电梯的plc控制设计论文

电梯的plc控制设计论文内容摘要：

Electrical Committee）颁布的 PLC标准草案中对 PLC 做了如下定义： “ PLC 是一种 专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设 计。 ” PLC 的产生与发展 第一台 PLC 的设计规范是美国通用公司提出的。 当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的响应时间快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。 这一设想提出后，美国数字设备公司（ DEC）于 1969 年研制成功世界上第一台 PLC，型号为 PDP14，投入汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了 PLC 的新纪元。 由于当时开 发 PLC 的主要目的是用来取代继电器逻辑控制系统，所以最初的 PLC 其功能也仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等功能。 随着微电子技术的发展， 20 世纪 70 年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微机技术应用到 PLC 中，使它能更多地发挥计算机的功能，不仅用逻辑编程取代了硬 接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。 为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器 命名。 此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。 20 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。 更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、 PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。 这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。 这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。 这标志着可编 程控制器已步入成熟阶段。 20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。 从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。 目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 PLC 的特点 可靠性高，抗干扰能力强 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。 这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 功能 强大 ， 成本低 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。 可以用于各种规模的工业控制场合 ，几乎能满足所有工业控制领域的需要。 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。 由 于其转为工业应用而设计，所以 PLC 控制系统中的 I/O 系统、 HMI 系统等可以直接和现场信号连接、使用。 系统也不需要进行专门的抗干扰设计。 所以和其他的控制系统（如 DCS、 IPC）相比，其成本较低，而且这种趋势还将继续持续下去。 控制系统结构简单， 适用性强 大部分情况下，一个 PLC 主机就能组成一个控制系统。 对于需要扩展的系统，只要选好扩展模块，经过简单连接即可。 PLC 扩展模块品种多，可以灵活组成各种大小和不同要求的控制系统。 PLC 控制系统实质性的好处是当控制要求改变，需要变更控制系统的功能时 ，只需对程序进行简单的修改，对硬件部分稍作改动即可，而不是像继电气控制系统那样，在一个装配好的控制盘上，对系统进行修改几乎是不可能的事情。 同一个 PLC 装置用于不同的控制对象，只是输入 /输出组件和应用软件的不同。 所以说 PLC 系统具有极高的柔性，即通用性强。 编程方便、易于使用 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。 设计、施工、调试的周期短 ， 改造方便 用继电器控制完成一项控制工程，首先必须按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器柜的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分不便。 而 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。 因为 PLC 是通过程序完成控制任务的，采用了方便用户的工业编程语言，且 都具有枪支和仿真的功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，缩 短了施工周期。 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。 维护方便 PLC 的输入 /输出端子能够直观的反映出现场信号的变化状态，通过编程工具可以直观的观察控制程序和控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、 I/O 点状态、异常状态和电源状态等，极大的方便了维护人员查找故障，缩短了对系统维护的时间。 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，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。 PLC 的应用领域 目前， PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 1． 开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。 如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2． 模拟量控制 在工业 生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。 为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（ Analog）和数字量（ Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。 PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 3． 运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。 从控制机构配置来说，早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。 如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。 世界上各主要 PLC 厂家的产品 几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4． 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。 作为工业控制计算机， PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。 PID 调节是一般闭环控制系统中用得 较多的调节方法。 大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块。 PID处理一般是运行专用的 PID 子程序。 过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 5． 数据处理 现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、 排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。 这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。 数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 6． 通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。 随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。 新近生产的 PLC 都具有通信 接口，通信非常方便。 PLC 的工作原理 当 PLC 投入运行后，其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。