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工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:基于PLC的三層電梯控制設(shè)計(jì)專業(yè):機(jī)械械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化目錄TOC\o"1-6"\u引言 11電梯的概述 11.1電梯的發(fā)展簡(jiǎn)史 11.2電梯的基本結(jié)構(gòu) 22可編程控制器簡(jiǎn)介 32.1PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用 42.2PLC的工作原理 52.3PLC的編程語(yǔ)言 62.4PLC基本指令 62.5梯形圖設(shè)計(jì)規(guī)則 93三層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 93.1電梯的控制要求 93.2三層電梯主電路 93.3輸入輸出點(diǎn)數(shù)分配 103.4PLC外圍接線圖 113.5功能指令表概述 113.6程序分析 123.7三層電梯助記符語(yǔ)句程序 183.8本系統(tǒng)的不足及改進(jìn) 24結(jié)束語(yǔ) 26致謝 27附錄 28參考文獻(xiàn) 31基于PLC的三層電梯的控制設(shè)計(jì)摘要:本論文通過(guò)討論電梯控制系統(tǒng)的組成,闡述可編程控制器(PLC)在電梯控制中的應(yīng)用,采用三菱PLC編程的程序控制方式,提出了三層電梯的PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程、組成,列出了具體的主要硬件電路、電梯的控制梯形圖及指令表。并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖,在分析、處理隨機(jī)信號(hào)邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上,提出了PLC的編程方法,設(shè)計(jì)了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。采用本方案實(shí)現(xiàn)電梯控制,能夠解決繼電器——接觸器觸點(diǎn)多,故障率高、可靠性差、安裝調(diào)試周期長(zhǎng)、維修工作量大、接線復(fù)雜等缺點(diǎn)。使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。關(guān)鍵詞:電梯、PLC、梯形圖引言隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,城市迅速的崛起,高層建筑的不斷增多,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。它是采用電力拖動(dòng)方式,將載有乘客或貨物的轎廂,運(yùn)行于垂直方向的兩根剛性導(dǎo)軌之間,運(yùn)送乘客和貨物的固定式提升設(shè)備。所以,電梯是為高層建筑運(yùn)輸服務(wù)的設(shè)備,它具有運(yùn)送速度快、安全可靠、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器--接觸器進(jìn)行控制,其缺點(diǎn)是觸點(diǎn)多,故障率高、可靠性差、維修工作量大等,而采用PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問(wèn)題,使電梯運(yùn)行更加安全、方便、舒適。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取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō),這兩種方法并沒(méi)有太大的區(qū)別。PLC可靠性高,程序設(shè)計(jì)方便靈活。1電梯概述1.1電梯的發(fā)展簡(jiǎn)史據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹,公元前2800年在古代埃及,為了建筑當(dāng)時(shí)的金字塔,曾使用過(guò)由人力驅(qū)動(dòng)的升降機(jī)械。公元1765年瓦特發(fā)明了蒸氣機(jī)之后,1858年美國(guó)研制以蒸氣為動(dòng)力,并通過(guò)皮帶傳動(dòng)和蝸輪減速裝置驅(qū)動(dòng)的電梯,1878年英國(guó)的阿姆斯特發(fā)明了水壓梯,并隨著水壓梯的發(fā)展淘汰了蒸氣梯,后來(lái)又出現(xiàn)了采用液壓泵的控制閥以及直接柱塞式和側(cè)柱塞式結(jié)構(gòu)的液壓梯,這種液壓梯至今仍為人們所采用。18世紀(jì)末發(fā)明了電機(jī),特別是交流雙速電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn),顯著改善了電梯的工作性能。在20世紀(jì)初,美國(guó)OTIS電梯公司首先使用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力,生產(chǎn)出以槽輪式驅(qū)動(dòng)的直流電梯。從此以后,電梯這個(gè)產(chǎn)品,一直在日新月異的發(fā)展著。目前的電梯產(chǎn)品,不但規(guī)格品種多,自動(dòng)化程度高,而且安全可靠,乘坐舒適。1.2電梯的結(jié)構(gòu)電梯是一個(gè)具有特種容載裝置轎廂沿著恒定不變的鉛垂導(dǎo)軌,在不同水平面間歇運(yùn)動(dòng)的用電力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)械,它適宜于裝置在二層以上的高層建筑物內(nèi),專供上下運(yùn)送人員或貨物之用。電梯的結(jié)構(gòu)及其裝備可分為機(jī)械、電氣兩大部分,現(xiàn)將組成電梯的主要部件按其安裝部位的不同分別介紹,并說(shuō)明其作用如下:一、機(jī)房部分:1、曳引機(jī):電梯的起重機(jī)構(gòu),安裝在專用承重鋼梁上,其主要有下列部件組成:a.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)―采用變壓變頻(VVVF)驅(qū)動(dòng)方式,對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制,電梯起動(dòng)時(shí),逆變部分使定子頻率從零赫茲,按要求上升到額定頻率,使轉(zhuǎn)速相應(yīng)從零速平滑地上升到額定值,電梯停站前電源頻率從額定頻率按要求下降,使轉(zhuǎn)速平滑地下降為零速,實(shí)現(xiàn)電梯停層,保證了電梯具有良好的舒適感。b.制動(dòng)器―閉式型電磁制動(dòng)器,只有在制動(dòng)器通電時(shí)松閘,或當(dāng)電梯停駛時(shí)即時(shí)制動(dòng)。并保持轎廂位置不變,即制動(dòng)器通電松閘,關(guān)電制動(dòng),充分保證工作的可靠性。c.減速器―采用蝸輪蝸桿減速器或永磁同步驅(qū)動(dòng)技術(shù),蝸輪蝸桿減速器具有承載能力大,驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn),永磁同步驅(qū)動(dòng)具有高效率及低噪音特點(diǎn)。d.防振裝置―采用橡膠防振裝置安裝于曳引機(jī)與承重大梁之間,以消除或減小曳引機(jī)的振動(dòng),提高電梯運(yùn)行時(shí)的舒適感。2、限速器:由限速器的制動(dòng)裝置和漲緊裝置組成,它通過(guò)安全繩索與轎廂連接,把轎廂的運(yùn)動(dòng)傳遞給限速器隨轎廂速度相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)轎廂的運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)允許的安全速度時(shí),限速器即起作用,其過(guò)程分為:a.首先通過(guò)超速限位開關(guān),切斷控制電路;b.如果電梯繼續(xù)超速,則限速器動(dòng)作帶動(dòng)安全鉗或夾繩器動(dòng)作。3、控制屏:控制屏是電梯電氣控制的中心,采用先進(jìn)的微電子及電力電子元件,用現(xiàn)代的微機(jī)技術(shù)及變壓變頻技術(shù)對(duì)電梯進(jìn)行電氣控制。在操縱裝置的配合下,使電梯正確地實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和停止、上行或下行、快速和慢速,以及達(dá)到設(shè)定的自動(dòng)功能和安全性能。當(dāng)按下廳外召喚或轎內(nèi)指令按鈕時(shí),控制系統(tǒng)按原先編制設(shè)定的程序,通過(guò)輸入輸出接口電路將信號(hào)輸入微處理器,根據(jù)電梯當(dāng)時(shí)的狀態(tài)確定電梯的運(yùn)行,屏內(nèi)裝有自動(dòng)檢修轉(zhuǎn)換開關(guān),以及上行下行按鈕,可對(duì)電梯實(shí)行機(jī)房控制。4、主開關(guān):每臺(tái)電梯單獨(dú)裝設(shè)一只能切斷該電梯所供電電路(下列供電電路除外)的主動(dòng)力開關(guān),該開關(guān)不應(yīng)切斷下列供電電路。a.轎廂照明、通風(fēng);b.轎頂電源插座;c.機(jī)房照明、電源插座;d.電梯井道照明;e.報(bào)警裝置,該開關(guān)裝于機(jī)房門內(nèi)。電梯的控制要求控制要求:(1)開始時(shí),電梯處于任意一層。(2)當(dāng)有外呼電梯信號(hào)到來(lái)是,轎廂響應(yīng)該呼梯信號(hào),達(dá)到該樓層時(shí),轎廂停止運(yùn)行,(轎廂門打開,延時(shí)3秒后自動(dòng)關(guān)門)(3)當(dāng)有內(nèi)呼電梯信號(hào)到來(lái)是,轎廂響應(yīng)該呼梯信號(hào),達(dá)到該樓層時(shí),轎廂停止運(yùn)行,(轎廂門打開,延時(shí)3秒后自動(dòng)關(guān)門)(4)在電梯轎廂運(yùn)行過(guò)程中,即轎廂上升(或下降)途中,任何反方向下降(或上升)的外呼信號(hào)均不響應(yīng),但如果反方向外呼梯信號(hào)前方再無(wú)其他內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí),則電梯響應(yīng)該外呼梯信號(hào)。例如,電梯轎廂在一樓,將要運(yùn)行到三樓,在次過(guò)程中可以響應(yīng)二層向上的外呼梯信號(hào),但不響應(yīng)二層向下的外呼梯信號(hào)。當(dāng)?shù)竭_(dá)二層,如果三層沒(méi)有任何呼梯信號(hào),則電梯可以響應(yīng)二層向下外呼梯信號(hào)。否則,電梯將繼續(xù)運(yùn)行至三樓,然后向下運(yùn)行響應(yīng)二層向下外呼梯信號(hào)。(5)電梯具有最遠(yuǎn)反向外呼梯功能。例如,電梯轎廂在一樓,而同時(shí)有二層向下呼梯,三層向下呼梯則電梯轎廂先去三樓響應(yīng)三層向下外呼梯信號(hào)。(6)電梯未平層或運(yùn)行時(shí),開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運(yùn)行后,按開門按鈕轎廂開門,按關(guān)門按鈕轎廂關(guān)門。2可編程控制器簡(jiǎn)介可編程控制器是60年代末在美國(guó)首先出現(xiàn),當(dāng)時(shí)叫可編程控制器PLC(ProgrammableLogicController),目的是用來(lái)取代繼電器,以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。PLC的基本設(shè)計(jì)思想是反映計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象,將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)??刂破骱捅豢貙?duì)象連接方便。隨著半導(dǎo)體技術(shù),尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,到70年代中期以后,PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器,輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路,這時(shí)的PLC已不再是邏輯判斷功能,還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它克服了繼電器接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn),充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)??删幊炭刂破鲗?duì)用戶來(lái)說(shuō),是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備,改變程序即可改變生產(chǎn)工藝,因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器,在實(shí)施階段再確定工藝過(guò)程。另一方面,從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看,在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設(shè)計(jì)控制器,適合批量生產(chǎn)。由于這些特點(diǎn),可編程控制器問(wèn)世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎,并得到迅速的發(fā)展。目前,可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具,得到了廣泛的應(yīng)用。2.1PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣,但其組成的一般原理基本相同,都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)。通常由中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM、ROM)、輸出輸出單元(IO)、電源和編程器等幾個(gè)部分組成。 圖1PLC的結(jié)構(gòu)圖 圖1PLC的結(jié)構(gòu)組成1.中央處理單元(CPU)CPU作為整個(gè)PLC的核心,起著總指揮的作用。CPU一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個(gè)集成電路的芯片上。CPU通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。CPU的功能有以下一些:從存儲(chǔ)器中讀取指令,執(zhí)行指令,取下一條指令,處理中斷。2.存儲(chǔ)器(RAM、ROM)存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器;存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器;存放工作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。常用的存儲(chǔ)器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一種可進(jìn)行讀寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器存放用戶程序,生成用戶數(shù)據(jù)區(qū),存放在RAM中的用戶程序可方便地修改。RAM存儲(chǔ)器是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,可用鋰電池做備用電源。掉電時(shí),可有效地保持存儲(chǔ)的信息。EPROM、EEPROM都是只讀存儲(chǔ)器。用這些類型存儲(chǔ)器固化系統(tǒng)管理程序和應(yīng)用程序。3.輸入輸出單元(IO單元)IO單元實(shí)際上是PLC與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)的接口部件。IO單元有良好的電隔離和濾波作用。接到PLC輸入接口的輸入器件是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。PLC的各輸出控制器往往是電磁閥、接觸器、繼電器,而繼電器有交流和直流型,高電壓型和低電壓型,電壓型和電流型。4.電源PLC電源單元包括系統(tǒng)的電源及備用電池,電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。PLC內(nèi)有一個(gè)穩(wěn)壓電源用于對(duì)PLC的CPU單元和IO單元供電。5.編程器編程器是PLC的最重要外圍設(shè)備。利用編輯器將用戶程序送入PLC的存儲(chǔ)器,還可以有用編輯器檢查程序,修改程序,監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。除此以外,在個(gè)人計(jì)算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?,即可用個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)PLC編程。利用微機(jī)作為編程器,可以直接編制并顯示梯形圖。2.2PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描的工作方式,在PLC中用戶程序按先后順序存放,CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序,直到遇到結(jié)束符后又返回到第一條,如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。PLC的掃描過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時(shí),只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出,一直循環(huán)掃描工作。1.輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段,順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài),并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映像寄存器與外界隔離,即使輸入信號(hào)發(fā)生變化,其映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化,只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。2.程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則,按先左后右先上后下的步序,逐句掃描,執(zhí)行程序。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令,根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí),PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài),從輸出映象寄存器讀出對(duì)應(yīng)映象寄存器,根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算,存入有關(guān)器件寄存器中。對(duì)每個(gè)器件來(lái)說(shuō),器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容,會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。3.輸出處理程序執(zhí)行完畢后,將輸出映象寄存器,即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài),在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器,通過(guò)隔離電路,驅(qū)動(dòng)功率放大電路,使輸出端子向外界輸出控制信號(hào),驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。2.3PLC的編程語(yǔ)言2.3.1梯形圖編程語(yǔ)言梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式,它是在電路控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了符號(hào)演變來(lái)的,形象、直觀、實(shí)用。梯形圖的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下三點(diǎn):(一)梯形圖按從左到右、從上到下的順序排列。每一邏輯行起始于左母線,然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接,最后是線圈與右母線相聯(lián)。(二)梯形圖中每個(gè)梯級(jí)流過(guò)的不是物理電流,而是“概念電流”,從左流向右,其兩端沒(méi)有電源。這個(gè)“概念電流”只是形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。(三)輸入繼電器用于接收外部的輸入信號(hào),而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)。因此,梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn),而不出現(xiàn)其線圈。輸出繼電器輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備,當(dāng)梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時(shí),就有信號(hào)輸出,但不是直接驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備,而要通過(guò)輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。輸出繼電器的觸點(diǎn)可供內(nèi)部編程使用。2.3.2語(yǔ)句表編程語(yǔ)言指令語(yǔ)句表示一種與計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言相類似的助記符編程方式,但比匯編語(yǔ)言易懂易學(xué)。一條指令語(yǔ)句是由步序、指令語(yǔ)和作用器件編號(hào)三部分組成。2.4PLC基本指令2.4.1線圈驅(qū)動(dòng)指令LD、LDI、OUTLD:取指令。表示一個(gè)與輸入母線相連的常開接點(diǎn)指令,即常開接點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始。LDI:取反指令。表示一個(gè)與輸入母線相連的常閉接點(diǎn)指令,即常閉接點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始。OUT:線圈驅(qū)動(dòng)指令,也叫輸出指令。LD、LDI兩條指令的目標(biāo)元件是X、Y、M、S、T、C,用于將接點(diǎn)接到母線上。也可以與ANB指令、ORB指令配合使用,在分支起點(diǎn)也可使用。OUT是驅(qū)動(dòng)線圈的輸出指令,它的目標(biāo)元件是Y、M、S、T、C。對(duì)輸入繼電器X不能使用。OUT指令可以連續(xù)使用多次。LD、LDI是一個(gè)程序步指令,這里的一個(gè)程序步即是一個(gè)字。OUT是多程序步指令,要視目標(biāo)元件而定。OUT指令的目標(biāo)元件是定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C時(shí),必須設(shè)置常數(shù)K。2.4.2接點(diǎn)串聯(lián)指令A(yù)ND、ANIAND,與指令。用于單個(gè)常開接點(diǎn)的串聯(lián)。ANI,與非指令。用于單個(gè)常閉接點(diǎn)的串聯(lián)。AND與ANI都是一個(gè)程序步指令,它們串聯(lián)接點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制,也就是說(shuō)這兩條指令可以多次重復(fù)使用。OUT指令后,通過(guò)接點(diǎn)對(duì)其它線圈使用OUT指令稱為縱接輸出或連續(xù)輸出,連續(xù)輸出如果順序不錯(cuò)可以多次重復(fù)。2.4.3接點(diǎn)并聯(lián)指令OR、ORIOR:或指令。用于單個(gè)常開接點(diǎn)的并聯(lián)。ORI:或非指令。用于單個(gè)常閉接點(diǎn)的并聯(lián)。OR與ORI指令都是一個(gè)程序步指令,它們的目標(biāo)元件是X、Y、M、S、T、C。這兩條指令都是并聯(lián)一個(gè)接點(diǎn)。需要兩個(gè)以上接點(diǎn)串聯(lián)連接電路塊的并聯(lián)連接時(shí),要用ORB指令。2.4.4串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令ORB兩個(gè)或兩個(gè)以上的接點(diǎn)串聯(lián)連接的電路叫串聯(lián)電路塊。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí),分支開始用LD、LDI指令,分支結(jié)果用ORB指令。ORB指定與ANB指令均為無(wú)目標(biāo)元件指定,而兩條無(wú)目標(biāo)元件指定的步長(zhǎng)都為一個(gè)程序步。ORB有時(shí)也簡(jiǎn)稱或塊指令。ORB指令的使用方法有兩種:一種是在要并聯(lián)的每個(gè)串聯(lián)電路塊后加ORB指令;另一種是集中使用ORB指令。對(duì)于前者分散使用ORB指令時(shí),并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制,但對(duì)于后者集中使用ORB指令時(shí),這種電路塊并聯(lián)的個(gè)數(shù)不能超過(guò)8個(gè)。2.4.5并聯(lián)電路的串聯(lián)連接指令A(yù)NB兩個(gè)或兩個(gè)以上的接點(diǎn)并聯(lián)的電路稱為并聯(lián)電路塊。分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時(shí),使用ANB指令。分支的起點(diǎn)用LD、LDI指令,并聯(lián)電路快結(jié)束后,使用ANB指令與前面電路串聯(lián)。ANB指令也簡(jiǎn)稱與塊指令,ANB也是無(wú)操作目標(biāo)元件,是一個(gè)程序步指令。2.4.6主控及主控復(fù)位指令MC、MCRMC為主控指令,用于公共串聯(lián)接點(diǎn)的連接,MCR叫主控復(fù)位指令,即MC的復(fù)位指令。在編程時(shí),經(jīng)常遇到多個(gè)線圈同時(shí)受一個(gè)或一組接點(diǎn)控制。如果在每個(gè)線圈的控制電路中都串入同樣的接點(diǎn),將多占用存儲(chǔ)單元,應(yīng)用主控指令可以解決這一問(wèn)題。使用主控指令的接點(diǎn)稱為主控接點(diǎn),它在梯形圖中與一般的接點(diǎn)垂直。它們是與母線相連的常開接點(diǎn),是控制一組電路的總開關(guān)。MC指令是3程序步,MCR指令是2程序步,兩條指令的操作目標(biāo)元件是Y、M,但不允許使用特殊輔助繼電器M。與主控接點(diǎn)相連的接點(diǎn)必須用LD或LDI指令。使用MC指令后,母線移到主控接點(diǎn)的后面,MCR使母線回到原來(lái)的位置。在MC指令內(nèi)再使用MC指令是時(shí)嵌套級(jí)N的編號(hào)(0—7)順序增大,返回時(shí)用MCR指令,從大的嵌套級(jí)開始解除。2.4.7置位與復(fù)位指令SET、RSTSET為置位指令,使動(dòng)作保持;RST為復(fù)位指令,使操作保持復(fù)位。SET指令的操作目標(biāo)元件為Y、M、S。RST指令的操作目標(biāo)元件為Y、M、S、D、V、Z、T、C。這兩條指令是1—3個(gè)程序步。用RST指令可以對(duì)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器的內(nèi)容清零。2.4.8脈沖輸出指令PLS、PLFPLS指令在輸入信號(hào)上升沿產(chǎn)生脈沖輸出,而PLF在輸入信號(hào)下降沿產(chǎn)生脈沖輸出,這兩條指令都是2程序步,它們的目標(biāo)元件是Y和M,但特殊輔助繼電器不能作目標(biāo)元件。使用PLS指令,元件Y、M僅在驅(qū)動(dòng)輸入接通后的一個(gè)掃描周期內(nèi)動(dòng)作。而使用PLF指令,元件Y、M僅在驅(qū)動(dòng)輸入斷開后的一個(gè)掃描周期內(nèi)動(dòng)作。2.4.9空操作指令NOPNOP指令是一條無(wú)動(dòng)作、無(wú)目標(biāo)元件的一程序步指令??詹僮髦噶钍窃摬叫蜃骺詹僮?。用NOP指令替代已寫入指令,可以改變電路。在程序中加入NOP指令,在改動(dòng)或追加程序是可以減少步序號(hào)的改變。2.4.10程序結(jié)束指令ENDEND是一條無(wú)目標(biāo)元件的1程序步指令。PLC反復(fù)進(jìn)入輸入處理、程序運(yùn)算、輸出處理,若在程序最后寫入END指令,則END以后的程序步就不再執(zhí)行,直接進(jìn)行輸出處理。在程序調(diào)試過(guò)程中,按端插入END指令,可以順序擴(kuò)大對(duì)各程序段的檢查。采用END指令將程序劃分為若干段,在確認(rèn)處理前面電路塊的動(dòng)作正確無(wú)誤之后,依次刪去END指令。表1基本指令表名稱助記符目標(biāo)元件說(shuō)明取指令LDXYMSTC常開接點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始取反指令LDIXYMSTC常閉接點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始線圈驅(qū)動(dòng)指令OUTYMSTC驅(qū)動(dòng)線圈的輸出與指令A(yù)NDXYMSTC單個(gè)常開接點(diǎn)的串聯(lián)與非指令A(yù)NIXYMSTC單個(gè)常閉接點(diǎn)的串聯(lián)或指令ORXYMSTC單個(gè)常開接點(diǎn)的并聯(lián)或非指令ORIXYMSTC單個(gè)常閉接點(diǎn)的并聯(lián)或塊指令ORB無(wú)串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接與塊指令A(yù)NB無(wú)并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接主控指令MCYM公共串聯(lián)接點(diǎn)的連接主控復(fù)位指令MCRYMMC的復(fù)位置位指令SETYMS使動(dòng)作保持復(fù)位指令RSTYMSDVZTC使動(dòng)作復(fù)位上升沿產(chǎn)生脈沖指令PLSYM輸入信號(hào)上升沿產(chǎn)生脈沖輸出下降沿產(chǎn)生脈沖指令PLFYM輸入信號(hào)下降沿產(chǎn)生脈沖輸出空操作指令NOP無(wú)使步序作空操作程序結(jié)束指令END無(wú)程序結(jié)束2.5梯形圖設(shè)計(jì)規(guī)則1.觸點(diǎn)的安排梯形圖的觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上,不能畫在垂直分支上。2.串、并聯(lián)的處理在有幾個(gè)串聯(lián)回路相并聯(lián)時(shí),應(yīng)將觸點(diǎn)最多的那個(gè)串聯(lián)回路放在梯形圖最上面。在有幾個(gè)并聯(lián)圖回路相串聯(lián)時(shí),應(yīng)將觸點(diǎn)最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左面。3.線圈的安排不能將觸點(diǎn)畫在線圈右邊,只能在觸點(diǎn)的右邊接線圈。4.不準(zhǔn)雙線圈輸出如果在同一程序中同一元件的線圈使用兩次或多次,則稱為雙線圈輸出。這時(shí)前面的輸出無(wú)效,只有最后一次才有效,所以不應(yīng)出現(xiàn)雙線圈輸出。5.重新編排電路如果電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,可重復(fù)使用一些觸點(diǎn)畫出它的等效電路,然后再進(jìn)行編程就比較容易。6.編程順序?qū)?fù)雜的程序可先將程序分成幾個(gè)簡(jiǎn)單的程序段,每一段從最左邊觸點(diǎn)開始,由上之下向右進(jìn)行編程,再把程序逐段連接起來(lái)。3三層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1電梯的控制要求電梯由安裝在各樓層廳門口的呼叫按鈕進(jìn)行呼叫操縱和電梯轎廂內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕進(jìn)行控制,用以選擇需停靠的樓層。樓層指示燈有三個(gè),分別指示電梯當(dāng)前位置。運(yùn)行狀態(tài)指示燈有兩個(gè),分別指示當(dāng)前電梯運(yùn)行的狀態(tài)。電梯每次運(yùn)行只響應(yīng)單一呼叫,例如,電梯停在一層,在三層轎廂外呼叫時(shí),必須按三層呼叫按鈕,電梯才響應(yīng)呼叫(從一層運(yùn)行到三層),在電梯停止運(yùn)行前按其他層呼叫按鈕均無(wú)效,依此類推。3.2三層電梯主電路圖2三層電梯主電路圖圖中L1、L2、L3為三相電源,三相電動(dòng)機(jī)M3~為電梯轎廂上行和下行電動(dòng)機(jī),由KM7和KM8分別控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)從而控制轎廂的上行和下行;M1、M2、M3為電梯開關(guān)門控制的直流電動(dòng)機(jī),分別由接觸器KM1~KM6的觸點(diǎn)控制;QS1為總開關(guān)(刀開關(guān)),起隔離電源作用;FU為熔斷器,起短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù);FR為熱繼電器,起過(guò)載和斷相保護(hù)作用。3.3輸入輸出點(diǎn)數(shù)分配1.輸入部分:表2輸入接口分配表X1一層內(nèi)呼SB1X13一層開門到位SQ1X4一層到位SQ7X2二層內(nèi)呼SB2X14二層開門到位SQ2X5二層到位SQ8X3三層內(nèi)呼SB3X15三層開門到位SQ3X6三層到位SQ9X23一層外呼SB4X20一層關(guān)門到位SQ4X10一層防夾SQ10X24二層外呼SB5X21二層關(guān)門到位SQ5X11二層防夾SQ11X25三層外呼SB6X22三層關(guān)門到位SQ6X12三層防夾SQ122.輸出部分: 表3輸出接口分配表Y1燈LY14一層關(guān)門KM4Y2上升顯示L4Y15二層關(guān)門KM5Y3下降顯示L5Y16三層關(guān)門KM6Y4一層到位顯示L1Y13電梯上升輸出KM7Y5二層到位顯示L2Y17電梯下降輸出KM8Y6三層到位顯示L3Y11二層開門KM2Y10一層開門KM1Y12三層開門KM33.4PLC外圍接線圖圖3PLC外圍接線圖3.5功能指令表概述由于PLC是由取代繼電器開始產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的,且早期的PLC絕大部分用于順序控制,于是許多人習(xí)慣把PLC看作是繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的集合.把PLC的作用局限地等同于繼電控制系統(tǒng)順控器等,其實(shí)PLC就是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)PLC系統(tǒng)具有一切計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能,大型的PLC系統(tǒng)就是當(dāng)代最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)小型的PLC由于運(yùn)算速度及存貯容量的限制.功能自然稍弱。但為了使PLC在其基本邏輯功能順序步進(jìn)功能之外具有更進(jìn)一步的特殊功能.以盡可能多地滿足PLC用戶的特殊要求,從80年代開始PLC制造商就逐步地在小型PLC中加入一些功能指令或稱為應(yīng)用指令。這些功能指令實(shí)際上就是一個(gè)個(gè)功能不同的子程序。隨著芯片技術(shù)的進(jìn)步,小型PLC的運(yùn)算速度、存貯容量不斷增加,其功能指令的功能也越來(lái)越強(qiáng)。許多技術(shù)人員夢(mèng)寐以求甚至以前不敢想象的功能,通過(guò)功能指令就成為極容易實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí).從而大大提高了PLC的實(shí)用價(jià)值。3.5.1傳送指令圖4傳送示意圖當(dāng)觸發(fā)條件被觸發(fā)時(shí),傳送源數(shù)據(jù)到指定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,如上圖3,當(dāng)X000觸發(fā)時(shí),把K100移動(dòng)到D10中去。3.5.2比較指令圖5比較指令示意圖比較S1和S2里面的數(shù)據(jù),然后去控制D包含的連續(xù)三個(gè)對(duì)象的接通,上例中:S1>S2M0導(dǎo)通S1=S2M1導(dǎo)通S1<S2M2導(dǎo)通即K100大于C20的當(dāng)前值時(shí),M0接通;K100等于C20的當(dāng)前值時(shí),M1接通;K100小于C20的當(dāng)前值時(shí),M2接通。3.6程序分析3.6.1程序總體結(jié)構(gòu)圖6程序總體結(jié)構(gòu)圖3.6.2電梯上下控制程序分析比較呼叫信號(hào)D1、樓層限位D2里面的數(shù)值,以比較結(jié)果指揮電梯動(dòng)作。D1<D2:電梯在上,呼叫在下,電梯此時(shí)應(yīng)該下降。D1>D2:電梯在下,呼叫在上,電梯此時(shí)應(yīng)該上升。D1=D2:電梯與呼叫在同一位置,可根據(jù)不同的樓層位置驅(qū)動(dòng)不同的門進(jìn)行開關(guān)。圖7電梯控制程序分析圖3.6.3電梯呼叫信號(hào)分析根據(jù)不同的按鈕動(dòng)作把呼叫信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)值存入寄存器D1里面當(dāng)?shù)谝粚雍艚袝r(shí),就把常數(shù)1放在D1里面當(dāng)?shù)诙雍艚袝r(shí),就把常數(shù)2放在D1里面當(dāng)?shù)谌龑雍艚袝r(shí),就把常數(shù)3放在D1里面1.電梯呼叫信號(hào)程序(第一層)圖8電梯呼叫信號(hào)圖3.6.4電梯位置判斷程序分析通過(guò)傳感器把電梯位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號(hào)送到寄存器D2里面去如果在第一層,把常數(shù)1賦給D2;如果在第二層,把常數(shù)2賦給D2;如果在第三層,把常數(shù)3賦給D2。圖9電梯位置判斷分析圖電梯樓層顯示程序分析1.電梯樓層顯示程序:利用三個(gè)層限開關(guān)進(jìn)行判斷:當(dāng)一層層限開關(guān)觸發(fā)時(shí)一層指示燈亮;當(dāng)二層層限開關(guān)觸發(fā)時(shí)二層指示燈亮;當(dāng)三層層限開關(guān)觸發(fā)時(shí)三層指示燈亮。圖10電梯樓層分析圖2.電梯上下顯示程序分析上下顯示完全按照電機(jī)當(dāng)前狀態(tài)來(lái)確定當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)顯示上升狀態(tài)當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)顯示下降狀態(tài)電梯上下顯示程序:圖11電梯上下分析圖3.6.6電梯開關(guān)門程序分析當(dāng)電梯到位后,延時(shí)0.5秒,根據(jù)當(dāng)前的樓層驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的門進(jìn)行開門動(dòng)作。開門到位后再延時(shí)1秒進(jìn)行關(guān)門。如果在關(guān)門過(guò)程中檢測(cè)到有障礙,立即停止關(guān)門動(dòng)作,繼續(xù)重新開門。1.電梯開關(guān)門程序(第一層):圖12電梯開關(guān)程序圖3.7三層電梯助記符語(yǔ)句程序MPPANIY013ANIY017ANIM1100UTM4LDX002ORX024MPSANIY013ANIY017ANIM110MOVK2D1MPPANIY013ANIY017ANIM110OUTM5LDX003ORX025MPSANIY013ANIY017ANIM110MOVK3D1MPPANIY013ANIY017ANIM110OUTM6LDX004ANIY013ANIY017MOVK1D2LDX005ANIY013ANIY017MOVK2D264LDX00665ANIY01366ANIY01767MOVK3D272LDX00473ORX00474ANIX00575ANIX00676OUTX00477LDX00578ORX00579ANIX00480ANIX00481OUTY00582LDX00683ORY00684ANIX00485ANIX00586OUTY00687LDM800088CMPDID295MPS96ANDM11097ANIX00698ANIY01799OUTY013100MRD101ANDM101102MPS103ANDX004104ANIM4105OUTM1106MRD107ANDX005108ANIM5109OUTM2110MPP111ANDX006112ANIM6113OUTM3114MPP115ANDM102116ANIX004117ANIY013118OUTY017119LDY013120OUTY002121LDY017122OUTY003123LDM1124PLSM51126LDM51127ORT10128ORY010129ANIM11130ANIX013131ANIY014132OUTY010133LDX010134ORX010135ANIT0136OUTT0139OUTM11140LDTO141ORY014142ANDX010143ANIX010144ANIX020145OUTT10146LDIX010147OUTT10K5150LDM2151PLSM52153LDM52154ORT11155ORY011156ANIM12157ANIX014158ANIY015159OUTY011160LDX011161ORM2162ANIT1163OUTT1K10166OUTM12167LDT1168ORY015169ANDX011170ANIY011171ANIX021172OUTY015173LDIX011174OUTT11K5177LDM3178PLSM53180LDM53181ORT12182ORY012183ANIM13184ANIX015185ANIX016186OUTY012187LDX012188ORM13189ANIT2190OUTT2193OUTM13194LDT2195ORY016196ANDX012197ANIY012198ANIX022199OUTY016200LDIX012201OUTT12K5204END3.8本系統(tǒng)的不足及改進(jìn)本系統(tǒng)使用三菱FX1N-40MRPLC實(shí)現(xiàn)三層電梯的控制,在實(shí)際運(yùn)用中,由于電梯使用的樓層比較高,為了在運(yùn)行過(guò)程中節(jié)省時(shí)間,可采用變頻調(diào)速。例:用樓層限位開關(guān)進(jìn)行感應(yīng),啟動(dòng)時(shí),若電梯離起點(diǎn)距離為一層以下時(shí),進(jìn)行低速運(yùn)轉(zhuǎn);若電梯離起點(diǎn)為一層以上時(shí),轉(zhuǎn)為高速。停止時(shí),若電梯當(dāng)前位置離目的地有兩層以上距離時(shí),用高速進(jìn)行運(yùn)行;若電梯當(dāng)前位置離目的地在兩層以下距離時(shí),用低速運(yùn)行;本設(shè)計(jì)的三層電梯為相應(yīng)單一呼叫的電梯,即在一個(gè)動(dòng)作沒(méi)有完成前不響應(yīng)其他呼叫,在現(xiàn)實(shí)生活中,通??梢韵鄳?yīng)多個(gè)呼叫,這就需要用到另外兩條條功能指令SFWR、SFRD。用SFWR來(lái)依次存儲(chǔ)呼叫信號(hào),用SFRD來(lái)依次讀取呼叫信號(hào)。以達(dá)到按呼叫順序來(lái)控制電梯運(yùn)動(dòng)的效果。SFWR使用:圖13SFWR運(yùn)作圖利用這條指令,可以把先后采集到的呼叫信號(hào)存儲(chǔ)起來(lái),在后面進(jìn)行調(diào)用??梢詫?shí)現(xiàn)多個(gè)呼叫依次存儲(chǔ)的功能。初始狀態(tài)下,D2-D10數(shù)據(jù)都為0,D1數(shù)據(jù)為0,當(dāng)X0被觸發(fā)時(shí),D0的數(shù)據(jù)移動(dòng)到D2,隨即D1里面數(shù)據(jù)變?yōu)?,當(dāng)X0再次被觸發(fā)時(shí),D0數(shù)據(jù)移動(dòng)到D3,D1里面數(shù)據(jù)變?yōu)?,以此類推。SFRD使用:圖14SFRD運(yùn)作圖在電梯中可以利用關(guān)門信號(hào)的上升沿進(jìn)行動(dòng)作,依次把用SFWR存儲(chǔ)的呼叫信號(hào)讀取出來(lái),進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)作。當(dāng)X1沒(méi)有觸發(fā)時(shí),D20數(shù)據(jù)為0,D1也為0;當(dāng)X1第一次觸發(fā)時(shí),D2的數(shù)據(jù)被移動(dòng)到D20,D1的數(shù)據(jù)變?yōu)?,表示當(dāng)前指針為1;當(dāng)X1再次觸發(fā)時(shí),D3的數(shù)據(jù)移動(dòng)到D20,D1的數(shù)據(jù)變?yōu)?,表示當(dāng)前指針為2。以此類推。結(jié)束語(yǔ)在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)之初,我的三菱PLC編程語(yǔ)言知識(shí)幾乎為空白,特別是編程,除了在上課時(shí)學(xué)到的一些松下PLC基本指令外,我對(duì)三菱PLC基本指令、功能指令及應(yīng)用幾乎沒(méi)有什么接觸。在老師和同學(xué)的幫助下,我首先用了將近一個(gè)月的時(shí)間對(duì)三菱PLC的知識(shí)進(jìn)行了強(qiáng)化補(bǔ)習(xí),然后再根據(jù)所學(xué)的編程知識(shí),用大約一個(gè)半月的時(shí)間完成了從最初的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到最后實(shí)驗(yàn)室模擬及實(shí)際實(shí)現(xiàn),并在這個(gè)過(guò)程中進(jìn)一步熟悉了歐姆龍和西門子PLC。在完成本設(shè)計(jì)的過(guò)程中,我既感受到了面對(duì)自己無(wú)法解決的問(wèn)題時(shí)的苦惱,也體會(huì)到問(wèn)題最終得以解決時(shí)的快樂(lè)。同時(shí),也總結(jié)了以下一些經(jīng)驗(yàn):1.一個(gè)詳細(xì)周密的計(jì)劃對(duì)于完成一項(xiàng)任務(wù)的重要性。實(shí)際上,我對(duì)這次作業(yè)著手較早。但由于剛開始時(shí)間較松,在學(xué)習(xí)時(shí)就想到哪學(xué)到哪,沒(méi)有認(rèn)真計(jì)劃。到后來(lái)發(fā)現(xiàn)同學(xué)們的進(jìn)度都已經(jīng)趕上甚至超過(guò)我,這才又著急起來(lái),趕緊找經(jīng)驗(yàn)豐富的同學(xué)出主意,制定出詳細(xì)的計(jì)劃,這才按時(shí)完成了任務(wù)。2.學(xué)習(xí)一門程序語(yǔ)言,實(shí)踐是最好的方法。我對(duì)PLC的學(xué)習(xí)實(shí)際上分為兩個(gè)階段。前一階段為學(xué)習(xí)語(yǔ)言而學(xué)習(xí)語(yǔ)言。在這一階段中,我總有隔霧觀花的感覺(jué),學(xué)得似是而非。后一階段邊實(shí)踐邊學(xué)習(xí),很多前一階段不甚了了的問(wèn)題得到迎刃而解。3.要學(xué)會(huì)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)工具?;ヂ?lián)網(wǎng)是一個(gè)具有大量資源的信息寶庫(kù),在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中如果沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)也許我多花一倍的時(shí)間也完不成任務(wù)。所以一定要會(huì)并善于運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)工具。完成這次設(shè)計(jì)后回過(guò)頭來(lái)看,我的這項(xiàng)作業(yè)完成得并不完美。還有很多需要提高和改進(jìn)的地方。首先,是系統(tǒng)的功能還太單一,有一些實(shí)際工作中需要用到的功能在分析時(shí)沒(méi)有考慮進(jìn)去,也沒(méi)能實(shí)現(xiàn)。其次,是設(shè)計(jì)過(guò)程中時(shí)間分配不合理,后期緊張的時(shí)間給我的工作帶來(lái)很大的被動(dòng)。三是知識(shí)積累還不夠,有
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