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攀枝花学院plc在电梯中的应用设计,毕业设计
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攀枝花学院本科毕业设计（论文） PLC 应用 设计 PLC 在电梯中的应用 学生姓名： 刘 宏 学生学号： 200310828016 院（ 系）： 电气信息工程 学院 年级专业： 2003 级自动化 指导教师： 王利华 讲师 二 七年 六月nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘 要 I 摘 要 随着我国经济建设的迅猛发展，人们物质生活水平的迅速提高， 建筑塔吊行业 也随之日新月异 的发展起来， 塔吊 不仅是 建筑行业 中的 重 要设备，更是 其他工业建设与生产 生活 的重要 设 备。 在施工建设当中，安全是第一位的，而安全的重中之重就是人身安全。在工程施工的过程中，操作人员总是不可避免的到塔吊的驾驶舱中操作塔吊。如果要真正的提高安全性，那么其中一个办法就是非现场操作，即时异地操作。 作 为工业自动化的重要支柱之一的可编程控制器以其高可靠性和操作简便等特点引到了当今工业控制的潮流。 PLC 是一种新型的通用自动控制装置，它将传统的继电器 接触器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计 。 本设计是用可编程控制器可控制变频器，进而实现塔吊自动控制。另外，对驾驶员实现异地控制， 操作人员对现场情况的把握用现场监视器完成。 采用了比较常用的交流双速电梯。 关键词 可编程控制器； 交流双速电机；监视系统 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACT II ABSTRACT Key words programming logical controller； pairs of speed electric elevatornts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目 录 目 录 摘 要 . I ABSTRACT. II 1 引言 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 课题的要求与内容 . 1 1.3 课题的意义 . 2 2 电梯简介 . 3 2.1 电梯的分类 . 3 2.1.1 按电梯的用途分类 . 3 2.1.2 按驱动系统分类 . 3 2.2 电梯的型号 . 4 2.3 电梯控制技术 . 6 3 可编程控制器概述及工作原理 . 7 3.1 PLC 基础知识 . 7 3.1.1 PLC 的发展历程 . 7 3.1.2 PLC 的构成 . 7 3.2 PLC 控制系统的设计基本原则 . 9 3.3 PLC 软件系统及常用编程语言 . 9 3.3.1 设计一个 PLC 控制系统需要的步骤 . 10 3.4 PLC 的工作原理 . 10 3.4.1 建立 I/O 映像区 . 10 3.4.2 循环扫描的工作方式 . 10 4 电梯 PLC 控制系统设计 . 13 4.1 电梯控制系统的组成 . 13 4.2 电梯拖动方式 . 14 4.3 电梯的电气线路 . 14 4.3.1 交流双速电梯电机主电路 . 14 4.3.2 电气控制线路 . 15 4.4 七层电梯的工作过程 . 16 4.5 PLC 的选型与 I/O 定义 . 17 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目 录 4.5.1 PLC 的选型 . 17 4.5.2 PLC 的 I/O 定义 . 17 4.6 PLC 的外部电路连接 . 19 4.7 电梯的 PLC 控制程序设计 . 20 4.7.1 电梯的启动平层电路的控制 . 22 4.7.2 电梯的换速平层电路的控制 . 23 4.7.3 电梯的选向电路控制 . 25 4.7.4 电梯楼层感应电路的控制 . 28 4 .7.5 轿内指令及厅召唤电路的控制 . 30 4.7.6 电梯的开关门控制 . 35 4.7.7 电梯的报警控制 . 35 5 检验电梯的安全性和可靠性 . 37 5.1 电梯 的安全性 . 37 5.1.1 检验电梯的接地保护 . 37 5.1.2 乘坐电梯时要注意避免以下风险 . 37 5.2 电梯的可靠性 . 38 结论 . 39 参考文献 . 40 附录 :电梯各部分控制程序语句表 . 41 致 谢 . 54 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 引言 1 1 引言 1.1 课题背景 随着时代的发展，社会经济环境的整体提升，作为中国支柱产业之一的房地产业进入了跨越式发展的新阶段。在这个进程当中，作为建筑物附属设备的电梯也有不可估量的发展空间。 在高层建筑不断兴起的今天 ,电梯已成为人类不可缺少的运输工具。目前 ,我国住宅楼电梯大 部分是采用继电器控制的 ,由于控制线路复杂、体积大、故障率高而且难于维护 ,使电梯难以达到安全、稳定、可靠的基本要求 ,事故时有发生。鉴于继电器控制存在着上述的种种弊端， 将 PLC 应用于电梯控制 ,收到了良好效果。可编程控制器应用于电梯控制，用软件编程替代原有继电器硬件布线控制，使控制系统具有了极大的柔性和通用性。同时，由于 PLC 功能齐全、应用灵活，能够满足电梯控制的要求而且具有抗干扰性能强、操作方便、维护简单等特点，使得系统可靠性大大提高。 目前在电梯中所应用的交流双速或可控硅调压调速控制方式里逻辑部件均由继电器、 选层器完成。但随着时间的推移其触头就会磨损、插接口会严重氧化造成接触不良，缺少设备维护时甚至会出现困人、冲顶、乱层、蹾底等现象，所有这些都不利于电梯的维修和安全运行。但现有的电梯系统其机械部分性能良好，所以用变频器和 PLC 改造原有的控制系统即可以满足客户对电梯的服务质量的要求又可以节约资金避免不必要的重复投资。作为高层住宅和写字楼里的垂直运输工具，中国城市的电梯需求量正以每年超过 20的速度快速增长。当前，中国的电梯需求量已达 100 万台。据悉，中国目前每万人拥有电梯 4 台，是世界平均水平的 1 3，全国经常使用 的电梯大约 53 万台，还要拥有 100 万台电梯才能满足生活需求。专家预计，电梯总量达到 150 万台后，每年更新还有 7 万台左右的需求，中国作为世界最大的电梯市场将维持相当长的时期。受中国市场巨大潜力的吸引，世界知名电梯品牌已纷纷涉足中国市场。奥的斯、三菱和日立三大国际品牌已占据中国半数以上的市场份额。 1.2 课题的 要求与 内容 电梯是用电力拖动，将具有乘客或载货的轿厢，运行于铅垂的两列刚性导轨之间，运送乘客或货物的固定设备。电梯 的种类很多。但在控制方式上大多采用继电器 接触器控制。由继电器 接触器组成的自动控制系 统，是通过电器间固定接线来实现顺序控制的，往往是针对具体的被控对象，设计出专用的电器控制线路周期长、造价高，维修不便。如果用可编程控制器 (programming logical nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 引言 2 controller)来代替上述的继电器 接触器控制系统，将会为电梯控制系统提高到 一个新的高度。 PLC具有可靠性高的特点，作为工业控制，可靠性最为重要， PLC的输入、输出即 I/O部分，采用光电隔离的措施，具有很强的抗干扰能力。同时， PLC的编程简单，操作方便，改变程序灵活，这样会为技术指 标的改善，系统的更新，提供方便之门。 全自动控 制的电梯应具备下述功能： 设有司机操纵、无司机操纵及检修三种工作状态。 无司机操纵延时自动关门或按按钮自动关门，到站自动平层开门。 按内、外召唤指令信号自动定向。 自动起动加速、制动减速及自动停车。 在减速时慢速运行。 电梯能自动进行开、关门控制。 具有消防运行控制。 具有超载不 开动电 梯及防夹人功能。 具有电梯的一切安全保护功能。 本课题内容是用 PLC设计一个 七 层乘客电梯的 电气控制部分。 首先介绍了电梯的简介和 可编程控制器概述及工作原理， 再阐述了七层电梯的基本结构，最主要部分 是设计电梯的 PLC控制系统 ， 最后是检验此系统设计的安全性与可靠性。 主要任务是用可编程控制器指令和相关的编程软件编写能够实现控制该七 层乘客电梯的程序，并合理地利用 PLC的硬件资源和软件资源，提高电梯的安全可靠性和操作的灵活性，减少 PLC的输入输出端口，充分利用各种指令的简化控制程序，做到控制程序应尽量简单，便于理解，并有一定的规律性以便能适合于不同控制楼层的要求，对于外部控制电路尽可能可靠简单，控制性能好。 1.3 课题的意义 本课题的研究意义在于我们可以更全面地掌握可编程控制器在电梯中的应用技术，深刻理解可编程控制器的 指令应用。 近 半个世纪 ,随着大型和巨型楼宇的兴建 ,电梯得到了快速的发展 。 在电梯逻辑控制方面 ,由于 PLC 具有编程软件采用易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠、易操作、维修方便等特点 ,使 PLC 已全面代替原来的继电器控制 。 控制系统主要由 PLC、变频器及旋转编码器组成。 PLC 负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起、停等信号，同时变频器也将工作状态信号送给 PLC，形成双向联络关系 ,它是系统的核心 ； 变频器实现电机的调速 ； 旋转编码器负责数值转换和计数。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 电梯简介 3 2 电梯简介 2.1 电梯的 分类 2.1.1 按电梯的用途分类 乘客电梯：为运送乘客而设计的电梯。主用与宾馆，饭店，办公楼，大型商店等客流量大的场合。这类电梯为了提高运送效率，其运行速度比较快，自动化程度比较高。轿厢的尺寸和结构形式多为宽度大于深度，使乘客能畅通地进出 ，而且安全设施齐全，装潢美观。 载货电梯：为运送货物而设计的并通常有人伴随的电梯。主要用于两层楼以上的车间和各类仓库等场合。这类电梯装潢不太讲究 ；自动化程度和速度一般比较低； 而载重量和轿厢尺寸的变化范围则比较大。 住宅电梯：为提供住宅楼使用设计的电梯，一般采用 下集选控制方式 ， 允许残疾人的轮椅，童车及家具等乘坐。 杂物电梯：供图书馆，办公楼，饭店等运送图书，文件，食品等物品。但不允许人员进入电梯。此种电梯结构简单，操纵按钮在厅门外侧，无乘人必备的安全装置。 船用电梯：固定安装在船舶上为乘客和船员或其他人员使用的电梯。船用电梯速度应小于或等于 1m/s， 能在船舶摇晃中工作。 汽车用电梯：用于垂直运输各种车辆。这种电梯的轿厢面积比较大结构牢固，梯速不大于 1m/s。有时无轿厢顶，其特点是大轿厢，大载重量。常用与立体停车场及汽车库等场所。 观光电梯：观光电梯 是一种供乘客观光用的，轿厢透明的电梯。一般安装在高大建筑物的外壁供乘客观光建筑物的周围外景。 病床电梯：病床电梯是为医院运送病床而设计的电梯。 消防梯：火警情况下能适应消防员专用的电梯，非火警情况下可作为一般客梯或货梯使用。消防梯轿厢的有效面积应不小于 1.4 m2。额定载重量不得低于630kg。庭门口宽度不得少于 0.8m，并要求以额定速度从最低一个停站直驶运行到最高一个停站（中间不停层）的运行速度时间不得超过 60s。 建筑施工电梯：建筑施工电梯指建筑施工与维修用的电梯。 2.1.2 按驱动系统分类 交流电梯，牵引电动机是交流异步电动机的有以下四类： 1) 交流单速电梯：牵引电机为交流单速异步电动机，梯速 v 0.4m/s。例如用于杂物梯等。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 电梯简介 4 2) 交流双速电梯：牵引电机为电梯专用的变极对数的交流异步电动机，梯速v 1m/s，提升高度 h 50m。 3) 交流调速电梯：牵引电梯为电梯专用的单速或多速交流异步电机，而电动机的驱动控制系统在电梯的起动加速 -稳速 -制动减速（或仅是制动减速）的过程中采用调压调速或涡流制动器调速或变频变压调速的方式，梯速 v 2m/s，提升高度 h 50m。 4) 交流高速电梯：牵 引电机为电梯专用的低转速的交流异步电动机。其驱动控制系统为变频变压加矢量的 VVVF 系统。其梯速 v 2m/s，一般提升高度 h 120m。 直流电梯，牵引电动机是电梯专用直流电动机有以下两类： 1) 直流快速电梯：牵引电动机给减速箱后驱动电梯，梯速 v 2m/s。现在由直流发电机供电给直流电动机 的直流快速电梯已被淘汰，今后若有直流快速电梯的话，也将由晶闸管供电的直流快速电梯， 一般提升高度 h 50m。 2) 直流高速电梯：牵引电动机为电梯专用的低转速直流电动机。电动机获得供电的方式是 直流发电机组供电 和 晶闸管供电 两种，其梯速 v2m/s，一般的提升高度 h 120m。 液压电梯，电梯的升降是依靠液压传动的有以下两类： 1) 柱塞直顶式：液压缸柱塞直接支撑在轿厢底部。通过柱塞的升降而使轿厢升降的液压提。梯速 v 1m/s，一般提升高度 h 20m。 2) 柱塞侧顶式 ： 油缸柱塞设置于轿厢两侧，通过柱塞升降使轿厢升降的液压梯，梯速 v 0.63m/s。一般提升高度 h 15m。 2.2 电梯的型号 电梯的型号编制方法是 采用一组字母和数字，以简单明了的方式，将电梯的基本规格的主要内容表示出来。我国 颁布 标准中规定了如下的电梯型号 编制法 如图 2.1、表 2.1、表 2.2、表 2.3、表 2.4 所示 。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 电梯简介 5 图 2.1 电梯型号识别图 表 2.1 品种（组）代号表 产品品种 代表汉字 拼音 采用代号 产品品种 代表汉字 拼音 采用代号 乘客电梯 客 KE K 杂物电梯 物 WU W 载客电梯 货 HUO H 船用电梯 船 CHUAN C 客货（两用）电梯 两 LIANG L 观光电梯 观 GUAN G 病床电梯 病 BING B 汽车用电梯 汽 QI Q 住宅电梯 住 ZHU Z 表 2.2 类别代号表 产品类别 代表汉字 拼音 采用代号 电梯 梯 Ti T 液压梯 表 2.3 拖动方式代号表 拖动方式 代表汉字 拼音 采用代号 拖动方式 代表汉字 拼音 采用代号 交流 交 JIAO J 液压 液 YE Y 直流 直 ZHI Z 齿轮齿条 齿 CHI C 表 2.4 控制方式代号表 控制方式 代表汉字 采用代号 控制方式 代表汉字 采用代号 手柄开关控制，自动门 手，自 SZ 信号控制 信号 XH 手柄开关控制，手动门 手，手 SS 集选控制 集选 JX 按钮控制，自动门 按，自 AZ 并联控制 并联 BL 按钮控制，手动门 按，手 AS 梯群控制 群控 OK nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 电梯简介 6 2.3 电梯控制技术 所谓电梯控制技术是指电梯的传动系统及操纵系统的电气自动控制。 从理论上讲，电梯是垂直运动的运输工具， 电梯在垂直运行过程中，有起点站也有终点站。 各站 门 厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘 坐 人员召唤电梯用的 召唤按钮。一般电梯在两端站的召唤箱上各设置一只按钮， 中间层站的召唤箱各设置两只按钮。对于无 司机控制的电梯，在各层站的召唤箱上均设置一只按钮， 而电梯的轿厢内部设置有（杂 物电梯除外）操纵箱。操纵箱上设置有手柄开关或与层站对应的按钮，操纵箱上的按钮 分外指令按钮和 内指令按钮 。外指令按钮发出的电信号称为外指令信号，内指令按钮发出的电信号成为内指令信号。作为电梯基站的厅外召唤箱，除设置一只召唤按钮外，还 应设置一只钥匙开关，以便下班关电梯时使用。司机或管理人员把电梯开到基站后，可以通过专用钥匙扭动该钥匙开关， 把电梯的厅门关闭妥当后，自动切断电梯控制电源或动力电源。 我国 20 世纪 70 年代 主要采用的电梯 是交流双速电梯。其调速方法是采用改变电梯牵引电动机的极对数，两种或两种不同级对数的绕组 ，其中极数少的绕组称为高速绕组，极数多的绕组称为低速绕组。高速绕组用于电梯的起动及稳速运行，低速绕组用于制动及电梯的维修。 20 世纪 80 年代盛行的交流调压调速电梯，其性能优越于交流双速电梯。调压调速方法是改变三相异步电机的定子供电电压实现电动机的调 速。由于电梯制动减速性能要求较高，所以采用的制动方法也有所不用， 通常多为能耗制动。 在能耗制动中，将电机定子绕组接至直流电源，再加上采用闭环控制方式，从而有效地控制了能耗制动转距，使制动减速过程快速平稳，且制动精度高。 在 20 世纪 90 年代，调压调频调速电梯 （ VVVF 电梯） 开始占领市场。调压调频调速电梯 的调速方法是调节电机定子绕组供电电压的幅值及频率。在 VVVF 电梯的传动系统中，大量采用了微机控制技术及脉冲宽度调制技术，脉冲宽度调制器（ PWM）保证了由逆变器输送至三相异步电机定子电压波形为等效 正弦波形。调压调频调速电梯传动系统中还广泛的采用了矢量变换技术， 使交流电机转速的控制类似直流电机。 VVVF 电梯由于其体积小， 重量轻，运行效率高，又节约能源，几乎包括了以往所用的电梯的优点，再加上极为完善的调速性能，因此它的应用几乎完全可以和直流电梯相媲美。 大家都知道交流电动机具有结 构紧凑，维修简单等特点。单双速交流电动机拖动系统采用开环方式控制，线路简单，价格较低，因此目前仍在电梯上广泛应用。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 可编程控制器概述及工作原理 7 3 可编程控制器概述及工作原理 3.1 PLC 基础知识 3.1.1 PLC 的发展历程 在工业生产过程中， 有 大量的开关量顺序控 制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护 控制， 而且在工业生产过程中也有 大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 1968 年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出 了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable Controller（ PC） 。 3.1.2 PLC 的构成 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。 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。 对于使用者来说，不必 详细 了解 CPU 的内部电路， 只 需了解 各部分的工作机制 即可 。 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 振 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。 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nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 可编程控制器概述及工作原理 8 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。 常用的 I/O 分类如下： 开关量：按电压水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模 拟 量 ： 按 信 号 类 型 分 ， 有 电 流 型 （ 4-20mA,0-20mA ）、 电 压 型（ 0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 除了上述通用 I/O 外，还有特殊 I/O 模块 ，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 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）。 底板或机架 大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是在 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；在 机械上，实 现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 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。 PLC 的通信联 网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。 PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、 PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数 PLC 具有 RS-232 接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。 PLC的通信现在主要采用通过多点接口（ MPI）的数据通讯、 PROFIBUS 或工业以太网nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 可编程控制器概述及工作原理 9 进行联网。 3.2 PLC 控制系统的设计基本 原则 PLC 控制系统的设计基本原则 如下： 最大限度的满足被控对象的控制要求 ； 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 ； 保证控制系统安全可靠 ； 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。 3.3 PLC 软件系统及常用编程语言 PLC 软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由 PLC 厂家提供并已固化在 EPROM 中，不能直接存取 和干预。用户程序是用户根据现场控制要求，用 PLC 的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。 比如，用西门子公司的 PLC 的话， STEP7 是用于SIMATIC 可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包，也就是用户程序，我们就是使用 STEP7 来进行硬件组态和逻辑程序编制，以及逻辑程序执行结果的在线监视。PLC 提供的编程语言 ， 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 ： 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 ； 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； 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，只能做中间继电器供 CPU 内部使用； 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作 条件使用； 语句表语言，类似于汇编语言； 逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能 ,左 边画输入 ,右边画输出。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 可编程控制器概述及工作原理 10 3.3.1 设计一个 PLC 控制系统需要 的 步骤 设计一个 PLC 控制系统需要以下几步骤： 系统设计与设备选型 。 1） 分析所控制的设备或系统。 PLC 最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。 2） 判断一下所 要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求 ,如果 I/O 点数不够，就必须增加输入 /输出模块。 3） 判断所要控制的设备或系统的复杂程度 ，分析内存容量是否够。 I/O 赋值 。 （分配输入 /输出 点 ） 1） 将所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值，与 PLC 的输入编号相对应。 2） 将所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值，与 PLC 的输出编号相对应。 设计控制原理图 。 1） 设计出较完整的控制草图。 2） 编写控制程序。 3） 在达到控制目的的前提下尽量简化程序。 将程序写入可编程控制器。 编辑调试修程序 。 1） 程序查错 。 (逻辑及语法检查） 2） 在局部插入 END，分段调试程序。 3） 整体运行 调试 。 监视运行情况 。 在监视方式下，监视一下控制程序的每个动作是否正确。如不正确返回步骤 ，如果正确则作第七步。 运行程序 。 （ 为了防止程序丢失，一定要备份程序 ） 3.4 PLC 的工作原理 3.4.1 建立 I/O 映像区 在 PLC存储器内开辟了 I/O映像区 。 I/O映像区的大小由 PLC的系统程序确定。对于系统的一个输入点总有输入映像区的某一位与之对应。对于系统的每一个输出点都有输出映像区的某一位与之对应。系统的输入、输出的编址号与 I/O 映像区的映像寄存器地址号相对应。 3.4.2 循环扫描的 工作方式 PLC 的工作过程 PLC 上电后，在系统程序的监控下，周而复始地按一定的顺序对系统内部的各nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 可编程控制器概述及工作原理 11 初始化 CPU自诊断 通信信息处理 与外部设备交换信息 执行用户程序 输入输出信息处理 种任务进行查询、判断和执行，这个过程实质上是按顺序循环扫描的过程。执行一个循环扫描过程所需的时间称为扫描周期，其典型值为 1100ms。 PLC 的工作过程如图 3.1 所示。 图 3.1 PLC 的工作过程 1） 初始化： PLC 上电后，首先进行系统初始化 清除 内部继电器区，复位定时器等。 2） CPU 自诊断： PLC 在每个扫描周期都要进入 CPU 自诊断阶段，对电源、 PLC内部电路、用户程序语法进行 检查；定期复位监控定时器等，以确保系统可靠允许。 3） 通信信息处理：在每个通信信息处理扫描阶段，进行 PLC 之间以及 PLC 与计算机之间的信息交换； PLC 与其他带微处理器的智能装置通信，例如，智能模块；在多处理器系统中， CPU 还要与数字处理器交换信息。 4） 与外部设备交换信息： PLC 与外部设备连接时，在每个扫描周期内要与外部设备交换信息。这些外部设备有编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机等。编程器是人机交互的设备，通过它，用户可以进行程序的编制、编辑、调试和监视等。用户把应用程序输入到 PLC 中， PLC 与编 程器要进行信息交换。当在线编程、在线修改、在线运行监控时，也要求 PLC 与编程器进行信息交换。在每个扫描周期内都要执行此项任务。 5） 执行用户程序： PLC 在运行状态下，每一个扫描周期内都要执行用户程序。执行用户程序时，是以扫描的方式按顺序逐句扫描处理的，扫描一条执行一条，并把运算结果存入输入映像区对应位中。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 可编程控制器概述及工作原理 12 6） 输入 /输出信息处理： PLC 在运行状态下，每一个扫描周期都要进行输入、输出信息处理。以扫描的方式把外部输入信号的状态存入输入映像区；将运算处理后的结果存入输出映像区，直至传送到外部被控设备。 PLC 周而 复始地巡回扫描，执行上述整个过程，直至停机。 用户程序的循环扫描过程 PLC 的工作过程，与 PLC 的操作方式有关。有两个操作方式： STOP 方式和 RUN方式。在扫描周期内， STOP 方式与 RUN 方式的主要差别是在于： RUN 方式下执行用户程序，而在 STOP 方式下不执行用户程序。 1) 输入采样阶段 PLC 在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的状态，并将此状态存入输入映像区，这是一种集中采样方式。输入映像区的信息供用户程序执行时取用。在程序执行期间即使外部输入信号状态发生变化，输入映像区的内容也不会改变， 这些变化 只有到下一个扫描周期的输入采样阶段才被读入。 2) 程序执行阶段 PLC 在程序执行阶段，在无中断或跳转指令的情况下，根据梯形图程序从首地址开始按自左向右、自上而下的顺序，对每条指令逐句进行扫描（即按存储器地址递增的方向进行），扫描一条，执行一条。执行程序时，梯形图中的输入继电器的状态取自于内部输入映像寄存器的状态，并将运算的结果，即输出继电器的状态存放在内部输出映像寄存器中。事实上，在执行程序的过程中所取用输入、输出信号的数据均取自于输入和输出映像寄存器；程序执行的结果则写到相应的输出映像寄存器所对 应的位（但不是实际输出）。输出映像区的内容将随着程序执行的进程而变化。 3) 输出刷新阶段 当所有指令执行完毕后，进入输出刷新阶段， PLC 将输出映像区的内容集中转存到输出锁存器，然后传送到各相应的输出端子，最后再驱动实际输出负载，这才是 PLC 的实际输出，这是一种集中输出的方式。 用户程序执行过程中，集中采样与集中输出的工作方式是 PLC 的一个特点，在采样期间，将所有输入信号（不管该信号当时是否要用）一起读入，此后在整个程序处理过程中 PLC 系统与外界隔开，直至输出控制信号。外界信号状态的变化要到下一个工作周期再 与外界交涉。这样从根本上提高了系统的抗干扰能力，提高了工作的可靠性。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 电梯 PLC 控制系统设计 13 4 电梯 PLC 控制系统设计 4.1 电梯控制系统的组成 曳引系统 曳引系统有曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成 。 曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。曳引钢丝的两端分别连接轿厢和对重，依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。当钢丝的绕绳比大于 1 时，在轿厢顶和对重架上应增 设反绳轮。反绳轮的个数可以是 1 个、 2 个甚至 3 个，这与曳
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