毕业设计：电梯可编程（PLC）控制器控制系统设计.doc

陕西航空职业技术学院毕业论文 i 摘 要 plc（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、操作简单尤 其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电 路，微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型， 超大要型等各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控 制领域。 随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄 开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的 贡献。 plc 在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于 plc 具有逻辑运算， 计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与 plc 很 好的结合，很好的实现了对升降的控制。 本文主要讨论研究利用 c 系列 p 型机对电梯的升降进行控制，形成电梯控制系统。 关键词：plc；电梯控制。 陕西航空职业技术学院毕业论文 ii abstract plc (programmable logical controller) took one kind most important, the application situation most industries control microcomputer, it is convenient, operation simple in particular by its programming merit and so on redundant reliability, obtained the widespread application in the industrial production process. it applies the large scale integrated circuit, the miniature machine technology and the communication technology development achievement, gradually formed had the many kinds of merits and miniature, medium, large- scale, ultra large-scale and so on each kind of specification series product, applied to monitors between the computer from the control system many controls domain. along with societys unceasing development, the building is more and more high, but the elevator became the high level building to have the equipment. after humanitys more than centuries unremitting endeavors, the elevator already from the handle switch operation elevator, the push-button control elevator develops to the present group control elevator, has made the indelible contribution for the high level transportation. plc in the control in the elevator the application mainly to manifest in its logical switch control function. this function enable plc to have the logic operation, counts with fixed time as well as the data feeds output function. rises and falls in the process in the elevator, each logical switch control and plc very good union, very good realization to fluctuation control. this article main discussion studies using omron on the control to the elevator fluctuation, forms the elevator control system key words: plc;elevator control. 陕西航空职业技术学院毕业论文 iii 目录 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1 1.1 引言.1 1.2 可编程控制器的由来与发展.2 1.3 电梯继电器控制系统简介.3 1.3.1 电梯继电器控制系统的优点.3 1.3.2 电梯继电器控制系统存在的问题.3 1.4 可编程控制器(plc)的特点.4 1.4.1 硬件的可靠性4 1.4.2 编程简单，使用方便4 1.4.3 接线简单，通用性好4 1.4.4 易于安装，便于维护5 1.5 plc 的工作原理 .5 1.6 采用 plc 控制电梯的优点.6 1.7 plc 的编程语言.6 1.8 电梯的发展动态.7 1.9 电梯简介8 1.9.1 电梯分类8 1.9.2 电梯的主要组成部分8 1.9.3 电梯的安全保护装置9 第二章第二章 基本方案分析基本方案分析 9 9 2. 可编程控制器控制系统设计方法9 2.2 电梯控制系统设计流程图.10 2.3 系统流程图分解.11 2.4 设计所用 plc 机型的介绍.13 第三章第三章 四层电梯的自动控制设计四层电梯的自动控制设计 1414 3.1 四层电梯的示意图.14 3.2 控制要求.14 3.3 电梯自动控制的 i/o 通道分配.15 3.4 plc 的 i/o 接线图16 3.5 梯形图程序设计.17 3.6 指令语句.19 3.7 工作过程.21 总结总结 2222 谢辞谢辞 2222 参考文献参考文献 2323 陕西航空职业技术学院毕业论文 1 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.11.1 引言引言 随着科学技术的发展、近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展一些电梯厂 也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与 控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手 段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统 主要有三种控制方式：继电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、plc 控 制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以 及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功 能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而 plc 控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优 点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也 广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。目前国内七八十年代安装的许多电梯电气部 分用继电器接触器控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，许多已处于 闲置状态，其拽引系统多采用交流双速电机系统换速，效率低，调速性能指标较差，严 重影响电梯运行质量。由于这些电梯交流调压调速系统，交流双速电机拖动系统性能及 乘坐舒适感较差，交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题，为节约资金， 大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造，提高电梯的运行性能。因此 对电梯控制技术进行研究，寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。电 梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。plc 作为新一代 工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由 传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改 造的热点之一。 plc 是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。由于 plc 具有性能稳定、抗干扰 能力强、设计配置灵活等特点。因此在工业控制方面得到了广泛应用。自 80 年代后期 plc 引入我国电梯行业以来，由 plc 组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。 并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，plc 系统一直是主流控 陕西航空职业技术学院毕业论文 2 制系统。 电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘的舒 适感有着重要影响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。为了改善电梯的舒 适感和运行的可靠性，现在都改为用 plc 来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性 能。可编程控制器（programmable logic controller，简称 plc）是以微处理器为基础， 综合了计算机技术与自动化技术而开发的新一代工业控制器。它具有可靠性高、适应工 业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，已成为解决自动控制问题的最有效工具， 是当前先进工业自动化的三大支柱之一。 所以，综上所述，本设计就以 plc 作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。 1.21.2 可编程控制器的由来与发展可编程控制器的由来与发展 第一台可编程控制器的设计规范是美国通用公司提出的。当时的目的是要求设计一 种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价 格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可 靠性好、控制程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。 这一设想提出后，美国数字设备公司（dec）于 1969 年研制成第一台 plc，型号为 pdp- 14，投入通用汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了 plc 的新 纪元。第一台 plc 具有模块化、可扩充、可重编程及用于工业环境的特性。这些控制器 易于安装，占用空间小，可重复使用。尽管控制器编程有些琐碎，但它具有公共的工厂 标准梯形图编程语言，这样使得不熟悉计算机的人也能方便的使用它。在短时间内， plc 在其他工业部门也得到应用。到 70 年代初，食品、金属和制造等工业部门相继使用 plc 代替继电器控制设备，迈出了其实用化阶段的第一步。70 年代中期，由于大规模集 成电路的出现，使 8 位微处理器和位片处理器相继问世，使可编程控制技术产生了飞跃。 在逻辑运算功能的基础上，增加了数值运算、闭环控制、提高了运算速度，扩大了输入 输出规模。在这个时期，日本、西德（原）和法国相继研制出了自己的 plc，我国在 1974 年也开始研制。70 年代由于超大规模集成电路的出现，使 plc 向大规模、高速性 能方向发展，形成了多种系列化产品。这是面向工程技术人员的编程语言发展成熟，出 现了工艺人员使用的图形语言。在功能上，plc 可以代替某些模拟控制装置和小型机 ddc 系统。进入八九十年代后，plc 的软硬件功能进一步得到加强，plc 已发展成为一种可 陕西航空职业技术学院毕业论文 3 提供诸多功能的成熟的控制系统，能与其他设备通信，生成报表，调度产生，可诊断自 身故障及机器故障。这些改进使 plc 符合今天对高质量高产出的要求。尽管 plc 功能越 来越强，但他仍然保留了先前的简单与易于使用的特点。随着 plc 的应用，经过了近 年的发展，它对提高设备的运转率起到了重要的作用。它在工业领域的应用非常广 泛，既有单片机作为继电器逻辑电路的替代品，又有作为控制设备的核心部件。随着自 动化程序的提高，它既可以作为现场控制的部件，又可以作为现场更高一级管理的控制 部件。随着网络技术的发展，作为成熟技术，可编程序控制器已被广泛应用到机械，冶 金，化工，石化，水泥，食品饮料，制药等各个领域，极大地提高了劳动生产率和自动 化程度。随着时间的推移，plc 已经不再局限于最初设计的逻辑和顺序控制领域，越来越 多的 plc 产品向着满足更多更复杂的控制需求迈进。随着现场总线和工业以太网技术出 现和推广，更加有力地促进了 plc 产品在工业领域的广泛应用。 1.31.3 电梯继电器控制系统简介电梯继电器控制系统简介 1.3.11.3.1 电梯继电器控制系统的优点电梯继电器控制系统的优点 1.所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一 般技术人员和技术工人所掌握。 2.系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。 3.大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。 4.多年我国一直生产这类电梯，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸齐全。 1.3.21.3.2 电梯继电器控制系统存在的问题电梯继电器控制系统存在的问题 1.系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率 较高。 2.普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不 易增加，技术水平难以提高。 3.电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。 4.系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。 陕西航空职业技术学院毕业论文 4 5.由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高;而且检查故障困难， 费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造 成停梯，给乘用人员带来不便和惊忧。且电梯一旦发生冲顶或蹲底，不但会造成电梯机 械部件损坏，还可能出现人身事故。 1.41.4 可编程控制器可编程控制器(plc)(plc)的特点的特点 1.4.11.4.1 硬件的可靠性硬件的可靠性 plc 是在工业环境的恶劣条件下应用而设计的，一个设计良好的plc 能置于有很强 的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的环境中。 在硬件设计方面，首先是选用优质器件，再就是采用合理的系统结构，加固，简化 安装，使它易于抗振动冲击，对印制电路板的设计、加工及焊接都采取了极为严格的工 艺措施，而且在电路、结构及工艺上采取了一些独特的方式。例如，在输入/输出电路中 都采用了光电隔离措施，做到电浮空，既方便接地，用提高了抗干扰性能；各个i/o 端 口都除采用了常规模拟器滤波以外，还加上了数字滤波；内部采用了电磁屏蔽措施，防 止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号；采用了较 合理的电路程序，一旦某模块出现故障，进行在线插拔、调试时不会影响各机的正常运 行。由于plc 本身具有很高的可靠性，所以发生故障的部位大多集中在输入/输出的部件 上，以及如传感器件、限位开关、光电开关、电磁电机等外围装置上。 1.4.21.4.2 编程简单，使用方便编程简单，使用方便 用微机实现自动控制，常使用汇编语言编程，难于掌握，要求使用者具有一定水平 的计算机硬件和软件知识。plc 采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容 易掌握。例如，目前打多数plc 均采用的梯形图语言编程方式，既继承了传统控制线路 的清晰直观感，又顾及了大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平很容易被电 气技术人员所接受，易于编程，程序改变时也容易修改，很灵活方便。这种面向控制过 程、面向问题的编程方式，与目前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在plc 内部增加 了解释程序，增加了程序执行时间，但对大多数的机电控制设备来说，这是微不足道的。 陕西航空职业技术学院毕业论文 5 1.4.31.4.3 接线简单，通用性好接线简单，通用性好 plc 的接线只需将输入信号的设备（按钮、开关等）与plc 输入端子连接，将接受 输出信号执行控制任务的执行元件（接触器、电磁阀等）与plc 输出端子连接。接线简 单、工作最少，省去了传统的继电器控制系统接线和拆线的麻烦。plc 的编程逻辑提供 了能随要求而改变的“接线网络”，这样生产线的自动化过程就能随意改变。这种性能 使plc 具有很高的经济效益。用于连接现场设备的硬件接口实际上是plc 的组成部分， 模块化的自诊断接口电路能指出故障，并易于排除故障与替换故障部件，这样的软硬件 设计就使现场电气人员与技术人员易于是用。 1.4.41.4.4 易于安装，便于维护易于安装，便于维护 plc 安装简单而且功能有效，其相对小的体积使之能安装在通常继电器控制箱所需 空间的一半的地方，在从继电器系统改换到plc 系统的情况下，plc 小的模块结构使之 能安装在继电器附近并将连线向已有接线端，其实改换很方便，只要将输入/输出设备连 向接线端即可。在大型安装中，长距离输入/输出站点安放在最优地点。长距离站通过同 轴电缆获双扭线连向cpu,这种配置大大减少了物料和劳力，长距离子系统方法也意味着 系统不同部分可在到达安装场地前由plc 制造商预先连好线，这一方法大大减少了电气 技术人员的现场安装时间。从一开始，plc 便以易维护作为设计目标。由于几乎所有器 件都是固态的，维护时只需更换模块级插入式部件，故障检测电路将诊断指示器嵌在每 一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于编程设备可见输入/输出是on 还是off， 还可写编程指令来报告故障。plc 的这些及其他特性使之成为任何一个控制系统的有益 部分。一旦安装后，其作用立即显现，其收益也马上实现，向其他智能设备一样,plc 的 潜在优点还取决于应用时的创造性。 1.51.5 plcplc 的工作原理的工作原理 plc 具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等 待命令的工作方式。plc 则采用循环扫描工作方式。在 plc 中，用户程序按先后顺序存 放，cpu 从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条。如此周而不断 循环。每一个循环称为一个扫描周期。一个扫描周期大致可分为 i/o 刷新和执行指令两 陕西航空职业技术学院毕业论文 6 个阶段。所谓 i/o 刷新即对 plc 的输入进行一次读取，将输入端各变量的状态重新读入 plc 中存入内部寄存器，同时将新的运算结果送到输出端。这实际是将存入输入、输出状 态的寄存器内容进行了一次更新，故称为“i（输入）/o(输出) 刷新” 。由此可见，若输 入变量在 i/o 刷新期间状态发生变化，则本次扫描期间输出端也会相应的发生变化，或 者说输出队输入产生了响应。反之，若在本次 i/o 刷新之后，输入变量才发生变化，则 本次扫描输出不变，即不响应，而要到下一次扫描期间输出才会产生响应。由于 plc 采 用循环扫描的工作方式，所以它的输出对输入的响应速度要受扫描周期的影响。扫描周 期的长短主要取决于这几个因数：一是 cpu 执行指令的速度，二是每条指令占用的时间， 三是指令条数的多少，即程序的长短。对于慢速控制系统，响应速度常常不是主要的， 故这种方式不但没有坏处反而可以增强系统抗干扰能力。因为干扰常是脉冲式的、短时 的，而由于系统响应较慢，常常要几个扫描周期才响应一次，而多次扫描后，瞬间干扰 所引起的误动作将会大大减少，故增加了抗干扰能力。但对控制时间要求较严格、响应 速度要求较快的系统，这一问题就需慎重考虑。应对响应时间作出精确的计算，精心编 排程序，合理安排指令的顺序，以尽可能减少周期造成的响应延时等的不良影响。 1.61.6 采用采用 plcplc 控制电梯的优点控制电梯的优点 (1)在电梯控制中采用了 plc，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。 (2)去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 (3)plc 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 (4)plc 可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 (5)用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。 (6)更改控制方案时不需改动硬件接线。 1.71.7 plcplc 的编程语言的编程语言 plc 提供了较完整的编程语言，以适应 plc 在工业环境中的应用。利用编程语言， 按照不同的控制要求编制不同的控制程序，这相当于设计和改变继电器的硬接线线路， 这就是所谓的“可编程序” 。程序由编程器送到 plc 内部的存储器中，它也能方便地读出、 检查与修改。plc 提供的编程语言通常由三种：梯形图、功能图、及布尔逻辑编程。梯 陕西航空职业技术学院毕业论文 7 形图(ladder programming)是应用最广的，梯形图编程有时称为继电器梯形图逻辑图编 程。它使用的最广是因为它和以往的继电器控制线路很接近。梯形图是在原电器控制系 统中常用的接触器、继电器梯形图基础上演变而来的，它与电气操作原理相呼应。它的 最大优点是形象、直观和实用，为广大电气技术人员所熟知。plc 的梯形图与电气控制 系统梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别。plc 的梯形 图使用的时内部继电器、定时器/计数器，都是由软件实现的，其主要特点为使用方便、 修改灵活。功能图编程（function chart programming）是一种较新的编程方法。它的 作用使用功能图来表达一个顺序控制过程。 布尔逻辑编程(boolean logic programming)包括“与” （and） 、或(or)、非(not)以 及定时器、计数器、触发器等。 每一种编程方法都有它的优点和缺点，根据每一种特殊的控制要求，根据编程者的 熟练程度正确合理应用编程方法。 1.81.8 电梯的发展动态电梯的发展动态 1.电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。 2.电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被 交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得 到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展，己由以前的变级调速(ac-vp) 发展成为调压调速(ac-vv)及调频调压调速(ac-vvv f)，使得电梯的速度、加速度、加加 速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。 3.电梯的逻辑控制己从过去简单的继电器接触器控制发展为可编程序控制(plc)和微 机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯 可靠性得到很大提高。 4.电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足用户的使用功能 要求。如紧急停车操作、消防员专用、防捣乱系统等。 5.智能群控管理得到广泛应用。 6.机械传动方面，由于国际上机械加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动 在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。 7.结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化随着新技术、新结构、新材料、新工艺 陕西航空职业技术学院毕业论文 8 的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂 亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。 8.技术含量更高，性能更好 电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的 vv vf 电梯，如 今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更安 全、更安静、更经济的特点，所以永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流:由于永磁 技术的先进性，将来很有可能取代 vvvf 技术。另外，网络控制和智能群控系统.以其控 制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。 9.安装更方便、更快捷高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装 的主要方式;随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯 安装更快、效率更高。此外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保安 全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。 1.91.9 电梯简介电梯简介 1.9.11.9.1 电梯分类电梯分类 电梯的分类有各式各样: (1)按用途分类有客梯、货梯、医用梯等。 (2)按速度 低速电梯 1 m/s 以下。 中速电梯 1 -2m/s 高速电梯 2m/s 以上 超高速电梯 4m/s 以上 (3)按驱动电源分类 交流电梯 速度一般小于 2m/s;直流电梯 速度一般大于 2m/s。 (4)按控制方式分类 有/无司机控制、群控、有层间控制、简易集选控制、集选控制等。 1.9.21.9.2 电梯的主要组成部分电梯的主要组成部分 (1)曳引部分通常由曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运 动。 陕西航空职业技术学院毕业论文 9 (2)轿厢和厅门轿厢由轿架、轿底、轿壁和轿门组成;厅门一般有封闭式、中分式、 双折式、双折中分式和直分式等。 (3)电器设备及控制装置有曳引机，选层器传动及控制柜、轿厢操纵盘、呼梯按钮和 厅站指示器组成。 (4)其它装置对重装置、补偿装置等。 1.9.31.9.3 电梯的安全保护装置电梯的安全保护装置 (1)电磁制动器，装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停 层后断电制动。 (2)强迫减速开关，其分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时， 轿厢上的撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。 (3)限位开关，当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电 源并制动，强迫停车。 (4)行程极限保护开关，当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。 (5)急停按钮，装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁 制动器制动，电梯紧急停车。 (6)厅门开关，每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动;在运行中 如出现厅门开关断开，电梯立即停车。 (7)关门安全开关，常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰 到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开 关等。 (8)超载开关，当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。 (9)其它的开关，安全窗开关，钢带轮的断带开关等。 第二章第二章 基本方案分析基本方案分析 2.2. 可编程控制器控制系统设计方法可编程控制器控制系统设计方法 2.1.1.1 图解法编程 图解法是靠画图进行 plc 程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序 陕西航空职业技术学院毕业论文 10 流程图法和步进顺控法。 (1) 梯形图法：梯形图法是用梯形图语言去编制 plc 程序。这是一种模仿继电器控 制系统的编程方法。其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近。这种方法很容 易地就可以把原继电器控制电路移植成 plc 的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人 来说，是最方便的一种编程方法。 ( 2) 逻辑流程图法：逻辑流程图法是用逻辑框图表示 plc 程序的执行过程，反应输 入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的工艺流程，用逻辑框图表示出来形成系统的 逻辑流程图。这种方法编制的 plc 控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及联 锁条件明确。逻辑流程图会使整个程序脉络清楚，便于分析控制程序，便于查找故障点， 便于调试程序和维修程序。有时对一个复杂的程序，直接用语句表和用梯形图编程可能 觉得难以下手，则可以先画出逻辑流程图，再为逻辑流程图的各个部分用语句表和梯形 图编制 plc 应用程序。 (3) 时序流程图法：时序流程图法使首先画出控制系统的时序图（即到某一个时间应 该进行哪项控制的控制时序图） ，再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，最后 把程序框图写成 plc 程序。时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。 (4) 步进顺控法：步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较 复杂的程序，都可以分成若干个功能比较简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制 过程中的一步。从整个角度去看，一个复杂系统的控制过程是由这样若干个步组成的。 系统控制的任务实际上可以认为在不同时刻或者在不同进程中去完成对各个步的控制。 为此，不少 plc 生产厂家在自己的 plc 中增加了步进顺控指令。在画完各个步进的状 态流程图之后，可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。 2.1.1.2 经验法编程 经验法是运用自己的或别人的经验进行设计。多数是设计前先选择与自己工艺要求 相近的程序，把这些程序看成是自己的“试验程序”。结合自己工程的情况，对这些“试验 程序”逐一修改，使之适合自己的工程要求。这里所说的经验，有的是来自自己的经验总 结，有的可能是别人的设计经验，就需要日积月累，善于总结。 2.22.2 电梯控制系统电梯控制系统设计设计流程图流程图 在系统设计之前,我们对系统的控制流程与设计的步骤做一个思想的统筹,以下是我 陕西航空职业技术学院毕业论文 11 们的设计一个电梯控制系统的流程图。 开始 分配 i/o 点 程序输入 plc 设计梯形图 绘制流程表 修改程序 现场施工连线 设计安装控制 柜 编制技术文件 交付使用 整体测试 测试正常? 满足要求? 分析控制要求 plc 硬件系统配置配 确定用户 i/o 设备 软件测试 陕西航空职业技术学院毕业论文 12 图 2-1 电梯控制流程图 2.32.3 系统流程图分解系统流程图分解 （1）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 a 被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。 b 控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要 的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化 繁为简，有利于编程和调试。 （2）确定 i/o 设备 根据被控对象对 plc 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。 常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、 接触器、指示灯、电磁阀等。 （3）选择合适的 plc 类型 根据已确定的用户 i/o 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 plc 类型，包括机型的选择、容量的选择、 i/o 模块的选择、电源模块的选择等。 （4）分配 i/o 点 分配 plc 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接 线图。接着就可以进行 plc 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 （5）设计应用系统梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设 计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求， 同时还要有一定的电气设计的实践经验。 （6）将程序输入 plc 当使用简易编程器将程序输入 plc 时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输 入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接 电缆将程序下载到 plc 中去。 （7）进行软件测试 程序输入 plc 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地 方。因此在将 plc 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误， 陕西航空职业技术学院毕业论文 13 同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。 （8）应用系统整体调试 在 plc 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试， 如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制 程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要 逐一排除，直至调试成功。 （9）编制技术文件 系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 plc 梯形 图。 2.2.4 4 设计所用设计所用 plcplc 机型的介绍机型的介绍 本设计选择 sysmac 系列 cpm2ah 机型。cpu 的输入输出总数是 40。 cpm 系列 plc 包括 cpm1a、cpm2a、cpm2c、cpm2ah、cpm2ah-s。广泛使用的是 cpm1a 型可 编程控制器。cpm2ah 机型的功能比 cpm1a 机型的功能更强。所以 cpm1a 具有的功能 cpm2ah 都具有。 1cpm1a 的特点和功能 （1） 体积小 （2） 配置简单灵活 在品种、规格和配置方面，cpm1a 的 cpu 单元可分为四种； cpm1a-10cdr（输入 6/输出 4） ， cpm1a-20cdr（输入 12/输出 8） ， cpm1a-30cdr（输入 18/输出 12） ， cpm1a-40cdr（输入 24/输出 16） 。 （3） 指令丰富 （4） 内部器件多 2cpm1a 的通道分配 （1） 输入/输出继电器（i/o）地址的分配 cpu 单元 输入继电器号输出继电器号 陕西航空职业技术学院毕业论文 14 40 点 0000000011 0010000111 0100001007 0110001107 （2） 内部辅助继电器（ir）地址的分配 cpm1a 分配给内部辅助继电器的通道为 200231ch，共 32 个通道，512 个继电器， 其地址号为 2000023115。对于没有输入输出端子的输入输出继电器也可以作为内部辅 助继电器使用。 （3） 定时器/计数器（tim/cnt）地址的分配 cpm1a 分配给定时器/计数器的通道号是 tim/cnt000127，共用于定时器 tim、高速 定时器 timh、定时器 cnt、可逆计数器 cntr 的编程，这些通道号不允许重复使用。 第三章第三章 四层电梯的自动控制设计四层电梯的自动控制设计 3.13.1 四层电梯的示意图四层电梯的示意图 图 3-1 电梯示意图 在一楼、二楼、三楼、四楼分别安装指示灯 hl1、hl2、hl3、hl4,呼叫按钮 sb1、sb2、sb3、sb4,限位开关 sq1、sq2、sq3、sq4。 3.23.2 控制要求控制要求 1电梯上行 陕西航空职业技术学院毕业论文 15 a 当电梯停于 1 楼或 2 楼、3 楼时 4 楼呼叫，则上行到 4 楼碰到行程开关停止。 b 电梯停于 1 楼或 2 楼，3 楼呼叫，则上行，碰到 3 楼行程开关停止。 c 电梯停于 1 楼，2 楼呼叫，则上行，碰到 2 楼行程开关停止。 d 电梯停于 1 楼，2 楼，3 楼同时呼叫，则电梯行到 2 楼后，停 8s，继续上行到 3 楼后停 止。 e 电梯停于 1 楼，3 楼，4 楼同时呼叫，电梯上行到 3 楼，停 8s，继续上行到 4 楼停止。 f 电梯停于 1 楼，2 楼，4 楼同时呼叫，电梯上行到 2 楼，停 8s，继续上行到 4 楼停止。 g 电梯停于 1 楼，2 楼，3 楼，4 楼同时呼叫，电梯上行到 2 楼停 8s，继续上行到 3 楼， 停 8s，在继续上行到 4 楼停止。 h 电梯停于 2 楼，3 楼，4 楼同时呼叫，电梯上行到 3 楼，停 8s，继续上行到 4 楼停止。 当电梯上升途中任何反方向的下降呼叫信号无效。 2电梯下行 a 电梯停于 4 楼，3 楼，2 楼时，1 楼呼叫，电梯下行到 1 楼停止。 b 电梯停于 4 楼，3 楼，2 楼呼叫电梯下行到 2 楼停止。 c 电梯停于 4 楼，3 楼呼叫，电梯下行到 3 楼停止。 d 电梯停于 4 楼，3 楼，2 楼同时呼叫，电梯下行到 3 楼停 8s，继续下行到 2 楼停止。 e 电梯停于 4 楼，2 楼，1 楼同时呼叫，电梯下行倒 2 楼停 8s，继续下行到 1 楼停止。 f 电梯停于 4 楼，3 楼，2 楼，1 楼同时呼叫电梯下行到 3 楼停 8s 继续下行到 2 楼停 8s 在继续下行到 1 楼停止。 当电梯下降途中任何反方向的上升呼叫信号无效。 3.33.3 电梯自动控制的电梯自动控制的 i/oi/o 通道分配通道分配 表 3-3 i/o 通道分配 类别元件端子号作用 sb400004四楼呼叫按钮 sb300003三楼呼叫按钮 sb200002二楼呼叫按钮 输 入 sb100001一楼呼叫按钮 陕西航空职业技术学院毕业论文 16 sq400104四楼限位开关 sq300103三楼限位开关 sq200102二楼限位开关 sq100101一楼限位开关 km101100电梯上升 km201101电梯下降 hl401004四楼指示 hl301003三楼指示 hl201002二楼指示 hl101001一楼指示 输 出 hl01000报警 陕西航空职业技术学院毕业论文 17 3.43.4 plcplc 的的 i/oi/o 接线图接线图 图 3-4 电梯的 i/o 接线图 陕西航空职业技术学院毕业