【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 題，這些在串行工作方式的可編程序控制器中不會(huì)發(fā)生。 PLC 與微型計(jì)算機(jī)的比較 21 PLC 也是隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展， PLC 實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)專為工業(yè)生產(chǎn)控制設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)。兩者既有相似處有差別，主要差別表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1) PLC 輸出輸入接口較多，中大型 PLC 輸出輸入接口更多，便于多路多點(diǎn)控制。 2) PLC 編程簡(jiǎn)便，因?yàn)?PLC 是采用易于用戶理解、接收和使用的梯形圖編程語(yǔ)言，指令又不太多，而計(jì)算機(jī)使用匯編語(yǔ)言或其他高級(jí)語(yǔ)言編程，比 PLC 編程復(fù)雜。 3) PLC 可靠性高， 因?yàn)?PLC 是為工作環(huán)境條件比較惡劣的工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)與制造 PLC 時(shí)已采取了多種有效的抗干擾和提高可靠性措施。 4)PLC 技術(shù)較容易掌握，使用維護(hù)方便，對(duì)使用者的技術(shù)水平要求比使用計(jì)算機(jī)時(shí)低。 5)PLC 采用掃描方式進(jìn)行工作，加之其他一些原因，所以 PLC輸入輸出響應(yīng)比計(jì)算機(jī)慢。 6)此外 PLC 體積較小，調(diào)試周期短。 從上邊的論述和比較可以看出。由 PLC 的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場(chǎng)合設(shè)計(jì)的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計(jì)算機(jī)要好的多，而且它操作簡(jiǎn)單靈活，易于實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展所以在本設(shè)計(jì)中采用 PLC 來進(jìn)行邏輯控制。 變頻器的選擇 隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。目前有為電梯控制而設(shè)計(jì)的專用變頻器早已問 22 世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但價(jià)格相對(duì)較貴。因此，本設(shè)計(jì)沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器通過合理的配置、設(shè)計(jì)和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。這是本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一。 目前，市場(chǎng)流行的通用變頻器的種類繁多，而電梯行業(yè)中使用的變頻器的品牌也不少，其控制系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)也不盡相同，但其總的控制思想?yún)s是大同小異。 通用變頻器概況 通用變頻器的發(fā)展 A、容量不斷擴(kuò)大。 80 年代初采用的 BJ T 的 PWM 變頻器實(shí)現(xiàn)了通用化。到了90 年代初， BJT 通用變頻器的容量達(dá)到了 600KVA， 400KVA 以下的已經(jīng)系列化。前幾年主開關(guān)器件開始采用 IGBT，僅三、四年的時(shí)一間， IGBT 變頻器的單機(jī)容量已達(dá) 1800KVA， 隨著 IGBT 容量的擴(kuò)大，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。 B、結(jié)構(gòu)的小型化。 變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路 (LSI)和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)上采用 ―平面安裝技術(shù) ‖等一系列措施，促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化。另外，一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜棍合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種 ―智能電力模塊 ‖(Intelligent Module)這種器件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)，所以防電磁干擾能力強(qiáng)，保護(hù)電路和檢測(cè)電路與功率開關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護(hù)迅速且可靠，傳感信號(hào)也十分迅速。 C、多功能和智能化。 23 電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機(jī)的應(yīng)用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。 人們總結(jié)了交流調(diào)速電氣傳動(dòng)控制的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并不斷融入軟件功能。 日益豐富的軟件功能使通用變頻器的多功能化和高性能化為用戶提供了一種可能，即可以把原有生產(chǎn)機(jī)械的工藝水平 ―升級(jí) ‖，達(dá)到以往無(wú)法達(dá)到的境界，使其變成一種具有高度軟件控制功能的新機(jī)種。 通過控制面板，可以控制上述四種控制方式中的一種，以滿足用戶的需要。 D、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂?，直到全數(shù)字控制的演變，逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對(duì)各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng) 性不斷增強(qiáng)。最初通用變頻器僅用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行等，到目前為止，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。 通用變頻器的功率輸出驅(qū)動(dòng)技術(shù)動(dòng)向 采用變頻器的調(diào)速傳動(dòng)技術(shù)，近年來取得驚人的進(jìn)步。從技術(shù)發(fā)展動(dòng)向來看，大致有如下幾個(gè)方面 : 二、網(wǎng)側(cè)變流器的 PWM 控制的變頻器 目前上市的絕大多數(shù)通用變頻器，其網(wǎng)側(cè)變流器采用不可控的二極管整流器。雖然控制簡(jiǎn)單，成本較低，但也有它的缺點(diǎn)。 24 比如，網(wǎng)側(cè)電流波形嚴(yán)重畸變，影響電網(wǎng)的功率因數(shù)，諧波損耗大，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)的再生能量無(wú)法回饋給電網(wǎng)等。 現(xiàn)已 開發(fā)出一種新型的采用 PWM 控制方式的自換相交流器，并己經(jīng)成功地用作變流器中的網(wǎng)側(cè)變流器。電器結(jié)構(gòu)形式與逆變器完全相同，每個(gè)橋臂均由一個(gè)自關(guān)斷器件和一個(gè)二極管反并聯(lián)組成。其特點(diǎn)是 :直流輸出電壓連續(xù)可調(diào)，輸入電流 (網(wǎng)側(cè)電流 )波形基本為正弦，功率因數(shù)可保持為 l，并且能量可以雙向流通。 三、矢量控制變頻器的通用化。 在造紙、軋鋼等應(yīng)用領(lǐng)域，要求精度高，響應(yīng)快，一般性的通用變頻器已經(jīng)不能勝任，往往要采用矢量控制方案 .但是矢量控制往往需要速度傳感器，運(yùn)算復(fù)雜、調(diào)整麻煩，對(duì)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)依賴性較大 .目前，國(guó)內(nèi)正在努力使矢量 控制變頻器實(shí)現(xiàn)通用化 .因此，對(duì)無(wú)速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)的理論研究和實(shí)用化的開發(fā)代表著另一個(gè)新的技術(shù)發(fā)展方向。 本課程設(shè)計(jì) 使用的是松下 VFO 超小變頻器系列中的BFV000042GK 變頻器設(shè)置 名稱 功能 參數(shù) 名稱 功能 參數(shù) P01 第一加速時(shí)間 P13 DC 制動(dòng)時(shí)間 000 P02 第一減速時(shí)間 P14 DC 制動(dòng)電平 00 P03 VF 方式 FF P15 最大輸出頻率 25 P04 VF 曲線 0 P16 基底頻率 P05 力矩提升 05 P17 防止過電流失 速 1 P06 選擇電阻熱敏功能 2 P18 防止過電壓失速 1 P07 設(shè)定熱敏繼 電器電流 P19 選擇 SW1 功能 0 P08 選擇運(yùn)行指令 3 P20 選擇 SW2 功能 0 P09 頻率設(shè)定信號(hào) 0 P21 選擇 SW3 功能 0 P10 反轉(zhuǎn)鎖定 0 P22 選擇 PWM 信號(hào)頻率 1 P11 停止模式 0 P23 PWM 信號(hào)平均次數(shù) 01 P12 停止頻率 P24 PWM 信號(hào)周期 第四章 PLC 的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種控制系 統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1)最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 26 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。 2)保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。 3)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 這就要求設(shè)計(jì) 者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 4)適應(yīng)發(fā)展的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 PLC、輸入 /輸出模塊、 I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 輸入 /輸出點(diǎn)分配： 表 41plcI/O 分配表 TVT2021E 電梯模型 S7200 主機(jī)的 I/O 表 PLC 輸入 PLC 輸出 高速計(jì)數(shù)器輸入 A 底層內(nèi)呼指示燈 高速計(jì)數(shù)器輸入 B 一層內(nèi)呼指示 底層內(nèi)呼按鈕 二層內(nèi)呼指示 27 一層內(nèi)呼按鈕 三層內(nèi)呼指示 二層內(nèi)呼按鈕 四層內(nèi)呼指示 三層內(nèi)呼按鈕 五層內(nèi)呼指示 四層內(nèi)呼按鈕 PWM 輸出 五層內(nèi)呼按鈕 開門驅(qū)動(dòng) 轎廂開門按鈕 關(guān)門驅(qū)動(dòng) 轎廂關(guān)門按鈕 底層向上指示 底層外呼上 一層下指示 一層外呼下 一層上指示 一層外呼上 二層下指示 二層外呼下 二層上指示 二層外呼上 三層下指示 三層外呼下 三層上指示 三層外呼上 四層下指示 四層外呼下 四層上指示 四層外呼上 五層下指示 五層外呼下 電梯上行驅(qū)動(dòng) 下基準(zhǔn)位限位 電梯下行驅(qū)動(dòng) 下極限位限位 電梯上行指示 上基準(zhǔn)位限位 電梯下行指示 上極限位限位 顯示驅(qū)動(dòng) A 開門限位開關(guān) 顯示驅(qū)動(dòng) B 關(guān)門限位開關(guān) 顯示驅(qū)動(dòng) C 轎廂安全開關(guān) 顯示驅(qū)動(dòng) D 28 手動(dòng)控制開關(guān) 手動(dòng)開門按鈕 手動(dòng)關(guān)門按鈕 手動(dòng)上行按鈕 手動(dòng)下行按鈕 緊急停車按鈕 PLC 外部接線圖 本設(shè)計(jì)的 PLC外部接線圖如圖 52所示 .CPU226CN的傳感器電源 24V(DC)可以輸出 600mA 電流，通過核算在本設(shè)計(jì)中 PLC容量完全滿足要求， CPU226CN 的輸出繼電器觸點(diǎn)容量為 2A，電壓范圍為 5~30V（ DC）或 5~250V（ AC）。 PLC 的編程語(yǔ)言 PLC 程序是 PLC 指令的有序集合， PLC 運(yùn)行程序就 是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的一條條指令。指令是指示 PLC 動(dòng)作的文字代碼或圖形符號(hào)。使用的編程語(yǔ)言不同，這些文字代碼和圖形符號(hào)就不相同。但從本質(zhì)上來講，指令的實(shí)質(zhì)都是二進(jìn)制機(jī)器碼。同普通的計(jì)算機(jī)一樣， PLC 的編程軟件通過編譯系統(tǒng)把 PLC 程序編譯成機(jī)器代碼。 PLC 提供了功能較為完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng) PLC 在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用 PLC 的編程語(yǔ)言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的 ―可編程序 ‖。 PLC 的編程語(yǔ)言一般有五種：順序功能圖、梯形圖、功能塊圖、 指令表和結(jié)構(gòu)文本。其中，順序功能圖、梯形圖、功能塊圖 29 是圖形編程語(yǔ)言，指令表和結(jié)構(gòu)文本是文字語(yǔ)言。梯形圖是目前使用最廣泛的 PLC 圖形編程語(yǔ)言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達(dá)清楚。 本系統(tǒng) PLC 程序的編制采用梯形圖語(yǔ)言，編程軟件為 STEP 7。該軟件能夠完成制作程序、對(duì)可編程控制器 CPU 的寫入 /讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序、 PLC 錯(cuò)誤診斷等一系列功能。 STEP 7 概述 STEP 7 是用于 SIMATIC 可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。它是 SIMATIC 工業(yè)軟件的組成 部分。有下列版本的STEP 7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包： 用于 SIMATIC S7200 上簡(jiǎn)單單站應(yīng)用的 STEP 7 Micro/DOS 和 STEP 7 Micro/WIN。 用于使用帶有各種功能的 SIMATIC S7300/ST400、SIMATIC M7300/M7400 和 SIMATIC C 7 的 STEP 7： 可通過選擇 SIMATIC 工業(yè)軟件中的軟件產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)展 為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù) 強(qiáng)制和多處理器模式 全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊 使用通訊功能塊的事件驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)傳送 組態(tài)連接 STEP7 編程軟件允許結(jié)構(gòu)化用戶程序，可以將程序分解為單個(gè)的自成體系的程序部分從而使大規(guī)模的程序更容易理解，可以對(duì)單個(gè)的程序部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化程序組織簡(jiǎn)化，修改更容易系統(tǒng)的調(diào)試也容易了許多在 7s 用戶程序中可以使用如下幾種不同類型的塊 : 30 組織塊 (OB)是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動(dòng)程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動(dòng)。它們還處理對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)組織塊決定各個(gè)程序部分執(zhí)行的順序用于循環(huán)程序處理的組織塊 OB1 的優(yōu)先級(jí)最高。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用 OB1 并用這個(gè)調(diào)用啟動(dòng)用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。 功能（ FC）屬于用戶自己編程的塊功能是 ―無(wú)存儲(chǔ)區(qū) ‖的邏輯塊 FC 的臨時(shí)變量存儲(chǔ)在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當(dāng) FC 執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)就丟失了。 功能塊 （ FB）屬于用戶自己編程的塊功能塊是具有 ―存儲(chǔ)功能 ‖的塊，用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲(chǔ)器 (背景數(shù)據(jù)塊 )傳遞給 FB 的參數(shù)和靜態(tài)變量存在背景數(shù)據(jù)塊中，背景數(shù)據(jù)塊 (背景 DB)在每次功能塊調(diào)用時(shí)都要分配一塊給這次調(diào)用，用于傳遞參數(shù)。 系統(tǒng)功能塊 (SFB)和系統(tǒng)功能 (SFC)是 STEP7為用戶提供的己編程好的程序的塊，經(jīng)過測(cè)試集成在 CPU 中的功能程序庫(kù) SFB作為操作系統(tǒng)的一部分并不占用程序 空間，是具有存儲(chǔ)能力的塊，它需要一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程序的一部分安裝到CPU 中。