电梯自动控制技术基于plc的电梯控制技术-3VIP

PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。与传统的继电-接触器控制系统相比，具有如下优点:高可靠性和强抗干扰能力。系统安装简单，维修方便。••指示采采用用软软件件编编程程序序来来完完成成控控制制任任务务。。工工作作运运行行时时，，其其面面板板上上有有对对应应各各通通道道II／／OO状状态态

灯灯。5.1.2

PLC概述第1页/共57页PLC的硬件框图：第2页/共57页5.1.3

PLC的内部结构1.控制系统核心为PLC，来自操纵箱、呼梯盒、井道装置及安全装置的外部信号送入PLC内部进行逻辑运算与处理，经过输出接口分别向指层灯、呼梯信号灯发出显示信号，向主回路和门机电路发出控制信号，实现电梯运行状态的控制。第3页/共57页（

1

）输入接口电路：它是各种输入信号（动作命令信号及回授的检测信号）的输入接口。第4页/共57页2.各部分介绍特点：➢各种输入信号的输入接口➢直流输入类型➢采用光耦隔离，可将外部信号与PLC内部隔离注意：输入接线中尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电原理图一致，便于阅读。外部输入元件可以是无源触点或有源传感器。输入电路采用RC滤波，用于消除输入触点抖动和外部噪声，光电隔离目的是将外部信号与PLC内部隔离。第5页/共57页（2）输出接口电路：这是把PLC处理结果（即输出信号）送给控制对象的输出点。输出电路有：继电器输出（M）、晶体管输出（T）、晶闸管输出（S）三种类型。第6页/共57页（1）继电器输出型接口电路：第7页/共57页继电器输出型最常用，适合于交流负载或直流负载的场合。输出指示灯用户电源（交、直流均可）（2）晶体管输出：开关速度高，负载能力小，适用于直流负载。第8页/共57页（3）晶闸管输出：开关速度高，负载能力小，适用于交直流负载。第9页/共57页（3）中央处理单元（CPU）：CPU模块是PLC的主要组成部分，是系统的控制核心。它以循环扫描的工作方式采集现场各输入装置的状态信号，执行用户控制程序，并将运算结果传送到相应的输出装置，驱动外部负载工作。第10页/共57页（4）存储器：用于存放系统软件的系统程序存储器和存放应用软件的用户程序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，能完成PLC设计者规定的工作；可由生产厂家设计并固化在ROM内，用户不能直接读取。用户程序由用户设计，决定了PLC的输入信号与输出信号之间的关系。第11页/共57页（

5

）电源：把外部电源转换成P

L

C内部所需直流的电源装置。P

L

C的外部电源输入可接受两种形式，一种为单相A

C

8

5

~

2

6

4

V、5

0/6

0

H

z的交流电源，另一种为D

C

2

4

~

2

6

V的电源。第12页/共57页（

6

）

编程器：编程器是编制、编辑、调试、监控P

L

C的用户程序的必备设备。它通过通信接口与P

L

C的C

P

U模块相联系，完成人机对话。小型P

L

C的程序编制科直接使用简易的手持式编程器来完成，较为复杂的编程

一般使用专门的编程软件。编程软件可以安装在普通的计算机上，程序编制好后通过通信电缆下载到P

L

C中。第13页/共57页P

L

C基本单元的外部特征基本相似，一般都有外部接线端子、指示部分及接口部分。（

1

）外部接线端子部分：包括P

L

C电源端子（

L、N、G

N

D

），供外部传感器用的D

C

2

4

V电源端子（

2

4+，C

O

M

），输入端子（

X

），输出端子（

Y

）等。主要完成信号的I/O连接，是P

L

C与外部设备连接的桥梁。第14页/共57页5.1.4

PLC外部特征（

2

）指示部分：包括各I/O点的状态指示s

P

L

C电源指示s

P

L

C运行指示s出错指示s内存指示等，用于反映I/O点及P

L

C机器的状态。（

3

）接口部分：包括编程器s扩展单元s扩展模块s特殊模块及存储器卡盒等外部设备的接口，其作用是完成基本单元同上述外部设备的连接。（

4

）

P

L

C：各部分元件名称及功能如表5-1所示。见书P

9

0。第15页/共57页5.1.5

PLC的分类第16页/共57页1.按照硬件的结构形式分类:整体式、模块式1）整体式将电源、CPU、输入/输出等部件集中配置在一起，体积小、重量轻、价格较便宜；但I/O点数固定，使用不太灵活。2）模块式将电源、CPU、输入/输出等做成模块形式组装在机架上，便于扩展，但价钱较高。适用于比较复杂的控制场合。3）叠装式-一种新结构，吸收了上面两种方式的优点，用扁平电缆连接。整体式模块式2.按容量的分类:以PLC输入、输出点数分为小型、中型、大型。1）小型：I/O点数小于256点中型：I/O点数一般在256-1024点之间大型：I/O点数大于1024点3.按PLC功能上的强弱分类:低档机、中档机、高档机低档机：具有逻辑运算、计时、技术等功能，可实现逻辑、顺序、计时计数等控制功能中档机：除具有低档机的功能外，还具有较强的模拟量输入输出、算数运算、数据传送等功能，可完成既有开关量又有模拟量的控制任务。高档机：除具有中档机的功能外，还具有带符号运算、矩阵运算、模拟量调节、强大的联网通信等功能，能进行智能控制、远程控制、大规模控制，构成分布式控制系统，实现工厂自动化管理第17页/共57页➢近二十年来，PLC的生产厂家在美、日、德等工业发达国家中迅速增加。国外PLC的主要生产厂家及其主要产品列举如下。美国：通用电气公司（GE）、歌德公司（GM）

日本：三菱电机公司（F、A、K等系列）、立石电机公司（OMRONC系列等）、日立公司（D、E等系列）、东芝公司（

EX等系列）、富士电机公司。

德国：西门子公司（SIMENS）:

SIMATICS5、S7等系列。第18页/共57页5.1.6

常见PLC富士NB系列PLC第19页/共57页富士NB系列PLC第20页/共57页富士SPB系列PLC第21页/共57页主机扩展单元第22页/共57页第23页/共57页5.2PLC编程元件和工作原•5理.2.1富士SPB系列

PLC中编程元件输入继电器（

X）输出继电器（

Y）辅助继电器（

M）状态继电器（

S）定时器（

T）计数器（

C）数据寄存器（

D）元件符号元件名称存储器范围容量X输入继电器X0000～X03FF合计1024点Y输出继电器Y0000～Y03FFM辅助继电器M0000～M03FF1024点M扩展辅助继电器M0400～M0FFF3072点L闩锁继电器L0000～L03FF1024点L扩展闩锁继电器L0400～L0FFF3072点M特殊继电器M8000～M81FF512点T定时器（10Ms时基）T000～T17F384点定时器（1Ms时基）T180～T1FF128点C计数器C000～C0FF256点D数据寄存器D0000～D1FFF8192字D数据寄存器D8000～D80FF256字P指针（分支用）P00～PFF256点I指针（中断用）1000～11Fxx10点第24页T/共57页定时器当前值T000～T1FF512字编程元件的名称由两部分组成，第一部分用字母代表功能，如X、Y等；第二部分用数字表示该编程元件的序号。输入、输出继电器的序号采用十六进制，其余编程元件序号采用十进制。八种编程元件简介见书P94页。第25页/共57页5.2.2

P

L

C工作原理图5-10第26页/共57页PLC等效电路由等效电路可知：输入部分采集输入信号，输出部分就是系统的执行部分，P

L

C内部电路是由编程实现的逻辑电路，用软件编程代替继电器的功能。对于使用者来说，可以把P

L

C看成是内部由许多软继电器组成的控制器，用近似继

电器控制的电路图的编程语言进行编程。这些软继电器由线圈、常开触点和常闭触点组成。P

L

C提供的继电器中，输入继电器用来反映输入设备的状态；输出继电器用来直接

驱动用户输出设备；而其他继电器与用户设备没有关系，在控制程序中仅仅起到传递信号的作用。第27页/共57页5.2.3

P

L

C的工作状态和工作过程1.P

L

C的工作状态P

L

C由两种工作状态：运行状态和停止状态。

2.P

L

C的工作过程P

L

C的扫描工作方式从内部处理到输出处理分为几个阶段，如下图所示。全过程扫描一次所需要的时间称为扫描周期，各阶段工作情况如下所述。见书P

9

6第28页/共57页内部处理阶段；通信操纵阶段；输入采样阶段；程序执行阶段；输出刷新阶段。5.2.3

P

L

C的工作过程图5-11

PLC的工作方式图第29页/共57页当PLC处于停止状态时，只进行内部处理和通信操作内容。当PLC处于运行状态时，还要进行输入采样、程序执行和输出刷新处理等操作。这个工作过程如下图5-12所示。图5-12PLC工作过程PLC重复地执行上述后三个阶段的工作周期，每次称为一个扫描。第30页/共57页5.3

PLC的基本逻辑指令和功能指令基本逻辑指令第31页/共57页第32页/共57页第33页/共57页常用功能指令第34页/共57页第35页/共57页5.3.3编程位元件和字元件1

）只处理O

N/O

F

F状态的元件称为位元件，用来表示开关量的状态，如触点的通/断、线圈的通/断，其值为二进制数1/0

，或编程元件O

N/O

F

F

；2

）处理数据的元件称为字元件。1字节=1

6个位。第36页/共57页5.4

梯形图的基本规则第37页/共57页梯形图按“自上而下，从左到右”的顺序绘制。

每一个逻辑行上，当几条支路并联时，串联触点多的应安排在上面。几条支路串联时，并联触点多的应安排在左面。

梯形图中的触点应画在水平支路上，不应画在垂直之路上。

同一编号的输出元件在一个程序中可以使用两次，不同编号的输出元件可以并行输出。线圈不能直接与左母线相连。触点不能直接与右母线相连。梯形图画合理，可减少编程时指令的使用。梯形图例A）指令多B）指令少图5-14梯形图并左A）错误第38页/共57页图5-15B）正确梯形图触点水平不垂直A)

错误B）正确图5-16梯形图线圈不能重复使用第39页/共57页5.5基本电路的硬件接线与软件编程硬件接线(电动机起保停电路)A）主电路图5-19B）继电器接触器控制电路

C）PLC控制电路电动机的启动、保持、停止电路硬件接线线路图第40页/共57页第41页/共57页软件编程(电动机起保停电路1)A）方法1第42页/共57页图5-20B）方法2电动机的起保停停止优先梯形图A）方法1图5-22B）方法2

C）方法3电动机的起保停起动优先梯形图软件编程(电动机起保停电路2)第43页/共57页A）PLC的I/O电路图5-22B）梯形图电动机的起保停电路软件编程(电动机起保停电路3)第44页/共57页硬件接线(电动机正反转电路)A）主电路B）继电器接触器控制电路

C）PLC控制电路图5-23

电动机正反转电路第45页/共57页软件编程(电动机正反转电路)图5-24电动机正反转控制梯形图第46页/共57页梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电动机的正转和反转。Y034、Y035的常闭触点分别与对方线圈串联，保证它们不会同时为ON，这种安全保护措施称为互锁。X0002、X0003的常闭触点接入对方的回路，称按钮互锁电路。第47页/共57页注意：虽然在梯形图中已经有了软继电器的互锁和按钮互锁电路，但在外部硬件输出电路中还必须使用KM1和KM2的常

闭触点进行互锁。因为PLC内部软继电器互锁只相差一个扫描周期，而外部硬件接触器触点的断开时间往往大于一个扫描周期，来不及反应。所以如果在没有外部硬件互锁的情况下，可能引起主电路短路，因此必须采用软硬件双重互锁措施。软件编程（振荡电路）A）方法1定时器分别计时

B）方法2定时器累计计时图5-25振荡电路梯形图第48页/共57页5.6

PLC的通信技术第49页/共57页数据通信主要采用并行通信和串行通信两种方式（

1

） 并行通信。并行通信时数据的各个位同时传送，可以以字或字节为单位并行进行。并行通信速度快，计算机或P

L

C内部各种总线就是以并行方式传送数据的。缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。成本高，不适宜进行远距离通信。（

2

）串行通信。串行通信时数据是一位一位顺序传送的，只用很少几根通信线。串行传送的速度低，但传送的距离可以很长，因此串行通信适用于长距离而速度要求不高的场合。在P

L

C网路中传送数据绝大多数采用串行方式。（

3

）从通信双方信息的交互方式分类，串行通信方式又可以分为以下三种：123单工通信半双工通信全双工通信只有一个方向通信双方可以通信双方都可以的信息传送而同时发送（接同时发送和接收没有反方向的收）信息，但信息，双方的发交互不能同时双向送与接收装置同发送。时工作。第50页/共57页R

S

2

3

2

C通信接口R

S

2

3

2

C是美国电子工业协会公布的串行通信接口。R

S是英文“推荐标准”一词的缩写，2

3

2是标识号，C表示修改的次数。当今几乎每台计算机和终端设备都配备了R

S

2

3

2

C接口。有了R

S

2

3

2

C口，P

L

C与计算机、P

L

C与P

L

C可以通信联网。R

S

2

3

2

C口的不足之处：数据传输速率低；传输距离短；各种信号成分间相互产生干扰。为了解决这些问题，目前工业环境中广泛应用的是R

S

4

2

2/R

S4

8

5通信接口。第51页/共57页R

S

4

2

2/R

S4

8

5通信接口

RS

422是全双工型的串行通信方式，需要4根线。

RS

485是半双工型的串行通信方式，需要2根线。普通计算机一般不配备RS

422、RS

485接口，但工业控制计算机多有配置。普通计算机欲配备上述两个通信接口，可通过插入通信板予以扩展。图5-29

RS485通信线图5-30

RS422通信线图5-31RS232C/RS422转换插口第52页/共57页5.7

PLC的选择和应用注意事项5.7.1

PLC选择输入点数该PLC能处理的信号点数。输出点数该PLC能控制的输出点数。定时器数量该PLC内部仿真的定时器数量。计数器数量该PLC内部仿真的计数器数量。PLC支持指令该PLC所能处理及涵盖的指令范围。

执行速度PLC执行每个指令的执行度，这关系到整个系统的扫描时间。使用者的程序空间PLC程序所占有的最大空间。程序输入的方式由第专53有页/共