【正文】 如：有 8路開關(guān)量或 16 路開關(guān)量通道組成的輸入／輸出模板；有 8 路雙端輸入或 16 路單端輸
。它包括開關(guān)量 l／ O口、脈沖量 I／ O口、模擬量 l/O 口、通訊 口 (串行口和并行口 )及各種專用接口 (位置、溫度等閉環(huán)調(diào)節(jié)控制接口 )等。 （ 3） 輸入／輸出 (I/O)接口 它是 PLC 與被控對(duì)象聯(lián)系的部件。八位機(jī)的存貯器可擴(kuò)充到 64K 字節(jié)。對(duì)于由單片機(jī)組成的字處理器，其本身就有一定量的隨機(jī)存貯器和擴(kuò)充的存貯器。 圖 6 PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖 （ 2） 存貯器 PLC中的存貯器包括存放系統(tǒng)軟件 (操作系統(tǒng)等 )的 EPROM系統(tǒng)軟件運(yùn)行所必須的 RAM和存放用戶應(yīng)用程序的 EPROM 或 E178。二是把面向用戶的語(yǔ)言 (邏輯梯形圖及控制流程圖等 )變換成機(jī)器碼。它通常是八位或十六位單片機(jī)。圖 表 6是 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)框圖 2). 各部件的功能及特點(diǎn) （ 1） 中央處理 器 (CPU) 它是 PLC 的核心部件。 4） .體積小、重量輕、功耗 由于 PLC 是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)緊密、堅(jiān)固、體積小、是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 PLC 控制系統(tǒng)采用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能，其外圍只需將信號(hào)輸入設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）和執(zhí)行控制任務(wù)的輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件）與 PLC 的輸入、輸出端子相連接，安裝簡(jiǎn)單、工作量少。 2） 、功能完善、擴(kuò)充方便、組合靈活、實(shí)用性強(qiáng) 現(xiàn)代 PLC 所具有的功能及其各種擴(kuò)展單元、智能單元和特殊功能模塊，可以方便、靈活 地組成不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。 PLC 是以集成電路為基本元件的電子設(shè)備，內(nèi)部處理過(guò)程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)，從而保障其可靠性高；而采用循環(huán)掃描的工作方式，也提高了抗干擾能力。 （ 6） 對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失。 （ 4）內(nèi)部設(shè)置連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷、 Watchdog（“看門狗”）等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)警戒時(shí)鐘 WDT 規(guī)定時(shí)間（預(yù)示程序進(jìn)入了死循環(huán)），立即報(bào)警，以保證 CPU 可靠工作。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 （ 3） PLC 的內(nèi)部電源采取屏蔽、穩(wěn)壓和保護(hù)等措施，以減少外界干擾，保證供電質(zhì)量。 （ 2）濾波。 3. 3 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 3. 3. 1 可編程序控制器的主要特點(diǎn) ： 1） .可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 為保證 PLC 能在工業(yè)環(huán)境下可靠工作，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中采取了一系列硬件和軟件的抗干擾措施，主要有以下幾個(gè)方面： （ 1）隔離。一些 PLC 供應(yīng)商依托強(qiáng)大的應(yīng)用市場(chǎng)繼續(xù)發(fā)展小型 PLC 產(chǎn)品，甚至大量的工業(yè)用戶已經(jīng)將其看作是低端應(yīng)用市場(chǎng)上的日用品。一些小型甚至超小型 PLC 系統(tǒng)已經(jīng)向工業(yè)用戶提供了模擬量 I/O、 PID 控制回路、通信接口，甚至與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連接的現(xiàn)場(chǎng)總線。許多工業(yè)用戶直接采取了拋棄出現(xiàn)故障的模件，進(jìn)而換上一塊新模件的處 理方式，因?yàn)橹匦滦蘩磉@樣的故障模件也許會(huì)花費(fèi)同樣甚至更多的費(fèi)用 。 3. 2. 8 PLC 將 會(huì)成為過(guò)程控制領(lǐng)域內(nèi)的日用品 僅僅從 PLC 系統(tǒng)價(jià)格正在逐漸降低的理由進(jìn)行推理，尤其在低端應(yīng)用方面， PLC 將會(huì)成為這一領(lǐng)域的日用品。這些行業(yè)之所以正在應(yīng)用微型 PLC，正是由于它具有卓越的靈活性、市場(chǎng)開發(fā)周期短、適應(yīng)性強(qiáng)、競(jìng)爭(zhēng) 性的價(jià)格等一系列優(yōu)點(diǎn)所至 對(duì)于 PLC 或者嵌入式控制器的選擇主要依賴于它們的體積大小，尤其是如果需要特殊功能時(shí)，嵌入式控制器的缺陷就逐漸顯露出來(lái)了。例如，微型 PLC已經(jīng)開始替嵌入式控制器的工作內(nèi)容。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 3. 2. 7 替代嵌入式控制器 據(jù)相關(guān)調(diào)查報(bào)告顯示，現(xiàn)在對(duì)于低端 PLC 市場(chǎng)的爭(zhēng)奪仍在繼續(xù)進(jìn)行， 這也進(jìn)一步促了 PLC 的發(fā)展。對(duì)于其他類型的插入式部件及其附件，可以獲得更好的選擇，同樣還有一些較新的選擇方案。隨著硬件和操作系統(tǒng)的不斷發(fā)展，操作系統(tǒng)所提供的標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)化功能特性可能會(huì)進(jìn)一步促使PLC 變成一種更加不同的控制設(shè)備，這也就是 PLC 需要采 IEC611313標(biāo)準(zhǔn)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的原因所在。另外， PLC 開發(fā) 費(fèi)用中，軟件開發(fā)費(fèi)用所占的百分?jǐn)?shù)正得到穩(wěn)定的增長(zhǎng) PLC 一般總是使用梯形圖邏輯控制程序，現(xiàn)在，所有類型的其他產(chǎn)品正在努力獲得并使用一些或者全部與 IEC 611313 標(biāo)準(zhǔn)兼容的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，包括梯形圖邏輯圖表、功能模塊圖表、順序功能圖表、結(jié)構(gòu)化文本和指令表等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。 3. 2. 4 硬件與軟件 通過(guò)短短幾年的努力，我們不斷看到有許多新的軟邏輯控制軟件產(chǎn)品被推出。如果工業(yè)用戶打算支付軟件費(fèi)用，他們希望花同樣的費(fèi)用能夠購(gòu)買到與市場(chǎng)上質(zhì)量相同的 PC 軟件。同時(shí)，工業(yè)用戶還希望開放控制能夠完成邏輯控制， 也能夠運(yùn)行 Java 腳本程序。當(dāng)前，越來(lái)越多的 PLC 用戶希望能夠?qū)ふ业礁嗟能浖ぞ吆图晒ぞ撸员隳軌蜻M(jìn)一步提高 PLC 硬件的性能。 3. 2. 3 軟件工具 現(xiàn)在，軟件工具繼續(xù)成為 PLC 用戶最感興趣的內(nèi)容之一?，F(xiàn)在公布的 IEC 61508 標(biāo)準(zhǔn)為過(guò)程控制系統(tǒng)的安全性能提供了設(shè)計(jì)依據(jù)，該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)可編程電子系統(tǒng)內(nèi)的功能性安全設(shè)計(jì)而制 定 的 。工廠停機(jī)損失所帶來(lái)的代 價(jià)是極其昂貴的，而且所造成的生產(chǎn)成本也會(huì)隨之增加。 面對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程控制市場(chǎng)所存在的巨大競(jìng)爭(zhēng)壓力，許多 PLC 供應(yīng)商正在開始主動(dòng)轉(zhuǎn)移他們所服務(wù)的過(guò)程控制應(yīng)用領(lǐng)域，而且必須放棄傳統(tǒng) PLC 應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)的徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 一些市場(chǎng)份額。通信是 PLC 應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，這種技術(shù)在 PLC 領(lǐng)域已經(jīng)得到擴(kuò)展。因此，協(xié)議就是設(shè)備之間相互通信的語(yǔ)言。 Ether 僅僅定義了 OSI 參考模型底部的幾層 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如果上層協(xié)議相互之間不能兼容，那么仍然不可能進(jìn)行相互之間的通信處理。Ether 將會(huì)成為 PLC 的通信標(biāo)準(zhǔn)嗎？也許最終結(jié)果是這樣的，但現(xiàn)在還為時(shí)尚早。 PLC 也例外，現(xiàn)在，越來(lái)越多的 PLC 供應(yīng)商開始提供 Ether 接口部件。工業(yè)用戶正在平衡采用新技術(shù)所存在的風(fēng)險(xiǎn)和 給他們的商務(wù)活動(dòng)所帶來(lái)的收益，以便為今后的決策提供有效的保障。 但工業(yè)用戶不完全相信開放式控制系統(tǒng)所帶來(lái)的好處。工業(yè)用戶仍然非常小心地對(duì)待 PLC，他們正在對(duì)PLC 作不同的技術(shù)測(cè)試工作。 關(guān)于工業(yè) PC 控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)問(wèn)題已經(jīng)得到很好的解決，也許其主要的東西仍然隱藏在技術(shù)背后，但缺乏相應(yīng)的跟蹤記錄。 可以相信， PLC 技術(shù)將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè) PC 的控制系統(tǒng)。人們可以看到，將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是將更多的功能進(jìn)一步集成到一個(gè)控制箱內(nèi)。如果能夠給予高度的重視，就能夠獲得更多 的基本技術(shù)知識(shí)。形象地打個(gè)比喻，如果你忘掉工業(yè) PC 和 PLC 這些詞徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 語(yǔ)字面上的含義，那么在箱子里所能夠觀察到的恰恰是一些基本計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)，我們更多觀察到的卻是那些基本技術(shù)的復(fù)雜化和混合體，這些技術(shù)被有效地組合到控制系統(tǒng)中去。大多數(shù) PLC 制造商 為工業(yè)用戶僅僅提供了軟邏輯和一種操作平臺(tái)。 PLC 制造商認(rèn)為，雖然在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝有大量的 PLC控制設(shè)備，但他們?nèi)匀恍枰?lián)合工控軟件公司，以便開發(fā)他們自己的基于工業(yè) PC 的過(guò)程控制軟件。 3. 2. 1 開放和基于工業(yè) PC 控制 PLC 制造商已經(jīng)開始注視基于工業(yè) PC 控制技術(shù)所帶來(lái)的強(qiáng)大沖擊。對(duì)于控制軟件來(lái)講，這是 PLC 控制器的核心， PLC 供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對(duì)于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。 在全球工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，圍繞開放與再開放過(guò)程控制系統(tǒng)、開放式過(guò)程控制軟件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有 PLC，但這種趨勢(shì)也許不會(huì)繼續(xù)發(fā)展下去。 PLC 技術(shù)展的最終趨勢(shì)仍然是人們所爭(zhēng)論的焦點(diǎn)之一。另一方面， PLC 還必須依靠其他新技術(shù)來(lái)面對(duì)市場(chǎng)份額逐漸縮小所帶來(lái)的沖擊， 尤其是工業(yè) PC 所帶來(lái)的沖擊。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 可編程序控制器的發(fā)展趨勢(shì) 長(zhǎng)期以來(lái)， PLC 始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。 PLC 的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性， IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)， PLC 各廠家均有采用。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。 3. 1. 7 PLC的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。 2） 、人機(jī)界 面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的 體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 3. 1 .6 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備 1） 、編程設(shè)備：編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng) 控制運(yùn)行。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC），直流電源（常用的為 24VAC）。 3. 1. 4 電源模塊 PLC 電源用于為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。 除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。常用的 I/O分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按 隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。模塊式 PLC包括 CPU模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配 置。 3. 1. 1 PLC的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。 PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為 30~40%。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 的定義有許多種。 1968 年美國(guó) GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller（ PC）。 2． 5． 4 電梯主要安全保護(hù)裝置動(dòng)作程序（如圖所示） 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 圖 5 電梯主要安全保護(hù)裝置動(dòng)作程序圖 第三章 可編程序控制器的基本概況 3. 1 可編程序控制器的 簡(jiǎn)介 鋼絲繩斷 制動(dòng)器失效 電動(dòng)機(jī)抱軸 曳引輪打滑 超載 門鎖故障 關(guān)門不到位 因 故急停 各類開關(guān)動(dòng)作 終端、極限開關(guān) 曳引機(jī)故障 轎廂故障 安全故障 端站未停 超速滑行 限速器動(dòng)作 安全鉗動(dòng)作 低速滑行 斷電 電梯報(bào)警 維修門鎖 斷電 緩沖器 緩沖器 安全窗救人 安全觸板動(dòng)作 盤車救人 電磁制動(dòng)器 電源故障 電梯停止運(yùn)行需進(jìn)行維修 斷、錯(cuò)相 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 在工業(yè)