【文章內容簡介】 單、使用方便 ： 梯形圖是可編程序控制器使用最多的編程語言，是面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言，與電氣控制圖相似；梯形圖形象、直觀、簡單、易學，廣大工程技術人員很容易上手。 ③ 功能完善、通用性強 ： 如今 PLC 不僅具有邏輯運算、定 時、計數(shù)、順序控制等功能，而且還有 A/D 和 D/A 轉換、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理、 PID 控制、通信聯(lián)網(wǎng)等許多功能。 ④ 設計安裝簡單、維護方便 ： PLC 的用戶程序大部分可在實驗室模擬調試，模擬調試好后再將 PLC 控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場進行安裝、接線、調試，發(fā)現(xiàn)問題可通過修改程序加以解決。 ⑤ 體積小、質量輕、能耗低 ： 由于 PLC 采用集成電路，其結構緊湊、體積小、能耗低，因而實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備 [1]。 （二） PLC 的應用領域 目前國內外， PLC 已廣泛應用于與自動檢測、自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，如應用于各種機械設 備、電力設備、民用設施、環(huán)境保護設備等。隨著 PLC 的性價比不斷提重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 高，其應用領域也會不斷擴大。從應用類型來看， PLC 功能大致可分為以下幾個方面： ① 開關量的邏輯操控 ： 這是 PLC 最基本、最廣泛的使用領域，它替代傳統(tǒng)的繼電器電路，完結邏輯操控、按次操控，既可用于單臺設備的操控，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝出產(chǎn)線、電鍍流水線等。 ② 模擬控制（ A/D 和 D/A 控制） ： 在工業(yè)出產(chǎn)進程傍邊，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，必須完結模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 變換及 D/A 變換。 PLC 廠家都出產(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 運動操控 ： PLC 可以用于圓周運動或直線運動的操控。從操控組織裝備來說，早期直接用于開關量 I/O 模塊銜接方位傳感器和執(zhí)行組織，如今 普遍 運用專用的運動操控模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸方位操控模塊。世界上各首要 PLC 廠家的產(chǎn)物簡直都有運動操控功用，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 ④ 進程操控 ： 進程操控是 指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)操控。作為工業(yè)操控計算機， PLC 能編制各式各樣的操控算法順序。 PID 調理是普通閉環(huán)操控系統(tǒng)中用得較多的調理辦法。大中型 PLC 都有 PID 模塊，當前許多小型 PLC 也具有此功用模塊。 PID 處置普通是運轉專用的 PID 子順序。進程操控在冶金、化工、熱處置、鍋爐操控等場合有十分廣泛的使用。 ⑤ 數(shù)據(jù)處置 ： 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)變換、排序、查表、位操作等功用，可以完結數(shù)據(jù)的收集、剖析及處置。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比擬，完結必 定的操控操作，也可以使用通訊功用傳送到另外智能設備，或將它們打印制表。數(shù)據(jù)處置普通用于大型操控系統(tǒng)，如無人操控的柔性制造系統(tǒng)；也可用于進程操控系統(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 與其它智能設備間的通訊。跟著計算機操控的開展，工廠自動化網(wǎng)絡開展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通訊功用，紛繁推出各自的網(wǎng)絡系統(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 20 世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工 業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。 在未來， PLC 會有更大的發(fā)展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從 產(chǎn)品規(guī)模上看，會進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)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制 器應用。 伴隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡和國際通用網(wǎng)絡的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用。 三、 PLC 的結構 （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）、存儲器、編程器、輸入 /輸出（ I/O）接口、輸入 /輸出（ I/O）接口、擴展接口、通信接口、電源等部分組成。 中央處理器單元：一般由控制器、運算器和寄存器組成。 CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與儲存單元、輸入輸出接口、通信 接口、擴展接口相連。 CPU是 PLC 的核心，它不斷采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出。 存儲器： PLC 的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩種。系統(tǒng)存儲器用于存放 PLC的系統(tǒng)程序，用戶存儲器用于存放 PLC 的用戶程序?，F(xiàn)在的 PLC 一般均采用可電擦除的EEPROM 存儲器來作為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。 編程器：編程器是 PLC 開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件。它是 PLC 的外部設備，是人機交互的窗口。可用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、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)場控制運行。編程器 可以是專用編程器，也可以是配有編程軟件包的通用計算機系統(tǒng)。專用編程器是由 PLC 生產(chǎn)廠家，專供該廠家生產(chǎn)的某些 PLC 產(chǎn)品使用，使用范圍有限，價格較高。目前，大多是使用個人計算機為基礎的編程重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 6 器，用戶只要購買 PLC 廠家提供的編程軟件和相應的硬件接口裝置，就可以得到高性能的PLC 程序開發(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、行程開關或傳感器等產(chǎn)生的信號輸入 CPU， PLC 的輸出接口電路的作用是將 CPU 向外輸出的信號轉換成可以驅動外部執(zhí)行元件的信號，以便控制接觸器線圈等電器的通、斷電。 PLC 的輸入輸出接口電路一般采用光耦合隔離技術，可以有效地保護內部電路。 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間比較短，可以直接與接近開關，光電開關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似，只是晶體管或晶閘管代替繼電器來控制外 部負載。 擴展接口： PLC 的擴展接口的作用是將擴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這些通信接口可以和監(jiān)視器、打印機、其他的 PLC或是計算機相連，從而實現(xiàn) “ 人與機 ” 或 “ 機與機 ” 之間的對話。 電源： PLC 一般使用 220V 交流電源或 24V直流電源，內部的開關電源為 PLC 的中央處理器、存儲器等電路提供 5V、 12V、 24V直流電源，使 PLC 能正常工作。 （二） PLC 的分類 PLC 可分為整體式及模塊式兩大類。微型機、小型機多為箱體式的，但從 發(fā)展趨勢看，小型機也逐漸發(fā)展成模塊式的了。 對于模塊式 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。大型機的模塊功能更單一一些，因而模塊的種類也相對多些 ， 這可說是趨勢。目前一些中型機，其模塊的功能也趨于單一，種類也在增多。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，達到更高的使用效益。由模塊聯(lián)結成系統(tǒng)有三種方法： ① 無底板，靠模塊間接口直接相聯(lián)，然后再固定到相應導軌上。 ② 有底板，所有 模塊都固定在底板上。 ③ 用機架代替底板，所有模塊都固定在機架上。這種結構比底板式的復雜，但更牢靠。重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 一些特大型的 PLC 用的多為這種結構。其組成框圖如圖 所示 。 對于整體式 PLC，電源、 CPU、內存、 I/O 系統(tǒng)都集成在一個小箱體內。一個主機箱體就是一臺完整的 PLC，就可用以實現(xiàn)控制。控制點數(shù)不符 合 需要，可再接擴展箱體，由主箱體及若干擴展箱體組成較大的系統(tǒng)，以實現(xiàn)對較多點數(shù)的控制。其 結構 如圖 所示。 圖 模塊式 PLC 結構示意圖 圖 整體式 PLC 結構示意圖 盡管整體式 PLC 和模塊 式 PLC 的結構不太一樣，但各個部分的功能作用是相同的，下面對 PLC 的工作原理進行介紹 [2]。 四、 PLC 的工作原理 （一）工作方式 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 最初研制 PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器、接觸器構成的控制裝置，但兩者的運行方式是不相同的： 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行方式，即如果某個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點無論在哪個位置上都會進行相應的動作。 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即某個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器的其他觸點不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作 ，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行工作時，按指令步序號作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束，然后重新返回第一條指令，開始新的一輪掃描。 通常情況下， PLC 以掃描方式為主，在需要處插入中斷方式，即大多數(shù)控制都采用掃描方式，但對個別急需的處理，允許中斷這個掃描程序，轉而去處理它 [1]。 （二）掃描工作過程 當 PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段，完成上述三個階段稱為一個掃描周期 ， 如圖 所示 。 圖 PLC 掃描的工作過程 在采樣輸入階段， PLC 以掃描方式一次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O印象寄存器中的相應單元內。當采樣輸入結束后， 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，脈沖信號寬度必須大于 PLC 的一個掃描周期，這樣才能保證所有的脈沖都能被讀入。 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 9 在程序執(zhí)行階段， PLC 的 CPU執(zhí)行程序時，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)行程序結果會對后面的凡事用到這些運算結果的梯形圖起作用；排在后面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果只能等到下一個 掃描周期才能對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)行的結果也不同。 當輸出刷新階段結束后， CPU進入下一個掃描周期，重新執(zhí)行輸入采樣，周而復始 [1]。 第二節(jié) 電梯概述 一、電梯的分類 根據(jù)建筑的高度、用途及客流量（或 物流量 ）的不同，而設置不同類型的電梯。 電梯的分類非常豐富，根據(jù)用途、驅動方式、運行速度、有無司機、操縱控制方式等不同，有多種分 類方法。 （一）按控制方式分類 手柄開關操縱，電梯司機在轎廂內控制操縱盤手柄開關，實現(xiàn)電梯的啟動、上升、下降、平層、開門和關門等。 按鈕控制電梯，是一種簡單的自動控制電梯，具有自動平層功能，常見有轎外按鈕控制、轎內按鈕控制兩種控制方式。 信號控制電梯，這是一種自動控制程度較高的有司機電梯。除具有自動平層，自動開門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動停層，順向截停和自動換向等功能。 集選控制電梯 ，在信號控制的基礎上把呼梯信號集合起來進行有選擇的應答。電梯為無司機操縱。在電梯運行過程中，可以應答同一方向所有層站呼梯信號和按照操縱盤上的選層按鈕信號?？?。電梯運行一周后，若無呼梯信號就?？吭诨敬?。為適應這種控制特點，電梯在各層站停靠時間可以調整，轎門設有安全觸板或其它近門保護裝置，以及轎廂設有過載保護裝置等。 并聯(lián)控制電梯，共用一套呼梯信號系統(tǒng)，把兩臺或三臺規(guī)格相同的電梯并聯(lián)起來控制。無乘客使用電梯時，經(jīng)常有一臺電梯停靠在基站待命稱為基梯；另一臺電梯則?？吭谛谐讨虚g預先 選定的層站稱為備行梯。當基站有乘客使用電梯并起動后，自由梯即