【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單、使用方便 ： 梯形圖是可編程序控制器使用最多的編程語(yǔ)言，是面向生產(chǎn)、面向用戶(hù)的編程語(yǔ)言，與電氣控制圖相似；梯形圖形象、直觀(guān)、簡(jiǎn)單、易學(xué)，廣大工程技術(shù)人員很容易上手。 ③ 功能完善、通用性強(qiáng) ： 如今 PLC 不僅具有邏輯運(yùn)算、定 時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還有 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、 PID 控制、通信聯(lián)網(wǎng)等許多功能。 ④ 設(shè)計(jì)安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便 ： PLC 的用戶(hù)程序大部分可在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，模擬調(diào)試好后再將 PLC 控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝、接線(xiàn)、調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可通過(guò)修改程序加以解決。 ⑤ 體積小、質(zhì)量輕、能耗低 ： 由于 PLC 采用集成電路，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備 [1]。 （二） PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 目前國(guó)內(nèi)外， PLC 已廣泛應(yīng)用于與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，如應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè) 備、電力設(shè)備、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等。隨著 PLC 的性?xún)r(jià)比不斷提重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 高，其應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類(lèi)型來(lái)看， PLC 功能大致可分為以下幾個(gè)方面： ① 開(kāi)關(guān)量的邏輯操控 ： 這是 PLC 最基本、最廣泛的使用領(lǐng)域，它替代傳統(tǒng)的繼電器電路，完結(jié)邏輯操控、按次操控，既可用于單臺(tái)設(shè)備的操控，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線(xiàn)。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝出產(chǎn)線(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)等。 ② 模擬控制（ A/D 和 D/A 控制） ： 在工業(yè)出產(chǎn)進(jìn)程傍邊，有許多接連改變的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程操 控器處置模擬量，必須完結(jié)模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 變換及 D/A 變換。 PLC 廠(chǎng)家都出產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 變換模塊，使可編程操控器用于模擬量操控。 ③ 運(yùn)動(dòng)操控 ： PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的操控。從操控組織裝備來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量 I/O 模塊銜接方位傳感器和執(zhí)行組織，如今 普遍 運(yùn)用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)操控模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸方位操控模塊。世界上各首要 PLC 廠(chǎng)家的產(chǎn)物簡(jiǎn)直都有運(yùn)動(dòng)操控功用，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 ④ 進(jìn)程操控 ： 進(jìn)程操控是 指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)操控。作為工業(yè)操控計(jì)算機(jī)， PLC 能編制各式各樣的操控算法順序。 PID 調(diào)理是普通閉環(huán)操控系統(tǒng)中用得較多的調(diào)理辦法。大中型 PLC 都有 PID 模塊，當(dāng)前許多小型 PLC 也具有此功用模塊。 PID 處置普通是運(yùn)轉(zhuǎn)專(zhuān)用的 PID 子順序。進(jìn)程操控在冶金、化工、熱處置、鍋爐操控等場(chǎng)合有十分廣泛的使用。 ⑤ 數(shù)據(jù)處置 ： 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)變換、排序、查表、位操作等功用，可以完結(jié)數(shù)據(jù)的收集、剖析及處置。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比擬，完結(jié)必 定的操控操作，也可以使用通訊功用傳送到另外智能設(shè)備，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處置普通用于大型操控系統(tǒng)，如無(wú)人操控的柔性制造系統(tǒng)；也可用于進(jìn)程操控系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型操控系統(tǒng)。 ⑥ 通訊及聯(lián)網(wǎng) ： PLC 通訊含 PLC 間的通訊及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通訊。跟著計(jì)算機(jī)操控的開(kāi)展，工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展得很快，各 PLC 廠(chǎng)商都十分重視 PLC 的通訊功用，紛繁推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近出產(chǎn)的 PLC 都具有通訊接口，通訊十分便利 [2]。 （三） PLC 的發(fā)展趨勢(shì) 20 世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工 業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車(chē)、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 在未來(lái)， PLC 會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從 產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制 器應(yīng)用。 伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。 三、 PLC 的結(jié)構(gòu) （一） PLC 的組成 完整的具有控制功能的 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 的硬件和軟件組成。 PLC 的硬件主要是由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、編程器、輸入 /輸出（ I/O）接口、輸入 /輸出（ I/O）接口、擴(kuò)展接口、通信接口、電源等部分組成。 中央處理器單元：一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。 CPU通過(guò)地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)、控制總線(xiàn)與儲(chǔ)存單元、輸入輸出接口、通信 接口、擴(kuò)展接口相連。 CPU是 PLC 的核心，它不斷采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶(hù)程序，刷新系統(tǒng)輸出。 存儲(chǔ)器： PLC 的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器兩種。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用于存放 PLC的系統(tǒng)程序，用戶(hù)存儲(chǔ)器用于存放 PLC 的用戶(hù)程序。現(xiàn)在的 PLC 一般均采用可電擦除的EEPROM 存儲(chǔ)器來(lái)作為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器。 編程器：編程器是 PLC 開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件。它是 PLC 的外部設(shè)備，是人機(jī)交互的窗口。可用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。編程器 可以是專(zhuān)用編程器，也可以是配有編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專(zhuān)用編程器是由 PLC 生產(chǎn)廠(chǎng)家，專(zhuān)供該廠(chǎng)家生產(chǎn)的某些 PLC 產(chǎn)品使用，使用范圍有限，價(jià)格較高。目前，大多是使用個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的編程重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 器，用戶(hù)只要購(gòu)買(mǎi) PLC 廠(chǎng)家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置，就可以得到高性能的PLC 程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 輸入 /輸出（ I/O）接口： PLC 的輸入接口電路的作用是將按鈕、行程開(kāi)關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)輸入 CPU， PLC 的輸出接口電路的作用是將 CPU 向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行元件的信號(hào)，以便控制接觸器線(xiàn)圈等電器的通、斷電。 PLC 的輸入輸出接口電路一般采用光耦合隔離技術(shù)，可以有效地保護(hù)內(nèi)部電路。 ① 輸入接口： PLC 的輸入接口電路可分為直流輸入電路和交流輸入電路。直流輸入電路的延遲時(shí)間比較短，可以直接與接近開(kāi)關(guān)，光電開(kāi)關(guān)等電子輸入裝置連接 ； 交流輸入電路適用于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。交流輸入電路和直流輸入電路類(lèi)似，外接的輸入電源為 220V交流電源。 ② 輸出接口：輸出接口電路通常有 3 種類(lèi)型：繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型的輸出電路類(lèi)似，只是晶體管或晶閘管代替繼電器來(lái)控制外 部負(fù)載。 擴(kuò)展接口： PLC 的擴(kuò)展接口的作用是將擴(kuò)展單元和功能模塊與基本單元相連，使 PLC的配置更加靈活，以滿(mǎn)足不同控制系統(tǒng)的需要。 通信接口：通信接口的功能是通過(guò)這些通信接口可以和監(jiān)視器、打印機(jī)、其他的 PLC或是計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn) “ 人與機(jī) ” 或 “ 機(jī)與機(jī) ” 之間的對(duì)話(huà)。 電源： PLC 一般使用 220V 交流電源或 24V直流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為 PLC 的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供 5V、 12V、 24V直流電源，使 PLC 能正常工作。 （二） PLC 的分類(lèi) PLC 可分為整體式及模塊式兩大類(lèi)。微型機(jī)、小型機(jī)多為箱體式的，但從 發(fā)展趨勢(shì)看，小型機(jī)也逐漸發(fā)展成模塊式的了。 對(duì)于模塊式 PLC，是按功能分成若干模塊，如 CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。如 SIEMENS S7300、 SIEMENS S7400 系列等。大型機(jī)的模塊功能更單一一些，因而模塊的種類(lèi)也相對(duì)多些 ， 這可說(shuō)是趨勢(shì)。目前一些中型機(jī)，其模塊的功能也趨于單一，種類(lèi)也在增多。模塊功能更單一、品種更多，可便于系統(tǒng)配置，使 PLC 更能物盡其用，達(dá)到更高的使用效益。由模塊聯(lián)結(jié)成系統(tǒng)有三種方法： ① 無(wú)底板，靠模塊間接口直接相聯(lián)，然后再固定到相應(yīng)導(dǎo)軌上。 ② 有底板，所有 模塊都固定在底板上。 ③ 用機(jī)架代替底板，所有模塊都固定在機(jī)架上。這種結(jié)構(gòu)比底板式的復(fù)雜，但更牢靠。重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 一些特大型的 PLC 用的多為這種結(jié)構(gòu)。其組成框圖如圖 所示 。 對(duì)于整體式 PLC，電源、 CPU、內(nèi)存、 I/O 系統(tǒng)都集成在一個(gè)小箱體內(nèi)。一個(gè)主機(jī)箱體就是一臺(tái)完整的 PLC，就可用以實(shí)現(xiàn)控制。控制點(diǎn)數(shù)不符 合 需要，可再接擴(kuò)展箱體，由主箱體及若干擴(kuò)展箱體組成較大的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)較多點(diǎn)數(shù)的控制。其 結(jié)構(gòu) 如圖 所示。 圖 模塊式 PLC 結(jié)構(gòu)示意圖 圖 整體式 PLC 結(jié)構(gòu)示意圖 盡管整體式 PLC 和模塊 式 PLC 的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各個(gè)部分的功能作用是相同的，下面對(duì) PLC 的工作原理進(jìn)行介紹 [2]。 四、 PLC 的工作原理 （一）工作方式 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 最初研制 PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器、接觸器構(gòu)成的控制裝置，但兩者的運(yùn)行方式是不相同的： 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行方式，即如果某個(gè)繼電器的線(xiàn)圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)無(wú)論在哪個(gè)位置上都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶(hù)程序的運(yùn)行方式，即某個(gè)繼電器的線(xiàn)圈通電或斷電，該繼電器的其他觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作 ，這樣更能體現(xiàn)PLC 的邏輯控制。 。 PLC 采用順序掃描工作方式進(jìn)行工作時(shí)，按指令步序號(hào)作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶(hù)程序，直至程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開(kāi)始新的一輪掃描。 通常情況下， PLC 以?huà)呙璺绞綖橹?，在需要處插入中斷方式，即大多?shù)控制都采用掃描方式，但對(duì)個(gè)別急需的處理，允許中斷這個(gè)掃描程序，轉(zhuǎn)而去處理它 [1]。 （二）掃描工作過(guò)程 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，完成上述三個(gè)階段稱(chēng)為一個(gè)掃描周期 ， 如圖 所示 。 圖 PLC 掃描的工作過(guò)程 在采樣輸入階段， PLC 以?huà)呙璺绞揭淮巫x入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O印象寄存器中的相應(yīng)單元內(nèi)。當(dāng)采樣輸入結(jié)束后， I/O 輸入印象寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不再變化。此外，如果輸入為脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)寬度必須大于 PLC 的一個(gè)掃描周期，這樣才能保證所有的脈沖都能被讀入。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 在程序執(zhí)行階段， PLC 的 CPU執(zhí)行程序時(shí)，總是按照從上而下，從左至右的順序一次掃描。排在前面的梯形圖，其執(zhí)行程序結(jié)果會(huì)對(duì)后面的凡事用到這些運(yùn)算結(jié)果的梯形圖起作用；排在后面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果只能等到下一個(gè) 掃描周期才能對(duì)其上面的梯形圖起作用。因此， PLC 的梯形圖排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。 當(dāng)輸出刷新階段結(jié)束后， CPU進(jìn)入下一個(gè)掃描周期，重新執(zhí)行輸入采樣，周而復(fù)始 [1]。 第二節(jié) 電梯概述 一、電梯的分類(lèi) 根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或 物流量 ）的不同，而設(shè)置不同類(lèi)型的電梯。 電梯的分類(lèi)非常豐富，根據(jù)用途、驅(qū)動(dòng)方式、運(yùn)行速度、有無(wú)司機(jī)、操縱控制方式等不同，有多種分 類(lèi)方法。 （一）按控制方式分類(lèi) 手柄開(kāi)關(guān)操縱，電梯司機(jī)在轎廂內(nèi)控制操縱盤(pán)手柄開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電梯的啟動(dòng)、上升、下降、平層、開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)等。 按鈕控制電梯，是一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制電梯，具有自動(dòng)平層功能，常見(jiàn)有轎外按鈕控制、轎內(nèi)按鈕控制兩種控制方式。 信號(hào)控制電梯，這是一種自動(dòng)控制程度較高的有司機(jī)電梯。除具有自動(dòng)平層，自動(dòng)開(kāi)門(mén)功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動(dòng)停層，順向截停和自動(dòng)換向等功能。 集選控制電梯 ，在信號(hào)控制的基礎(chǔ)上把呼梯信號(hào)集合起來(lái)進(jìn)行有選擇的應(yīng)答。電梯為無(wú)司機(jī)操縱。在電梯運(yùn)行過(guò)程中，可以應(yīng)答同一方向所有層站呼梯信號(hào)和按照操縱盤(pán)上的選層按鈕信號(hào)停靠。電梯運(yùn)行一周后，若無(wú)呼梯信號(hào)就?？吭诨敬?。為適應(yīng)這種控制特點(diǎn)，電梯在各層站?？繒r(shí)間可以調(diào)整，轎門(mén)設(shè)有安全觸板或其它近門(mén)保護(hù)裝置，以及轎廂設(shè)有過(guò)載保護(hù)裝置等。 并聯(lián)控制電梯，共用一套呼梯信號(hào)系統(tǒng)，把兩臺(tái)或三臺(tái)規(guī)格相同的電梯并聯(lián)起來(lái)控制。無(wú)乘客使用電梯時(shí)，經(jīng)常有一臺(tái)電梯?？吭诨敬Q(chēng)為基梯；另一臺(tái)電梯則?？吭谛谐讨虚g預(yù)先 選定的層站稱(chēng)為備行梯。當(dāng)基站有乘客使用電梯并起動(dòng)后，自由梯即