【正文】 異，其結果比較見表 22。 進入 20 世紀 70 年代，采用微處理器的工業(yè)控制計算機出現了。經過較長時間是實踐，人們又發(fā)現， PLC 與一般的工業(yè)控制計算機相比， PLC 還是有著較強的優(yōu)勢，其原因是 PLC 專為在工業(yè)環(huán) 境下的應用而設計，在 PLC 中采用了如下的硬件和軟件措施： ⑴ 光電耦合隔離和 RC 濾波器，有效地防止了干擾信號的進入。 ⑶ 采用優(yōu)良的開關電源，防止電源線引入的干擾。 ⑷ 對程序及有關數據有電池供電進行后備，一旦斷電或運行停止，有關狀態(tài)及信息不會丟失。 河北機電職業(yè)技術學院電氣工程系畢業(yè)設計 第 24 頁 ⑹ 采用了冗余技術進行一步增強了可靠性。 ⑺ 隨著構成 PLC 的元器件性能的提高， PLC 的可靠性也在相應的提高。某些 PLC 的生產廠家 甚至宣布，今后生產 PLC 不再標明可靠性這一指標，因為對 PCL 來講這一指標已毫無意義了。 ⑻ 另外， PLC 程序設計簡單，易學易懂易維護，更適合于工程技術人員。但是必須指出的是：計算機在信息處理方面還是優(yōu)于 PLC，所以在一些自動化控制系統(tǒng)中，常常將兩者結合起來， PLC 做下位機進行現在控制，計算機做 上位機信息處理。這樣相輔相成，構成一個功能較強的完整的控制系統(tǒng)。而集散型控制系統(tǒng)DCS（ Distribution Control System） 是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展起來的分布式控制系統(tǒng)，它在模擬量處理，回路調節(jié)等方面有一定的優(yōu)勢。并開始與 小型計算機聯成網絡，構成了以 PLC 為重要部件的分布式控制系統(tǒng)。 河北機電職業(yè)技術學院電氣工程系畢業(yè)設計 第 25 頁 PLC 控制系統(tǒng)的組成 PLC 控制系統(tǒng)像一般的計算機控制系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件兩個部分組成的，硬件是指 PLC 本身及其外圍設備，軟件是 指管理 PLC 的系統(tǒng)軟件， PLC 的應用程序，編程語言和編程支持工具軟件。系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕嶋H應用的需要而定，可大可小。 PLC 系統(tǒng) （ 1）主控模塊 除了早期生產的整體式 PLC（ PLC 的各個不見都在同一機殼內）外，目前市場多數的 PLC 都已采用模塊化的結構（ PLC 的各個部件獨立封裝，稱之為模塊）。在這個系統(tǒng)中最核心的模塊是主控模塊（也稱 CPU），它包括： CPU，存儲器，通信接口等部分。其中，控制器是河北機電職業(yè)技術學院電氣工程系畢業(yè)設計 第 26 頁 用來統(tǒng)一指揮和控制 PLC 工作的部件。PLC 在 CPU 的控制下使整個機器有條不紊的協(xié)調工作，以實現對現場各個設備的控制。 用以掃描方式來自輸入單元的數據和狀態(tài)信息，并存入 相應的數據存儲區(qū)。完成數據和信息的處理，產生相應的內部控制信號，完成用戶指令規(guī)定的各種操作。 PLC 中所采用的 CPU 隨機型的不同而不同，通常有 3 種：通用微處理器（如8086， 80286， 80386 等），單片機芯片，位片式處理器。如日本歐姆龍公司生產的 OMRONC200H 型PLC 采用的是 Motorola 公司生產的 MC68B09 的 CPU 芯片。對大型 PLC，大多采用高速位片式微處理器，它具有靈活性強，速度快，效率高的優(yōu)點。采用冗余技術可使 PLC 的平均無故障工作時間達幾十萬小時以上。 系統(tǒng)程序存儲區(qū)：采用 PROM 或 EPROM 芯片存儲器。監(jiān)控程序和 PLC 的硬件組成與專用部件的特性有關，用戶不能隨意訪問和修改這部分存儲器的程序。這些數據一般不需要長久保存，因此采用隨機存儲器 RAM。 用戶程序存儲區(qū)：用于存放用戶經編程器或計算機輸入的應用程序。用戶程序存儲器的容量一般就河北機電職業(yè)技術學院電氣工程系畢業(yè)設計 第 27 頁 代表 PLC 的標稱容量。 ③ 通信接口：主控模塊通常有一個或一個以上的通信接口（簡稱通信口），用以與計算機，編程器相連，實現編程，調試，運行，監(jiān)視等功能。生產過程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開關量，繼電器狀態(tài)等，因此，需要有相應的 I/O 模塊作為 CPU 與工業(yè)生產現場的橋梁。目前，生產廠家已開發(fā)出各種型號 的模塊供用戶選擇。還有智能模塊，它本身帶 CPU，存儲器和監(jiān)控系統(tǒng)，可獨立完成各種運算。 （ 3）電源模塊 該模塊將交流電源轉換成供 CPU 存儲器所需的直流電源，是整個 PLC 系統(tǒng)的能源供給中心。目前，大多數 PLC 采用高質量的開關式 穩(wěn)壓電源，與普通電源相比， PLC 的電源工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力也強。 I/O 電路 PLC 的基本功能就是控制，它采集被控對象的各種信號。輸入電路就是被控對象（需要進行控制的機器，設備和生產過程）進行檢測，采集，轉換和輸入。輸出電路的功能就是接受 PLC 輸出的控制信號，對被孔對象執(zhí) 行控制任務。常用的有編程河北機電職業(yè)技術學院電氣工程系畢業(yè)設計 第 28 頁 器，可編程終端，打印機，條碼讀入機等等。因此，它的主要任務是輸入程序，調試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。人可以通過觸摸屏幕將信息輸入 PLC 中同樣可編程終端也可以將 PLC的輸入數據和信息顯示在屏幕上。 PLC 系統(tǒng)軟件與工作過程 PLC 系統(tǒng)軟件是 PLC 工作所必須的軟件。 PLC 的這種工作方式就稱之為循環(huán)掃描。但在 PLC 中，由于采用的是循環(huán)掃描的工作方式，所用只有掃描到”線圈 ”的觸點時，才會動作，沒有掃河北機電職業(yè)技術學院電氣工程系畢業(yè)設計 第 30 頁 描到時，觸點就不會動?，F以 OMRONP 型機為例來說明PLC 掃描的工作過程，如上圖在沒有掃描之前， PLC 首 先應保證自身的完好性。使它涉及到各種指令和內存單元，如果執(zhí)行的時間不超過規(guī)定的時間范圍，則證明自身完好，否則系統(tǒng)關閉。 公 共操作公共操作是在每次掃描程序前又一次自檢，若發(fā)現故障，除了報警顯示燈亮之外，還判斷故障性質。 數據 I/O 數據輸入 /輸出操作有的稱為 I/O 狀態(tài)刷新。 圖 23 PLC 數據 I/O 示意圖 （ 1） 輸入映象存儲器及刷新。在 PLC 的存儲河北機電職業(yè)技術學院電氣工程系畢業(yè)設計 第 31 頁 器有一個專門存放 I/O 數據區(qū)，其中對應輸入端子的數據區(qū)，稱之為輸入映象存儲器。接著就是數據輸入或輸出狀態(tài)刷新。由于 PLC 掃描周期一般只有幾十毫秒，所以兩次采樣時間很短，對一般開關量來說，可以認為沒有因間斷采樣引起的誤 差。 （ 2） 輸出映象存儲器及輸出狀態(tài)刷新。按用戶程序要求及當前輸入狀態(tài)，要保持到下次刷新為止。 （ 3） 執(zhí)行用戶程序這里又包括監(jiān)視與執(zhí)行兩部分。監(jiān)視定時器就 T1 是通常所說的”看門狗” WDT（ WatchDogTimer） ，它是用來監(jiān)視程序執(zhí)行是 否正常。當程序執(zhí)行過程中因某種干擾使掃描失控或進入死循環(huán)，則 WDT 會發(fā)出超時報警信號，使程序重新開始執(zhí)行。 ② 執(zhí)行用戶程序。 應用軟件 PLC 控制系統(tǒng)的應用軟件是指為完成 PLC 實際控制任務而編制的各種軟件。 PLC 應用軟件與一般計算機信息處理軟件相比，有很大不同， PLC 應用軟件有以下幾個特點： 河北機電職業(yè)技術學院電氣工程系畢業(yè)設計 第 32 頁 （ 1） 應用軟件設計必須與生產工藝緊密結合。所以程序設計人員必須深入現場 ，嚴格尊守生產工藝的具體要求來設計應用程序。軟件設計人員不能拋開硬件配置和系統(tǒng)孤立地考慮軟件設計。 （ 3） PLC 應用軟件的設計需要計算機，自動控制技術甚至網絡通信技術等多種知識。在控制系統(tǒng)中，可能包括有多臺不同型號的 PLC，計算機，外圍設備等。因此，應用程序中不僅有 PLC 程序，還有計 算機程序和通信網絡程序等。但使用廣泛的還是梯形圖語言和助記符語言。用戶可以根據自己的需要利用這些軟件來改善軟件的開發(fā)環(huán)境，提高編程效率。經過 30 幾年的迅速發(fā)展， PLC已不僅能進行開關量控制，而且還能進行模擬量控 制，位置控制?，F在 PLC 的足跡已遍布了國民經濟的各個領域，形成了滿足各種需要的 PLC 應用系統(tǒng)。 PLC 的主要應用領域是自動化。從我國目前正在開展的以河北機電職業(yè)技術學院電氣工程系畢業(yè)設計 第 33 頁 高新技術帶動傳統(tǒng)產業(yè)發(fā)展形式來看，我們不僅要大力發(fā)展適合于大，中型企業(yè)的高水準的 PLC 網 絡，而且也要發(fā)展合適小型企業(yè)該找的性能價格比高的小型 PLC控制系統(tǒng)。作為控制系統(tǒng)的關鍵設備， PLC 將朝著體積更小，速度更快，功能更強，價格更低的方向發(fā)展。 （ 1） 小型化、高性能、低成本、簡單使用 近年來，小型 PLC 應用十分普遍，超小型 PLC 的需求日趨增多。例如德國西門子公司 的 S7200 既可以單機運行也可以聯網實現復雜的控制。系統(tǒng)設計，組態(tài)也更為靈活方便，地域分布也廣，是當前控制系統(tǒng)發(fā)展的主要潮流。這種 PLC 網絡一般是多級的，網絡的最底層是現場執(zhí)行級，網絡的最上層為組織管理級。最高一級一般由高性能的計算機組成。隨著自動控制系統(tǒng)技術的發(fā)展，這種多分布式的 PLC 控制系統(tǒng)不再是單一的，除了控制功能外，還可以實現在線優(yōu)化，生產過程的實時調度，產品計劃，統(tǒng)計管理等功能，成為一種測，控，管一體化的多功能綜合系統(tǒng)。隨著集成電路和計算機技術的進一步發(fā)展，今后的 PLC 將更加注重它與智能控制系統(tǒng)的結合。例如西門子的S7300 采用 SIMATICS7 的模塊，它的軟件編程，監(jiān)控都可以在 Windows 操作平臺上操作和運行。并將更充分地利用計算機資源。 （ 4） 實現軟，硬件的標準化 長期以來， PLC 走的是專門化的道路，使其在獲得成功的同時也帶來諸多的不便。從 1978 年起國際電工委員會 IEC 在其下設 TC65 的 SC65B 中轉設 WGT 工作組制定 PLC 的國際標準。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設定，實 現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（ PLC）取代微機實現信號集選控制。國內廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產規(guī)模較小，自己設計和制造微機控制裝置成本較高；而 PLC 可靠性高，程序設計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩(wěn)定可靠等特點，所以現在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來實現。 河北機電職業(yè)技術學院電氣工程系畢業(yè)設計 第 36 頁 智能變頻器是為電梯的靈活調速、控制及高精度平層等要求而專門設計的電梯專用變頻器，可配用通用的三相異步電動機，并具有智能化軟件、標準接口、菜單提示、輸入 電梯曲線及其它關鍵參數等功能。變頻器構成的電梯系統(tǒng)，當變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號，變頻器依據設定的速度及加速度值，啟動電動機，達到最大速度后，勻速運行，在到達目的層的減速點時，控制器發(fā)出切斷高速度信號，變頻器以設定的減速度將最大速度減至爬行 速度，在減速運行過程中，變頻器的能夠自動計算出減速點到平層點之間的距離，并計算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運行，使低速爬行時間縮短至 ，在電梯的平層過程中變頻器通過調整平層速度或制動斜坡來調整平層精度。 ① 電梯速度曲線：電梯運行的舒適性取決于其運行過程中加速度 a 和 加速度變化率 p 的大小，過大的加速度或加速度變化率會造成乘客的不適感。能保證 a、 p 最佳取值的電梯運行曲線稱為電梯的理想運行曲線。電梯給定曲線是否理想，直接影響實際的運行曲線。利用 PLC 擴展功能模塊 D/A 模塊實現速度理想曲線輸出，事先將數字化的理想速度曲線存入 PLC 寄存器，程序運行時，通過查表方式寫入 D/A，由 D/A 轉換成模擬量后將速度理想曲線輸出。若電梯加速時間在 ～ 3秒之間。由于電梯邏輯控制部分程序最大，而 PLC 運行采用周期掃描機制，因而采用通 常的查表方法，每次查表的指令時間間隔過長，不能滿足給定曲線的精度要求。這種順序和格式不能人為改變。在一個周期內， CPU 對整個用戶程序只執(zhí)行一遍。過長的掃描時間，直接影響系統(tǒng)對信號響應的效果，在保證控制功能的前提下，最大限度地縮短 CPU的周期掃描時間是一個很復雜的問題。電梯邏輯控制部分的程序掃描時間已超過 10ms，盡管采取了一些減少程序掃描時間的辦法，但仍無法將掃描時間降到 10ms 以下。為滿足系統(tǒng)的實時性要求，在速度曲線的產生方式中，采用中斷方法，從而有效地克服了 PLC 掃描機制的限制。這種中斷不能由 程序進行開關，一旦設 定，就一直按設定時間間隔循環(huán)中斷，所以，起動運行條件需放在中斷服務程序中，在不滿足運行條件時，中斷即返回。在減速點確定之前，電梯一直處于加速或穩(wěn)速運行過程中。電梯以對應模式的最大值運行，在該模式減速點到后，產生高速計數中斷，執(zhí)行減速服務程序。在 PLC 的內部寄存器中，減速曲線表的數值由大到小排列，每次中斷都執(zhí)行一次“表指針加 1”操作，則下一次中斷的查表值將小于本次中斷的查表值。 電梯控制系統(tǒng)特性 在電梯運行曲線中的啟動段是關系到電梯運行舒適感指標的主要環(huán)節(jié)，而舒適感又與加速度直接相關，根據控制理論，要使某個量按預定規(guī)律變化必須對其進行直接控制，對于電梯控制系統(tǒng)來說，要使加速度按理想曲線變化就必須采用加速度反饋，根據電動機的力 矩方程式 :M— MZ=Δ M=J（ dn/dt），可見加速度的變化率反映了系統(tǒng)動態(tài)轉距的變化，控制加速度就控制系統(tǒng)的動態(tài)轉距Δ M=M— M