1、目錄摘要 Abstract引言1第一章 電梯簡(jiǎn)介11.1 電梯的基本特點(diǎn)11.2 電梯的工作原理51.3 電梯的控制技術(shù)7第二章 PLC可編程控制器102.1 PLC的起源與發(fā)展102.2 PLC控制原理及其組成112.3 可編程控制器PLC編程語(yǔ)言182.4 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)20第三章 PLC控制電梯的設(shè)計(jì)233.1 電梯運(yùn)行的理想曲線233.2 電梯控制系統(tǒng)特性253.3 I/O點(diǎn)數(shù)及其分配263.4 電梯內(nèi)部PLC編程273.5 電梯外部PLC編程313.6 電梯的開(kāi)、關(guān)門程序343.7 電梯到達(dá)指定樓層后的停止36結(jié)論38結(jié)束語(yǔ)39參考文獻(xiàn)40引言隨著社會(huì)的發(fā)展，使用電梯越來(lái)越

2、普遍，已從原來(lái)只在商業(yè)大廈、賓館過(guò)渡到在辦公室、居民樓等多種建筑中，并且對(duì)電梯功能的要求也不斷提高，其相應(yīng)控制方式也在不斷發(fā)生變化。電梯的微機(jī)化控制主要有：PLC控制、單板機(jī)控制、單片機(jī)控制、單微機(jī)控制、多微機(jī)控制和人工智能控制等。這里使用PLC控制，設(shè)計(jì)一個(gè)12 樓層單層的電梯控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)具有使用安全可靠，功能全面的特點(diǎn)，方便人們生活。第一章 電梯簡(jiǎn)介1.1 電梯的基本特點(diǎn)1、 電梯的分類：按用途分： 乘客電梯：為運(yùn)送乘客而設(shè)計(jì)的電梯。主用與賓館，飯店，辦公樓，大型商店等客流量大的場(chǎng)合。這類電梯為了提高運(yùn)送效率，其運(yùn)行速度比較快，自動(dòng)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

3、，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(jì)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(cāng)庫(kù)等場(chǎng)合。這類電梯裝潢不太講究自動(dòng)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(jì)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(shū)館，辦公樓，飯店等運(yùn)送圖書(shū)，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(jiǎn)單，操縱按鈕在廳門外側(cè)，無(wú)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

4、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(shí)無(wú)轎廂頂，其特點(diǎn)是大轎廂，大載重量。常用與立體停車場(chǎng)及汽車庫(kù)等場(chǎng)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(jì)的電梯。其特點(diǎn)是轎廂窄而寬，常要求前后貫通開(kāi)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。庭門口寬度不得少于0.8M，并要求以額定速度從最低一個(gè)停站直駛運(yùn)行到最高一個(gè)停站（中間不停層

5、）的運(yùn)行速度時(shí)間不得超過(guò)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(chǎng)。供運(yùn)送顧客或乘客上下樓用。 自動(dòng)人行道（自動(dòng)步梯）：用于檔次要求很高的國(guó)際機(jī)場(chǎng)，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(jì)的電梯。如防爆電梯，防腐電梯等。如圖所示： 自動(dòng)扶梯 觀光電梯 乘客電梯 載物電梯 雜物電梯 升降機(jī)施工電梯 醫(yī)用電梯按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類：A交流電梯，牽引電動(dòng)機(jī)是交流異步電動(dòng)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(dòng)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)為電梯專用的

6、變極對(duì)數(shù)的交流異步電動(dòng)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(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在電梯的起動(dòng)加速-穩(wěn)速-制動(dòng)減速（或僅是制動(dòng)減速）的過(guò)程中采用調(diào)壓調(diào)速或渦流制動(dòng)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(dòng)機(jī)。其驅(qū)動(dòng)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。B直流電梯，牽引電動(dòng)機(jī)是電梯專用直流電動(dòng)機(jī)有以下兩類： 直流快速電梯：牽引電動(dòng)機(jī)給減速箱后驅(qū)動(dòng)電梯，梯速V2.0M/S。現(xiàn)在由直流發(fā)電機(jī)供電給直流電動(dòng)機(jī)的一個(gè)直流快速電

7、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(dòng)機(jī)為電梯專用的低轉(zhuǎn)速直流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)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。C液壓電梯，電梯的升降是依靠液壓傳動(dòng)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(guò)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(guò)柱塞升降使轎廂升降的液壓梯，梯速V0.63。一般提升高度h15M。2、 電梯的主要參數(shù)及規(guī)格圖1 電梯吊索類型

8、圖（a）平繞11吊索法；（b）21吊索法；（c）全繞11吊索法對(duì)重裝置；牽引繩；導(dǎo)向輪牽引繩；對(duì)重輪；轎廂；復(fù)繞輪；轎頂輪；（1）額定載重量（kg）：制造和設(shè)計(jì)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(kāi)門及其他特殊要求等，以及對(duì)轎頂，轎底，轎壁的處理。顏色的選擇，對(duì)電風(fēng)扇，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(kāi)門寬度(mm)：轎廂門和層門完全開(kāi)啟的凈寬度。（6）開(kāi)門方向：人在轎廂外面對(duì)轎廂門向左方向開(kāi)啟為左開(kāi)門，門向右方向開(kāi)啟為右開(kāi)門，兩扇門分別向左右開(kāi)啟者為中開(kāi)門，也稱中分門。（7）牽引方式

9、：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(jì)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(dòng)系統(tǒng)的形式等。如交流電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。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

10、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。1.2 電梯的工作原理當(dāng)曳引機(jī)組的曳引輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)鋼絲繩來(lái)升降轎廂，曳引鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對(duì)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(shí)，電梯正常運(yùn)行，繩槽之間無(wú)打滑現(xiàn)象。具體圖形見(jiàn)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(dòng)時(shí)： （式1）式中：S1

11、曳引鋼絲繩轎廂一邊的拉力（N）；S2曳引鋼絲繩對(duì)重一邊的拉力（N）；曳引繩在曳引輪上的包角，一般；復(fù)繞時(shí)，計(jì)算時(shí)用弧度值。自然對(duì)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)，常取（式2）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(duì)重裝置重量（N）；-電梯加速度。（2）當(dāng)轎廂空載時(shí)，以額定速度上升制動(dòng)時(shí)，（式3）, ， 。如圖：1.3 電梯的控制技術(shù)所謂電梯控制技術(shù)是指電梯的傳動(dòng)系統(tǒng)及操縱系統(tǒng)的電氣自動(dòng)控制。

12、作為我國(guó)20世紀(jì)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(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，兩種或兩種不同級(jí)對(duì)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(dòng)及穩(wěn)速運(yùn)行，低速繞組用于制動(dòng)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(dòng)機(jī)的調(diào)速。由于電梯制動(dòng)減速性能要求較高，所以采用的制動(dòng)方法也有所不用。通常多為能耗制動(dòng)。在能耗制動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)距，使制動(dòng)減速過(guò)程快速平穩(wěn)，且制動(dòng)精度高。20世紀(jì)90年

13、代，調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速電梯開(kāi)始占領(lǐng)市場(chǎng)。調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速電梯（簡(jiǎn)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(dòng)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(jiǎn)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(dòng)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(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。單雙速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)

14、系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)方式控制，線路簡(jiǎn)單，價(jià)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(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)國(guó)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(dòng)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(jià)卻比直流電梯低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，多用于2米/秒以下的電梯。直流電動(dòng)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(dòng)機(jī)組形式驅(qū)動(dòng)。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(jià)

15、高，因此常用于對(duì)對(duì)速度，舒適感要求較高的建筑物中。可控硅直接供電拖動(dòng)系統(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(wèn)題。(尤其是低速段)應(yīng)此應(yīng)用較晚，它幾乎與微機(jī)同時(shí)應(yīng)用，比起電動(dòng)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(wèn)世。它采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，卻可以達(dá)到直流電動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)。總之，從理論上講，電梯是垂

16、直運(yùn)動(dòng)的運(yùn)輸工具，無(wú)需旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)拖動(dòng)，更新的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際上就是直線電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。電梯在垂直運(yùn)行過(guò)程中，有起點(diǎn)站也有終點(diǎn)站。對(duì)于三層樓以上的建筑物的電梯，起點(diǎn)站和終點(diǎn)站之間還有停靠站，起點(diǎn)站設(shè)在一樓，終點(diǎn)站設(shè)在最高十二樓。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(duì)于無(wú)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(kāi)關(guān)或與層站對(duì)應(yīng)的按鈕

17、或觸鈕，操縱箱上的按鈕或觸鈕城內(nèi)指令按鈕或觸鈕。外指令按鈕或觸鈕發(fā)出的電信號(hào)稱為外指令信號(hào)，內(nèi)指令按鈕或觸鈕發(fā)出的電信號(hào)成為內(nèi)指令信號(hào)。20世紀(jì)80年代中期后，觸鈕已被微動(dòng)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(kāi)關(guān)，以便下班關(guān)電梯時(shí)。司機(jī)或管理人員把電梯開(kāi)到基站后，可以通過(guò)專用鑰匙扭動(dòng)該鑰匙開(kāi)關(guān)。把電梯的廳門關(guān)閉妥當(dāng)后，自動(dòng)切斷電梯控制電源或動(dòng)力電源。第二章 PLC可編程控制器 2.1 PLC的起源與發(fā)展在可編程控制器誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，繼電器控制系統(tǒng)通常可以看成由輸入電路，控制電路，輸出電路和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)這4個(gè)部分組成

18、的，其中輸入電路也是由按鈕，行程開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)，傳感器等構(gòu)成，用已向系統(tǒng)送入控制信號(hào)。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(duì)象，如電動(dòng)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(guò)導(dǎo)線將各個(gè)分立的繼電器、電子元器件連接起來(lái)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施控制；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)是指被控制的對(duì)象（如電動(dòng)機(jī)等）或生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已越來(lái)越難以適應(yīng)，因?yàn)槔^電器控制電路通常是針對(duì)著某一固定的動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的。它的控制功能也僅僅只局限于邏輯控制、定時(shí)，計(jì)數(shù)等這樣一些

19、簡(jiǎn)單的控制，一旦動(dòng)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(jì)、布線、裝配和調(diào)試。顯然，這樣的控制系統(tǒng)完全無(wú)法滿足日新月異且競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。這就迫使人們要放棄原來(lái)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(guó)通用汽車公司（GM）于1968年提出了公開(kāi)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(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）就研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器。在這一時(shí)期，可編程序控制器雖然采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但實(shí)際上只能完成順序控制，即僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)，計(jì)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（Progr

20、ammable 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(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì)NEMA（National Electrical Manufacturers Association）將之正式命名為PC（Programmable Controller）。值得注意的是，因?yàn)閭€(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱也是PC（Personal Computer），有時(shí)為了避免混淆，人們習(xí)慣上仍將可編程序控制器簡(jiǎn)

21、稱PLC（盡管這是早期的名稱）。本文采用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(jì)上、性能價(jià)格比等方面有了重大突破。可編程序具有了高速計(jì)數(shù)、中斷技術(shù)、PID控制等功能，同時(shí)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(guó)際電工委員會(huì)（IEC）制定了PLC的標(biāo)準(zhǔn)，并給出了它的定義。“可編程序控制器是一種數(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(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算

22、，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等才操作，并通過(guò)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(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。”綜上所述，PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。這種裝置具有體積小，功能強(qiáng)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(píng)。他經(jīng)過(guò)短短的幾十年發(fā)展后，現(xiàn)在已成為現(xiàn)代工業(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P

23、LC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(guò)采用硬件接線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而PLC控制系統(tǒng)的控制功能是通過(guò)存儲(chǔ)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不僅可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)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(shí)和計(jì)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(gè)甚至上百個(gè)定時(shí)器，計(jì)數(shù)器。隨著計(jì)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(gè)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(dòng)化。盡管現(xiàn)在的PLC控制系統(tǒng)已發(fā)生了很大的變化，但是從自動(dòng)控制的角度來(lái)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

24、相似之處。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(kāi)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(kāi)環(huán)或閉環(huán)過(guò)程控制，甚至多級(jí)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(shì)。2.2PLC控制原理及其組成1 PLC的基本工作原理：PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方

25、式1每次掃描過(guò)程，集中采集輸入信號(hào)，集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。2輸入刷新過(guò)程，當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。3一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3）指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非常快的。6由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。2 PLC控制系統(tǒng)的組成：PLC控制系統(tǒng)像一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件兩個(gè)部分組成

26、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(yǔ)言和編程支持工具軟件。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)模可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。下面對(duì)構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡(jiǎn)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(gè)部件都在同一機(jī)殼內(nèi)）外，目前市場(chǎng)多數(shù)的PLC都已采用模塊化的結(jié)構(gòu)（PLC的各個(gè)部件獨(dú)立封裝，稱之為模塊）。在PLC中各個(gè)模塊均通過(guò)系統(tǒng)總線相互連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中最核心的模塊是主控模塊（也稱CPU），它包括：CPU，存儲(chǔ)器，通信接口等部分。

27、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(lái)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(gè)機(jī)器有條不紊的協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的控制。CPU的具體作用如下：執(zhí)行接受，存儲(chǔ)用戶程序的操作指令。用以掃描方式來(lái)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(chǔ)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(hào)，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(qǐng)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8086，80286，80386等），單片機(jī)芯

28、片，位片式處理器。一般來(lái)說(shuō)，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(duì)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(wú)故障工作時(shí)間達(dá)幾十萬(wàn)小時(shí)以上。存儲(chǔ)器：PLC系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序，用

29、戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：采用PROM或EPROM芯片存儲(chǔ)器。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲(chǔ)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(wèn)和修改這部分存儲(chǔ)器的程序。存儲(chǔ)器區(qū)：工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過(guò)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(zhǎng)久保存，因此采用隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映象區(qū)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器預(yù)置和當(dāng)前數(shù)值的數(shù)據(jù)。用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：用于存放用戶經(jīng)編程器或計(jì)算機(jī)輸入的應(yīng)用程序。一般采用EPROM或EEPROM存儲(chǔ)器，用戶可檫寫(xiě)重新編程。用戶程序存儲(chǔ)器的容量一般就代表PLC的標(biāo)稱容量。通常，小

30、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(gè)或一個(gè)以上的通信接口（簡(jiǎn)稱通信口），用以與計(jì)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(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，它與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò)I/O模塊實(shí)現(xiàn)的。生產(chǎn)過(guò)程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開(kāi)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(chǎng)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(kāi)發(fā)出各種型號(hào)的模塊供用戶選擇。對(duì)于輸入/輸出模塊有：數(shù)字量輸入/輸出模塊，開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊，模擬量輸入/輸出模塊，交

31、流新號(hào)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(chǔ)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(jì)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(chǔ)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(chǔ)器所需的直流電源，是整個(gè)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(kāi)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，這樣就避免了因外部電源不合格而引起的外部

32、故障。I/O電路PLC的基本功能就是控制，它采集被控對(duì)象的各種信號(hào)。經(jīng)過(guò)PLC處理后，通過(guò)執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)控制。輸入電路就是被控對(duì)象（需要進(jìn)行控制的機(jī)器，設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程）進(jìn)行檢測(cè)，采集，轉(zhuǎn)換和輸入。另外，安裝在控制臺(tái)上的按鈕，開(kāi)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(hào)，對(duì)被孔對(duì)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(duì)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(xiě)的程序送到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器。因此，它的主要任務(wù)是輸入程序，調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過(guò)程。可編程終端是

33、具有I/O功能的PLC人機(jī)界面產(chǎn)品。人可以通過(guò)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。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(yǔ)言及編程支持工具軟件幾個(gè)部分組成。PLC系統(tǒng)軟件與工作過(guò)程PLC系統(tǒng)軟件是PLC工作所必須的軟件。在系統(tǒng)軟件的支持下，PLC對(duì)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(kāi)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(gè)繼電器的線圈被接通或斷開(kāi)，繼電器的所用觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)）都會(huì)立即動(dòng)作。但在PLC中，由于采用的是循環(huán)掃描

34、的工作方式，所用只有掃描到“線圈”的觸點(diǎn)時(shí)，才會(huì)動(dòng)作，沒(méi)有掃描到時(shí)，觸點(diǎn)就不會(huì)動(dòng)。并且PLC掃描一次用戶程序的時(shí)間即掃描周期與擁護(hù)程序的長(zhǎng)短和掃描速度有關(guān)，一般為1ms至幾十毫秒。現(xiàn)以O(shè)MRONP型機(jī)為例來(lái)說(shuō)明PLC掃描的工作過(guò)程，如上圖在沒(méi)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(shí)間不超過(guò)規(guī)定的時(shí)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(shí)間監(jiān)視定時(shí)復(fù)位，才允許掃描用戶程序。公共操作是在每次掃描程序前又一次自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，除了報(bào)警顯

35、示燈亮之外，還判斷故障性質(zhì)。一般性故障，只報(bào)警不停機(jī)，等待處理；對(duì)于嚴(yán)重故障，則停止運(yùn)行用戶程序，此時(shí)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(hào)（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(chǔ)器及刷新。由上圖所示可知送入PLC端子上的輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(chǔ)器有一個(gè)專門存放I/O數(shù)據(jù)區(qū)，其中對(duì)應(yīng)輸入端子的數(shù)據(jù)區(qū)，稱之為輸入映象存儲(chǔ)器。當(dāng)CPU采樣時(shí)，輸入信號(hào)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

36、態(tài)刷新。只有在采樣刷新的時(shí)刻，輸入映象存儲(chǔ)器中的內(nèi)容才與輸入信號(hào)（不考慮電路固有的慣性和濾波滯后影響）一致，其他時(shí)間范圍輸入信號(hào)變化是不會(huì)影響映象存儲(chǔ)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(shí)間很短，對(duì)一般開(kāi)關(guān)量來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)為沒(méi)有因間斷采樣引起的誤差。即認(rèn)為輸入信號(hào)一旦變化，就能立即進(jìn)入輸入映象的存儲(chǔ)器內(nèi)。 輸出映象存儲(chǔ)器及輸出狀態(tài)刷新。同樣道理，CPU不能直接驅(qū)動(dòng)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(duì)于變化較慢的控制過(guò)程來(lái)說(shuō)，因?yàn)閮纱嗡⑿碌臅r(shí)間間隔和輸出電路的慣性時(shí)間常數(shù)一般才幾十毫秒，可以認(rèn)為輸出信號(hào)是及時(shí)的。 執(zhí)行用戶程序這里又包括監(jiān)視與執(zhí)

37、行兩部分。監(jiān)視定時(shí)器WDT。監(jiān)視定時(shí)器就T1是通常所說(shuō)的“看門狗”WDT（Watch-DogTimer），它是用來(lái)監(jiān)視程序執(zhí)行是否正常。正常時(shí)，執(zhí)行完用戶程序多用的時(shí)間不會(huì)超過(guò)T1，在程序復(fù)位WDT，即執(zhí)行程序并開(kāi)始計(jì)時(shí)：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(guò)程中因某種干擾使掃描失控或進(jìn)入死循環(huán)，則WDT會(huì)發(fā)出超時(shí)報(bào)警信號(hào)，使程序重新開(kāi)始執(zhí)行。如果是偶然因素造成超時(shí)，重新程序不會(huì)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(huì)自動(dòng)地停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，發(fā)出故障信號(hào)，等待處理。執(zhí)行用戶程序。用戶程序是放在用戶程序存儲(chǔ)器中的，掃描時(shí)

38、，按順序從零步開(kāi)始，逐步解釋和執(zhí)行，直到執(zhí)行END指令才結(jié)束對(duì)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(lái)了。PLC應(yīng)用軟件與一般計(jì)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(gè)特點(diǎn)：應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)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(guò)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(jì)人員必須深入現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)格尊守生產(chǎn)工藝的具體要求來(lái)設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。軟件設(shè)計(jì)人員不能拋開(kāi)硬件配

39、置和系統(tǒng)孤立地考慮軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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(jì)。PLC應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)需要計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制技術(shù)甚至網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種知識(shí)。特別是PLC網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)不再是一個(gè)單獨(dú)的裝置。在控制系統(tǒng)中，可能包括有多臺(tái)不同型號(hào)的PLC，計(jì)算機(jī)，外圍設(shè)備等。因此在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)和處理某種控制功能都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)，自動(dòng)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(jì)算機(jī)程序和通信網(wǎng)絡(luò)程序等。2.3 可編程控制器PLC編程語(yǔ)言在PLC中有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,它們是梯形圖語(yǔ)言、布爾助記符語(yǔ)言、功能表圖語(yǔ)言、功能模塊圖語(yǔ)言及結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述語(yǔ)言等。梯形圖語(yǔ)言和布爾助記符

40、語(yǔ)言是基本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡(jiǎn)單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過(guò)擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。功能表圖語(yǔ)言和語(yǔ)句描述語(yǔ)言是高級(jí)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱，報(bào)表的報(bào)印和其他基本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)法完成的功能。功能模塊圖語(yǔ)言采用功能模塊圖的形式，通過(guò)軟連接的方式完成所要求的控制功能，它不僅在PLC中得到了廣泛的應(yīng)用，在集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)時(shí)也常常被采用，由于它具有連接方便、操作簡(jiǎn)單、易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員所喜愛(ài)。 根據(jù)PLC應(yīng)用

41、范圍，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以組合使用，常用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是：梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（語(yǔ)句表）；功能表圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；梯形圖與結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；布爾助記符與功能表圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；布爾助記符與結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。1、梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形符號(hào)來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。PLC梯形圖是通過(guò)連線把PLC指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的PLC指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組

42、，這個(gè)指令組一般總是從裝載（LD）指令開(kāi)始，必要時(shí)再繼以若干個(gè)輸入指令（含LD指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來(lái)連接指令組的。這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用因果關(guān)系來(lái)描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。 在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來(lái)的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)

43、計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是：（1）與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性； （2）與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，易于撐握和學(xué)習(xí)；（3）與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此，應(yīng)用時(shí)，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待；（4）與布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，便于相互的轉(zhuǎn)換和程序的檢查。2、語(yǔ)句表程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用布爾助記符來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)中的匯編語(yǔ)言非常相似，采用布爾助記符來(lái)表示操作功能。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有下列特點(diǎn)： （

44、1）采用助記符來(lái)表示操作功能，具有容易記憶，便于撐握的特點(diǎn)；（2）在編程器的鍵盤(pán)上采用助記符表示，具有便于操作的特點(diǎn)，可在無(wú)計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；（3）與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語(yǔ)言基本類同。3、功能表圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言功能表圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用功能表圖來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。采用功能表圖的描述，控制系統(tǒng)被分為若干個(gè)子系統(tǒng)，從功能入手，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計(jì)人員和操作人員設(shè)計(jì)思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計(jì)和檢查調(diào)試。功能表圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是：（1）以功能為主線，條理清楚，便于對(duì)程序操作的理解和溝通；（2）對(duì)大型的程序，可分

45、工設(shè)計(jì)，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計(jì)時(shí)間和調(diào)試時(shí)間；（3）常用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合；（4）只有在活動(dòng)步的命令和操作被執(zhí)行，對(duì)活動(dòng)步后的轉(zhuǎn)換進(jìn)行掃描，因此，整個(gè)程序的掃描時(shí)間較其他程序編制的程序掃描時(shí)間要大大縮短。功能表圖來(lái)源于佩特利網(wǎng)，由于它具有圖形表達(dá)方式，能較簡(jiǎn)單和清楚地描述并發(fā)系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象，并能對(duì)系統(tǒng)中存有的象死鎖、不安全等反常現(xiàn)象進(jìn)行分析和建模，在模型的基礎(chǔ)上能直接編程，所以，得到了文泛的應(yīng)用。近幾年推出的PLC和小型集散控制系統(tǒng)中也已提供了采用功能表圖描述語(yǔ)言進(jìn)行編程的軟件。關(guān)于佩特利）網(wǎng)的一些基本概念，我在以后有機(jī)會(huì)時(shí)再介紹給各位，以有助于對(duì)

46、功能表圖的進(jìn)一步理解。表1 IO點(diǎn)分配說(shuō)明對(duì)應(yīng)的PLC地址說(shuō)明對(duì)應(yīng)的PLC地址上行程開(kāi)關(guān)X000下行程開(kāi)關(guān)X001按鈕X010輸出指示燈Y000梯形圖與助記符的對(duì)應(yīng)關(guān)系：助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序?yàn)椋合容斎耄筝敵觯ê渌幚恚幌壬希笙拢幌茸螅笥摇Ｓ辛颂菪螆D就可將其翻譯成助記符程序。反之根據(jù)助記符，也可畫(huà)出與其對(duì)應(yīng)的梯形圖。上圖的助記符程序?yàn)椋?地址 指令 變量 0000 LD X000 0001 OR X010 0002 AND NOT X001 0003 OUT Y000 0004 END 梯形圖與電氣原理圖的關(guān)系：

47、如果僅考慮邏輯控制，梯形圖與電氣原理圖也可建立起一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如梯形圖的輸出（OUT）指令，對(duì)應(yīng)于繼電器的線圈，而輸入指令（如LD，AND，OR）對(duì)應(yīng)于接點(diǎn)，互鎖指令（IL、ILC）可看成總開(kāi)關(guān)，等等。這樣，原有的繼電控制邏輯，經(jīng)轉(zhuǎn)換即可變成梯形圖，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，即可變成語(yǔ)句表程序。有了這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，用PLC程序代表繼電邏輯是很容易的。這也是PLC技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)繼電控制技術(shù)的繼承。2.4 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)PLC當(dāng)初是針對(duì)工業(yè)順序控制發(fā)展而研制的，經(jīng)過(guò)30幾年的迅速發(fā)展，PLC已不僅能進(jìn)行開(kāi)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

48、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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)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？在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的今天，產(chǎn)品的發(fā)展取決于市場(chǎng)的需求。PLC的主要應(yīng)用領(lǐng)域是自動(dòng)化，不同的企業(yè)對(duì)自動(dòng)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(guó)目前正在開(kāi)展的以高新技術(shù)帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展形式來(lái)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(jià)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(gè)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)

49、鍵設(shè)備，PLC將朝著體積更小，速度更快，功能更強(qiáng)，價(jià)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(jiǎn)單使用近年來(lái)，小型PLC應(yīng)用十分普遍，超小型PLC的需求日趨增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)機(jī)床行業(yè)應(yīng)用超小型PLC幾乎占據(jù)了市場(chǎng)的1/4，國(guó)外許多PLC廠家正在積極地研制開(kāi)發(fā)出各種超小型微型的PLC。例如德國(guó)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(gè)數(shù)字量輸入和6個(gè)數(shù)字量輸出，還可以根據(jù)實(shí)際情況擴(kuò)展27個(gè)模塊，最多可達(dá)到128個(gè)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(jià)格比較好的微型PLC。 大

50、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(jì)，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)工廠自動(dòng)化，世界上各PLC生產(chǎn)廠家不斷地研制開(kāi)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(jí)的，網(wǎng)絡(luò)的最底層是現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí)，網(wǎng)絡(luò)的最上層為組織管理級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí)可以由多個(gè)PLC或遠(yuǎn)程I/O工作站所組成，中間一級(jí)由PLC或計(jì)算機(jī)構(gòu)成。最高一級(jí)一般由高性能的計(jì)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(chǎng)總線相連構(gòu)成一個(gè)多級(jí)分布式PLC。隨著自動(dòng)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

51、功能外，還可以實(shí)現(xiàn)在線優(yōu)化、生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)調(diào)度、產(chǎn)品計(jì)劃，統(tǒng)計(jì)管理等功能，成為一種測(cè)、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，PLC與計(jì)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(gè)控制裝置，它成為控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分和環(huán)節(jié)。隨著集成電路和計(jì)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(kāi)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(jì)算機(jī)的兼容，使之可以充分地利用計(jì)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

52、在Windows操作平臺(tái)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(chǔ)器。并將更充分地利用計(jì)算機(jī)資源。PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，集散控制系統(tǒng)，嵌入式計(jì)算機(jī)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(zhǎng)期以來(lái)，PLC走的是專門化的道路，使其在獲得成功的同時(shí)也帶來(lái)諸多的不便。例如各個(gè)公司的PLC都有通信聯(lián)網(wǎng)的能力，但各個(gè)公司的PLC之間還無(wú)法通信聯(lián)網(wǎng)，因此制定PLC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已是今后的發(fā)展趨勢(shì)。從1978年起國(guó)際電工委員會(huì)IEC在其下設(shè)TC65的SC65B中轉(zhuǎn)設(shè)WGT工作組制定PLC的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。第三章 PLC控制電梯的設(shè)計(jì)隨著城

53、市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國(guó)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(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元，完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種方法并沒(méi)

54、有太大的區(qū)別。PLC可靠性高，程序設(shè)計(jì)方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3.1 電梯運(yùn)行的理想曲線根據(jù)大量的研究和實(shí)驗(yàn)表明，人可接受的最大加速度為am1.5m/s2，加速度變化率m3m/s3，電梯的理想運(yùn)行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲線實(shí)現(xiàn)較為困難，而三角形曲線最大加速度和在啟動(dòng)及制動(dòng)段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的加速度變化率均大于梯形曲線，即+m跳變到-m或由-m跳變到+m的加速度變化率，故很少采用，因梯形曲線容易實(shí)現(xiàn)并且有良好加速度變化率頻繁指標(biāo)，故被廣泛采用，采用梯形加速度曲線電梯的理想運(yùn)行曲線如圖7所示：

55、智能變頻器是為電梯的靈活調(diào)速、控制及高精度平層等要求而專門設(shè)計(jì)的電梯專用變頻器，可配用通用的三相異步電動(dòng)機(jī)，并具有智能化軟件、標(biāo)準(zhǔn)接口、菜單提示、輸入電梯曲線及其它關(guān)鍵參數(shù)等功能。其具有調(diào)試方便快捷，而且能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)單多層功能，并具有自動(dòng)優(yōu)化減速曲線的功能，由其組成的調(diào)速系統(tǒng)的爬行時(shí)間少，平層距離短，不論是雙繞組電動(dòng)機(jī)，還是單繞組電動(dòng)機(jī)均可適用，其最高設(shè)計(jì)速度可達(dá)4m/s，其獨(dú)特的電腦監(jiān)控軟件，可選擇串行接口實(shí)現(xiàn)輸入/輸出信號(hào)的無(wú)觸點(diǎn)控制。變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng)，當(dāng)變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號(hào)，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，達(dá)到最大速度后，勻速運(yùn)行，在到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時(shí)，控

56、制器發(fā)出切斷高速度信號(hào)，變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行速度，在減速運(yùn)行過(guò)程中，變頻器的能夠自動(dòng)計(jì)算出減速點(diǎn)到平層點(diǎn)之間的距離，并計(jì)算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運(yùn)行，使低速爬行時(shí)間縮短至0.3s，在電梯的平層過(guò)程中變頻器通過(guò)調(diào)整平層速度或制動(dòng)斜坡來(lái)調(diào)整平層精度。即當(dāng)電梯停得太早時(shí)，變頻器增大低速度值或減少制動(dòng)斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動(dòng)斜坡值，在電梯到距平層位置410cm時(shí)，有平層開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)低速信號(hào)，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實(shí)現(xiàn)高精度的平層，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。電梯速度曲線：電梯運(yùn)行的舒適性取決于其運(yùn)行過(guò)程中加速度a和加速度變化率p的大小，過(guò)大的加速度或加速度變化率會(huì)造成乘客的不適感。同時(shí)，為保證電梯的運(yùn)行效率，a、p的值不宜過(guò)小。能保證a、p最佳取值的電梯運(yùn)行曲線稱為電梯的理想運(yùn)行曲線。電梯運(yùn)行的理想曲線應(yīng)是拋物線-直線綜合速度曲線，即電梯的加、減過(guò)程由拋物線和直線構(gòu)成。電梯給定曲線是否理想，直接影響實(shí)際的運(yùn)行曲線。速度曲線產(chǎn)生方法：采用的FX2-64MRPLC，并考慮輸入輸出點(diǎn)要求增加了FX-8EYT、FX-16EYR、FX-8EYR三個(gè)擴(kuò)展模塊和FX2-40AW雙絞線通信適配器，F(xiàn)X2-40AW用于系統(tǒng)串行通信。利用P