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第四章送餐电梯的软件设计12

4.1外部信号输入存储程序13

4.2比较判断轿厢上下行程序16

4.3电梯轿厢上行程序17

4.4电梯轿厢下行程序19

实验总结21

引言

PLC控制四层送餐电梯

送餐电梯作为高层餐厅输送物品的重要交通工具。

PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。

此电梯模型所采用的类型为三菱FX2N-64MR。

PLC程序设计采用模块化编程思想，即根据各功能实现的条件及原则设计各个功能模块。

设计的程序要求完成送餐电梯自动运行功能如：

呼叫请求、保持信号、自动复位、延时自动运行等。

合理分配各指令的执行和厅外召唤的应答。

第一章PLC的简介

1.1PLC的基本概念

可编程控制器是计算机家族中的一员，是在继电器控制和计算机控制的基础上开发的产品，是为工业控制应用而设计制造的以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术和通讯技术融为一体的新型工业自动控制装置。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，还可以进行算术运算和模拟量控制等，因此，美国电器制造协会（NEMA）于1980年正式将这种装置命名为可编程控制器（ProgrammableController），简称PC。

但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。

1.2PLC的特点

1、高可靠性

（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。

（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.

（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。

（4）采用性能优良的开关电源。

（5）对采用的器件进行严格的筛选。

（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。

（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。

　2、丰富的I/O接口模块

PLC针对不同的工业现场信号，如：

交流或直流；

开关量或模拟量；

电压或电流；

脉冲或电位；

强电或弱电等。

有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：

按钮；

行程开关；

接近开关；

传感器及变送器；

电磁线圈；

控制阀等直接连接。

另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块;

为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。

3、采用模块化结构

为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。

PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

4、编程简单易学

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

1.3PLC的基本结构　

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，所以其硬件结构基本上与微型计算机相同，PLC由中央处理单元，存储器，输入单元，输出单元，电源五部分组成。

其结构框图如图：

图1-1PLC结构简化框图

1.3.1中央处理单元（简称CPU）

中央处理单元是PLC的控制中枢，核心部件，其性能决定了PLC的性能。

组成：

由控制器，运算器和寄存器组成，这些电路都集中在一块芯片上，通过地址总线，数据总线，控制总线，与存储器的输入，输出接口电路相连。

常用芯片：

通用微处理器，单片机，位片式微处理器。

作用：

处理和运行用户程序，进行逻辑和数学运算，控制整个系统，使之协调的工作。

具体有：

1）接收并存储从编程器键入的用户程序和数据，用扫描方式接收现场输入设备的状态或数据，并将输入状态或数据存入输入印象区或数据寄存器。

2）诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误。

3）PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户程序，经指令解释后按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路，分时、分渠道地去执行数据的存取，传送，组合，比较和变换等操作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算等任务。

4）根据运算结果，更换有关影象区的状态和输出状态寄存器的内容，根据输出状态寄存器或数据寄存器的内容实现对输出的控制。

1.3.2存储器

存储器是具有记忆功能的半导体电路。

作用：

存放系统程序，用户程序，逻辑变量和其它一些信息。

系统程序：

控制PLC完成各种功能的程序，由PLC生产厂家编写，并固化到只读式存储器ROM中，用户不能访问。

用户程序：

用户根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的程序。

通过编程器输入到PLC的随机存储器RAM中，允许修改，由用户启动运行。

1）结构：

由存储体、地址译码电路、读写控制电路、数据寄存器组成。

存储体由存储单元构成，作用：

存放二进制数据。

地址译码电路的作用：

根据地址总线上的地址编码选取相应的存储单元。

读写控制电路的作用：

将选中的存储单元的内容读到数据寄存器中或将数据寄存器的内容写到选中的存储单元中。

数据寄存器的作用：

存放从存储单元读出的数据，或者存放从数据总线送来并准备写到存储单元去的数据。

2）存储器的工作过程：

数据的写入过程、数据的读出过程。

3）PLC中使用的存储器：

只读存储器ROM、随机存储器RAM。

ROM为只读存储器，存放PLC制造厂家写入的系统程序，并永远驻留在ROM中，PLC去电后再上电，ROM内容不变。

RAM为可读写的存储器，读出时其内容不被破坏，写入时，新写入的内容覆盖原有的内容。

为防止掉电后信息丢失，配有后备锂电池。

除此而外，PLC还有EPROM、EEPROM存储器。

PLC产品样本或使用说明书中给出的存储器形式或容量等均指用户存储器。

存储器容量是PLC的一个重要性能指标。

1.3.3输入单元

输入单元是PLC与工业生产现场被控设备相连的输入接口，是现场信号进入PLC的桥梁。

接收主令元件，检测元件传来的信号。

输入类型：

直流输入，交流输入，交直流输入。

输入接口采用光电耦合电路，目的是把PLC与现场电路隔离，提高PLC的抗干扰能力。

接口电路内部有滤波，电平转移，信号锁存电路。

各PLC生产厂家都提供了多种形式的I/O部件或模块供用户选用。

1.3.4输出单元

输出单元也是PLC与现场设备之间的连接部件，把输出信号送给控制对象的输出接口。

将中央处理器送出的弱电信号转换成现场需要的电平信号，驱动被控设备的执行元件。

输出类型：

继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。

输出接口电路也采用光电耦合，每一点输出都有一个内部电路，由指示路、隔离电路、继电器组成。

输出接口电路也有输出状态锁存、显示、电平转移和输出接线端子排，输出部件或模块也有多种类型供选用。

1.3.5电源

将交流电转换成PLC内部所需的直流电源。

类型：

目前大部分PLC采用开关式稳压电源供电。

1.3.6编程器

编程器的作用是提供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。

编程器有简易型和智能型两类。

简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将体形图转化为机器语言助记符后，才能输入。

它一般由简易键盘和发光二级管或其他显示管件组成。

智能型的编程器又称为图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，具有LCD或CRT图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。

还可以利用PC作为编程器，PLC生产厂家配有相应的编程软件，使用编程软件可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的互相转换。

程序被下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。

程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。

现在已有些PLC不再提供编程器，而且提供微机编程软件了，并且配有相应的通信连接电缆。

第二章送餐电梯控制系统的组成

2.1电力拖动

电力拖动部分由拽引电机、抱闸和相应的开关电路组成。

由于是送餐电梯，运载的都是餐盘，所以电梯启动需要非常的平稳，即在变频器控制模块设置参数需在加、减速时间设置稍长一点。

在下放轿厢时，由于运作在发电机状态，需采用能耗制动，应用电阻消耗电能的方式把产生的电能以热能的形式释放。

2.2电气控制

电气控制部分又称控制电路，它是电梯控制系统的核心。

它包含两部分：

拖动控制电路和信号控制电路。

拖动控制电路因送餐电梯的拖动方式不同而各异。

指示信号包括呼叫请求指示信号、送餐机上行指示、送餐机下行指示，楼层显示、等待信号。

PLC系统的输入点有：

门厅召唤按钮6个输入点；

底楼指令按钮4个点；

楼层感应器4个点；

手动开门、关门2点：

共计输入点16点。

而输出点有：

上、下行接触器2点；

上、下行指示灯2点；

楼层指示灯4点；

呼叫请求指示灯6点、门开、关锁2个点；

共计输出点16点。

总计I／O点数为16／16.综上所述，根据具体情况，我们选择三菱的FX系列。

考虑到I/O裕量，我们选择FX2C-64MR这种型号。

第三章送餐电梯的硬件设计

3.1输入输出I、O端口分配表

输入端口

输入信号

输出端口

输出信号

X000

到一层请求信号

Y000

到一层指示灯

X001

到二层请求信号

Y001

到二层指示灯

X002

到三层请求信号

Y002

到三层指示灯

X003

到四层请求信号

Y003

到四层指示灯

X004

一层上行呼叫请求

Y004

一层上行呼叫指示灯

X005

二层下行呼叫请求

Y005

二层下行呼叫指示灯

X006

二层上行呼叫请求

Y006

二层上行呼叫指示灯

X007

三层下行呼叫请求

Y007

三层下行呼叫指示灯

X010

三层上行呼叫请求

Y010

三层上行呼叫指示灯

X011

四层下行呼叫请求

Y011

四层下行呼叫指示灯

X012

开门开关

Y012

变频器FWD端子

X013

关门开关

Y013

变频器RED端子

X014

一层位开关

Y014

门弹簧开

X015

二层位开关

Y015

门弹簧收

X016

三层位开关

Y016

上行指示灯

X017

四层位开关

Y017

下行指示灯

3.2PLC接线图

第四章送餐电梯的软件设计

4.1外部信号输入存储程序

编程思路：

在某层按下请求按钮，保持信号至电梯运行到所在位置，直到电梯做下一步运行时，以上请求信号复位、归零。

4.2比较判断轿厢上下行程序

按下某楼层按钮将该按钮所对应的数据寄存器的值与轿厢所在楼层数据寄存器D0中的值进行比较，从而可以判断上下行。

4．3电梯轿厢上行程序

在比较出轿厢上行以后，逐步按程序设置顺序执行，在最远反向呼程序里需要加入呼叫信号的互锁。

4.4电梯轿厢下行程序

编程思路和上行思路差不多要与请求上行的呼叫请求形成一个互锁状态。

实验总结

经过三周的PLC专业综合设计实训，让我们收获很多，在老师的悉心教导之下，我们对PLC有了比较深的认识，在程序设计过程中，我们小组成员相互讨论，分工明确，尽力将程序设计做到比较满意的程度，在程序设计过程中我们遇到一些比较复杂的原理方面的问题，从这方面来看，我们队PLC设计原理还不是很熟悉，需要多多加强，争取以后能够熟练地运用PLC解决实际问题。

程序设计分为三个阶段，首先是通过设计要求画出实验原理图，其次是编写PLC程序，最后是进行程序分析。

综合三个方面，进行分析，检查所编写的程序是否能够达到实验目的。

然后在确定设计能够实现之后，我们经过讨论将程序进行了改进，以求能够更加好地达到实验效果。

经过本次程序的设计，让我进一步地掌握了PLC的专业知识，同时也培养了我们团队协作的能力，让我们积累了宝贵的经验，也让我们丰富了自身的知识，最后感谢老师的教导和耐心的讲解。