【文章內(nèi)容簡介】 高抗干擾能力 ，適應性力。而其體積小，重量輕，價格底等特點，在工業(yè)控制應用上越來越廣泛，電梯控制系中的應也不例外。不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的可編程邏輯控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但基本組成原理是一樣的。、 PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從硬件來看，PLC 主要由 CPU，存儲器，I/O 接口，電源，編程器等組成。江蘇科技大學本科生畢業(yè)論文 12 圖二 PLC 硬件的基本結(jié)構(gòu)（1）CPU 板CPU 板 PLC 的核心部件，它包括：微處理器 CPU、存儲器（ROM、RAM） 、并行接口（PIO） 、串行接口（SIO）及時鐘控制電路等。CPU 板是 PLC 的運算、控制中心，用來實現(xiàn)各種邏輯運算、算術(shù)運算及對整機進行管理控制；PLC 內(nèi)部配有程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器（ROM，RAM） ，分別用于存儲系統(tǒng)程序和用戶程序，并生成用戶環(huán)境；并行接口和串行接口主要用于 CUP 與各接口電路之間的信息交換。時鐘及控制電路用于產(chǎn)生脈沖及各種控制信號。（2）輸入/輸出電路輸入電路通常有兩種形式；直流輸入和交流輸入電路。輸入電路的作用是接收現(xiàn)現(xiàn)場輸入設備送來的控制信號，并經(jīng)光電耦合器隔離后轉(zhuǎn)換成 PLC 內(nèi)部的標準電平信號，然后由 CPU 讀入并送至輸入映象寄存器中，供程序執(zhí)行使用。輸出電路的作用是將 PLC 的輸出控制信號送給外部輸出設備，江蘇科技大學本科生畢業(yè)論文 13 通過輸出設備控制被控制對象工作。輸出電路共有三種形式：一種是繼電器形式，它是通過控制繼電器的線圈使其觸點的通斷來控制輸出設備，實現(xiàn)電氣隔離；另一種是晶體管輸出型，它是通過光電耦合器使輸出開關(guān)晶體管通斷，進而控制輸出設備；第三種是可控硅輸出型，通過觸發(fā)可控硅的通斷實現(xiàn)對外部輸出設備的控制。（3）存儲器擴展接口存儲器擴展接口用于連接用戶程序存儲器及數(shù)據(jù)存儲器的擴展卡盒。常用的擴展卡盒有三種：一種是 COMS 開型 ROM 卡盒，它需要用鋰電池后備，以防止斷電時丟失程序及數(shù)據(jù)；另一種是 EPROM 卡盒，這種卡盒需要用專門寫入器將調(diào)試好的用戶程序或數(shù)據(jù)寫入EPROM 中，擦寫時需要用紫外線擦除器；第三種是 EEPROM 卡盒，是電可擦除存儲器，它的寫入和擦寫只需專用編程器。（4）I/O 擴展接口I/O 擴展接口與 CPU 之間是以總線方式連接的，因此它可以連接開總量的 I/O 擴展單元及擴展塊，使 I/O 點數(shù)規(guī)模在配置更加靈活。同時也可以配接如模擬量、高速脈沖等單元及通信適配器等特殊功能模塊，使 PLC 的功能大大增強。（5）編程器及其接口編程器用于程序及數(shù)據(jù)的輸入、編輯、調(diào)試和檢測。當 PLC 在正常運時，一般不需要編程器，因此編程器設計為獨立的部件。為了能對 PLC 進行編程及調(diào)試，在 PLC 上專門設有一個編程接口，通過這個接口可以連接各種形式的編程器。編程器的種類很多，常見江蘇科技大學本科生畢業(yè)論文 14 的有便攜式手持程器、專用智能編程器和通過計算機和專用接口實現(xiàn)對 PLC 的編程。（6）電源PLC 一般使用 220V 的交流電源，電源部件將交流電轉(zhuǎn)換成供PLC 的中央處理器，存儲器等電子電路工作所需的直流電源，使 PLC能正常工作。、可編程控制任何一個控制系統(tǒng)要完成目的控制功能，必須通過一定的控制程序來實現(xiàn)的。通常控制序可分兩大類：固定布線程序和可編程序。（1）固定布線程序傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和電子器件系統(tǒng)中，要實現(xiàn)各種控制功能，其控制程序是由種電氣元件通過一定的聯(lián)接方式布線而成，輸入設備如按鈕開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等，用以向控制系統(tǒng)送入信號。輸出設備如接觸器、電磁閥等用以控制被控制對象的動作。其輸入對輸出的控制是通過接線來實現(xiàn)，接線工作結(jié)束后，控制程序也被確定下來，若要改變控制程序，則必須改變接線方式重新布線，對于一個復雜的系統(tǒng)，是非常困難的。（2）可編程序控制可編程序控制控制系統(tǒng)中完成一定的控制，只通過專用的編程器，用程序語言進行編程，寫入可編程控制的程序的存儲器中，然后由可編程序控制器來完成各種操作。江蘇科技大學本科生畢業(yè)論文 15 在可編程系統(tǒng)中，若要改變控制程序，只用編程器改寫程序存儲器中的某些程序語句，不必要重新布線，由于控制被控對象的動作是控制程序語言來表達的，故又稱為軟件程序。 PLC 的工作原理 PLC 的等效工作電路PLC 是由以微機為核心的電子部件，可以將它看作是一個由各種繼電器、定時器、計數(shù)器及狀態(tài)器組合體。PLC 的輸入繼電器，由外部開關(guān)通過輸入端來驅(qū)動的；PLC 內(nèi)的輸出繼電器，帶有無數(shù)內(nèi)觸點和外部輸出觸點。此外，PLC 還有如定時器、計數(shù)器、狀態(tài)寄存器等“軟”元件，這些元件帶有動作線圈和很多電子常開觸點和常閉點，可以在 PLC 內(nèi)自由選擇使用。PLC 控制系統(tǒng)主要由三部分組成：輸入部分、控制部分、輸出部分。輸入部分由用戶輸入設備組成，如按開關(guān)、操作開關(guān)、限位開關(guān)及傳感器等。它們直接與 PLC 的輸入端子相連接，用以產(chǎn)生輸入信號，這些信號或來自電梯轎廂操縱控制板，或來自電梯井道。控制部分是根據(jù)被控對象的實際控制要求編制用戶程序，并將編制好的程序通過編程器送入 PLC 內(nèi)的用戶程序存儲器中，CPU 反復掃描執(zhí)行用戶程序，并產(chǎn)生各種輸出控制信號，PLC 的控制功能是通過用戶程序來實現(xiàn)的。輸出部分主要由用戶輸出設備組成，如接觸器、繼電器等，它們直接和 PLC 的輸出端子相連，用以控制被控制的對象動作。江蘇科技大學本科生畢業(yè)論文 16 、PLC 的工作原理PLC 的工作過程實質(zhì)上就是執(zhí)行程序的過程。當 PLC 運行時，CPU 按照分時操作原理每個周期執(zhí)行一個操作，由于 CPU 的運算處理速度很快，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀來看似乎是同時完成的，種分時操作的過程稱為 CPU 對程序的掃描。PLC 的工作過程分為三個階段：輸入處理、程序執(zhí)行及輸出處理。（1）輸入處理PLC 以重復掃描方式執(zhí)行用戶程序。在執(zhí)行程序前首先按地址編碼順序?qū)⑺休斎攵俗拥耐〝酄顟B(tài)（輸入信號）讀入輸入映像寄存器中，然后開始執(zhí)行程序。在執(zhí)行過程中，即使輸入狀態(tài)發(fā)生了變化，但輸入映象寄存器中的內(nèi)容不變，直到一個掃描周期的輸入處理階段才重新讀輸入狀態(tài)。（2）程序執(zhí)行在程序執(zhí)行階段，PLC 順序掃描用戶程序。每執(zhí)行一條程序所需要的信息都是從輸入映象寄存器和其他軟元件映象寄存器讀出并參與運算，然后將執(zhí)行結(jié)果寫入有關(guān)的軟元件映象寄存器中，因此各軟元件映象寄儲器中的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行在不斷的變化。（3）輸出處理當全部指令執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器中的狀態(tài)全部傳送到輸出鎖存寄存器中，構(gòu)成 PLC 的實際輸出并由輸出端子送出給執(zhí)行器。江蘇科技大學本科生畢業(yè)論文 17 PLC 的軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和軟件相互結(jié)合才能構(gòu)成一個完整 PLC 控制系統(tǒng)，完成各種復雜的控制功能。PLC 的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。系統(tǒng)程序（又稱系統(tǒng)軟件）用于 PLC 控制系統(tǒng)的管理、服務及對用戶程序的編譯。系統(tǒng)程序質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響 PLC 的性能。系統(tǒng)軟件是由 PLC 生產(chǎn)廠家提供并固化在內(nèi)部程序存儲器中，用戶不行存取和修改。用戶程序也稱為應用程序或應用軟件，它由 PLC 使用者根據(jù)被對象的控制要求用程序語言編制而成。用戶程序是通過編程器鍵入到 PLC 內(nèi)，并線性地放在由管理程序指定的存儲區(qū)域內(nèi)。 小型 PLC 的用戶程序比較簡單，通常是順序編制而成。大中型PLC 的用戶程序容量較大且比較復雜，為使用戶程序編制簡單，可以按功能、結(jié)構(gòu)或使用目的將用戶程序分為各個程序模塊，每個模塊各自完成一個確定的功能，然后把它們鏈接在一起構(gòu)成一個完整的軟件系統(tǒng)。本次試驗采用西門子 STEP 7 編程軟件進行編程。STEP 7 是西門子公司專為 s7300/400 系列 PLC 設計的編程軟件。 STEP 7 編程軟件的編程語言及基本指令 STEP 7 編程軟件的編程語言標準的 STEP 7 軟件包配 3 種基本編程語言，即梯形圖（LAD） 、功能塊圖（FBD） 、語言表（STL）和順序功能圖編程語言，它們在江蘇科技大學本科生畢業(yè)論文 18 STEP 7 中可以相互轉(zhuǎn)換。本實驗采用梯形圖這種編程語言。梯形圖結(jié)構(gòu)形式類似地傳統(tǒng)的繼電器控制電路，它是由圖形符號連接而成，這些符號分別代表常開觸點、常閉觸點、并聯(lián)接線、串聯(lián)接線及繼電器線圈等，每個觸點和線圈都有一個編碼。梯形圖具有如下特點：① 梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列，也是程序的執(zhí)行順序。通常每個繼電器線圈為一邏輯行，即一層階梯。每一邏輯起始于母線，然后是觸點的各種連接，最后經(jīng)過繼電器線圈終止于母線，整個梯形圖呈現(xiàn)梯形。② 梯形圖中的繼電器不同于傳統(tǒng)繼電器控制線路中的物理繼電器，它實質(zhì)上是內(nèi)部存儲中的位觸發(fā)器，因此稱為“軟繼電器”或“軟元件” 。這些軟元件輸出繼電器，輔助繼電器，定時器，計數(shù)器及狀態(tài)器等，它們均有無限常開觸點和常閉觸點。在 PLC 內(nèi)部可以自由選取使用。如果某個位觸發(fā)為“1” ，表示對應的繼電器線圈接通，相應的常開觸點都閉合，而常閉觸點都斷開。③ 梯形圖是一種形象化的編程語言，其兩端的母線是沒有電源連接。因此核彈頭形圖中不存真實的物理電流，而具有“概念”電流，是用戶程序運算過