【正文】 PLC的成本下降,同時(shí)又由于PLC的功能大大增強(qiáng),使PLC 的應(yīng)用越來越廣泛,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)[69]。PLC可應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動線控制等。（2）運(yùn)動控制 PLC制造商目前已提供了拖動步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)的單軸或多軸位置控制模版。每個(gè)軸移動時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣龋_保運(yùn)動平滑。（3）閉環(huán)過程控制 PLC能控制大量的物理參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。當(dāng)過程控制中某一個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí),PID控制算法會計(jì)算出正確的輸出,把變量保持在設(shè)定值上。著名的日本FANUC公司推出的Systen112系列，已將CNC控制功能作為PLC的一部分。通過窗口軟件，用戶可以獨(dú)自編程，由PLC送至CNC設(shè)備使用。預(yù)計(jì)今后幾年CNC系統(tǒng)將變成以PLC為主體的控制和管理系統(tǒng)。作為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，不僅PLC數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電故障時(shí)的對策。在硬件設(shè)計(jì)方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固，簡化安裝，使它易于抗振動沖擊，對印制電路板的設(shè)計(jì)、加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨(dú)特的方式。由于PLC本身具有很高的可靠性，所以發(fā)生故障的部位大多集中在輸入/輸出的部件上，以及如傳感器件、限位開關(guān)、光電開關(guān)、電磁電機(jī)等外圍裝置上。PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。這種面向控制過程、面向問題的編程方式，與目前微機(jī)控制常用的匯編語言相比，雖然在PLC內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時(shí)間，但對大多數(shù)的機(jī)電控制設(shè)備來說，這是微不足道的。接線簡單、工作最少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。(4)可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級連，網(wǎng)上可兼容不同類型的可編程控制器和計(jì)算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。在大型安裝中，長距離輸入/輸出站點(diǎn)安放在最優(yōu)地點(diǎn)。從一開始，PLC便以易維護(hù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。PLC的這些及其他特性使之成為任何一個(gè)控制系統(tǒng)的有益部分。 PLC的工作原理PLC具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。如此周而不斷循環(huán)。一個(gè)掃描周期大致可分為I/O刷新和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。這實(shí)際是將存入輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行了一次更新，故稱為“I（輸入）/O(輸出) 刷新”。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(yīng)，而要到下一次掃描期間輸出才會產(chǎn)生響應(yīng)。掃描周期的長短主要取決于這幾個(gè)因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時(shí)間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長短。因?yàn)楦蓴_常是脈沖式的、短時(shí)的，而由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，常常要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)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。應(yīng)對響應(yīng)時(shí)間作出精確的計(jì)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(yīng)延時(shí)等的不良影響。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(dāng)于設(shè)計(jì)和改變繼電器的硬接線線路，這就是所謂的“可編程序”。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。它使用的最廣是因?yàn)樗鸵酝睦^電器控制線路很接近。它的最大優(yōu)點(diǎn)是形象、直觀和實(shí)用，為廣大電氣技術(shù)人員所熟知。PLC的梯形圖使用的時(shí)內(nèi)部繼電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，都是由軟件實(shí)現(xiàn)的，其主要特點(diǎn)為使用方便、修改靈活。它的作用使用功能圖來表達(dá)一個(gè)順序控制過程。每一種編程方法都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，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(yīng)用編程方法。國內(nèi)傳統(tǒng)的電梯控制是由繼電器、接觸器構(gòu)成。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。本設(shè)計(jì)主要以PLC作為工具對升降電梯的各種操作進(jìn)行控制。此電梯模型所采用的類型為三菱FX2C。設(shè)計(jì)的程序要求完成電梯自動運(yùn)行功能如：內(nèi)選外召喚信號的登記、消號、到層自動開門、延時(shí)自動運(yùn)行等。本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。第2章 電梯PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案系統(tǒng)控制核心為plc主機(jī)，通過plc輸入接口送入plc. 由存儲器的plc 軟件運(yùn)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。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(dǎo)向輪上，曳引電動機(jī)通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對重的升降運(yùn)動，達(dá)到運(yùn)輸目的。常閉塊式制動器在電動機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，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?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動中的張力和重量變化，使曳引電動機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？俊Ｖ甘竞艚邢到y(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動方向和所在樓層位置。 樓層狀態(tài)指示設(shè)計(jì)當(dāng)電梯運(yùn)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 twoselet二層內(nèi)選撣S twoseletq，1二層內(nèi)選擇指示LD twoup二層上呼S twoupq，1二層上呼指示LJ twodown二層下呼S twodownq，1二層下呼指示LD twoseat二層位置= twoeeatq二層位置指示 電梯下行程序設(shè)計(jì)以電梯在三層下行情況為例。程序說明如下表22所示：表22 程序說明表電棒在三晨時(shí)下行情況LDoneseletq一層內(nèi)選擇0 twmeletq或二層內(nèi)選擇Ooneupq或一層上呼0 twodownq或二層下呼O tWoup_q或二層上呼Aeseatq在三層位置時(shí)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(shí)無上行=down電梯下行 電梯上行程序設(shè)計(jì)以電梯在二層上行情況為例。 電梯到達(dá)時(shí)程序設(shè)計(jì)電梯到達(dá)某層時(shí)。以電梯到達(dá)三層為例。表23 程序說明表電梯在二層時(shí)上行情況LD fourseletq四層選擇O threeseletq或三層選擇O fourdownq或四層下呼O hreedownq或三層下呼O threeupq或三層上呼A twoseatq在二層位置時(shí)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(shí)電梯無下行= UP電梯上行MCGsm態(tài)軟件具有全中文、面向窗口的可視化操作界面。MCGSm態(tài)軟件的開放式結(jié)構(gòu)擁有廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。提供良好的安全機(jī)制，為多個(gè)不同級別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限。MCGS組態(tài)軟件由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。又緊密相關(guān)。在設(shè)備組態(tài)窗口中選擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備．添加FX2C64MR。正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接，即可實(shí)現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件的通訊。在MCGS組態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個(gè)動畫界面。MCGS用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)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(gòu)構(gòu)。表24 程序說明表電梯到達(dá)三層LD threesearq電梯到達(dá)三層R 復(fù)位三層內(nèi)選擇R 復(fù)位四層下行R 復(fù)位一層上行R 復(fù)位二層上行LD threesceatq電梯到達(dá)三層AN down同時(shí)無下行R 復(fù)位三層上行LD threeseatq電梯到達(dá)三層AN up同時(shí)無上行R 復(fù)位三層下行第3章 系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計(jì)電梯PLC控制方案電梯PLC 控制系統(tǒng)的控制核心是PLC 。輸入輸出點(diǎn)的確定，是設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)的首要問題，決定系統(tǒng)的程序及線路設(shè)計(jì)方案。本模塊輸入信號主要由樓層呼叫信號（6個(gè)）和平層號（4個(gè)）組成樓層呼叫信號用帶指示燈的按鈕直接控制plc的輸入端子就可實(shí)現(xiàn)。開關(guān)霍爾集成傳感器與plc的輸入端子連接示意圖如圖31所示圖31霍爾集成與plc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。要求學(xué)生編程時(shí)，Y1Y14要互鎖，避免同時(shí)接通，損壞步進(jìn)電機(jī)。PLC梯形圖軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)。如分為開關(guān)門、內(nèi)選、外召喚、層樓數(shù)指示、定向、換速、到層延時(shí)等模塊。且在編程時(shí)要注意各條指令間的邏輯關(guān)系，梯形圖中的內(nèi)部輔助繼電器和定時(shí)器統(tǒng)一分配編號，除了列I/O分配表外，還應(yīng)列出內(nèi)輔功能分配表。輸出部分（步進(jìn)電機(jī)的控制與驅(qū)動）模擬電梯橋廂需根據(jù)呼叫和平層信號在短距離內(nèi)（約25cm）不停上下移動和啟停,嘗試了用多種控制方法去控制直流和交流電機(jī)都不能滿足要求,能直接控制步進(jìn)電機(jī),但這樣同一PLC完成兩種任務(wù),就會運(yùn)行兩種不同的程序和有兩種接口,本模塊的設(shè)計(jì)會很復(fù)雜,這也偏離了設(shè)計(jì)的原意,為此設(shè)計(jì)了通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的方法實(shí)現(xiàn).步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu). 當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號, 他就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，他的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的，步進(jìn)電機(jī)具有瞬間起動與急速停止的優(yōu)越性，速度可以控制得很慢，方便演示。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快，調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速[12]。 步進(jìn)電機(jī)停止LOOP:JNB ,FOR 。Y14是否有信號,是則反轉(zhuǎn) JNB ,STOP 。 正轉(zhuǎn)至TABLE取碼指針初值FOR1:MOV A,R0 。 是否取到結(jié)束碼(00H)?CPL A 。 輸出至P2,正轉(zhuǎn)JNB ,STO P。Y14是否有信號,是則反轉(zhuǎn)CALL DELAY 。 取下一個(gè)碼JM PFOR1 REV:MOV R0,05H 。 至TABLE取碼 MOV DPTR,TABLE MOVC A,+DPTR JZ REV 。 將ACC反相 MOV 。Y15是否有信號,是則停止 JNB ,FOR 。 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速 INC R0