【文章內(nèi)容簡介】 時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作的，它只能按分時(shí)操作原理每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作。由于 CPU 的運(yùn)算處理速度較快，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀上來看幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，這種分時(shí)操作的過程叫做 CPU 對(duì)程序的掃描。 掃描從 0000 號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，再無中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)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(jié)束。每掃描完一次程序，就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)。 循序掃描的工作方式簡單，簡化了程序設(shè)計(jì)，并為 PLC 的可靠運(yùn)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(jié)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(shè)置的定時(shí)器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時(shí)間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使程序進(jìn)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(chǎng)信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)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(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算； （ 3）輸出控制信號(hào)：根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的 控制信號(hào)，實(shí)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(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)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(hào) 處 理程 序 處 理 ： 順 序輸 入 信 號(hào) 處 理 ： 掃 描輸 出 結(jié) 果 送 入 輸 出 鎖存 電 路 進(jìn) 行 輸 入啟 動(dòng) 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(duì)各輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)器和 CPU 等進(jìn)行診斷，診斷的方法通常是測(cè)試出各部分 的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若兩者一致，說明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障。此時(shí)， PLC 立即啟動(dòng)關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。診斷結(jié)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(qǐng)求。如果有則進(jìn)行相應(yīng)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(cuò)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(chǎng)信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號(hào)，完成一個(gè)掃描周期。然后又從自診斷開始，進(jìn)行第二輪掃描。 PLC 就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的連續(xù) 控制，直到接收到停機(jī)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(biāo) PLC 的性能，通常是用以下多種指標(biāo)綜合表述，不同品種規(guī)格的 PLC 其性能指標(biāo)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(jí)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(jì)算。約定 16 位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字，每 1024 個(gè)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(dá)到 256K 及2M,在編程時(shí)每一條指令所占的存貯容量是 1 個(gè)字、 2 個(gè)字等。通常，對(duì)于一般的邏輯操作指令，每條指令占 1 個(gè)字，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位指令占 2 個(gè)字，對(duì)于一般的數(shù)據(jù) 10 操作指令，每條指令占 2 個(gè)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(diǎn)數(shù) PLC 的輸入和輸出量有開關(guān)量和模擬量兩種。對(duì)于開關(guān)量 I/O，其I/O 總數(shù)用最大 I/O 點(diǎn)數(shù)表示；對(duì)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(shí)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(nèi)部繼電器種類和點(diǎn)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(jì)時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電器等。而每種繼電器點(diǎn)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(jié)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(yuǎn)程 I/O 能力等。 9. 除以上基本功能指標(biāo) 以外，對(duì)于不同的 PLC，還可能列出其它一些指標(biāo)，如輸入輸出方式、一些主要硬件 (如 CPU、存貯器 )的型號(hào)以及 PLC 的環(huán)境適應(yīng)性能等。 可編程控制器（ PLC）的特點(diǎn)與應(yīng)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(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所以它除了具備繼電器控制系統(tǒng)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的原有功能外，還有其自己的特點(diǎn)： 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(diǎn)和“硬”線連接，為全硬件控制；PLC 內(nèi)部用“軟”電器、“軟”觸點(diǎn)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(jī)構(gòu)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(jī)械式觸點(diǎn)，動(dòng)作慢； PLC 內(nèi)部全為“軟接點(diǎn)”，動(dòng)作快。 （ 5） PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工與調(diào)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(qiáng)。 （ 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(jī)算機(jī)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(diǎn)控制。 11 （ 2） PLC 編程直觀、簡單。而計(jì)算機(jī)使用匯編語言或其他高級(jí)語言編程，比PLC 編程復(fù)雜。 （ 3） PLC 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。 （ 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)水平要求低。 （ 5） PLC 采用掃描方式進(jìn)行工作，加上其他原因，所以 PLC 輸入輸出響應(yīng)比計(jì)算機(jī)慢。 （ 6） PLC 體積小，調(diào)試周期短。 3. PLC 控制電梯的優(yōu)點(diǎn) （ 1）在電梯控制中采用了 PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)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(jié)構(gòu)簡 單，外部線路簡化。 （ 3） PLC 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。 （ 4） PLC 進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警等顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。 （ 5）用于群呼調(diào)配和管理并提高電梯運(yùn)行效率。 （ 6）更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。 4. 可編程序控制器（ PLC）的應(yīng)用 可編程控制器作為工業(yè)自動(dòng)化的核心設(shè)備其應(yīng)用極為廣泛，可以說只要工廠有控制要求，就會(huì)有 PLC 的應(yīng)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(diǎn)： （ 1）所有控制功能及信號(hào)處理均由硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)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(shù)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(jià)格較便宜。 （ 4）多年來我國一直生產(chǎn)這類電梯，技術(shù)成熟，己形成系列化產(chǎn)品，技術(shù)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(diǎn)繁多、接線線路復(fù)雜，且觸點(diǎn)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(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。 （ 3）電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度慢，機(jī)械 和電磁慣性大，系統(tǒng)控制精度難以提高。 （ 4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大。 （ 5）由于線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，因而保養(yǎng)維修工作量大，費(fèi)用高；而且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)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(huì)造成電梯機(jī)械部件損壞，還可能出現(xiàn)人身事故。 12 目前典型的 PLC 應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面： （ 1）順序控制：這是可編程控制器最廣泛應(yīng)用的領(lǐng)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(jī)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(zhuǎn)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(shè)有四則運(yùn)算指令，可以很方便的對(duì)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。用 PLC 可以構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)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(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)械的位置控制。 （ 4）通信聯(lián)網(wǎng)：某些控制系統(tǒng)需要多臺(tái) PLC 連接起來使用或者由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái) 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(hào)、 PLC、變頻器、調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 3. 1 所示： 轎 廂 操 縱 盤廳 內(nèi) 信 號(hào)P L C變 頻 器旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器拽 引 發(fā) 動(dòng) 機(jī)電 源 圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖中變頻器只完成調(diào)速功能，而邏輯控制部分是由 PLC 完成的。 PLC 負(fù)責(zé)處理各種信號(hào)的邏輯關(guān)系，從而向變頻器發(fā)出起停信號(hào)，同時(shí)變頻器也將本身的工作狀態(tài)輸送給 PLC，形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。系統(tǒng)還配置了與電動(dòng)機(jī)同軸連接旋轉(zhuǎn)編碼器及 PG卡，完成速度檢測(cè)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(dòng)電阻，當(dāng)電梯減速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)的機(jī)械選層器。電梯運(yùn)行過程中，轎廂所處樓層位置如何檢測(cè)， PLC 軟件如何根據(jù)給定的輸入信號(hào)及運(yùn)行條件判斷或計(jì)算樓層數(shù)，是電梯正常運(yùn)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(cè)法，要求可編程控制器必須具有高速計(jì)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(diǎn)： 1. FX2N 配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)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(shí)間高達(dá) 每條指令，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了很多大型可編程序控制器。 3. FX2N 可用內(nèi)部輔助繼電器 M，狀態(tài)繼電器 S，定時(shí)器 T，寄存器 D，計(jì)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(jì)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(jī)上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSE MEDOC 來進(jìn)行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用 PC 機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。為調(diào)試和維護(hù)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(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖 為電梯 PLC 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC 主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。 系統(tǒng)控制核心為 PLC 主機(jī) 、操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過 PLC 輸入接口送入 PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。 設(shè)計(jì)思路 電梯信號(hào)控制基本由 PLC 軟件實(shí)現(xiàn)。電梯信號(hào)控制系統(tǒng)如圖 所示，輸入到PLC 的控制信號(hào)有：運(yùn)行方式選擇（如自動(dòng)、有 /無司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等）、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器、光電脈沖、開關(guān)門及限位信號(hào)、門區(qū)和平層信號(hào)等。 2. 電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 電梯的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能： （ 1）一臺(tái)電機(jī)控 制上升和下降，各層設(shè)上 /下呼叫開關(guān)（最頂層與起始層只設(shè)一 14 只）。 （ 2）電梯到位后，具有手動(dòng)或自動(dòng)開門關(guān)門功能。 輸入接口P C 主 機(jī)C P U 存 儲(chǔ) 器輸出接口安 全 裝井 道 裝指 層 器調(diào) 整 器拖 動(dòng) 控轎 廂 操 縱 盤 廳 外 呼 梯