基于可编程控制器电梯控制系统的应用设计论文(编辑修改稿)

基于可编程控制器电梯控制系统的应用设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

5 更加满足日益发达工业现代化的需求，得到了较大的认可和发展。 可编程控制器控制系统的特点与优点 目前在工业上使用的众多控制系统中，由于可编程控制器控制系统具有很好地特点，在工业控制收到了巨大地欢迎和应用。 易学易用 可编程控制器的程序语言种类繁多，各有个的优势，其语言一般有：梯形图语言、语句表语言、顺序流程图语言、功能模块图语言及结构化文本语言。 [4]其中梯 形图语言与电气原理图较为相似，对于稍微懂点电气原理图的技术人员，相对来说，是特别容易掌握和理解的。 可编程控制器的程序设计方法简单方便，仅仅只需使用简单开关量逻辑程序，就可以轻松地表达继电器控制的逻辑关系，达成用可编程控制器控制系统替代继电器控制系统的伟大壮举。 可编程控制器具有的自诊断的功能，对应维修维修技能不高技术人员也能较容易地进行调试与维修，如系统发生故障时，通过软件自诊断和硬件自诊断，技术人员能很快找到故障的位置进行抢救，给那些只会电气原理图但却不懂计算机原理和汇编程序的人员，增添便利，加快了故障的的维修进度，减少了不必要的损失。 可靠性高 可编程控制器应用半导体技术，其运行时间长，占地面积少。 其内部电路采取了先进的抗干扰技术，先进的滤波技术，稳定的电源模块系统，使其安全稳定。 比如MITSUBISHI 公司所生产的 PLCF 系列的可编程控制器平均无故障时间就达到了 28 万小时。 [5]他具有维护容易，编程简单，操作方便等特点，一般系统运行操作中出错几率很小，就算稍有故障，也能快速排除。 功能完善 可编程控制器从传统到现代，产生了形形色色、各式各样的多种功能的产品。 普遍应用于工业、商场、建筑、航天、轻纺等各类地点的控制场所。 近年来由于系统的功能不断被开发，如今的可编程控制器不仅在逻辑开关方面有所建树外，而且已经应用到温 6 度控制、 PID 闭环自动控制和数控机床等控制等各种控制功能之中。 新近出产了超小型可编程控制器，其体积和重量 比一部 寸的智能手机还要小和轻，消耗的电量也特别少。 超小型的可编程控制器更方便装配进设备里面，且减少了设备的质量，突破可编程控制器不能用于小型智能设备的局限。 总之，可编程控制器在自动化控制领域中有较高的地位，诸多优点使可编程控制器控制系统在今后还会得到更广泛的使用，在人类探索世界的未来，必然会往更多的领域发展。 可编程控制器的组成 中央处理器 (CPU) 中央处理器的分类 CPU 是可编程控制器的核心，其随着应用于不同环境不同领域又有不同分类，可按可编程控制器机型进行分类应用， 如表 所示。 表 中央处理器分类及应用 机型 中央处理器类型 应用特点 小型 可编程控制器 8 位通用微处理器 和单片微处理器 配置低、成本低、 满足较低工业要求 中型 可编程控制器 16 位通用微处理器 或单片微处理器 配置高、能满足一 般基本工业要求 大型 可编程控制器 高速位片式微处理器 配置超高、满足的 工业特殊要求 中央处理器控制过程 中央处理器主要是由控制器、寄存器、运算器以及他们之间的控制、数据及其状态总线组成，再通过一层导热性良好的金属外壳将其覆盖。 中央处理器起神经中枢的作用，相当于人的大脑和心脏，他按照特点的程序机械地完成系统交于的任务。 他不断地搜罗各种输入信号，获取来自各方面传输的信号和数据，并传输到映像寄存器和数据存储器中储存。 通电工作后，按顺序读出存储在程序存贮器中的程序，经过对用户程序剖解后再按此种程序所设定的算术运算、逻辑运算及数据处理等输出一定的逻辑信号。 根据运行的逻辑信号结果，刷新系统的输出结果，以达成中央处理器运行的输出、通信和打印制表的操作 对于使用者来说，没有必要详细理解中央处理器里面的较为复杂的电路关系，但应 7 该对中央处理器各元件 间的运行关系充裕地了解与认识。 中央处理器的是根据震荡信号控制而进行指令的操作的，震动信号相当于人的心脏，控制着程序运行的运行速度。 其具体信息处理和传送如图 所示。 总之，研究中央处理器的组成和其与外部电路之间的信息传送关系，对后面章节设计电梯可编程控制器控制系统有特别重要的意义。 图 中央处理器与外部信息处理与传送 I/O 模块 I/O 模块是分为两部分组成的。 是分为输入模块与输出模块的。 输入模块相是专门为接收外部信号数据，而输出模块则是专门输出控制的，两者互补，是中央处理器与外部沟通的窗口。 输入模块 输入模块应用于接收和输送输入信号，其是把电信号变为数字信号然后输送到可编程控制系统之中。 其输入信号又分为开关量输入信号和模拟量输入信号两类。 [6]其具体应用分类如表 所示。 表 输入信号分类 输入信号 例子 开关量输入信号 有以按键、压力继电器、 数字拔码开关、光电开关、 选择开关、位置开关等开关量作为信号 模拟量输入信号 从测速发电机、电位器、 压力器等提供的模拟量作为信号 8 输出模块 输出模块应用于发出和输送输出信号，输出模块是将数字信号变为输出电信号，然后完成对外电路的控制的。 输出信号又分为开关量输出信号和模拟量输出信号两类。 其具体应用分类如表 所示。 表 输出模块 输出信号 例子 开关量输出信号 有控制电磁继电器、 信号灯等被控设备和器件的信号 模拟量输出信号 有控制热电偶、变频器等需要 被连续变化的模拟量控制的信号 可编程控制器系统的其它设备 人机界面 是使用者与控制器之间信息传递、信息沟通、信息互动的桥梁，他达成了从信息数据的机械模式到使用者能普遍使用的简单形式之间的转变，使控制系统更容易被人们所操控。 比较复杂的人机界面有液晶屏界面，较为简单的有开关和信号灯。 随着触摸屏的开发与应用，触摸式人机界面应用更加受使用者青睐。 由计算机充任的人机界面也更为广泛使用，在不久的将来，跟随各种技术的发展，相信会有更加适合人们使用的人机界面出现，使人们更为方便地与数字进行对话交流。 编程设备 编程设备传统有手持型编程器，可以通过连接信号线与可编程控制器相连，然后直接对 可编程控制器进行编写、写出等功能设计程序，开始时因为体积小方便携带而被人们使用。 但后面因为只能用语句表，没有梯形图那么直观，不利于应用于比较复杂的程序而被人们摒弃，已经比较少使用了。 现在一般是以计算机来充当使用的，用计算机编程序有直观，功能多，易移植等许多优点。 在现场控制运行中，编程器是没有立刻插手控制的，只是可编程控制器在编程设计、调试检查和系统参数修改等才可能会被用到。 输入输出设备 输入输出设备有打印机、带电可擦可编程只读存储器、可擦除可编程只读寄存器、可变电阻器等，其主要还是用来储存长期性的数据。 9 电源模块 可编程控制器电源模块的电压大小较为普遍是 AC 220 伏，也有部分使是 DC 24 伏。 电源模块在整个系统中起着充当非常重要的角色，可编程控制器内部的直流稳压电源为各模块内的各集成电路提供稳定的工作电源， 如果没有一个稳定可靠的电源系统，系统是无法正常运行的，所以可编程控制器的厂家对电源模块的开发要求是特别苛刻的。 底板或机架 底板或机架是可编程控制器各模块 的骨梁，支撑起每个部分的组合，再通过控制电缆长度相连，使控制系统硬件更为简洁明了。 没有他，可编程控制系统将会是零散的，而安装装配和后续的维护将会变得异常艰难。 可编程控制器的通信联网 当下几近全部可编程控制器的新机型都具备通信联网功能。 它可以使可编程控制器通过遵循一定的网络协议，然后与其他智能设备，进行信息传输和对话。 例如使用 RS232通讯，经过同轴电缆光缆地通讯或双绞线，可以在几十公里的范围内进行信息的交换，使跨地域也能进行控制。 可编程控制器的工作原理 可编程控制器的工作原理是 利用周期循环扫描来进行的。 [7]运行期间，是通过重复三个阶段来进行的，其如图 所示 10 图 可编程控制器工作原理 输入采样阶段 首先，可编程控制器扫描全部输入的信号。 然后按序地读取各输入信号，并将其储存到输入状态寄存器里面。 再而刷新了输入状态寄存器。 这样简单的“三小步”就完成了输入采样阶段。 输入采样处理完后，紧接着按顺序进行后面那两个阶段。 在这两个阶段中，输入状态寄存器和外部隔绝，不受外部信号影响。 尽管输入信号或数据发生改变，输入状态寄存器里的信息数据也并不因此而改变。 而已有变化的输入的信号仅可在下个扫描周期的再次刷新而被读取。 程序扫描执行阶段 在此阶段，可编程控制器是逐条翻译和执行指令的，是有根据一定的规定有条不紊进行的。 他是根据“由上而下、由左到右”的原则，按序扫描指令和程序的。 他按照每一条指令进行逻辑运算，当然，有些指令因为特殊功能而进行特殊处理。 如若遇到跳转指令时，能够根据是否满足跳转条件而实施指令的跳转，当满足条件实施跳转时，被跳转的中间部分指令在此周期中不执行。 每条指令执行后，更新当前指令输 11 出状态或者数据在随机存储器中各自的数据信息。 [8]倘若程序扫描到输入输出状态时，则从输入状态寄存器中读出前一阶段的状态，并作为下面指令中的相应输入条件。 从输出状态寄存器读出状态做为此刻的工作状态，并提供给下面指令参加运算。 并且在程序中，那些分布在前边的指令运算输出状态会影响到那些分布在后 边并且会用到前面的输出状态作为逻辑或者数据的指令。 那些分布在后边的指令被执行运算后的输出状态，却得等后边的扫描周期才能影响分布在其前边的指令运算。 输出刷新阶段 完成前面两个阶段后，输出状态寄存器中的 Y 寄存器的状态输送并保存到输出锁存器。 [9]再通过驱动功率放大器驱动各自的负载，此刻，才是可编程控制器真实的输出。 可编程控制器的编程语言 可编程控制器语言不像计算机汇编语言那样隐晦难懂，他既满足易于编写又满足易于调试的要求。 其程序语言主要是分为两大类和五小类的，具体其如表 所示。 表 各种编程语言分类 虽然编程语言可被归类，但就算是同种类语言，每个制造商的编程语言也不相同，某品牌自动化企业说，当前的还没有一款语言是能对各家可编程控制器都兼容的。 可编程控制器编程语言千篇一律，还是有以下共同特点的： 图形式指令构造 图形式指令构造是用不一样的图形符号组成指令，这样的图形表达方式，容易了解和编写，对于那些具备电气电路基础的使用者能较容易地学会使用。 在某些机械设备或者生产线中，可编程控制器的程序里面被要求要进行很多复杂运算功能程序。 可编程控制器的厂家研发者，为了让使用者更能方便地进行编程设计，使其设计为代表性符号，并赋予符号有一定的功能。 使用者按照自身程序设计的要求，把这些代表性符号进行编程设计，和填入相应的数据，以供于运算，这样就形成运算功能。 语言表达形式 编程语言 文本化编程语言 指令表和 结构化文本 图形化编程语言 顺序功能图、 梯形图和功能块图 12 有时候符号代表功能可能并没有很好的表示之间的关系，但是，其可以用简单的方法记住复杂的算法，其具有便利性、直观性等特点，还是很受使用者欢迎的。 简化应用软件生成过程 使用可编程控制器编程语言的使用者 ，使用计算机编程软件（如 STEP 7 MicroWIN），仅需程序实现编辑就可以，其余均由计算机自己运行。 不像汇编语言和高级语言编写程序那样还得人为安排，这样给计算机编程技术不高的使用者打开了方便之门。 明确的变量常数 图形式指令结构被赋予了特殊的逻辑关系功能，再其中填入适当的参数，是可以是参与逻辑关系中的运算的的。 如： H233， K345 等。 其图像式指令结构中的参数范围还有参数格式是有一定限制的，如西门子 S7CPU224XP 的程序编制中的整数相加功能指令的参数 格式是 这样要 求的 :EN(IN):BOOL,POWER IN1(IN):INT IN2(IN):INT ENO(OUT): BOOL,POWER OUT(OUT):INT。 简化的程序结构 可编程控制器的程序结构通常很简单，但可以表达一些比较复杂的功能，特殊的有方框式。