基于plc的六层电梯制系统设计

基于plc的六层电梯制系统设计内容摘要：

围得以扩大。 近期的 PLC（ 80 年代中、后期至今） 进入 80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC 所采用的微处理器的当次普遍提高。 而且，为了进一步提高 PLC 的处理 速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。 PLC 的发展趋势 1．向高速度、大容量方向发展 为了提高 PLC 的处理能力，要求 PLC 具有更好的响应速度和更大的存储容量。 目前，有的 PLC 的扫描速度可达。 PLC 的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。 2．向超大型、超小型两个方向发展 当前中小型 PLC 比较多，为了适应市场的多种需要，今后 PLC 要向多品种方向发展，特别是向超大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。 3． 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。 4．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。 5．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左玲：基于 PLC的六层电梯控制系统设计 10 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 的基本结构 PLC 的基本结构如图 11 所示 图 21 PLC 的基本结构 PLC 的基本结构 ： 中央处理单元 (CPU)是 PLC 的控制中枢。 它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、 I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。 等所有的用户程序 执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高 PLC 的可 靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。 这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 PLC 常用的存储器类型 ： （ 1） RAM（ Random Assess Memory）这是一种读 /写存储器 (随机存储器 )，其存取速度最快，由锂电池支持。 （ 2） EPROM（ Erasable Programmable Read 左玲：基于 PLC的六层电梯控制系统设计 11 Only Memory）这是一种可擦除的只读存储器。 在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。 (在紫外线连续照射下可擦除存储器内容 )。 （ 3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦除的只读存储器。 使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。 PLC 存储空间的分配 ： 虽然各种 PLC 的 CPU 的最大寻址空间各不相同，但是根据 PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：（ 1）系统程序存储区 ； （ 2）系统 RAM 存储区（包括 I/O 映象区和系统软设备等） ； （ 3）用户程序存储区系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。 包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。 由制造厂商将其固化在 EPROM 中，用户不能直接存取。 它和硬件一起决定了该 PLC 的性能。 系统 RAM 存储区：系统 RAM 存储区包括 I/O 映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。 （ 1） I/O 映象区：由于 PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。 因此，它需要一定数量的存储单元 (RAM)以存放 I/O 的状态和数据，这些单元称作 I/O 映象区。 一个开关量 I/O 占用存储单元中的一个位（ bit），一个模拟量 I/O 占用存储单元中的一个字（ 16 个 bit）。 因此整个 I/O 映象区可看作两个部分组成：开关量 I/O 映象区；模拟量 I/O 映象区。 （ 2）系统软设备存储区 ：除了 I/O映象 区区以外，系统 RAM 存储区还包括 PLC 内部各类软设备（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）的存储区。 该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在 PLC 断电时，由内部的锂电池供电，数据不会遗失；后者当 PLC 断电时，数据被清零。 ，每个逻辑线圈占用系统 RAM 存储区中的一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器。 另外，不同的 PLC 还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。 寄存器与模拟量 I/O 一样，每个 数据寄存器占用系统 RAM 存储区中的一个字 (16 bits)。 另外， PLC 还提供数量不等的特殊数据寄存器，具有不同的功能。 用户程序存储区 ： 用户程序存储区存放用户编制的用户程序。 不同类型的 PLC，其存储容量各不相同。 电源 ： PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。 如果没有一个良好的、可得电源系统是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 一般交流电压波动在 +10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去。 左玲：基于 PLC的六层电梯控制系统设计 12 PLC 的工作原理 PLC 是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。 即在 PLC 运行时， CPU 根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。 然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。 在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 PLC 的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 PLC 在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读 入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。 随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。 PLC 在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。 输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。 左玲：基于 PLC的六层电梯控制系统设计 13 第 3 章 PLC 在电梯控制系统中的应用 PLC 控制电梯的优越 性 PLC 以其优越的性能，在很多领域中得到了广泛的应用。 在电梯业也是如此，目前国内 70～ 80 年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制，线路复杂，节点接线多，故障率高，系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大，严重地影响电梯运行质量。 应对这些电梯进行更新和改造。 但是更新需要大量资金，对使用单位来说有一定困难，所以对电梯进行局部改造是经济的、实际的。 近年来，采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（ PLC）来控制电梯，取得了良好效果： （ 1） 在电梯控制中采用了 PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠 性大大提高。 （ 2） 去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 （ 3） PLC 可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 （ 4） PLC 可进行故障自动检测报。