PLC模拟三层电梯控制Word文档格式.docx

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可编程控制器是采用微机技术的通用工业自动化装置，近几年来，在国内已得到迅速推广普及。

正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义。

可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。

其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。

根据实际应用对象，将控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连接也很方便。

随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出块和外围电路都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的已不再是仅有逻辑判断功能，还同时具有数据处理、调节和数据通信功能。

可编程控制器对用户来说，是一种无触点备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。

另一方面，从制造生产可编程控制器，适合批量生产。

它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；

调试与查错也都很方便。

用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。

由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并迅速的发展。

目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到广泛的普及推广应用。

第二章可编程控制器简介

2.1可编程控制器的特点

1、可靠性高，抗干扰能力强

现代PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。

为了保证PLC能在恶劣的工业环璄下可靠工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件主面的抗干扰措施。

硬件主面采取的主要措施有：

⑴隔离----PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号，这种光电隔措施使外部电路与PLC内部之间完全避免了电的联系，有效的抑制了外部的干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内部CPU。

⑵滤波----在PLC电路电源和输入、输出（I/O）电路中设置多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。

⑶在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施，防止干扰信号通过供电电源进入PLC内部，另外各个输入、输出（I/O）接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的互相干扰。

⑷内部设置连锁、环璄检测与诊断等电路，一旦发生故障，立即报警。

⑸外部采用密封、防尘、抗振的外壳封装结构，以适应恶劣的工作环璄。

在软件方面采取的主要措施有：

⑴设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环璄和故障进行检测与诊断，发现出错后，立即自动做出相应的处理，以适应恶劣的工作环璄。

⑵对用户程序及动态数据进行电池后备,以保障停电后有相关状态及信息人不会因此而丢失。

采用以上抗干扰措施后，一般PLC的抗电平干扰强度可达峰值1000V，脉宽10US，其平均无故障时间可高达30-50万小时以上。

2、编程简单易学

PLC采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言，它既有继电器电路清淅直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯，对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变也容易修改。

3、功能完善，适应性强

目前PLC产品已经标准化、系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。

它能根椐实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能不一的控制系统：

既可控制一台单机、一条生产线、以可以控制一个机群、多条生产线；

既可以现场控制，以可以远程控制。

针对不同的工业现场信号，如交流或直流、开关量或模拟量、电流或电压、脉冲或电位、强电或弱电等，PLC都有相应的I/O接口模块与工业现场控制器件和设备直接连接，用户可以根据需要方便地进行配置，组成实用、紧凑的控制系统。

4、使用简单，调试维修方便

PLC的接线极其方便，只需将产生输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。

PLC的用户程序可在实验室摸拟调试，输入信号用开关来摸拟，输出信号可以观察PLC的发光二极管。

调试后再将PLC在现场安装通调。

调试工作量要比继电器控制系统少得多。

PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。

一旦发生故障，可以通过PLC机上各种发光二极管的亮灭状态迅速查明原因，排除故障。

5、体积小、重量轻、功耗低

由于PLC的采用半导体大规模集成电路，因此整个产品结构紧凑，体积小、重量轻、功耗低，以三菱FXON—24M型PLC为例，其外形尺寸仅为130MM*90MM*87MM，重量只有600G，功耗小于50W所以，PLC很容易装入机械设备内部，是实现电一体化的理想的控制设备。

2.2PLC的控制功能

PLC的应用范围极其广阔，经过30多年的发展，目前PLC已经广泛应用于冶金、石油、化工、建材、电力、矿山、机械制造、汽车、交通、环保等各行各业。

几乎可以说，凡是有控制系统存在的地主就有PLC。

概括起来，PLC的应用主要有以下5个方面。

1、开关量控制

这是PLC最基本原应用领域，可用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制。

在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例，如机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机的控制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器（电视机、冰箱、洗衣机等）自动装配线的控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。

2、模拟量控制

目前，很多PLC都具有模拟量处理功能在，通过模拟量I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，而且编程和使用都很方便。

大、中型的PLC还具有PID闭环控制功能。

运用PID子程序或使用专用的智能PID模块，在以实现对模拟量的闭环过程控制。

随着PLC规模的扩大，控制的回路已广泛应用于工业生产各个行业，例如自动焊机控制、锅炉运行控制、连轧机的速度和位置等都是典型的闭环过程控制的应用场合。

3、运动控制

运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，早期PLC通过开关量I/O模块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。

目前，PLC的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上，典型的如PLC和计算机数控装置（CNC）组合成一体，构成先进的数控机床。

4、数据处理

现代PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作，对数据进行采集、分析和处理。

数据处理通常用在大、中型控制系统中，如柔性制造系统、机器人的控制系统等。

5、通信联网

通信联网是指PLC与PLC之间PLC与上位计算机或其他智能设备间的通信，利用PLC和计算机的RS—232或RS—422接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络，可实现相互间的信息交换，构成“集中管理，分散控制”的多级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。

2.3PLC系统的组成及功能

PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。

因此，它的组成与一般的微机计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。

2.3.1PLC的硬件系统

PLC的硬件系统由基本单元、I/O扩展单元及外部设备组成。

图1—1所示为PLC的硬件系统结构框图。

图1PLC的硬件系统结构框图

1、微处理器（CPU）

与通用计算机一样，CPU是PLC的核心部件，在PLC控制系统中的作用类似于人体的神经中枢，整个PLC工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下进行的。

它的主要功能有以下几点：

⑴接收从编程器输入的用户程序和数据，送入存储器存储，

⑵用扫描方式接收输入设备的状态信号，并存入相应的数据区（输入映像寄存器）；

⑶监测和诊断电源、PLC内部电路工作状态和用户程序编程过程中的语法错误;

⑷执行用户程序，完成各种数据的运算、传递和存储等功能;

⑸根据数据处理的结果，刷新有关标志们的状态和输出状态寄存器表的内容，以实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。

2、存储器

PLC配有两种存储器：

系统存储器和用户存储器。

系统存储器存放在程序，用户存储器用来存放用户编制的控制程序。

常用的存储器类型有CMOSRAM、EPROM和EEPROM。

因为系统程序用来管理PLC系统，不能由用户直接存取，所以，PLC产品样本或说明书中所列的存储器类型及其容量，系指用户程序存储器而言。

如FX2—24M的存储器容量在4K步，即是指用户程序存储器的容量。

PLC所配的用户存储器的容量大小差别很大，通常中小型PLC的用户存储器存储器容量在8K步以下，大型PLC的存储容量可达到或超过256K步。

3、输入\输出（I/O）部件

PLC输入/输出模块的电路框图如图所示。

I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。

输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。

输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。

I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。

I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。

为了提高抗干扰能力，一般的输入/输出模块都有光电隔离装置。

在数字量I/O模块中广泛采用发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器，在模拟量I/O模块中通常采用隔离放大器。

来自工业生产现场的输入信号经输入模块进入PLC。

这些信号有的是数字量，有的是模拟量，有的是直流信号，有的是交流信号。

使用时要根据输入信号的类型选择合适的输入模块。

图2

PLC具有多种I/O模块，常见的有数字量I/O模块和模拟量I/O模块，以及快速响应模块、高速计数模块、通信接口模块、温度控制模块、中断控制模块、PID控制模块和位置控制模块等种类繁多、功能各异的专用I/O模块和智能I/O模块。

I/O模块的类型、品种与规格越多，PLC系统的灵活性越好，I/O模块的I/O容量越大，PL