【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圍得以擴(kuò)大。 近期的 PLC（ 80 年代中、后期至今） 進(jìn)入 80 年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類(lèi)型的 PLC 所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高 PLC 的處理 速度，各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用邏輯處理芯片。 PLC 的發(fā)展趨勢(shì) 1．向高速度、大容量方向發(fā)展 為了提高 PLC 的處理能力，要求 PLC 具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的 PLC 的掃描速度可達(dá) 。 PLC 的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。 2．向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展 當(dāng)前中小型 PLC 比較多，為了適應(yīng)市場(chǎng)的多種需要，今后 PLC 要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展。現(xiàn)已有 I/O 點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336 點(diǎn)的超大型 PLC，其使用 32 位微處理器，多 CPU 并行工作和 大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。 3． PLC 大力開(kāi)發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力 為滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶 CPU 和存儲(chǔ)器的智能I/O 模塊，既擴(kuò)展了 PLC 功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了 PLC 應(yīng)用范圍。 4．增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力 根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在 PLC 控制系統(tǒng)的故障中， CPU 占 5%， I/O 接口占 15%，輸入設(shè)備占 45%，輸出設(shè)備占 30%，線路占 5%。前二項(xiàng)共 20%故障屬于 PLC 的內(nèi)部故障，它可通過(guò) PLC 本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理；而其余 80%的故障屬于 PLC 的外部故障。因此，PLC 生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專(zhuān)用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。 5．編程語(yǔ)言多樣化 在 PLC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)， PLC 的編程語(yǔ)言也越來(lái)越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù) PLC 使用的梯形圖語(yǔ)言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步左玲：基于 PLC的六層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 進(jìn)編程語(yǔ)言、面向過(guò)程控制的流程圖語(yǔ)言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語(yǔ)言（ BASIC、 C 語(yǔ)言等）等。多種編程語(yǔ)言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是 PLC 進(jìn)步的一種趨勢(shì)。 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 的基本結(jié)構(gòu)如圖 11 所示 圖 21 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 的基本結(jié)構(gòu) ： 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶(hù)程序 執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高 PLC 的可 靠性，近年來(lái)對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行 。 存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。 PLC 常用的存儲(chǔ)器類(lèi)型 ： （ 1） RAM（ Random Assess Memory）這是一種讀 /寫(xiě)存儲(chǔ)器 (隨機(jī)存儲(chǔ)器 )，其存取速度最快，由鋰電池支持。（ 2） EPROM（ Erasable Programmable Read 左玲：基于 PLC的六層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 Only Memory）這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。 (在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容 )。（ 3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。 PLC 存儲(chǔ)空間的分配 ： 雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù) PLC的工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：（ 1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū) ； （ 2）系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)（包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等） ； （ 3）用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶(hù)不能直接存取。它和硬件一起決定了該 PLC 的性能。 系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類(lèi)軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計(jì)時(shí)器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲(chǔ)器。（ 1） I/O 映象區(qū)：由于 PLC投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此，它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元 (RAM)以存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱(chēng)作 I/O 映象區(qū)。一個(gè)開(kāi)關(guān)量 I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位（ bit），一個(gè)模擬量 I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字（ 16 個(gè) bit）。因此整個(gè) I/O 映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開(kāi)關(guān)量 I/O 映象區(qū)；模擬量 I/O 映象區(qū)。（ 2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) ：除了 I/O映象 區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類(lèi)軟設(shè)備（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在 PLC 斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失；后者當(dāng) PLC 斷電時(shí)，數(shù)據(jù)被清零。 ，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位，但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，只供用戶(hù)在編程中使用，其作用類(lèi)似于電器控制線路中的繼電器。 另外，不同的 PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。 寄存器與模擬量 I/O 一樣，每個(gè) 數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字 (16 bits)。 另外， PLC 還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。 用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū) ： 用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶(hù)編制的用戶(hù)程序。不同類(lèi)型的 PLC，其存儲(chǔ)容量各不相同。 電源 ： PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此 PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去 。 左玲：基于 PLC的六層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 PLC 的工作原理 PLC 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在 PLC 運(yùn)行時(shí)， CPU 根據(jù)用戶(hù)按控制要求編制好并存于用戶(hù)存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶(hù)程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開(kāi)始下一輪新的掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。 PLC 的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。 PLC 在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀 入，并將其寫(xiě)入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。 PLC 在程序執(zhí)行階段：按用戶(hù)程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫(xiě)入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。 輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過(guò)一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。 左玲：基于 PLC的六層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 第 3 章 PLC 在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 PLC 控制電梯的優(yōu)越 性 PLC 以其優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在電梯業(yè)也是如此，目前國(guó)內(nèi) 70～ 80 年代安裝完成的電梯絕大部分是繼電器控制，線路復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)接線多，故障率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大，嚴(yán)重地影響電梯運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)對(duì)這些電梯進(jìn)行更新和改造。但是更新需要大量資金，對(duì)使用單位來(lái)說(shuō)有一定困難，所以對(duì)電梯進(jìn)行局部改造是經(jīng)濟(jì)的、實(shí)際的。近年來(lái)，采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（ PLC）來(lái)控制電梯，取得了良好效果： （ 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(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)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 可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)