【正文】 理等 工業(yè)自動(dòng)控制 工作環(huán)境 對(duì)工作環(huán)境要求比較高 對(duì)環(huán)境要求低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作 工作方式 中斷處理方式 循環(huán)掃描方式 系統(tǒng)軟件 需配備功能較強(qiáng)的系統(tǒng)的軟件 一般只需要簡(jiǎn)單的監(jiān)控程序 采用的特殊措施 掉電保護(hù)等一般性措施 采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護(hù)，可在線維修 編程語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言 梯形圖，助記符語(yǔ)言， SFC 標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ) 言 對(duì)操縱人員的要求 需專門培訓(xùn)，并具有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 一般技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可操作使用 對(duì)內(nèi)存的要求 容量大 容量小 價(jià)格 價(jià)格高 價(jià)格較低 其他 若用于控制，一般需自行設(shè)計(jì) 機(jī)種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng) 結(jié)論：一般情況下，在工業(yè)自動(dòng)化工程中采用 PLC 可靠，方便，易于維護(hù)。 ⑸ 對(duì)采用的器件都進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選和簡(jiǎn)化，排除了因器件問(wèn)題而造成的故障。因此， PLC 在工業(yè)控制方面獲得了極大成功，成為工業(yè)控制中的主流。隨著 PLC 網(wǎng)絡(luò)通信功能不斷增強(qiáng)， PLC 與 PLC 及計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，可以形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)告訴公路上（ Data Highway） 掛接在線通用計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)在線組態(tài)，編程和下裝，進(jìn)行在線監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，這樣就已具備了集散控制系統(tǒng)的形態(tài)，加上 PLC 的價(jià)格和可靠性優(yōu)勢(shì)，使之可以與傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相互競(jìng)爭(zhēng)。 ① CPU： CPU 是 PLC 的控制中樞，它由控制器和運(yùn)算器組成。 響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器，打印機(jī)）的請(qǐng)求。 ② 存儲(chǔ)器： PLC 系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。一般采用 EPROM 或 EEPROM 存儲(chǔ)器，用戶可檫寫重新編程。對(duì)于輸入 /輸出模塊有：數(shù)字量輸入 /輸出模塊，開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出模塊，模擬量輸入 /輸出模塊，交流新號(hào)輸入 /輸出模塊， 220V 交流輸入 /輸出模塊。經(jīng)過(guò) PLC 處理后，通過(guò)執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)控制。可編程終端是具有 I/O 功能的 PLC 人機(jī)界面產(chǎn)品。并且 PLC 掃描一次用戶程序的時(shí)間即掃描周期與擁護(hù)程序的長(zhǎng)短和掃描速度有關(guān)，一般為 1ms 至幾十毫秒。它包括兩種操作：一是采樣輸入信號(hào)（即刷新輸入狀態(tài)的內(nèi)容）；二是送出處理結(jié)果（即按輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路） PLC 數(shù)據(jù) I/O 示意圖如下 。即認(rèn)為輸入信號(hào)一旦變化，就能立即進(jìn)入輸入映象的存儲(chǔ)器內(nèi)。正常時(shí)，執(zhí)行完用戶程序多用的時(shí)間不會(huì)超過(guò) T1，在程序復(fù)位 WDT，即執(zhí)行程序并開(kāi)始計(jì)時(shí)：執(zhí)行完用戶程序后立即令 WDT 復(fù)位，表示程序執(zhí)行正常。生產(chǎn)工藝要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生產(chǎn)過(guò)程，由于各種設(shè)備的工藝參數(shù)不一樣，控制實(shí)現(xiàn)的方式也不一樣。因此在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)和處理某種控制功能都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制和通信技術(shù)。特別是 PLC 的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得 PLC 如虎添翼，由單機(jī)控制向多機(jī)控制，由集中控制向多層次分布式控制系統(tǒng)發(fā)展。二是向大型化，網(wǎng)絡(luò)化，多功能的方向發(fā)展?，F(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行級(jí)可以由多個(gè) PLC 或遠(yuǎn)程 I/O 工作站所組成，中間一級(jí)由 PLC 或計(jì)算機(jī)構(gòu)成。今后 PLC 將采用速度更快 ，功能更強(qiáng)的 CPU，容量更大的存儲(chǔ)器。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。即當(dāng)電梯停得太早時(shí)，變頻器增大低速度值或減少制動(dòng)斜坡值，反之則減少低速度值或增大制動(dòng)斜坡值，在電梯到距平層位置 4— 10cm 時(shí)，有平層開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)低速信號(hào)，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實(shí)現(xiàn)高精度的平層，從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。 ③ 加速給定曲線的產(chǎn)生： 8位 D/A 輸出 0～ 5V/0～ 10V，對(duì)應(yīng)數(shù)字值為 16 進(jìn)制數(shù) 00～ FF，共 255 級(jí)。這種機(jī)制有其方便的一面，但實(shí)時(shí)性 差。 ④ 減速制動(dòng)曲線的產(chǎn)生：為保證制動(dòng)過(guò)程的完成，需在主程序中進(jìn)行制動(dòng)條件判斷和減速點(diǎn)確定。故在此段采用加速度的時(shí)間控制原則，當(dāng)啟動(dòng)上升段速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的 90%時(shí)，將系統(tǒng)由加速度控制切換到速度控制，因?yàn)樵诜€(wěn)速段。加速過(guò)程由固定周期中斷完成，加速到對(duì)應(yīng)模式的最大值之后，加速程序運(yùn)行條河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁(yè) 件不再滿足，每次中斷后，不再執(zhí)行加速程序，直接從中斷返回。一般只能從用戶程序執(zhí)行時(shí)間最短采取方法。按保守值計(jì)算，電梯加速過(guò)程中每次查表的時(shí)間間隔不宜超過(guò) 10ms。同時(shí)，為保證電梯的運(yùn)行效率， a、 p的值不宜過(guò)小。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 與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，集散控制系統(tǒng)，嵌入式計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)還將進(jìn)一步滲透與結(jié)合，這必將更進(jìn)一步拓寬 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域和空間。它們之間采用工業(yè)以太網(wǎng)， MAP 網(wǎng)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線相連構(gòu)成一個(gè)多級(jí)分布式 PLC。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)機(jī)床行業(yè)應(yīng)用超小型 PLC 幾乎占據(jù)了市場(chǎng)的 1/4，國(guó)外許多 PLC 廠家正在積極地研制開(kāi)發(fā)出各種超小型微型的 PLC。 今后 PLC 控制系統(tǒng)將朝什么方向發(fā)展呢？在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的今天，產(chǎn)品的發(fā)展取決于市場(chǎng)的需求。 編程語(yǔ)言及編程支持工具軟件 PLC 有多種編程語(yǔ)言：梯形圖語(yǔ)言，助記符語(yǔ)言，邏輯功能圖語(yǔ)言，布爾代數(shù)語(yǔ)言和某些高級(jí)語(yǔ)言（ Basic， C 語(yǔ)言等）。 （ 2） 應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。如果是偶然因素造成超時(shí)，重新程序不會(huì)再遇到”偶然干擾”，系統(tǒng)便轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行；若由于不可恢復(fù)的確定性故障，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，發(fā)出故障信號(hào)，等待處理。同樣道理， CPU 不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。由上圖所示可知送入 PLC端子上的輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)電隔離，電平轉(zhuǎn)換，濾波處理后，進(jìn)入緩沖器內(nèi) CPU 的采樣。接通電源之后，為消除各元件狀態(tài)的隨機(jī)性，進(jìn)行清零或復(fù)位處理，檢查 I/O 單元連接是否正確，再執(zhí)行一段程序。 軟件的組成 PLC 控制系統(tǒng)的軟件主要是系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件，編程語(yǔ)言及編程支 持工具軟件幾個(gè)部分組成。另外，安裝在控制臺(tái)上的按鈕，開(kāi)關(guān)等也可以向 PLC 送控制指令。智能模塊的種類很多，如高速計(jì)數(shù)模塊， PID 調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲(chǔ)模塊和智能 I/O 模塊。通常，小型機(jī)小于 8KB， 中型機(jī)小于 50KB，而大型機(jī)可以在 50KB 以上。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲(chǔ) 的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。一般來(lái)說(shuō)，小型 PLC 大采用 8 位微處理器或單片機(jī)作為 CPU，如 Intel8086， Inter96 系列單片機(jī)，具有集成度高，運(yùn)算速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)算器則是進(jìn)行邏輯，算術(shù)等運(yùn)算部件。 圖 21 典型 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成 硬件的組成 PLC 控制系統(tǒng)的硬件是由 PLC，輸入 /輸出（ I/O）電路及外圍設(shè)備等組成的。計(jì)算機(jī)與 PLC 之間通過(guò)通信線路實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。對(duì)某些大型 PLC 還采用了雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或三 CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)。它與 PLC 共同推動(dòng)著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) PLC 控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 表 21 plc 與繼電器控制系統(tǒng)比較表 比較項(xiàng)目 繼電器控制系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng) 控制功能的實(shí)現(xiàn) 由許多繼電器，采用接線的方式來(lái)完成控制功能 各種控制功能是通過(guò)編制的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的 對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程變更的適應(yīng)性 適應(yīng)性差。隨著 計(jì)算機(jī)和通信幾刷的發(fā)展，現(xiàn)代 PLC 控制系統(tǒng)已遠(yuǎn)不是幾十年前的哪個(gè)樣子，PLC 的控制從早期的單機(jī)控制發(fā)展到多機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了工廠自動(dòng)化。 “可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境 下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等才操作，并通過(guò)數(shù)字式，模擬式的輸入與輸出，控制各類的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。這樣可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。 繼電器控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中曾起著不可替代的重要作用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已越來(lái)越難以適應(yīng)，因?yàn)槔^電器控制電路通常是針對(duì)著某一固定的動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的。 00 120902 ～?? ； 00 1601402 ～?? 。但使用直流電機(jī)系統(tǒng)時(shí)，不管采用何種方式都必須進(jìn)行機(jī)械變流。電動(dòng)機(jī)不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)距脈動(dòng)。其特性可適應(yīng)人體感受，并保證運(yùn)行噪聲小，制動(dòng)平穩(wěn) ⑸ 平層精度高 采用現(xiàn)在傳感技術(shù)和數(shù)字軟件控制系統(tǒng)。 具有先進(jìn)的半導(dǎo)體變頻器把交流換成直流。在啟動(dòng)期間，電動(dòng)機(jī)電流隨頻率和速度增加而增加，并以最小轉(zhuǎn)速運(yùn)行，對(duì)每種速度都可獲得最佳效率。而電梯的 轎廂內(nèi)部設(shè)置有（雜物電梯除外）操縱箱。是目前最新的電梯拖動(dòng)系統(tǒng)。它控制的電梯速度達(dá) 4 米 /秒，但是，機(jī)組結(jié)構(gòu)體積大，耗電大，維護(hù)工作量較大，造價(jià)高，因此常用于對(duì)對(duì)速度，舒適感要求較高的建筑物中。 大家都知道交流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 在能耗制動(dòng)中，將電機(jī)定子繞組接至直流電源，再加上采用閉環(huán)控制方式，從而有效地控制了能耗制動(dòng)轉(zhuǎn)距，使制動(dòng)減速過(guò)程快速平穩(wěn)，且制動(dòng)精度高。 （ 15）井道尺寸 (mm)：寬 ﹡ 深 電梯控制技術(shù) 所謂電梯控制技術(shù)是指電梯的傳動(dòng)系統(tǒng)及操縱系統(tǒng)的電氣自動(dòng)控制。如交流電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。 （ 5）開(kāi)門寬度 (mm)：轎廂門和層門完全開(kāi)啟的凈寬度。一般提升高度 h≤ 15M。將由晶閘管供電的直流快速電梯。例如用于雜物梯等。庭門口寬度不得少于 ，并要求以額定速度從最低一個(gè)停站直駛運(yùn)行到最高一個(gè)停站（中間不 停層）的運(yùn)行速度時(shí)間不得超過(guò) 60s。常用與立體停車場(chǎng)及汽車庫(kù)等場(chǎng)所。但不允許人員進(jìn)入電梯。轎廂的尺寸和結(jié)構(gòu)形式多為寬度大于深度，使乘客能暢通地進(jìn)出。 1963 年一些先進(jìn)工業(yè)國(guó)只成了無(wú)觸點(diǎn)半導(dǎo)體邏輯控制電梯。追溯電梯這種升降設(shè)備的歷史，據(jù)說(shuō)它起源于公元前 236 年的古希臘。 PLC 是一種基于數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)用戶指令，通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入 /輸出，完成一系列邏輯、順序、定時(shí)、記數(shù)、運(yùn)算等確定的功能，來(lái)控制各種 類型的機(jī)電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?部?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作 精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中