基于PLC的电梯电气控制系统的设计毕业论文.doc

基于基于 PLCPLC 的电梯电气控制系统的设计毕业论文的电梯电气控制系统的设计毕业论文 目录目录 引言 1 第一章 电梯的概述 3 1 1 电梯的组成 3 1 2 电梯的工作原理 4 第二章 可编程控制器的简介 5 2 1 PLC 的产生与发展 5 2 2 PLC 的特点 6 2 3 PLC 的基本结构 8 2 4 PLC 的工作原理 10 第三章 可编程控制器的机型选用 11 3 1 基于 PLC 的电梯电气控制系统的分析 11 3 2 输入输出模块的选择 12 3 3 机型的确定 12 第四章 硬件和程序软件设计 14 4 1 控制要求分析 14 4 2 输入输出分配表 14 4 3 PLC 接线图 15 4 4 程序流程图 16 4 5 程序语句 17 第五章 程序运行 28 5 1 程序调试 28 5 2 PLC 运用注意事项 28 5 3 PLC 控制系统的外部干扰 29 总结 30 致谢 31 参考文献 32 第一章 概述 1 1 电梯的基本结构 电梯是机电合一的大型复杂产品 机械部分相当于人的躯体 电器部分相当于人的 神经 机与电的高度合一 使电梯成了现代科学技术的综和产品 对于电梯的结构而言 传统的方法是分为机械部分和电气部分 但以功能系统来描述 则更能反映电梯的特点 下面简单介绍电梯机械部分的结构 而我们的主要目的是怎样来控制它 1 曳引系统 曳引系统的主要功能是输出与传递动力 使电梯运行 曳引系统主要由曳引机 曳引钢丝绳 导向轮 反绳轮组成 2 导向系统 导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度 使轿厢和对重只能沿着导 轨作升降运动 导向系统主要由导轨 导靴和导轨架组成 3 轿厢 轿厢是运送乘客和货物的电梯组件 是电梯的工作部分 轿厢由轿厢架和轿厢体 组成 4 门系统 门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口 门系统由轿厢门 层门 开门机 门锁装置组成 5 重量平衡系统 系统的主要功能是相对平衡轿厢重量 在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差 保持在限额之内 保证电梯的曳引传动正常 系统主要由对重和重量补偿装置组成 6 电力拖动系统 电力拖动系统的功能是提供动力 实行电梯速度控制 电力拖动系统由曳引电动 机 供电系统 速度反馈装置 电动机调速装置等组成 7 电气控制系统 电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制 电气控制系统主要由 操纵装置 位置显示装置 控制屏 柜 平层装置 选层器等组成 8 安全保护系统 保证电梯安全使用 防止一切危及人身安全的事故发生 由电梯限速器 安全钳 缓冲器 安全触板 层门门锁 限位开关装置组成 1 2 电梯的工作原理 电梯的工作原理是由曳引绳两端分别连着轿厢和对重 缠绕在曳引轮和导向轮上 曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动 靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力 实现轿厢和对重的升降运动 达到运输目的 固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建 筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动 防止轿厢在运行中偏斜或摆动 常闭块式 制动器在电动机工作时松闸 使电梯运转 在失电情况下制动 使轿厢停止升降 并 在指定层站上维持其静止状态 供人员和货物出入 轿厢是运载乘客或其他载荷的箱 体部件 对重用来平衡轿厢载荷 减少电动机功率 补偿装置用来补偿曳引绳运动中 的张力和重量变化 使曳引电动机负载稳定 轿厢得以准确停靠 电气系统实现对电 梯运动的控制 同时完成选层 平层 测速 指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向 和所在楼层位置 安全装置保证电梯运行安全 1 电梯在各服务层站设有层门 轿厢运行方向指示灯 数学显示轿厢 运行位置 指层器和召唤电梯按钮 电梯召唤按钮使用时 上楼按上方向按钮 下楼掀按下方向 按钮 2 轿厢到达时 层楼方向指示即显示轿厢的运动方向 乘客判断欲往方向和确定 电梯正常后进入轿厢 注意门扇的关闭 勿在层门口与轿厢门口对接处逗留 3 轿厢内有位置显示器 操纵盘及开关门按钮和层楼选层按钮 进入轿厢后 掀 按欲往层楼的选层按钮 若要轿厢门立即关闭 可掀按关门按钮 轿厢层楼位置指示 灯显示抵达层楼并待轿厢门开启后即可离开 第二章 可编程控制器的简介 2 1 PLC 的产生与发展 在可编程控制器出现前 在工业电气控制领域中 继电器控制占主导地位 应用 广泛 但是电器控制系统存在体积大 可靠性低 查找和排除故障困难等缺点 特别 是其接线复杂 不易更改 对生产工艺变化的适应性差 1968 年美国通用汽车公司 G M 为了适应汽车型号的不断更新 生产工艺不断 变化的需要 实现小批量 多品种生产 希望能有一种新型工业控制器 它能做到尽 可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线 以降低成本 缩短周期 于是就设想 将计算机功能强大 灵活 通用性好等优点与电器控制系统简单易懂 价格便宜等优 点结合起来 制成一种通用控制装置 而且这种装置采用面向控制过程 面向问题的 自然语言 进行编程 使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用 1969 年美国数字设备公司 DEC 根据美国通用汽车公司的这种要求 研制成功 了世界上第一台可编程控制器 并在通用汽车公司的自动装配线上试用 取得很好的 效果 从此这项技术迅速发展起来 早期的可编程控制器仅有逻辑运算 定时 计数等顺序控制功能 只是用来取代 传统的继电器控制 通常称为可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller 随 着微电子技术和计算机技术的发展 20 世纪 70 年代中期微处理器技术应用到 PLC 中 使 PLC 不仅具有逻辑控制功能 还增加了算术运算 数据传送和数据处理等功能 20 世纪 80 年代以后 随着大规模 超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展 16 位和 32 位微处理器应用于 PLC 中 使 PLC 得到迅速发展 PLC 不仅控制功能增强 同时可靠性提高 功耗 体积减小 成本降低 编程和故障检测更加灵活方便 而且 具有通信和联网 数据处理和图象显示等功能 使 PLC 真正成为具有逻辑控制 过程 控制 运动控制 数据处理 联网通信等功能的名符其实的多功能控制器 自从第一台 PLC 出现以后 日本 德国 法国等也相继开始研制 PLC 并得到了 迅速的发展 目前 世界上有 200 多家 PLC 厂商 400 多品种的 PLC 产品 按地域可 分成美国 欧洲 和日本等三个流派产品 各流派 PLC 产品都各具特色 如日本主要 发展中小型 PLC 其小型 PLC 性能先进 结构紧凑 价格便宜 在世界市场上占用重 要地位 著名的 PLC 生产厂家主要有美国的 A B Allen Bradly 公司 GE General Electric 公司 日本的三菱电机 Mitsubishi Electric 公司 欧姆龙 OMRON 公司 德国的 AEG 公司 西门子 Siemens 公司 法国的 TE Telemecanique 公司等 我国的 PLC 研制 生产和应用也发展很快 尤其在应用方面更为突出 在 20 世 纪 70 年代末和 80 年代初 我国随国外成套设备 专用设备引进了不少国外的 PLC 此后 在传统设备改造和新设备设计中 PLC 的应用逐年增多 并取得显著的经济效 益 PLC 在我国的应用越来越广泛 对提高我国工业自动化水平起到了巨大的作用 目前 我国不少科研单位和工厂在研制和生产 PLC 如辽宁无线电二厂 无锡华光电 子公司 上海香岛电机制造公司 厦门 A B 公司等 从近年的统计数据看 在世界范围内 PLC 产品的产量 销量 用量高居工业控制 装置榜首 而且市场需求量一直以每年 15 的比率上升 PLC 已成为工业自动化控制 领域中占主导地位的通用工业控制装置 2 2 PLC 的特点 PLC 技术之所以高速发展 除了工业自动化的客观需要外 主要是因为它具有许 多独特的优点 它较好地解决了工业领域中普遍关心的可靠 安全 灵活 方便 经 济等问题 主要有以下特点 1 可靠性高 抗干扰能力强 传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器 时间继电器 由于触点接触 不良 容易出现故障 PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器 仅剩下与输 入和输出有关的少量硬件 接线可减少到继电器控制系统的 1 10 1 100 因触点接触 不良造成的故障大为减少 高可靠性是电气控制设备的关键性能 PLC 由于采用现代大规模集成电路技术 采用严格的生产工艺制造 内部电路采取了先进的抗干扰技术 具有很高的可靠性 例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时 一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均无故障工作时间则更长 从 PLC 的机外电路来说 使用 PLC 构成控制 系统 和同等规模的继电接触器系统相比 电气接线及开关接点已减少到数百甚至数 千分之一 故障也就大大降低 此外 PLC 带有硬件故障自我检测功能 出现故障时 可及时发出警报信息 在应用软件中 应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序 使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护 可靠性高 抗干扰能力强 是 PLC 最重要的特点之一 PLC 的平均无故障时间可达几十万个小时 之所以有这 么高的可靠性 是由于它采用了一系列的硬件和软件的抗干扰措施 硬件方面 I O 通道采用光电隔离 有效地抑制了外部干扰源对 PLC 的影响 对 供电电源及线路采用多种形式的滤波 从而消除或抑制了高频干扰 对 CPU 等重要部 件采用良好的导电 导磁材料进行屏蔽 以减少空间电磁干扰 对有些模块设置了联 锁保护 自诊断电路等 软件方面 PLC 采用扫描工作方式 减少了由于外界环境干扰引起故障 在 PLC 系统程序中设有故障检测和自诊断程序 能对系统硬件电路等故障实现检测和判断 当由外界干扰引起故障时 能立即将当前重要信息加以封存 禁止任何不稳定的读写 操作 一旦外界环境正常后 便可恢复到故障发生前的状态 继续原来的工作 2 编程简单 使用方便 目前 大多数 PLC 采用的编程语言是梯形图语言 它是一种面向生产 面向用户 的编程语言 梯形图与电器控制线路图相似 形象 直观 不需要掌握计算机知识 很容易让广大工程技术人员掌握 当生产流程需要改变时 可以现场改变程序 使用 方便 灵活 同时 PLC 编程器的操作和使用也很简单 这也是 PLC 获得普及和推广 的主要原因之一 3 硬件配套齐全 功能完善 适用性强 PLC 发展到今天 已经形成了大 中 小各种规模的系列化产品 并且已经标准化 系列化 模块化 配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用 用户能灵活方便地进 行系统配置 组成不同功能 不同规模的系统 PLC 的安装接线也很方便 一般用接线 端子连接外部接线 PLC 有较强的带负载能力 可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器 可以用于各种规模的工业控制场合 除了逻辑处理功能以外 现代 PLC 大多具有完善 的数据运算能力 可用于各种数字控制领域 近年来 PLC 的功能单元大量涌现 使 PLC 渗透到了位置控制 温度控制 CNC 等各种工业控制中 加上 PLC 通信能力的增强及人 机界面技术的发展 使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易 4 易学易用 深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机 是面向工矿企业的工控设备 它接口容易 编程语 言易于为工程技术人员接受 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当 接近 只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能 为 不熟悉电子电路 不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方 便之门 5 系统的设计 安装 调试工作量小 维护方便 容易改造 PLC 的梯形图程序一般采用顺序控制设计法 这种编程方法很有规律 很容易掌握 对于复杂的控制系统 梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑 大大减少了控制设备外部的接线 使控制系统设计 及建造的周期大为缩短 同时维护也变得容易起来 更重要的是使同一设备经过改变 程序改变生产过程成为可能 这很适合多品种 小批量的生产场合 PLC 的用户程序 大部分可在实验室进行模拟调试 缩短了应用设计和调试周期 在维修方面 由于 PLC 的故障率极低 维修工作量很小 而且 PLC 具有很强的自诊断功能 如果出现故 障 可根据 PLC 上指示或编程器上提供的故障信息 迅速查明原因 维修极为方便 6 体积小 重量轻 能耗低 以超小型 PLC 为例 新近出产的品种底部尺寸小于 100mm 仅相当于几个继电器 的大小 因此可将开关柜的体积缩小到原来的 1 2 1 10 它的重量小于 150g 功耗仅 数瓦 由于体积小很容易装入机械内部 是实现机电一体化的理想控制设备 2 3 PLC 的基本结构 从结构上分 PLC 分为固定式和组合式 模块式 两种 固定式 PLC 包括 CPU 板 I O 板 显示面板 内存块 电源等 这些元素组合成一个不可拆卸的整体 模块 式 PLC 包括 CPU 模块 I O 模块 内存 电源模块 底板或机架 这些模块可以按照 一定规则组合配置 1 CPU 的构成 CPU 是 PLC 的核心 起神经中枢的作用 每套 PLC 至少有一个 CPU 它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据 用扫描的方式采集由现场输入装 置送来的状态或数据 并存入规定的寄存器中 同时 诊断电源和 PLC 内部电路的工 作状态和编程过程中的语法错误等 进入运行后 从用户程序存贮器中逐条读取指令 经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号 去指挥有关的控制电路 CPU 主要由运算器 控制器 寄存器及实现它们之间联系的数据 控制及状态总 线构成 CPU 单元还包括外围芯片 总线接口及有关电路 内存主要用于存储程序及 数据 是 PLC 不可缺少的组成单元 在使用者看来 不必要详细分析 CPU 的内部电路 但对各部分的工作机制还是应 有足够的理解 CPU 的控制器控制 CPU 工作 由它读取指令 解释指令及执行指令 但工作节奏由震荡信号控制 运算器用于进行数字或逻辑运算 在控制器指挥下工作 寄存器参与运算 并存储运算的中间结果 它也是在控制器指挥下工作 CPU 速度和 内存容量是 PLC 的重要参数 它们决定着 PLC 的工作速度 I O 数量及软件容量等 因此限制着控制规模 2 存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器 存放应用软件的存储器称为用户程 序存储器 3 I O 模块 PLC 与电气回路的接口 是通过输入输出部分 I O 完成的 I O 模块集成了 PLC 的 I O 电路 其输入暂存器反映输入信号状态 输出点反映输出锁存器状态 输 入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统 输出模块相反 I O 分为开关量输入 DI 开关量输出 DO 模拟量输入 AI 模拟量输出 AO 等模块 4 电源模块 PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源 同时 有的还为输入电路 提供 24V 的工作电源 电源输入类型有 交流电源 220VAC 或 110VAC 直流电 源 常用的为 24VDC 5 底板或机架 大多数模块式 PLC 使用底板或机架 其作用是 电气上 实现各模块间的联系 使 CPU 能访问底板上的所有模块 机械上 实现各模块间的连接 使各模块构成一个 整体 6 PLC 系统的其它设备 编程设备 编程器是 PLC 开发应用 监测运行 检查维护不可缺少的器件 用于 编程 对系统作一些设定 监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况 但它不直接参 与现场控制运行 小编程器 PLC 一般有手持型编程器 目前一般由计算机 运行编程 软件 充当编程器 也就是我们系统的上位机 人机界面 最简单的人机界面是指示灯和按钮 目前液晶屏 或触摸屏 式的一 体式操作员终端应用越来越广泛 由计算机 运行组态软件 充当人机界面非常普及 2 4 PLC 的工作原理 PLC 工作过程一般分为三个阶段 即输入采样 用户程序执行和输出刷新三个阶 段 完成上述三个阶段称作一个扫描周期 在整个运行期间 PLC 的 CPU 以一定的扫 描速度重复执行上述三个阶段 1 输入处理阶段 在输入采样阶段 PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据 并将它们存 入 I O 映象区中的相应得单元内 输入采样结束后 转入用户程序执行和输出刷新阶 段 在这两个阶段中 即使输入状态和数据发生变化 I O 映象区中的相应单元的状态 和数据也不会改变 因此 如果输入是脉冲信号 则该脉冲信号的宽度必须大于一个 扫描周期 才能保证在任何情况下 该输入均能被读入 2 程序执行阶段 在用户程序执行阶段 PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序 梯形图 在扫描每一条梯形图时 又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路 并按 先左后右 先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算 然后根据逻辑运 算的结果 刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态 或者刷新该输出线圈 在 I O 映象区中对应位的状态 或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令 即在用户程序执行过程中 只有输入点在 I O 映象区内的状态和数据不会发生变化 而其他输出点和软设备在 I O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生 变化 而且排在上面的梯形图 其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或 数据的梯形图起作用 相反 排在下面的梯形图 其被刷新的逻辑线圈的状态或数据 只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用 3 输出处理阶段 当扫描用户程序结束后 PLC 就进入输出刷新阶段 在此期间 CPU 按照 I O 映 象区内对应的状态和数据刷新所有的输出电路 再经输出电路驱动相应的外设 这时 才是 PLC 的真正输出 第三章 可编程控制器的机型选用 3 1 基于 PLC 的电梯电气控制系统的分析 在 PLC 运行过程中 其 CPU 与各设备之间的信息交换 用户程序的执行 信号采 集 控制量的输出等操作都是按照固定的顺序以循环扫描的方式进行的 每个循环都 要对所有功能进行查询 判断和操作 这种顺序和格式不能人为改变 通常一个扫描 周期 基本要完成六个步骤的工作 包括运行监视 与编程器交换信息 与数字处理 器交换信息 与通讯处理器交换信息 执行用户程序和输入输出接口服务等 在一个 周期内 CPU 对整个用户程序只执行一遍 这种机制有其方便的一面 但实时性差 过长的扫描时间 直接影响系统对信号响应的效果 在保证控制功能的前提下 最大 限度地缩短 CPU 的周期扫描时间是一个很复杂的问题 一般只能从用户程序执行时间 最短采取方法 电梯逻辑控制部分的程序扫描时间已超过 10ms 尽管采取了一些减少 程序扫描时间的办法 但仍无法将扫描时间降到 10ms 以下 同时 制动段曲线采用按 距离原则 每段距离到的响应时间也不宜超过 10ms 为满足系统的实时性要求 在速 度曲线的产生方式中 采用中断方法 从而有效地克服了 PLC 扫描机制的限制 起动加速运行由定周期中断服务程序完成 这种中断不能由程序进行开关 一旦 设定 就一直按设定时间间隔循环中断 所以 起动运行条件需放在中断服务程序中 在不满足运行条件时 中断即返回 为保证制动过程的完成 需在主程序中进行制动条件判断和减速点确定 在减速 点确定之前 电梯一直处于加速或稳速运行过程中 加速过程由固定周期中断完成 加速到对应模式的最大值之后 加速程序运行条件不再满足 每次中断后 不再执行 加速程序 直接从中断返回 电梯以对应模式的最大值运行 在该模式减速点到后 产生高速计数中断 执行减速服务程序 在该中断服务程序中修改计数器设定值的条 件 保证下次中断执行 在 PLC 的内部寄存器中 减速曲线表的数值由大到小排列 每次中断都执行一次 表指针加 1 操作 则下一次中断的查表值将小于本次中断的查表值 门区和平层区的 判断均由外部信号给出 以保证减速过程的可靠性 由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号 行程信号进行控制 而楼层和轿 厢的呼叫是随机的 因此 系统控制采用随机逻辑控制 即在以顺序逻辑控制实现电 梯的基本控制要求的基础上 根据随机的输入信号 以及电梯的相应状态适时的控制 电梯的运行 另外 轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定 并送 PLC 的计数器来 进行控制 同时 每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号 为便于观察 对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示 采用 LED 和发光 管显示 而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示 开关上带有指示灯 3 2 控制要求分析 输入信号端子有内选按钮信号 外选按钮信号 平层 限位信号 厢门限位信号 及公共端 I 等共计 24 个 控制时应分别与 PLC 主机输入端连接 公共端 I 与主机输入 COM 点连接 面板上的输出信号端子有外呼指示灯 轿厢上升下降控制 内选指示灯 厢门控 制 公共端 等共计 18 个 控制时应分别与 PLC 主机输出端连接 公共端 与主机 输出 COM 连接 使用时首先将模型与 PLC 主机输入 输出端口连接好 检查无误后 接通电源 模型处于待机状态 启动 PLC 运行程序 按动模型选层的内呼或外呼按钮 若 PLC 运 行程序编制正确的话 电梯模型将按内 外呼按钮指令正常运行 3 3 输入输出分配 输入信号有 内呼信号 4 个 外呼信号 6 个 开关门信号 2 个 轿厢平层信号 4 个 开关门限位 2 个 上下极限位 2 个 共计 20 个 输出信号有 内呼信号指示 4 个 外呼信号指示 6 个 轿厢上下行 2 个 轿厢上 下行指示 2 个 门电机开关 2 个 轿厢所在楼层指示 6 个 共计 23 个 3 4 机型的确定 FX2N 48MR 001 技术指标 合计总数 48 点 24 点输入 DC24V 24 点继电器输出 尺寸 mm 182 87 90 FX2N 48MR 001 系列 PLC 的功能 1 集成型 高性能 CPU 电源 输入 输出三为一体 对 6 种基本单元 可以以最小 8 点为单位连接输入 输出扩展设备 最大可以扩展输入输出 256 点 2 高速运算 内置 8000 步 RAM 存储器 安装存储盒后 最大可以扩展到 16000 步 3 丰富的软元件范围 根据 PLC 机型选择的基本原则 本设计选择了三菱公司 FX2N 48 MR 001 系列的 PLC 第四章 硬件和软件设计 表 4 1 输入输出分配表 输入输出 01 层内呼 X00001 层内呼指示 Y000 12 层内呼 X00112 层内呼指示 Y001 23 层内呼 X00223 层内呼指示 Y002 34 层内呼 X00334 层内呼指示 Y003 41 层外呼上 X00441 层外呼上指示 Y004 52 层外呼下 X00552 层外呼下指示 Y005 62 层外呼上 X00662 层外呼上指示 Y006 73 层外呼下 X00773 层外呼下指示 Y007 83 层外呼上 X01083 层外呼上指示 Y010 94 层外呼下 X01194 层外呼下指示 Y011 10开门开关 X01210电梯上行 Y012 KM1 11关门开关 X01311电梯下行 Y013 KM2 121 层平层 X01412门电机开 Y014 KM3 132 层平层 X01513门电机关 Y015 KM4 143 层平层 X01614电梯上行指示 Y016 154 层平层 X01715电梯下行指示 Y017 16开门限位 X02016楼层指示 Y020 Y026 17关门限位 X02117 18上极限位 X02218 19下极限位 X02319 4 3 PLC 接线图 图 4 1 为 PLC 输入输出接线图 X000 X023 为输入信号 Y000 Y026 为输出信号 其中 Y020 Y026 分别按顺序接数码管的 A G 显示轿厢所在楼层 输入端的公共端 COMI 接地 输出端的公共端 COM 接 24V 电源 图 4 1 PLC 输入输出接线图 4 4 程序流程图 图 4 2 为电气控制系统的程序流程图 假设电梯停于一楼 则 D0 中的值为 1 此时如果按下三楼向上按钮 则 D9 中赋 值为 3 然后就将 D9 中的值与 D0 中的值相比较 显然 D9 大于 D0 电梯上行 如果 在上行过程中如果按下二楼向上按钮 则先停于二楼 再上行至三楼 如果在上行过 程中按下二楼向下按钮 由于是反向信号 所以电梯先去三楼 所有的上行信号均响 应以后再响应下行信号 如果按下四楼向下按钮 则电梯完成其他外呼向上信号以后 就上行至四楼 电梯到达四楼后 如果同时按下一楼向上按钮 二楼向上按钮 三楼 向上按钮 则轿厢首先下行至一楼响应最远反向呼信号 然后再上行至二楼 三楼 轿厢停于最后响应的 信号所在的楼层 外部信号输入轿厢停于某一层 存储在 D1 D10 中存储在 D0 中 在 D1 D10 中 将第一个得到值的数据存储器中的值 与 D0 中的值进行比较 从而判断上行还是下行 D1 D10 大于 D0 上行下行 首先响应同向向上外 呼信号或内呼信号 响应完毕后或在轿厢 前方再无同向向上信 号 若有反向外呼信 号 则轿厢上行至最 远反向外呼信号所在 楼层 首先响应同向向下外 呼信号或内呼信号 响应完毕后或在轿厢 前方再无同向向下信 号 若有反向外呼信 号 则轿厢下行至最 远反向外呼信号所在 楼层 所有输入信 号均已响应 完毕 Y N Y N 图 4 2 程序流程图 4 5 程序语句 1 内呼信号输入及存储程序 编程思路 以一楼内呼为例 按下 X000 按钮 则 Y000 被接通并保持 直到电梯 到达一楼时利用 X014 常闭触点断开 Y000 在按下 X000 的同时 D1 赋值为 1 从而实 现存储功能 当 Y000 失电时 D1 和 M0 M1 M2 被清零 梯形图如图 4 3 所示 图 4 3 内呼信号输入及存储程序梯形图 2 外呼信号输入及存储程序 编程思路 以二楼向上外呼信号为例 如果电梯不在二楼 此时按下 X006 D7 赋值为 2 M106 得电并保持 如果此时电梯为下行 则 M106 Y017 常开闭合 Y006 得电并且在电梯下降过程中一直保持 如果电梯处于上行阶段 则 M106 Y016 常开 闭合 Y006 得电并保持 直到电梯上行到二楼时失电 Y006 失电时 D7 和 M18 M19 M20 被清零 梯形图如图 4 4 所示 图 4 4 外呼信号输入及存储程序梯形图 3 轿厢停于某层时 所在楼层存于 D0 并用数码管显示程序 编程思路 轿厢停于某层时 该楼层平层开关被接通 为 D0 赋予对应的值 梯形图如图 4 5 所示 图 4 5 轿厢停于某层时 所在楼层存于 D0 并用数码管显示程序梯形图 4 比较判断轿厢上下行程序 编程思路 1 比较程序 按下某楼层按钮则将该按钮所对应的数据寄存器中的值与 轿厢所在楼层数据寄存器 D0 中的值进行比较 从而可以判断上下行 2 判断上下行 程序 当 D1 到 D10 中任一数据寄存器中的值大于 D0 中的值 则轿厢上行 当 D1 到 D10 中任一数据寄存器中的值小于 D0 中的值 则轿厢下行 如果当 D1 到 D10 中任一 数据寄存器中的值既有大于 D0 的 又有小于 D0 的 则轿厢上下行以第一次按下按钮 所对应的数据寄存器中的值与 D0 的比较结果而得 梯形图如图 4 6 所示 图 4 6 比较判断轿厢上下行程序梯形图 5 补充程序 编程思路 电梯停于某层时 按下当前层外呼信号启动开门程序 否则一旦轿厢 停止上下行 电梯外面的人就无法进入轿厢 梯形图如图 4 7 所示 图 4 7 电梯停于某层时 按下当前层外呼信号启动开门程序梯形图 6 开关门程序 编程思路 电梯未平层时 M30 得电 此时手动开关门按钮 X012 和 X013 按下均 无效 M31 和 M32 不得电 电梯平层时 M33 得电 轿厢门打开 延时 3S 后 自动 关闭 程序中 C0 C1 的重要作用 在程序中 C0 C1 的作用是保证每次平层时只有一次开关门 防止轿厢一直上升 或下降而不执行平层开关门程序 同时也防止电梯一直处于开关门状态 电梯平层以后 按下开门按钮或者开门限位开关被触发则 C0 得电 按下关门按钮 或者关门限位开关被触发并且 C0 得电时 C1 得电 在电梯上升或降价过程中即电梯未平层时 C0 清零 当电梯平层并且 C0 被清零时 C1 清零 程序运行时 首先开关门一次 所以 C0 C1 得电 梯形图如图 4 8 所示 图 4 8 开关门程序梯形图 7 电梯轿厢上行程序 编程思路 在比较判断出轿厢上行以后 执行以下程序 首先是内呼信号 如果 电梯在一楼 按下 X001 则 M3 接通 此时 C1 是接通的 所以 M40 得电并自锁直到轿 厢在二楼平层时失电 如果电梯在一楼或二楼 按下 X002 则 M6 接通 M41 得电并自 锁直到轿厢到达三楼时失电 如果电梯在一楼 二楼或三楼 按下 X003 则 M9 接通 M42 得电并自锁直到轿厢到达四楼时失电 外呼信号上行与内呼信号上行原理相同 只是加上外呼信号之后 需要给外呼信号和内呼信号之间加上互锁 至于最远反向呼 功能 如果电梯在一楼 按下二楼向下 X005 则 M72 得电 电梯上行 如果再按下 X007 则 M72 失电 M71 得电 电梯到二楼不停下继续上行 如果再按下 X011 则 M71 失电 M70 得电 电梯直接运行至四楼 需要注意的是 在最远反向呼程序里需要加入内呼信号和外呼信号的互锁 梯形图如图 4 9 所示 图 4 9 轿厢上行程序梯形图 8 轿厢下行程序 编程思路和轿厢上行程序一样 梯形图如图 4 10 所示 图 4 10 轿厢下行程序梯形图 第五章 程序运行 5 1 程序调试 设计一个 PLC 应用系统 关键要解决的第一个问题是进行 PLC 应用系统的功能设 计 即根据受控对象的功能和工艺要求 明确系统必须要做的工作和因此必备的条件 第二个问题是进行 PLC 应用系统的功能分析 即通过分析系统功能 提出 PLC 控制系 统的结构形式 控制信号的种类 数量 系统的规模 布局 第三个问题是根据系统 分析的结果 具体的确定 PLC 的机型和系统的具体配置 总装调试步骤 1 模拟调试 用户编写的程序在总装调试前要进行模拟调试 检查程序无误后可 把 PLC 接到系统里进行总装调试 2 PLC 的外部接线检查 外部接线一定要准确无误 如果用户程序还没有送到机 器里去 可用自行编写的试验程序对外部接线做扫描通电检查 查找接线故障 3 将主电路断开 进行预调 确认接线无误后再接主电路 4 将模拟调好的程序送入用户存储器进行总调试 直到各部分的功能均正常 并 能协调一致成为一个完整的整体控制为止 5 如果调试达不到指标要求 可对硬件 软件调整 一般只对软件作调整 6 全部调试结束以后 将程序固化在 EPROM 盒中保存 5 2 PLC 运用注意事项 PLC 是一种用于工业生产自动化控制的设备 一般不需要采取什么措施 就可以 直接在工业环境中使用 然而 尽管有如上所述的可靠性较高 抗干扰能力较强 但 当生产环境过于恶劣 电磁干扰特别强烈 或安装使用不当 就可能造成程序错误或 运算错误 从而产生误输入并引起误输出 这将会造成设备的失控和误动作 从而不 能保证 PLC 的正常运行 提高 PLC 控制系统可靠性 根据设计要求 安装和使用维护 中必须引起高度重视 多方配合才能完善解决问题 有效地增强系统的抗干扰性能 因此在使用中应注意以下问题 1 工作环境 1 温度 PLC 要求环境温度在0 55 安装时不能放在发热量大的元件下面 四周通风散热 的空间应足够大 2 湿度 为了保证 PLC 的绝缘性能 空气的相对湿度应小于 85 无凝露 3 震动 应使 PLC 远离强烈的震动源 防止振动频率为 10 55Hz 的频繁或连续振动 当使 用环境不可避免震动时 必须采取减震措施 如采用减震胶等 4 空气 避免有腐蚀和易燃的气体 例如氯化氢 硫化氢等 对于空气中有较多粉尘或腐 蚀性气体的环境 可将 PLC 安装在封闭性较好的控制室或控制柜中 5 电源 PLC 对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力 在可靠性要求很高或电源干扰特 别严重的环境中 可