【文章內容簡介】 一方法大大減少了電氣技術人員的現(xiàn)場安裝時間。從一開始，PLC便以易維護作為設計目標。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的，維護時只需更換模塊級插入式部件，故障檢測電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于編程設備可見輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫編程指令來報告故障。PLC的這些及其他特性使之成為任何一個控制系統(tǒng)的有益部分。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實現(xiàn)，向其他智能設備一樣,PLC的潛在優(yōu)點還取決于應用時的創(chuàng)造性。 PLC的工作原理PLC具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令的工作方式。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中，用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結束符后又返回第一條。如此周而不斷循環(huán)。每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。一個掃描周期大致可分為I/O刷新和執(zhí)行指令兩個階段。所謂I/O刷新即對PLC的輸入進行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內部寄存器，同時將新的運算結果送到輸出端。這實際是將存入輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內容進行了一次更新，故稱為“I（輸入）/O(輸出) 刷新”。由此可見，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出端也會相應的發(fā)生變化，或者說輸出隊輸入產生了響應。反之，若在本次I/O刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，即不響應，而要到下一次掃描期間輸出才會產生響應。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對輸入的響應速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長短主要取決于這幾個因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長短。對于慢速控制系統(tǒng)，響應速度常常不是主要的，故這種方式不但沒有壞處反而可以增強系統(tǒng)抗干擾能力。因為干擾常是脈沖式的、短時的，而由于系統(tǒng)響應較慢，常常要幾個掃描周期才響應一次，而多次掃描后，瞬間干擾所引起的誤動作將會大大減少，故增加了抗干擾能力。但對控制時間要求較嚴格、響應速度要求較快的系統(tǒng)，這一問題就需慎重考慮。應對響應時間作出精確的計算，精心編排程序，合理安排指令的順序，以盡可能減少周期造成的響應延時等的不良影響。 PLC的編程語言PLC提供了較完整的編程語言，以適應PLC在工業(yè)環(huán)境中的應用。利用編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當于設計和改變繼電器的硬接線線路，這就是所謂的“可編程序”。程序由編程器送到PLC內部的存儲器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。PLC提供的編程語言通常由三種：梯形圖、功能圖、及布爾邏輯編程。梯形圖(Ladder Programming)是應用最廣的，梯形圖編程有時稱為繼電器梯形圖邏輯圖編程。它使用的最廣是因為它和以往的繼電器控制線路很接近。梯形圖是在原電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器梯形圖基礎上演變而來的，它與電氣操作原理相呼應。它的最大優(yōu)點是形象、直觀和實用，為廣大電氣技術人員所熟知。PLC的梯形圖與電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別。PLC的梯形圖使用的時內部繼電器、定時器/計數(shù)器，都是由軟件實現(xiàn)的，其主要特點為使用方便、修改靈活。功能圖編程（Function Chart Programming）是一種較新的編程方法。它的作用使用功能圖來表達一個順序控制過程。布爾邏輯編程(Boolean Logic Programming)包括“與”（AND）、或(OR)、非(NOT)以及定時器、計數(shù)器、觸發(fā)器等[4]。每一種編程方法都有它的優(yōu)點和缺點，根據(jù)每一種特殊的控制要求，根據(jù)編程者的熟練程度正確合理應用編程方法。 論文的主要研究內容隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展, 現(xiàn)代化程度日益提高,高層建筑愈來愈多, 電梯也隨之增多, 電梯產品在人們物質文化生活中的地位得到了提高,成為重要的運輸設備之一。國內傳統(tǒng)的電梯控制是由繼電器、接觸器構成。它不僅存在著可靠性差、成本高、故障率高等缺點,而且在層數(shù)增加時,配線變化給制造及安裝帶來諸多不便。由此可見，研究一種新的電梯控制系統(tǒng)具有十分重要的意義?；诖?，我們提出了本次設計：PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應用。本設計主要以PLC作為工具對升降電梯的各種操作進行控制。通過編寫程序，對電梯的升降動作進行模擬仿真。此電梯模型所采用的類型為三菱FX2C。PLC程序設計采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實現(xiàn)的條件及原則設計各個功能模塊。設計的程序要求完成電梯自動運行功能如：內選外召喚信號的登記、消號、到層自動開門、延時自動運行等。合理分配轎廂內指令的執(zhí)行和廳外召喚的應答。本設計與實際相結合，現(xiàn)實意義很強。為此，自行設計并制作了專用4層集選電梯。 第2章 電梯PLC 控制系統(tǒng)結構方案系統(tǒng)控制核心為主機，通過輸入接口送入由存儲器的軟件運算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指層器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向主拖動系統(tǒng)發(fā)出控制信號。具體的電梯控制信號原理如圖21所示。圖21電梯PLC信號控制系統(tǒng)框圖電梯的工作原理曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。固定在轎廂上的導靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導軌往復升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩(wěn)定，轎廂得以準確?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實現(xiàn)對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全[14]。當電梯運行至某層有指令發(fā)出指示位置及指令，以二層為例如表21所示：表21 指示位置及指令表LD 二層內選撣S ，1二層內選擇指示LD 二層上呼S ，1二層上呼指示LJ 二層下呼S ，1二層下呼指示LD 二層位置= 二層位置指示以電梯在三層下行情況為例。當電梯的一或二層有指令時，將三層下行位置1，同時無上行，驅動電梯下行。程序說明如下表22所示：表22 程序說明表電棒在三晨時下行情況0一層內選擇0或二層內選擇0或一層上呼0TWOD或二層下呼O TWOUP或二層上呼A在三層位置時置三層下行位電梯下行有四層下行位或有三層下行位或有二層下行位AN up同時無上行=down電梯下行 電梯上行程序設計以電梯在二層上行情況為例。程序說明如表23所示。 電梯到達時程序設計電梯到達某層時。將已完成的指令信號復位。以電梯到達三層為例。程序說明如表24所示。表23 程序說明表電梯在二層時上行情況LD 四層選擇O 或三層選擇O 或四層下呼O 或三層下呼O 或三層上呼A 在二層位置時S 置二層上行位電梯上行LD 有一層上行位O 或有二層上行位O 或有三層上行位AN down同時電梯無下行= UP電梯上行MCGMS態(tài)軟件具有全中文、面向窗口的可視化操作界面。實時性強，有良好的并行處理性能和豐富生動的多媒體畫面。MCGMS態(tài)軟件的開放式結構擁有廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強大的數(shù)據(jù)處理功能。同時。提供良好的安全機制，為多個不同級別用戶設定不同的操作權限。MCGS組態(tài)軟件支持多種硬件設備，實現(xiàn)“設備無關”，用戶不必因外部設備的局部改動，而影響整個系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立。又緊密相關。本文利用MCGS組態(tài)軟件設計。在設備組態(tài)窗口中選擇適當?shù)拇谕ㄓ嵲O備．添加FX2C64MR。正確設置其屬性。正確設置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設備通道的連接，即可實現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件的通訊。將PLC中的串口驅動程序與組態(tài)軟件的需求響應相結合，使電腦對PLC發(fā)出的信號有響應。在MCGS組態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個動畫界面。在界面上設置各個控件的屬性，使設置的控件按照真實的情況動作，檢驗和測試電梯PLC控制系統(tǒng)對電梯的運行狀態(tài)的控制效果。MCGS用主控窗口、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統(tǒng)的人機交互圖形界面．組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構構。可以對實時數(shù)據(jù)進行可視化處理。表24 程序說明表電梯到達三層LD 電梯到達三層R 1復位三層內選擇R 復位四層下行R 復位一層上行R 復位二層上行LD 電梯到達三層AN down同時無下行R .1復位三層上行LD 電梯到達三層AN up同時無上行R .1復位三層下行 第3章 系統(tǒng)輸入輸出設計電梯PLC控制方案電梯PLC 控制系統(tǒng)的控制核心是PLC 。哪些信號需要輸入PLC ，PLC 要驅動哪些負載，以及采用何種編程方式。輸入輸出點的確定，是設計整個控制系統(tǒng)的首要問題，決定系統(tǒng)的程序及線路設計方案。 PLC 輸入信號的確定方法PC輸入信號的確定方法在保證電梯運行安全的前提下，各種控制信號盡量直接輸入PLC，如圖：內外呼信號及層樓感應信號、急停按鈕及開關門信號等。本模塊輸入信號主要由樓層呼叫信號（6個）和平層號（4個）組成樓層呼叫信號用帶指示燈的按鈕直接控制的輸入端子就可實現(xiàn)。平層信號需提供的是開關信號，由于霍爾元件具有結構牢固、體積小、重量輕、安裝方便、功率小、耐震動、不怕灰塵等優(yōu)點，我選擇了橋廂下安裝磁鐵，通過非接觸的霍爾元件產生開關信號的方法。開關霍爾集成傳感器與的輸入端子連接示意圖如圖31所示圖31霍爾集成與連接示意圖可用梯形圖或順序功能圖SFC來編程梯形圖編出的程序簡短，但可讀性差，而且需要長期的編程技巧積累才能完成。建議學生用SFC來編，根據(jù)呼叫信號和平層信號的變化控制PLC的輸出端Y13，Y14，Y15產生升、降、停信號來進一步控制單片機的工作。要求學生編程時，Y1Y14要互鎖，避免同時接通，損壞步進電機。 PLC輸出信號的確定方