 31 结论 38 致谢 39 参 考 文 献 .40 附录一 I/O 分配表 .41 附录二 交流双速电梯线路图元件代号说明 42 - 3 - 摘摘 要要 本文介绍一种电梯 PLC 控制系统。电梯是垂直方向的运输设备， 是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以 载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们 生活中起着举足轻重的作用。而控制电梯运行的 PLC 系统也要求越 来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统 主要由 PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电 器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的 控制系

5、统。本机控制单元采用以三菱公司的可编程控制器 PLC 对机器进行全过程控制。 整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减速； 平层；起动、制动控制。其结构简单、运行效率高、平层精度高、 易于理解与掌握。 关键词关键词：PLC控制系统 电梯 逻辑控制电路 - 4 - THREE FLOOR ELEVATOR PLC CONTROL SYSTEM DESIGN AND DEBUG ABSTRACT This text introduces the control system of a kind of elevator PLC.The elevator is perpendicular

6、directional of the conveyance equipments be indispensable in the high building of transportation equipments.It depends electric power, dragging along to move a car that can carry person or thing and lead a track in the building of the well way up do perpendicularity to ascend and descend sport, ther

7、e is prominent function in the peoples life.And the control elevator circulate of the PLC system also has more and more high request, request to attain the movement purpose of “steady, quasi-, quick“ of elevator movement.That system mainly from PLC, logic control the electric circuit constitute.Incl

8、ude an exchanges difference to tread electric motor among them, after the electric appliances, get in touch with a machine, route of travel switch and press button, give out light the indicator constitute and transducer for the control system of integral whole.The this machine control unit adoption

9、carries on whole process a control to the machine by the programmable controller PLC of Mitsubishi company. The whole system passes PLC, logic control the electric circuit is to the rise and fall of elevator;Add, decelerate;Even layer;Start, make to move a control.Its structure is simple and circula

10、te an efficiency, even layer accuracy, be easy to comprehension and control. KEY WORDS: The PLC controls system； elevator； The logic controls electric circuit - 5 - 绪绪 论论 随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生 活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日 常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的， 而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，

11、单纯用顺序控制 或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控 制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元， 完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运 行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器 （PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法 并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小， 自己设计和制造微机控制装置成本较高；而 PLC 可靠性高，程序设计方便灵活， 抗干扰能力强、运行稳 定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。

12、电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工 程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久 性垂直交通工具。为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术 迅速发展。特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展， 现代电梯的技术含量日益提高。在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理 和维护人员提出了更高的要求。 - 6 - 第一章第一章总体设计方案总体设计方案 载 PLC 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程设计 选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC 及有关设备应 是集成的、标准的，按照

13、易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能 的原则选型所选用 PLC 应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统， PLC 的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编 程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设 计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范 围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储 器容量、确定 PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的 PLC 和设计相应的控制系统。 1.11.1总体方案的确定总体方案的确定 目前，电梯行业在我国迅速的发展，在一定程度上占

14、有很大的市场。而在 今天选择控制电梯运动的设备已经从传统的继电器接触器转变成可编程序控 制器（PLC） 。 可编程序控制器（PLC）与其他计算机控制相比较： 个人计算机有很强的数据处理功能和图形显示功能，有丰富的软件支持， 但是它们是为办公室自动化和家庭设计的，对环境要求很高，抗干扰能力不强， 一般不适合在工业现场使用。 单片机只是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用 于工业控制，还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作 和程序设计的工作量相当大，要求设计者具有很强的计算机领域的理论知识和 实践经验。 工业控制计算机（简称工控机）也是为工业控制设计的，目前

15、比较流行的 是PC总线工控机，它与个人计算机兼容。工控机采用总线式结构，各厂家产品 的兼容性强。工控机一般是在通用微机的基础上发展起来的，有实时操作系统 的支持，因此在要求快速、实时性强、功能复杂的领域占有优势。工控机的价 - 7 - 格较高，将它有与开关量控制以取代继电器系统有些大材小用。工控机的外部 I/O接线一般都用多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不 如可编程序控制器的接线端子那样方便可靠。 以上各种计算机用语控制的程序一般都是用汇编语言编写的，不像可编程 续控制器的梯形图语言那样易于被工厂的电气人员掌握。 可编程序控制器是专为工厂现场应用环境设计的，结构上采取整体密封

16、或 插件组合型，对印刷电路板、电源、机架、插座的制造和安装，均采用了严密 的措施。可编程序控制器由于具有前述的各种优点，在工业控制领域具有不可 比拟的竞争力。 当然在电梯的控制领域也具有重要的地位，把可编程序控制器用于电梯运 动的核心部分是很合理的选择，而且可编程序控制器现在在市场上也是一种成 熟的产品。总之，经上述比较可得，我确定选用PLC控制电梯的运行。 1.21.2 电梯电梯PLCPLC控制系统的构建控制系统的构建 1).1).机房机房 机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。机房可以设置在井道顶部，也 可设置在井由自部。当机房设于井道底部时，即为曳引机下置式曳引方式。这 种方式结构复杂，

17、建筑物承重大，对井道尺寸要求大，只有在机房无法顶置时 才使用。对于绝大多数电梯，椭均设于井道顶部。机房必须有足够的面积，高 度、承重能力及良好的通风条件。 2)2). .轿厢轿厢 轿厢是用以运送乘客和货物的电梯组件。它由轿厢架和轿厢体组成。轿厢 架是轿厢体的承重构架。是由上横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成；轿厢体由 轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮等组 成；轿厢体空间的大小由额定载重量和额定载客量决定。 3)3). .门厅门厅 每一层电梯门口装的门，门上带有机器锁及电气接点。客梯多为自动开关 门，开关门由轿厢门上的开门刀带动厅门上的橡皮勒辘来完成的，而轿厢门是 由

18、轿厢上的开关门装置驱动的。 4).4).重量平衡系统重量平衡系统 该系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成，对重将 - 8 - 平衡轿厢自重和部分的额定载重；重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重 侧曳引钢丝绳长度变化对电梯设计影响的装置。 5).5).电力拖动系统电力拖动系统 该系统由曳引机、供电系统、速度反馈装置、调速装置和变频器等组成。 对电梯实行速度控制。曳引电动机是电梯的动力源，根据电梯的配置可用交流 电动机或直流电动机；供电系统是为电动机提供电源的装置；速度反馈装置是 为调速系统提供电梯运行速度信号，一般采用测速发电机或速度脉冲发生器， 与电动机相连；调速装置对曳引

19、电动机实行调速控制；变频器可以通过改变频 率的大小来控制其运行速度的快慢。 6).6).电器控制系统电器控制系统 该系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成， 它起着操纵和控制电梯运行的作用。操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄 开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急；位置显示装置是指轿内 和层站的指层灯；层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站；控制屏 安装在机房中，由各类电气控制元件（或板）组成，是电梯实行电气控制的集 中组件；选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号 等作用。它可由机械式、继电器式或电子式组成。 7).7).安全保护系统

20、安全保护系统 电梯上设有机械和电气的各类保护系统，以保证电梯安全使用。机械方面 的有限速器和安全钳，起超速保护作用；缓冲器，起冲顶和撞底保护作用；切 断总电源的极限保护。 1.31.3电梯的初始状态、运行中状态和运行后状态分析电梯的初始状态、运行中状态和运行后状态分析 1.311.31电梯的初始状态电梯的初始状态 假设电梯开始时处于第1 层待命、各层显示器都被初始化, 电梯处于以下 状态: 各层呼叫灯均不亮。 电梯内部及外部各楼层显示器显示均为“1”。 电梯内部及外部各楼电梯门均关闭。 1.321.32电梯运行过程中电梯运行过程中 按下某层呼叫按钮( 13 层) 后, 该层呼叫灯亮, 电梯响应

21、该层呼叫。 - 9 - 电梯上行或下行直至该层。各楼层显示随电梯移动而改变, 各层指示灯也随之而变运行中电梯门始终关闭, 到过指定层时, 门才打开。 在电梯运行过程中, 支持其他呼叫。 1.3.31.3.3 电梯运行后状态电梯运行后状态 在到达指定楼层后, 电梯会继续待命, 直到新命令产生。电梯在到达指定 楼层后, 电梯门会自动打开, 经过一段时间自动关闭, 在过程中, 支持手动开 门或关门。 各楼层显示值为该层所在位置, 且上行与下行指示灯均灭。 FXON 系列中的FXON 24M，它是将众多功能凝集在超小型机壳内的微型 可编程控制器。在控制器内备有模拟电位器与RUN/STOP 开关等，方便

22、功能实 现，通过扩展单元、扩展模块与基本单元的连接，可自由地选择使用方法。 1.41.4实际运行中的控制要求分析实际运行中的控制要求分析 实际中, 电梯服务的对象是许多乘客, 乘客乘坐电梯的目的地是不完全一 样的, 而且, 每一个乘客呼叫电梯的时间有前有后。因此, 我们将电梯在实际 中的各种具体情况加以分类, 做出分析, 以便于编制程序。 1.4.11.4.1 电梯上行分析电梯上行分析 若电梯在上行过程中, 某楼层有呼叫产生时, 可分以下两种情况: ( 1) 若呼叫层处于电梯当前运行层之上、目标运行层之下, 则电梯应在 完成前一指令之前先上行至该层, 完成该层呼叫后再由近至远的完成其他各个 呼

23、叫动作。 ( 2) 呼叫层处于电梯当前运行层之下, 则电梯在完成前一指令之前不响 应该指令, 直至电梯重新处于待命状态为止。 1.4.21.4.2 电梯下行分析电梯下行分析 若电梯在下行过程中, 某楼层有呼叫产生时, 可分以下两种情况: ( 1) 若呼叫层处于电梯当前运行层之下、目标运行层之上, 则电梯应在 完成前一指令之前先下行至该层, 完成该层呼叫后再由近至远的完成其他各个 呼叫动作。 ( 2) 呼叫层处于电梯当前运行层之上, 则电梯在完成前一指令之前不响 应该指令, 直至电梯重新处于待命状态为止。 - 10 - 1.51.5 电梯的电梯的7 7 项控制要求项控制要求 ( 1) 呼叫接收控

24、制 接受每个呼叫按钮( 包括内部和外部的呼叫) 的呼叫命令, 并做出相应的 响应。 ( 2) 楼层呼叫控制 电梯停在某一层( 例如2 层) 时, 此时按动该层的呼叫按钮( 上呼叫或下 呼叫) , 则相当于发出打开梯的门命令, 进行开门的动作过程; 若此时电梯的 轿箱不在该层( 在1、3 层) ,则等到电梯关门后, 按照不换向原则控制电梯向 上或向下运行。 ( 3) 运行方向控制 电梯运行的不换向原则是指电梯优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫, 直到这此命令全部响应完毕后才响应使电梯反向运行的呼叫。 ( 4) 楼层到达控制 电梯在每一层都有1 个行程开关, 当电梯碰到某层的行程开关时, 表示电

25、 梯已经到达该层。 ( 5) 呼叫按钮控制 当按动某个呼叫按钮后, 相应的呼叫指示灯亮并保持,直到电梯响应该呼 叫为止。 ( 6) 电梯门控制 当电梯停在某层时, 在电梯内部挥动开门按钮, 则电梯门打开, 按动电梯 内部的关门按钮, 则电梯门关闭。但在电梯运行期间电梯门是不能打开的。 ( 7) 楼层指示灯控制 当电梯运行到某层后, 相应的楼层指示灯亮, 直到电梯运行到前方一层时 楼层指示灯改变。 1.61.6 可行性论证可行性论证 可编程序控制器是由继电器逻辑控制而来的，所以它在开关量处理、顺序 控制方面具有一定的优势，发展初期主要侧重于开关量顺序控制。随着计算机 技术的发展，可编程序控制器增

26、加了数值运算、PID闭环调节功能，并开始与 个人计算机或小型计算机联网，它本身也可以构成网络系统。 可编程序控制器的应用领域，在发达的工业国家，可编程序控制器已经广 - 11 - 泛地应用在所有的工业部门，随着可编程序控制器的性能价格比的不断提高， 过去许多使用专用计算机的场合也可以使用可编程序控制器。比如用在开关量 的控制，这是可编程序控制器最基本最广泛的应用，它的输入和输出信号都是 只有通、断状态的开关量信号，这种控制与继电器控制最为接近，可以用价格 较低，仅有开关量控制的功能的可编程序控制器作为继电器控制系统的替代物。 开关量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动线生产线，如机床控制、

27、 冲压、铸造机械、运输带、包装机械的控制，同样也可以用于电梯的控制。 通过上述的简述，我希望在控制系统中能够达到如下要求： 乘坐舒适感 根据人们生活中的经验证明，在运动速度不变的情况下，速度值的大小对 人们的器官基本上没有什么影响，这只是指人们沿地面或空中的沿与地面平行 的任意方向运动的情况而言的。高速的升降运动就和上述运动有所不同。这是 由于在升降运动中，人体周围气压的迅速变化，对人们的器官产生影响。例如 耳膜会感到压力而嗡嗡响等等。只要采取一定措施，这些影响是可以消除的。 所以目前电梯的运行速度虽已高达10m/s。仍能使乘客无大的不适感。 1.71.7 设计的整体布局及其选型设计的整体布局

28、及其选型 通过上述的分析可知，我所选择的电梯载重量为1000kg,速度为1m/s,七层 七站。PLC的型号为FX2N-128MR，通过其继电器电路图来设计出梯形图，通过 PLC的选型连接其PLC接线图。电动机选用交流三相异步电动机，它具有结构简 单、维护和操作简便、价格便宜、坚固耐用、工作可靠等优点；其缺点是调速 性差、概率因数低。变频器选用安川变频器（616G5），它作为通用变频器适 合任何应用场合,在低速下能够实现平稳启动（1%额定转速），并且极其精确 地运行。它的自动调整功能可使世界各地生产的电动机达到高性能运行。具有 如下优点：低速大转矩和全频域平稳加、减速；驱动普通电机能达到最佳的控

29、 制效果；操作简单灵活；具有扩展功能，既可单机使用也可联网使用；设计平 均无故障时间：250 000小时。 把50Hz的工频交流电经过处理后输出频率可调的交流电的电气装置叫变频 器。它由整流电路、滤波电路、再生制动电路、逆变电路和控制电路组成。 - 12 - 第二章第二章 可编程序控制器的结构与工作原理可编程序控制器的结构与工作原理 2.12.1 PLCPLC的体系结构的体系结构 PLC 实质上是一种被专用于工业控制的计算机，其硬件结构和微机 是基本一致的。如下图所示： 编程器 中央处理单元 （CPU） 输入 电路 输出 电路 系统程序存储区用户程序存储区 电 源 PLC 硬件的基本结构 2.

30、22.2 可编程序控制器的基本结构可编程序控制器的基本结构 可编程序控制器简称为PLC（Programmable Logic Controller）主要由 CPU 模块、输入模块、输出模块和编程器组成。 （如下图所示） - 13 - 可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与 一般微机控制系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由 CPU（中央处理单元） 、存储器（ RAM 和 EPROM） 、输入 /输出模块（简 称 I/O 模块）、编程器和电源五大部分组成。 (1) CPU 模块 CPU 模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微机处理器 （CPU）和存储器组成。 CPU 的

31、作用类似于人类的大脑和心脏。它采用 扫描方式工作，每一次扫描要完成以下工作： 输入处理：将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存 器和数据寄存器。 程序执行：逐条读入和解释用户程序，产生相应的控制信号去控制 有关的电路，完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新 各有关寄存器的内容。 输出处理：将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负 载。 (2) I/O 模块 I/O 模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU 模块 的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类：一类是 从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、接收开关、关电开关、压力 继电器等来的开关

32、量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电 机、各种变送器提供的连续变化的模拟量输入信号。 可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节 阀、调速装置等执行器，可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示 灯、数字显示装置和报警装置等。 CPU 模块的工作电压一般是5V，而可编程序控制器的输入/输出 信号电压一般较高，如直流24V 和交流 220V。从外部引入的尖蜂电 压和干扰噪声可能损坏CPU 模块中的元器件，或使可编程序控制器不 能正常工作，所以CPU 模块不能直接与外部输入/输出装置相连。 I/O 模块除了传递信号外，还有电平转换与噪声隔离的作用。 (3) 编程器 编程器除

33、了用来输入和编辑程序外，还可以用来监视可编程序控制 - 14 - 器运行时梯形图中各种编程元件的工作状态。 编程器可以永久地连续在可编程序控制器上，将它取下来后可编程 序控制器也可以运行。一般只在程序输入、调试阶段和检修时使用，一 台编程器可供多台可编程序控制器公用。 2.32.3 开关量开关量I/OI/O模块模块 开关量模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有 直流 5V，12V，24V，48V 和交流 110V，220V 等。输入输出电压的允 许范围很宽，如某交流220V 输入模块的允许低电压为070V，高电 压为 70256V，频率为 4763HZ。 各 I/O 点的通 /断

34、状态用发光二极管或其它元件显示在面板上，外 部 I/O 接线一般接在模块的接线端子上，某些模块使用可拆除的插座型 端子板，在不拆去端子的外部连线的情况下，可以迅速地更换模。开关 量 I/O 模块可能 4，8，16，32，64 点。 2.3.12.3.1 输入模块输入模块 2.3. 1 a 直流输入电路 输入电路中设有RC 滤波电路，以防止由于输入点抖动或外部干扰 脉冲引起的错误的输入信号。滤波电路延迟时间的典型值为 1020ms（信号上升沿）和2050ms（信号下降沿），输入电流约为 10mA，上图 2.3.1a 是某直流输入模块的内部电路和外部接线图。本节 的输入电路和输出电路都只画出了一路

35、，COM 是各路的公共点。图中 的输入触点直接接在公共点和输入端（400 是梯形图中输入继电器的 编号）之间，不需要外接电源。有的可编程序控制器还可以为接近开关、 光电开关之类的传感器提供24V 电源。（如图 2.3.1b） - 15 - 图 2.3.1 b 输入电路 当图 2.3.1b 中的外接触点接通时，光电耦合器中的发光二极管发 光，光敏三极管导通，信号经内部电路传送给CPU 模块。 图 2.3.1 c 是交流输入电路。光电耦合器中有两个反并联的发光二 极管，显示用的两个发光二极管也是反并联的，因此这个电路可以接收 外部的交流输入电压。 图 2.3.1 c 交流输入电路 2.3.22.3

36、.2 输出模块输出模块 输出模块的功率放大元件有大功率晶体管和磁效应管（驱动直流负 载） 、双向可控硅（驱动内交流负载）和小型继电器，后者可以驱动交 流负载或直流负载。输出电流的典型值为0.52A，负载电源由外部 现场提供。 输出电流的额定值与负载的性质有关，但是只能驱动 100VA/22V 的电感性负载和100W 的白炽灯。额定负载电流还与温度有 - 16 - 关，温度升高时额定负载电流减小，有的可编程序控制器提供了有关曲 线。 输出模块内可能设置有熔断器，并在模块面板上用发光二极管显示 熔断器的状态。某些新式的模块用非破坏性的电子保护电路代替熔断器。 2.42.4 可编程序控制器的工作原理

37、可编程序控制器的工作原理 可编程序控制器是从继电器控制系统发展而来的，它的梯形图程序 与继电器系统电路图相似，梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这 一名称，如输入、输出继电器等。这种计算机程序实现的“软继电 器” ，与继电器系统中的物理结构在功能上某些相似之处。 2.52.5 PLCPLC的选型的选型 为了能够更好的选型，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过 程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然 后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC 和设 计相应的控制系统。 2.5.12.5.1 输

38、入输出（输入输出（I/OI/O）点数的估算）点数的估算 I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数， 再增加 10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际 订货时，还需根据制造厂商PLC 的产品特点，对输入输出点数进行圆 整。 2.5.22.5.2 存储器容量的估算存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程 序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量 小于存储器容量。 。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采 用存储器容量的估算来替代。 存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不 同公

39、式，大体上都是按数字量I/O 点数的 1015 倍，加上模拟I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（16 位为一个字），另外再 - 17 - 按此数的 25%考虑余量。 2.5.32.5.3 控制功能的选择控制功能的选择 该选择包括控制功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选 择。 （一 )控制功能 控制功能包括PID 控制运算、前馈补偿控制运 算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC 主要用于顺序逻辑 控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控 制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC 的处理速度和节省存储器容量。例如采用PI

40、D 控制单元、高速计数器、 带速度补偿的模拟单元、ASC 码转换单元等。 (三)编程功能 PLC 的编程有离线编程和在线编程两种，设计 时应根据应用要求合理选用。 离线编程方式： PLC 和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式 时， CPU 只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后， 编程器切换到运行模式，CPU 对现场设备进行控制，不能进行编程。 离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式： CPU 和编程器有各自的CPU，主机 CPU 负责现场控制，并在一个扫描 周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到 主机，下一扫描周期，主机就根据新

41、收到的程序运行。这种方式成本较 高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC 中常采用。 (四)诊断功能 PLC 的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊 断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊 断。通过软件对PLC 内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件 对 PLC 的 CPU 与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。 PLC 的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要 求，并影响平均维修时间。 (五)处理速度 PLC 采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处 理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则PLC 将扫 描不到该信号，造成信号数据

42、的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU 处理速度、软件质量等有关。目前，PLC 接点的响应快、速度高，每 条二进制指令执行时间约0.20.4Ls，因此能适应控制要求高、相应 - 18 - 要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型 PLC 的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型 PLC 的扫描时间不大于 0.2ms/K。 2.62.6 PLCPLC控制程序设计控制程序设计 2.6.12.6.1 PLCPLC控制系统的设计基本原则控制系统的设计基本原则 1) 最大限度的满足被控对象的控制要求。 2) 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和 维护方便。 3) 保证

43、控制系统安全可靠。 4) 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC 容量时应适当留 有余量。 2.6.22.6.2 PLCPLC编程步骤编程步骤 具体编制一个PLC 控制程序的基本步骤如下(其流程图见 2.7)。 2.6.32.6.3 PLCPLC提供的编程语言提供的编程语言 1) 标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点； A.它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串 联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。 B.梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC 输 入点接的开关也可以是PLC 内部继电器的接点或内部寄存器、计数器 等的状态。

44、C.梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。 内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间 结果供 CPU 内部使用。 D.PLC 是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周 期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当 条件使用。 2) 语句表语言，类似于汇编语言。 3)逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框 - 19 - 表示一个功能，左边画输入、右边画输出。 1.2 图 2.7 PLC 编程步骤 检查程序 有无错误 运行程序 有无错误 程序投入使用 通过 PC 机、GPC 或 FIT 输入程序至 PLC 编制

45、 PLC 程序（梯形图或指令代码） 将 PLC 的 I/O 位分配给输入输出设备 确定系统必须完成的各项任务及其顺序 修改程序 调整程序 NO YES YES NO - 20 - 第三章第三章 电梯硬件及软件系统设计电梯硬件及软件系统设计 3.13.1电气控制系统电气控制系统 图 l 为本系统的组成框图。 图中。输出为：l、电动机；2、上下行接触器；3、快慢速接触器；4、位 置指示；5、门锁。输入为：6、轿内指令；7、厅外指令；8、门区感应；9、 手动开关门；10、楼层感应。 PLC 系统部分 完成所设定的控制任务所需要的PLC 规模主要取决于控制系统对 输入， 禽出点的需求量和控制过程的难易

46、程度。 (1)IO 点的估算： 系统的输入点有：门厅召唤按钮6 个输入点；轿内指令按钮4 个点；楼层感应器4 个点；门区感应l 点；手动开门l 点：共计输 入点 16 点。而输出点有：快慢速接触器2 点；上下行接触器2 点； 楼层指示灯 4 点；门锁 1 个点；共计输出点9 点。总计 IO 点数为 169； (2)可编程控制器S7200 的 CPU226 输入，输出点数为 2416。足以满足要求。 - 21 - 3.23.2梯梯PLCPLC控制系统设计控制系统设计 3.2.13.2.1状态指示设计状态指示设计 当电梯运行至某层有指令发出时指示位置及指令。以二层为例： LD twoselet 二

47、层内选掸 S twoseletq，1 二层内选择指示 LD twoup 二层上呼 S twoupq，1 二层上呼指示 LJ)twodown 二层下呼 S twodownq，1 二层下呼指示 LD twoseat 二层位置 = twoeeatq 二层位置指示 3.2.23.2.2程序设计程序设计 以电梯在三层下行情况为例。当电梯的一或二层有指令时，将三层 下行位置 1，同时无上行，驱动电梯下行。程序说明如下： 电棒在三晨时下行情况 LDoneseletq 一层内选择 0 twmeletq 或二层内选择 Ooneupq 或一层上呼 0 twodownq 或二层下呼 - 22 - O tWoup_q

48、 或二层上呼 A 畦 I 州 eseatq 在三层位置时 SV0.1.1 置三层下行位 电椿下行 LDV0.0 有四层下行位 OV0.1 或有三层下行位 OV0.2 或有二层下行位 AN up 同时无上行 =down 电梯下行 3.2.33.2.3程序设计程序设计 以电梯在二层上行情况为例。程序说明如下： - 23 - 3 33 3到达时程序设计到达时程序设计 电梯到达某层时。将已完成的指令信号复位。以电梯到达三层为例。 程序 ig 明如下： 4 组态软件模拟电梯PLC 控制系统显示设计 MCGsm 态软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面。实时性强， 有良好的并行处理性能和丰富生动的多媒体

49、画面。MCGSm 态软件的 开放式结构拥有广泛的数据获取和强大的数据处理功能。同时。提供良 好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。MCGS 组 态软件支持多种硬件设备，实现“设备无关 ” ，用户不必因外部设备 的局部改动，而影响整个系统。MCGS 组态软件由 “MCGS 组态环境 ” 和“MCGS 运行环境 ”两个系统组成。两部分互相独立。又紧密相关。 本文利用 MCGS 组态软件设计。在设备组态窗口中选择适当的串口 通讯设备添加西门子S7200PLC。正确设置其属性。正确设置组态 软件中数据变量设备通道的连接，即可实现PLC 与组态软件的通讯。 将 PLC 中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，使电脑对 PLC 发出的信号有响应。在MCGS 组态软件的用户窗口中，制作一个动 画界面。在界面上设置各个控件的属性，使设置的控件按照真实的情况 动作，检验和测试电梯PLC 控制系统对电梯的运行状态的控制效果。 MCGS 用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互 - 24 - 图形界面组态配置各种不同类型和功能的对象或构构。可以对实时数 据进行可视化处理