【文章內容簡介】 時執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。由于 CPU 的運算處理速度較快，使得外部出現(xiàn)的結果從宏觀上來看幾乎是同時進行的，這種分時操作的過程叫做 CPU 對程序的掃描。 掃描從 0000 號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，再無中轉或跳轉的情況下，按存儲地址遞增的方向順序 逐條掃描用戶程序即執(zhí)行，直到程序結束。每掃描完一次程序，就構成一個掃描周期。然后再從頭開始掃描，并周而復始地重復。 循序掃描的工作方式簡單，簡化了程序設計，并為 PLC 的可靠運行提供了可靠的保障。一方面，所掃描的程序被執(zhí)行后，其結果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用；另一方面，還可以利用 CPU 設置的定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時間，從而避免了由于 CPU 內部故障使程序進入死循環(huán)而造成故障的影響。 1. PLC 的基本工作如下： （ 1）輸入現(xiàn)場信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點的狀態(tài)； （ 2）執(zhí)行程序 ：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內容進行邏輯運算； （ 3）輸出控制信號：根據(jù)邏輯運算的結果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點并行發(fā)出相應的 控制信號，實現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。 PLC 的掃描周期通常為幾十毫秒。 9 初 始 化 處 理輸 入 信 號 處 理程 序 處 理 ： 順 序輸 入 信 號 處 理 ： 掃 描輸 出 結 果 送 入 輸 出 鎖存 電 路 進 行 輸 入啟 動 圖 可編程控制器工作過程圖 2. 自診斷程序 每次掃描開始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對各輸入輸出點、存儲器和 CPU 等進行診斷，診斷的方法通常是測試出各部分 的當前狀態(tài)，并與正常的標準狀態(tài)進行比較，若兩者一致，說明各部分工作正常，若不一致則認為有故障。此時， PLC 立即啟動關機程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關斷所有輸出點，然后停機。診斷結束后，如無故障， PLC 繼續(xù)掃描，檢查是否有編程器等的通信請求。如果有則進行相應的處理，比如，接受編程器發(fā)來的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯信息送給編程器顯示等。處理完通信后， PLC 繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號，完成一個掃描周期。然后又從自診斷開始，進行第二輪掃描。 PLC 就這樣不斷反復循環(huán)，實現(xiàn)對機器的連續(xù) 控制，直到接收到停機命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。 可編程控制器（ PLC）的性能指標 PLC 的性能，通常是用以下多種指標綜合表述，不同品種規(guī)格的 PLC 其性能指標是不盡相同的，要根據(jù)具體悄況來分析。 1. 編程語言常用的有梯形圖語言、助記符語言、控制系統(tǒng)流程圖及某些高級語言等。不同的 PLC 可能采用不同的編程語言。 2. 用戶程序存貯容量：用戶程序存貯器用以存貯通過編程輸入的用戶程序，其存貯量通常是以字為單位來計算。約定 16 位二進制數(shù)為一個字，每 1024 個字為 1K字。中小型的 PLC 存貯容量一般在 8K 以下，大型的 PLC 存貯量有的已達到 256K 及2M,在編程時每一條指令所占的存貯容量是 1 個字、 2 個字等。通常，對于一般的邏輯操作指令，每條指令占 1 個字，計時、計數(shù)、移位指令占 2 個字，對于一般的數(shù)據(jù) 10 操作指令，每條指令占 2 個字。也有的 PLC，用戶程序的存貯容量是用編程的步數(shù)來表示，每編一條語句為一步。 3. I/O 總點數(shù) PLC 的輸入和輸出量有開關量和模擬量兩種。對于開關量 I/O，其I/O 總數(shù)用最大 I/O 點數(shù)表示；對于模擬量 I/O，其中 I/O 總數(shù)用最大 I/O 通道路數(shù)表示。 4. 掃描速度以 ms/K 字為單位表示。 例如 10ms/K 表示掃描 1K 字的用戶程序所需的時間為 l0ms。 5. 指令種類數(shù)和總條數(shù)用以表示 PLC 的編程和控制功能。 6. 內部繼電器種類和點數(shù)包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器 (無斷電記憶和帶斷電記憶的 )、計時器 /計數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電器等。而每種繼電器點數(shù)也不一樣。 7. 工作環(huán)境一般都能在下列環(huán)境條件下工作：溫度 055 攝氏度，濕度小于85%(無結露 )。 8. 有的 PLC 還具有某些特種功能，例如自診斷功能，通信聯(lián)網(wǎng)功能，監(jiān)控功能，特殊功能模塊，遠程 I/O 能力等。 9. 除以上基本功能指標 以外，對于不同的 PLC，還可能列出其它一些指標，如輸入輸出方式、一些主要硬件 (如 CPU、存貯器 )的型號以及 PLC 的環(huán)境適應性能等。 可編程控制器（ PLC）的特點與應用 可編程控制器最初是為了替代繼電器控制系統(tǒng)而研制的，其自身又是一個計算機系統(tǒng)，所以它除了具備繼電器控制系統(tǒng)和微型計算機系統(tǒng)的原有功能外，還有其自己的特點： 1. PLC 與繼電接觸控制系統(tǒng)的比較 （ 1）繼電接觸控制全部用硬器件、硬觸點和“硬”線連接，為全硬件控制；PLC 內部用“軟”電器、“軟”觸點和“軟”線連接，為軟件控制。 （ 2）繼電接 觸控制系統(tǒng)體積大； PLC 控制系統(tǒng)機構緊湊，體積小。 （ 3）繼電接觸控制功能改變，需拆線，甚至更換元器件，麻煩； PLC 控制功能改變，只修改程序即可，很方便。 （ 4）繼電接觸控制全為機械式觸點，動作慢； PLC 內部全為“軟接點”，動作快。 （ 5） PLC 控制系統(tǒng)的設計、施工與調試比繼電接觸控制系統(tǒng)周期短。 （ 6） PLC 控制的自檢和監(jiān)控功能比繼電接觸控制系統(tǒng)強。 （ 7） PLC 的適用范圍比繼電接觸控制的廣泛。 （ 8） PLC 可靠性比繼電接觸控制的高。 2. PLC 與微型機算機的比較 （ 1） PLC 輸入輸出接口較多，中大型 PLC 輸入輸出接口更多，便于多路多點控制。 11 （ 2） PLC 編程直觀、簡單。而計算機使用匯編語言或其他高級語言編程，比PLC 編程復雜。 （ 3） PLC 可靠性高、抗干擾能力強。 （ 4） PLC 技術較容易掌握，使用維護方便，對使用者的技術水平要求低。 （ 5） PLC 采用掃描方式進行工作，加上其他原因，所以 PLC 輸入輸出響應比計算機慢。 （ 6） PLC 體積小，調試周期短。 3. PLC 控制電梯的優(yōu)點 （ 1）在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實現(xiàn)對電梯運行的自動控制可靠性大大提高。 （ 2）去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結構簡 單，外部線路簡化。 （ 3） PLC 可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 （ 4） PLC 進行故障自動檢測與報警等顯示，提高運行安全性，并便于檢修。 （ 5）用于群呼調配和管理并提高電梯運行效率。 （ 6）更改控制方案時不需改動硬件接線。 4. 可編程序控制器（ PLC）的應用 可編程控制器作為工業(yè)自動化的核心設備其應用極為廣泛，可以說只要工廠有控制要求，就會有 PLC 的應用。以前，都使用電梯繼電器控制系統(tǒng)，雖然，該系統(tǒng)存在一定的優(yōu)點： （ 1）所有控制功能及信號處理均由硬件實現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術人員和技術工人所掌握。 （ 2）系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修及故障檢查無需較高的技術和特殊的工具儀器。 （ 3）大部分電器均為常用控制電器，更換方便，價格較便宜。 （ 4）多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術資料圖紙齊全，熟悉、掌握的人員較多。 但也存在一定的問題： （ 1）系統(tǒng)觸點繁多、接線線路復雜，且觸點容易燒壞磨損，造成接觸不良，因而故障率較高。 （ 2）普通控制電器及硬件接線方法難以實現(xiàn)較復雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術水平難以提高。 （ 3）電磁機構及觸點動作速度慢，機械 和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。 （ 4）系統(tǒng)結構龐大，能耗較高，機械動作噪音大。 （ 5）由于線路復雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費用高；而且檢查故障困難，費時費工。 電梯繼電器控制系統(tǒng)故障率高，大大降低了電梯的可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員帶來不便和驚擾。且電梯一旦發(fā)生沖頂或蹲底，不但會造成電梯機械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。 12 目前典型的 PLC 應用主要有以下幾個方面： （ 1）順序控制：這是可編程控制器最廣泛應用的領域， PLC 取代了傳統(tǒng)的繼電器順序控制，例如裝配生產(chǎn)線、數(shù)控機床及電梯控 制等。 （ 2）過程控制：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、電流等?？删幊炭刂破饔?A/D 和 D/A 轉換模塊，這樣可編程控制器可以采用模擬控制用于過程控制。 （ 3）數(shù)據(jù)處理：一般可編程控制器都設有四則運算指令，可以很方便的對生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)進行處理。用 PLC 可以構成監(jiān)控系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集和處理，監(jiān)控生產(chǎn)過程。較高檔次的可編程控制器都有位置控制模塊，用于控制步進電動機或伺服電動機，實現(xiàn)對各種機械的位置控制。 （ 4）通信聯(lián)網(wǎng)：某些控制系統(tǒng)需要多臺 PLC 連接起來使用或者由一臺計算機與多臺 PLC 組成集選控制 系統(tǒng)和總線控制系統(tǒng)。 3 PLC 的選擇及其控制系統(tǒng)開發(fā) 電梯控制系統(tǒng)硬件由轎廂操縱盤、廳門信號、 PLC、變頻器、調速系統(tǒng)構成。控制系統(tǒng)結構圖如圖 3. 1 所示： 轎 廂 操 縱 盤廳 內 信 號P L C變 頻 器旋 轉 編 碼 器拽 引 發(fā) 動 機電 源 圖 控制系統(tǒng)結構圖 圖中變頻器只完成調速功能，而邏輯控制部分是由 PLC 完成的。 PLC 負責處理各種信號的邏輯關系，從而向變頻器發(fā)出起停信號，同時變頻器也將本身的工作狀態(tài)輸送給 PLC，形成雙向聯(lián)絡關系。系統(tǒng)還配置了與電動機同軸連接旋轉編碼器及 PG卡，完成速度檢測及反饋，形成速度閉環(huán)和位置 閉環(huán)。此外系統(tǒng)還必須配置制動電阻，當電梯減速運行時，電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能，抑制直流電壓升高。 可編程序控制器（ PLC）的選擇 13 電梯 PLC 控制系統(tǒng)不再使用繼電器控制系統(tǒng)中模擬轎廂運動的機械選層器。電梯運行過程中，轎廂所處樓層位置如何檢測， PLC 軟件如何根據(jù)給定的輸入信號及運行條件判斷或計算樓層數(shù)，是電梯正常運行的首要問題，是正確定向和選層換速的前提。 可編程控制器（ PLC）的選型 根據(jù)以上選擇的轎廂樓層位置檢測法，要求可編程控制器必須具有高速計數(shù)器，綜合考慮后，系統(tǒng)選擇 了日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N 系統(tǒng) PLC。 FX2N 系統(tǒng) PLC 具有以下幾方面的優(yōu)點： 1. FX2N 配置靈活，除主機單元外，還可擴展 I/0 模塊， A/D 模塊， D/A 模塊和其它特殊功能模塊。 2. FX2N 指令功能豐富，有各種指令 107 條，且指令執(zhí)行速度快，它的基本指令執(zhí)行時間高達 每條指令，遠遠超過了很多大型可編程序控制器。 3. FX2N 可用內部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時器 T，寄存器 D，計數(shù)器C 的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計數(shù)器（ C251 等）能接受脈沖編碼器脈沖。 4. FX2N 的編程可用編程器，也可以在 PC 機上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSE MEDOC 來進行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機對系統(tǒng)實時進行監(jiān)控。為調試和維護提供了極大的方便。 可編程控制器（ PLC）控制系統(tǒng)硬件開發(fā) 電梯 PLC 的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號控制系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)兩部分組成。圖 為電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結構圖，主要硬件包括PLC 主機及擴展、機械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調速裝置與主拖動系統(tǒng)等。 系統(tǒng)控制核心為 PLC 主機 、操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護信號通過 PLC 輸入接口送入 PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號。 設計思路 電梯信號控制基本由 PLC 軟件實現(xiàn)。電梯信號控制系統(tǒng)如圖 所示，輸入到PLC 的控制信號有：運行方式選擇（如自動、有 /無司機、檢修、消防運行方式等）、運行控制、轎內指令、層站召喚、安全保護信息、旋轉編碼器、光電脈沖、開關門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。 2. 電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 電梯的控制系統(tǒng)實現(xiàn)如下功能： （ 1）一臺電機控 制上升和下降，各層設上 /下呼叫開關（最頂層與起始層只設一 14 只）。 （ 2）電梯到位后，具有手動或自動開門關門功能。 輸入接口P C 主 機C P U 存 儲 器輸出接口安 全 裝井 道 裝指 層 器調 整 器拖 動 控轎 廂 操 縱 盤 廳 外 呼 梯