基于plc电梯控制系统设计(编辑修改稿)

基于plc电梯控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

型和超小型两个方向发展。 现已有 I/O 点数达 14336 点的超大型 PLC，其使用 32 位微处理器，多 CPU 并行工作和大容量存储器，功能强。 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。 三． PLC 大力开发智能模块，加强联网通信能力 为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程 I/O 模 块、通信和人机接口模块等。 这些带 CPU 和存储器的智能 I/O 模块，既扩展了 PLC 功能，又使用灵活方便，扩大了 PLC 应用范围。 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。 四．增强外部故障的检 测与处理能力 根据统计资料表明：在 PLC 控制系统的故障中， CPU 占 5%， I/O 接口占 15%，输入设备占 45%，输出设备占 30%，线路占 5%。 前二项共 20%故障属于 PLC 的内部故障，它可通过 PLC 本身的软、硬件实现检测、处理；而其余 80%的故障属于 PLC 的外部故障。 因此， PLC 生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。 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。 五．编程语言多样化 在 PLC 系统结构不断发展的同时， PLC 的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。 除了大多数 PLC 使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（ BASIC、 C 语言 9 等）等。 多种编程语言的并存、互补与发展是 PLC 进步的一种趋势。 PLC 的基本组成 可编程控制器的结构多种多样，但其组成的 一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持，实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机。 一 PLC 的硬件结构 微处理器（ CPU） —— 控制器的核心 存储器 (RAM、 ROM） 输入、输出部件 （ I/O 部件） —— 连接现场设备与 CPU 之间的接口电路 电源部件 —— 为 PLC 内部电路提供能源 整体结构的 PLC—— 四部分装在同一机壳内 模块式结构的 PLC—— 各部件独立封装，称为模块，通过机架和总线连接而成 I/O 的能力可按用户的需要进行扩展和组合（扩展机） 另外，还必须有编程器 —— 将用户程序写进规定的存储器内 其 他 外 设外设接口I / O扩展接口I / O扩展单元输入部件电 源 部 件微 处 理 C P U输出部件编 程 器用户程序系统程序存 储 器接 收 现 场 信 号A驱 动 受 控 元 件基 本 单 元 图 PLC 硬件结构 主机 10 二 中央控制处理单元 (CPU) 可编程控制器中常用的 CPU 主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。 通用微处理器有 8080、 808 8028 80386 等；单片机有 803 8096 等；位片式微处理器的 AM2900、 AM2903 等。 FX2 可编程控制器使用的微处理器是 16 位的 8096 单片机。 三 存储器 可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。 系统存储器：存放系统管理程序，用只读 存储器实现。 用户存储器：存放用户编制的控制程序，一般用 RAM 实现或固化到只读存储器中。 四 输入输出接口 作用：连接用户输入输出设备和 PLC 控制器，将各输入信号转换成 PLC 标准电平供PLC 处理，再将处理好的输出信号转换成用户设备所要求的信号驱动外部负载。 对输入输出接口的要求：良好的抗干扰能力；对各类输入输出信号（开关量、模拟量、直流量、交流量）的匹配能力。 PLC 输入输出接口的类型：模拟量输入输出接口、开关量输入输出接口（直流、交流及交直流）。 用户应根据输入输出信号的类型选择合适的输入输出接口。 五 开 关量输入接口电路 各种输入接口均采取了抗干扰措施。 如带有光耦合器隔离使 PLC 与外部输入信号进行隔离；并设有 RC 滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。 通常有三种类型：直流 (12∽ 24)V 输入、交流 (100∽ 120)V 输入与交流 (200∽ 240)V输入和交直流 (12∽ 24)V 输入。 直流输入模块的电源一般由机内 24v 电源提供，输入信号接通时输入电流一般小于 10mA；交流输入模块的电源一般由用户提供。 内部电路输 入 开 关输 入 端 子R 1CD C 2 4 V 内 部 电 源输 入 指 示 灯光 电 耦 合 器R 2P L CC O M 图 直流输出接口 11 六 开关量输出接口电路 有三种形式，即继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。 开关量输出端的负载电源一般由用户提供，输出电流一般不超过 2A。 开关量输出端的负载电源一般由用户提供，输出电流一般不超过 2A。 内部电路R 1输 出 指 示 灯V继 电 器K A输 出 端 子 负载C O MF U用 户 电 源 图 交直流输出接口 七 输出端子的两种接法： 隔离式：输出各自独立，无公共点：各输出端子各自形成独立回路。 汇点式：全部输入点（输出点）共用一个公共点。 或者将输入点（输出点）分成几组，组内各点共用一个公共点。 各组的公共点之间相互隔离。 组内的各点必须使用同一电压类型和同一电压等级，各组可使用不同电压类型和等级的负载。 电源： PLC 的供电电源一般是市电，也有用直流 24V 电源供电的。 外围设备：编程器、打印机、演示板等利用编程器可将用户程序输入 PLC 的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序；利用编程器还可以监视 PLC 的工作状态。 PLC 的软件结构 在可编程控制器中， PLC 的软件分为两大部分： ：用于控制可编程控制器本身的运行。 主要由管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块，系统调用。 ：它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。 工作原理 （ 1）基本工作模式： PLC 有运行模式和停止模式。 a. 运行模式：分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段。 b. 停止模式当处于停止工作模式时， PLC 只进行内部处理和通信服务等内容。 （ 2） PLC 工作过程： :在此阶段， PLC 检查 CPU 模块的硬件是否正 12 常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。 :在此阶段， PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当 PLC 处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。 :输入处理也叫输入采样。 在此阶段顺序读取所有输入端子的通断状态，并将所读取的信息存到输入映 象寄存器中，此时，输入映像寄存器被刷新。 :按先上后下，先左后右的步序，对梯形图程序进行逐句扫描并根据采样到输入映像寄存器中的结果进行逻辑运算，运算结果再存入有关映像寄存器中。 但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。 :程序处理完毕后，将所有输出映象寄存器中各点的状态，转存到输出锁存器中，再通过输出端驱动外部负载。 运行模式 PLC 工作方式与特点：集中采样、集中输出、周期性循环扫描，“串在行”工作方式 （ 1）扫描周期： PLC 的工作方式是一个不断 循环的顺序扫描工作方式。 每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。 PLC 运行正常时，扫描周期的长短与 CPU 的运算速度有关，与 I/O 点的情况有关，与用户应用程序的长短及编程情况等均有关。 通常用 PLC 执行 1K 指令所需时间来说明其扫描速度 ( 一般 1~10ms/K)。 （ 2）输出滞后：指从 PLC 的外部输入信号发生变化至它所控制的外部输出信号发生变化的时间间隔。 一般为几十 — 100ms. 引起输出滞后的因素：输入模块的滤波时间、输出模块的滞后时间、扫描方式引起的滞后。 （ 3）由于 PLC 是 集中采样，在程序处理阶段即使输入发生了变化，输入映象寄存器中的内容也不会变化，要到下一周期的输入采样阶段才会改变。 （ 4）由于 PLC 是串行工作，所以 PLC 的运行结果与梯形图程序的顺序有关。 这与继电器控制系统 “ 并行 ” 工作有质的区别。 避免了触点的临界竞争，减少繁琐的联锁电路。 13 第四章 电梯设计的基本要求 电梯开发的目的 通过对工程实例的模拟，熟练地掌握 PLC 的编程和程序调试方法。 进一步熟悉 PLC 的 I/O 连接。 熟悉四层楼电梯内外按钮控制的编程方法。 电梯设计所需的设备 THPLCDT 型四层电梯实验教学模型一台 安装了 OMRON CXProgr。