【正文】 高時鐘頻率。電動機不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)距脈動。直流調(diào)速方式有GM調(diào)速，相位控制調(diào)壓調(diào)速和斬波控制（PWM）調(diào)壓調(diào)速等不同的電氣驅(qū)動技術(shù)。表15各種調(diào)速方式對比圖調(diào)速方式一次變流二次變流三次變流直流電機GM系統(tǒng)機械機械直流電機相控調(diào)速方式電子機械直流電機PWM系統(tǒng)電子電子機械交流電機”交直交”變頻系統(tǒng)電子電子交流電機”交交”變頻系統(tǒng)電子交流電機調(diào)壓系統(tǒng)電子上述反復(fù)一次變流的最后兩種調(diào)速方式，由于不能達到很寬的調(diào)速范圍和很好的性能。其他四種調(diào)速方式都可以達到很高的性能。但使用直流電機系統(tǒng)時，不管采用何種方式都必須進行機械變流。當(dāng)曳引機組的曳引輪旋轉(zhuǎn)時，依靠嵌在曳引輪槽中的鋼絲繩與曳引槽之間的摩擦力，驅(qū)動鋼絲繩來升降轎廂，曳引鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對重，產(chǎn)生拉力分別為S1和S2。具體圖形見圖13。；。（2）當(dāng)轎廂空載時，以額定速度上升制動時，（式3）, ， 2 PLC可編程序控制器 PLC的起源與發(fā)展在可編程控制器誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，繼電器控制系統(tǒng)通?？梢钥闯杏奢斎腚娐?，控制電路，輸出電路和生產(chǎn)現(xiàn)場這4個部分組成的。用已向系統(tǒng)送入控制信號。繼電器控制電路部分是控制系統(tǒng)的核心部分。繼電器控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中曾起著不可替代的重要作用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴大，市場經(jīng)濟競爭日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已越來越難以適應(yīng)，因為繼電器控制電路通常是針對著某一固定的動作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計的。顯然，這樣的控制系統(tǒng)完全無法滿足日新月異且競爭激烈的市場經(jīng)濟發(fā)展的需要。出于上述考慮，美國通用汽車公司（GM）于1968年提出了公開招標(biāo)研制新型的工業(yè)控制器的設(shè)想，第二年，即1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）就研制出了世界上第一臺可編程序控制器。所以人們將可遍程序控制器稱之為PCL（Programmable Logical Controller），即可編程序邏輯控制器。這樣可編程序控制器不僅可以進行邏輯控制，還可以對模擬量進行控制。值得注意的是，因為個人計算機的簡稱也是PC（Personal Computer），有時為了避免混淆，人們習(xí)慣上仍將可編程序控制器簡稱PLC（盡管這是早期的名稱）。20世紀(jì)80年代后，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器夠成的微機化可編程序控制器得到了驚人的發(fā)展，使之在概念上，設(shè)計上，性能價格比等方面有了重大突破。為了使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化。“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)運算等才操作，并通過數(shù)字式，模擬式的輸入與輸出，控制各類的機械或生產(chǎn)過程?！本C上所述，PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。他經(jīng)過短短的幾十年發(fā)展后，現(xiàn)在已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC，機器人和CAD/CAM）之一，被廣泛地應(yīng)用于機械，冶金，化工交通，電力等領(lǐng)域中。繼電器控制系統(tǒng)是控制功能是通過采用硬件接線的方式來實現(xiàn)的，而PLC控制系統(tǒng)的控制功能是通過存儲程序來實現(xiàn)的，不僅可以實現(xiàn)開關(guān)量控制，還可以進行模擬量控制，順序控制。隨著計算機和通信幾刷的發(fā)展，現(xiàn)代PLC控制系統(tǒng)已遠不是幾十年前的哪個樣子，PLC的控制從早期的單機控制發(fā)展到多機控制，實現(xiàn)了工廠自動化?，F(xiàn)在以集中型的PLC控制系統(tǒng)為例說明集中型PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上有那些相同和不同之處，這對初學(xué)者理解PLC控制系統(tǒng)的工作原理是有幫助的。將兩種系統(tǒng)相比，就會發(fā)現(xiàn)PCL控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)輸入，輸出部分基本相同，輸入電路也是由按鈕，開關(guān)，傳感器所構(gòu)成：輸出電路也好似由接觸器，執(zhí)行器，電磁閥多構(gòu)成的。正是上述原因，PLC控制系統(tǒng)除了可以完成傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)所具有的全部功能外，還可以實現(xiàn)模擬量控制，開環(huán)或閉環(huán)過程控制，甚至多級分布式控制。 PLC控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較 表21 plc與繼電器控制系統(tǒng)比較表比較項目繼電器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)控制功能的實現(xiàn)由許多繼電器，采用接線的方式來完成控制功能各種控制功能是通過編制的程序來實現(xiàn)的對生產(chǎn)工藝過程變更的適應(yīng)性適應(yīng)性差?？繖C械動作實現(xiàn)極快。 PLC控制系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)的比較20世紀(jì)60年代，由于小型計算機的出現(xiàn)，有人曾試圖用小型計算機來取代當(dāng)時占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)果未獲成功，代只的卻是PLC的出現(xiàn)。 表22 PLC與計算機系統(tǒng)比較表比較項目通用計算機系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)工作目的科學(xué)計算，數(shù)據(jù)管理等工業(yè)自動控制工作環(huán)境對工作環(huán)境要求比較高對環(huán)境要求低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場工作工作方式中斷處理方式循環(huán)掃描方式系統(tǒng)軟件需配備功能較強的系統(tǒng)的軟件一般只需要簡單的監(jiān)控程序采用的特殊措施掉電保護等一般性措施采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護，可在線維修編程語言匯編語言，高級語言梯形圖，助記符語言，SFC標(biāo)準(zhǔn)化語言對操縱人員的要求需專門培訓(xùn)，并具有一定的計算機基礎(chǔ)一般技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可操作使用對內(nèi)存的要求容量大容量小價格價格高價格較低其他若用于控制，一般需自行設(shè)計機種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng)結(jié)論：一般情況下，在工業(yè)自動化工程中采用PLC可靠，方便，易于維護。它與PLC共同推動著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。⑵ 內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。具有良好的自診斷功能可對CPU等內(nèi)部電路進行檢測，一旦出錯，立即報警。⑸ 對采用的器件都進行了嚴(yán)格的篩選和簡化，排除了因器件問題而造成的故障。對某些大型PLC還采用了雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)。一般PLC的平均無故障時間可達到幾萬小時以上。經(jīng)過大量時間人們發(fā)現(xiàn)PLC系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大是是由于PLC的外部開關(guān)，傳感器，執(zhí)行機構(gòu)引起的，而不是PLC本身發(fā)生的。因此，PLC在工業(yè)控制方面獲得了極大成功，成為工業(yè)控制中的主流。計算機與PLC之間通過通信線路實現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。 PLC控制系統(tǒng)與集散型控制系統(tǒng)的比較由前所述可知，PLC是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。而PLC隨微電技術(shù)，計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，無論在功能上，速度上，智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都用很大的提高。隨著PLC網(wǎng)絡(luò)通信功能不斷增強，PLC與PLC及計算機的互聯(lián)，可以形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)告訴公路上（Data Highway）掛接在線通用計算機，實現(xiàn)在線組態(tài)，編程和下裝，進行在線監(jiān)控整個生產(chǎn)過程，這樣就已具備了集散控制系統(tǒng)的形態(tài)，加上PLC的價格和可靠性優(yōu)勢，使之可以與傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相互競爭。圖21 典型PLC控制系統(tǒng)的硬件組成 硬件的組成PLC控制系統(tǒng)的硬件是由PLC，輸入/輸出（I/O）電路及外圍設(shè)備等組成的。下面對構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡要介紹。在PLC中各個模塊均通過系統(tǒng)總線相互連接起來構(gòu)成一個系統(tǒng)。①CPU：CPU是PLC的控制中樞，它由控制器和運算器組成。運算器則是進行邏輯，算術(shù)等運算部件。CPU的具體作用如下：執(zhí)行接受，存儲用戶程序的操作指令。執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器，打印機）的請求。一般來說，小型PLC大采用8位微處理器或單片機作為CPU，如Intel8086，Inter96系列單片機，具有集成度高，運算速度快，可靠性高等優(yōu)點。這是一種增強型8位微處理器。目前，一些廠家生產(chǎn)的PLC中，還采用了冗余技術(shù)，即采用雙CPU或三CPU工作，進一步提高了系統(tǒng)可靠性。②存儲器：PLC系統(tǒng)中的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。存儲器區(qū)：工作數(shù)據(jù)是PLC運行過程中經(jīng)常變化的，需要隨機存取的一些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映象區(qū)，定時器/計數(shù)器預(yù)置和當(dāng)前數(shù)值的數(shù)據(jù)。一般采用EPROM或EEPROM存儲器，用戶可檫寫重新編程。通常，小型機小于8KB，中型機小于50KB，而大型機可以在50KB以上。（2）輸入/輸出模塊 PLC的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程，它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O模塊實現(xiàn)的。且這些模塊應(yīng)具有較好的抗干擾能力。對于輸入/輸出模塊有：數(shù)字量輸入/輸出模塊，開關(guān)量輸入/輸出模塊，模擬量輸入/輸出模塊，交流新號輸入/輸出模塊，220V交流輸入/輸出模塊。智能模塊的種類很多，如高速計數(shù)模塊，PID調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲模塊和智能I/O模塊。它的好壞直接影響到PLC的功能和可靠性。有些機器的電源除了供內(nèi)部電路使用外，還向外提供24VDC的穩(wěn)壓電源，用于外部傳感器的需要，這樣就避免了因外部電源不合格而引起的外部故障。經(jīng)過PLC處理后，通過執(zhí)行裝置實現(xiàn)控制。另外，安裝在控制臺上的按鈕，開關(guān)等也可以向PLC送控制指令。PLC外圍設(shè)備PLC的外圍設(shè)備很多，但基本功能不外乎對信息和數(shù)據(jù)的處理。編程器PLC的重要外圍設(shè)備之一，它可以將用戶編寫的程序送到PLC的用戶程序存儲器?？删幊探K端是具有I/O功能的PLC人機界面產(chǎn)品。 軟件的組成PLC控制系統(tǒng)的軟件主要是系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個部分組成。在系統(tǒng)軟件的支持西，PLC對用戶程序進行逐條的解釋，并加以執(zhí)行，直到用戶程序結(jié)束，然后返回到程序的起始又開始新的一輪掃描。圖22 PLC內(nèi)部工作示意圖值得注意的是在繼電器控制系統(tǒng)中，一個繼電器的線圈被接通或斷開，繼電器的所用觸點（常開觸點和常閉觸點）都會立即動作。并且PLC掃描一次用戶程序的時間即掃描周期與擁護程序的長短和掃描速度有關(guān)，一般為1ms至幾十毫秒。接通電源之后，為消除各元件狀態(tài)的隨機性，進行清零或復(fù)位處理，檢查I/O單元連接是否正確，再執(zhí)行一段程序。上述操作完成后，將時間監(jiān)視定時復(fù)位，才允許掃描用戶程序。一般性故障，只報警不停機，等待處理；對于嚴(yán)重故障，則停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出。它包括兩種操作：一是采樣輸入信號（即刷新輸入狀態(tài)的內(nèi)容）；二是送出處理結(jié)果（即按輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路）PLC數(shù)據(jù)I/O示意圖如下。由上圖所示可知送入PLC端子上的輸入信號，經(jīng)過電隔離，電平轉(zhuǎn)換，濾波處理后，進入緩沖器內(nèi)CPU的采樣。當(dāng)CPU采樣時，輸入信號由緩沖區(qū)進入映象區(qū)。只有在采樣刷新的時刻，輸入映象存儲器中的內(nèi)容才與輸入信號（不考慮電路固有的慣性和濾波滯后影響）一致，其他時間范圍輸入信號變化是不會影響映象存儲器的內(nèi)容的。即認為輸入信號一旦變化，就能立即進入輸入映象的存儲器內(nèi)。同樣道理，CPU不能直接驅(qū)動負載。同樣，對于變化較慢的控制過程來說，因為兩次刷新的時間間隔和輸出電路的慣性時間常數(shù)一般才幾十毫秒，可以認為輸出信號是及時的。①監(jiān)視定時器WDT。正常時，執(zhí)行完用戶程序多用的時間不會超過T1，在程序復(fù)位WDT，即執(zhí)行程序并開始計時：執(zhí)行完用戶程序后立即令WDT復(fù)位，表示程序執(zhí)行正常。如果是偶然因素造成超時，重新程序不會再遇到”偶然干擾”，系統(tǒng)便轉(zhuǎn)入正常運行；若由于不可恢復(fù)的確定性故障，則系統(tǒng)會自動地停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負載，發(fā)出故障信號，等待處理。用戶程序是放在用戶程序存儲器中的，掃描時，按順序從零步開始，逐步解釋和執(zhí)行，直到執(zhí)行END指令才結(jié)束對用戶程序的掃描。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域范圍的不斷擴大，應(yīng)用水平的提高，PLC應(yīng)用軟件也大大豐富起來了。生產(chǎn)工藝要求不同，控制的功能也就要求不同，即使是相同的生產(chǎn)過程，由于各種設(shè)備的工藝參數(shù)不一樣，控制實現(xiàn)的方式也不一樣。（2）應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。設(shè)計必須根據(jù)硬件系統(tǒng)，接口的實際情況進行相應(yīng)的程序設(shè)計。特別是PLC網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)不再是一個單獨的裝置。因此在進行軟件設(shè)計時，實現(xiàn)和處理某種控制功能都離不開計算機，自動控制和通信技術(shù)。編程語言及編程支持工具軟件PLC有多種編程語言：梯形圖語言，助記符語言，邏輯功能圖語言，布爾代數(shù)語言和某些高級語言（Ba